CN1483251A - 改进的分集覆盖 - Google Patents

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CN1483251A CNA018180922A CN01818092A CN1483251A CN 1483251 A CN1483251 A CN 1483251A CN A018180922 A CNA018180922 A CN A018180922A CN 01818092 A CN01818092 A CN 01818092A CN 1483251 A CN1483251 A CN 1483251A
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Abstract

一种用于无线通信的方法，包括在一区域内设置第一从属收发信机集合，在该区域内设置第二从属收发信机集合，所设置的位置与第一从属收发信机集合的位置在空间上间隔开。该方法进一步包括在第一和第二从属收发信机集合接收由该区域内的移动收发信机所生成的反向射频(RF)信号，并响应其而生成各自的第一和第二从属信号。该方法还包括独立地将第一和第二从属信号传输至该区域外部的一个基站收发信台(BTS)，并处理传输至BTS的第一和第二从属信号，以恢复该区域内所生成的反向RF信号中所包含的信息。

Description

改进的分集覆盖
                            发明领域
本发明一般涉及通信网络，尤其涉及工作于封闭空间中的蜂窝通信网络，封闭空间与从该空间外部发出的蜂窝信号相隔离。
                            发明背景
在蜂窝通信系统中典型地存在着某些信号难于或者是不完全覆盖的区域，例如，金属框架结构或地下。在本领域中，已知一些用于改善诸如此类区域中的覆盖的方法。
授予Charas等人的第5404570号美国专利描述了用于在能够接收信号的基站收发信台(BTS)和诸如隧道之类密闭环境之间的中继系统，其揭示通过引用引入这里，在这类密闭环境中，BTS发射的信号是被隔离的。该系统将来自BTS的高频射频(RF)信号下变频至中频(IF)信号，然后由密闭环境中的电缆和天线辐射至处于密闭环境中的接收机。接收机再将该中频信号上变频至原始的RF信号。在揭示中所描述的系统中包括一个在隧道中移动的车辆，车辆上的乘客将可以收到信号，否则的话他们将被切断与BTS的联系。
授予Kallandar等人的第5603080号美国专利描述了用于在多个BTS和密闭环境之间的多个中继器系统，其揭示通过引用引入这里，在这类密闭环境中，BTS发射的信号是被隔离的。每个系统将来自各自的BTS的RF信号下变频至IF信号，然后由密闭环境中的电缆传输至密闭环境中各自的一个或多个的接收机。每个接收机再将该IF信号上变频至原始的RF信号。在揭示中所描述的系统包括一个在隧道中的交迭区域之间移动的车辆，每个区域是由一个BTS通过自己的中继器系统覆盖的。这样车辆上的乘客将能够在整个隧道中从至少一个BTS接收到信号，而在其他情形下他们将被切断与一个或多个BTS的联系。
授予Dean等人的第5513176号美国专利描述了应用于接收困难区域的一种分布式天线阵，其揭示通过引用引入这里。通过在天线中产生信号分集性，这种天线阵的性能得到了增强。天线阵中的每副天线都对接收到的信号进行不同的时延，因此产生接收信号的分集性。不同延时的信号最好被下变频至中频，然后通过电缆传输至区域外。
授予Light等人的第5930293号美国专利描述了一种包括空间分离的第一和第二天线的无线中继器。两副天线都从发射机接收信号，而第二天线所接收到的信号在原始信号基础上增加了时延。将这两个信号相加形成一个集合信号，该集合信号从第三天线被发送。该集合信号的接收者能够重建由第一和第二天线所接收到的信号。
                            发明概述
本发明一些方面的一个目的是提供一种用于改善蜂窝传输网络中的信噪比的方法和设备。
本发明一些方面的另一目的是提供一种用于改善网络承载容量的方法和设备。
在本发明的较佳实施例中，一组静止的蜂窝收发机(这里称为从属单元)分布在无法由一基站收发信台(BTS)方便地进行服务的区域中。该从属单元作为对于来自BTS的信号的第一中继器而工作。一般而言，该区域是建筑物的内部，或者一开放区域，在此开放区域中，对来自BTS的信号的接收质量很差，这是由于到基站的距离或者BTS和该区域间的建筑物的辐射遮挡所造成的。该从属单元经由射频(RF)信号与该区域中的移动蜂窝电话等移动收发信机通信。该从属单元组被分成第一和第二子组，每个子组中具有大致相等个数的静止收发信机。
第一子组的从属单元和第二子组的从属单元在空间上是间隔开的。空间间隔的距离最好足以使得能够区分第一子组和第二子组从移动收发信机的一次发送所接收到的信号。这些信号一般在幅度、相位、到达时间或者这些以及其他一些信号参数组合方面是可区分的。因此，相对于作为主接收机而工作的一个子组的从属单元而言，另一个集合之一的从属单元能够作为分集接收机而工作。
每个从属单元子组从移动收发信机所接收到的RF信号(这里称为反向信号)被下变频为中频(IF)信号。该IF信号随后从该区域通过一条或多条缆线被传输给作为第二中继器的主单元。来自主从属单元子组的IF信号被传输至一个主单元的主要主子单元，该子单元将IF信号上变频为主要反向RF信号。类似地，来自分集从属单元子组的IF信号被传输至包括在主单元中的一分集主子单元，它将该IF信号上变频为分集反向RF信号。主要反向RF信号和分集反向RF信号通过缆线和/或空中被分别地发送至BTS，该BTS解调、恢复并分析独立的反向RF信号中所包含的信息。与那些在BTS中分析之前就组合了两类信号的系统相比，将恢复后的RF信号维持成独立的主要反向信号和分集反向信号将信噪比提高了总共3dB，并提高了反向承载容量。
在本发明的一些较佳实施例中，来自BTS的前向RF信号被主要主子单元接收，并在其中被下变频为IF信号。该IF信号被传输至第一和第二从属单元子组，并且对传输到一个子组的IF信号加上一个延迟。该IF信号在从属单元中被上变频成前向RF信号，包括有延迟和非延迟前向RF信号部分的该RF信号从该单元被辐射出去。移动收发信机接收这两种信号。由于信号之一被引入了延迟，所以该移动收发信机接收这两种信号作为复合信号，它包括包含在第一信号和第二延迟信号中的信息。该信息最好在移动收发信机中被解调和恢复，其中这两种信号被用于重新生成对原始前向RF信号中所传输的信息的最佳表示。
因此根据本发明的较佳实施例，提供了一种用于无线通信的方法，包括：
在一区域内设置第一从属收发信机集合；
在该区域内设置第二从属收发信机集合，所设置的位置与第一从属收发信机集合的位置在空间上分隔开；
在第一和第二从属收发信机集合接收由该区域内的移动收发信机所生成的反向射频(RF)信号，并响应其而生成各自的第一和第二从属信号；
独立地将第一和第二从属信号传输至该区域外部的一个基站收发信台(BTS)；以及
处理传输至BTS的第一和第二从属信号，以恢复该区域内所生成的反向RF信号中所包含的信息。
该区域最好通常不能接收从该BTS通过空中所发送的信号。
独立地将第一和第二从属信号传输至BTS最好包括正交极化这些信号。
在第一和第二从属收发信机集合接收由移动收发信机所生成的反向RF信号并且生成各自的第一和第二从属信号包括下变频该反向RF信号以生成各自的第一和第二中频(IF)信号，独立地将第一和第二从属信号传输至BTS包括在主单元中上变频各自的IF信号，以恢复第一和第二从属信号。
该方法最好包括：
从BTS传输前向RF信号到主单元；
将该前向RF信号下变频为前向IF信号；
将前向IF信号分成第一和第二IF信号；
延迟第二IF信号；
分别将第一和延迟的第二IF信号传输至第一和第二从属收发信机集合；
处理第一和延迟的第二IF信号以分别恢复前向RF信号和延迟的前向RF信号；以及
将前向RF信号和延迟的前向RF信号发送至移动收发信机。
根据本发明的较佳实施例进一步提供了用于无线通信的设备，包括：
第一从属收发信机集合和第二从属收发信机集合，第一和第二集合在一区域内是空间上相互间隔开的，第一和第二从属收发信机集合被适配成接收由该区域内的移动收发信机所生成的射频(RF)信号，并响应该RF信号而生成各自的第一和第二从属信号；
第一主单元，接收并处理来自第一从属收发信机集合的第一从属信号，并将处理后的第一信号传输至BTS；以及
第二主单元，接收并处理来自第二从属收发信机集合的第二从属信号，并将处理后的第二信号独立于处理后的第一信号地传输至BTS，使得通过处理BTS所接收到的处理后的第一和第二信号来恢复RF信号中所包含的信息。
该区域最好通常不能接收从该BTS通过空中所发送的信号。
该设备最好包括耦接到第一和第二主单元的极化天线，该天线将处理后的第一信号和处理后的第二信号作为正交极化信号独立地传输至BTS。
第一和第二收发信机集合最好包括各自的第一和第二下变频器，它们生成第一和第二从属信号作为各自的第一和第二中频(IF)信号，第一主单元包括第一上变频器，它从第一IF信号恢复处理后的第一信号，第二主单元包括第二上变频器，它从第二IF信号恢复处理后的第二信号。
第一主单元最好包括：
下变频器，它将从BTS所接收到的前向RF信号转换成前向IF信号；以及
分路器，它将该前向IF信号分成第一和第二前向IF信号，
第二主单元包括延迟单元，它延迟第二前向IF信号，
第一从属收发信机集合包括各自的上变频器集合，它们由第一前向IF信号恢复前向RF信号，并发送该前向RF信号到移动收发信机，以及
第二从属收发信机集合包括各自的上变频器集合，它们由延迟的第二前向IF信号恢复延迟的前向RF信号，并发送该延迟的前向RF信号到移动收发信机。
通过下面结合附图对较佳实施例的详细描述，将能够更全面地理解本发明，其中：
                            附图简述
图1是根据本发明的较佳实施例显示一区域覆盖系统的概要框图；和
图2是根据本发明的较佳实施例显示用于在图1系统中所包括的基站收发信台和主单元之间传输信号的设备。
                          较佳实施例详述
现参考图1，这是根据本发明的较佳实施例显示一区域覆盖系统10的概要框图。建筑物14基本上与来自建筑物外部的基站收发信台(BTS)42的电磁辐射相隔离。该建筑物中的移动收发信机16(诸如工业标准的移动电话)发射可由BTS 42接收的一类射频(RF)信号。移动收发信机16所发射的RF信号(这里称为反向RF发射信号)是工作在工业标准的码片速率上的码分多址(CDMA)信号，但是本发明的原理还可以被应用于其他的编码和发送方案。
第一从属收发信机子组12(这里也称为主要从属收发信机)与第二从属收发信机子组11(这里也称为分集从属收发信机)被设置在建筑物14内。主要从属收发信机12最好通过一个或多个有源分路器/组合器20以星形结构来连接。可替换地，从属收发信机26可以菊花链或星形-菊花链混合结构来连接。类似地，分集从属收发信机11最好通过一个或多个有源分路器/组合器18以星形结构来连接。可替换地，从属收发信机11可以菊花链或星形-菊花链混合结构来连接。
从属收发信机11与从属收发信机12是空间上间隔开的，而在其他结构和工作方面从属收发信机都是基本上类似的。在1999年10月29日提交的题为“室内射频覆盖”的美国专利申请中给出了对合适的从属收发信机的工作和结构的详细描述，本申请已转让给本发明的受让人并通过引用引入这里。[请Bruce注意：请在这里提供恰当的申请号-你方编号：000031，我方编号：34997]。空间间隔应足以使得当收发信机16进行发送时，可以区分由从属收发信机子组11所接收的反向RF信号和由从属收发信机子组12所接收的反向RF信号；例如，接收到的信号可以在幅度、相位、到达时间或这些以及其他信号参数的组合方面有所不同。因此，主要从属收发信机12从移动收发信机16接收RF信号作为主要反向RF信号，分集从属收发信机11从收发信机16接收RF信号作为分集反向RF信号。
如同本领域已知的，从属收发信机11和12通过用一本地振荡器信号混频接收到的RF信号而工作，因此将接收到RF信号下变频至中频(IF)信号。来自主要从属收发信机12的IF信号作为主要IF信号从建筑物14经由分路器/组合器20和缆线46被发送到包括在主单元44中的主要主子单元24。主要主子单元24包括IF双工器32，它将主要IF信号传输到主要主子单元中的上变频器34。在上变频器34中，主要IF信号和由本地振荡器36生成的本地振荡器(LO)信号混频以便恢复由主要从属收发信机12所接收到的主要反向RF信号，本地振荡器36最好包括在主要主子单元24中。恢复后的主要反向RF信号随后最好经由缆线连接48被发送到BTS 42。可替换地，恢复后的主要反向RF信号可以经由无线连接被发送到BTS 42。这里所述的发射RF信号的下变频和上变频方法是本领域所已知的，在上面提到的美国专利申请中也给出了对这样一种方法的详细描述。应该理解的是为了将信号从建筑物传输到BTS，从属收发信机11和12与主单元44分别作为耦接到第二中继器的第一中继器而工作。
来自分集从属收发信机11的IF信号作为分集IF信号从建筑物14经由分路器/组合器18和缆线48被发送到包括在主单元44中的分集主子单元22。分集主子单元22包括IF双工器26，它将分集IF信号传输到分集主子单元中所包括的上变频器30。在上变频器30中，分集IF信号最好和由LO 36生成的本地振荡器信号混频以便恢复由分集从属收发信机11所接收到的分集反向RF信号。恢复后的分集反向RF信号随后最好经由缆线连接48被发送到BTS 42。可替换地，恢复后的分集反向RF信号可以经由无线连接被发送到BTS 42。应该理解的是分集反向RF信号是独立于主要反向RF信号被发送到BTS 42的，因此通过组合两个反向RF信号将不会发生信噪比的劣化，且因此提高了网络的反向承载容量。
主要主子单元24还包括下变频器38，它从BTS 42接收前向RF信号。该前向RF信号最好通过缆线连接50从BTS 42传输到下变频器38。可替换地，该前向RF信号可以通过无线连接从BTS传输到下变频器38。下变频器38最好利用来自LO 36的LO信号来产生前向IF信号。该前向IF信号被传输到分路器40，它将该前向IF信号分成基本上类似的第一和第二前向IF信号。第一前向IF信号经由双工器32和分路器/组合器20被传输到收发信机12，其中BTS前向RF信号通过上变频被恢复。
第二前向IF信号经由缆线41被传输至双工器26。在缆线41路径上有一个延迟单元28，它最好由一表面声波滤波器形成，来作为延迟生成器。可替换地，延迟单元可以包括能够对从分路器28发送的前向IF信号施加时延的任何标准延迟单元。延迟单元28所施加的延迟最好处于由收发信机16所发送的调制RF信号码片周期的至少两倍的数量级。延迟的前向IF信号经由双工器26和分路器/组合器18被传输到分集从属收发信机11，其中延迟的前向RF信号通过上变频被恢复。
移动收发信机16接收从收发信机12发送的恢复的前向RF信号以及从收发信机11发送的恢复的延迟前向RF信号。通过使用本领域已知的方法，前向RF信号和延迟前向RF信号随后被用于产生从BTS 42发送的最佳前向RF信号。例如，若该RF信号是由BTS生成的用于跟踪移动收发信机的CDMA导频RF信号，则移动收发信机通过用包括在该收发信机中的搜索器来识别强多径到达，能够解调并恢复该导频信号。可替换地，最佳信号能够被非CDMA系统恢复，该非CDMA系统能够容忍上述大小的延迟，和/或实现恰当的延迟。例如，GSM系统要求8μs量级的延迟。
图2是显示了根据本发明的较佳实施例用于在BTS 42和主单元44之间传输信号的设备的概要框图。双工器54被连接到缆线连接48和50，因此前向RF信号和主要反向RF信号被复用。复用的RF信号被耦接到极化天线56的第一极化端口。与第一端口正交的第二极化端口被耦接到分集反向RF信号。因此，天线56能够作为基本上独立的信号传输复用信号和分集反向RF信号。极化天线60在工作方面总的类似于天线56的操作，它耦接至BTS 42，使得该BTS能够将前向RF信号发送到主单元44，并能够接收独立的主要反向RF信号和分集反向RF信号。
应该理解的是本发明的范围包括除建筑物之外的与电磁辐射相隔离的区域。此类区域包括由于距基站太远而处于该基站收发信台范围之外的区域，或者处于由于例如区域拓扑或介于该区域和基站之间的建筑物等的结构而造成的辐射阴影中的区域。
因此应该理解的是，上述的较佳实施例是作为例子引用的，本发明并不限于上面所特别示出的以及描述的。相反，本发明的范围包括上述各特征的组合与再组合，以及本领域技术人员在阅读了上面说明书的基础上所能够做出的并且在现有技术中没有揭示的对本发明的变化和修改。

Claims (10)

1.一种用于无线通信的方法，包括：
在一区域内设置第一从属收发信机集合；
在该区域内设置第二从属收发信机集合，所设置的位置与第一从属收发信机集合的位置在空间上间隔开；
在第一和第二从属收发信机集合接收由该区域内的移动收发信机所生成的反向射频(RF)信号，并响应其而生成各自的第一和第二从属信号；
独立地将第一和第二从属信号传输至该区域外部的一个基站收发信台(BTS)；以及
处理传输至BTS的第一和第二从属信号，以恢复该区域内所生成的反向RF信号中所包含的信息。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该区域通常不能接收从该BTS通过空中所发送的信号。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，独立地将第一和第二从属信号传输至BTS包括正交极化这些信号。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在第一和第二从属收发信机集合接收由移动收发信机所生成的反向RF信号并生成各自的第一和第二从属信号包括下变频该反向RF信号以生成各自的第一和第二中频(IF)信号，独立地将第一和第二从属信号传输至BTS包括在主单元中上变频各自的IF信号，以恢复第一和第二从属信号。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，包括：
从BTS传输前向RF信号到主单元；
将该前向RF信号下变频为前向IF信号；
将前向IF信号分成第一和第二IF信号；
延迟第二IF信号；
分别将第一和延迟的第二IF信号传输至第一和第二从属收发信机集合；
处理第一和延迟的第二IF信号以分别恢复前向RF信号和延迟的前向RF信号；以及
将前向RF信号和延迟的前向RF信号发送至移动收发信机。
6.用于无线通信的设备，包括：
第一从属收发信机集合和第二从属收发信机集合，第一和第二集合在一区域内是空间上相互间隔开的，第一和第二从属收发信机集合被适配成接收由该区域内的移动收发信机所生成的射频(RF)信号，并响应该RF信号而生成各自的第一和第二从属信号；
第一主单元，接收并处理来自第一从属收发信机集合的第一从属信号，并将处理后的第一信号传输至BTS；以及
第二主单元，接收并处理来自第二从属收发信机集合的第二从属信号，并将处理后的第二信号独立于处理后的第一信号传输至BTS，使得通过处理BTS所接收到的处理后的第一和第二信号来恢复RF信号中所包含的信息。
7.如权利要求6所述的设备，其特征在于，该区域通常不能接收从该BTS通过空中所发送的信号。
8.如权利要求6所述的设备，其特征在于，该设备包括耦接到第一和第二主单元的极化天线，该天线将处理后的第一信号和处理后的第二信号独立地传输至BTS作为正交极化信号。
9.如权利要求6所述的设备，其特征在于，第一和第二收发信机集合包括各自的第一和第二下变频器，它们生成第一和第二从属信号作为各自的第一和第二中频(IF)信号，第一主单元包括第一上变频器，它从第一IF信号恢复处理后的第一信号，第二主单元包括第二上变频器，它从第二IF信号恢复处理后的第二信号。
10.如权利要求6所述的设备，其特征在于，第一主单元包括：
下变频器，它将从BTS接收到的前向RF信号转换成前向IF信号；以及
分路器，它将该前向IF信号分成第一和第二前向IF信号，
其中第二主单元包括延迟单元，它延迟第二前向IF信号，
其中第一从属收发信机集合包括各自的上变频器集合，它们从第一前向IF信号恢复前向RF信号，并发送该前向RF信号到移动收发信机，以及
其中第二从属收发信机集合包括各自的上变频器集合，它们从延迟的第二前向IF信号恢复延迟的前向RF信号，并发送该延迟的前向RF信号到移动收发信机。
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