DE69636957T2

DE69636957T2 - System und verfahren zum verteilen eines rf-nachrichtenübertragungssignals

Info

Publication number: DE69636957T2
Application number: DE69636957T
Authority: DE
Inventors: Erik Shaker Heights VAN DER KAAY; George S. Forest DUBOVSKY
Original assignee: Allen Telecom Inc
Current assignee: Allen Telecom LLC
Priority date: 1995-12-14
Filing date: 1996-11-20
Publication date: 2007-11-29
Anticipated expiration: 2016-11-21
Also published as: ES2281907T3; EP0954910B1; US5774789A; EP0954910A1; EP0954910A4; DE69636957D1; DK0954910T3; JPH11510355A; WO1997022186A1

Description

Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf RF (Funkfrequenz) Kommunikationssysteme und insbesondere auf ein RF Kommunikationssystem, welches für den Betrieb innerhalb eines Bauwerks ausgelegt sind, und ist insbesondere auf ein RF Kommunikationssignal- Verteilungssystem und Verfahren ausgerichtet, wobei RF Kommunikationssignale frequenzgewandelt werden, um sie über verdrillte Kabel an entfernte Weitersendungsstationen zu senden.
Hintergrund der Erfindung
RF Kommunikationssysteme, die den Austausch von Sprachinformation und Daten über grosse Entfernungen unterstützen, sind gut bekannt. Viele dieser bekannten Systeme verwenden eine Verbindung mit dem öffentlichen geschalteten Telefonnetz (PSTN), um Kommunikationsfähigkeit zwischen Benutzern des Festtelefonnetzes und Abonnenten des RF Kommunikationssystems bereitzustellen.
Solche Systeme verdanken einen Grossteil ihrer Popularität der telefonartigen Kommunikationsfähigkeit, welche den RF System Anwendern zur Verfügung gestellt wird. Es gibt viele mobile Abonnenten, die die Vorteile einer Telefonverbindung in ihren Fahrzeugen nutzen, und eine immer weiter ansteigende Anzahl von mobilen Teilnehmern, die gewohnt sind Telefondienst überall wo sie sich befinden, über eine tragbare Kommunikationseinheit zu erhalten, die einfach in einem Aktenkoffer, oder in einer Schultertasche aufbewahrt werden kann, oder einfach in der Hand gehalten werden kann.
Leider bringt es die Art der Funkfrequenzen, welche dazu verwendet werden, um diese telefonartige RF Kommunikation zu unterstützen, mit sich, daß, während die meisten Städte (im Gegensatz zu einigen ländlichen Gebieten) eine Flächenabdeckung durch mehr als einen Dienstanbieter aufweisen, die Abdeckung innerhalb eines Bauwerks oft ungenügend ist. Bürogebäude sind z.B. üblicherweise so gebaut, dass die Bewohner des Gebäudes normalerweise eine erhebliche Menge von Metall Infrastruktur umgibt und ihre tragbaren Kommunikations einheiten daran hindert, entsprechende RF Signalniveaus zum richtigen Betrieb zu empfangen.
Als Antwort auf diese ungenügende Signalstärke gibt es Systeme, die dazu ausgelegt sind, RF Kommunikationssignale innerhalb eines Gebäudes zu verteilen. Im Betrieb empfängt und verstärkt ein solches System üblicherweise ankommende Signale von einem bestehenden RF Kommunikationssystem, wie z.B. einem Zellulartelefonsystem, und verteilt die verstärkten Signale über ein Koaxialkabel an Antenneneinheiten, welche über das Gebäude verteilt sind. In ähnlicher Weise nehmen solche Systeme üblicherweise Signale auf, die innerhalb des Gebäudes zur Weiterübertragung an zellulare Telefonsysteme gesendet werden.
Andere bekannte Systeme verwenden faseroptische Kabel zur Signalverteilung innerhalb eines Gebäudes, aber Koaxialkabel und faseroptische Kabel haben beide grosse Nachteile im Bezug auf Installation und Verwendung. Sowohl Koaxialkabel, als auch faseroptische Kabel sind teuer und müssen mit besonderen Verbindern angeschlossen werden, die sowohl teuer als auch schwierig zu installieren sind, wenn keine Spezialwerkzeuge und -Kenntnisse zur Verfügung stehen. Faseroptische Verteilungssysteme haben den Nachteil, dass sie keinen Austausch anderer elektrischer Signale zusätzlich zu den verteilten RF Signalen erlauben. Koaxialkabel ist sowohl schwer, als auch dick und deshalb für Installateure schwierig durch ein Gebäude zu verlegen.
Eine aktive Zweiweg Funkwiederholungsstation ist in GB 2 266 028 A offen gelegt. Die Wiederholungsstation hat einen Anschluss zur Verbindung mit einem Antennensystem, einen Anschluss zur Verbindung mit einer oder mehreren örtlichen Antennen, und Mittel zur Verstärkung des Radiosignals in der Wiederholungsstation. Vor und nach der Verstärkung läuft das Funksignal durch einen Frequenzwandler, so dass das Signal auf einer Frequenz verstärkt wird, die sich von derjenigen des empfangenen Signals unterscheidet. Der Wiederholer umfasst getrennte Abschnitte von denen jeder mit den Frequenzwandlungsmitteln und den Verstärkungsmitteln versehen ist, und der Wiederholungsabschnitt zur elektrischen Verbindung und physischen Trennung angepasst ist. Die Wiederholungsabschnitte A und B sind mit Koaxialkabeln 12, 13, 14 verbunden.
Installateure haben auch das Problem, Stromquellen nahe den entfernten Antennenorten zu identifizieren, da für diese Einheiten üblicherweise Betriebsstrom erforderlich ist. Sogar nachdem eine Stromquelle gefunden wurde, müssen Installateure immer noch Stromkabel zu den Einheiten legen, entweder hinter Gebäudedecken oder -Wänden, oder durch weniger attraktives beschleunigtes Befestigen von Stromkabeln an sichtbaren Flächen. Das Verlegen von zusätzlicher Wechselstromverkabelung kann auch unter UL (Underwriter's Laboratories) oder National Electric Code Vorschriften fallen.
Zudem kann in einem grossen Gebäude die Anzahl der Fernantenneneinheiten sehr gross sein. Um den richtigen Betrieb des Systems sicherzustellen, müssen diese Ferneinheiten regelmässig auf einwandfreien Betrieb hin geprüft werden.
Dementsprechend entsteht ein Bedarf für ein kostenwirksames System zur Verteilung von RF Kommunikationssignalen innerhalb eines Gebäudes. Das System sollte einfach, vorzugsweise durch einen Laien ohne Spezialwerkzeuge eingebaut werden können, und sollte eine einfache Beurteilung der Betriebsfähigkeit der Fernantenneneinheit ermöglichen.
Zusammenfassung der Erfindung
Diese und weitere Erfordernisse werden durch das Verfahren zur Verteilung von RF Kommunikationssignalen gemäss der vorliegenden Erfindung erfüllt. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Empfangen erster RF Kommunikationssignale in einem ersten Signalverarbeitungsuntersystem, Abwärtswandeln der ersten RF Kommunikationssignale, um abwärts gewandelte erste RF Kommunikationssignale bereitzustellen, Übertragen der abwärts gewandelten ersten RF Kommunikationssignale zu einem zweiten Signalverarbeitungsuntersystem über ein erstes verdrilltes Kabel, Bereitstellen einer Betriebsleistung für das zweite Signalverarbeitungsuntersystem vom ersten Signalverarbeitungsuntersystem, und am zweiten Signalverarbeitungsuntersystem: Aufwärtswandeln der abwärts gewandelten ersten RF Kommunikationssignale, um die wiederhergestellten ersten RF Kommunikationssignale bereitzustellen, Übertragen der wiederhergestellten ersten RF Kommunikationssignale über eine Antenne, und Feststellen eines an dem zweiten Signalverarbeitungsuntersystem auftretenden Ereignisses, und Übertragen betreffender autonomer Informationssignale zum ersten Signalverarbeitungsuntersystem.
Der Schritt des Abwärtswandelns erster RF Kommunikationssignale zur Bereitstellung abwärts gewandelter erster RF Kommunikationssignale umfasst die Schritte: Liefern der ersten RF Kommunikationssignale zu einem Mischer an einem ersten Eingangsport, Liefern eines lokalen Oszillatorsignals zum Mischer an einem zweiten Eingangsport, Bereitstellen eines Mischerausgangssignals an einem Mischerausgangsport, und Filtern des Mischerausgangssignals, um erste abwärts gewandelte Kommunikationssignale in einem Frequenzband unter 100 MHz bereitzustellen. Der Schritt eines Bereitstellens eines lokalen Oszillatorsignals umfasst des Weiteren die Schritte: Liefern eines Referenzsignals zu einem Frequenzsynthesizer und Programmieren des Frequenzsynthesizers zur Erzeugung eines lokalen Oszillatorsignals einer vorbestimmten Frequenz. Eine Probe des Referenzsignals wird vom ersten Signalverarbeitungsuntersystem an das zweite Signalverarbeitungsuntersystem zur Frequenzkontrolle am zweiten Signalverarbeitungsuntersystem übertragen. Die Probe eines Referenzsignals ist eine Probe eines Referenzoszillatorsignals mit einer vorbestimmten Amplitude.
In einer Form der Erfindung enthält das Verfahren weiterhin die Schritte: Messen der Amplitude der Referenzoszillatorsignalprobe am zweiten Signalverarbeitungsuntersystem, um eine gemessene Amplitude der Referenzoszillatorsignalprobe bereitzustellen, und Vergleichen der gemessenen Amplitude der Referenzoszillatorprobe und der vorbestimmten Amplitude der Referenzoszillatorsignalprobe, um einen Abschwächungswert für das verdrillte Kabel zu bestimmen.
In einem anderen Aspekt der Erfindung enthält das Verfahren weiterhin die Schritte am zweiten Signalverarbeitungssystem: Übertragen autonomer Informationssignale vom zweiten Signalverarbeitungsuntersystem zum ersten Signalverarbeitungsuntersystem, die den Abschwächungswert für das verdrillte Kabel anzeigen, und am ersten Signalverarbeitungsuntersystem: Verstärken der abwärts gewandelten ersten RF Kommunikationssignale vor einer Übertragung über das verdrillte Kabel.
In einer Ausführungsform der Erfindung enthält der Schritt des Verstärkens ein Bereitstellen eines programmierbaren Verstärkers, der eine programmierbare Verstärkungs-Frequenz-Charakteristik aufweist, die die Wirkung hat, frequenzabhängige Abschwächungseigenschaften des verdrillten Kabels zu kompensieren. Das Verfahren kann weiterhin den Schritt eines Programmierens der Verstärkung des programmierbaren Verstärkers gemäß dem Abschwächungswert für das verdrillte Kabel enthalten.
Gemäss einem weiteren Aspekt der Erfindung enthält das Verfahren weiterhin die Schritte am zweiten Signalverarbeitungsuntersystem: Abwärtswandeln der zweiten RF Kommunikationssignale zur Bereitstellung abwärts gewandelter zweiter RF Kommunikationssignale, Übertragen der abwärts gewandelten zweiten RF Kommunikationssignale zum ersten Signalverarbeitungsuntersystem über ein zweites verdrilltes Kabel, und am ersten Signalverarbeitungsuntersystem:
Aufwärtswandeln der abwärts gewandelten zweiten RF Kommunikationssignale zur Bereitstellung wiederhergestellter zweiter RF Kommunikationssignale.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung umfasst ein RF Kommunikationssignalverteilungsgerät ein erstes Signalverarbeitungsuntersystem, welches enthält: Mittel zum Empfangen erster RF Kommunikationssignale, Mittel zum Abwärtswandeln der ersten RF Kommunikationssignale zur Bereitstellung abwärts gewandelter RF Kommunikationssignale, Mittel zum Übertragen der abwärts gewandelten RF Kommunikationssignale zu einem zweiten Signalverarbeitungsuntersystem über ein erstes verdrilltes Kabel, Mittel zur Bereitstellung einer Betriebsleistung für das zweite Signalverarbeitungsuntersystem vom ersten Signalverarbeitungsuntersystem. Das zweite Signalverarbeitungsuntersystem enthält: Mittel zum Aufwärtswandeln der abwärts gewandelten ersten RF Kommunikationssignale zur Bereitstellung wiederhergestellter erster RF Kommunikationssignale, Mittel zum Übertragen der wiederhergestellten ersten RF Kommunikationssignale über eine Antenne, und Mittel zum Feststellen eines Ereignisses an dem zweiten Signalverarbeitungsuntersystem, und zum Übertragen betreffender autonomer Informationssignale zum ersten Signalverarbeitungsuntersystem. Das Mittel zum Abwärtswandeln erster RF Kommunikationssignale zur Bereitstellung abwärts gewandelter erster RF Kommunikationssignale umfasst: Mittel zum Liefern der ersten RF Kommunikationssignale zu einem Mischer an einem ersten Eingangsport, Mittel zum Liefern eines lokalen Oszillatorsignals zum Mischer an einem zweiten Eingangsport, Mittel zum Bereitstellen eines Mischerausgangssignals an einem Mischerausgangsport, und Mittel zum Filtern des Mischerausgangssignals zur Bereitstellung abwärts gewandelter erster Kommunikationssignale in einem Frequenzband unter 100 MHz.
Das Mittel zur Bereitstellung eines lokalen Oszillatorsignals umfasst Mittel zum Liefern eines Referenzsignals zu einem Frequenzsynthesizer, und Mittel zum Programmieren des Frequenzsynthesizers zur Erzeugung eines lokalen Oszillatorsignals einer vorbestimmten Frequenz.
In einer Ausführungsform umfasst die RF Kommunikationssignalverteilungsvorrichtung des weiteren Mittel zur Übertragung einer Probe des Referenzsignals zum zweiten Signalverarbeitungsuntersystem zur Frequenzkontrolle am zweiten Signalverarbeitungsuntersystem. Die Probe eines Referenzsignals ist eine Probe eines Referenzoszillatorsignals bei einer vorbestimmten Amplitude.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die RF Kommunikationssignalverteilungsvorrichtung des weiteren Mittel zum Messen der Amplitude der Referenzoszillatorsignalprobe am zweiten Signalverarbeitungsuntersystem zur Bereitstellung einer gemessenen Amplitude der Referenzoszillatorsignalprobe, und Mittel zum Vergleichen der gemessenen Amplitude der Referenzoszillatorsignalprobe und der vorbestimmten Amplitude der Referenzoszillatorsignalprobe zur Bestimmung eines Abschwächungswertes für das verdrillte Kabel.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Kommunikationssignalverteilungsgerät des weiteren am zweiten Signalverarbeitungsuntersystem: Mittel zum Übertragen autonomer Informationssignale vom zweiten Signalverarbeitungsuntersystem zum ersten Signalverarbeitungsuntersystem, die den Abschwächungswert für das verdrillte Kabel angeben, und am ersten Signalverarbeitungsuntersystem: Mittel zur Verstärkung des abwärts gewandelten ersten RF Kommunikationssignals vor einer Übertragung über das verdrillte Kabel. Das Mittel zur Verstärkung umfasst ein programmierbares Verstärkermittel, das eine programmierbare Verstärkungs-Frequenz-Charakteristik aufweist, die die Wirkung hat, frequenzabhängige Abschwächungseigenschaften des verdrillten Kabels zu kompensieren. Das Gerät enthält des Weiteren ein Mittel zur Programmierung der Verstärkung des programmierbaren Verstärkers gemäß dem Abschwächungswert für das verdrillte Kabel.
In einer anderen Ausführungsform umfasst das RF Kommunikationssignalverteilungsgerät des Weiteren am zweiten Signalverarbeitungsuntersystem: Mittel zum Abwärtswandeln zweiter RF Kommunikationssignale zur Bereitstellung abwärts gewandelter zweiter RF Kommunikationssignale, Mittel zur Übertragung der abwärts gewandelten zweiten RF Kommunikationssignale zum ersten Signalverarbeitungsuntersystem über ein zweites verdrilltes Kabel, und am ersten Signalverarbeitungsuntersystem: Mittel zum Aufwärtswandeln der abwärts gewandelten zweiten RF Kommunikationssignale zur Bereitstellung wiederhergestellter RF Kommunikationssignale. Das Mittel zum Abwärtswandeln der ersten RF Kommunikationssignale umfasst einen Mischer, der einen RF Signaleingang, einen lokalen Oszillatoreingang, und ei nen RF Signalausgang aufweist. Der RF Signalausgang wird gefiltert, um abwärts gewandelte erste RF Kommunikationssignale in einem ersten Frequenzband unter 100 MHz zu liefern.
Das Mittel zur Übertragung der abwärts gewandelten ersten Kommunikationssignale umfasst einen Unsymmetrisch-Symmetrisch-Wandler, der ein verdrilltes Kabel ansteuert. Der Unsymmetrisch-Symmetrisch-Wandler umfasst einen Symmetrieüberträger.
In einem anderen Aspekt der Erfindung umfasst das Mittel zur Bereitstellung von Betriebsleistung ein Anordnen einer DC-Stromversorgung am ersten Signalverarbeitungsuntersystem und ein Übertragen von DC-Leistung über elektrische Leiter zum zweiten Signalverarbeitungsuntersystem. Die elektrischen Leiter umfassen vorzugsweise das erste verdrillte Kabel.
In noch einer anderen Form der Erfindung umfasst das Mittel zum Aufwärtswandeln der abwärts gewandelten ersten RF Kommunikationssignale einen Mischer mit einem RF Signaleingang, einem lokalen Oszillatoreingang und einem RF Signalausgang. Das Mittel zur Übertragung autonomer Informationssignale zum ersten Signalverarbeitungsuntersystem umfasst ein Übertragen von Signalen außerhalb des Bandes vom zweiten Signalverarbeitungsuntersystem zum ersten Signalverarbeitungsuntersystem über ein zweites verdrilltes Kabel. Die Signale außerhalb des Bandes umfassen digitale Signale niedriger Geschwindigkeit. Die autonomen Informationssignale umfassen Indizien eines Ereignisses, das am zweiten Signalverarbeitungsuntersystem erfasst wurde.
Nach einem anderen Aspekt der Erfindung umfasst ein RF Kommunikationssignalverteilungssystem eine RF Kommunikationssignalschnittstelle, welche an ein erstes Signalverarbeitungsuntersystem gekoppelt ist, wobei die RF Kommunikationssignalschnittstelle erste RF Kommunikationssignale empfängt und zweite RF Kommunikationssignale aussendet.
Das erste Signalverarbeitungsuntersystem enthält einen Mischer, welcher betriebstechnisch mit der Schnittstelle zum Empfangen des ersten RF Kommunikationssignals gekoppelt ist, und der betriebstechnisch mit Mitteln zum dortigen Erzeugen von örtlichen Oszillatorsignalen gekoppelt ist, wobei der Mischer abwärts gewandelte zweite RF Kommunikationssignale in einem Frequenzband unter 100 MHz liefert, und einen Unsymmetrisch-Symmetrisch-Wandler, der betriebstechnisch mit dem Mischer gekoppelt ist, um die abwärts gewandelten ersten RF Kommunikationssignale an der Eingangsseite zu empfangen, ein erstes verdrilltes Kabel, welches mit dem Ausgangsende des Wandlers gekoppelt ist, und ein Leistungsschnittstellennetzwerk, welches einen Ausgang aufweist, der an das erste verdrillte Kabel gekoppelt ist, und einen Eingang, welcher an die Gleichstromversorgung gekoppelt ist. Das zweite Signalverarbeitungsuntersystem enthält ein zweites Leistungsschnittstellennetzwerk, welches einen Eingang aufweist, der an das erste verdrillte Kabel gekoppelt ist, einen Unsymmetrisch-Symmetrisch-Wandler, welcher betrieblich mit dem ersten verdrillten Kabel gekoppelt ist, einen Mischer, der betrieblich mit dem Unsymmetrisch-Symmetrisch-Wandler gekoppelt ist, um abwärts gewandelte erste Kommunikationssignale an den Mischer zur Verfügung zu stellen, wobei der Mischer an Mittel zum Erzeugen eines dortigen lokalen Oszillatorsignals gekoppelt ist, der Mischer wieder hergestellte erste RF Kommunikationssignale zur Verfügung stellt, eine Antenne, welche betrieblich mit den ersten RF Kommunikationssignalen gekoppelt ist, und eine Informationssignalquelle, welche einen Ausgang aufweist, der mit einem zweiten verdrillten Kabel gekoppelt ist, wobei das zweite verdrillte Kabel an dem ersten Signalverarbeitungsuntersystem angeschlossen ist, um autonome Informationssignale von dem ersten Signalverarbeitungsuntersystem an das zweite Signalverarbeitungsuntersystem zu übertragen. Das System kann weiterhin an dem zweiten Signalverarbeitungsuntersystem umfassen: zweite RF Kommunikationssignale, welche von der Antenne an einen Mischer gekoppelt sind, wobei der Mischer betrieblich mit einem örtlichen Oszillator verbunden ist, der Mischer abwärts gewandelte zweite RF Kommunikationssignale in einem Frequenzband unter 100 MHz zur Verfügung stellt, und einen Unsymmetrisch-Symmetrisch-Wandler, der an die abwärts gewandelten zweiten RF Kommunikationssignale und an das zweite verdrillte Kabel gekoppelt ist.
Weitere Aufgaben, Merkmale, und Vorzüge der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen offenbar.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 stellt ein RF Kommunikationssignalverteilungssystem zur Verwendung innerhalb eines Bauwerks dar;
2 ist ein Blockdiagramm eines RF Kommunikationssignalverteilungssystems, gemäss der vorliegenden Erfindung;
3 ist ein Blockdiagramm eines ersten Signalverarbeitungsuntersystems, gemäss der vorliegenden Erfindung;
4 ist ein Blockdiagramm eines zweiten Signalverarbeitungsuntersystems, gemäss der vorliegenden Erfindung;
5 stellt die Charakteristik der Dämpfung in Abhängigkeit der Frequenz eines verdrillten Kabels dar;
6 ist ein Schemadiagramm eines Unsymmetrisch-Symmetrisch-Wandlers; und
7 stellt die Übertragung von Gleichstrom entlang einer symmetrischen Leitung dar.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Gemäss der vorliegenden Erfindung, werden ein System und ein Verfahren zur Verteilung von RF Kommunikationssignalen beschrieben, welche besondere Vorteile im Vergleich zum Stand der Technik aufweisen. Die Erfindung wird an Hand der beigefügten Zeichnungsfiguren am besten verständlich.
1 stellt ein Bauwerk dar, so wie z.B. ein Gebäude 101, in dem Kommunikationseinheiten, wie z.B. tragbare Kommunikationseinheiten 102, durch die Metallaussenstruktur des Gebäudes oder ein anderes Hindernis, wirksam daran gehindert werden, RF Kommunikationssignale 103 mit einer ausreichenden Stärke direkt von einem externen Standort zu erhalten, wie z.B. einem nahe gelegenen oder örtlichen Zellularstandort 104. Um es Kommunikationseinheiten 102 innerhalb des Gebäudes 101 zu erlauben, mit dem örtlichen Zellularstandort 104 zu kommunizieren, wird innerhalb des Gebäudes ein RF Kommunikationssignalverteilungssystem zur Verfügung gestellt.
RF Kommunikationssignale 103 von dem Zellularstandort 104 werden durch eine Aussenantenne empfangen, wie z.B. eine Dachantenne 105, und die Signale werden an eine RF Kommunikationssignalschnittstelle 106 weitergeleitet, die einen Zellularsendeempfänger und entsprechende Signalverteilungsnetzwerke umfassen kann. Natürlich würde, obwohl das vorge nannte RF Kommunikationssignalverteilungssystem in Zusammenhang mit einem Zellularsystem beschrieben wurde, das Verteilungssystem für RF Kommunikationssignale unter anderem genauso gut in Verbindung mit einem Bündelfunksystem, einem konventionellen Zwei-Weg- oder Rufsystem, oder einem PCS (persönliches Kommunikationssystem) funktionieren. Zusätzlich ist der Signalweg zwischen dem örtlichen Zellularstandort 104 und der RF Kommunikationssignalschnittstelle in 1 als Funksignalweg aufgezeichnet, welcher Antennen an beiden Enden benötigt. Jedoch würde das System auch richtig funktionieren, falls Funksignale von einem externen Funkkommunikationsstandort, wie z.B. dem Zellularstandort 104, über Koaxialkabel, faseroptische Kabel, oder z.B. eine Mikrowellenverbindung zur Verfügung gestellt werden, obwohl diese Varianten nicht in 1 gezeigt werden.
Von der Schnittstelle 106 für RF Kommunikationssignale werden die RF Kommunikationssignale 103, welche von dem Zellularstandort 103 empfangen werden, welche als erste RF Kommunikationssignale bezeichnet werden können, an entfernte Antenneneinheiten 108 verteilt, die in dem gesamten Gebäude 101 an entsprechenden Orten, wie z.B. an Decken oder Wänden hängend eingebaut werden, um ausreichende Signalniveaus zur Verfügung zu stellen, so dass Kommunikationseinheiten 102 innerhalb des Gebäudes 101 mit dem örtlichen Zellularstandort 104 kommunizieren können. Diese Fernantenneneinheiten 108 können zweite Signalverarbeitungsuntersysteme genannt werden. Diese zweiten Signalverarbeitungsuntersysteme 108 werden durch ein verdrilltes Kabel 109 mit den ersten Signalverarbeitungsuntersystemen oder Kopfeinheiten 107 verbunden, die wiederum mit der Schnittstelle 106 für RF Kommunikationssignale verbunden sind. Beide, sowohl das erste Signalverarbeitungsuntersystem 107, als auch das zweite Signalverarbeitungsuntersystem 108 für Kommunikationssignale, werden im Folgenden genau beschrieben.
Das erste Signalverarbeitungsuntersystem 107 wandelt die empfangenen ersten RF Kommunikationssignale abwärts, und sendet diese abwärts gewandelten Signale über ein verdrilltes Kabel 109 an das zweite Signalverarbeitungsuntersystem 108. Das zweite Signalverarbeitungsuntersystem 108 wandelt diese gesendeten Signale aufwärts, um wieder hergestellte erste RF Kommunikationssignale zur Verfügung zu stellen, welche in ihrer originalen Frequenz wieder hergestellt wurden. Diese wieder hergestellten Signale werden dann über eine Antenne 110 ausgesendet, welche ein Teil eines zweiten Signalverarbeitungsuntersystems 108 ist, so dass das Signal von einer Kommunikationseinheit 102 empfangen werden kann, die sich innerhalb des Gebäudes 101 befindet.
Die Kommunikationseinheit kann auch zweite RF Kommunikationssignale zurück an den Zellularstandort 104 übertragen. Diese zweiten RF Kommunikationssignale werden von der Fernantenneneinheit 108 abwärts gewandelt (oder von dem zweiten Signalverarbeitungsuntersystem) und an das erste Signalverarbeitungsuntersystem 107 zurückgesendet. Diese abwärts gewandelten RF Kommunikationssignale werden aufwärts gewandelt, um wieder hergestellte zweite RF Kommunikationssignale zur Verfügung zu stellen, und werden an den Zellularstandort 104 zurückgesendet 112. Diese Übertragung von abwärts gewandelten zweiten RF Kommunikationssignalen zurück zu dem ersten Signalverarbeitungsuntersystem kann über ein zweites verdrilltes Kabel 203 durchgeführt werden (2).
2 zeigt, dass die ersten RF Kommunikationssignale mit dem ersten Signalverarbeitungsuntersystem gekoppelt sind, oder mit dem Kopfende 107 über ein Koaxialkabel 201. Die ersten RF Kommunikationssignale werden auf eine Weise, die im Folgenden beschrieben wird, frequenzgewandelt, und werden an das zweite Signalverarbeitungsuntersystem oder die Fernantenneneinheit 108 über das erste verdrillte Kabel 109 gesendet. Die ersten RF Kommunikationssignale werden dann von dem zweiten Signalverarbeitungsuntersystem 108 zurück zu ihrer Ausgangsfrequenz frequenzgewandelt, und über eine Antenne 110 ausgesendet. Obwohl die Antenne 110 vorzugsweise ein Teil der Fernantenneneinheit 108 ist, kann die Antenne auch ein getrenntes Element sein, ohne im Nutzen eingeschränkt zu sein, und es kann möglich sein mehr als eine Antenne mit dem zweiten Signalverarbeitungsuntersystem zu koppeln, um die Systemabedeckung innerhalb des Bauwerks zu steigern.
Das Verteilungssystem für RF Signale ist üblicherweise dazu gedacht, die Abdeckung innerhalb des Gebäudes für ein Zweiwegsystem, wie z.B. ein Zellulartelefonkommunikationssystem zu erweitern. Damit kann die Antenne 110 auch Signale empfangen, die von einer Kommunikationseinheit 102 ausgesendet werden, diese Signale in der Frequenz wandeln, und die gewandelten Signale zurück an das Kopfende oder das erste Signalverarbeitungsuntersystem 107 über ein zweites verdrilltes Kabel 203 senden. Diese zweiten RF Kommunikationssignale können dann in der Frequenz zurück zu ihrer Ausgangsfrequenz gewandelt werden, um zweite wieder hergestellte RF Kommunikationssignale zur Verfügung zu stellen, die dann mit der Schnittstelle 106 für RF Kommunikationssignale über ein Koaxialkabel 202 zur Rücksendung an das externe Kommunikationssystem verbunden werden können, mit dem die Kommunikationseinheit 102 in Kontakt steht. Natürlich, obwohl die vorangehende Erörte rung des Verteilungssystems für RF Kommunikationssignale sich auf die Erweiterung der Abdeckung innerhalb eines Bauwerks konzentriert hat, ist das System genauso auf die Erweiterung der Abdeckung auf einer Baustelle, innerhalb eines Strassen- oder Eisenbahntunnels, oder anderer Gebiete anwendbar, wo eine Erweiterung der Abdeckung gewünscht wird.
3 stellt die Komponenten des ersten Signalverarbeitungsuntersystems 107 in Form eines Blockdiagramms dar. Die ersten RF Kommunikationssignale von der Schnittstelle für RF Kommunikationssignale werden mit dem ersten Signalverarbeitungsuntersystem 107 über ein Koaxialkabel 201 oder ein anderes geeignetes Übertragungsmittel gekoppelt. Diese ersten RF Kommunikationssignale sind anders bezeichnete abwärts gerichtete Signale, da sie von einer Kommunikationssystemzentrale nach „unten" zu einer mobilen oder tragbaren Kommunikationseinheit gesendet werden. Die folgende Erörterung beschreibt den Betrieb des Verteilungssystems für RF Signale in Verbindung mit einem Zellularsystem, obwohl andere Arten von Systemen, wie vorher erörtert, auch von dem Verteilungssystem für RF Kommunikationssignale gemäss der vorliegenden Erfindung bedient werden können. Die relevanten Betriebsfrequenzen müssten natürlich generell geändert werden, um die Verbindung mit einer anderen Art von Kommunikationssystemen zu ermöglichen.
Die ersten RF Kommunikationssignale werden in einem Bandpassfilter 301 gefiltert, der um das Frequenzband zentriert ist, welches von Interesse ist. Für ein Zellularsystem würde der Bandpassfilter ein Frequenzband von ungefähr 869 bis etwa 894 MHz filtern. Das gefilterte Signal wird dann mit einem Mischer 302 gekoppelt. In der bevorzugten Ausführungsform wird der Mixer mit einem örtlichen 800 MHz Oszillatorsignal beliefert, welches von einem Frequenzsynthesizer 311 unter der Steuerung eines Mikrocomputers 312 erzeugt wird, und von diesem ausgeht. Eine solche Signalerzeugung und Verbindung ist in der Technik gut bekannt.
Der Frequenzsynthesizer 311 wird zur Frequenzsteuerung mit einem Referenzsignal beliefert, z.B. von einem Referenzoszillator 310. In der bevorzugten Ausführungsform ist das Referenzsignal ein 12.8 MHz Referenzsignal, welches von dem Referenzoszillator 310 geliefert wird. Dieses Referenzoszillatorsignal wird im Folgenden näher beschrieben.
Das Mischen des ersten RF Kommunikationssignals mit dem örtlichen 800 MHz Oszillatorsignal, welches von dem Frequenzsynthesizer 311 erzeugt wird, ergibt abwärts gewandelte erste RF Kommunikationssignale in dem Frequenzband von ungefähr 69 bis 94 MHz, nach dem Durchgang durch einen Bandpassfilter 303, der dazu ausgelegt ist, das 69 bis 94 MHz Band passieren zu lassen. Diese abwärts gewandelten ersten RF Kommunikationssignale werden dann in einen programmierbaren Verstärker 304 geleitet, dessen Betrieb im Folgenden näher beschrieben wird.
Die verstärkten, abwärts gewandelten RF Kommunikationssignale und eine Probe der Referenzsignalausgabe durch den Oszillator werden mit einem Kombinator 305 gekoppelt. In seiner einfachsten Form ist dieser Kombinator 305 eine Kombination aus Bandpassfiltern, die dazu ausgelegt sind, eine unerwünschte Wechselwirkung des Referenzoszillators 310 mit den abwärts gewandelten ersten RF Kommunikationssignalen zu verhindern.
Der Ausgang des Kombinators 305 wird dann an einen Unsymmetrisch-Symmetrisch-Wandler 306 gekoppelt. In seiner einfachsten Form kann der Unsymmetrisch-Symmetrisch-Wandler ein Symmetrieüberträger sein, der dazu ausgelegt ist, die Impedanz des RF Netzwerks innerhalb des ersten Signalverarbeitungsuntersystems (ungefähr 50 Ohm) an die Impedanz des verdrillten Kabels (ungefähr 100 Ohm) anzupassen. Der Ausdruck „symmetrischunsymmetrisch" ist ein zusammengesetzter Ausdruck, welcher von dem Ausdruck „symmetrisch zu unsymmetrisch" abgeleitet ist, und die Auslegung von solchen Schaltungselementen ist in der Technik gut bekannt. Der spezielle Unsymmetrisch-Symmetrisch-Wandler, welcher in der bevorzugten Ausführungsform verwendet wird, wird später im Detail behandelt. Der Ausgang des Wandlers 306 wird in das erste verdrillte Kabel 109 geleitet.
An den Unsymmetrisch-Symmetrisch-Wandler 306 wird eine Leistungsschnittstelle 307 gekoppelt, die dazu ausgelegt ist Betriebsstrom von einem Gleichstromversorgungsteil 308 in dem ersten Signalverarbeitungsuntersystem so zu schalten, dass es Gleichstrom zum Betrieb der Schaltungen des zweiten Signalverarbeitungsuntersystemsliefert. Natürlich sind Konstruktionen für Stromversorgungsteile in der Technik gut bekannt, und das bevorzugte Verfahren zum Koppeln eines isolierten Stromversorgungsteils mit einer symmetrischen Leitung wird im Detail in einem weiteren Abschnitt erörtert. Wo, so wie hier, die Leistung vorzugsweise an das zweite Signalverarbeitungsuntersystem über das gleiche verdrillte Kabel übertragen wird, welches dazu verwendet wird, RF Signale zu übertragen, sollte das Stromversorgungsteil 308 isoliert werden (keine Erdung haben), da das Verbinden der Erdungen des ersten und zweiten Signalverarbeitungsuntersystems Längsströme in dem verdrillten Kabel her vorrufen kann, und einen negativen Einfluss sowohl auf die Rauschfestigkeit und RF Interferenz haben kann. Natürlich ist es möglich Betriebsstrom durch ein zusätzliches Leiterpaar zu übertragen, anstatt das gleiche verdrillte Paar zu verwenden, welches für die Übertragung des ersten RF Kommunikationssignals verwendet wird, obwohl es deutlich vorteilhaft ist, das gleiche verdrillte Kabel zu verwenden.
Also umfasst der Ausgang des Wandlers 306 und der Stromversorgungsschnittstelle 307 die ersten abwärts gewandelten RF Kommunikationssignale mit einer gesteuerten Amplitude, ein Muster des Referenzoszillatorsignals bei einer vorbestimmten Amplitude (zum Steuern der Frequenz bei dem zweiten Signalverarbeitungsuntersystem und zum Bestimmen der Dämpfung), und die Betriebsstromversorgung für die zweite Signalverarbeitungsunterstation, und alles wird über das erste verdrillte Kabel übertragen.
Das erste Signalverarbeitungsuntersystem muss also allgemein für den Empfang von Signalen von dem zweiten Signalverarbeitungsuntersystem sorgen. Demgemäss wird eine symmetrische Eingabe von einem zweiten verdrillten Kabel 203 (2) zur Verfügung gestellt, um abwärts gewandelte Kommunikationssignale, die von dem zweiten Signalverarbeitungsuntersystem übertragen werden, zu empfangen.
Da das zweite verdrillte Kabel auch eine symmetrische Leitung ist, wird ein Symmetrisch-Unsymmetrisch-Wandler 314 zur richtigen Anpassung an den unsymmetrischen Eingang des ersten Signalverarbeitungsuntersystems 107 zur Verfügung gestellt. An den Symmetrisch-Unsymmetrisch-Wandler 314 ist eine Signalschnittstelle 315 gekoppelt, die dazu verwendet wird, unabhängige ausserhalb des Bandes empfangene Signale von dem zweiten Signalverarbeitungsuntersystem an den Mikrocomputer 312 zu koppeln. Obwohl diese Signalfunktion im Folgenden in Verbindung mit der Beschreibung des zweiten Signalverarbeitungsuntersystems beschrieben wird, ist zu beachten, dass die bevorzugte Signalisierung über ein Bell 103 kompatibles Modem erfolgt. Damit muss die Signalisierungsschnittstelle 315 nur eine richtige Widerstandsanpassung durchführen, da kommerziell verfügbare Modem ICs (integrierte Schaltkreise) üblicherweise dazu ausgelegt sind, eine symmetrische Leitung mit 600 Ohm zu betreiben. Diese kommerziell verfügbare Modem ICs können auch in bekannter Weise mit einem Mikrocomputer 312 über eine Schnittstelle verbunden werden.
Die abwärts gewandelten zweiten RF Kommunikationssignale, welche von dem zweiten Signalverarbeitungsuntersystem empfangen werden, werden dann an einen Bandpassfilter 316 angeschlossen, der das entsprechende Frequenzband abdeckt. In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wandelt das zweite Signalverarbeitungsuntersystem die zweiten RF Kommunikationssignale abwärts (welche für ein Zellularsystem ein Frequenzband von ungefähr 824 bis ungefähr 849 MHz) bis zu einem Frequenzband von ungefähr 24 bis 49 MHz besetzen. Folglich ist der Bandpassfilter 316 dazu ausgelegt, das 24 bis 49 MHz Band zu filtern.
Der Ausgang des Bandpassfilters 316 ist an eine Verstärkerstufe 317 gekoppelt und dann an einen Mischer 318. Dieser zweite Mischer 318 wandelt das zweite abwärts gewandelte RF Kommunikationssignal aufwärts, durch Mischen mit einem örtlichen 800 MHz Oszillatorsignal aus dem Frequenzsynthesizer 311, um wieder hergestellte zweite RF Kommunikationssignale in ihrem original Frequenzbereich (824 bis 849 MHz) zur Verfügung zu stellen. Diese wieder hergestellten Signale werden durch einen 824 bis 849 MHz Bandpassfilter 319 gefiltert, um die zellularen Aufwärtsverbindungssignale zu bilden, die an die RF Kommunikationssignalschnittstelle über das Koaxialkabel 202 zur Rücksendung an den Zellularstandort gekoppelt werden.
4 ist ein Blockdiagramm der Fernantenneneinheit, oder des zweiten Signalverarbeitungsuntersystems 108. Die abwärts gewandelten ersten RF Kommunikationssignale, welche in dem ersten verdrillten Kabel 109 abwärts gesendet werden, werden an dem symmetrischen Eingang 401 eines Symmetrisch-Unsymmetrisch-Wandlers 402 empfangen, der ein Symmetrieüberträger bekannter Bauart sein kann. An den Symmetrisch-Unsymmetrisch-Wandler 402 ist ein Stromversorgungsschnittstellennetzwerk 403 gekoppelt, das Gleichstrom erhält, wie z.B. von dem verdrillten Kabel 109. Der erhaltene Gleichstrom wird dann an ein lokales Stromversorgungsteil 404 zur Verteilung des Betriebsstroms 405 an die Schaltungselemente des zweiten Signalverarbeitungsuntersystems gekoppelt. Das Stromversorgungsteil 404 kann wie in der Technik bekannt ein Umschaltstromversorgungsteil sein, falls verschiedene geregelte Gleichspannungen für den Betrieb der Schaltung des zweiten Signalverarbeitungsuntersystems erforderlich sind, oder das Stromversorgungsteil 405 kann einfach ein linearer Spannungsregler sein, der auch gut bekannt ist.
Der Ausgang des Symmetrisch-Unsymmetrisch-Wandlers 403 ist mit einem Splitter 406 gekoppelt, um die ersten abwärts gewandelten RF Kommunikationssignale zu trennen, und die Referenzoszillatorprobe, welche von dem ersten Signalverarbeitungsuntersystem übertragen wurde. Der Splitter 406 kann als Bandpassfilter für die entsprechenden Frequenzen implementiert werden. Die Referenzoszillatorprobe wird zur Genauigkeit der Frequenzsteuerung an einen Frequenzsynthesizer 418 gekoppelt, welcher dann zur abwärts Konversion und Wiederherstellung von RF Kommunikationssignalen verwendet wird. Da das gleiche Referenzoszillatorsignal (entsprechend dem Ausgang des in Bezug genommenen Oszillators 310) über das RF Signalverteilungssystem hinweg verwendet wird, wird die Frequenzgenauigkeit auf einem hohen Niveau aufrechterhalten.
Die abwärts gewandelten ersten RF Kommunikationssignale werden durch einen Verstärker 407 mit einem Mischer 408 gekoppelt, wo die abwärts gewandelten Signale mit einem örtlichen 800 MHz Oszillatorsignal gemischt werden, welches von dem Frequenzsynthesizer 418 abgeleitet ist. Der Mischerausgang wird durch einen Bandpassfilter gefiltert, der den Frequenzbereich von etwa 869 bis 894 MHz abdeckt, um erste wieder hergestellte RF Kommunikationssignale zu erzeugen, die von einem Verstärker 422 verstärkt werden, und dann an einen Duplexer 410 angelegt werden. Bekanntermassen ermöglicht der Duplexer die Verwendung einer einzelnen Antenne 110, sowohl zum Senden, als auch zum Empfangen durch Liefern einer entsprechenden Isolierung zwischen den Sende- und Empfangspfaden.
Die Antenne 110 sendet die wieder hergestellten ersten RF Kommunikationssignale an den Abdeckungsbereich, den die Fernantenne von ihrer Konstruktion her abdecken soll.
Die Antenne 110 empfängt auch zweite RF Kommunikationssignale von Kommunikationseinheiten innerhalb des Abdeckungsbereichs. Diese empfangenen zweiten RF Kommunikationssignale werden durch den Duplexer 410 an eine Verstärkerstufe 411 und in einen Mischer 412 gekoppelt. Der Mischer 412 mischt die zweiten RF Kommunikationssignale, welche sich in einem Band von ungefähr 824 bis 849 MHz befinden, mit einem örtlichen 800 MHz Oszillatorsignal, welches von dem Frequenzsynthesizer 418 abgeleitet ist. Die Ausgangssignale von dem Mischer 412 werden in einem Bandpassfilter 413 gefiltert, der den Frequenzbereich von ungefähr 24 bis 49 MHz filtert, um abwärts gewandelte zweite RF Kommunikationssignale zur Verfügung zu stellen, die von einem Verstärker 414 verstärkt werden, und an einen Unsymmetrisch-Symmetrisch-Wandler 415 zur Übertragung von dem symmetrischen Ausgang des Wandlers 415 über das zweite verdrillte Kabel 203 (2) angelegt werden.
Bei Untersuchung der Signalverarbeitungsuntersysteme der 3 und 4 wird auch festgestellt, dass das erste Signalverarbeitungsuntersystem 107 einen Verstärker 304 hat, der dazu verwendet wird, die abwärts gewandelten ersten RF Kommunikationssignale vor der Übertragung zu verstärken. Dieser Verstärker 304 wird von dem Mikrocomputer 312 gesteuert, so dass die Verstärkung des Verstärkers 304 von dem Mikrocomputer gewählt werden kann, um die Dämpfung, welche durch das verdrillte Kabel erzeugt wird, zu kompensieren. In ähnlicher Weise enthält das zweite Signalverarbeitungsuntersystem 108 einen programmierbaren Verstärker 414, der verwendet wird, um die abwärts gewandelten zweiten RF Kommunikationssignale vor der Übertragung über das zweite verdrillte Kabel zu verstärken. Die Verstärkung dieses zweiten programmierbaren Verstärkers 414 kann von dem Mikrocomputer 419 ausgewählt werden.
Die Verwendung dieser programmierbaren Verstärkerstufen wird durch die Frequenz/Dämpfungscharakteristiken eines typischen verdrillten Kabels wünschenswert. 5 stellt eine Kurve der Dämpfung über der Frequenz eines typischen verdrillten Kabels dar; in diesem Fall UTP350 Kategorie 5 LAN (local area network) Kabel, erhältlich bei Belden Corporation, als Belden Teilenummer SM1700A „Datatwist 350" Kabel.
Wie man bei Betrachtung von 5 feststellt, ist die Steigung der Dämpfungskurve zwischen 10 und 100 MHz recht steil, so dass die Endfrequenzen in einem interessanten Frequenzband, wie beispielsweise in dem Band von ungefähr 69 bis 94 MHz, das von den abwärts gewandelten ersten RF Kommunikationssignalen belegt wird, verschieden gedämpft werden. Dieser Steigung der Dämpfungsfrequenzcharakteristik kann durch Auslegung des programmierbaren Verstärkers 304 und 414 entgegen gewirkt werden, so dass die Verstärkungsfrequenzcharakteristiken genau die Steigung der Dämpfungsfrequenzcharakteristik des Kabels ausgleichen.
Jedoch hängt die anzuwendende Verstärkung von der Dämpfung ab, und damit von der Länge des verdrillten Kabels, welches für eine bestimmte Installation verwendet wird. Dieses Gesamtdämpfungsbild ist zum Zeitpunkt der Installation schwierig zu erlangen, zum einen, da die Installation wahrscheinlich von ungelerntem Personal ausgeführt wird, und da das verwendete Kabel bereits ein Teil der Gebäudeverkabelung sein kann, was die genaue Länge schwierig bestimmbar macht.
Folglich nutzt das zweite Signalverarbeitungsuntersystem die Tatsache, dass die Referenzoszillatorprobe auf das erste verdrillte Kabel am vorderen Ende bei einer vorbestimmten, festen Amplitude angelegt wird, um die von dem Kabel eingebrachte Dämpfung zu messen. 4 zeigt, dass die Referenzoszillatorprobe 420 auch an den Mikrocomputer 419 zur Messung der Signalamplitude angelegt wird. In der bevorzugten Ausführungsform wird diese Messung von einem Analog/Digitalwandler ausgeführt, der in die Mikrocomputereinheit eingebaut ist. In der Alternative könnte der A/D ausserhalb der Mikrocomputereinheit angeordnet sein. Es ist auch möglich, den Gleichspannungsabfall des verdrillten Kabels dazu zu verwenden, durch Messen des Betriebsstroms am zweiten Signalverarbeitungsuntersystem, die Dämpfung des verdrillten Kabels zu bestimmen.
Wenn diese Messung abgeschlossen ist, dann vergleicht der Mikrocomputer 419 den gemessenen Wert des Signals mit der bekannten, vorbestimmten Amplitude, bei der das Referenzoszillatorsignal übertragen wurde. Auf der Grundlage dieses Vergleichs bestimmt der Mikrocomputer 419 den Betrag, um den das Kabel das Referenzsignal gedämpft hat, und programmiert die Verstärkung des Verstärkers 414 um die Dämpfung dieses verdrillten Kabels auszugleichen.
Der Mikrocomputer 419 sendet auch diese Dämpfungsinformation selbständig über das zweite verdrillte Kabel an das erste Signalverarbeitungsuntersystem. Wie vorher beschrieben ist der Mikrocomputer 419 an die Signalschnittstelle über einen entsprechenden Signalpfad 423 gekoppelt. In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Signalschnittstelle 416 ein Bell 103 kompatibles Modem mit niedriger Geschwindigkeit, welches dazu ausgelegt ist, die digitalen Signale mit niedriger Geschwindigkeit auszutauschen. Da viele Mikrocomputer eingebaute serielle Kommunikationsports haben, ist der Signalpfad 423 zu dem Modem IC 416 einfach herzustellen. Auch ohne den eingebauten seriellen Port ist das Strukturieren einer solchen Schnittstelle basierend auf nicht zweckbestimmten Eingängen und Ausgängen von einem Mikrocomputerport in der Technik wohlbekannt. Der Mikrocomputer 312 verwendet dann bei dem ersten Signalverarbeitungsuntersystem 107 diesen Dämpfungswert, um einen ähnlich programmierbaren Verstärker 304 zu programmieren, der verwendet wird, um die abwärts gewandelten ersten RF Kommunikationssignale zu verstärken und die Verstärkung so auszuwählen, um für die Dämpfung des verdrillten Kabels einen Ausgleich zu schaffen.
Weiterhin sind die Signaltöne, die von einem Bell 103 kompatiblen Modem erzeugt werden, in der Gegend von 1 KHz, und sind damit sehr wohl ausserhalb des Bandes mit Bezug auf die RF Signale, die über das verdrillte Kabel kommuniziert werden. Sie sind auch von der Amplitude her niedrig, und bleiben mit einem entsprechenden Modem 315 an dem ersten Signalverarbeitungsuntersystem 107 detektierbar (3).
Während die Signalisierfähigkeit ausserhalb des Frequenzbandes dazu dient, autonome Informationssignale zu kommunizieren, die den Dämpfungswert anzeigen, kann sie auch dazu verwendet werden, Statusinformation oder Alarmsignale von dem zweiten Signalverarbeitungsuntersystem 108 an das erste Signalverarbeitungsuntersystem zu übertragen. Zum Beispiel kann ein Synthesizer – unverriegelt – Signal 421 des Synthesizers von einem Mikrocomputer 419 festgestellt und übertragen werden. Andere Signale, so wie Verlust des Referenzoszillators, Verlust des Funksignals, oder sogar eine Antwort auf die Erkennung des örtlich erzeugten Alarmsignals (Rauchalarm, Eingriffsalarm, Verlust von Gleichstrom, etc.) können auch unabhängig übertragen werden. Natürlich erfordert die Erkennung und Übertragung einer Gleichstromausfallsbedingung eine bestimmt Form von Notstrom, wie z.B. eine Batterie, die in 3 nicht gezeigt ist.
6 ist ein Schemadiagramm eines Symmetrieüberträgers, der zur Umwandlung eines unsymmetrischen 50 Ohm Eingangs in einen symmetrischen 100 Ohm Ausgang geeignet ist. In dieser Anwendung wird der unsymmetrische 50 Ohm Eingang zwischen dem Eingangsanschluss 601 des Symmetrieüberträgers und der Erdung 602 angelegt. Eine Anzahl von miteinander gekoppelten Induktoren 603 bis 605, die vorzugsweise als Dreileiterwindung auf einem Toruskern angebracht ist, ist wiederum an einen Transformator 606 gekoppelt, der vorzugsweise auf einen zweiten Toruskern gewickelt ist. Der Transformator 606 liefert einen symmetrischen Ausgang 607, der zur Ansteuerung einer symmetrischen 100 Ohm Leitung geeignet ist. Natürlich kann eine Unsymmetrisch-Symmetrisch-Umwandlung auch durch die Verwendung von aktiven Vorrichtungen erreicht werden, wie im Stand der Technik gut bekannt ist.
In dem Fall, dass Gleichstrom über eine symmetrische Leitung übertragen werden soll, ist eine etwas komplexere Anordnung hilfreich, wie in 7 dargestellt. In dieser Anwendung ist ein Transformator 701 mit einem geteilten Sekundärkreis mit seinem Eingang 707 an den symmetrischen Ausgang eines vorangehenden Symmetrieüberträgers, oder eines Verbin dungsnetzwerks gekoppelt. Ein Kondensator 704 verbindet den geteilten Sekundärkreis an einem Punkt, an dem eine isolierte Gleichstromversorgung 703 angeschlossen ist.
An dem anderen Ende eines eingreifenden verdrillten Kabels 709 ermöglicht es ein ähnlich ausgeführter Transformator 702, dass die Differenzmodusgleichspannung 705 über einen Kondensator 706 abgegriffen wird, der den aufgeteilten Sekundärkreis des Transformators 702 verbindet. Der Primärkreis 708 des Transformators wird dann an den symmetrischen Eingang des Empfangsgeräts gekoppelt. Diese Anordnung erlaubt es, Gleichstrom zwischen Geräten zu übertragen, die keine gemeinsame Erdung haben.
Das RF Kommunikationssignalverteilungssystem und -Verfahren, die hier beschrieben wurden, sind von den Nachteilen des Stands der Technik vergleichsweise frei.

Claims

Verfahren zur Verteilung von RF-Kommunikationssignalen, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt: an einem ersten Signalverarbeitungsuntersystem (107): (a) Empfangen erster RF-Kommunikationssignale; (b) Abwärtswandeln der ersten RF-Kommunikationssignale, um abwärtsgewandelte erste RF-Kommunikationssignale bereitzustellen; (c) Übertragen der abwärtsgewandelten ersten RF-Kommunikationssignale zu einem zweiten Signalverarbeitungsuntersystem (108) über ein erstes verdrilltes Kabel (109); (d) Bereitstellen einer Betriebsleistung für das zweite Signalverarbeitungsuntersystem vom ersten Signalverarbeitungsuntersystem; am zweiten Signalverarbeitungsuntersystem: (e) Aufwärtswandeln der abwärtsgewandelten ersten RF-Kommunikationssignale, um die wiederhergestellte erste RF-Kommunikationssignale bereitzustellen; (f) Übertragen der wiederhergestellten RF-Kommunikationssignale über eine Antenne (110); (g) Übertragen autonomer Informationssignale zum ersten Signalverarbeitungsuntersystem.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Abwärtswandelns erster RF-Kommunikationssignale zur Bereitstellung abwärtsgewandelter RF-Kommunikationssignale die Schritte umfaßt: (a) Liefern der ersten RF-Kommunikationssignale zu einem Mischer (302) an einem ersten Eingangsport; (b) Liefern eines lokalen Oszillatorsignals zum Mischer an. einem zweiten Eingangsport; (c) Bereitstellen eines Mischerausgangssignals an einem Mischerausgangsport; und (d) Filter des Mischerausgangssignals, um erste abwärtsgewandelte Kommunikationssignale in einem Frequenzband unter 100 MHz bereitzustellen.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Schritt eines Bereitstellens eines lokalen Oszillatorsignals des weiteren die Schritte umfaßt: (a) Liefern eines Referenzsignals zu einem Frequenzsynthesizer (311) und (b) Programmieren des Frequenzsynthesizers zur Erzeugung eines lokalen Oszillatorsignals einer vorbestimmten Frequenz.
Verfahren nach Anspruch 3, das des weiteren den Schritt eines Übertragens einer Probe des Referenzsignals zum zweiten Signalverarbeitungsuntersystem zur Frequenzkontrolle am zweiten Signalverarbeitungsuntersystem umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Probe eines Referenzsignals eine Probe eines Referenzoszillatorsignals mit einer vorbestimmten Amplitude ist.
Verfahren nach Anspruch 5, das des weiteren die Schritte umfaßt: (a) Messen der Amplitude der Referenzoszillatorsignalprobe am zweiten Signalverarbeitungsuntersystem, um eine gemessene Amplitude der Referenzoszillatorsignalprobe bereitzustellen; und (b) Vergleichen der gemessenen Amplitude der Referenzoszillatorprobe und der vorbestimmten Amplitude der Referenzoszillatorsignalprobe, um einen Abschwächungswert für das verdrillte Kabel zu bestimmen.
Verfahren nach Anspruch 6, das des weiteren die Schritte umfaßt: am zweiten Signalverarbeitungssystem: (a) Übertragen autonomer Informationssignale vom zweiten Signalverarbeitungsuntersystem zum ersten Signalverarbeitungsuntersystem, die den Abschwächungswert für das verdrillte Kabel anzeigen; und am ersten Signalverarbeitungsuntersystem: (b) Verstärken der abwärtsgewandelten ersten RF-Kommunikationssignale vor einer Übertragung über das verdrillte Kabel.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Schritt eines Verstärkens ein Bereitstellen eines programmierbaren Verstärkers umfaßt, der eine programmierbare Verstärkungs- Frequenz-Charakteristik aufweist, die die Wirkung hat, frequenzabhängige Abschwächungseigenschaften des verdrillten Kabels zu kompensieren.
Verfahren nach Anspruch 8, das des weiteren den Schritt eines Programmierens der Verstärkung des programmierbaren Verstärkers gemäß dem Abschwächungswert für das verdrillte Kabel umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 1, das des weiteren die Schritte umfaßt: am zweiten Signalverarbeitungsuntersystem: (h) Abwärtswandeln der zweiten RF-Kommunikationssignale zur Bereitstellung abwärtsgewandelter zweiter RF-Kommunikationssignale; (i) Übertragen der abwärtsgewandelten zweiten RF-Kommunikationssignale zum ersten Signalverarbeitungsuntersystem über ein zweites verdrilltes Kabel; am ersten Signalverarbeitungsuntersystem: (j) Aufwärtswandeln der abwärtsgewandelten zweiten RF-Kommunikationssignale zur Bereitstellung wiederhergestellter zweiter RF-Kommunikationssignale.
RF-Kommunikationssignalverteilungsgerät, umfassend: ein erstes Signalverarbeitungsuntersystem (107), welches umfaßt: – Mittel (105) zum Empfangen erster RF-Kommunikationssignale (103); – Mittel zum Abwärtswandeln der ersten RF-Kommunikationssignale zur Bereitstellung abwärtsgewandelter RF-Kommunikationssignale; – Mittel zum Übertragen der abwärtsgewandelten RF-Kommunikationssignale zu einem zweiten Signalverarbeitungsuntersystem (108) über ein erstes verdrilltes Kabel (109); – Mittel (308) zur Bereitstellung einer Betriebsleistung für das zweite Signalverarbeitungsuntersystem vom ersten Signalverarbeitungsuntersystem, wobei das zweite Signalverarbeitungsuntersystem umfaßt: – Mittel zum Aufwärtswandeln der abwärtsgewandelten ersten RF-Kommunikationssignale zur Bereitstellung wiederhergestellter erster RF-Kommunikationssignale; – Mittel zum Übertragen der wiederhergestellten ersten RF-Kommunikationssignale über eine Antenne (110); und – Mittel zum Übertragen autonomer Informationssignale zum ersten Signalverarbeitungsuntersystem.
RF-Kommunikationssignalverteilungsgerät nach Anspruch 11, wobei das Mittel zum Abwärtswandeln erster RF-Kommunikationssignale zur Bereitstellung abwärtsgewandelter erster RF-Kommunikationssignale umfaßt: – Mittel zum Liefern der ersten RF-Kommunikationssignale zu einem Mischer (302) an einem ersten Eingangsport; – Mittel zum Liefern eines lokalen Oszillatorsignals zum Mischer an einem zweiten Eingangsport; – Mittel zum Bereitstellen eines Mischerausgangssignals an einem Mischerausgangsport; und – Mittel (303) zum Filtern des Mischerausgangssignals zur Bereitstellung abwärtsgewandelter erster Kommunikationssignale in einem Frequenzband unter 100 MHz.
RF-Kommunikationssignalverteilungsgerät nach Anspruch 12, wobei das Mittel zur Bereitstellung eines lokalen Oszillatorsignals umfaßt: – Mittel (310) zum Liefern eines Referenzsignals zu einem Frequenzsynthesizer (311); und – Mittel (312) zum Programmieren des Frequenzsynthesizers zur Erzeugung eines lokalen Oszillatorsignals einer vorbestimmten Frequenz.
RF-Kommunikationssignalverteilungsgerät nach Anspruch 13, das des weiteren Mittel zur Übertragung einer Probe des Referenzsignals zum zweiten Signalverarbeitungsuntersystem zur Frequenzkontrolle am zweiten Signalverarbeitungsuntersystem umfaßt.
RF-Kommunikationssignalverteilungsgerät nach Anspruch 14, wobei die Probe eines Referenzsignals eine Probe eines Referenzoszillatorsignals bei einer vorbestimmten Amplitude ist.
RF-Kommunikationssignalverteilungsgerät nach Anspruch 15, das des weiteren umfaßt: – Mittel zum Messen der Amplitude der Referenzoszillatorsignalprobe am zweiten Signalverarbeitungsuntersystem zur Bereitstellung einer gemessenen Amplitude der Referenzoszillatorsignalprobe; und – Mittel zum Vergleichen der gemessenen Amplitude der Referenzoszillatorsignalprobe und der vorbestimmten Amplitude der Referenzoszillatorsignalprobe zur Bestimmung eines Abschwächungswertes für das verdrillte Kabel.
RF-Kommunikationssignalverteilungsgerät nach Anspruch 16, das des weiteren umfaßt: am zweiten Signalverarbeitungsuntersystem: – Mittel zum Übertragen autonomer Informationssignale vom zweiten Signalverarbeitungsuntersystem zum ersten Signalverarbeitungsuntersystem, die den Abschwächungswert für das verdrillte Kabel angeben, und am ersten Signalverarbeitungsuntersystem: – Mittel zur Verstärkung (304) des abwärtsgewandelten ersten RF-Kommunikationssignals vor einer Übertragung über das verdrillte Kabel.
RF-Kommunikationssignalverteilungsgerät nach Anspruch 17, wobei das Mittel zur Verstärkung ein programmierbares Verstärkermittel umfaßt, das eine programmierbare Verstärkungs-Frequenz-Charakteristik aufweist, die die Wirkung hat, frequenzabhängige Abschwächungseigenschaften des verdrillten Kabels zu kompensieren.
RF-Kommunikationssignalverteilungsgerät nach Anspruch 18, das des weiteren ein Mittel zur Programmierung der Verstärkung des programmierbaren Verstärkers gemäß dem Abschwächungswert für das verdrillte Kabel umfaßt.
RF-Kommunikationssignalverteilungsgerät nach Anspruch 11, das des weiteren umfaßt: am zweiten Signalverarbeitungsuntersystem: – Mittel zum Abwärtswandeln zweiter RF-Kommunikationssignale zur Bereitstellung abwärtsgewandelter zweiter RF-Kommunikationssignale; – Mittel zur Übertragung der abwärtsgewandelten zweiten RF-Kommunikationssignale zum ersten Signalverarbeitungsuntersystem über ein zweites verdrilltes Kabel (203); am ersten Signalverarbeitungsuntersystem: – Mittel zum Aufwärtswandeln der abwärtsgewandelten zweiten RF-Kommunikationssignale zur Bereitstellung wiederhergestellter RF-Kommunikationssignale.
RF-Kommunikationssignalverteilungsgerät nach Anspruch 11, wobei das Mittel zum Abwärtswandeln der ersten RF-Kommunikationssignale einen Mischer (302) umfaßt, der einen RF-Signaleingang, einen lokalen Oszillatoreingang und einen RF-Signalausgang aufweist.
RF-Kommunikationssignalverteilungsgerät nach Anspruch 21, wobei der RF-Signalausgang gefiltert wird, um abwärtsgewandelte erste RF-Kommunikationssignale in einem ersten Frequenzband unter 100 MHz zu liefern.
RF-Kommunikationssignalverteilungsgerät nach Anspruch 21, wobei das Mittel zur Übertragung der abwärtsgewandelten ersten Kommunikationssignale einen Unsymmetrisch-Symmetrisch-Wandler (306) umfaßt, der ein verdrilltes Kabel ansteuert.
RF-Kommunikationssignalverteilungsgerät nach Anspruch 23, wobei der Unsymmetrisch-Symmetrisch-Wandler einen Symmetrieübertrager umfaßt.
RF-Kommunikationssignalverteilungsgerät nach Anspruch 21 und 23, wobei das Mittel zur Bereitstellung von Betriebsleistung ein Anordnen einer DC-Stromversorgung am ersten Signalverarbeitungsuntersystem und ein Übertragen von DC-Leistung über elektrische Leiter zum zweiten Signalverarbeitungsuntersystem umfaßt.
RF-Kommunikationssignalverteilungsgerät nach Anspruch 25, wobei die elektrischen Leiter das erste verdrillte Kabel umfassen.
RF-Kommunikationssignalverteilungsgerät nach Anspruch 21 und 25, wobei das Mittel zum Aufwärtswandeln der abwärtsgewandelten ersten RF-Kommunikationssignale einen Mischer (408) mit einem RF-Signaleingang, einem lokalen Oszillatoreingang und einem RF-Signalausgang umfaßt.
RF-Kommunikationssignalverteilungsgerät nach Anspruch 21 und 27, wobei das Mittel zur Übertragung autonomer Informationssignale zum ersten Signalverarbeitungsuntersystem ein Übertragen von Signalen außerhalb des Bandes vom zweiten Signalverarbeitungsuntersystem zum ersten Signalverarbeitungsuntersystem über ein zweites verdrilltes Kabel (203) umfaßt.
RF-Kommunikationssignalverteilungsgerät nach Anspruch 28, wobei die Signale außerhalb des Bandes digitale Signale niedriger Geschwindigkeit umfassen.
RF-Kommunikationssignalverteilungsgerät nach Anspruch 21, wobei die autonomen Informationssignale Indizien eines Ereignisses umfassen, das am zweiten Signalverarbeitungsuntersystem erfaßt wurde.
RF-Kommunikationssignalverteilungsgerät nach Anspruch 28, wobei das zweite Signalverarbeitungssystem umfaßt: – ein zweites Leistungsschnittstellennetz mit einem Eingang, der an das erste verdrillte Kabel gekoppelt ist; und – einen Symmetrisch-Unsymmetrisch-Wandler (402), der betriebstechnisch mit dem ersten verdrillten Kabel gekoppelt ist.
RF-Kommunikationssignalverteilungsgerät nach Anspruch 31, das des weiteren am zweiten Signalverarbeitungsuntersystem umfaßt: – zweite RF-Kommunikationssignale von der mit einem Mischer (412) gekoppelten Antenne, wobei der Mischer betriebstechnisch mit einem lokalen Oszillator gekoppelt ist und der Mischer abwärtsgewandelte zweite RF-Kommunikationssignale in einem Frequenzband unter 100 MHz liefert; und – einen Unsymmetrisch-Symmetrisch-Wandler (415), der betriebstechnisch mit den abwärtsgewandelten zweiten RF-Kommunikationssignalen und dem zweiten verdrillten Kabel gekoppelt ist.