專利名稱：用于通過單條電纜處理多個公共頻率信號的方法和裝置的制作方法
背景技術(shù)：
發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及射頻(RF)傳輸和與此相關(guān)的信號處理的領(lǐng)域。更具體地說，本發(fā)明關(guān)于一種用于處理在公共頻率上通過單條射頻(RF)電纜饋送的多個信號的方法和裝置，其具有或者不具有一個或多個放大器，并且用于前向或者反向鏈路傳輸。
現(xiàn)有技術(shù)說明在RF傳輸?shù)念I(lǐng)域內(nèi)，存在許多關(guān)于部件成本及其可靠性的問題。當(dāng)考慮典型的天線結(jié)構(gòu)和與這樣的天線結(jié)構(gòu)相關(guān)的RF電路元件時，情況尤其如此。由于其暴露在風(fēng)、降水和溫度極限下，所以大多數(shù)的天線結(jié)構(gòu)固有地是與環(huán)境不相適應(yīng)的。這樣的環(huán)境困難經(jīng)常導(dǎo)致位于天線上的RF電路元件過早損壞，從而需要派遣車輛外出并且需要費用很大的技術(shù)人員的時間。而且，一些RF電路元件被認為更易受故障損壞。此外，由于物理檢修上的困難性，在天線桿頂或附近放置RF電路元件會帶來后勤方面的(如果不是安全性的話)顧慮。在拆卸桿頂以便隨后修理是檢修的唯一方式的情況下，將出現(xiàn)顯著的系統(tǒng)停機時間。因此，RF系統(tǒng)的設(shè)計者總是在尋找減少在天線和桿頂放置大功率的(并且可靠性相對較低的)RF電路元件的方式。
除物理上的考慮之外，RF系統(tǒng)的設(shè)計者也必須力爭保持系統(tǒng)損耗為最低。
在多扇區(qū)化的許多射頻傳輸系統(tǒng)(例如但不限于，碼分多址(CDMA)系統(tǒng))內(nèi)的天線結(jié)構(gòu)典型地包括需要用于每個扇區(qū)的高功率放大器(HPA)的技術(shù)。對本申請來說，應(yīng)當(dāng)理解，其中使用的術(shù)語“天線結(jié)構(gòu)”應(yīng)該解讀為包括任何天線本身或者還可以包括塔、大廈、或支撐給定天線的類似物理手段。由于HPA元件的低可靠性，故HPA正常情況下是位于天線結(jié)構(gòu)的基部。因為每個信號都穿過給定的HPA，所以這一特征(aspect)需要多趟地把RF電纜敷設(shè)到在天線桿頂上的天線端口。經(jīng)常，這樣的多扇區(qū)系統(tǒng)還包括例如波束分離和定向天線陣列的特性，其更進一步使天線塔本身被必需的RF敷設(shè)電纜塞滿。除了重量考慮以外，隨著RF電纜敷設(shè)的增加，風(fēng)力載荷變?yōu)橐粋€越來越受關(guān)注的問題。在發(fā)生例如冰堆積和/或大風(fēng)的環(huán)境事件的情況下，采用RF電纜敷設(shè)形式的很大的表面面積可以導(dǎo)致該天線結(jié)構(gòu)的嚴重故障。
因此，所需要的是這樣一種方式，其中對于一個RF系統(tǒng)(例如但不限于CDMA系統(tǒng))的與天線有關(guān)的部分(即，桿頂)，除去了昂貴的、大功率(但低可靠性)的RF電路元件。更進一步地，所需要的是一種減少多趟RF電纜敷設(shè)的方式。
發(fā)明概述本發(fā)明提供了一種用于通過單條RF電纜來處理占用公共頻率的多個信號的方法和裝置。本發(fā)明的方法和裝置可以包括一個或多個HPA，其位于用于前向鏈路傳輸?shù)奶炀€結(jié)構(gòu)的基部。在反向鏈路傳輸?shù)那樾蜗?，本發(fā)明的方法和裝置不需要位于天線結(jié)構(gòu)基部的HPA，但是卻需要位于天線結(jié)構(gòu)桿頂?shù)那爸梅糯笃?。?yīng)當(dāng)理解，這樣的前置放大器功率相對較低，因此對于放置在桿頂上具有適宜的可靠性，而不損害本發(fā)明的價值。
在具有不同信號(在公共頻率上)的天線結(jié)構(gòu)的基部使用多個HPA的情況下，該HPA被定位在合并這些信號并且把它們饋送到單條RF電纜之前。在使用單個HPA的、可替代的情況下，該單個HPA被定位在合并這些信號之后、但是在饋送該合并的信號到單條RF電纜之前。這兩種情況的任何一種都非常適合于前向鏈路傳輸，并且應(yīng)當(dāng)容易地理解，在不背離本方法和裝置預(yù)定范圍的情況下，一個或多個HPA的具體位置和放置可以由于本發(fā)明給出的實現(xiàn)而變化。此外，本發(fā)明不需要甚至一個HPA的存在。更確切地，本發(fā)明的方法和裝置適合于不使用HPA的反向鏈路傳輸。在這樣的情況下，相對可靠的、低功率的前置放大器將被定位于天線結(jié)構(gòu)的天線桿頂。
本發(fā)明通過以下方式而對于前向鏈路傳輸是切實可行的，即在天線結(jié)構(gòu)基部合并多個信號(在通過如上所述的一個或多個HPA放大之前或之后)，經(jīng)由單條RF電纜傳輸該合并的信號到天線桿頂，并且在該多個信號被傳輸?shù)揭唤M天線端口以從其進行信號傳播之前對所合并的信號解除合并。
本發(fā)明通過以下方式而對于反向鏈路傳輸是切實可行的，即在天線結(jié)構(gòu)的桿頂處使用低功率放大器預(yù)先放大多個信號之后再將其合并，經(jīng)由單條RF電纜傳輸該合并的信號到天線基部，并且在該多個信號被傳輸?shù)揭唤M輸入端口(比如，基站接收機輸入)以從其進行信號傳輸之前對所合并的信號解除合并。
本發(fā)明的關(guān)于在相同頻率內(nèi)合并多個信號并隨后對這樣的聚集信號解除合并的特征，對于RF系統(tǒng)(例如但不限于，具有桿頂HPA和RF電纜敷設(shè)的CDMA系統(tǒng))中與天線有關(guān)的部分來說減少了昂貴的大功率RF電路元件。實際上，本發(fā)明是獨立的系統(tǒng)(即，獨立于調(diào)制格式)，在這一點上，任何在單條RF電纜上以公共頻率傳輸多個信號的RF系統(tǒng)將受益于在這里公開的本發(fā)明的方法和裝置。
本發(fā)明的方法和裝置通過使用沃爾什(Walsh)碼和改進的威爾金森(Wilkinson)合并器的調(diào)制/解調(diào)方案來完成。沃爾什碼調(diào)制/解調(diào)方案在下文更進一步地論述。本發(fā)明中的基本概念對于前向或者反向鏈路是一樣的。也就是說，出現(xiàn)在本發(fā)明范圍內(nèi)的前向和反向鏈路傳輸都包括以下有利的特征調(diào)制具有公共頻率的信號，合并這樣的信號以便沿著單條RF電纜傳遞該合并的信號，以及對該合并的信號進行解除合并和解調(diào)，從而沒有嚴重損耗、失真或串話地重新構(gòu)成該原始信號。
在前向鏈路傳輸?shù)那闆r中，具有公共頻率的多個(N)信號各自由一個短沃爾什碼相序(phase sequence)、通過在N個輸入中每一個上的相應(yīng)的移相器來調(diào)制。具體地說，該多個信號根據(jù)一個短沃爾什調(diào)制序列(在所說明的示例中有4個碼片的長度)而被移相。然后該移相信號被合并以形成一個聚集信號。接著該聚集信號通過傳遞穿過一個單個HPA而被放大。可替換地，如上所述，這些信號可以在由沃爾什碼序列調(diào)制之前被放大并且隨后被合并。這允許將放大的聚集信號傳遞穿過一個向上達天線結(jié)構(gòu)長度的單條RF電纜。在天線桿頂，該放大的聚集信號經(jīng)由延遲線連同修改的威爾金森合并器而被分離，然后經(jīng)由沃爾什解調(diào)方案而被解調(diào)。之后每個有關(guān)的已解調(diào)、已移相的信號被傳遞到用于從其中進行傳播的預(yù)定的有關(guān)天線端口。
在反向鏈路傳輸情況中，具有公共頻率的多個(N)信號在各個天線端口被接收，然后通過傳遞穿過位于該天線桿頂?shù)母鱾€低功率前置放大器而被放大。之后每個被放大的信號由一個短沃爾什碼相序、通過各個移相器而被調(diào)制。具體地說，該多個信號根據(jù)一個短沃爾什調(diào)制序列(在所說明的示例中為4個碼片的長度)而被移相。然后該移相信號被合并以形成聚集信號。這允許將放大的聚集信號傳遞穿過一個向下達天線結(jié)構(gòu)長度的單條RF電纜。在天線結(jié)構(gòu)的基部，該放大的聚集信號經(jīng)由延遲線連同修改的威爾金森合并器而被分離，然后經(jīng)由沃爾什解調(diào)方案而被解調(diào)。之后每個有關(guān)的已解調(diào)、已移相的信號被傳遞到一組用于進行信號接收的輸入端口(比如，基站接收機輸入)。
雖然可能按照某一種方式來使用本發(fā)明，憑借此方式可以安排本方法和裝置以便提供如以上所概述的信號接收或者傳輸，但為了清楚起見，以下更詳細論述的實施例將主要集中在前向鏈路。應(yīng)當(dāng)很好理解，對于數(shù)字信號處理領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，將會認識到反向鏈路的變化也完全是在本發(fā)明預(yù)定范圍內(nèi)的。同樣，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認識到詳盡的實現(xiàn)將需要電路細節(jié)，其在下面只以一般性的術(shù)語討論。此外，任何這樣的概述是為了清楚地說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
附圖簡述

圖1是一個方框圖，說明了根據(jù)本發(fā)明被合并和恢復(fù)的兩個公共載波信號。
圖1A是一個方框圖，說明了在圖1中示出的圖的一不同的輸入部分，其包括用于本發(fā)明的前向鏈路配置的多個放大器。
圖1B是一個方框圖，說明了在圖1中示出的圖的另一不同的輸入部分，其包括用于本發(fā)明的前向鏈路配置的單個放大器。
圖1C是一個方框圖，說明了在圖1中示出的圖的一不同的輸出部分，其包括用于本發(fā)明的反向鏈路配置的多個放大器。
圖2是一個流程圖，覆蓋了對出現(xiàn)在圖1中不同階段的信號處理過程進行說明的方框圖。
圖3是一個方框圖，說明了根據(jù)本發(fā)明被合并和恢復(fù)的三個公共載波信號。
發(fā)明詳述僅是為了例示的目的，將結(jié)合某些實施例來對本發(fā)明進行描述；然而，可以理解，本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點，將通過下列對根據(jù)本發(fā)明的附圖的描述而變得顯而易見。雖然公開了優(yōu)選實施例，但不意味著只限于此。更確切地，在這里闡述的一般原理被認為僅僅是對本發(fā)明范圍的說明，并且可以更進一步地理解為在不偏離本發(fā)明范圍的情況下可以做出許多改變。
在CDMA系統(tǒng)或任何相關(guān)的RF系統(tǒng)運行期間，對應(yīng)于一多扇區(qū)天線的一個扇區(qū)可能達到峰值業(yè)務(wù)容量，并且通常需要最大功率。常規(guī)地，例如在一個三扇區(qū)小區(qū)中，當(dāng)三條電纜沿天線塔上升、并且存在三個對應(yīng)的HPA以沿對應(yīng)的電纜發(fā)送各自的信號時，倘若一個扇區(qū)需要的功率多于其它兩個扇區(qū)，則沒有辦法能使功率在各扇區(qū)之間轉(zhuǎn)移。在本發(fā)明中，因為信號被合并，所以功率有效地在三個扇區(qū)間共享，并且全功率有效地總是對任何扇區(qū)可用。這是經(jīng)由一個HPA和一條電纜的中繼特征來完成的。
參考圖1，它說明了使用經(jīng)由沃爾什碼實現(xiàn)的調(diào)制/解調(diào)的本發(fā)明第一實施例100的例子。雖然僅僅示出了兩個用于對應(yīng)的扇區(qū)的信號輸入信道10、11，但應(yīng)當(dāng)理解，對于本發(fā)明有可能存在多個扇區(qū)和對應(yīng)的信號(即，N個信號)。如所示，這兩個信道10、11(比如，CDMA前向鏈路扇區(qū)或波束)將經(jīng)由快速碼片沃爾什調(diào)制器12、13而被調(diào)制。
一般而言，沃爾什調(diào)制/解調(diào)牽涉到在傳輸期間利用沃爾什碼來區(qū)分不同的信號。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將懂得存在幾種不同的擴展碼，其可用來在CDMA通信系統(tǒng)中將數(shù)據(jù)信號彼此分開。這些擴展碼包括但不限于偽噪聲(PN)碼和沃爾什碼。沃爾什碼對應(yīng)于哈達馬(Hadamard)矩陣的單行或列。舉例來說，在64信道CDMA擴頻系統(tǒng)中，特定的相互正交的沃爾什碼可以從64×64哈達馬矩陣內(nèi)64沃爾什碼的集合中選出來的。并且，特定的數(shù)據(jù)信號可以通過使用特定的沃爾什碼而與其他數(shù)據(jù)信號分離開以便擴展該特定的數(shù)據(jù)信號。
此外，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將懂得擴展碼可被用來對數(shù)據(jù)信號進行信道編碼。該數(shù)據(jù)信號被進行信道編碼，以便通過使傳輸信號能夠更好地抵御不同的信道減損(例如噪聲、衰落和阻塞)的影響，而改善該通信系統(tǒng)的性能。在調(diào)制數(shù)據(jù)信號以便隨后傳輸之前，沃爾什碼可被用來對該數(shù)據(jù)信號進行信道編碼。在不偏離本發(fā)明預(yù)定范圍的情況下，其它正交或準正交的方法也可以在用于本發(fā)明的等效實施例的方法和裝置內(nèi)被用于調(diào)制。為了在信號擴展或信道編碼中使用沃爾什碼，該沃爾什碼必須是易于獲得以便應(yīng)用的。一種使沃爾什碼易于獲得的技術(shù)是通過在基于存儲器的查找表中放置想要的沃爾什碼來生成沃爾什碼。隨后，當(dāng)需要每個沃爾什碼時，必須從該查找表中檢索它。
在本發(fā)明中，使用的調(diào)制是4碼片長的沃爾什碼—比如，4x4沃爾什碼矩陣。繼續(xù)參考圖1，兩個輸入信道10、11中的每一個都是通過來自該4個可用沃爾什碼中的唯一(且不同)的沃爾什碼(在調(diào)制器12，13內(nèi))來進行二相相移鍵控(BPSK)調(diào)制的。該調(diào)制速率同步于正常的CDMA碼片速率，但卻是這個速率(即，4Fc)的N倍。在正常CDMA碼片上的這個(快速)沃爾什碼調(diào)制的效果是產(chǎn)生一個具有以載頻為中心、按N*Fc分離開的邊帶的Sin(x)/x頻譜。考慮輸入信道10用快速沃爾什碼零(0)來調(diào)制。用于輸入信道10的信號分量將進入“同相”分離器16并且由1/2慢速碼片(即，兩個“快速”碼片延遲線17)來有區(qū)別地延遲。
繼續(xù)參考圖1，然后沃爾什碼調(diào)制信號由合并器14合并成一個RF流。如果發(fā)生前向鏈路傳輸，那么如圖1A所示，輸入信號10、11可在調(diào)制之前各自通過對應(yīng)的高功率放大器(HPA)30、31而被放大?？商鎿Q地，如圖1B所示，放置在合并器14之后的公用HPA 32也可用于本發(fā)明的前向鏈路實現(xiàn)。重要的是要注意這樣的合并允許在一個或多個HPA和位于桿頂(未示出)的解調(diào)單元12a、13a之間使用單條RF電纜15。雖然需要稍微大一些的電纜，但是對該天線塔的風(fēng)阻和有關(guān)的結(jié)構(gòu)上的升級通過利用僅僅一條電纜15而被顯著地減少。初步實驗結(jié)果表明，就本發(fā)明而論，取決于所需電纜長度的單條電纜中的功耗可以最小化或者可能優(yōu)于在增強的解調(diào)中的損耗。
接著，兩個差分信號被施加于混合電路(hybrid)，該混合電路將該聚集信號分離到兩個不同的路徑中。兩個“快速”碼片延遲線17和四個“快速”碼片延遲線18(與相關(guān)聯(lián)的開關(guān)電路19、20一起)的組合起到類似“梳狀濾波器”的作用，迫使來自沃爾什碼0和1的差分RF信號出現(xiàn)在修改的威爾金森合并器22的“同相”端口，同時來自沃爾什碼2和3的差分RF信號出現(xiàn)在同一合并器22的“反相”端口。因此，開關(guān)延遲線濾波器(總體上為單元16、17、18、19、20和21)和修改的威爾金森合并器22的組合以大功率RF沃爾什碼鑒別器的形式充當(dāng)多個分解器300。
該修改的威爾金森合并器22被配置為一個4-端口、相對相位鑒別器。這意味著出現(xiàn)在“同相”的兩個輸入端口(端口1和端口2)的信號在求和輸出端(端口3)被合并，而出現(xiàn)在“反相”的輸入端口的信號在差值端口(端口4)出現(xiàn)。對標(biāo)準威爾金森合并器的主要修改是將正常用來耗散反相信號能量的平衡電阻器替換為RF變壓器，其提供了通向差值端口(端口4)的低損耗路徑。然而，為本發(fā)明的目的，能有效地區(qū)分兩個“同相”的或“反相”的輸入信號的任何(低損耗)電路都可被使用于代替威爾金森合并器22。
當(dāng)信號被解調(diào)器12a、13a重新構(gòu)成時，該處理過程的最后階段出現(xiàn)，解調(diào)器12a、13a在對調(diào)制器12、13的操作上實際是一樣的。濾波器23、24更進一步地保證該重新構(gòu)成的輸出信號10a、11a與輸入信號10、11基本相同并且不含任何失真。應(yīng)當(dāng)很容易理解，在不偏離本發(fā)明預(yù)定范圍的情況下，除了上面針對圖1A和1B提到的前向鏈路之外，傳輸也可以是在反向鏈路中。在本發(fā)明下的反向鏈路傳輸?shù)倪@種情況中，將不使用HPA。更確切地，將需要如圖1C中所示的低功率前置放大器33、34。
在圖1所說明的實施例中，調(diào)制器12、13和解調(diào)器12a、13a包括λ/2線路，其通過PIN二極管開關(guān)來接通或斷開，而PIN二極管開關(guān)由從收發(fā)信機的N*Fc時鐘導(dǎo)出的時鐘信號來控制。雖然在這里描述的是PIN二極管，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)很容易地理解任何適當(dāng)?shù)拈_關(guān)元件都可以被使用。下面的表1指示了出現(xiàn)在圖1內(nèi)的信號處理。
表1 圖2用繪圖方式示出了一系列信號仿真。所示的每個圖形表示對應(yīng)于圖1的信號處理的特定階段。圖2中，輸入信號10、11由對應(yīng)的圖形80、81表示。在調(diào)制12、13和合并14之后，該聚集信號在圖形82中分別用對應(yīng)于輸入信號10和11的信號1分量和信號2分量示出。該聚集信號被傳輸通過一段RF敷設(shè)電纜15。多個分解發(fā)生在該RF敷設(shè)電纜15的另一端，并且由所示的多個分解器300表示，且產(chǎn)生對應(yīng)于每個調(diào)制信號1和信號2分量的圖形83和84。然后每個經(jīng)多個分解的、已調(diào)制的信號由對應(yīng)的解調(diào)器12a、13a解調(diào)以形成如圖形85和86所示的恢復(fù)的信號10a、11a。
在圖1和2中示出的多個分解器300代表分離器16，延遲線17、18、19、20、21，和修改的威爾金森合并器22。在操作上，多個分解器300鑒別已通過相對窄帶濾波器用不同的沃爾什碼預(yù)編碼的各信號(即扇區(qū))，該相對窄帶濾波器用延遲線17、18、19、20、21連同修改的威爾金森合并器22構(gòu)成。因為沃爾什碼表達了它們在頻域中的相互正交性，所以這樣的濾波器履行它的鑒別任務(wù)。具體地說，對于一個四碼片沃爾什代碼組來合并兩個扇區(qū)的情況，有四個按Fc/4分開的頻率，其可以被合并以產(chǎn)生四沃爾什碼碼片組中的每一碼片。舉例來說，第一沃爾什碼(即，沃爾什碼零)具有來自輸入信號的零偏移頻率。也就是說，該原始信號在用沃爾什碼零調(diào)制之后是不變的。因此，沃爾什碼零的唯一頻譜僅僅在偏移頻率零處被占用。這個頻譜與沃爾什碼2的頻譜形成對照，沃爾什碼2在偏移頻率1*Fc/4和3*Fc/4處具有其能量。
理想情況下，具有區(qū)分奇和偶偏移頻率(即，本實例中的零和2*Fc/4或者1和3*Fc/4)的小分量計數(shù)功能的大功率、低損耗濾波器可以區(qū)分沃爾什碼零和沃爾什碼2。根據(jù)本發(fā)明，簡單的延遲線濾波器(總體上為圖1中的17、18、19、20、21)履行奇數(shù)/偶頻率鑒別，其中F(t)/2+F(t+2碼片)/2僅僅傳遞沃爾什碼零和1(來自該四個的組)，而F(t)/2-F(t+2碼片)/僅僅傳遞來自該組的沃爾什碼2和3。因此，連接延遲和無延遲的碼片到修改的威爾金森合并器的兩個合并器輸入使得偶偏移頻率(沃爾什碼零和1)出現(xiàn)在正常(偶數(shù)模式)輸出，并且使得奇偏移頻率(沃爾什碼2和3)跨第四(奇數(shù)模式)威爾金森端口出現(xiàn)。第四威爾金森端口一般具有一個100歐姆的電阻器，但是根據(jù)本發(fā)明它被修改為包括50歐姆的電阻器。應(yīng)當(dāng)注意到，為了這個目的使用一個4端口、90度混合電路也是可能的，只要存在小于0.2dB的低RF損耗即可。
如上所述的，本發(fā)明可被使用于多個信號。雖然對于本發(fā)明僅僅已如此描述了兩個信號，但圖5示出了應(yīng)用于三扇區(qū)布置的基本發(fā)明概念的例子。
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明處理三個(3)輸入信號40、41、42的方框圖。如以上針對圖1所述，每個輸入信號40、41、42經(jīng)由調(diào)制器43、44、45調(diào)制。然后該調(diào)制信號由合并器46合并、且使之穿過一段RF敷設(shè)電纜47。雖然未示出，但是可以在前向鏈路傳輸期間以如上所述方式提供多個HPA或單個HPA。在經(jīng)由RF敷設(shè)電纜46傳輸之后，該聚集信號流穿過第一分離器50并且穿過以級聯(lián)方式排列的第一和第二多個分解器(總起來分別為50-56和60-66)。下面的表2示出了一直達到該RF敷設(shè)電纜47長度為止的信號處理。
表2 更具體地說，該聚集信號流穿過第一延遲線(總體上為51、52、53、54、55)并且隨后以針對圖1所描述的方式穿過第一修改的威爾金森合并器56。然而，在這個三扇區(qū)配置中，第一合并器56的差值端口傳遞對應(yīng)于輸入信號42的信號分量到解調(diào)器45a和濾波器72以輸出重新構(gòu)成的信號42a，其基本相同地對應(yīng)于輸入信號42。第一合并器56的求和端口傳遞對應(yīng)于輸入信號40、42的剩余信號分量到第二多個分解器(總體上為60-66)中。該剩余信號分量被第二分離器60分離并由第二延遲線(總體上為61、62、63、64、65)處理，且隨后再次由第二修改的威爾金森合并器66以針對圖1所描述的方式來處理。
在這一點上，第一合并器56的差值端口傳遞對應(yīng)于輸入信號40的信號分量到解調(diào)器43a和濾波器70以輸出重新構(gòu)成的信號40a，其基本相同地對應(yīng)于輸入信號40。第二合并器66的求和端口傳遞對應(yīng)于輸入信號41的剩余信號分量到解調(diào)器44a和濾波器71以輸出再生信號41a，其基本相同地對應(yīng)于輸入信號41。下面的表3指示了圖3內(nèi)在該段RF敷設(shè)電纜47之后出現(xiàn)的信號處理。
表3 應(yīng)當(dāng)很容易理解，通過本發(fā)明減少使用多個HPA和電纜的傳統(tǒng)方式，而降低了系統(tǒng)成本，因為HPA是基站最昂貴的元件之一。然而，也應(yīng)當(dāng)注意到，多個HPA仍然可以得益于本發(fā)明概述的解調(diào)配置。
更進一步地，在本發(fā)明預(yù)定范圍之內(nèi)，即便使用多個HPA，HPA的總數(shù)也可以降低，因為輸入信號對聚集信號的N:1的關(guān)系可以出現(xiàn)在該系統(tǒng)的任何地方。因此，CDMA通信系統(tǒng)等等將仍然受益于在塔的天線端的解調(diào)的1:N的關(guān)系。在這樣的情況中，已經(jīng)認識到仍需要多條電纜沿塔向上到達天線，但是通過本發(fā)明的解調(diào)裝置和方法，將消除桿頂上的HPA的存在。
總的說來，本發(fā)明向通信系統(tǒng)(例如但不限于，CDMA蜂窩系統(tǒng))提供了顯著的容量的改善。這些改善是基站扇區(qū)中繼效能超過那些可從每扇區(qū)功率放大器個體獲得的效能的直接結(jié)果。這由如下事實引起，即在CDMA蜂窩系統(tǒng)中，移動業(yè)務(wù)量分布通常是跨越各扇區(qū)不相等地分布的。因此，一個扇區(qū)經(jīng)常在其它和附加的用戶被阻擋接入到該扇區(qū)之前，達到它的最大功率(即，最大業(yè)務(wù)量)能力。然而，本發(fā)明允許來自其它利用不足的扇區(qū)的RF功率被重新路由到負載沉重的扇區(qū)。因此，在阻擋發(fā)生之前可以容納大得多的被供給的業(yè)務(wù)量，這有效地增加了基站的最大業(yè)務(wù)容量。
本發(fā)明使來自所有扇區(qū)的所有RF功率在任何扇區(qū)都能夠是可用的，以匹配任一(任意的)扇區(qū)業(yè)務(wù)負載組合。這個處理過程是自動的，且因此盡管扇區(qū)負載不平衡，但是也改善了基站的業(yè)務(wù)容量。更進一步地，降低天線塔RF電纜的數(shù)量和尺寸，有助于系統(tǒng)運行者通過減小塔的加固要求來控制他們的基本建設(shè)費用。并且，如果天線塔由系統(tǒng)運行者們共享或租用，則當(dāng)電纜增加時租金費用常常增加。重要地是，在這樣的狀況下，系統(tǒng)運行者可能被阻止去擴充天線塔電纜的數(shù)目(支持業(yè)務(wù)量負載增加所需的)。當(dāng)然，這在那些地點會直接影響將來收入的增加。
智能天線系統(tǒng)的最近引入使上面談到的問題加劇，智能天線系統(tǒng)通常比傳統(tǒng)的系統(tǒng)需要更多的RF電纜，特別是當(dāng)HPA沒有安裝在塔頂時。本發(fā)明通過允許基站RF接口保持得相對簡單(每扇區(qū)僅僅具有一個或者兩個發(fā)射機和接收機端口)并且仍然能夠接口于并利用具有六個、八個或更多輸入與輸出端口的相控陣系統(tǒng)，而克服了這一點。
應(yīng)當(dāng)理解，在這里提到的優(yōu)選實施例對于本發(fā)明僅僅是說明性的。鑒于下列權(quán)利要求，在不偏離于此公開的本發(fā)明預(yù)定范圍和領(lǐng)域的情況下，可以構(gòu)想在本發(fā)明的設(shè)計和使用中有多種改變。
權(quán)利要求
1.一種用于處理具有公共頻率的N個輸入信號的裝置，所述裝置包括至少N個調(diào)制器，用于將所述N個輸入信號的N個信號調(diào)制成N個調(diào)制信號；合并器，用于將所述調(diào)制信號合并成聚集信號；多個分解器單元，用于將所述聚集信號分解成N個組分調(diào)制信號；至少N個解調(diào)器，用于將所述N個組分調(diào)制信號中的每一個解調(diào)為N個恢復(fù)的信號，每個恢復(fù)的信號基本相同地對應(yīng)于所述N個輸入信號之一。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述多個分解器單元包括分離器、具有一個或多個開關(guān)的延遲線、以及鑒相器。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其中一段敷設(shè)電纜被放置在所述合并器和所述分離器之間。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其中該段敷設(shè)電纜跨越天線結(jié)構(gòu)的至少一部分。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，進一步地包括多個放大器，每個放大器都被定位以使得所述輸入信號在穿過所述至少N個調(diào)制器之前先穿過所述多個放大器中的相應(yīng)的一個。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其中所述輸入信號是前向鏈路傳輸，并且所述多個放大器是高功率放大器。
7.如權(quán)利要求5所述的裝置，其中所述輸入信號是反向鏈路傳輸，并且所述多個放大器是低功率前置放大器。
8.如權(quán)利要求4所述的裝置，其中所述輸入信號是前向鏈路傳輸，并且所述裝置進一步地包括用于放大所述聚集信號的單個高功率放大器，所述高功率放大器定位于所述合并器和該段敷設(shè)電纜之間。
9.如權(quán)利要求6、7或8中任一項所述的裝置，其中所述鑒相器是修改的威爾金森合并器，并且所述調(diào)制器和所述解調(diào)器都采用正交方法。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其中所述正交方法包括沃爾什碼。
11.如權(quán)利要求6、7或8中任一項所述的裝置，其中所述鑒相器是90°混合電路，并且所述調(diào)制器和所述解調(diào)器都采用正交方法。
12.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中所述正交方法包括沃爾什碼。
13.如權(quán)利要求6、7或8中任一項所述的裝置，其中所述鑒相器是修改的威爾金森合并器，并且所述調(diào)制器和所述解調(diào)器都采用準正交方法。
14.如權(quán)利要求6、7或8中任一項所述的裝置，其中所述鑒相器是90°混合電路，并且所述調(diào)制器和所述解調(diào)器都采用準正交方法。
15.一種用于處理具有公共頻率的N個輸入信號的方法，所述方法包括獲得具有公共頻率的N個輸入信號；通過相應(yīng)的相移序列、經(jīng)由一調(diào)制方案對所述輸入信號中的每個信號移相；合并所述移相的信號以形成聚集信號；傳輸所述聚集信號穿越一段敷設(shè)電纜；經(jīng)由多個分解器將所述聚集信號分開，以使得所述聚集信號被分成組成分量，其各自對應(yīng)于所述輸入信號中的每個信號；以及將所述組成分量中的每一個解調(diào)為N個恢復(fù)的信號，每個恢復(fù)的信號相同地對應(yīng)于所述N個輸入信號之一。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中所述多個分解器單元包括分離器、具有一個或多個開關(guān)的延遲線、以及鑒相器。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，進一步地包括在所述獲得步驟和所述移相步驟之間經(jīng)由多個放大器放大所述輸入信號。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述輸入信號是前向鏈路傳輸，并且所述多個放大器是高功率放大器。
19.如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述輸入信號是反向鏈路傳輸，并且所述多個放大器是低功率前置放大器。
20.如權(quán)利要求16所述的方法，其中所述輸入信號是前向鏈路傳輸，并且所述方法進一步地包括在所述合并步驟和所述傳輸步驟之間經(jīng)由單個高功率放大器放大所述聚集信號。
21.如權(quán)利要求18、19或20中任一項所述的方法，其中所述鑒相器是修改的威爾金森合并器，并且所述調(diào)制方案采用正交方法。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其中所述正交方法包括沃爾什碼。
23.如權(quán)利要求18、19或20中任一項所述的方法，其中所述鑒相器是90°混合電路，并且所述調(diào)制方案采用正交方法。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，其中所述正交方法包括沃爾什碼。
25.如權(quán)利要求18、19或20中任一項所述的方法，其中所述鑒相器是修改的威爾金森合并器，并且所述調(diào)制方案采用準正交方法。
26.如權(quán)利要求18、19或20中任一項所述的方法，其中所述鑒相器是90°混合電路，并且所述調(diào)制方案采用準正交方法。
27.一種用于處理具有公共頻率的N個已調(diào)制輸入信號的裝置，所述裝置包括多個分解器單元，用于多個分解由調(diào)制形式的所述輸入信號組成的、已放大的聚集信號，所述多個分解器單元包括分離器，用于將所述聚集信號分離為N個信號分量，每個信號分量對應(yīng)于一個已調(diào)制輸入信號；具有一個或多個開關(guān)的延遲線，所述延遲線用于將所述分離器的輸出濾波為所述N個信號分量的奇和偶頻率；以及鑒相器，用于將所述奇和偶頻率分組；以及N個解調(diào)器，每個解調(diào)器用于解調(diào)所述奇和偶頻率中一個對應(yīng)的頻率。
28.如權(quán)利要求27所述的裝置，其中所述鑒相器是修改的威爾金森合并器，并且所述解調(diào)器采用正交方法。
29.如權(quán)利要求28所述的裝置，其中所述正交方法包括沃爾什碼。
30.如權(quán)利要求27所述的裝置，其中所述鑒相器是90°混合電路，并且所述解調(diào)器采用正交方法。
31.如權(quán)利要求30所述的裝置，其中所述正交方法包括沃爾什碼。
32.如權(quán)利要求27所述的裝置，其中所述鑒相器是修改的威爾金森合并器，并且所述解調(diào)器采用準正交方法。
32.如權(quán)利要求27所述的裝置，其中所述鑒相器是90°混合電路，并且所述解調(diào)器采用準正交方法。
全文摘要
一種用于處理在公共頻率上通過單條射頻(RF)電纜饋送的多個信號的方法和裝置，其具有或者不具有一個或多個放大器，并且用于前向或者反向鏈路傳輸。本發(fā)明使單個功率放大器能夠放大占用公共頻道的多個RF信號，并且在放大之后將這些信號分離為原始信號的放大的副本。如果需要，則該放大信號可被發(fā)送給不同的天線端口以照射不同的基站扇區(qū)。信號分離功能是在天線桿頂執(zhí)行的，這樣使得本方法可以將沿天線塔上升的饋電電纜的數(shù)目減少到N分之一，其中N為由單個功率放大器放大的公共頻率信號的數(shù)目(例如，扇區(qū)的數(shù)目)。本發(fā)明使單個功率放大器能夠同時提供所需要的全部射頻信號來饋送一個通用N輸入相控陣天線系統(tǒng)，并且同時唯一地形成用于幾個個體用戶的多天線波束。
文檔編號H04Q7/30GK1795624SQ200480014531
公開日2006年6月28日 申請日期2004年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月28日
發(fā)明者P·迪恩, A·萊奈因, M·達西爾韋拉, N·麥戈萬 申請人:北方電訊網(wǎng)絡(luò)有限公司