CN1360402A - 用于光基站的信号传输设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本文公布了一种用于光基站的信号传输设备。根据本发明,基站将数字IQ信号输出到光连接单元。光连接单元数字化地处理数字IQ信号,并经光网络将数字信号传输到位于远地点的光基站。远程站在将信号转换为RF信号前为传输对信号进行数字化处理。本发明有利地减少了信号损失和与在现有技术的光连接单元和远程站的模拟处理有关的噪声。系统的可靠性也到了提高。

Description

用于光基站的信号传输设备和方法
发明领域
本发明涉及一种通信基站，特别涉及一种使用光通信的基站。
现有技术背景
图1是一种普通光基站的方案图。如图中所示，移动通信基站10发射出一无线电信号，此信号具有足够的功率能够传到服务区中的每一个终端。然而，根据无线电波的特征，可能会存在盲区，导致与终端的通信失败。盲区可能由于摩天大楼、高山的后面、或者地下居住区造成。此外，如果建造了一幢新的摩天大楼，又产生一个新的盲区。
为了给盲区提供通信服务，通信服务提供者应当建立新的基站，或者使用与相关的基站相同的频率，数据信号和控制信号来操作一个小尺寸的远程基站100。很多情况下，为了在有限的频谱内有效地工作，安装了远程基站100。此远程基站100也称为光基站。
图2为一个表示根据现有技术的用于光基站的信号发射设备的构成的示意图。如图2所示，用于光基站的现有技术信号发射设备包括一基站10，它通过一光连接单元70控制多个光基站100或者发射射频(RF)信号到多个光基站100和从多个光基站100接收射频信号。光连接单元70将从基站100输出的RF信号转换为光信号并通过光缆90将光信号输出到多个光基站100。此外，光连接单元70将通过光缆90接收的光信号转换为RF信号并将RF信号发射到基站100。远程基站100将通过光缆90从光连接单元70接收的光信号转换为用于移动通信系统中的大功率的RF信号并将此大功率的RF信号传输到一天线。远程基站100下/上变频由天线接收的RF信号，将已变换的信号转频为光信号，并将它输出到光信号光缆90。
图4为一展示了用于图2的光基站的信号传输设备的构成的图。参见图4，光连接单元70包括一个分配器20，它接收来自基站10的RF信号并将它分配到多个基站连接单元80。光连接单元还包括多个基站连接单元80，它们调整从分配器20输出的信号的电压电平，将已调整的信号转换为光信号，并通过光缆90将光信号传输到多个光基站100。每一个基站连接单元80也将通过光缆90接收的光信号转换为一RF信号，调整已转换信号的电压电平，并将它输出。光连接单元70还包括一合成器60，它合成每一基站连接单元80的输出信号并通过单一通路将它们输出到基站10。
基站连接单元80包括一个传输信号电平控制器30，它调整从分配器20输出的信号的电压电平。基站连接单元80还包括光收发器40，它将传输信号电平控制器30的输出信号转换为一光信号并将光信号输出到光缆90，或将通过光缆90接收的光信号转换为RF信号。基站连接单元80还包括接收信号电平控制器50，它调整从光收发器40输出的信号的电压电平并将此信号输出到合成器60。
光连接单元70包括与远程基站100数目相同的基站连接单元80的数量。
远程站100包括一个光收发器120，它将通过光缆90接收的光信号转换为RF信号，或者将从下/上变频器170输出的RF信号转换为光信号并将该光信号输出到光缆90。远程站100还包括一个上变频器130，它将光收发器120的输出信号上变换为用于移动通信系统的RF信号，还包括一个大功率放大器(HPA)，它将从上变频器130输出的RF信号放大为大功率信号。远程站100还包括一个双工器150，它滤波HPA 140的输出信号并将此信号输出到天线110，或者将天线110收集到的信号输出到低噪声放大器(LNA)160，此低噪声放大器将双工器150的输出信号加以放大。也提供了一个下/上变频器170用于将LNA 160的输出信号下变频，SAW滤波已下变换的信号，并将它上变换。下/上变频器170的工作是一个用于减少不同移动通信业务信号的影响的过程。
在上述的现有技术信号传输设备的传输过程中，从基站10输出的RF信号被分配器20分配到多个光基站100并被输出到每一个与基站连接单元80连接的远程站100。每一个基站连接单元80的传输信号电平控制器30将分配器20的输出信号调整到一合适的电压电平然后将它施加给光收发器40。光收发器40将所施加的信号转换为光信号并将光信号输出到与多个远程站100连接的光缆90。
依据通过光缆90接收光信号，远程站100的光收发器120将光信号转换为RF信号。从光收发器120输出的信号经过上变频器130，大功率放大器140和双工器150，然后通过天线110发射到相应的终端。
现在，参见图4详细地描述用于光基站的接收信号传输设备的工作。从基站10输出的RF信号被传输到光连接单元70的分配器20，分配器20将RF信号分配到多个基站连接单元80。每一个基站连接单元80的传输信号电平控制器30将已分配的RF信号调整到合适的电平并将它传输到光收发器40。光收发器40将接收到的RF信号转换为光信号并通过光缆90将光信号传输到一个相关的远程站100。
每一个远程站100的光收发器120将通过光缆90接收的光信号转换为RF信号并将RF信号输出到上变频器130。上变频器130将接收到的信号上变换为用于移动通信系统的RF信号并将此信号输出到HPA 140。HPA 140将输入的信号放大为大功率信号并通过双工器150将大功率信号传输到天线110。
天线110收集的信号通过双工器150施加到LNA 160，LNA 160将施加的信号放大并将此信号传输到下/上变频器170。下/上变频器170将已输入的信号下变换，然后通过SAW滤波将已下变换的信号上变换，并将所得的信号输出到光收发器120。光收发器120将下/上变频器170的输出信号转换为光信号并通过光缆90将光信号传输到光连接单元70的基站连接单元80。光连接单元70包括一个用于每一个远程站100的基站连接单元80。
基站连接单元80的光收发器40将通过光缆90接收的信号恢复为RF信号。接收信号电平控制器50将已恢复的RF信号调整到一个合适的电压电平并将它输出到合成器60。合成器60将每一个基站连接单元80的输出信号加以合成，并将此合成信号传输到基站10。
图3图示一种根据不同的现有技术采用E2DM方法的用于光基站的信号传输设备。如图中所示，当从基站10输出的RF信号被传输到光连接单元75时，光连接单元75的一个传输信号电平控制器35调整接收到的RF信号的电压电平并将此信号输出到一光收发器180。然后，光收发器180将输入的RF信号转换为一光信号并将此光信号施加到光分配单元190。光分配单元190通过光缆90将已施加的RF信号分配到多个远程站105。
远程站105的光收发器200将已分配的光信号转换为RF信号并将RF信号输出到传输信号电平控制器230，传输信号电平控制器230将输入的信号调整到一合适的电压电平并将此信号施加到HPA 140。施加到HPA 140的信号被放大为大功率信号并通过一双工器150和一天线112发射到一终端。
同时，终端的无线电信号被天线112和114所收集，收集的信号通过执行接收处理的两个通路传输到基站10。天线112和114为分集式天线，以防止出现接收信号的衰落现象，考虑到波长，它们被分开地配置成维持天线间的最佳距离。天线112和114收集到的RF信号通过双工器150和150’被输出到每一个LNA 160和160’，被LNA 160和160’放大，并传输到陷波滤波器210和210’。陷波滤波器210和210’将来自接收到的信号中的一定波带的噪声去除，并将没有噪声的信号输出到接收信号电平控制器220和220’。接收信号电平控制器220和220’调整输入信号的电压电平并将此信号施加到光收发器200。光收发器200将施加的两路信号转换为光信号并将它输出到光缆90。
输出到光缆90的信号被传输到光连接单元75的光分配器190。光分配器190将从很多远程站105输出的光信号加以合成并将合成的信号施加到光收发器180。光收发器180将施加的信号转换为一RF信号并将它分配到两路以备输出。从光收发器180输出的信号被输入到接收信号电平控制器55和55’，信号被调整到具有一合适的电压电平，并被传输到基站10。
上述的用于一远程站的相关技术信号传输设备可与一3波分配多路复用(3WDM)方法一起使用。与用于现有技术的光基站的信号传输设备不同，在此设备中光连接单元70包括多个基站连接单元80，3WDM方法仅以一个光分配单元190操作一光连接单元75并使用一分集式天线。
如上所述，在上面的两个具体实施例中，光连接器单元70和远程站100和105都基于模拟接口用于处理RF信号。
用于光基站的现有技术的信号传输设备存在很多问题和缺点。例如，在图2和4的设备中，当RF模拟信号被转换为一光信号并通过光收发器40和120传送时，接收性能降低了且噪声信号电平也变高了。为了解决此问题，可以改善LNA 160的增益特性，但是考虑到光收发器120和40的输入有限特性，任何改善都是少量的。同样，图3的设备通过以分集式方法接收终端的信号来解决信号衰落的问题，但是它没有成功解决接收信号变坏的问题，信号变坏是由于用模拟信号处理的结果。
上述参考文献被引入本文作为参考，其中给出了合适的关于附加的或可备选的细节，特点和/或技术背景的教导。
发明概述
本发明的一个目的是至少解决上述的问题和/或缺点并至少提供在后文描述的优点。
本发明的另一个目的是为光基站提供一个数字信号基于接口的信号传输设备和方法。
本发明的另一个目的是减少在光通信系统中的噪声信号电平。
为至少达到上述全部或部分目的，并根据本发明的目的，如具体实施的和广义说明的，提供了这样一种通信系统，它包括一个基站，被配置成用于输出一第一数字同相和正交相(I/Q)信号，一个光连接单元，被配置成将第一数字I/Q信号转换为光信号并将已转换的光信号通过光缆输出，和一个光基站，其耦合以通过光缆接收光信号并被配置成将光信号转换为一第二数字I/Q信号，并将此第二数字I/Q信号转换为第一RF信号用于传输。
为进一步至少达到这些全部或部分优点，根据本发明的目的，提供了这样一种用于通信系统的信号传输方法，它包括将从一个基站输出的第一数字I/Q信号转换为光信号，通过光缆将光信号传输到光基站，将通过光缆接收到的光信号转换为第二数字I/Q信号，将第二数字I/Q信号转换为RF信号，并通过天线发射RF信号。
为进一步至少达到这些全部或部分优点，根据本发明的目的，提供了这样一种用于通信系统的信号接收方法，它包括通过第一站的天线接收RF信号，将已接收的RF信号转换为第一数字电信号，将第一数字电信号转换为数字光信号，在光链路上将数字光信号传输到光连接单元，在光耦单元中将数字光信号转换为第二数字电信号，并将来自光藕单元的第二数字电信号提供给第二站。
为进一步至少达到这些全部或部分优点，根据本发明的目的，提供了这样一种通信系统，它包括用于将从第一站输出的第一数字电信号转换为第一数字光信号的装置，用于将第一数字光信号传输到第二站的装置，用于将第一数字光信号转换为第二数字电信号的装置，用于将第二数字电信号转换为第一RF信号的装置，和用于发射第一RF信号的装置。
为进一步至少达到这些全部或部分优点，根据本发明的目的，提供了这样一种在通信系统中信号传输的方法，它包括在光连接单元中将数字I/Q信号转换为光信号，通过光缆将光信号传输到远程站，并将光信号转换为RF信号用于传输。
为进一步至少达到这些全部或部分优点，根据本发明的目的，提供了这样一种通信系统，它包括一光连接单元，被配置成以接收第一数字I/Q信号并将第一数字I/Q信号转换为第一数字光信号，和远程基站，被耦合以接收第一数字光信号并被配置成将第一数字光信号转换为第一模拟RF信号用于传输。
为进一步至少达到这些全部或部分优点，根据本发明的目的，提供了这样一种通信系统，它包括一光连接单元，此单元被配置成将第一数字I/Q信号转换为第一光信号和将第二光信号转换为第二数字I/Q信号，和一远程基站，此基站被耦合以接收第一光信号，并被配置成将第一光信号转换为第三数字I/Q信号，将第三数字I/Q信号转换为第一RF信号，传输第一RF信号，接收第二RF信号，将第二RF信号转换为第四数字I/Q信号，并将第四数字I/Q信号转换为第二光信号。
本发明另外的优点，目的和特点一部分将在下面的描述中提出，一部分当本领域的普通技术人员查阅下述描述之后会更加明了或可从本发明的实施中了解。本发明的目标和优点可以如在所附的 中特别指出的那样来实现。
附图说明
本发明将结合附图加以详细地描述，附图中相同的参考号指相同的部件；
图1为一图示普通光基站的原理的图；
图2为一图示根据现有技术光基站的信号传输设备的示意构造图；
图3为一图示用于根据现有技术采用3波分复用(3WDM)方法的光基站的信号传输设备的构造图；
图4为一图示了用于根据现有技术的图2的光基站的信号传输设备的构成图；
图5为一图示用于根据本发明的一个优选实施例的光基站的信号传输设备图；
图6为一详细地图示用于根据本发明的一个优选实施例的光基站的信号传输设备图。
优选实施例详细描述
图5为一图示用于根据本发明的一个优选的实施例的光基站的信号传输设备图，图6为一详细地图示用于图5的光基站的信号传输设备图。
如图5和6所示，用于本发明的光基站的信号传输设备最好包括一个基站11，用于输出数字I/Q信号和一个光连接单元78，用于将从基站10输出的数字同相/正交相(I/Q)信号转换为光信号并通过光缆90输出光信号。此系统最好还可包括一远程站108，它将经光缆90接收到的光信号转换为数字I/Q信号，将已转换的数字I/Q信号转换为大功率RF信号，并将大功率RF信号传输到天线116。
远程站108最好包括一个光收发器125，用于将经光缆90接收到的光信号转换为数字I/Q信号，一个多路复用/解复用单元310，用于解复用从光收发器125输出的数字I/Q信号，和一个上变频器235，用于将多路复用/解复用单元310的输出信号进行数/模转换，对信号进行上变换，对信号进行带通滤波，并输出RF信号。远程站108最好还包括一HPA 140大功率器，用于将上变换单元235的输出信号放大并将信号输出；一个双工器150，用于对HPA 140的输出信号进行滤波并将信号输出到天线116；一个时钟单元320，用于为多路复用/解复用单元310提供同步信号；和一个基准时钟单元330，用于为上变频器235和多个下变换器单元225和225’提供时钟单元320的同步信号。
远程站108最好包括：多个双工器150和150’，各自用于去除由多个天线116和118收集到的信号的噪声成分；多个LNA 160和160’，用于对从多个双工器150和150’输出的RF信号进行放大；和多个下变换器225和225’，用于对从多个LNA 160和160’输出的RF信号进行带通滤波，对信号进行下变换，对信号进行模/数转换，并将信号施加到多路复用/解复用单元310。
光连接单元78最好包括一个多路复用/解复用单元300，用于从基站11输出的数字I/Q信号进行解复用并将信号输出；一个光收发器45，用于将多路复用/解复用单元300的输出信号转换为光信号并将信号经光缆90传输到多个远程站108；和一个时钟单元320’，它为多路复用/解复用单元300提供同步时钟。
现在参见图6，对根据优选实施例的用于光基站的信号传输设备的工作进行描述。与用于基于RF信号(也就是模拟信号)接口的光基站的现有技术的信号传输设备不同，用于本发明的光基站的信号传输设备基于I/Q信号(一数字信号)接口。
本发明的基站11优选地输出多个数字信道信号。也就是，在基站11和光连接单元78之间传输的信号为数字I/Q信号。从多个基站11的信道插件(图中未示出)输出的数字I/Q信号优选地被传输到光连接单元78的多路复用/解复用单元300。多路复用/解复用单元300优选地将多个接收到的数字I/Q信号从并行信号转换为串行信号，多路复用该信号，并输出数字串行信号。然后，多路复用/解复用单元300将数字串行信号优选地传输到光收发器45。
光收发器45将接收到的数字串行信号优选地转换为光信号。已转换的光信号经光缆90优选地被传输到多个远程站108。远程站108的光收发器125将经光缆90接收到的光信号优选地转换为数字串行信号，再转换为电信号，并将已转换的信号输出到多路复用/解复用单元310。
多路复用/解复用单元310优选地将已接收到的数字信号从串行信号转换为并行信号，解复用该信号并将该信号输出到上变换单元235。然后，多路复用/解复用单元310优选地与时钟单元320同步执行解复用。
上变频器235优选地对多路复用/解复用单元310的输出信号进行数/模转换，对信号进行上变换，对信号进行带通滤波，并产生RF信号。然后，上变频器235将产生的RF信号优选地输出到HPA 140。优选地，上变频器单元235用从基准时钟单元330输出的时钟信号同步执行上变换操作。基准时钟单元330从时钟单元320接收时钟信号。上变频器单元235和下变换器单元225和225’优选为一由一带通滤波器，上(或下)变换器和模/数转换器集成而形成的集成电路。
HPA 140优选地将输入的RF信号放大为大功率信号。已放大的RF信号优选地被传输到双工器150并经天线116发射出去。
由于远程站108优选采用分集式接收方法，它最好包括一个用于发射和接收的双重目的的天线116，和一接收专用天线118。优选地，考虑到波长，天线116和118这两个天线优选地被隔离来以维持它们间的最优距离。第一电线116和第二天线118各自地将接收到的RF信号优选地施加到双工器150和150’。施加到双工器150和150’的RF信号优选地被LNA 160和160’放大并被输出到下变换器单元225和225’。
下变换器单元225和225’优选地对输入的RF信号进行带通滤波，进行下变换，进行模/数转换并产生数字I/Q信号。然后，下变换器单元225和225’优选地将已产生的数字I/Q信号输出到多路复用/解复用单元310。下变换器单元225和225’与从基准时钟单元330输出的时钟信号同时优选地执行下变换操作。基准时钟单元330优选地从时钟单元320接收时钟信号。
多路复用/解复用单元310优选地将两路已输入的数字I/Q信号从并行信号转换为串行信号，多路复用该信号并输出数字串行信号。然后，多路复用/解复用单元310优选地将输入的数字串行信号传输到光接收器125。
光接收器125优选地将接收到的数字串行信号转换为光信号。已转换的光信号优选地经光缆90被传输到光连接单元78。
光连接单元78的光接收器45优选地将经光缆90接收到的光信号恢复为数字串行信号，再恢复为电信号，并将以恢复的信号输出到多路复用/解复用单元300。
多路复用/解复用单元300优选地将输入的I/Q信号从串行信号转换为并行信号，解复用该信号并输出数字I/Q信号。然后，多路复用/解复用单元300优选与时钟单元320的时钟信号同步执行解复用。输出的数字I/Q信号优选地被传输到基站11。
与现有技术的信号传输设备相比，本发明的优选实施例具有许多优点。例如，由于基站10的数字I/Q信号被直接地传输到光连接单元78，本发明的光基站能够避免信号在光基站的模拟级变坏。同样，本发明的基于数字接口的设备借助于在现有技术的基于模拟接口的设备中出现的固有噪声电平改善了噪声指数。
此外，由于上变频器单元235和多个下变换器单元225和225’优选为本发明的远程站108的组件，基站11可用一个信道组构成。
而且，由于在基站11和远程站108之间传输的光信号为数字I/Q信号，可以显著地减少因光接收器45和125造成的性能下降。同样，由于数字信号再发生错误时可容易恢复，改善了系统的可靠性。
上述的优选实施例和优点仅仅是例举性的，它不能构成对本发明的限制。本发明的教导可容易地应用于其它设备类型。本发明的描述是作为说明性的，它不限制权利要求的范围。对本领域熟练的技术人员来说许多变更，修该和变化将是显而易见的。在权利要求书中，装置加功能的语句是为了覆盖本文描述的不仅在结构上等同而且有相同的结构的执行所述功能的结构。

Claims (17)

1.一种通信系统，包括：
基站，其配置成用于输出第一数字同相和正交相(I/Q)信号；
光连接单元，其配置成将第一数字I/Q信号转换为光信号并经光缆输出已转换的光信号；和
光基站，其被耦合以经光缆接收光信号并被配置成将光信号转换为第二数字I/Q信号，和将第二数字I/Q信号转换为第一RF信号用于传输。
2.根据权利要求1的系统，其中光基站包括：
光收发器，其配置成将经光缆接收到的光信号转换为第二数字I/Q信号；
多路复用/解复用单元，其配置成解复用从光收发器输出的第二数字I/Q信号。
上变频器，其配置成将多路复用/解复用单元的输出信号进行转换和滤波，并输出第一RF信号；
大功率放大器(HPA)，其配置成对上变频器输出的第一RF信号进行放大；和
双工器，其配置成对已放大的第一RF信号进行滤波，并将滤波后的信号输出提供到天线。
3.根据权利要求2的系统，其中光基站进一步地包括：
多个双工器，其配置成去除被很多相应的天线收集到的第二RF信号的噪声成分；
多个低噪声放大器(LNA)，其配置成对从多个双工器输出的第二RF信号进行放大；和
多个下变换器单元，其配置成对从多个LNA输出的第二RF信号进行带通滤波，下变换和模/数转换。
4.根据权利要求3的系统，其中光基站进一步地包括一个时钟，被配置成为多路复用/解复用单元提供同步信号。
5.根据权利要求4的系统，其中光基站进一步地包括一个基准时钟单元，被配置成为上变频器单元和多个下变换单元提供时钟单元的同步信号。
6.根据权利要求2的系统，其中天线包括分集式天线；
7.根据权利要求1的系统，其中光连接单元包括：
多路复用/解复用器，其配置成多路复用第一数字I/Q信号；
光收发器，其配置成将多路复用/解复用器的输出信号转换为光信号并经光缆将光信号传输到光基站；和
时钟单元，其配置成为多路复用/解复用器提供同步信号。
8.根据权利要求7的系统，其中光收发器被进一步地配置成从光基站接收光信号，并将接收到的光信号转换为待传输到基站的第三数字I/Q信号。
9.根据权利要求1的系统，其中光连接单元从基站的的信道插件接收第一数字I/Q信号。
10.根据权利要求1的系统，其中光基站和光连接单元为基于数字接口的设备。
11.一种用于通信系统的信号传输方法，包括：
将从基站输出的第一数字I/Q信号转换为光信号；
经光缆将光信号传输到光基站；
将经光缆接收到的光信号转换为第二数字I/Q信号；
将第二数字I/Q信号转换为RF信号；和
经天线发射RF信号。
12.根据权利要求11的系统，其中将第二数字I/Q信号转换为RF信号包括：
解复用第二数字I/Q信号；
将解复用的信号转换为模拟信号；
对模拟信号进行带通滤波，以产生RF信号；
对RF信号进行大功率放大；和
对已放大的RF信号进行滤波。
13.根据权利要求12的方法，其中的解复用是根据同步信号执行的。
14.根据权利要求11的方法，其中将第一数字I/Q信号转换为光信号包括多路复用第一数字I/Q信号。
15.根据权利要求14的方法，其中的多路复用是根据同步信号执行的。
16.根据权利要求11的方法，其中天线包括分集式天线。
17.根据权利要求12的方法，进一步地包括经天线接收RF信号。
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GR01 Patent grant
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: LG- NORTEL CO., LTD.

Free format text: FORMER OWNER: LG ELECTRONIC CO., LTD.

Effective date: 20061103

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20061103

Address after: Seoul, South Kerean

Patentee after: LG Nortel Co., Ltd.

Address before: Seoul, South Kerean

Patentee before: LG Electronics Inc.

C56 Change in the name or address of the patentee

Owner name: LG-ERICSSON CO., LTD.

Free format text: FORMER NAME: LG-NORTEL CO., LTD.

CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: Seoul, South Kerean

Patentee after: Novera Optics Korea Co., Ltd.

Address before: Seoul, South Kerean

Patentee before: LG Nortel Co., Ltd.

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20050810

Termination date: 20151221

EXPY Termination of patent right or utility model