CN1409932A - 基站非带限天线共享方法和设备 - Google Patents

Abstract

一种在基站间共享天线的非带限方法和设备。连接到基站的第一端口202接收到发射信号。发射信号在被天线发射出去之前，要从第一端口开始，经过多个循环器202，206。和天线连接通信耦连的第二端口接收到一个接收信号。接收信号沿着在概念上和发射信号方向相反的方向传输过设备200，至少经过一个循环器单元204、206，并且至少经由接收发射信号的同一端口202进入基站。信号可以被分离，再被另一个基站接收。

Description

基站非带限天线共享方法和设备

                         发明背景

发明领域

本发明和通信领域相关。本发明尤其和一种在无线通信网络中用于接收和发射信号的共享公共天线的非带限方法和设备

背景技术描述

现代通信网络要能够支持不同种类的应用。这样的通信网络之一就是符合“双模宽带扩频蜂窝系统的TIA/EIA/IS-95移动站-基站兼容性标准”，这里称作IS-95，的码分多址(CDMA)通信网。CDMA通信网允许用户之间的无线语音和数据通信。在1990年2月13日公布的，美国专利号4901307，题为“使用卫星或地面中继站的扩频多址通信系统”的专利文件，和1992年4月7日公布的，美国专利号5103459，题为“在CDMA蜂窝电话系统中产生波形的系统和方法”的专利文件中揭示了多址通信系统网中的CDMA技术的应用。

在CDMA网络中，地面数据网络可以经由一个或多个基站，和用户站通信，典型的如移动蜂窝电话。基站通过一条“前向链路”(forward link)建立通信连接至用户站。而用户站则通过在“反向链路”(reverse link)上传输数据到基站来和地面数据网络进行通信。一条链路简言之就是用于从源到目的地传输数据的通信连接。基站接收到信号，并使用基站控制器(BSC)将接收到的信号路由至地面数据网络。例如，一个用户站使用天线将信号发射至基站，基站的另一副天线接收所发射的信号。然后利用地面数据网络对该信号进行进一步处理和通信。在无线网络中，前向链路和反向链路可以工作于不同的频率，也可以是相同的。考虑到无线数据应用领域的需求增长，对高效无线数据通信网络的需求已经变得越来越迫切。

为了使一个网络能够处理更多的用户呼叫，该通信网络所服务的地理区域应该被细分。这些划分后的区域被称为扇区或“小区”，并分派一个或多个基站为来自位于任一或多个扇区中的用户站的通信服务。进一步地，一副天线接收到的信号还可以被路由至一个或多个基站。正如前面所述的，一个基站(BTS)既要接收又要发射通信信号。BTS有一个发射信号和两个接收信号，以及允许两个不同的小区的BTS收发器子系统共用一副天线是很普遍的。

为了共享天线，如图1所述的一种接收多路耦合器(RMC)100被普遍使用。天线102由与之连接的BTS接收和发射信号。可以把浪涌电流保护器104连接到天线以防止意外的能量情况，例如闪电击中天线。双工器106连接至天线102以使得信号114的发射和信号116、118的接收的同时进行。信号114用天线102发射，而信号116和118用天线102接收。一个低噪声放大器(LNA)108，一个增益可调衰减器110，以及一个功率分配器112被合理安排以提供信号116和118。LNA 108同时也可以连接到检错单元120。图1所示的设计需要有特殊的滤波器，即双工器106，以使用不同的频率来分离或组合信号。信号114、116和118使用不同的端口和基站通信(图上未显示)。图1同时也显示了RMC 100的第二种组成，它的工作原理和上述的完全一致。通常，基站还可以将一个发射信号和一个接收信号组合至同一个端口，而不是如图1所示的多端口配置。然而，在这种情况下，所示的RMC 100是无法工作的。必须在发射/接收(TX/RX)输入端添加像双工器106一样的另一个双工器，用来将发射信号和接收信号分离，然后用两条截然不同，分开的通路传送信号。一条通路指的是任意两个节点之间的一条路径，它可以有超过一条的分支。这种设计将TX/RX信号的方向分开，但不用考虑信号的频率。进一步地，这种对于RMC 100的修改增大了它的开销和体积，降低了它的性能。现在所需的发明是一种能够使得TX/RX信号在公共的硬件单元内，并且在基本上相同的一条通路上进行处理的方法和设备。该发明应该能够使得TX信号和RX信号通过公共端口和基站通信，并且能使用共同的硬件设备使得接收信号被分离和传送至不同的基站。

                            发明概述

本发明是用公共的硬件单元来处理组合TX/RX信号的一种方法和设备。本发明允许通过同一个端口来和基站进行TX信号和RX信号的通信。

在一个实施例中，本发明包括一种共享天线的非带限方法，通过共享天线可以把从第一端口接收到的一个信号发射出去。这个第一端口是和基站连接经通信耦合的。这个“发射”信号在被天线发射出去之前，要从第一端口开始，经过多个定向单元(direction unit)。这些定向单元保证了发射信号沿着预期的通路穿过子网络。在和天线通信耦合的第二端口上接收到另一个信号。这个“接收”信号沿着在概念上和发射信号方向相反的方向传输，并且至少经过一个定向单元。接收信号和发射信号基本上共享一条公共通路，并且由基站上的接收信号的同一个端口接收。接收信号在第二个基站中也被分离和接收。

在另一个实施例中，也可以应用本发明提供一种用于共享非带限天线的设备。连接到基站的第一端口接收到一个发射信号。发射信号在被天线发射出去之前，要从第一端口开始，经过一系列的循环器。在和天线相连接的第二端口上接收到接收信号。接收信号沿着在概念上和发射信号方向相反的方向传过该设备，并且至少经过一个循环器单元，并且由发射基站上用于产生发射接收信号的同一个端口接收。接收信号在第二个基站中也被分离和接收。

本发明给使用者提供了一些在不同的实施例中体现出的明显的优点。例如，优点之一是本发明可以应用于大部分需要天线共享的无线远程通信网络中。另一个优点是发射信号和接收信号的方向，或路径是可以控制的，而不是信号频率可控。再一个优点是发射信号和接收单元都使用公共的硬件单元进行处理。

                            附图简述

对于熟悉本技术领域的人来说，通过下面的详细描述并结合相应附图，本发明的性质，目标及更多优点可以变得更清楚，附图中相同数字标示相同的部分。附图包括：

图1是现有技术接收多路耦合器(RMC)的示意图；

图2a展示了根据本发明的一个实施例构成的一个非带限天线共享单元；

图2b展示了基站的现有技术天线结构图；

图2c展示了根据本发明的一个实施例构成的图2a所示的非带限天线共享单元一种实现；

图3显示了根据本发明的一个实施例构成的方法步骤。

                     示范实施例的详细描述

图2和图3展示了本发明的不同设备和方法方面的例子。为了便于解释，而又不故意加上任何限制，这些例子在扩频无线通信网络的背景下被描述。后面将要讨论的，不同的硬件组件和连接可以构成本发明的设备实施例。阅读过下面的描述后，学习过本技术领域的人会清楚知道这些设备的不同组合。

在扩频网络中，用户站通过发送信号至通信耦合到基站的一副或多副天线来和一个或多个基站通信。在下面的所有讨论中，基站指的就是一个或多个基站，天线指的就是一副或多副天线，除非特别说明。同样的有，和用户站通信，基站使用天线发射信号。

在示范实施例中，扩频通信系统是一个CDMA直接序列扩频通信网络。在美国专利号5056109，1991年10月8日公布的题为“在CDMA蜂窝移动电话系统中控制发射功率的方法和设备”的专利文件，和美国专利号5103459，1992年4月7日公布的题为“在CDMA蜂窝移动电话系统中产生波形的系统和方法”的专利文件中都有对这种系统范例的讨论，这里引入作为参考资料。在使用一个或多个载频的直接序列扩频通信系统中，通过将载波用数据信号进行调制，再将输出信号用宽带扩展信号进行调制，可以把发射信号在一个大于发送信息所需的最小带宽的频带上辐射出去。可以理解的是，本发明不局限于这里提到的CDMA通信网络，而是可以应用于任何需要安排共享天线的通信网络。

为了进行通信，用户站要和基站发射的信号进行同步。在得到了信号的相位之后，再通过使用含有相位和频率跟踪的硬件的解调单元来得到信号频率。用户站通过对一组相位假设进行测试，这些相位假设被称作“窗口”，然后决定这些假定的相位假设中的一个是否正确，相位假设也被称为偏移假设，从而得到接收信号的相位。窗口的大小和需要测试的假定的相位假设的个数有关，也就是说，假设的个数越多，窗口就越大。

天线使用至少一个端口和基站进行通信连接。通常地，发射信号和接收信号共享一个端口。在另一个实施例中，还使用一个不同的端口作为接收端口。硬件组件及其相互连接

图2a展示了本发明的一个设备200的实施例。本设备是一个可以应用于某个通信网络的子网络，在范例实施例中，它被应用于CDMA无线通信网络。一个发射/接收(TX/RX)端口202连接到基站(BTS)(图上未显示)和第一个定向单元204。连接到指的是进行通信耦连，除非特别说明。当TX/RX端口202接收到一个TX信号，第一定向单元204将信号沿着通路205引导至第二定向单元206。第二定向单元206连接到第二端口208。这些定向单元是低能量损耗单元，如循环器或其他类似的传导装置，用于沿着较佳的通信通路传导接收信号。第二208端口用来连接天线和子网络200。

当第二端口208接收到一个接收信号，它被传输至第二定向单元206，再沿着通路209被引导至滤波器210。滤波器210允许一个特定频率范围通过通路209，而抑制不需要的频率或噪声。例如，假设在发射信号的发射过程中，能量被天线反射回子网络200。反射的能量会沿着通路209传输，然后被滤波器210抑制。

滤波后的信号从滤波器210传输到连接到滤波器210的放大器212。放大器212提高接收到的信号强度，再将信号传输至分离器214。在一个实施例中，放大器212是一个低噪声放大器，分离器214是一个将一个输入分成两个输出的模拟装置。分离器214把分离后的接收信号沿着通路211送至第一定向单元204，再被引导至TX/RX端口202和/或连接到另一个基站的第三端口216。接收信号经由TX/RX端口202进入基站(图上未显示)，经由第三端口216进入另一个基站。

图2b和图2c显示了基站的现有技术的天线实现的大致结构，和本发明实现的一种共享天线构成。在图2b中，基站220和两副天线222及224连接。天线222用于发射和接收天信号。天线224只接收信号。这种构成要求在和通信网络通信时，基站能使用两个端口和两副天线。

图2c显示了耦合到基站220和基站224的天线222和224。每个基站都通过两个端口和天线222及天线224连接。例如，基站220通过TX/RX端口202和第三端口216与天线22连接。但是，由于在图示的天线和基站间采用了如图2a所示的设备200，所以基站220和226可以共享天线222和224。

工作原理

图3是一幅展示本发明的一种方法300的流程图。该方法由任务302开始，通信耦合到基站的第一端口接收到一个发射信号。发射信号在被天线发射出去之前，要从第一端口开始，经过多个的定向单元。在一个实施例中，当子网络是双工时，也可能同时通过在子网络中的耦合到天线的第二端口，在任务306接收到一个接收信号，再被导至任务308。双工指的是一个网络同时允许不同方向上的独立的通信，发射方向和接收方向。接收信号按和发射信号相反的方向被引导至第一端口，经过至少一个定向单元，并且沿着和发射信号所使用的相类似的通路。在另一个实施例中，这条通路和发射信号所使用的通路有部分不同，但大致上是相似的。

不考虑其他地，接收信号被传导至基站，再经由一个或几个端口进入基站。这些端口中的一个端口和子网络耦连，基站允许发射信号和接收信号共享该端口。

其他实施例

虽然上面已经显示了本发明的一个目前被认为是范例性的实施例，但是对于熟悉本技术领域的人来说，可以清楚地在不离开根据所附权利要求所定义的本发明的范围情况下，做出不同的改变和修正。

Claims (9)

1.一种共享天线的方法，其特征在于，包括：

在和基站进行通信耦合的第一端口接收发射信号，发射信号在被天线发射出去之前，从第一端口开始，经过多个定向单元；

在和天线进行通信耦合的第二端口接收所接收信号；

接收信号按和发射信号相反的方向被传导至第一端口，经过至少一个定向单元，并且沿着发射信号所使用的通路。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，接收信号沿着和发射信号所使用的相类似的通路传输。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，接收信号被引导至第一和第三端口。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，接收信号和发射信号是双工的。

5.一种共享天线的设备，其特征在于，包括：

一个第一端口，第一端口和基站建立通信耦合；

一个第二端口，第二端口和天线建立通信耦合；

和第一及第二端口建立通信耦合的多个定向单元，这多个定向单元阻止第一端口接收到的发射信号沿着和第二端口接收到的接收信号相同的通路传输，接收信号由第一端口进入基站。

6.如权利要求5所述的设备，其特征在于，多个定向单元阻止发射信号沿着和接收信号完全相同的通路传输。

7.如权利要求5所述的设备，其特征在于，多个定向单元阻止发射信号沿着和接收信号相似的通路传输。

8.如权利要求5所述的设备，其特征在于，该设备是一个双工设备。

9.如权利要求5所述的设备，其特征在于，进一步包括：

和另一个不同基站进行通信耦连的第三端口；

和多个定向单元中至少一个进行通信耦连的滤波器；

和滤波器进行通信耦连的放大器；

和放大器、多个定向单元中至少一个、及第三端口进行通信耦合的信号分离器。

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