DE60105972T2

DE60105972T2 - Signalteilerschaltung

Info

Publication number: DE60105972T2
Application number: DE60105972T
Authority: DE
Inventors: Norbert Bogner; Albrecht Schuh
Original assignee: Lucent Technologies Inc
Current assignee: Nokia of America Corp
Priority date: 2001-04-11
Filing date: 2001-04-11
Publication date: 2006-03-02
Anticipated expiration: 2021-04-12
Also published as: US6836672B2; US20020151333A1; EP1249946A1; EP1249946B1; DE60105972D1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Basisstation in einem Kommunikationsnetz und insbesondere eine Teilerschaltungsanordnung im Empfangsweg einer Funkkommunikationsvorrichtung, die Teilereinheiten und entsprechende Empfängerschaltungen aufweist.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
In globalen Mobilkommunikationssystemen sind Basisstationen vorgesehen, die eine Antenne oder eine Mehrzahl von Antennen haben, die Funksignale auf einem Kanal empfangen und diese verstärken, um das Signal an Teilereinheiten und die Empfangschaltungsanordnung der Basisstation zu liefern. Dazu muss das empfangene und vorverstärkte Signal von den Teilereinheiten n Unterkanäle auf eine Mehrzahl von Ausgängen aufgespaltet werden. Die Anzahl der Teilereinheiten und ihrer Ausgänge richtet sich nach der größtmöglichen Anzahl Sender-Empfänger-Einheiten (Transceiver-Einheiten) einer Basisstation, die ihre Zelle zu bedienen hat. Es gibt verschiedene Zellenkonfigurationen, beispielsweise omnidirektionale Zellen und Sektorzellen, und außerdem kann die Gruppierung der Transceiver innerhalb einer Basisstation von einer Basisstation zur anderen verschieden sein. Meistens sind die Teilereinheiten derart angeordnet, dass die Verbindungen zu den Transceivern kurz und einfach sind.
Basisstationen weisen gewöhnlich einen Grundempfängerzweig und einen so genannten Diversityempfängerzweig auf. Das oben beschriebene Schema der Signalaufspaltung wird gewöhnlich für beide Zweige benutzt. Die Teilereinheiten vervielfältigen das Signal derart in mehrere Wege, dass ein Eingang mit einer Mehrzahl von Ausgängen verbunden ist. Dies wird mit Hilfe von passiven oder aktiven Teilerschaltungen, beispielsweise Übertra gern, oder unter Verwendung von Teilerschaltungen in Kaskaden bewerkstelligt. Jede Teilungsstufe bedeutet entsprechend der Anzahl der Ausgänge eine Teilung bezüglich der Leistung oder Dämpfung auf den Signalwegen.
Eine Basisstation kann 12 Transceiver umfassen, um die Zelle zu bedienen, der sie zugeordnet ist, wobei die Zelle beispielsweise drei Sektoren umfassen kann. Dies bedeutet vier Transceiver und vier Teilereinheiten pro Empfangsweg. Bei Vorliegen von Diversity sind acht Teilereinheiten erforderlich, um den Haupt- und den Diversityzweig zu bedienen. Oftmals möchte ein Netzeigentümer oder -betreiber eine Zellenkonfiguration mit sechs Transceivern pro Sektor benutzen. Dies bedeutet, dass zwei der Teilereinheiten Ausgänge haben, die ungenutzt sind, und bedeutet Kosten für eine Hardware und Raumbedarf in der Basisstation, ohne einen Nutzen davon zu haben.
Die Europäische Patentanmeldung EP-A-0 439 939 und die Internationale (PCT-) Offenlegungsschrift WO 96/097 33 bilden den Hintergrund. EP-A-0 439 939 betrifft ein Funknetz mit einer Vermittlungsanordnung. WO 96/09 733 betrifft eine Basisstation in einem Zellularfunksystem.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Senkung der Hardware-Kosten bei Basisstationen, bei denen die Anzahl der Transceiver von 2ⁿ (n = 2, 3, 4) verschieden ist. In diesen Fällen sollen die Kosten für die Teilereinheiten und der für diese Teilereinheiten erforderliche Raum reduziert werden.
Die Erfindung ist im Anspruch 1 definiert.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird eine besondere schaltbare Teilereinheit geschaffen, die zwei Signaleingänge und drei Teilerelemente umfasst. Jedes Tei lerelement hat einen Eingang und ein Paar Ausgänge.
Schaltmittel können eine erste und eine zweite Position einnehmen. In der ersten Position wird der erste Signaleingang entlang der Teilerelemente, die in Kaskade geschaltet sind, in vier Ausgangssignale geteilt. Wenn die Schaltmittel in der zweiten Position sind, wird der erste Teiler in der Kaskade umgangen, d.h. der erste Signaleingang ist mit dem Eingang des zweiten Teilerelements verbunden und der zweite Signaleingang ist mit dem Eingang des dritten Teilerelements verbunden. Dadurch kann ein Signaleingang vier Signalausgängen zugeordnet sein, oder jedem Paar Ausgänge können zwei Signaleingänge zugeordnet sein.
Es könnte wünschenswert sein, in der ersten und der zweiten Position der Schaltmittel für jeden Ausgang das gleiche Wechselverhalten zu haben. Zu diesem Zweck wird dann, wenn das erste Teilerelement umgangen wird, jeweils ein Dämpfungsglied zwischen den Signaleingang und den Eingang des zweiten bzw. des dritten Teilerelements eingefügt. Das Dämpfungsglied sollte das gleiche Verhalten wie das erste Teilerelement, das es umgeht, aufweisen. Dadurch ist das Wechselverhalten im Empfangsweg für alle Konfigurationsabwandlungen gleich.
Die Teilereinheiten können unmittelbar an Sendevorrichtungen oder Transceiver angrenzend angeordnet sein, so dass die Länge der Verbindungskabel zwischen den Teilereinheiten und den Transceivern gering gehalten werden kann und diese eine einfache Struktur aufweisen können.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 ist ein Blockdiagramm einer Teilereinheit, und
2 ist eine Teilerschaltungsanordnung in einer Basisstation.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Wie 1 zeigt, sind drei Teilerelemente DE1, DE2 und DE3 in Kaskade geschaltet. Das Teilerelement DE1 hat einen Eingang DI1 und ein Paar Ausgänge DO5 und DO6.
Genauso hat das Teilerelement DE2 einen Eingang DI2 und Ausgänge DO3 und DO4. Das Teilerelement DE3 hat einen Eingang DI3 und Ausgänge DO1 und DO2. Außerdem gibt es einen ersten Signaleingang RX-IN A und einen zweiten Signaleingang RX-IN B sowie Schaltmittel S1, S2, S3, die diese Signaleingänge mit den Teilerelementen verbinden. In der ersten Position der Schaltmittel S1, S2, S3 ist der Signaleingang RX-IN A mit dem Eingang DI1 des Teilerelements DE1 verbunden, der Ausgang DO5 von DE1 ist über den Schalter S3 mit dem Eingang DI3 des Teilerelements DE3 verbunden, und der Ausgang DO6 des Teilerelements DE1 ist über den Schalter S2 mit dem Eingang DI2 des Teilerelements DE2 verbunden. In der zweiten Position der Schaltmittel S1, S2, S3 ist der erste Signaleingang RX-IN A über den Schalter S1 und eine Umführungsleitung einschließlich des ersten Dämpfungsglieds AT1 mit dem Schalter S2 und dem Teilerelement DE2 verbunden. Der zweite Signaleingang RX-IN B ist über eine zweite Umführungsleitung und ein zweites Dämpfungsglied AT2 mit dem Schalter S3 und dem Eingang des Teilerelements DE3 verbunden.
In der ersten Position der Schaltmittel S1, S2, S3 ist ein Signaleingang RX-IN A vier Ausgängen zugeordnet. In der zweiten Position der Schaltmittel sind jedem Paar Ausgänge zwei Eingänge zugeordnet.
Die Teilerelemente DE1, DE2, DE3 können mit passiven oder aktiven Elementen ausgeführt sein. Die Schaltmittel können als mechanische Schalter, elektromagnetische Schalter oder elektronische Schalter wie etwa PIN-Dioden ausgeführt sein. Die Dämpfungsglieder AT1 und AT2 werden benutzt, um die Dämpfung in den entspre chenden Signalwegen zu den Ausgängen DO1, DO2, DO3, DO4 derart zu korrigieren, dass die Dämpfung ungeachtet der Position der Schaltmittel für alle Signalwege gleich ist.
Die in 1 gezeigte Schaltung kann modifiziert werden, zum Beispiel verdoppelt. Dies ermöglicht, zwei Signaleingängen jeweils vier Ausgänge oder in der zweiten Position der Schaltmittel jedem Paar Ausgänge vier Signaleingänge zuzuordnen. Außerdem sind noch die Kombinationen 1 × 4 und 2 × 2 möglich.
2 zeigt die Empfänger-Schaltungsanordnung einer Funkkommunikationsvorrichtung, in welche die Teilerschaltungsanordnung gemäß der Erfindung integriert ist. Zwei Antennen A1, A2 sind jeweils an einen Mehrbetreiber-Empfänger RXMC in einem Grundzweig und in einem Diversityzweig angeschlossen. Die Empfänger weisen gewöhnlich rauscharme Vorverstärker auf und haben eine Anzahl von Ausgängen, hier vier Ausgänge. Jeder Ausgang ist an einen Verteiler SP1, SP2, SP3, SP4, SP5 und SP6 angeschlossen. Jeder Verteiler hat vier Ausgänge, die mit einem entsprechenden Transceiver TRX, verbunden sind, wobei im vorliegenden Fall zwölf Transceiver in zwei Reihen R1, R2 vorgesehen sind. Die Verteiler bestehen aus Teilern der in 1 gezeigten Art, wobei jedoch für die Verteiler SP1, SP3, SP4 und SP6 auch herkömmliche Verteiler benutzt werden können.
Jeder Ausgang der Verteiler SP1 und SP3 ist mit einem entsprechenden Eingang RXIN für den Grund- und den Diversity-Zweig verbunden, d.h. es sind vier Transceiver TRX in der Reihe R1 belegt. Es bleiben zwei Transceiver TRX in der oberen Reihe R1 der Transceiver übrig. Der Verteiler SP2 ist eine Teilereinheit, wie sie in 1 gezeigt ist, d.h. er hat zwei Eingänge und vier Ausgänge. Die Schaltmittel S1, S2, S3 sind in der zweiten Position, so dass der erste Eingang des Verteilers SP2 mit einem der Ausgänge des Empfängers RXMC des Grund zweigs verbunden ist. Der zweite Eingang des Verteilers SP2 ist mit dem Empfänger RXMC des Diversity-Zweigs verbunden. Die Ausgänge des Verteilers SP2 sind mit den Eingängen der zwei übrigen Transceiver in der Reihe R1 verbunden.
Folglich werden alle vier Ausgänge des Verteilers SP2 benutzt. Wenn der Verteiler SP2 herkömmlich wäre, hätte er nur einen Eingang und könnte deshalb nur von einem Empfänger RX-MC adressiert werden. Dies bedeutet, dass bei herkömmlicher Technologie anstelle des Verteilers SP2 ein Paar Verteiler benutzt werden müsste, wobei jede dieser Verteiler zwei ungenutzte Ausgänge hätte.
Außerdem sind die Empfänger RX-MC des Grundzweigs und des Diversityzweigs in der gleichen Art und Weise, wie für die Verteiler SP1, SP2 und SP3 beschrieben, an die Verteiler SP4, SP5 und SP6 angeschlossen. Die zweite Reihe R2 Transceiver TRX enthält sechs Transceiver, wobei vier Transceiver an die Verteiler SP4 und SP6 angeschlossen sind, wohingegen die übrigen zwei Transceiver an den Verteiler SP5 angeschlossen sind, dessen Eingänge an die Empfängern RXMC des Hauptzweigs bzw. des Diversityzweigs angeschlossen sind.
Die Transceiver TRX können Kopplungs- und Filtereinheiten enthalten. Es wird bevorzugt, die Teilerschaltung mit derartigen Kopplungs- und Filtereinheiten zu vereinen oder zu integrieren, d.h. die RX-Ausgänge sind direkt an die TRX-Eingänge angeschlossen. Dadurch werden sowohl die Hardwarekosten, was Gehäuse, Verriegelungen, Beschriftung angeht, als auch die Entwicklungs- und Produktionskosten und, da eine Einheit weniger in Auftrag gegeben zu werden braucht, die Logistikkosten herabgesetzt.
Außerdem ist es möglich, die Verteiler horizontal über und unter einem Trägerelement anzuordnen, auf dem die TRX-Einheiten untergebracht sind. Eine derartige Anord nung zeigt eine Verkabelung, die zwischen den Teilereinheiten und den dazugehörigen Transceivern sehr kurz ist.
Wenn kein Diversity-Zweig vorgesehen ist, kann auch ein halber Teiler von 1 benutzt werden, d.h. RX-IN B ist über AT2 direkt an DI3 des Elements DE3 angeschlossen, und die Elemente DE1, DE2 können weggelassen sein, oder RX-IN A, AT1 und DE2 bilden einen halben Teiler zur Verwendung in der Basisstation, die keinen Diversity-Zweig aufweist.

Claims

Basisstation in einem Funkkommunikationsnetz mit einer Anzahl von Sender- oder Empfängerschaltungen (TRX), wovon jede mindestens einen Eingang aufweist, und einer Anzahl von Verteilern (SP1, SP3, SP4, SP6), wovon jeder mindestens einen Eingang und vier Ausgänge aufweist, wobei mindestens ein Eingang an einen Funksignalkanal angeschlossen ist und jeder Ausgang, der einen Unterkanal überträgt, an einen Eingang einer entsprechenden Empfänger- oder Senderschaltung (TRX) angeschlossen ist, wobei die Anzahl der Empfänger- oder Senderschaltungen (TRX) von 2ⁿ (n = 2, 3, 4,...) verschieden ist, wobei die Basisstation ferner neben den Verteilern (SP1, SP3, SP4, SP6) eine Teilerschaltung oder mehrere Teilerschaltungen aufweist, so dass weitere Ausgänge für den Anschluss an die Eingänge der übrigen Empfänger- oder Senderschaltungen (TRX) ungleich 2ⁿ geschaffen werden, wobei die oder jede Teilerschaltung eine schaltbare Teilereinheit (SP2, SP5) mit mindestens einem ersten und einem zweiten Signaleingang (RX-INA, RX-INB), mindestens drei Teilerelementen (DE1, DE2, DE3), wovon jedes einen Teilereingang (DI1, DI2, DI3) besitzt, und mindestens ein Paar Teilerausgänge (DO1, DO2, DO3, DO4, DO5, DO6) aufweist, und Schaltmittel (S1, S2, S3) aufweist, die in einer ersten Position den ersten Signaleingang (RX-INA) mit dem Teilereingang (DI1) des ersten Teilerelements (DE1) und die Teilerausgänge (DO5, DO6) davon mit den Teilereingängen (DI2, DI3) des mindestens zweiten und dritten Teilerelements (DE2, DE3) verbinden und in mindestens einer zweiten Position sowohl den ersten Signaleingang (RX-INA) mit dem Teilereingang (DI2) des zweiten Teilerelements (DE2) als auch den zweiten Signaleingang (RX-INB) mit dem Teilereingang(DI3) des dritten Teilerelements (DE3) verbinden.
Basisstation nach Anspruch 1, wobei die Schaltmittel (S1, S2, S3) Nebenschlussleitungen mit Dämpfungsgliedern (AT1, AT2) aufweisen, die Schaltmittel in ihrer zweiten Position die Dämpfungsglieder (AT1, AT2) wirksam werden lassen, um die Dämpfung des ersten Teilerelements (DE1) zu simulieren.
Basisstation nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Gruppe von Funksignalen durch Aufspalten des Empfangssignals oder von Signalen von einer Antenne oder einer Mehrzahl von Antennen erzeugt wird, und wobei die Ausgänge der schaltbaren Teilereinheiten durch Betätigen der Schaltmittel (S1, S2, S3) mit einem Empfänger oder einer Mehrzahl von Empfängern verbunden werden können.
Basisstation nach Anspruch 3, wobei die Teilerschaltungen (SP1, SP2, SP3, SP4, SP5, SP6) gegeneinander elektrisch geschirmt sind.
Basisstation nach Anspruch 3, wenn abhängig vom Anspruch 2, wobei die Dämpfungsglieder (AT) in den Schaltwegen der Schaltmittel (S1, S2, S3) derart angeordnet sind, dass an allen Positionen, welche die Schaltmittel einnehmen können, und folglich für alle Kombinationen der Zuordnung von Ausgängen zu Eingängen, jeder Signalempfangsweg zu dem entsprechenden Empfänger (TRX) die gleiche Dämpfung besitzt.
Basisstation nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei jede der Teilereinheiten nahe bei einer entsprechenden Kopplungs- oder Filtereinheit eines entsprechenden Übertragungsweges des Senders (TRX) angeordnet ist oder in diese integriert ist.
Basisstation nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Teilereinheiten direkt an die Sendeeinheiten (TRX) angrenzend angeordnet sind.