专利名称：利用混合系统的双工室外基站收发信机子系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于利用高功率放大器(HPA)和光学天线(OA)的混合系统的双工室外基站收发信机子系统。更具体讲，设计该双工室外基站收发信机子系统与发送/接收结合使用，并能提供对盲区(shadowing area)和交通繁忙区域的通信服务。
诸如个人通讯业务(PCS)和码分多址(CDMA)的蜂窝通讯系统包括多个基站收发信机子系统(BTS)，它提供对移动站的服务；多个基站控制器(BSC)；一基站管理系统(BSM)；一移动交换中心(MSC)；和一位置寄存系统(LRS)。
术语“蜂窝系统”指以“小区(cell)”作为单元的通讯系统。术语“小区”指其中每一个基站提供一服务的区域。通常，每个小区分成3个区段，小区覆盖范围阐述为一BTS区域、一BSC区域和一MSC区域。
从一MSC发送的数据，比如声音，通过BSC传送到每个小区的收发信机单元。用于为移动电话用户服务的基站收发信机子系统(BTS)包括一具有天线和装在外面的同轴电缆的室外系统和一具有装于其内的RF(射频)发送/接收设备的室内系统。
该室内系统包含一RF前端单元，用于发送/接收RF信号；一发送器单元，用于在RF信号和中频信号之间进行转换；一中频放大器，用于放大中频信号；一数字单元，用于对发送/接收信号进行调制和解调制；和一BTS测试单元(BTU)，用于进行BTS的自诊断(self-diagnosis)。
该RF前端单元还包括一定向耦合器(D/C)，用于与天线连接；一带通滤波器(BPF)，用于对信号滤波；一低噪声放大器(LNA)，用于对信号放大；和一功率分频器(divider)和合并器(combiner)(PD/PC)，分别用于对来自一发送/接收天线的信号进行分频和合并。
利用在RF前端单元中的定向耦合器的两个端口将一BTS测试单元耦接到一收发信机单元，这两个端口中的一个为前向端口，另一个为反射端口。
建议利用一室外BTS来提供对盲区的服务，该盲区由于诸如高大建筑物、建筑物内、高速公路边界和高尔夫球场附近等障碍物阻止了无线电波。
由于将室外BTS(微BTS)构造成能适合于使用高功率放大器(HPA)，因而它能在不繁忙交通区域提供移动电话服务，而不占据建筑物。
图1是说明一室外基站收发信机子系统(BTS)的概略图。如图1所示，室外基站收发信机子系统(BTS)包括一RF单元，用于通过天线发送RF信号；一数字单元，用于对数字信号进行调制/解调制；和一整流单元，用于在将交流(AC)转换为直流(DC)之后对所转换的信号进行发送。
RF单元连接到三个室外部天线，其中的两个天线为接收天线，而另一个天线为发射天线。另外，RF单元通过液体电缆(LCX)接口单元连接到LCX，以便对地下隧道，即不能安装天线的地方，提供服务。基站收发信机子系统(BTS)直接将信号发送到一移动站和接收来自移动站的信号。
如上所述，室外BTS被构造成适于利用高功率放大器(HPA)，并提供传统的基站收发信机子系统所能提供的全部传统功能。即，室外BTS提供通过电缆与一基站控制器(BSC)连接的功能；无线链接到移动站的功能；处理来自移动站的呼叫的功能；以及提供关于基站控制器(BSC)和移动站的信息的功能。
图2是说明室外基站收发信机子系统内部的方框图。该室外基站收发信机子系统(BTS)包括一接收器前端单元(RXFEU)，用于在对RF信号放大之后将RF信号提供到一收发信机单元；一收发信机前端单元(TXFEU)，用于将RF信号提供到一发送天线；一高功率放大器(HPA)，用于放大要发送的信号；一收发信机单元(XCVR)，用于将RF信号转换为中频信号；一收发信机主控制单元(TMCU)，用于控制收发信机单元；一模拟公用卡(ACC)，用于在对模拟中频信号采样为数字信号后，将所采样的信号发送给调制/解调器(MOD&DEM)；一调制/解调器(MOD&DEM)，用于对数字化信号进行调制/解调；以及一接口单元(IFU)，用于将诸如模拟公用卡(ACC)和收发信机主控制单元(TMCU)的单元与基站控制器(BSC)接口。
上面提到的室外BTS对每一个汇接局直达连接线(omnibus)使用一个频率分配(FA)，以提供服务。结果，室外BTS不能覆盖比如一个建筑物内或一地铁站内的所有区域以及服务区域之间的边界。为了覆盖非服务区域，必须建立另一个BTS，然而，实际上，考虑到地下的有限空间，建立这样的BTS是不可能且昂贵的。
另外，在一基站收发信机子系统和一天线之间用作发送线的同轴电缆导致严重的传输损失。
传统的室外基站收发信机子系统的最初目的是去掉盲区和提高语音质量。然而，有限的空间和高成本是传统的室外BTS达到其目的的负担。
美国专利第5,339,184号披露了一种将基站与多个远程天线单元接口的通讯链路。在该专利第5,339,184号中，该链路包含一基站收发信机装置，用于光学地发送RF发送信号和接收光学上行线路信道，故光学发送包括在微蜂窝网络中。
美国专利第5,479,595号披露了一种通过两路发送信号的移动电话系统。这样一系统采用一光学天线来服务于RF不能到达的盲区，如办公大楼、工厂或医院内部。
然而，按照这些专利，基站收发信机子系统(BTS)也不能覆盖特殊区域，包括地铁内部和商业城的办公室内部，而对这些区域，正在或将要以码分多址(CDMA)系统进行服务。另外，这些专利不能既适用于室内基站收发信机子系统又适用于室外基站收发信机子系统。此外，当该基站收发信机子系统(BTS)构造成适用于光学天线或者射频(RF)时，该BTS能覆盖没有盲区的整个区域，其中该BTS在两者之间不兼容。
本发明的一个目的是提供一种利用高功率放大器和光学天线的混合系统的室外基站收发信机子系统。该室外BTS包括一接口单元和一双工RF前端单元，以便将从高功率放大器发送的信号分配给光学天线。
根据本发明的一个优选实施例，用于利用高功率放大器和光学天线的混合系统的室外基站收发信机子系统包括一与光学天线接口的RF前端单元；一接收器接口单元，用于从光学天线发送信号至该RF前端单元；一收发信机单元，用于发送一发送/接收信号至该RF前端单元；一BTS测试单元，与该RF前端单元耦合，用于进行一BTS的自诊断；以及一光学天线接口单元，用于将一光学天线系统与该接收器接口单元连接。
图1是说明一室外基站收发信机子系统(BTS)的概略图；图2是说明室外基站收发信机子系统(BTS)的内部的方框图3是根据本发明的一个优选实施例说明室外BTS中的RF前端单元的方框图；图4是根据本发明的一个优选实施例说明室外BTS的方框图；图5根据本发明说明室外BTS的一个典型实施例。
将参照详细的描述和附图来说明本发明。
在本发明的一个优选实施例中，室外基站收发信机子系统利用光缆将一传统的BTS与一光学天线接口。这样，一些光学天线代替了传统的收发信机子系统，从而，该室外BTS能对建筑物内部或地铁站以最小成本提供高质量的服务。
另外，光缆用于将一光学天线与一基站收发信机子系统连接。使用光缆具有优于同轴电缆的优点，即减少传输损失。
为了接口一光学天线，传统的基站收发信机子系统的RF前端单元还包括一双工天线前端单元；一功率分频器和一功率合并器，分别用于在接收信号之后对来自光学天线的信号进行分频和合并；以及一低噪声放大器，用于放大从一光学天线所接收的信号。
本发明的系统是一个双工系统，它通过相同的路径发送和接收信号。另外，该系统支持与通常用于发射的天线的连接。
图3是说明室外BTS中的RF前端单元的方框图。如图3所示，该RF前端单元包括一高功率放大器(HPA)190，用于放大来自一收发信机单元的信号；一发送带通滤波器(TBPF)180，用于选择频率；一第一定向耦合器(D/C)170，用于发送信号至一光学天线；一第二定向耦合器(D/C)160，用于将一BTS测试单元和一通常的天线都与该RF前端单元相连；一结点(junction)150，用于将一发送通路与一接收通路接口；一接收带通滤波器(RBPF)140，用于从通常天线所接收的信号中除去非带信号(non-bandsignal)；一低噪声放大器(LNA)130，用于放大所接收的信号；一双向功率合并器(2WPC)120，用于合并通过光学天线和通常天线所接收的信号；以及一双向功率分频器(2WPD)110，用于将所接收的信号分频到收发信机单元。
图3所示的RF前端单元用于与一光学天线接口的传统的BTS。因此，室外BTS能够利用被称为高功率放大器和光学天线的结合的混合系统。
图4是根据本发明的一个优选实施例说明室外BTS的方框图。该室外BTS包括一RF前端单元100，用于发送/接收信号；一接收器接口单元(RXIU)200，用于在对从光学天线发送的信号放大之后，将该信号发送给RF前端单元100；一收发信机单元(XCVR)300，用于将发送/接收的信号发送到RF前端单元100；一BTS测试单元(BTS)400，它耦合到该RF前端单元100，用于自诊断一基站收发信机子系统(BTS)的性能；以及一光学天线接口单元500，用于将该RF前端单元与一光学天线接口。
如图3所示，该RF前端单元包括一高功率放大器(HPA)190、一发送带通滤波器180、第一定向耦合器(D/C)170、第二定向耦合器160、一结点150、一接收带通滤波器140、一低噪声放大器(LNA)130、一双向功率合并器120和一双向功率分频器110。
首先，上面提到的基站收发信机子系统(BTS)如下发送信号。将信号通过收发信机单元300发送到高功率放大器(HPA)190，由(HPA)190放大并由发送带通滤波器180滤波。当BTS采用光学天线来发送所滤波的信号时，该信号通过第一定向耦合器170直接传送到光学接口单元500。此时，由于该高功率放大器输出太高的信号，故第一定向耦合器170将一些信号分配到光学天线。当BTS采用通常天线来发送所滤波的信号时，该信号通过结点150传送到第二定向耦合器160。第二定向耦合器160耦合到通常天线和进行BTS的自诊断的BTS测试单元(BTU)400，并信号传送到该天线和BTU。
相比之下，上面提到的基站收发信机子系统如下接收信号。通过光学天线接口单元500所接收的信号很弱。于是，所接收信号在接收器接口单元200中的低噪声滤波器(LNA)中放大，并传送到RF前端单元中的双向功率合并器120。
另一方面，通过通常天线由第二定向耦合器160接收的信号在接收带通滤波器140中滤波，在低噪声放大器130中放大，并传送到双向功率合并器120。
从光学天线和通常天线这两个渠道接收的信号在双向功率合并器120中合并，并由双向功率分频器分频和传送到收发信机单元300的两个接收通路。
通过光缆最多能将16个光学天线耦合到光学天线接口单元500。结果，与光学天线接口的室外BTS能够对例如一些地铁站连接区域或站附近连接区域提供高质量的语音，其中光缆将室外BTS与几个光学天线连接。
图5根据本发明说明室外BTS的一个典型实施例。该室外BTS通过光缆连接到几个光学天线，这些光学天线装到比如拱形建筑物的第1地下(B1)和装到比如售票处(ticket box)的第2地下(B2)。
光学天线通过光缆把向多个移动站发送的信号和从多个移动站接收的信号传送到一基站收发信机子系统(BTS)。该BTS利用高功率放大器和光学天线的混合系统来发送和接收该信号。
相比之下，由于光学天线很难装到第3地下(B3)(其中无天线安装)，基站收发信机子系统(BTS)利用液体电缆(LCX)代替光缆来与移动站进行通讯。该液体电缆具有与BTS接口的接口单元。
虽然对本发明容易进行各种修改并容易有替代形式，但在此仅对其特殊实施例通过附图中的举例方式进行了描述。然而，应当理解，本发明并不限于所披露的特定形式，相反，本发明覆盖了落入所附的权利要求书所限定的本发明的精神和范围内所有修改、等效物和替代物。
权利要求
1．一种用于利用高功率放大器和光学天线的混合系统的双工室外基站收发信机子系统，包括与一光学天线接口的一RF前端单元；一接收器接口单元，用于将来自一光学天线的信号发送至所述RF前端单元；一收发信机单元，用于发送一发送/接收信号至所述RF前端单元；一基站收发信机子系统(BTS)测试单元(BTU)，与所述RF前端单元耦合，用于进行一BTS的自诊断；以及一光学天线接口单元，用于接口一光学天线系统和所述接收器接口单元。
2．如权利要求1所述的双工室外BTS，其中所述RF前端单元包括一高功率放大器，用于放大来自一收发信机单元的信号；一发送带通滤波器，用于对在所述高功率放大器放大的信号进行滤波；一第一定向耦合器，用于将在所述发送带通滤波器滤波的信号传送至所述光学天线接口单元；一第二定向耦合器，用于将所述BTU和一通常天线与所述RF前端单元接口连接；一结点，其与所述第二定向耦合器耦合，用于将一发送通路上的所述第一定向耦合器与一接收通路上的第二定向耦合器连接；一接收带通滤波器，用于为从所述通常天线通过所述结点和通过所述第二定向耦合器和所述结点所接收的信号选择频率；一低噪声放大器，用于放大在所述接收带通滤波器所滤波的信号；一双向功率合并器，用于合并在所述低噪声放大器所放大的信号和通过所述接收器接口单元从一光学天线所接收的信号；以及一双向功率分频器，用于将在所述双向功率合并器所合并的信号通过两条通路分配到所述收发信机单元。
3．如权利要求1所述的双工室外BTS，其中所述RF前端单元作为一种双工系统还包括一双向天线RF前端单元，以便通过相同的路径发送一发送/接收信号，并接口一光学天线。
4．如权利要求1所述的双工室外BTS，利用来自所述定向耦合器的一部分功率用于发送。
5．如权利要求1所述的双工室外BTS，其中所述接收器接口单元还包括一低噪声放大器，用于放大所接收的信号，并将所放大的信号传送到所述RF前端单元。
6．如权利要求1所述的双工室外BTS，其中最多可将16个光学天线耦合到所述光学天线接口单元。
7．如权利要求1所述的双工室外BTS，其中将光纤用作一线缆。
8．如权利要求1所述的双工室外BTS，其中所述双工室外BTS等效于其中同时操作所述光学天线和所述高功率放大器的混合系统。
全文摘要
一种利用高功率放大器和光学天线的混合系统的双工室外基站收发信机子系统。该基站包括:与光学天线接口的RF前端单元;接收器接口单元,放大接收信号后,将其发送至RF前端单元;收发信机单元,将发送/接收信号发送至RF前端单元;基站收发信机子系统(BTS)测试单元,与RF前端单元耦合,进行BTS的自诊断;光学天线接口单元,将光学天线系统和接收器接口单元接口。BTS是利用光纤同时操作光学天线和高功率放大器的混合系统。
文档编号H04B1/40GK1211889SQ98116888
公开日1999年3月24日 申请日期1998年8月6日 优先权日1997年8月14日
发明者李焌诚, 沈大铉 申请人:三星电子株式会社