用於多個基站共享天饋的設備及基站系統的製作方法
2023-06-08 16:24:31 1
專利名稱：用於多個基站共享天饋的設備及基站系統的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於無線通訊技術領域，具體涉及移動通信基站共享天線和射頻饋線的技術。
背景技術：
現代移動通信系統如GSM、CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA等通信系統仍然採用多載波方式來提高系統容量。而通信基站的設計容量總是有限，需要兩機櫃並聯擴大容量或者不同廠家的基站要安裝在一起共站工作；在天線、饋線頻段足夠寬的情況下不同頻率的設備在一起共站工作。這就對共享天饋提出了需求。因為安裝天饋系統的工程量大，工程費用高；安裝面的位置比如鐵塔有時不可能安裝過多的天線，這也對共享天饋系統提出了需求。而且一般在每扇區(或全向站)安裝兩根天線，作為反向通路上的接收分集來抵抗多徑衰落以及做多載波的發射。
關於多載波共享天饋的專利有美國專利US6522307 B2，它所描述的是同一種基站間的互連。主要是內部互連。
一種同本實用新型有關的專利或技術是塔頂放大器(TMA)，塔頂放大器是較成熟的技術，應用較多，但塔頂放大器本身不是用於天饋設備的共享用途。美國專利號US2005/0136876 A1描述的是製造此類設備的工藝技術。
現有技術中可以採用無源功分器設備實現天饋共享功能，但缺點是前反向插損都較大。
實用新型內容本實用新型要解決的技術問題是，提出一種低插損的用於多個基站共享天饋的設備，並在此基礎上提出一種多個基站共享天饋的基站系統。
本實用新型中的用於多個基站共享天饋的設備，包括N個發射濾波器，N+1個接收濾波器，一個低噪聲放大器和一個一分為N的功分器，一個用於連接天線的射頻接頭和N個分別用於連接N個基站的射頻接頭；天線接收的含有N個頻帶的信號通過所述連接天線的射頻接頭進入其中一個接收濾波器，再通過所述低噪聲放大器放大後，在所述一分為N的功分器分成N路信號，然後分別通過N個接收濾波器後經N個用於連接基站的射頻接頭進入N個基站；N個基站的N個不同頻帶的信號分別經N個用於連接基站的射頻接頭，再分別通過所述N個發射濾波器後合成一路信號，經連接天線的射頻接頭進入天線發射。
所述低噪聲放大器可以是具有旁路功能的低噪聲放大器。所述旁路功能可以是由射頻開關實現的。
本實用新型中的共享天饋的基站系統，包括兩套天饋和N個基站，其中每個基站中包括兩個雙工器，其特徵在於，還包括兩個用於多個基站共享兩套天饋的設備，各個基站中用於處理一個較低頻率的頻帶的雙工器與一個用於多個基站共享兩套天饋的設備及一套天饋構成一個發射/接收單元，各個基站中用於處理另一個較高頻率的頻帶的雙工器與另一個用於多個基站共享兩套天饋的設備及一套天饋構成另一個發射/接收單元。
本實用新型利用通訊設備收發頻率不同和多載波工作的特點，採用濾波器技術對信號進行收發頻段分離，前向合路，反向放大再收發頻段合併。改善了反向接收的噪聲性能，卻對前向功率具有較少的損耗。可以應用於不同頻段的基站共享天饋。可以支持多個基站的共享天饋。
圖1是現有的基站設備和天饋示意圖；圖2是採用無源功分器設備實現共享的天饋的系統的示意圖；圖3A是普通塔頂放大器的示意圖；圖3B是一般合路器框圖；圖3C是本實用新型中的用於多個基站共享天饋的設備的一個實施例的示意圖；圖4是本實用新型中的共享兩套天饋的基站系統的一個實施例示意圖；圖5是本實用新型中的共享兩套天饋的基站系統的另一個實施例示意圖；圖6是本實用新型中的共享一套天饋的基站系統的一個實施例示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖來對本實用新型做詳細說明。
本實用新型以描述一個扇區或全向基站共享兩套天饋為主，對於不需要分集接收的基站共享一套天饋是同樣適用。只是兩套基站分別只有一個TRX/RX接頭，無分集接頭。
圖1是現有的基站設備和天饋示意圖。圖中110、120是一個扇區的兩套天饋，是增加基站後將要共享的部分。111、121是兩幅天線，112、122是射頻饋線。100是一套基站設備，其中101是接收和發射信號的雙向設備，可以設為雙工器，標識是Tx/Rx，表示既做發射也做接收；102同101一樣是雙向的，只是頻點不同；兩根天線一起完成基站的主分集接收和多載波發射。
圖2是現有技術中採用無源功分器設備實現兩個基站共享兩套天饋的系統示意圖。圖中，200是另一個基站。它是兩套基站共享天饋的一種簡單方法，它的特點是頻帶寬，簡單。它要求一分二功分器210、220能通過基站100、200的發射接收頻帶，且功率容量足夠。這個方法的缺點是前反向都會有超過3dB的插入損耗，使得每個基站的發射功率減少一半以上，反向接收的靈敏度降低3dB以上。最終可能影響原基站和新增基站的覆蓋和容量。對網絡質量可能影響較大。圖2中的230是一個一分三的功分器，應用場景是圖5的三個基站共享天饋時代替圖2的210和220。
圖3A是一般塔頂放大器的結構示意圖，316、318是射頻接頭。317、311、314三個濾波器用於發射信號和接收信號的分離、放大處理然後合併。處理通路上317、311的插損一般會小於1dB。但是共享2套天饋的基站因為接收信號需要主分集互連，則必定要對接收信號做分路處理，而射頻小信號的分路處理會帶來插入損耗，會影響接收信號的靈敏度。如果先對射頻小信號做適當的放大，再分路對接收靈敏度的影響就可以忽略。
圖3B是一般大功率射頻信號合路的框圖。321、324和325是射頻接頭。322、323是帶通濾波器。兩個濾波器互相之間的抑制度應足夠高，才能保證合路後形成的插損足夠小，比如要求小於1dB，則進行合路的兩個挨得近的頻帶邊沿必須隔開一定的距離。
圖3C是按需要改造後的設備，即本實用新型中的用於多個基站共享兩套天饋的設備的一個實施例，此例是用於兩個基站共享兩套天饋的設備。其中，306、309、309A是射頻接頭，301、304、305是接收濾波器，307、308是發射濾波器，發射濾波器和接收濾波器可以採用具有高Q值低插損的同軸腔體結構實現。302是帶旁路功能的低噪聲放大器，303是功分器。本實用新型的低噪聲放大器的旁路功能是借鑑塔頂放大器的設計。一般設計塔頂放大器都採用LNA通路旁路功能，也就是在無電源或低噪聲放大器(LNA)故障等情況出現時讓圖3A中312框左邊虛線部分代替LNA通路來減小射頻接收通路的插損。虛線的功能可以用射頻開關實現。本實用新型的設備同樣可以有此項功能。在LNA不正常工作時，反向插損會較大，但前向插損仍然較小。
在圖3C中，大功率的發射信號通過309到308濾波器到306去天線；天線接收的信號經過306到接收濾波器301、LNA302、功分器303的右邊一路、304接收濾波器、309接頭。這樣形成了收發的雙向通路，且前反向信號可以分開處理。接頭309A、接頭306和濾波器307、305以及濾波器301、LNA302、功分器303的左邊一路實現另一個頻帶的雙向通路。307、308對兩個相隔一定頻率間隔的大信號進行合路。濾波器307、308、301具有低插損。
圖4是本實用新型中的共享兩套天饋的基站系統的一個實施例示意圖，即應用圖3C的設備使兩個基站共享兩套天饋的基站系統的示意圖。圖中，基站400是根據實際需要增加的一套不同廠家(也可以同一家)的基站。410和420是兩個圖3C所示的設備。假設原有的基站100是兩幅天線做發射、接收。增加的基站也是兩幅天線做發射、接收。這樣便是4個頻段的信號需要通過兩根天線發射。假設四個頻帶是1、2、3、4連續分布，合路器合路的原則是1、3合路，2、4合路較好。對於800MHz CDMA2000基站，頻段1同頻段3或頻段2同頻段4之間的間隔是2.46MHz，每個頻帶的寬度是1.23MHz，這個間隔足以保證合路損耗小於1dB。當然此頻帶可以推廣到更寬，但要保證間隔。也可以推廣到CDMA2000標準的其他頻帶以及WCDMA等的應用。
舉例來說，設基站100中101是1號頻帶，102是2號頻帶；基站400中401是3號頻帶，402是4號頻帶。則101到418，401到417，正好是1、3合路；102到428，402到427，正好是2、4合路。可以實現對前向信號影響小，也完成反向主分集接收而不影響兩套基站的接收靈敏度。
對於圖4中設備410、420裡面的濾波器是有特定要求的，發射濾波器417、418、427、428要能使基站100、400的相應發射頻帶通過，且插入損耗小於1dB，對接收頻帶的抑制要足夠高，防止LNA振蕩；接收濾波器411、421能夠通過基站100、400的整個接收頻帶，且插損要小於1dB；而接收濾波器414、415、424、425需通過基站100、400的相應接收頻帶，插損可以適當放鬆甚至可以採用微帶濾波器來實現進一步減小體積，這6個接收濾波器對發射頻帶的抑制要足夠高，保證LNA不受大功率發射信號的影響。且411、421比414、、415、424、425對發射頻段的抑制度更高，因為LNA增益的原因。功分器413、423能讓100、400的接收頻帶通過。430、440是連接跳線。
天饋110、120被基站100、400共享，要求天饋的頻帶特性必須滿足2套基站的頻帶要求。
因為基站設備裡的雙工器和濾波器已經對滿足系統規範做了保證，設備410、420不需要對系統雜散等指標作貢獻，只是完成收發分離和必要的帶外抑制，保證功能正常，所以插入損耗可以做得比較小。因此實現了基站共享天饋的低插損。
對於圖4的系統，如果基站100、400不需要分集接收且只有一路101、401是用作發射，102、402接頭不用的情況，此時共享一套天饋110。則只保留110、410、430、440、基站的接頭101和401，可以實現兩個基站共享一套天饋。當然對於兩基站頻率滿足合理的合路間隔也需注意。
在3個基站共享天饋時，若把圖2的二功分器210、220改換成三功分器230，用現有技術來實施天饋共享將會有近5dB的前反向插損，對基站性能會有更大的影響。
用本實用新型中的設備實施3個基站的天饋共享方案見圖5。插損將極其明顯小於無源功分器的方案。載波合路仍然堅持按照保持一定頻率間隔的原則。比如圖中的1、3、5合路，2、4、6合路。設1、2、3、4、5、6是連續分布的頻帶。
對於更多的基站需要共享天饋的情況，只需對本文提出的設備中的發射接收通路成對增加濾波器，正如從圖4到圖5的增加一樣，實現埠數同基站埠數的匹配。即本設備不僅僅可以支持2個、3個基站的共享天饋也可以支持4個或更多的基站共享天饋。
圖6是共享一套天饋的情況，可以看成是本實用新型應用的一個特例。條件是每個基站只使用了一根天饋。合路的條件同圖5中的1、3、5合路或者是2、4、6合路。
通過對比圖4、5和圖2的插損，本文提出的設備能顯著減少射頻通路的插入損耗，有利於維持原基站的覆蓋等性能，且不影響新增基站的性能。
權利要求1.一種用於多個基站共享天饋的設備，其特徵在於，包括N個發射濾波器，N+1個接收濾波器，一個低噪聲放大器和一個一分為N的功分器，一個用於連接天線的射頻接頭和N個分別用於連接N個基站的射頻接頭；天線接收的含有N個頻帶的信號通過所述連接天線的射頻接頭進入其中一個接收濾波器，再通過所述低噪聲放大器放大後，在所述一分為N的功分器分成N路信號，然後分別通過N個接收濾波器後經N個用於連接基站的射頻接頭進入N個基站；N個基站的N個不同頻帶的信號分別經N個用於連接基站的射頻接頭，再分別通過所述N個發射濾波器後合成為一路信號，經連接天線的射頻接頭進入天線發射。
2.權利要求1所述的用於多個基站共享天饋的設備，其特徵在於，所述低噪聲放大器是具有旁路功能的低噪聲放大器。
3.權利要求2所述的用於多個基站共享天饋的設備，其特徵在於，所述低噪聲放大器的旁路功能是由射頻開關實現的。
4.權利要求1所述的用於多個基站共享天饋的設備，其特徵在於，所述發射濾波器和接收濾波器採用具有高Q值低插損的同軸腔體結構。
5.權利要求1至4任一權利要求所述的用於多個基站共享天饋的設備，其特徵在於，N為2、3或4。
6.一種共享天饋的基站系統，包括兩套天饋和N個基站，其中每個基站中包括兩個雙工器，其特徵在於，還包括兩個用於多個基站共享天饋的設備，各個基站中用於處理一個較低頻率的頻帶的雙工器與一個用於多個基站共享兩套天饋的設備及一套天饋構成一個發射/接收單元，各個基站中用於處理另一個較高頻率的頻帶的雙工器與另一個用於多個基站共享兩套天饋的設備及一套天饋構成另一個發射/接收單元。
專利摘要一種用於多個基站共享天饋的設備，包括N個發射濾波器，N+1個接收濾波器，一個低噪聲放大器和一個一分為N的功分器，一個連接天線的射頻接頭和N個連接基站的射頻接頭；天線接收信號通過射頻接頭進入接收濾波器，再通過低噪聲放大器放大後，在功分器分成N路信號，然後分別通過接收濾波器後經射頻接頭進入N個基站；N個基站的不同頻帶的信號分別經射頻接頭，再通過發射濾波器後合成一路信號，經連接天線的射頻接頭進入天線發射。本實用新型還提出一種包括上述設備的多個基站共享天饋的基站系統。本實用新型對信號進行收發頻段分離，前向合路，反向放大再收發頻段合併。改善了反向接收的噪聲性能，卻對前向功率具有較少的損耗。
文檔編號H01P1/213GK2852539SQ20052006672
公開日2006年12月27日 申請日期2005年10月31日 優先權日2005年10月31日
發明者潘甲山, 崔立成, 肖榮建, 杜江, 黃啟明, 李豔茹 申請人:中興通訊股份有限公司