採用數字射頻傳送的點到多點通信的方法

2023-04-23 03:15:26

專利名稱：採用數字射頻傳送的點到多點通信的方法
技術領域：
本發明涉及大容量移動通信系統，更具體地說，涉及一種點到 多點數字微蜂窩通信系統。背景信息由於無線技術的廣泛使用，在市區和郊區都需要附加的信號覆 蓋。在這些區域中提供完全覆蓋的一個障礙是鋼結構建築物。在這 些高大閃亮的建築物(TSB)內部，無線基站發出的信號明顯地衰減，因此顯著影響了與建築物內的無線電話進行通信的能力。在一些建 築物中，在建築物中的走廊和會議室內安裝了非常低功率的懸掛式 發射機，以便在整個建築物內分配信號。信號通常由單個點饋送， 然後進行分路，以便將信號饋送到建築物內的不同點。為了提供覆蓋，單個射頻(RF)源需要同時饋送給多個天線裝置， 各天線裝置例如為建築物的不同部分提供覆蓋。同時雙向RF分布經 常涉及到在前向路徑(朝向天線)中將信號分路和在反向路徑(從天線 出來)中將信號組合。目前這可以在RF頻率下採用無源分路器和組 合器來直接進行，以便饋送到同軸電纜分配網絡中。在無源RF分配 系統中，在前向路徑中分路的信號由於與無源器件有關的固有插入 損耗而受到明顯限制。每次分路減小了在建築物中分配的信號電平， 從而使例如蜂窩電話的接收更加困難。另外，在RF頻率下同軸電纜 的高插入損耗嚴重地限制了可分配RF信號的最大距離。此外，系統
缺乏任何補償各路徑中插入損耗差異的裝置。在TSB中分配RF信號的另一種方案是將來自放大器或基站的RF信號轉換到較低頻率，並經由Cat 5(LAN)或同軸電纜線路分配給遠程天線裝置。在遠程天線裝置中，信號被上變頻和發送。雖然下 變頻減少了插入損耗，但是信號還是對噪聲敏感並且在有限的動態 範圍中。而且，分配網絡中的各路徑需要單獨的增益調節，以便補 償在該路徑中的插入損耗。在另一方法中，採用光纜將信號分配到建築物內的天線上。在 這種方法中，從雙向放大器或基站接收RF信號。RF信號直接調製 光信號，將其作為模擬調製光信號通過光纜在整個建築物內傳送。 令人遺憾的是，採用在光纖上的模擬光調製傳輸的傳統系統需要非 常複雜的線性雷射器以達到足夠的性能。而且，模擬光學系統可在 建築物內傳送信號的距離有限。通常，由於在建築物內一般使用多 模光纖，因此這種限制變得更糟。多模光纖比單模光纖更寬並支持 多種不同的反射模式，因此信號在光纖的收信端往往呈現出色散性。 另外，模擬安裝通常包括在建立系統時的有效平衡。此外，系統中 的RF電平需要與光電平平衡。如果存在光衰減，則需要重調整RF 電平。另外，如果連接器未被很好地清潔或適當地保護，則RF電平 可能改變。在傳送前對RF頻譜進行數位化解決了這些問題中的許多問題。 數位化傳送的RF的電平和動態範圍在路徑損耗的寬範圍內保持不受 影響。這就允許覆蓋大得多的距離，並且消除了路徑損耗補償問題。 然而，這是一種嚴格的點到點體系結構。在點到點體系結構中數字 傳送RF存在的缺點是設備和成本要求。需要為各遠程天線裝置設置 主機RF到數字的接口裝置。特別是，為了在建築物或綜合建築群中 使用，RF到數字的接口裝置和連接這些裝置的光纖的數量是難以負 擔的。例如，在一個具有20層的建築物中，要求可包括每層樓一個 的20個遠程天線裝置所用的20個主機RF到數字的接口裝置。在一 些應用中，可能需要在每層樓設置一個以上的遠程天線裝置。結果， 在本領域中存在著改進技術以在TSB中分配RF信號的需要，把數字RF傳送的優點結合到點到多點體系結構中。發明概要本發明旨在解決與在建築物內分配RF信號有關的上述問題及其 它問題，通過閱讀和研究下述說明可以理解本發明。在一個實施例中，提供一種數字射頻傳送系統。傳送系統包括 數字主機裝置和至少兩個與數字主機裝置連接的數字遠程裝置。數 字主機裝置包括在數字主機裝置和至少兩個數字遠程裝置之間進行 雙向同時數字射頻分配的共享電路。按照本發明的一個方面，提供一種數字射頻傳送系統，它包括 數字主機裝置；以及至少兩個連接到所述數字主機裝置的數字遠程裝置，其中所述 數字主機裝置包括共享電路，該電路在所述數字主機裝置和所述至 少兩個數字遠程裝置之間進行雙向同時數字射頻分配。按照本發明，還提供一種數字射頻傳送系統，它包括-數字主機裝置；至少一個與所述數字主機裝置相連的數字擴展裝置；以及至少兩個數字遠程裝置，各個數字遠程裝置與所述數字主機裝 置和所述數字擴展裝置其中之一相連，所述數字主機裝置包括在所 述數字主機裝置和所述至少兩個數字遠程裝置之間進行雙向同時數 字射頻分配的共享電路。按照本發明，還提供一種數字射頻傳送系統，它包括數字主機裝置；以及至少兩個與所述數字主機裝置相連的數字遠程裝置，其中所述至少兩個數字遠程裝置均包括 主射頻天線；與所述主射頻天線相連的雙工器，它在反向路徑中接收射頻信
號並在前向路徑中發送射頻信號；在反向路徑中與所述雙工器相連的射頻-數字轉換器；在前向路徑中與所述雙工器相連的數字-射頻轉換器；與反向路徑中的所述射頻-數字轉換器和前向路徑中的所述數字-射頻轉換器相連的復用器晶片組；與所述復用器晶片組的輸出端相連的光發射機；以及與所述復用器晶片組的輸入端相連的光接收機，其中所述數字主機裝置包括在所述數字主機裝置和所述至少兩 個數字遠程裝置之間進行雙向同時數字射頻分配的共享電路。按照本發明，還提供一種數字射頻傳送系統，它包括數字主機裝置，所述數字主機裝置包括射頻-數字轉換器；與所述射頻-數字轉換器的輸出端相連的復用器；與所述復用器的輸出端相連的多個光發射機；與所述射頻-數字轉換器的輸入端相連的第一本機振蕩器；與所述第一本機振蕩器的輸入端相連的基準振蕩器；與所述基準振蕩器的輸出端相連的第二本機振蕩器；與所述第二本機振蕩器的輸出端相連的數字-射頻轉換器；與所述數字-射頻轉換器的輸入端相連的信道加法器；與所述信道加法器相連的多個分用器；多個時鐘和比特恢復電路，所述多個時鐘和比特恢復電路中每 一個與所述多個分用器其中之一相連；以及多個光接收機，所述多個光接收機中每一個與所述多個始終和 比特恢復電路中的一個相連，至少兩個數字遠程裝置，每個數字遠程裝置與所述多個光接收 機其中之一相連，其中所述數字主機裝置包括在所述數字主機裝置 和所述至少兩個數字遠程裝置之間進行雙向同時數字射頻分配的共 享電路。
按照本發明，還提供一種數字射頻傳送系統，它包括數字主機裝置，所述數字主機裝置包括信道加法器； 至少一個與所述數字主機裝置相連的數字擴展裝置；以及至少兩個與所述數字主機裝置相連的數字遠程裝置，其中所述 數字主機裝置包括在所述數字主機裝置和所述至少兩個數字遠程裝 置之間進行雙向同時數字射頻分配的共享電路。在另一實施例中，提供一種數字射頻傳送系統。傳送系統包括 數字主機裝置和至少一個與數字主機裝置連接的數字擴展裝置。傳 送系統還包括至少兩個數字遠程裝置，各數字遠程裝置與數字主機 裝置和數字擴展裝置其中之一連接。數字主機裝置包括在數字主機 裝置和至少兩個數字遠程裝置之間進行雙向同時數字射頻分配的共 享電路。在另一實施例中，提供一種執行點到多點射頻傳送的方法。此 方法包括在數字主機裝置中接收射頻信號，並將射頻信號轉換成數 字化的射頻頻譜。此方法還包括將數位化的射頻頻譜以光學方式發 送到多個數字遠程裝置。此方法還包括在多個數字遠程裝置中接收 數位化的射頻頻譜，將數位化的射頻頻譜轉換成模擬射頻信號，並 通過多個數字遠程裝置中的每個裝置中的主射頻天線來發送模擬射 頻信號。附圖簡介

圖1是根據本發明所述的點到多點通信系統的一個實施例的圖 解說明。圖2是根據本發明所述的通信系統的一個實施例的框圖。 圖3是根據本發明所述的通信系統的另一實施例的框圖。 圖4是根據本發明所述的數字主機裝置的一個實施例的框圖。 圖5是根據本發明所述的數字遠程裝置的一個實施例的框圖。 圖6是根據本發明所述的數字擴展裝置的一個實施例的框圖。
圖7是根據本發明所述的微蜂窩基站的一個實施例的框圖。圖8是根據本發明所述的用於信道加法器的溢出算法的一個實施例的說明。具體描述在下述優選實施例的詳細描述中，參考構成本發明的一部分的 附圖，其中對可實施本發明的特定實施例進行舉例說明。可以理解， 在不脫離本發明範圍的前提下，可以採用其它實施例並可進行結構 上的改變。圖1是根據本發明所述構建的以標號100表示的點到多點數字傳送系統的一個典型實施例的說明。所示的點到多點數字傳送系統100分布在高大閃亮的建築物(TSB)2群體內。雖然系統100表示在 TSB2的群體內，但可以理解，系統100不限於此實施例。相反，其 它實施例中的系統100可用於在單獨建築物或者其它對RF信號呈現 高衰減性的適當結構或室內或室外位置中分配信號。有利的是，系 統100採用來自多個天線的數位化RF信號的數字和，以便提高結構、 如TSB中的信號覆蓋。RF信號的點到多點數字傳送是通過遠程天線裝置或數字遠程裝 置40和40，以及數字主機裝置20的網絡來實現的，數字主機裝置20 與連接到公共交換電話網(PSTN)或移動電信交換局(MTSO)或其它交 換局/網絡的無線網絡5接口。系統100通過在光纜上以數字方式傳 送RF信號來工作。在DHU 20接收的信號被分配到多個DRU 40和 40，，從而提供在整個建築物群中的覆蓋。另外，在各DRU40和40， 接收到的信號在用於與無線網絡接口的DHU20中被加在一起。在一個實施例中，數字擴展裝置DEU 30位於DHU 20和一個或 多個DRU之間。在前向路徑中，DEU 30通過將從DHU 20接收的 信號分到多個DRU 40，來擴大覆蓋區。在反向路徑中，DEU30從多 個DRU40，接收信號，將信號數字地相加到一起並將其傳送到DHU 20 或另一個DEU、如DEU30。此系統允許採用DEU30相繼轉移信號， 並將覆蓋區擴大到多個DRU 40和40，。此系統提供一種有效的方法，為無線通信提供信號覆蓋而不會增大模擬系統中存在的衰減損耗和距離限制。通過使用DEU30，可將天線放置得離DHU 20更遠而不 會對信號強度產生負面影響，因為可以使用更短的光纜。數字傳送系統100包括無線接口裝置(WID)IO，提供到無線網絡 的接口。在一個實施例中，WID 10包括傳統的發射機和接收機或者 全部為數字發射機和接收機裝置，以及到移動電信交換局(MTSO)的 接口電路。在一個實施例中，無線接口裝置10通過Tl線路與MTSO 相連，並在MTSO和DHU 20之間接收和發送信號。在另一實施例 中，無線接口裝置10與公共交換電話網(PSTN)相連。在一個實施例 中，WID IO包括基站，並通過同軸電纜與DHU 20直接相連。在另 一實施例中，WID IO包括基站，並通過與天線相連的雙向放太器與 DHU20無線連接。在一個實施例中，天線是室外天線。WID 10通過數字遠程裝置DRU 40和40，在無線裝置和無線網 絡之間傳遞信號。WID IO與DHU 20相連。DHU 20與至少一個數 字擴展裝置DEU 30和多個DRU 40相連。另外，DEU 30與多個DRU 40，相連。DHU20接收來自WID IO的RF信號，並將RF信號轉換 成數字RF信號。DHU 20還將數字RF信號以光學方式發送給多個 DRU40，或者直接發送，或者通過一個或多個DEU30發送。各DRU 40和40，通過光纜(或者可選擇另一高帶寬載體)相連，以將數字RF信號傳送到DHU 20或DEU 30其中之一。在一個實施例中，光纜包括連接在DRU 40禾BDHU 20之間、DRU 40及40，和DEU 30之間以及DEU 30和DHU 20之間的多模光纖對。在一個實施例中，DEU 30通過單模光纖與DHU 20相連，DEU 30通過多模光纖對與DRU 40，相連。雖然傳送系統100以光纜來描述，但是也可使用其它載體、如同軸電纜。在另一實施例中，DHU 20通過直流電力電纜與DRU 40相連，以便為各DRU 40提供電力。在一個實施例中，直流電力電纜將48
伏直流電傳送給與DHU 20相連的各DRU 40。在另一實施例中，DEU 30通過直流電力電纜與DRU 40，相連，以便為各DRU 40，提供電力。 在一個實施例中，直流電力電纜將48伏直流電傳送給與DEU 30相 連的各DRU 40，。在一個替代實施例中，DRU 40和40，直接與電源 相連。在一個實施例中，電源為DRU 40和40'提供直流電。在一個 替代實施例中，電源為DRU40和40'提供交流電。在一個實施例中， DRU 40和40，均包括交流/直流電力變換器。DHU 20和DEU 30均在前向路徑中將信號分路，在反向路徑中 將信號相加。為了在DHU 20或DEU 30中將數位訊號準確地相加， 數據需要以正好相同的速率進入DHU 20或DEU 30。結果，所有DRU 40和40'需要同步，使得它們的數字採樣速率全部鎖定在一起。及時使信號周步是通過將所有這些信號鎖定在光纖上的比特率來實現 的。在一個實施例中，DHU20發出數字比特流，DEU30或DHU40 中的光接收器檢測該比特流，並將其時鐘鎖定在該比特流。在一個 實施例中，這是通過復用器晶片組和本機振蕩器來實現的，如下所 述。在數字狀態下將信號分開和組合避免了模擬系統中存在的組合 和分路損耗。另外，在多模光纖上傳送數位訊號可得到未遭受太多 惡化的低成本傳送系統。RF信號的下變頻和上變頻是通過在DRU和DHU中將信號與本 機振蕩器(LO)混頻來實現的。為了恢復RF信號的原始頻率，必須用 頻率與用於下變頻的LO正好相同的LO來對信號進行上變頻。LO 頻率的任何差異將轉化成相當的端到端頻偏。在所述實施例中，下 變頻和上變頻LO相互間相距很遠。因此，在一個優選實施例中，本 機和遠程LO之間的頻率相干性如下建立在DHU端設有142MHz 基準振蕩器，它在光纖上形成1.42GHz的比特率。此基準振蕩器還 產生17.75MHz的基準時鐘，該時鐘用作DHU端的LO鎖定的基準。在各DRU中設有另一個17.75MHz的時鐘，它是藉助於時鐘和 比特恢復電路從光比特流中恢復的。由於此時鐘是從在主機中產生
的比特流中恢復的，因此它與主機中的基準振蕩器頻率相干。然後產生17.75MHz基準時鐘，用作遠程和本機振蕩器的基準。由於遠程恢復的比特時鐘與主機的主時鐘頻率相干，因此主機和遠程基準時鐘以及鎖定於這些時鐘的任何LO也是頻率相干的，從而保證了 DHU 和DRU的LO在頻率上鎖定。可以理解，在其它實施例中，光纖上 的比特率可以變化，時鐘頻率也可以變化。圖2是根據本發明所述而構建的以標號200表示的通信系統的 一個實施例的框圖。在此實施例中，數字主機裝置(DHU)220與雙向 放大器(BDA)211相連。BDA 211接收來自無線接口裝置(WID)的通 信信號並將通信信號作為RF信號傳送給DHU 220，而且接收來自 DHU 220的RF信號並將RF信號發送給WID。 DHU 220接收來自 BDA 211的RF信號，對RF信號進行數位化，並將數字RF信號通 過傳輸線路214-1到214-N以光學方式發送到多個DRU。 DHU 220 還從多個DRU直接地或經DEU間接地在傳輸線路216-1至lj 216-N 上接收數位化的RF信號，重建相應的模擬RF信號，並將其加至BDA 211。在一個實施例中，DHU 220直接從N個DRU中接收信號。信 號數字地相加然後轉換成模擬信號，並發送給BDA 211。在另一實 施例中，DHU 220從一個或多個DEU和一個或多個DRU中直接接收信號。同樣地，信號全部數字地相加然後轉換成模擬信號，並發 送給BDA 211。經傳輸線路216-1到216-N接收的信號可從DRU中 直接地接收，或者是信號由DEU接收並相加到一起、然後經216-1 到216-N傳送給DHU 220以便另外進行相加和變換而傳送到BDA 211。 DEU提供了一種擴大覆蓋區以及將從DRU或其它DEU接收 的信號數字地相加以便在反向路徑中傳輸給其它DEU或DHU 220 的方式。在一個實施例中，傳輸線路214-1到214-N和216-1到216-N包括多模光纖對。在一個替代實施例中，各光纖對由單纖代替， 通過採用波分復用(WDM)來攜帶雙向光信號。在一個替代實施例中， 傳輸線路214-1到214-N和216-1到216-N包括單模光纖。在一個
實施例中，N等於6。在一個替代實施例中，前向路徑方向214-1到214-N中的傳輸線路的數量與反向路徑方向216-1到216-N中的傳輸 線路的數量不相等。圖3是根據本發明所述而構建的以標號300表示的通信系統的 一個替代實施例的框圖。通信系統300包括與DHU 320相連的基站 310。基站310包括傳統的發射機323和接收機328，以及與MTSO 或電話交換網相連的傳統無線電控制器或接口電路322。 DHU 320 與基站310相連。DHU 320還與在前向路徑方向上進行傳輸的傳輸 線路314-1到314-M以及在反向路徑方向上進行傳輸的傳輸線路 316-1到316-M相連。DHU 320實質上在前向路徑中將RF頻譜轉換成數字的，在反 向路徑中從數字的轉換到模擬的。在前向路徑中，DHU 320從發射 機323接收組合的RF信號，將組合信號數位化，並且將其以數字格 式在光纖314-1到314-M上傳輸，光纖314-1到314-M直接與多個 DRU相連，或者經一個或多個DEU與一個或多個DRU間接相連。在一個實施例中，DHU 320從M個DRU中直接接收信號。信 號被數字地相加，然後轉換成模擬信號，並被發送給基站310。在另 一實施例中，DHU 320從一個或多個DEU和一個或多個DRU直接 接收信號。同樣地，信號全部數位化地相加，然後轉換成模擬信號， 並被發送給基站310。經傳輸線路316-1到316-M接收的信號可從 DRU直接接收，或者信號由DEU接收並相加到一起，然後經316-1 到316-M傳送給DHU 320以額外進行相加和變換而傳送到基站210。 DEU提供了一種通過在前向路徑中將信號分開並且在反向路徑中將 從DRU或其它DEU接收的信號數字地相加以向上遊傳輸到其它 DEU或DHU來擴大覆蓋區的方法。在反向路徑中，DHU 320還在 光纖316-1到316-M上直接或經DEU間接地從多個DRU接收數字 化RF信號，重建相應的模擬RF信號，並將其用於接收機328中。
在一個實施例中，傳輸線路314-1至lj 314-M和316-1到316-M包括多模光纖對。在一個替代實施例中，各光纖對由單纖來代替， 通過採用波分復用(WDM)來攜帶雙向光信號。在一個替代實施例中， 傳輸線路314-1到314-M和316-1到316-M包括單模光纖。在一個 實施例中，M等於6。在一個替代實施例中，前向路徑方向314-1到 314-M中的傳輸線路的數量與反向路徑方向316-1到316-N中的傳輸 線路的數量不相等。現在參考圖4，圖中表示根據本發明而構建的DHU 420的一個 實施例。DHU420包括RF-數字轉換器491，轉換器491從諸如基站、 BDA等無線接口裝置接收組合的RF信號。RF-數字轉換器491提供 發送到復用器466的數位化業務流。復用器466將模/數轉換器的並 行輸出轉換為成幀的串行比特流。在復用器的輸出端設有1到P扇 出緩衝器407，將數位訊號分成P路。設置了 P個光發射機431-1到 431-P,各個發射機饋送信號到P個光傳輸線路414-1到414-P '中的 每一個。數位訊號加到光纖414-1到414-P上，以便直接或經DEU 傳輸給相應的DRU。在一個實施例中，P等於6。在一個實施例中，DHU420包括放大器450，它從無線接口裝置、 如基站或BDA中接收組合RF信號。組合RF信號被放大，然後被 混頻器452與來自本機振蕩器468的信號混頻。本機振蕩器468與 基準振蕩器415相連。在一個實施例中，本機振蕩器與分頻器電路470 相連，分頻器電路470又與基準振蕩器415相連。本機振蕩器鎖定 到作為主時鐘的基準振蕩器415，因此RF信號的下變頻與上變頻相 同。結果是端到端、即從DHU到DRU或從DHU到一個或多個DEU 再到DRU，在接收和發送的信號中沒有頻偏。本機振蕩器463還與 合成器電路476相連。混頻器452的輸出信號提供給放大器454進行放大，然後通過 中頻(IF)濾波器456進行濾波。所得信號是下變頻成IF信號的組合RF信號。IF信號通過混頻器460與來自基準振蕩器415的另一信號 混頻。混頻器460的輸出在462中與現場可編程門陣列(FPGA)467 產生的信號相加在一起。然後此輸出通過模/數(A/D)轉換器464從模 擬信號轉換為數位訊號，轉換後，將數字RF信號加到復用器466。 在一個實施例中，模/數轉換器464是處理14位信號的14位轉換器。 在其它實施例中，模/數轉換器464可以是任何大小的以便適用於適 當的信號。在一個實施例中，來自FPGA 467的輸入信號是來自顫 動電路462的顫動信號，顫動電路462加入有限的帶外噪聲，以便 改善RF信號的動態範圍。在一個實施例中，DHU 420包括交流-直流電分配電路6，分配 電路6為與DHU 420相連的各DRU提供直流電。-DHU 420還包才舌在反.向路徑中的多個數字光接收機418-JL到 418-P。各接收機418-1到418-P輸出電子數位訊號，這些分別被加 到用於電子信號的時鐘和比特恢復的時鐘和比特恢復電路445-1到 445-P。信號然後分別加到分用器441-1到441-P，分用器如下面詳 細描述的那樣抽取在DRU中產生的數位化信號。分用器441-1到 441-P還抽取與數位化信號一起成幀的告警(監測)和話音信息。然後 將各分用器441-1到441-P中的數位訊號輸出加到FPGA 467中，在 其中把信號相加在一起並施加給數字-RF轉換器495。轉換器495對 分用器441-1到441-P抽取的數位化信號的和進行運算，並重建在所 有數字遠程裝置處接收到的RT信號的基帶複製品。然後通過與本機 振蕩器482混頻和濾波以除去圖像頻率，從而將基帶複製品上變頻 到它們的原始射頻。如上面關於本機振蕩器468所討論的，本機振 蕩器482與合成器476和基準振蕩器相連。在一個實施例中，數字-RF轉換器495包括與FPGA 467的輸出 端相連的數/模(D/A)轉換器484，數位化的RF信號被轉換成模擬RF 信號，然後通過混頻器492與來自基準振蕩器415的信號混頻。然 後通過IF濾波器490對信號進行濾波並通過放大器488進行放大。然 後，所得信號與來自本機振蕩器482的信號混頻，然後加到RF濾波 器484、放大器480和RF濾波器478，以便通過無線接口裝置、如 BDA或基站進行傳輸。在一個實施例中，FPGA467包括告警/控制電路474，它從DRU 中抽取附加位以監測錯誤和告警信息。在一個實施例中，FPGA 467 包括加法器498，它將從光纖416-1到416-P接收的數字RF信號按 照數學相加在一起。在另一實施例中，FPGA包括與加法器486的 輸出端相連的溢出算法電路486。算法電路496允許相加的數字RF 信號飽和，並使相加的信號保持在預定的比特數以內。在一個實施 例中，算法電路包括限幅器。在一個實施例中，RF信號為14位信 號，—當被加法器498和溢出電路496相加並限定時，得到14位輸出 信號。例如，在一個實施例中，從光纖416-1到416-P(其中P等於6)接收的各個數字RF信號包括14位輸入。然後所有這6個不同的14 位輸入送到加法器498中。為了考慮到溢出，當所有6個14位輸入 同時處於最大定標時，在加法器498中需要至少17位的解析度以處 理最壞的情況。在此實施例中，採用17位寬的加法器498來處理該 動態範圍。進入反向路徑中的14位信號需要從加法器498出來。在 一個實施例中，實現用於管理溢出的算法電路496。在一個實施例中， 在FPGA 467中包括了加法器498和溢出算法496。在一個實施例中， 溢出算法496用作限幅器，並允許和達到飽和並將加信號保持在14 位內。在一個替代實施例中，溢出算法電路496控制增益，並動態 地縮放信號以處理溢出情況。圖8說明用於信道加法器865以便將輸入信號0到5之和限制 在14位的算法電路863的一個實施例。在此實施例中，輸入信號0 到5包括6個信號，它們由加法器865加在一起。輸入信號0到5 之和通過算法863減小到具有14位或更少位的信號。可以理解，算
法865隻是一個示例，並不意味著限制了用於將輸入信號0到5之 和限制在14位或更少位的算法的類型。
例如，當6個輸入信號0到5之和大於或等於13FFBh時，則將 和除以6而得到14位或更少位的信號。當6個輸入信號0到5之和 大於13FFBh但小於或等於FFFCh時，則將和除以5以得到14位 或更少位的信號。當6個輸入信號0到5之和大於FFFCh但小於 BFFDh時，則將和除以4以得到14位或更少位的信號。當6個輸入 信號0到5之和大於BFFDh但小於7FFEh時，則將和除以3以得 到14位或更少位的信號。最後，當6個輸入信號0到5之和大於7FFEh 但小於或等於3FFFh時，則將和除以2以得到14位或更少位的信號。
圖5是根據本發明所述而構建的數字遠程裝置(DRU)540的一個 實施例的框圖。數字光接收機501直接或經DEU接收由DHU發送 的光數字數據流。接收機501將光數據流轉換成相應的電脈衝系列。 電脈衝加到時鐘和比特恢復電路503上。電脈衝系列然後加到分用 器505上。分用器505抽取數字業務信號，並將信號從串行轉換成 並行。然後把輸出並行信號加至數字-RF轉換器595，用於轉換到RF 和發送到雙工器547。 RF轉換器595通過雙工器547與主天線599 相連。因此，來自無線接口裝置的射頻信號從主天線547發射出去。
在一個實施例中，數字-RF轉換器595包括數/模(D/A)轉換器 509，其重建模擬RF信號並將其加到IF 504和放大器506。模擬信 號通過混頻器502與來自基準振蕩器515的輸出信號進行混頻。放 大器506的輸出與來自本機振蕩器519的信號進行混頻，本機振蕩 器519使RF信號與經與本機振蕩器519相連的基準振蕩器515返回 的數位訊號同步。在一個實施例中，基準振蕩器與分頻器517相連， 分頻器517又與本機振蕩器519和529相連。本機振蕩器519和529 還與合成器521相連，合成器521與可編程邏輯器件525相連。
在主天線599接收的RF信號通過雙工器547傳送到RF-數字轉 換器593。 RJF信號被轉換成數位訊號，然後加到復用器536中，被 從並行轉換到串行，並經光發射機532以光學方式發送給DEU或 DHU。
在一個實施例中，RF-數字轉換器593包括第一放大器543，它 接收來自雙工器547的RF信號，放大此信號並將其發送給數字衰減 器539。在一個實施例中，放大器543為低噪聲放大器。數字衰減器 539接收所放大的信號，並使這些信號數字地衰減，從而控制溢出情 況下的電平。RF-數字轉換器593還包括第二放大器537，它接收衰 減信號，放大此信號並將所放大的信號加到混頻器535。混頻器535 將所放大的信號與來自本機振蕩器529的信號混頻。所得信號順序 地加到第三放大器533、 IF濾波器548和第四放大器546，從而下變 頻成IF信號。IF—信號然後與來自基準振蕩器515的信號混頻，混頻 後的信號與來自顫動電路527的信號相加。所得信號被加到模/數轉 換器538，並轉換成數位訊號。輸出數位訊號然後加到復用器536。 在一個實施例中，復用器536將信號與一些附加位復用在一起，從 而形成幀和控制信息。在一個實施例中，復用器536、時鐘和比特恢 復電路以及分用器505包括復用器晶片組。
可編程邏輯電路525對合成器521編程，以便用於基準振蕩器 以及本機振蕩器519和529的上變頻和下變頻。可編程邏輯電路525 查找錯誤情況和振蕩器的失鎖情況，並報告錯誤模式和查找模/數轉 換器538中的溢出情況。如果出現了溢出情況，則可編程邏輯電路525 指示出現飽和，並在數字衰減器539中增加一些附加衰減，以便降 低來自RF天線599的RF信號電平並保護系統不發生過載。
在一個實施例中，DRU 540包括內部直流電分配系統5。在一個 實施例中，分配系統接收48伏直流電，並內部地分配+3.8￥、 +5.5V 和+8V的三個輸出。
圖6是根據本發明所述而構建的數字擴展裝置(DEU)630的一個
實施例的框圖。DEU 630設計成接收光信號和發送光信號。光接收 機651接收數位化RF信號，並將它們發送到時鐘和比特恢復電路653 中，此電路進行時鐘和比特恢復以鎖定本機時鐘和清除信號。信號 然後由1到X扇出緩衝器607分路成X個RF數位訊號。然後把信 號經光發射機655-1到655-X發送到X個接收裝置、如DEU或DRU。 X個接收裝置可以是DEU或DRU的任何組合。在一個實施例中， X等於6。
DEU 630還包括光接收機669-1到669-X，它們從DRU中直接
或經DEU間接地接收數位化的RF信號。在操作中接收信號，將信 號分別加到時鐘和比特恢復電路673-1到673-X中以鎖定本機時鐘並 清除信號，然後加到分用器671-1到671-X。各分用器671-1到671-X抽取數位化的業務量並將樣值加到現場可編程門陣列661。.信號被 數字地相加在一起並發送給復用器657，復用器657將信號與一些附 加位復用在一起，從而形成幀和控制信息。另外，復用器657將信 號從並行轉換到串行。然後把信號加到光發射機659以供進一步傳 輸。在一個實施例中，信號直接或者經一個或多個附加DEU間接地 發送給DHU。
在一個實施例中，FPGA 661包括加法器665，它將從分用器671-1 到671-X接收的數字RF信號按照數學加在一起。在另一實施例中， FPGA 661包括與加法器665的輸出相連的溢出算法電路663。算法 電路663允許相加後的數字RF信號飽和，並使相加後的信號保持在 預定的比特數以內。在一個實施例中，算法電路包括限幅器。在一 個實施例中，RF信號是14位信號，當被加法器665和溢出算法663 相加並限制時，得到14位的輸出信號。
在一個實施例中，DEU 630包括交流-直流電分配電路7，它為 與DEU 630相連的各DRU提供直流電。
在一個替代實施例中，數字主機裝置(DHU)和無線接口裝置(WID)
位於離被服務的建築物一定距離之處。建築物內的DHU由DEU來 代替，此DEU和位於遠處的DHU之間的連結是通過單模光纖。圖 7是此實施例的框圖。以標號700表示的微蜂窩基站包括傳統的發射 機723和接收機728，以及傳統的無線電控制器或接口電路722。在 前向路徑中，DHU 767接收來自發射機723的組合RF信號，將此 組合信號數位化，並將其以數字格式在單模光纖上發送給DEU。在 反向路徑中，DHU 767接收來自DEU的數位化RF信號，重建相應 的模擬RF信號，並將其加至接收機728。
在另一替代實施例中，無線接口裝置(WID)是由軟體定義的基 站，DHU和WID之間的接口以數字方式進行，消除了在DHU中設 置RF-數字轉換電路的需要。
結論
上文描述了一種數字射頻傳送系統。這種傳送系統包括數字主 機裝置和至少兩個與數字主機裝置相連的數字遠程裝置。數字主機 裝置包括共享電路，該電路在數字主機裝置和至少兩個數字遠程裝 置之間進行雙向同時數字射頻分配。
另外，還描述了一種數字射頻傳送系統。這種傳送系統包括數 字主機裝置和至少一個與數字主機裝置相連的數字擴展裝置。傳送 系統還包括至少兩個數字遠程裝置，各數字遠程裝置與數字主機裝 置和數字擴展裝置中的一個相連。數字主機裝置包括共享電路，該 電路在數字主機裝置和至少兩個數字遠程裝置之間進行雙向同時數 字射頻分配。
此外，還描述了一種執行點到多點射頻傳送的方法。此方法包 括在數字主機裝置中接收模擬射頻信號，並將模擬射頻信號轉換成 數位化的射頻信號。此方法還包括將數位化的射頻信號分成多個數 字射頻信號，並將這些數字射頻信號以光學方式發送到多個數字遠 程裝置。此方法還包括在多個數字遠程裝置中接收數字射頻信號，
將數字射頻信號轉換成模擬射頻信號，並通過多個數字遠程裝置中 的每一個中的主射頻天線來發送信號。
雖然這裡說明和描述了特定實施例，但是本領域的普通技術人 員可以理解，可以採用為實現相同目的而設計的任何方案來代替所 示的特定實施例。例如，數字遠程裝置不限於對數字射頻信號進行 接收、相加、分路和發送。在其它實施例中，數字主機裝置能夠在 接收和相加數字射頻信號之外或者作為替代來接收和相加模擬射頻 信號。同樣，數字主機裝置能夠在分開和發送數字射頻信號之外或 作為替代來分開和發送模擬射頻信號。此應用意在涵蓋本發明的任 何調整或變化。因此，本發明只由權利要求及其等效物來限定。
權利要求
1.一種執行多點到點數字射頻傳送的方法，所述方法包括在多個數字遠程裝置中接收模擬射頻信號；在各個所述數字遠程裝置中將所述模擬射頻信號轉換成數字射頻信號；將所述數字射頻信號從各個所述數字遠程裝置以光學方式發送到數字主機裝置；在所述數字主機裝置中接收所述多個數字射頻信號；將所述多個數字射頻信號相加在一起；以及將所述數字射頻信號轉換回模擬射頻信號，並將這些信號發送到無線接口裝置，以便進一步傳輸到交換電話網。
2. 如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述模擬射頻信號 到數字射頻信號的轉換包括放大所述模擬射頻信號。
3. 如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述模擬射頻信號到數字射頻信號的轉換包括使反向路徑本機振蕩器與主時鐘同步，以 便減少端到端頻率變換。
4. 一種執行點到多點數字射頻傳送的方法，所述方法包括 在數字主機裝置中接收射頻信號； 將所述射頻信號轉換成數位化的射頻頻譜；將所述數位化的射頻頻譜以光學方式發送到多個數字遠程裝置；在所述多個數字遠程裝置中接收所述數位化的射頻頻譜； 將所述數位化的射頻頻譜轉換成模擬射頻信號；以及 在所述多個數字遠程裝置的每一個中經由主射頻天線發送所述 模擬射頻信號。
5. 如權利要求4所述的方法，其特徵在於，所述射頻信號到數 字化的射頻頻譜的轉換包括放大所述射頻信號。
6. 如權利要求4所述的方法，其特徵在於，所述射頻信號到數 字化的射頻頻譜數字射頻信號的轉換包括使前向路徑的本機振蕩器 與基準振蕩器同步，以便減少端到端頻率變換。
7. 如權利要求4所述的方法，其特徵在於，所述數位化的射頻 頻譜到模擬射頻信號的轉換包括放大所述模擬射頻信號。
8. 如權利要求4所述的方法，其特徵在於，所述數位化的射頻頻譜到模擬射頻信號的轉換包括使前向路徑的本機振蕩器與基準振 蕩器同步，以便減少端到端頻率變換。
9. 一種執行點到多點數字射頻傳送的方法，所述方法包括在數字主機裝置中接收射頻信號；將所述射頻信號轉換成數位化的射頻頻譜； 將第一數位化的射頻頻譜以光學方式發送到第一組數字遠程裝置和至少一個數字擴展裝置；在所述第一組數字遠程裝置中接收所述數位化的射頻頻譜；在所述第一組數字遠程裝置的每一個中將所述數位化的射頻頻譜轉換成模擬射頻信號；在所述至少一個數字擴展裝置中接收所述數字射頻信號； 將第二數位化的射頻頻譜以光學方式發送到第二組數字遠程裝置；在所述第二組數字遠程裝置中接收所述第二數位化的射頻頻譜；在所述第二組數字遠程裝置的每一個中將所述第二數位化的射 頻頻譜轉換成模擬射頻信號；以及在所述第一組和第二組數字遠程裝置的每一個中經由主射頻天 線發送所述模擬射頻信號。
10. —種數字射頻傳送系統，它包括數字主機單元和至少兩個與 所述數字主機單元通信耦合的數字遠程單元，其特徵在於，所述數字 主機單元包括電路系統，該電路系統在所述數字主機單元和所述至少 兩個數字遠程單元之間進行數字射頻信號的雙向同時數字射頻分 配；其中，所述數字主機單元以數字方式對所述數字主機單元處接收 的所述數字射頻信號求和。
11. 一種數字射頻傳送系統，它包括數字主機單元、與所述數字 主機單元通信耦合的數字擴展單元和至少兩個與所述數字擴展單元 通信耦合的數字遠程單元，其特徵在於，所述數字主機單元和數字擴 展單元中的至少一個包括電路系統，該電路系統在所述數字主機單元 或數字擴展單元與所述至少兩個數字遠程單元之間進行數字射頻信號的雙向同時數字射頻分配；其中，所述數字主機單元和數字擴展單元中的至少一個以數字方式對所述數字主機單元或數字擴展單元處 接收的所述數字射頻信號求和。
全文摘要
提供一種進行雙向同時數字射頻分配的數字射頻傳送系統。所述傳送系統包括數字主機裝置和至少兩個與數字主機裝置相連的數字遠程裝置。雙向同時數字射頻分配在數字主機裝置和至少兩個數字遠程裝置之間進行。
文檔編號H04B7/26GK101127564SQ20071015358
公開日2008年2月20日 申請日期2001年7月3日 優先權日2000年7月19日
發明者P·M·瓦拉 申請人:Adc長途電訊有限公司