描述了用于蜂窩通信網(wǎng)的一種改進了的模塊化塔頂單元。該塔頂單元包括一個功率放大器、一個雙工器以及為功率放大器供電的一個本地電源。這一功率放大器用于放大從基站收到的輸出通信信號。在一個優(yōu)選實施方案里，這一塔頂單元還包括一個低噪聲放大器，用來放大進來的通信信號，并將放大了的進來的通信信號傳送給基站。這樣，這一塔頂單元構(gòu)成了獨立于基站的一個模塊化單元，從而可以獨立于基站更換模塊化塔頂單元。這樣，可以通過簡單地將使用的塔頂單元換成具有不同電源的第二個塔頂單元，并改變系統(tǒng)里的軟件，來改變蜂窩網(wǎng)中小區(qū)的覆蓋范圍。因此，可以改變蜂窩網(wǎng)基站的覆蓋范圍，而不改變基站的硬件。（*該技術(shù)在2018年保護過期，可自由使用*）
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
技術(shù)介紹
籠統(tǒng)而言，本專利技術(shù)涉及用于蜂窩通信網(wǎng)基站的塔頂(masthead)單元。具體而言，涉及用于通過更換塔頂單元改變小區(qū)大小的獨立的模塊化塔頂單元和方法。近些年來，蜂窩電話正在變得越來越普及。隨著對蜂窩業(yè)務(wù)的需求不斷增長，用來支持這些蜂窩業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)生了爆炸式的增長。多數(shù)蜂窩網(wǎng)基本上都是按照附圖說明圖1所示的方式構(gòu)成。如圖所示，移動交換中心(MSC)10跟多個基站控制器12通信，而基站控制器12又跟一個或者多個基站14通信。基站14跟一個或者多付天線(收發(fā)信機)16直接連接，負責(zé)發(fā)射和接收用于蜂窩通信的無線電信號。移動交換中心10相當(dāng)于整個網(wǎng)絡(luò)的神經(jīng)中樞，它們用現(xiàn)成的協(xié)議跟基站控制器(BSC)12通信。為蜂窩業(yè)務(wù)制訂了各種不同的協(xié)議，例如，GSM(全球移動通信系統(tǒng))協(xié)議、CDMA(碼分多址)和TDMA(時分多址)協(xié)議。這些不同的協(xié)議決定了MSC、BSC和BTS之間的通信性質(zhì)，這在本領(lǐng)域里眾所周知。常規(guī)基站控制器主要負責(zé)劃定小區(qū)的大小。也就是某一基站的覆蓋區(qū)面積。對于小區(qū)的大小沒有一成不變的規(guī)定，但目前，它們常常被叫做宏小區(qū)、迷你小區(qū)(mini cells)和微小區(qū)。各種小區(qū)的大小互不相同，例如，宏小區(qū)的天線一般都輸出20～50瓦量級的功率，覆蓋范圍大約為5～40公里。迷你小區(qū)一般都輸出10瓦量級的功率，覆蓋范圍為2～5公里。微小區(qū)一般都輸出2～8瓦量級的功率，覆蓋范圍大約小于1公里。當(dāng)然，隨著天線信號處理能力的提高，這些不同小區(qū)的界限逐漸模糊，但從概念上來說，小區(qū)的大小總是有差別的。較大小區(qū)的系統(tǒng)經(jīng)常碰到的一個問題是必須將天線放在塔上面才能獲得所需要的覆蓋范圍。下面參考圖2介紹一個普通塔。如圖所示，天線16安裝在塔20上面，基站14則在塔20基旁的建筑物里。如果塔20很高，在基站14和天線16之間就必須有一根很長的饋線22。通常，饋線22包括一對同軸電纜，其中一根同軸電纜(發(fā)射線)用于傳輸發(fā)射信號，另一根同軸電纜(接收線)用于傳輸接收信號。相對較長的饋線22帶來了許多問題，例如信號強度的損失以及給接收信號帶來噪聲。緩解長饋線問題的一個方法是采用一個塔頂單元24，安裝在塔20上，離天線16很近。塔頂單元通常都有一個雙工器，用于將發(fā)射信號送給天線，并將接收信號分離到接收線上去。然后讓分離出來的接收信號經(jīng)過一個低噪聲放大器，低噪聲放大器放大接收信號，使它們對饋線22的噪聲不再那么敏感。當(dāng)饋線特別長時，發(fā)射線上傳輸?shù)陌l(fā)射信號能量損耗也非常大。因此，有些塔頂單元還有線性功率放大器。這些功率放大器由基站里的電源供電。隨著蜂窩技術(shù)的發(fā)展和普及，改變小區(qū)大小和/或形狀的需求越來越迫切。在某些情形下，需要擴大小區(qū)的覆蓋范圍。與此同時，在其它的情形下，需要縮小小區(qū)的尺寸，從而能夠增加額外的小區(qū)，以提高通信容量。雖然現(xiàn)在的小區(qū)能夠很好地工作，但是它們并不是模塊化的，因為如果由于某種原因要改變小區(qū)的大小，就需要更換整個基站14。由于基站是相對較貴的單元，因此需要一種基站結(jié)構(gòu)，它支持基站硬件的再利用，即使小區(qū)的大小或者小區(qū)的形狀需要改變。專利技術(shù)簡述為了達到這些目的和其它目的，本專利技術(shù)提供了一種用于蜂窩通信網(wǎng)的改進型模塊化塔頂單元。這一模塊化塔頂單元用于插入基站和天線之間的通信通道。這一模塊化塔頂單元通過天線饋線跟天線連接，而用分開的發(fā)射和接收饋線跟基站連接。該塔頂單元有一個功率放大器，用于放大從基站收到的通信信號。雙工器通過天線饋線跟天線連接，用于接受放大了的發(fā)射信號，將放大了的發(fā)射信號輸送給天線饋線。雙工器還接收來自天線饋線的通信信號，并通過不同于發(fā)射饋線的接收機饋線輸出收到的通信信號。塔頂單元里有一個電源，用于給功率放大器供電。采用此種結(jié)構(gòu)，這一塔頂單元就構(gòu)成了一個模塊化單元，它獨立于基站，這樣，這一模塊化的塔頂單元可以單獨更換，而不依賴于基站。在一個優(yōu)選實施方案里，這一塔頂單元還有一個低噪聲放大器，用于放大收到的通信信號，并傳送給基站。這一塔頂單元可以用于蜂窩通信網(wǎng)，該通信網(wǎng)包括一個移動交換中心、跟移動交換中心通信的一個基站控制器以及跟基站控制器通信并按照現(xiàn)成蜂窩通信協(xié)議如GSM協(xié)議工作的一個基站。一方面，本專利技術(shù)提供了一種方法，用于改變蜂窩網(wǎng)中小區(qū)的覆蓋范圍。一開始，與特定基站相關(guān)的基站的塔頂單元被換成具有不同電源和功率放大器輸出的一個塔頂單元，以此來改變小區(qū)的覆蓋范圍。另外，至少還要改變與控制基站的移動交換中心相關(guān)聯(lián)的操作注冊記錄里的一個無線電作用距離參數(shù)。這樣就可以改變蜂窩網(wǎng)內(nèi)這一個小區(qū)的覆蓋范圍而不必更換基站內(nèi)的任何硬件。專利技術(shù)詳述如同本申請書的背景部分所描述的那樣，蜂窩網(wǎng)里的一些普通基站已經(jīng)采用了塔頂單元來放大通信信號，還可能用塔頂單元來過濾基站和它的天線之間傳輸?shù)耐ㄐ判盘枴Ｋ攩卧话愣加糜诨竞退奶炀€之間饋線相對較長的場合，因為長饋線會帶來較大的信號強度損失，給接收信號帶來有害的噪聲。在本申請中，在基站和它的天線之間的通信通道上插入一個放大器單元110。在許多應(yīng)用中，放大器單元的形式可以跟普通塔頂單元中的相似。因此，在這一描述中放大器單元110將被籠統(tǒng)地叫做塔頂單元。然而，從以下說明可知，這里的放大器單元110跟標準的塔頂單元相比有顯著的差別，它們用于完全不同的情形。一方面，本專利技術(shù)提供一種標準化的基站(BTS)。例如，美國專利第5734699號介紹了一種合適的基站，這里將這一專利引入作為參考。每一個基站還有一個模塊化的放大器單元110，它適合于插入特定基站和它的天線之間的通信路徑里，對發(fā)射信號進行功率放大。跟普通系統(tǒng)相比這一結(jié)構(gòu)有許多優(yōu)點。首先，標準化的基站能夠服務(wù)于各種尺寸的小區(qū)。這省去了相當(dāng)高的初始成本，因為不再需要為每一個小區(qū)尺寸定制基站硬件。相反，只有放大器單元硬件需要重新設(shè)計。此外，需要擴大或者縮小某一小區(qū)的尺寸時，需要做的事情只有更換或者改變放大器單元，并按照系統(tǒng)協(xié)議適當(dāng)?shù)馗能浖８鷤鹘y(tǒng)方法相比，這種方法又一次地降低了成本，因為傳統(tǒng)方法需要更換整個基站。現(xiàn)在參考圖3來介紹本專利技術(shù)一個實施方案中的一個塔頂(放大器)單元110。這一塔頂單元110有一個雙工器132、一個低噪聲放大器134和一個功率控制器135。功率控制器135包括一個功率放大器136和一個電源138。這一塔頂單元還可以包括一個耦合器144和/或一個功率監(jiān)視器147。耦合器144放在功率控制器135和雙工器132之間，用于提供反饋信號給基站，用于表明發(fā)射信號功率的大小。功率監(jiān)視器147從天線饋線151上耦合能量，提供一個反饋信號給基站，表明正向發(fā)射功率和天線反射功率的大小。到塔頂單元的輸入線包括一根天線饋線151、一根發(fā)射線152、一根接收線153、一根電源線155和一根反饋線157。天線饋線151一般都是一根同軸電纜，將塔頂單元110跟天線連接。發(fā)射和接收線152、153將塔頂單元110跟它們的基站180連接，分別用于傳輸發(fā)射信號和接收信號。發(fā)射線和接收線152、153可以是任何合適的饋線，例如同軸電纜。電源線155給塔頂單元提供電源。反饋線157提供一個反饋信號給基站180，表明耦合器144檢測到的放大后的功率大小，和/或功率監(jiān)視器147檢測到的正向和反射功率。雙工器132用于將發(fā)射信號傳送給天線饋線151，并將接收本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種模塊化塔頂單元，用于包括移動交換中心、基站控制器、基站和天線的蜂窩通信網(wǎng)，其中的移動交換中心跟基站控制器通信，基站控制器跟基站通信，基站將通信信號傳送給天線用于發(fā)射，這一模塊化塔頂單元是一個獨立于基站的單元，用于插入基站和天線之間的通信路徑，其中的模塊化塔頂單元用于通過天線饋線跟天線通信，并通過分開的發(fā)射線和接收機線跟基站通信，這一模塊化塔頂單元包括： 一個功率放大器，用于放大通過發(fā)射線從基站收到的輸出通信信號的功率，并輸出功率放大了的發(fā)射信號； 一個雙工器，配置得用于通過天線饋線跟天線進行電連接，該雙工器用于， 從功率放大器接收放大了功率的發(fā)射信號并輸出這一放大了功率的發(fā)射信號給天線饋線，和 從天線饋線接收進來的通信信號，并將這一收到的進來的通信信號輸出到接收機線上，這條接收機線跟發(fā)射線是不同的兩根線；和 一個電源，用于給功率放大器供電；和 其中的模塊化塔頂單元構(gòu)成了獨立于基站的一個模塊化單元，這樣就可以獨立于基站更換模塊化塔頂單元。
【技術(shù)特征摘要】
...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：NSA韋利特，
申請(專利權(quán))人：因特威夫通訊國際有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：BM[百慕大]
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