专利名称：横向转发器和用于转发器的自适应消除方法
转发器系统通常用在要被覆盖的区域和／或容量要求不能证明安装带被管理的频道分配的全蜂窝／PCS基站是正确的地方。从而如
图1所示，塔式安装的转发器系统通常被用来扩展蜂窝站点范围，以在被RF阻挡的区域例如被山或树提供零点填充(null fill)，和／或通过把信号功率引向要求的结构如建筑物30而提供增强的“室内”覆盖范围。
通常的转发器系统包括图2和3所示的3个基本部件被指向／朝向无线基站(BS)的链路天线22；放大电子器件“箱”24和被指向感兴趣的区域的广播天线26。通常，链接天线22是很窄束的高定向的(高增益)，因为它仅需要“看到”基站。广播天线26被束宽进一步限定而必须覆盖目标区域。电子器件箱24可包含双工器、滤波器、分束器和RF放大器的集合。
系统所基于的两个主要的性能因子是增益和输出功率。输出功率主要被两个无源天线(链路和广播)增益的和以及放大器的最大(线性)输出功率确定。系统增益由无源天线增益的和加上放大级的增益来确定。这受到两个(广播和链路)天线之间的隔离(或互耦)的限制。这种隔离依赖于天线类型、方向性(F／B)比率和束宽。
例如，假设两个相对的天线，各个带有20dB的定向性。而且假设大约25dB的F／B比率。天线之间的隔离因此大约是50dB，它是两个F／B比率之和(25dB+25dB)。为保持放大器不振荡，推荐使用大约20dB的安全系数，其转变为大约30dB(50-20)的有源(放大器)增益。但是，总的系统增益是无源增益(定向性)的和加上有源增益，在这个示例中是20+20+30=70dB。
通常，设计得好的天线应具有好于20dB的方向性(F／B)比率。对于很高增益的天线，F／B可高达40dB。但是，当F／B提高时，通常定向性提高。这意味着天线的束宽变窄。对于转发器应用，已证明这可能是不利的，因为覆盖面积(扇区宽度)降低。
天线的定向和分开距离也是一个因素。在近场中，传播路径损失正比于1／R，R是两个天线之间的半径或距离(注意对于远场是1／R2)。因此，对于两个背对背的被分开10英尺的PCS天线，传播损失大约是24dB。因此，这把两个天线之间的隔离提高了24dB。但是，准确对这些天线定向就更难了，从而它们实际上是同轴的，最大化了它们的F／B比率隔离。
对于大多数操作者(用户)而言这是一个严重的问题。对准两个天线使得它们被准确地相对(一个天线被指向与另一个背离180度的方向上)会是非常难而且费时的。
现有的室内转发器系统通常使用或在房顶上或在建筑物的一侧的分开的链路天线32(图4)。RF功率被共轴电缆34路由到转发器的电子部分，通常在二者之间带有放大级(未示出)。室内RF分配系统是一个或多个天线36，或者是一些其它的RF发射／接收机构，如Radiax(漏泄波)电缆，或RF带状线电缆38。安装这些室内辐射系统(天线或漏泄波电缆)的工作通常是高强度和高成本的。另外由于在建筑物内部的传播特性估测或模型化起来复杂，通常使用多个辐射器来确保充分地复盖建筑物的所有部分。
大部分在户外使用的现有的转发器系统使用物理上分开的天线(即，物理上与放大器／电子模块／箱分开)，一个指向无线基站，另一个指向感兴趣的(广播)区。这要求三个不同单元的安装／装配，并且要求费力的两个天线的定向以使RF隔离最大化，以实现最大系统增益。
类似于户外转发器系统，室内转发器要求两个天线之间的准确(费力)的定向以确保最大的RF隔离，并防止信号反馈从而在电路中形成“振铃”。
本发明进一步指向的就是一种用于改善转发器系统中的信号施主(donor)与零点天线(null antenna)之间的隔离的方法与装置。
在现有的无线技术中，诸如Cellular、PCS(个人通信业务)、MMD(多用户多路径分配系统)、WLL(无线局域环)等中，转发器被用于把蜂窝站点(基站)覆盖的范围延伸到具有低信号接收功率的区域，从而降低信噪比。一个主要的技术激励(drivers)是系统增益。即，增益越高，系统的范围(距离)和覆盖面积越大。
对于转发器的一个限制特性是反馈环，或者反过来说是两个相对的天线(或传感器)之间的隔离。即，对于系统的总的方向性(F／B)比率或隔离必须高于要求的增益。通常，转发器使用至少一个与基站通信的“链路”或“施主”天线和至少一个与远程站或用户通信的广播、覆盖或“零值”天线。一般讲，链路与零值天线之间的隔离等于总的增益加上一些裕量，通常裕量在10到15dB。因此，系统增益一般小于隔离减去裕量。例如，如果天线之间的隔离大约是60dB，那允许的最大系统增益将是大约45dB。对于PCS频率，这些数字产生小于100英尺的转发器范围。
在PCS中常见的散射环境中，每6dB的附加系统增益将使覆盖距离加倍。从而，在两个天线之间获得的附加的24dB的隔离允许该范围增加4倍，到1600英尺。对于传统的转发器系统，其中两个天线和转发器电子器件处于3个分开的环境(enclosure)中，位置、链路(施主)天线(到基站)和广播(零值)天线(到要求的覆盖范围)(通常)被分开大于10英尺的间距。这个距离向天线之间的隔离增加50dB以上，产生比100dB大得多的总的隔离值。因此，使用15dB的裕量，这种类型的系统可利用直到85dB或更多的总增益，这导致相当大的范围和覆盖面积。
对于横向(side-to-side)转发器技术(如上面参考的已有申请中描述的那样)，其中相对的天线处于相同的环境(enclosure)中并被分隔开小于几英寸的距离，F／B比率(或隔离)通常被限制于低于80dB左右的值。因此这允许不超出65dB的总的系统增益，其把系统范围限制于几百英尺或更小。
一种模块化转发器，包括一个具有一对基本上成180度角度相互面对的表面的外壳、安装于每一个所述表面的用于在相对于安装于另一个所述表面的天线元件的方向相反的方向上辐射能量的至少一个天线元件，和一个安装于所述外壳内部的、可操作地耦合所述模块的所述相对表面的每一个上的至少一个天线元件之间的信号的电路。
本发明还提供一种用于改善转发器系统中的施主与零点天线之间的隔离的方法与装置。
本发明的这一方面的描述的实施例提供一种自适应消除方法，其移除反馈信号功率的相当一部分(在10dB和40dB之间)，从而把总的系统隔离增加相同的数量(10dB到40dB)。这个附加的隔离可被用于得到更大的系统增益，从而明显延伸系统的范围。这在上面提到的并且在上面参考的申请中描述的横向转发器技术中特别有用。消除方案使用数字地处理的信息以产生一个信号，当信号被增加到初始输入信号中时，消除反馈信号。
附图中图1是根据已有技术的塔式安装转发器系统；图2是图1的塔式安装转发器的简化图；图3是图1的塔式安装转发器的图解显示；图4是已有技术形式的室内转发器系统的图解显示；图5是根据本发明的一个实施例的转发器模块的简单图示；图6是根据本发明的另一个实施例的另一种形式的转发器模块的简单图示；图7是根据一种形式的本发明的模块化转发器的一种形式的简图；图8是根据第二种形式的本发明的模块化转发器的简图；图9，10和11分别是根据本发明的一个实施例的转发器模块的顶视图、正视图和前透视图；图12和13是根据其它形式的本发明的模块化转发器的简图；图14是根据本发明的室内转发器系统的图解显示；图15是根据本发明的另一种形式的室内转发器系统的图解显示；图16是类似于图7和8的简单透视图，表示模块化转发器的另一个实施例；图17是一种形式的传统转发器系统的框图；图18是带有图17的传统转发器系统的一般转发塔的图示；图19是带有用于分开的上行链路和下行链路天线的4个不同的输入／输出端口的另一种形式的传统系统(类似于图17)的框图；图20表示使用图19的4端口系统的塔顶的配制；图21是经过转发器系统的一个信号路径的框图；图22是与图21相同的经过增加了自适应消除电路的转发器系统的一个信号路径的框图；图23是根据本发明的一个实施例的(数字地)自适应消除电路的框图(高电平)；图24是图23的(数字地)自适应消除电路的框图(高电平)，其更具体表示出了技术；图25是类似于图17的使用图23和24的自适应消除(AC)电路的转发器系统的框图；图26和27表示用于下行链路路径(图26)和上行链路路径(图27)的AC块的方向特性；图28和30表示横向转发器的两个示例；及图29和31表示用于本发明的AC方法的框图，其分别应用于图28和30的横向转发器系统。
在图5-8所示的实施例中，所有组件以紧凑的模块形式提供，作为一个“转发器模块”50。两个天线52，54(在图6和8的实施例中是两组天线)被放置于模块外壳、主体或“箱”56的两侧的外部。两个不同系统结构在图5和6中表示出来。图5表示两天线系统的一种结构，其中各个天线都在发射和接收模式中操作。例如，第一天线52可被用于接收从发射器或从另一个转发器，即以链路模式而到来的RF信号。因此这个天线和下面要被描述的相关电路通常在到来的FF信号或要被接收到的信号的频带中操作。另一个天线54将被用在广播／转发模式中以发射(和接收)信号到用户设备，如远程电话听筒或终端，或把信号发射到使用多个转发器以广播或分配信号的系统中的又一个转发器。因此，这第二个天线54和下面描述的它的相关电路将通常在远程电话听筒或终端的频带中操作。
频率天线共用器(D)62，64被用在电子模块60中，以分开各个路径的功率。例如，在天线52上接收到的RF功率经天线共用器62被路由过第一电路或路径。这第一电路包括衰减反向的链路带的滤波器66、放大RF的放大器68和用于防止另一个电路或路径上的信号功率进入放大器68的又一个滤波器70。然后第二天线共用器64把信号传递到天线54，该天线再发射该信号。在相反的方向上，天线54把经第二天线共用器64提供的信号接收到包括以与第一电路中相同的方式操作的类似滤波器72，74和类似的放大器76的第二电路或路径中并经天线共用器62提供要在天线52处被发射的信号。
图6表示两组天线52a，54a和52b，54b，两个天线用于链路模式，两个天线用于广播／转发模式。当两组天线被使用时，在一侧上的天线52a，52b可被用于链路模式，如上所述，一个作为上行链路天线，一个作为下行链路天线。类似地，在另一侧上的天线54a，54b可被用于广播／转发模式，如上所述，一个作为上行链路天线，一个作为下行链路天线。包括滤波器和放大器的类似的电路或路径被插入各对天线52a，54a和52b，54b之间。但是，由于提供的是分开的天线对，在这种情况下不需要频率天线共用器。
选择滤波器66，70，72，74以足以降低带外信号。这些滤波器通常是带通类型的。对于PCS基的系统，通带带宽通常在约15Mhz，与PCS带C，D，E，F等的带宽相当。切断和跌落与性能和频谱相关并且依赖于电路设计。
在一个实施例中，放大器元件68，76包括相对低功率的线性集成电路芯片片组件，如单片微波集成电路(MMIC)晶片。这些晶片可包括由镓砷(GaAs)异质结晶体管制造工艺制造的晶片。但是，还可使用硅工艺晶片或CMOS工艺的晶片。
MMIC功率放大器晶片的一些示例如下1．RF微型器件PCS线性功率放大器RF2125P，RF2125，RF2126或RF2146，产自NC27409 Greensboro市7625Thorndike Road或NC27410 Greensboro市7341-D W。Friendly Ave．的RF微型器件公司2．Paific Monolithis PM2112单电源RF IC功率放大器，产自加拿大Sunnyvale市1308 Moffett Park Drive的Pacific Monolithics公司；3．Siemens CGY191、CGY180或GaAs MMMIC双模式功率放大器，产自NY纽约市1301 Avenue of America的SiemensAG；4．Stanford微型器件SMM-208、SMM-210或SXT-124，产自加拿大Sunnyvale市522 Almanor Avenue的Stanford微型器件；5．Motorola MRFIC1817或MRFIC1818，产自TX的Austin的5205 Barton Springs Road的Motorola公司；6．Hewlett Packard HPMX-3003，产自TX的Richardson的933 East Campbell Road的Hewlett Packard公司；7．Anadigics AWT1922，产自NJ07059的Warren的35Technology Drive的Anadigics；8．日本的Yokohama的Sakae-ku的Taya-cho 1的SEILtd．P0501913H；9．Celeritek CFK2062-P3、CCS1930或CFK2162-P3，产自加拿大Santa Clara的3236 Sott Blvd．的Celeritek．图7，8和16表示物理系统或模块50，50a和50b的示例。图7和8分别相应于上面参考图5和6描述的系统。在这些示例中，微带接线(patch)被用于天线元件52，54(图7)和52a，52b，54a，54b(图8)。图8中的模块的各个面上的这两个天线(Tx和Rx)类似地对图7中的各个面上的单一Tx／Rx天线元件操作。模块／箱或外壳50，50a可以是包含DC电源或DC功率转换器、放大器、滤波器和天线共用器(如果需要的话)的金属箱，如参考图5和6所描述的那样。电子器件位于箱或模块内部并且是不连续的部件，经SMA连接器连接一起。对于低功率的系统，电子器件可以是表面安装PCB。
天线可以是保形类型的，如微带接线或偶极子或单极子。但是，所有组件是单个包或模块的一部分。图16图示使用天线元件阵列来提高无源增益的方法。图16中的示例使用由参考序号54a到54h代表的模块的一个面上的两列接线阵列天线。天线接线54a到54d被指定为图16的实施例所示的接收(Rx)天线，而天线元件54e到54h被指定为本实施例中的接收(Tx)天线元件。可以理解相应于已有技术的实施例的天线元件52的类似阵列的天线元件将被安装于图16的转发器模块50b的相对的面(未示出)上。而且，在其它模式中可使用比图16所示的或多或少的阵列的元件，这些都不背离本发明。
在图16所示的实施例中，例如以阵列形式加和一起的4个元件的应用将实现图7所示的诸如元件54的单一接收或发射元件的增益的大约4倍(6dB)的增益。从而，也把4个元件放在相互面对的表面(未示出)上，将对系统增加总共12dBi的附加无源增益，其可被用来把需要的有源增益降低12dB之多，而且也把需要的隔离降低12dB之多。尽管近场波机构可能不允许实现全部的12dB，无论如何，从这种方法可期望获得一些可观的改善。但是，注意用这种方法，系统的垂直束宽将被稍稍降低。
图7，8和16中的各个天线被“固定”在适当位置和方向上。天线的位置和方向被设计来确保天线之间的最大隔离并接收和发射给出的信号，从而最大化系统增益。天线之间的这个隔离以如下方式被控制／最大化(及相互耦合最小化)a)两个天线(或两组天线)被定位使得对于每一个天线，F／B比率加起来最大。例如，对于完全的直线性模块，两个天线(或两组天线)各自以180度角度或者在一个可接受的容差内相互面对。
b)各个路径的两个天线在相互正交(垂直)的方向上被偏振化，其进一步把互耦降低(隔离提高)大约20到30dB。例如，元件52，52a，52b可被水平偏振化，元件54，54a，54b可被垂直偏振化，或者相反。
c)电磁旁路元件90(看图9)也可被提供在模块或外壳结构50，50a的边缘或边界上以把功率吸收(旁路)向大地。这降低从一侧上的天线向另一侧上的天线的波耦合。图11仅表示出顶部旁路元件90，可以理解类似的旁路元件90(在图11中未示出，但在图9和10中表示出来)将被用在其它的3个横向边上，如图9和10所示。这些旁路或RF扼流器90可由导电金属材料压制而成，并且从外壳56的4个边上突出出来，以吸收被输出到大地上的杂散电磁能。另一种情况是，外壳的4个边(即不包括安装天线的两个边)可由金属材料构成并且被接地，使得杂散电磁能被分流到大地。但是，旁路元件90的突出的毛刺或带状物通过象天线一样接收杂散RF能量并使其被短路到地面而改进这种状态。另一种情况是，旁路或RF扼流器90可通过压制塑料或其它可压制的材料与金属涂覆而制成。旁路元件90的毛刺相对于外壳的边的高度和突出可以是相对于发射天线元件的频率的四分之一波长的数量级。
天线、射束和F／B比率(的控制)的设计确保两个相对的天线(天线组)之间的充分隔离。天线的F／B比率或隔离是对总的系统增益的最大的限制。
可使用适当的RF功率检测电子器件80(看图5和6)与小型灯、LED或其它的显示元件100(看图7和8)以协助供应商／用户／顾客来进行单元或模块50或50a或50b与导向／指向基站的链路天线的定向，从而可接收到足够的信号功率，即接收处于某预定临界值或其以上的信号功率。
上述转发器模块可被用于若干应用中，其中的几个例子在下面列出。
1)室内转发器(看图14)
模块50或50a可被安装于墙壁或窗户上，处于或靠近于来自附近的基站的RF信号功率处于它的(在建筑物内的)最大功率电平的位置。各个模块的功率可经由被直接置入模块中的120伏电线和插头102或用120伏插头连接件104(看图12和13)。这两种方式都使得顾客安装起来简单。通常，RF信号以噪音最低电平以上的功率电平从附近的基站(模块被放置与面对基站的位置)被接收到，并且转发器再辐射(放大的)RF信号到建筑物中。另外，来自建筑物内的远程单元(电话听筒／蜂窝电话)的信号被模块50(50a，50b)接收到，并被放大和再辐射回到基站200。
2)串基链接(daisy-ehained)室内转发器(看图15)大量转发器模块50或50a或50b被放置在建筑物内的不同的位置，并与“串基链接”一起，以在建筑物内提供更大的覆盖范围。各个模块的功率可经由被直接置入模块中的120伏电线和插头102或120伏插头连接件104(看图12和13)。这两种方式都使得顾客安装起来简单。这有助于对建筑物的与基站相反的一侧提供覆盖，或对建筑物内的任何其它RF零点或“空白”区提供覆盖。以这种方式，提供者或顾客可便宜而且容易地安装两个或多个模块，以对建筑物的各个区域提供覆盖，如与最靠近基站的一侧相反的一侧，在该侧(来自基站的)RF信号电平具有低的信噪(比率)，或者根本没有信号。
3)户外零点填充转发器可在塔上安装一个单模块而不是要求离散天线的更传统的单元。这提供更小的更经济的组件(package)，并且在对天线定向以确保天线之间的充分隔离时需要更小的劳动(时间)及更省力。
4)对建筑物的户外转发器以与上述相同的方式把一个单模块安装在塔上，实现相同的优点。
在上面1)到4)中提到的应用与频带无关。即，这些应用的任何一种可被用于包括如下所述的任何频带中，但不限定于下面的描述a)Cellular(800MHz带)b)PS(1800和1900MHz带)-(个人通信业务)c)GSM(99和1800MHz带)-(全球通移动通信系统)d)MMDS(2500MHz带)-(多信道多点分配业务)
e)LMDS(26GHz带)-(本地多点分配业务)f)Bluetooth应用(2400MHz带)-(Bluetooth是由爱立信创建的无线协议标准的名称)g)室内无线LANs(2400MHz带)-(局域网)h)1900MHz(美国)和1800-2200MHz(欧洲)的3G(第三代PCS系统)图17表示传统转发器系统的框图，表示3个离散元件链路(或“施主”天线)、覆盖(或“零点”)天线122和转发器电子器件124。一般的转发器电子系统124把带通滤波器126组装进来用于上行链路和下行链路带，还组装入功率放大器128和频率天线共用器130。滤波器126和放大器128被设置成一对信号发射电路131(下行链路)和133(上行链路)。在各个电路131，133中，第一滤波器126衰减到来的通信信号的带宽，放大器128放大来自第一滤波器的信号，放置于放大器的输出处的第二滤波器126保护电路131，133的其它分支的信号功率不进入放大器128。图17中图示的系统是基于“直通”设计的，其中信号以一个单一的方向来通过系统的各个分支或路径(即，上行链路和下行链路)。
图18表示一般的转发塔125的图，其带有图17中的系统，该系统包括链路(或“施主”)天线120、覆盖(或“零点”)天线122和转发器电子器件124。该系统可被安装于建筑物的顶上，或在建筑物内(对于建筑物内覆盖)。
图19表示与图17类似的系统，但是带有4个离散的输入／输出端口。在该系统中，来自各个路径的信号不被频率天线共用器合并。另外，该系统要求4个而不是2个天线。因此，图19表示出2个施主天线120a，120b，设计作为对基站(BS)的上行链路和下行链路。类似地，在广播或覆盖侧，表示出两个零点天线122a，122b，一个用作相对于远程单元用户或设备135的上行链路，另一个用作相对于远程单元或用户设备135的下行链路。由于分开的天线被分别用于基站与远程单元之间的上行链路和下行链路，从而提供通过电子器件124a的分开的路径，每一个都包括它们自己的滤波器126和放大器128，并且不使用诸如图17中的天线共用器130的天线共用器。
图20表示使用图19的4端口系统的塔顶的配制。在图20中，基站和远程单元之间的各个下行链路和上行链路120a，122a和120b，122b被图示于塔125上，把图19的电子器件124a放置于塔125的底部。
图21表示通过转发器系统的一个路径的框图。来自基站(对于下行链路路径)或来自远程单元(对于上行链路路径)的输入信号S(t)经天线被接收到，经带通滤波、放大(有源增益=G)、再滤波，最后被天线发射出去。发射的信号的能量的一部分耦合回到(经空间或经电子器件)接收天线。这在图21中被表示为反馈信号f(t)，该信号仅是原始信号S(t)的延迟的样式(衰减)。因此，复合信号S(t)+f(t)以输出G(S(t)+f(t))被提供给放大器。例如假设天线有0dBi增益，那新的反馈信号为Gf(t)。该信号的回到输入天线的传播将引发衰减H。因此输入天线处的放大的衰减的信号将为HGf(t)。如果该信号在功率上与原始信号S(t)是可比拟的，那放大器128将运行不稳定，发生振荡(振铃)。这种振荡将引起要求的信号中的严重的失真。
图22表示与图21相同的电路，但是，增加自适应消除电路140。这个电路140的目标是生成反向的f(t)信号-f(t)(相对于f(t)信号移动了180度)，并把该信号与包括反馈信号f(t)的输入信号在加和结点145相加，从而移除反馈信号f(t)。
图23表示一种形式的自适应消除电路140的一般框图(高电平)。以这种方法，输入(RF)信号在结点145与经数字自适应处理构造的调制的信号相加，以负干扰置入输入复合信号中的反馈信号。在相加之后，复合信号S(t)+f(t)被数字取样并经数字信号处理器(DSP)150被数字处理，该数字信号处理器150对于调制器152计算中间信号。调制器152采用中间信号和放大的(输出)信号的取样，并生成正确反向的f(t)信号-f(t)的相近的拷贝。这种处理与许多数字自适应算法一起而不是与大部分数字自适应算法一起用于反馈控制。另外，这种方法不要求注入信号(训练和导频音或宽带噪音)来用于自适应处理。图23所示的整个电路可被指定为“AC块”155。
图24具体表示电路140。DSP 150是把信号移动到允许数字取样的中间频率的RF下转换器162、数字化模拟信号的模数(A／D)转换器162和执行要求的操作以计算中间信号的处理器164的组合。调制器152是可控的衰减器166和I／Q调制器168的组合。图24所示的附加的细节包括各个耦合器172和174，其耦合来自信号路径的信号和来自自适应消除电路140的信号，第一耦合器172插入在加和结点145和滤波器126之间，第二耦合器174位于功率放大器128的输出处。除耦合器172和174外，各个延迟线182和184可被用在RF路径的任何一端，一个正好在加和结点145之前，一个位于耦合器174之后。
图25表示转发器系统的框图，类似于图17所示，但是使用自适应消除(AC)电路块155，其细节已经在图26和27中与图23和24中一样地示出。各个RF路径中电路(AC块)155的“方向”已经进行了考虑。在这个系统中，各个(上行链路，下行链路)路径具有分开的AC电路块155。
图26和27表示AC电路块155对于上行链路或下行链路的方向特性。这些块是互相成“镜象”的，不同的是要求的信号的方向，在图25、26和27中以箭头175表示各个电路155的方向性。零点图29和31表示应用于诸如上面表示和描述的横向转发器系统的自适消除方法的框图。图28表示具有主体和外壳192的横向转发器，该外壳192具有相互面对的表面。对于这些相互面对的平面的每一个，安装了单一接线天线元件194，196，它们分别包括零点和施主天线。等价电路图在图29中表示出来。可以理解图29的电路组件可在主体和外壳192中被执行，这些组件包括自适应消除(AC)电路。
类似地，图30表示具有类似主体或外壳192a的横向转发器结构90a，其对于各个零点和施主天线安装分开的上行链路和下行链路发射(Tx)与接收(Rx)接线天线元件。各个Tx与Rx零点天线被指定参考序号194a和194b，而各个Tx与Rx施主天线被指定参考序号196a和196b。图31所示的电路可被安装于(在)主体(外壳)192a。
如上面所述的那样，电子器件，即自适应消除电路可被承载在图28和30的横向转发器结构中的天线元件的主体192，192a上或外壳192，192a中，允许塔顶模块化转发器的安装，除其它优点外，和／或用于其它应用中，如上面描述的在先申请中更全面讨论的那样。
如上所述，图28和29表示用于每一侧上的单一天线(元件)的情况，包括频率天线共用器以把各个路径(或频带)分开。图30和31表示当对各个(上行链路和下行链路)路径使用分开的Tx与Rx天线、因此使用分开的电路时的方法。
上述方法可被用于若干应用中，包括蜂窝覆盖(零点填充、室内系统)、PS、MMDS、WLL和LMDS。
尽管本发明的特定实施例和应用已经图示出并进行了描述，应理解本发明并不限定于这里公开的精确的结构和组成，并且在不脱离后附权利要求限定的发明精神和范围的情况下从前面的描述中显然可得到各种修改、变化和变形。
权利要求
1．一种模块化转发器，包括一个具有一对基本上成180度角度相互面对的表面的外壳；安装于每一个所述表面的用于在相对于安装于另一个所述表面的天线元件的方向相反的方向上辐射能量的至少一个天线元件；和；一个安装于所述外壳内部的、可操作地耦合所述模块的所述相互面对的表面的每一个上的至少一个天线元件之间的信号的电路。
2．如权利要求1所述的转发器，其特征在于单一天线元件被安装于所述外壳的所述相互面对的表面的每一个上，并且其中所述电路包括一个可操作地与所述天线的每一个耦合的频率天线共用器和一对耦合于所述频率天线共用器之间的信号发射电路。
3．如权利要求2所述的转发器，其特征在于所述信号发射电路的每一个在所述两个天线元件之间沿一个方向发射信号，所述信号发射电路的每一个包括衰减到来的通信信号的带宽的第一滤波器、一个放大从所述第一滤波器接收到的通信信号的放大器和位于所述放大器的输出处以防止其它信号发射电路的信号功率进入放大器的第二滤波器。
4．如权利要求1所述的转发器，其特征在于两个天线元件被安装于所述模块外壳的每一侧，一个用于发射通信信号，一个用于接收通信信号。
5．如权利要求4所述的转发器，其特征在于所述电路包括一对信号发射电路，每一个在所述外壳的一个表面上的发射天线与所述外壳的相对表面上的接收天线之间形成一个信号路径，并且其中所述信号发射电路的每一个包括衰减到来的通信信号的带宽的第一滤波器、一个放大从所述第一滤波器接收到的通信信号的放大器和位于所述放大器的输出处以防止其它信号发射电路的信号功率进入放大器的第二滤波器。
6．如权利要求1所述的转发器，其特征在于所述天线元件的每一个包括微带接线。
7．如权利要求1所述的转发器，还包括大量沿所述外壳的表面放置的电磁旁路元件，这些元件连接所述相互面对的表面，在这些表面上放置了所述天线。
8．如权利要求1所述的转发器，其特征在于所述电路包括信号强度电路，还包括一个可操作来与所述信号强度电路耦合的并且从所述外壳外部可见的显示元件，以用于表示所述模块化转发器与提供等于或大于预先选择的临界值的信号强度的信号源对准。
9．如权利要求1所述的转发器，还包括从所述外壳延伸的用于耦合所述模块化转发器与AC功率源的AC功率导线和AC功率插头中的一个，所述AC功率插头还能把所述模块化转发器安装于AC墙壁插孔。
10．一种用在诸如建筑物等的封闭区中的室内转发器系统，包括大量转发器模块、至少一个所述的转发器模块被安装于用于接收来自所述封闭区外部的信号源的最佳信号电平的位置上，其它的转发器模块被放置来用于围绕封闭区的至少要求的部分来分配通信信号，所述转发器的每一个包括一个具有一对基本上成180度角度相互面对的表面的外壳；安装于所述表面的每一个的用于在相对于安装于所述表面的另一个的天线元件的方向相反的方向上辐射能量的至少一个天线元件；和；一个安装于所述外壳内部的、可操作地耦合所述模块的所述相互面对的表面的每一个上的至少一个天线元件之间的信号的电路。
11．如权利要求1所述的模块化转发器，其特征在于所述天线元件的每一个包括微带接线元件的阵列。
12．如权利要求10所述的转发器，其特征在于所述天线元件的每一个包括微带接线元件的阵列。
13．一种构造模块化转发器的方法，包括提供一个具有一对基本上成180度角度相互面对的表面的外壳；安装至少一个安装于所述表面的每一个的用于在相对于安装于所述表面的另一个的天线元件的方向相反的方向上辐射能量的天线元件；和在所述外壳内部安装一个电路，所述电路可操作地耦合所述模块的所述相互面对的表面的每一个上的至少一个天线元件之间的信号。
14．如权利要求13所述的方法，包括将两个天线元件安装于所述模块外壳的每一侧，一个用于发射通信信号，一个用于接收通信信号。
15．如权利要求13所述的方法，还包括沿所述外壳的表面放置大量电磁旁路元件，这些元件连接所述相互面对的表面，在这些表面上放置了所述天线。
16．如权利要求13所述的方法，包括所述电路确定信号强度，还包括把一个显示元件与所述电路耦合，并且安装所述显示元件使得其可从所述外壳外部可见，以表示所述模块化转发器与提供等于或大于预先选择的临界值的信号强度的信号源的对准。
17．如权利要求13所述的方法，还包括从所述外壳延伸用于耦合所述模块化转发器与AC功率源的AC功率导线和AC功率插头中的一个，所述AC功率插头还能把所述模块化转发器安装于AC墙壁插孔。
18．一种转发器系统，包括至少一个用于与基站通信的施主天线元件和至少一个用于与远程站通信的零点天线元件；在所述施主天线与所述零点天线之间耦合的射频上行链路路径和射频下行链路路径；和；在所述射频上行链路路径和所述射频下行链路路径的至少一个中的自适应消除电路，其产生消除信号，该信号被增加到所述射频上行链路路径或所述射频下行链路路径中的射频信号时，基本上消除在所述射频信号中出现的任何反馈信号。
19．如权利要求18所述的转发器系统，其特征在于所述自适应消除电路包括从所述射频上行链路路径和下行链路路径之一接收到来的射频信号的数字信号处理器电路，所述射频信号具有一反馈信号分量，并且其数字取样和处理所述到来的射频信号以产生中间频率信号，还包括接收所述中间频率信号和来自所述射频上行链路路径和下行链路路径的所述一个的射频输出信号的取样并产生所述消除信号的调制器电路。
20．如权利要求19所述的系统，其特征在于所述数字信号处理器包括把所述到来的射频信号转换为低频信号以用于数字取样的射频下转换器；耦合于射频下转换器的模数转换器，该模数转换器数字化所述低频信号；和耦合于模数转换器计算用于调制器的需要的中间频率信号的处理器。
21．如权利要求19所述的系统，其特征在于所述自适应消除电路还包括加和结点，其接收并加和所述中间频率信号和所述到来的射频信号。
22．如权利要求21所述的系统，其特征在于所述数字信号处理器电路接收所述加和结点的输出。
23．如权利要求22所述的系统，其特征在于所述自适应消除电路还包括耦合来接收所述加和结点的输出的滤波器和耦合来接收所示滤波器的输出的功率放大器。
24．如权利要求20所述的系统，其特征在于所述调制器电路包括接收并衰减射频输出信号的可控衰减器以及耦合于所述衰减器和所述处理器的I／Q调制器。
25．如权利要求18所述的系统，其特征在于所述转发器包括一个具有一对基本上成180度角度相互面对的表面的外壳；安装于所述表面的每一个的用于在相对于安装于所述表面的另一个的天线元件的方向相反的方向上辐射能量的至少一个天线元件；和；一个安装于所述外壳内部的、可操作地耦合所述模块的所述相互面对的表面的每一个上的至少一个天线元件之间的信号的电路。
26．如权利要求25所述的系统，其特征在于所述自适应消除电路构成所述电路的一部分。
27．一种操作具有至少一个用于与基站通信的施主天线元件和至少一个用于与远程站通信的零点天线元件以及具有耦合在所述施主天线与所述零点天线之间的射频上行链路路径和射频下行链路路径的转发器系统的方法，所述方法包括射频上行链路路径和下行链路路径中的至少一个产生消除信号，该消除信号被增加到所述射频上行链路路径或所述射频下行链路路径中的射频信号时，基本上消除在所述射频信号中出现的任何反馈信号。
28．如权利要求27所述的方法，其特征在于所述产生包括从所述射频上行链路路径和下行链路路径之一接收到来的射频信号，所述射频信号具有一反馈信号分量，并且其数字取样和处理所述到来的射频信号以产生中间频率信号，还使用所述中间频率信号和来自所述射频上行链路路径和下行链路路径的所述一个的射频输出信号的取样以及下行链路路径以产生所述消除信号。
29．如权利要求28所述的方法，其特征在于所述处理包括把所述到来的射频信号下转换为低频信号以用于数字取样；数字化所述低频信号；和使用所述数字化的低频信号数字地计算需要的中间频率信号。
30．如权利要求28所述的方法，还包括加和所述中间频率信号和所述到来的射频信号。
31．如权利要求30所述的方法，其特征在于所述数字处理在所述加和之后。
32．如权利要求31所述的方法，还包括在所述加和之后进行滤波和功率放大。
33．如权利要求29所述的方法，其特征在于所述产生还包括可控地衰减射频输出信号并在所述衰减后进行I／Q调制。
34．如权利要求27所述的方法，其特征在于所述转发器包括一个具有一对基本上成180度角度相互面对的表面的外壳，并且所述方法还包括安装至少一个安装于所述表面的每一个的用于在相对于安装于所述表面的另一个的天线元件的方向相反的方向上辐射能量的天线元件；及在所述外壳内部安装一个电路用于操作地耦合所述模块的所述相互面对的表面的每一个上的至少一个天线元件之间的信号。
35．一种转发器系统，包括至少一个用于与基站通信的施主天线元件和至少一个用于与远程站通信的零点天线元件以及一个产生消除信号的自适应消除电路，该信号被增加到来自所述施主天线或所述零点天线中的射频信号时，基本上消除在所述射频信号中出现的任何反馈信号。
全文摘要
一种转发器系统,具有至少一个用于与基站通信的施主天线元件和至少一个用于与远程站通信的链路天线元件。在施主天线与零点天线之间耦合射频上行链路路径和射频下行链路路径。射频上行链路路径和射频下行链路路径的每一个中的自适应消除电路产生一个消除信号,该信号被增加到射频上行链路路径和射频下行链路路径中的射频信号时,基本上消除在所述射频信号中出现的任何反馈信号。
文档编号H01Q21/29GK1281320SQ0012029
公开日2001年1月24日 申请日期2000年7月19日 优先权日1999年7月20日
发明者M·D·贾德, G·A·马卡 申请人:安德鲁公司