专利名称：使用菊花链方法的光中继器及其方法
技术领域：
本发明涉及一种光通信系统，尤其是涉及用于发射基带数字信号的装置和方法，此基带数字信号为当将许多使用菊花链方法的光中继器的各自的基带数字信号相加后从最后一个光中继器输出的信号。
在由于弱的频率强度导致终端接收为可能的区域(地下广场，地下购物区，暗道，大楼地下，大楼内部和类似的地方)，由于中继器系统将信号重新放大并发射，用户可获得优质的服务质量。中继器的主要原理为通过经第三发射介质将RF信号发射到合乎要求的远程位置而再次把基站的射频(RF)信号复制为RF信号。RF信号为具有从10Khz到100KHz的频率范围的普通带宽频谱，且此频率范围为电磁波通信中的基本频率。
中继器包括光中继器，频率变换中继器，微波(M/W)中继器，激光中继器和类似的中继器，进一步地包括干扰消除器，干扰消除器用于防止由位于中继器内部的相控电路产生的电磁波动的振荡，而对信号不加任何改变。
在上述各类型中继器中，光中继器为这样一种设备，它通过处理经过远离基站的远程天线输入/输出的信号以象连接到基站的天线一样工作。另外，上述光中继器为这样一种分集的发射放大装置，它通过使用码分多址(CDMA)方法，在基站和位于无线通信服务区中的移动站之间发射电波，以扩展服务区和消除盲区。
在将已输入的RF电信号转换为RF光信号后，当已转换的RF光信号被通过光缆发射出去时，此信号可被发射到盲区，因此消除了盲点、扩展了服务区并设计了一具有单独容量和覆盖区域的网络。这种光中继器包括用于处理基站基带和光信号的接口的施主(donor)部分、光信号接口以及作为光缆和无线RF信号接口部分的远程部分。
在光中继器中，接收光基站产生的模拟信号，在施主部分对信号数字化、计算、处理后，将结果发射到远程部分的过程对于克服在发射光信号中产生的衰减是非常重要的。在被调制为RF光信号的信号是数字信号的情况下，该数字信号不受允许存在于光信号发射模块中的35dB的最大衰减量的很大影响，而且不受信噪比(SNR)或互调失真(IMD)的影响。
图1为图示包括模拟光中继器的传统光通信系统的方框图。
如图1所示，上述光通信系统包括多个(1-N)模拟光中继器200和通过光缆各自与光中继器200相连的CDMA主基站300，且光中继器200包括用于接收RF模拟信号的天线210，用于减少内部噪声，随机地控制放大增益和放大RF模拟信号的低噪声调谐放大器220，用于将RF模拟电信号转换为RF光信号的电光信号(E/O)变换器230。
同样地，CDMA主基站300包括用于将从光中继器发射的RF光信号相加的光合成器310和用于将RF模拟光信号转换为RF模拟电信号的光电信号(O/E)变换器320，用于将RF模拟信号过滤为在光中继器200中限定的RF波段的带通滤波器(BPF)330，用于放大从BPF330接收到的RF信号的放大器340，用于将从放大器340接收到的RF模拟信号转换为基带数字信号的频率变换器350，用于通过接收从频率变换器350输出的基带数字信号完成解调的CDMA调制解调器370和用于控制放大器340放大增益的自动增益控制(AGC)电路360。
并且，频率变换器350包括用于将RF模拟信号转换为基带模拟信号的混频器(未示出)和用于将从混频器(未示出)接收到的基带模拟信号转换为基带数字信号的模拟信号数字信号(A/D)变换器(未示出)。
参考图1说明在包括传统模拟光中继器的光通信系统中信号处理的过程。
光中继器的天线210接收并发射RF模拟信号即Arf-1(t)到低噪声调谐放大器220。当低噪声调谐放大器220将RF信号(通过降低整个系统的噪声电平获得)维持在一低噪声电平后，低噪声调谐放大器220将具有低噪声电平的RF模拟信号发射到E/O变换器230。将已接收到的RF模拟电信号转换为RF模拟光信号后，E/O变换器230通过光缆将已转换的RF模拟光信号发射到CDMA主基站300的光合成器310。
将所有已接收到的RF模拟光信号相加后，光合成器310将已相加的RF光信号发射到O/E变换器320。将已接收的RF模拟光信号转换为RF模拟电信号之后，O/E变换器将已转换的RF模拟电信号即Arf_m(t)发射到BPF 330。BPF 330对已接收到的RF模拟电信号Arf_m(t)的宽度进行滤波，然后将已滤波的RF信号发射到放大器340。放大器340对已接收到的RF模拟电信号进行放大，以具有预先设定的增益，并将已放大的RF模拟电信号发射到频率变换器350的混频器(未示出)，且混频器将RF模拟信号转换为基带模拟信号并将基带模拟信号发射到A/D变换器(未示出)。A/D变换器将从混频器(未示出)接收到的基带模拟信号转换为基带数字信号并发射到CDMA调制解调器380。
CDMA调制解调器380执行对已接收到的基带数字信号的解调。
AGC电路360控制放大器340以输出一确定的增益。
因此，AGC 360维持输入到频率变换器350的A/D变换器(未示出)的基带模拟信号的大小。
然而，在从各自光中继器接收到的RF模拟信号在包括传统模拟光中继器的光通信系统的CDMA主基站中相加的情况下，出现了一问题，即由于连接光中继器和CDMA主基站的光缆的长度和温度造成了信号传输损失和信号延迟特性各不相同，因此需要一附加的电路以防止由于光缆温度造成的传输损失。
当从每一个光中继器接收到的RF模拟信号在CDMA主基站中以光形式合成时，必须使用光中继器的低噪声调谐放大器调整RF模拟信号的大小以达到各个光中继器的信号传输，使各个光中继器的传输信号被传输到CDMA主基站以具有相同的大小。
在CDMA主基站以光形式合成经过O/E变换器的输出信号(即Arf_m(t))变为N个光中继器最差的光中继器的已接收的噪声特性，并且需要附加的电路以获得各个光中继器的相同的往返时间。同样地，由于各个光中继器和CDMA主基站通过不同的光缆分别地连接，要求很多的成本以铺设光缆。
为了获得这些和其它优点和根据本发明的目的，如在此处体现和广义描述的那样，提供了一种使用菊花链方法的光中继器，它包括多个光中继器，用于将输入到天线的射频模拟信号转换为基带数字信号，将已转换的基带数字信号和从前一级发射的基带数字信号相加，并将已相加的信号发射到下一级，和包括用于接收并解调最后一个光中继器输出的信号的基站。
另外，一种用于采用菊花链方法的光中继器的方法，它包括步骤将已转换的基带数字信号(将输入到天线的射频模拟信号转换为基带数字信号)和从前一级发射的基带数字信号相加，和将已相加的信号发射到基站并且对被基站接收的基带数字信号解调。
通过结合附图地本发明的详细描述，本发明的上述的和其它目的、特点、方面和优点将更加明显。
在附图中图1图示包括模拟光中继器的传统光通信系统的方框图；和图2为根据本发明包括使用菊花链方法连接的数字光中继器的光通信系统。
优选实施例现在将详细地参考本发明优选实施例，它的例子将结合附图进行说明。
图2为根据本发明包括使用菊花链方法连接的数字光中继器的光通信系统。
如图2所示，根据本发明的光通信系统包括多个(1-N)用于将RF模拟信号转换为基带数字信号并且将基带数字信号发射到下一步的光中继器400和用于从最后一个光中继器接收基带数字信号的CDMA主基站600。多个(1-N)光中继器400通过菊花链方法相连接。
菊花链方法为一种连续地连接硬件装置的结构。例如，它为一种总线线性连接方法，其中连续地将装置A连接到装置B和将装置B连接到装置C。此时，最后一个装置主要连接到电阻性装置或终端设备。该装置可接收相同的信号但与简单总线非常不同，该装置在位于链路各个装置将信号发射到另一个装置前调整一个或多个信号。
光中继器400包括用于接收RF模拟信号即Arf_1(t)信号的天线410，用于放大Arf_1(t)信号的低噪声调谐放大器420(此RF模拟信号从天线410接收到)用于将从低噪声调谐放大器420接收到的RF模拟信号滤波为设定宽度的RF波段的带通滤波器(BPF)430，用于将通过BPF 430接收到的RF模拟信号放大到设定的放大增益的放大器，用于将放大器440输出的RF模拟信号转换为基带数字信号的频率变换器450，延迟频率变换器输出的基带数字信号以匹配每一个光中继器的往返时间的数字延迟设备470，用于将从另一个远程光中继器接收到的基带数字光信号转换为基带数字电信号的光电信号数字变换器(O/E变换器)480，用于将从频率变换器450输出的基带数字信号和从O/E变换器输出的基带数字信号相加的数字求和器490，用于将从数字求和器490输出的基带数字光信号转换为基带数字光信号的电光信号数字变换器(E/O变换器)500，以及用于控制放大器440的增益以统一地维持放大器440的增益的自动增益控制(AGC)电路460。
CDMA主基站600包括用于将通过光缆从光中继器400的E/O变换器500接收的基带数字光信号转换为基带数字电信号的光电信号数字转换器(O/E变换器)610，和用于通过接收从O/E变换器610发射的基带信号执行解调的CDMA调制解调器620。
频率变换器450的混频器(未示出)经从放大器440接收的RF模拟信号转换为基带模拟信号。A/D变换器(未示出)将从混频器(未示出)接收到的基带模拟信号转换为基带数字信号，并将基带数字信号即Abs_1(t)发射到数字延迟装置470。
根据本发明的包括采用菊花链方法的数字光中继器的光通信系统中的信号处理的过程将参考图2进行说明。
光中继器400的天线410接收RF模拟信号即Arf_1(t)，并将此信号发射到低噪声调谐放大器420，低噪声调谐放大器420维持高频RF信号(通过降低整个系统的噪声电平而获得)于一低噪声电平，并将具有降低的噪声电平的RF信号发射到BPF 430。BPF 430对已接收到的RF模拟信号进行滤波并将已滤波的RF模拟信号发射到放大器440。放大器440以一确定的增益放大已接收的RF模拟信号，并将已放大的RF模拟信号发射到频率变换器450。
频率变换器450的混频器(未示出)将从放大器440接收到的RF模拟信号转换为基带模拟信号。A/D变换器(未示出/)将从混频器(未示出)接收到的基带模拟信号转换为基带数字信号并将基带数字信号即Abs_1(t)发射到数字延迟装置470。数字延迟装置470将延迟已接收到的基带数字信号以匹配另一个光中继器的往返时间，并且将已延迟的基带数字信号即Abs_1(t)发射到数字求和器490。
同样，O/E变换器500接收从另一个光中继器发射的基带数字光信号，将已接收的基带数字光信号转换为基带数字电信号，并将该信号发射到数字求和器490。数字求和器490将从数字延迟装置470接收到的Abs_1(t)信号和从O/E变换器480接收的基带数字信号相加，并且将已相加的信号发射到E/O变换器500。E/O变换器500将已接收的基带数字电信号转换为基带数字光信号，然后将已转换的基带数字光信号发射到第N个光中继器及最后的远程光中继器，该光中继器重复将信号输入到另一个光中继器的过程。
从最后的光中继器输出的基带数字光信号被通过光缆发射到CDMA主基站600的O/E变换器610。O/E变换器610将已接收的基带数字信号转换为基带数字电信号，并且将该信号发射到CDMA调制解调器620。CDMA调制解调器620解调已接收的基带数字信号。
如上所述，通过将在光中继器中输入的RF信号转换为基带数字信号，利用菊花链方法将许多光中继器相连接，将各个中继器的基带数字信号相加并将已输出的结果发射到基站，本发明能够减少铺设光缆的成本和使由于光缆的传输长度和温度导致的传输损失最小。
本发明中，即使由于光缆的传输长度和温度产生了传输损失，也不需要附加电路来补偿损失而且能够恢复受传输损失影响的数字信号的光缆的长度要比传统远程光基站的单元的直径宽。另外，与传统的方法不同，使用本发明，RF信号不受已接收到的多个光中继器中的最差的远程光中继器的噪声特性所影响和不受E/O变换器，O/E变换器和光缆中产生的噪声所影响。另外，使用本发明，具有更多的优点，即，对数字延迟装置的精确控制以匹配各个中继器的的往返延迟能够容易地完成而且没有偏差。
由于本发明可以在其原理或基本特性范围内的多种形式进行具体实施，由此，应当理解，除非特别说明，上述描述的实施例不受前述的任何说明的细节所限制，而应当广泛地解释为在所附的所定义的原理和范围内，因此，所有落于权利要求或其等同的范围内的变更和修改将被所附加的权利要求所涵盖。
权利要求
1.一种使用菊花链方法的光中继器，包括多个光中继器，用于将输入到天线的无线射频模拟信号转换为基带数字信号，将已转换的基带数字信号和从前一级发射的基带数字信号相加，并将已相加的信号发射到下一步；基站，用于接收和解调最后一个光中继器的输出信号；
2.根据权利要求1的设备，其中光中继器包括用于对已接收的RF模拟信号进行滤波的带通滤波器(BPF)；用于对已滤波的RF模拟信号进行放大的放大器；用于将已放大的RF模拟信号转换为基带数字信号的频率变换器；用于延迟已转换的基带数字信号的数字延迟装置；用于将从另一个光中继器接收到的基带数字光信号转换为基带数字电信号的光电信号数字变换器(O/E变换器)；用于将从所述频率变换器输出的基带数字信号和从所述O/E变换器输出的基带数字信号相加的数字求和器；用于将从所述数字求和器输出的基带电信号转换为基带光信号的电光信号数字变换器(E/O变换器)；和用于控制放大器放大增益的自动增益控制(AGC)电路；
3.根据权利要求2的设备，其中数字延迟装置延迟基带信号以匹配每一个光中继器的往返时间。
4.根据权利要求2的设备，其中所述AGC电路控制放大器，使其具有统一的放大增益，以统一地维持输入到频率变换器的信号的大小。
5.根据权利要求2的设备，其中所述O/E变换器接收从另一个光中继器发射的基带数字光信号。
6.根据权利要求1的设备，其中光中继器通过光缆和另一个光中继器连接。
7.根据权利要求1的设备，其中光中继器通过光缆和基站连接。
8.根据权利要求1的设备，其中光中继器利用菊花链方法和另一个光中继器连接。
9.一种用于采用菊花链方法的光中继器的方法，包括如下步骤将已转换的基带数字信号和从前一级发射的基带数字信号相加，并将已相加的信号发射到基站，所述基带数字信号是通过将输入到天线的射频模拟信号进行转换得到的；和解调被基站接收的基带数字信号。
10.根据权利要求9的方法，其中发射过程包括如下步骤在频率变换器中将从天线发射的RF模拟信号转换为基带数字信号；延迟在数字延迟装置中转换的已转换的基带数字信号；和将已延迟的基带数字信号和从另一个光中继器发射的基带数字信号相加，并将已相加的信号发射到基站。
11.根据权利要求10的方法，其中频率变换器以在放大器中被放大到一确定放大增益的确定的大小接收输入信号。
12.根据权利要求11的方法，其中放大器被一AGC电路所控制以维持一确定的放大增益。
13.根据权利要求10的方法，其中延迟数字装置延迟基带数字信号以与另一个光中继器匹配往返时间。
14.根据权利要求10的方法，其光中继器的个数是多个的。
15.根据权利要求9的方法，其中基带数字信号被连续地与另一个光中继器的基带数字信号相加。
16.根据权利要求9的方法，其中基站接收从最后一个光中继器输出的基带数字光信号。
17.根据权利要求10的方法，其中光中继器通过光缆与另一个光中继器连接。
18.根据权利要求10的方法，其中光中继器通过光缆与基站连接。
19.根据权利要求10的方法，其中光中继器利用菊花链方法与另一个光中继器连接。
20.一种用于利用菊花链方法的光中继器的方法，包括如下步骤在放大器中放大通过天线输入的RF模拟信号；在A/D变换器中将已放大的RF模拟信号转换为基带数字信号；在数字延迟装置中延迟已转换的基带数字信号；在数字求和器中将已延迟的基带数字信号和从另一个光中继器发射的基带数字信号相加，并且将已相加的基带数字信号发射到基站；和在基站中解调基带数字信号。
21.根据权利要求20的方法，其中放大器将已接收到的RF模拟信号放大到一确定的放大增益，以统一地维持输入到A/D变换器的RF模拟信号的大小。
22.根据权利要求21的方法，其中放大器被一AGC电路控制以维持一确定的放大增益。
23.根据权利要求20的方法，其中数字延迟装置延迟已接收到的基带数字信号，以与从另一个光中继器输出的基带数字光信号匹配往返时间。
24.根据权利要求20的方法，其中基站接收从最后一个光中继器输出的基站数字光信号。
25.根据权利要求20的方法，其中光中继器通过光缆与另一个光中继器连接。
26.根据权利要求20的方法，其中光中继器通过光缆与基站连接。
27.根据权利要求20的方法，其中光中继器利用菊花链方法与另一个光中继器连接。
全文摘要
通过在将从利用菊花链方法的许多光中继器输出的RF模拟信号转换为基带数字信号后,将从最后一个光中继器输出的数字信号发射到基站,本发明的使用菊花链方法的光中继器及其方法能够减少用于扩展光缆的成本,而不受连接各个光中继器和基站的光缆的长度和温度所影响,能够减少由于光模块(E/O变换器和O/E变换器)产生的噪声。另外,用于利用菊花链方法的光中继器的方法包括步骤:将已转换的基带数字信号和从前一级发射的基带数字信号相加,将已相加的基带数字信号发射到基站并且解调已被基站接收的基带数字信号。
文档编号H04B10/12GK1362799SQ0113868
公开日2002年8月7日 申请日期2001年12月28日 优先权日2000年12月28日
发明者柳在祐 申请人:Lg电子株式会社