专利名称：用于无线网络系统的分布式天线系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于无线通信系统中的无线收发器系统，并且具体地涉及用于无线收发器系统的分布式天线系统。
背景技术：
如图1所示，当代蜂窝电话系统和宽带无线大都市网络20通常被划分成以如下模式分布的多个小区22，该模式用于排除同信道干扰并且提供对在系统服务区中操作的移动和固定订户单元的覆盖。每个小区22包括基站对，基站M采用了射频(RF)收发器设备、 天线沈和有线线路观通信设备。小区站点的地理区域中的移动/固定订户单元30使用 RF收发器设备来与基站M内的RF收发器进行通信。基站M对去往/来自订户移动单元或设备(例如，电话)30以及去往/来自移动电话交换局32或接入服务网关的语音和数据流量进行中继，该移动电话交换局32或接入服务网关例如继而连接到中央网络(诸如，公共交换电话网络(PSTN) 34)或分组交换网络(诸如，因特网)。为了改善基站M的容量以处理更多的移动用户30，小区22可以被划分成多个扇区38或者进一步细分成基站M被更低成本、降低容量的微小区或微微小区36取代的更小的小区。在某些配置中，可以采用分布式天线系统(DAS)来优化较大小区中的RF分布，以便以甚至比微微小区和/或微小区36更低的成本来增加容量。这些方法允许有限数目的昂贵的RF信道的重复使用而不需要引发一个或多个完整基站M的成本。此外，这些技术还可以用于将覆盖扩展到小区站点内其中RF传播可能被障碍物(诸如，在建筑物和隧道中)限制的区域，或者扩展到其中流量(收益)没有证明完整基站M所需投入是合适的区域。分布式天线系统支持RF覆盖以均勻的方式适配于特定环境以辅助减少引入的干扰的量。另外，保持额外流量较低，这是因为仅分布现有小区并且不需要在小区间切换。为了减少与其通信系统的开发相关联的成本，多个服务提供商经常将他们的基站 M定位在相同的地理点。提供商继而可以将这种项目共享为天线、天线塔、主电源引下线 (drops)、土地成本和监管成本。这些服务提供商可以采用多个RF频带、相同RF频带中的多个信道和多个空中接口标准(例如，CDMA、UMTS、TDMA和WiMax)。每个服务提供商通过部署他们自己的微小区/微微小区和/或分布式天线来扩展覆盖以增加容量的成本可能非常高。另外，在RF传播较差的某些区域中(诸如体育场馆或购物中心)，这种设施的所有者可能出于美学原因或者由于空间限制而不允许多个服务提供商安装这种设备。因此，在本领域中存在对一种可以由多个服务提供商使用来扩展覆盖和增加容量的系统的需要。
发明内容
本发明的各个实施方式提供了一种分布式天线系统(“DAS”)，该DAS可以由多个无线服务提供商使用来增加多个通信系统的容量和覆盖区域，而不需要每个提供商引发部署一个或多个微小区/微微小区或DAS的成本。为此，本发明的各个实施方式能够同时在由多个服务提供商操作的并置基站与远程或固定订户单元之间分发信号。该信号可以涵盖多个RF频带、这些频带中的多个信道和多个空中接口标准。本发明的实施方式可以向无线服务提供商提供一种解决方案，该解决方案当与微小区或微微小区相比时，允许它们以更低的成本利用类似或者甚至改进的信号质量来覆盖某些环境。分布式天线系统的某些实施方式包括系统控制器和与多个基站中的至少一个通信的主单元。远程单元通过高数据速率介质与主单元和/或另一上游或下游远程单元进行通信。在某些实施方式中，远程单元通过数字调制光学信道与主单元和/或其他远程单元进行通信。在其他实施方式中，分布式天线系统包括控制器和由该控制器控制的数字时间/ 空间交叉点交换机。数字化收发器与数字时间/空间交叉点交换机进行通信。交叉点交换机被配置用于通过数字化收发器发射和接收数字数据。
并入本说明书并且构成其一部分的附示了本发明的实施方式，并且与上文给出的本发明总体描述和下文给出的详细描述一起用于说明本发明。图1是当代蜂窝电话系统和宽带无线大都市网络的方框图。图2A是采用了本发明的实施方式的图1蜂窝电话系统和宽带无线大都市网络的方框图。图2B是图2A中一部分的详细视图。图3是本发明的一个实施方式的详细方框图。图4是在本发明的实施方式中使用的主单元的详细方框图。图5是在本发明某些实施方式中使用的TDD开关的方框图。图6A和图6B是在本发明的实施方式中利用的远程单元中的一部分的详细方框图。图7A和图7B是在本发明的实施方式中利用的备选的远程单元中的一部分的详细方框图。图8是包括扩展单元的本发明实施方式的详细方框图。图9是图8扩展单元中的一部分的详细方框图。图IOA和图IOB是与本发明的实施方式一起利用的备选主单元中的一部分的详细方框图。图11是根据本发明实施方式之一的蜂窝电话系统和宽带无线大都市网络的详细方框图。图12A和图12B是与和本发明实施方式一起利用的图IOA和图IOB的主单元类似的另一主单元中的一部分的详细方框图。图13是诸如在图6A至图6B和图7A至图7B中的利用数字交叉点交换机的远程单元的备选的示例性实施方式。图14是采用数字交叉点交换的主单元和远程/扩展单元的方框图。图15A至图15C是不同类型数字收发器的方框图。图16是具有组合/求和功能的数字交叉点交换机的方框图。
应当理解，附图未必按比例，而是呈现表示用于说明本发明基本原理的某种程度上简化的各种特征。这里所公开的操作序列的特定设计特征例如包括各种所示部件的特定尺寸、定向、位置和形状，将会部分地由特定意图应用和使用环境来确定。所示实施方式的某些特征可以相对于其他特征而放大或失真，以用于促进视觉化和清楚的理解。具体地，例如为了清楚或说明起见，可以将薄的特征加厚。
具体实施例方式本发明的实施方式提供了一种分布式天线系统(“DAS”)，该DAS可以供多个服务提供商使用来增加多个通信系统的容量和覆盖区域，而不需要每个提供商引发部署一个或多个微小区/微微小区或DAS的成本。为此，本发明的实施方式能够同时在由多个服务提供商操作的并置基站与远程或固定订户单元之间分发信号，该信号采用了多个RF频带、这些频带中的多个信道和多个空中接口标准。本发明的系统架构使得可以针对每个覆盖场景定制RF频带/空中接口的数目、可以适应的服务提供商的数目以及分布式天线的数目，以最小化成本。在图2A和图2B中所示的示例性实施方式中可以看到该系统的一个可能实现方式40。该实现方式40包括与至少一个基站M并置的主单元42。主单元42可以经由有线线路观连接而连接到移动电话交换局32。分布式天线单元的群组44经由高速数字传输链路46互连。以数字格式传输 RF信号可以辅助防止由于传输链路产生的任意可估量的退化。频谱滤波还可以用于允许或防止特定无线电信号的分发。另外，频谱分量的各个群组延迟可以单独进行调节而不需要硬件修改。因此，可以避免重叠的同播小区之间的质量退化延迟差异。本发明的实施方式中采用的数字传输机制支持传输链路上可用带宽的灵活使用。 这些链路的主要用途通常用于RF频谱。链路的时分多路复用格式允许传输多个信号，这些信号甚至可以处于相同的RF频率。此外，来自数据通信链路(诸如以太网)的数据还可以插入数字传输链路中以用于系统监测、配置、控制以及其他用户应用。在图3所示的分布式天线系统50的第一实施方式中，一个或多个主单元42a、42b 和系统控制器52与一个或多个运营商的基站Ma-d并置。在此实施方式中，每个主单元 4h、42b能够处理多达六个RF频带，其中对于频分双工(FDD)空中接口而言，其能够处理多达每频带四个服务提供商，以及对于时分双工(TDD)空中接口而言，其能够处理多达每频带一个运营商，尽管本领域普通技术人员将理解其他主单元能够处理更多或更少的RF频带、服务提供商或运营商。主单元42a、42b经由引导的耦合接口 M连接到基站Ma-Md。 主单元42a、42b还经由1到4个宽带数字调制光学接口 56连接到一系列分布式天线单元 44(以下称为远程单元)，尽管本领域普通技术人员将理解其他主单元可以具有多于四个光学接口。多达四个远程单元44可以沿每个光学接口 56进行菊花链(daisy chain)排列。 使用多个光学接口 56允许定位远程单元44a-44d以便优化覆盖。远程单元44a_44d还可以每个都被配置用于处理多达六个RF频带。可以采用多个主单元42a、42b以提供多个扇区和附加的服务提供商。本领域普通技术人员将认识到，可以使用多于四个远程单元44。 类似地，本领域普通技术人员将认识到，还可以使用多于六个RF频带。针对每个RF频带57a、57b，主单元42a、42b基于每个频带对来自多达四个基站 24a-24d中的下行链路信号58进行组合，并且对该经组合的信号进行数字化。本领域普通技术人员将认识到，可以存在与主单元42a、42b进行通信的更多或更少的基站Μ。来自每个RF频带57a、57b的数字化并且经组合的信号然后可以被时分多路复用成帧并且被转换成单个串行流。成帧的串行数据经由数字调制光学信道(DMOC)60a-60d发射到远程单元 44a-44d。远程单元44a-44d将数字调制光信号转换成电信号；将各种时隙进行解帧以从每个频带分离信号；将它们解串行化；以及经由本地天线62以RF频率向订户单元30重新发射每个频带。远程单元44a_44d还经由本地天线62从客户或订户单元/设备30接收RF语音和/或数据信号(被称为上行链路信号64)。每个RF上行链路频带被单独地数字化。远程单元44a-Mc还可以从在菊花链中位于其之前的远程单元44b-44d中接收串行数字信号。 该数字信号包含由之前远程单元44b-44d接收的上行链路信号。该后者信号被转换成电格式，并且针对每个频带的上行链路信号被分离并且添加到从正在使用的每个RF频带本地接收的上行链路信号。将针对每个频带经求和的上行链路信号组合成单个串行数字协议， 并且经由数字调制光学链路60a-60d发射到下一远程单元44a-Mc或主单元42a。该主单元4 将该光学上行链路信号转换成电信号；从每个频带分离信号；将它们转换成模拟信号；将每个都转化到适当的无线电频率；以及将它们发送到适当的基站Ma-Md。在某些实施方式中，远程单元44a_44d可以允许在相同频率上实现若干个RF信号，正如发射和接收分集所需。这通常实现为针对分集路径的专用硬件，并且数字化的信号可以与主信号多路复用在相同的高速串行链路60上。该实现方式不限于分集。例如，还可以使用MIMO(多输入多输出)配置，诸如具有N个发射器和M个接收器的配置NXM。此外， 可以在相同的远程单元位置上发送可能占用相同频带的多个扇区的信号。针对该特征，在某些实施方式中可能需要专用的远程单元硬件。每个DMOC 60a-60d都是全双工信道，该全双工信道在某些实施方式中可以使用两个光纤66a、66b实现为两个半双工信道，一个用于上行链路数据并且一个用于下行链路数据，或者在其他实施方式中可以使用如图3中所示的单个光纤67。在单个光纤67的实现方式中，上行链路64信号和下行链路58信号被承载在不同的波长上，并且采用波分多路复用器(WDM)来组合或分裂两个光信号。单个光纤67的实现方式还可以使用双向光学收发器来实现。在某些实施方式中，可以使用高链路裕量的光纤收发器来允许使用现有的较老光纤电缆(其可能具有较差质量或者具有多个接头)以便进一步降低安装成本。光纤可以是单模光纤或者是多模光纤，并且还可以用于传输链路。包括光学收发器108的DMOC 60 还可以由用于高数据速率介质的不同收发器代替，该高数据速率介质诸如同轴电缆、双绞铜线、自由空间RF或光、或者诸如以太网68、SONET、SDH、ATM、PDH等的共享网络。除了来自每个频带的数字化的信号之外，上行链路和下行链路数字调制光学链路 60还包含操作和维护(0&M)以太网数据和四个用户以太网10Mb/s、100Mb/s、l(ib/s或更高的数据速率信号之一。前者信号用于配置和控制系统并且监测系统状态。当服务提供商认为合适时，用户以太网信号可以供他们使用。控制器52提供对主单元42和远程单元44的整体监督和控制以及警报转发。现在关注主单元42，图4包含主单元42的详细方框图。每个主单元42可以包含 1到6个无线电信道(以下被称为“路径”)70、1到4个数字调制光学信道72、控制器74、 时钟生成器76和以太网交换机78。
在一个实施方式中，每个无线电路径(诸如70a)可以被配置用于例如处理去往以及来自基站Ma_24d的单个RF频带。针对FDD空中接口，无线电信道70a采用组合器和双工器80来处理上行链路信号(从订户30到基站24)和下行链路信号(从基站M到订户 30)。RF下变频器82对从组合器/双工器80接收的信号(下行链路信号)进行放大以确保A/D转换器84完全加载。RF下变频器82将频带的中心频率设置在A/D转换器的通带内。宽带A/D 84对空中接口的整个下行链路频带进行数字化以确保所有下行链路信道均被数字化。重采样器86将信号转换成复杂格式；在某些情况下数字地下变频频带；对信号进行抽取和滤波；以及对其进行重采样。这减少了与必须在光学线路上传送的下行链路信号(诸如88a)相关联的数据量，并且将数字化的数据的速率与光学网络比特速率同步。无线电信道70a的上行链路部分针对其从远程单元44分配的频带在上行链路信号被转换成电信号之后将它们进行求和90。求和90在某些情况下被重采样、内插，以改变成不同的数据速率，以及由重采样器92上变频，并且然后由D/A转换器94转换成模拟形式。RF上变频器96将模拟信号的中心频率转化到用于空中接口的适当频率并且对其进行放大。该经放大的信号被施加到组合器/双工器80并且被路由回到基站Ma-Md。在利用TDD空中接口的实施方式中，组合器和双工器由图4中所示例如在无线电信道70b中的开关功能98代替并在图5中进行了详细描述。当主单元42正接收来自基站 24的下行链路信号时，RF上变频器中的RF放大器被禁用，并且分流开关100将RF放大器分流到接地从而进一步减少泄漏。在当主单元42向基站M发送上行链路信号时的间隔期间，RF放大器被启用，分流开关100断开并且串行开关102断开以保护RF下变频器免受由于高功率电平造成的损坏。开关控制时序104由主单元控制器74根据下行链路信号88b 确定。另外，格式化器106可以应用数据压缩以在串行数据流被发送到电光收发器108中的发射器之前减少包括在该串行数据流中的冗余数字信息。该压缩可以支持节省带宽或者使用具有较低比特速率的较低成本的收发器。该经压缩的串行数据在被108的光学接收器的相对端接收之后，可以由接收器侧的格式化器106将其转换成未压缩的数据流。每个数字调制光学信道72a、72b都包括格式化器106和电光收发器108。在传出侧，格式化器106将来自每个RF频带的数字下行链路信号88a-88b连同以精简介质独立接口(RMII)格式的客户以太网llOa-llOb、0&M数据112a_112c和同步信息按块放入时分多路复用帧中。在其他实施方式中，其他接口(诸如，MII、RMII、GMII、SGMII、XGMII等)可以用于代替RMII接口。成帧的数据可以通过将其与线性反馈移位寄存器的输出进行异或 (XOR)来随机化，以移除逻辑1或0的长串。还可以使用其他已知的编码格式(诸如8比特/10比特或64比特/66比特编码)，但是在使用数字串行链路中可能导致效率降低。该数字数据继而转换成串行流，该串行流用于调制电光收发器108内的光发射器。在单个光纤67实现方式中，采用波分多路复用器(WDM) 109(诸如在DMOC 72b中)来组合或分裂两个光信号。对于来自远程单元44的传入信号，电光收发器108将光信号转换成电信号。格式化器106锁相到传入比特流，并且生成锁相到数据速率并且与串行数据流对齐的比特时钟。格式化器106然后将串行流转换成并行数字数据流，将其解随机化以及执行帧同步。然后其针对每个频带分解数字化的上行链路信号，缓冲每个频带并且将频带路由到适当的无线电信道70a、70b。最终，格式化器106分解、缓冲0&M以太网数据112a_112c和用户以太网数据llOa-llOb，并且分别将它们路由到控制器74和以太网交换机78。主单元控制器74使用本地存储的信息和来自0&M以太网68的信息来配置和控制主单元42中的其他块。主单元控制器74还将此信息传送到远程单元44，并且经由0&M以太网68将远程单元44和主单元42的状态报告给主控制器52。当无线电信道(诸如70b) 被分配给TDD空中接口时，控制器74还使用对应的下行链路信号88b来导出TDD开关控制时序104。系统控制器52通常具有对整体系统的控制。主单元控制器74用于配置各个模块以及监督各个模块。作为配置和监督功能的一部分，主单元控制器74可操作用于通过对下行链路信令进行解码或者从不同源获取它(诸如时变UL RS SI或者提供自外部源的某些基站时钟信号)，来确定TDD系统中的上行链路/下行链路开关时序。可以通过对下行链路信令进行解码来确定和分发TDMA系统中的下行链路帧时钟以支持基于时隙的功能，诸如上行链路或下行链路静噪(muting)、在时隙内的上行链路或下行链路接收信号强度指示 (“RSSI”)测量、上行链路或下行链路流量分析等。主单元控制器74可以检测RF频谱中的活动信道，以辅助或自动配置重采样器86、92中的滤波器配置。重采样器中的各个信号的优化电平测量还可以由下行链路RF频带中各种信号的RSSI的测量来确定。远程单元控制器IM可以在远程单元44的上行链路中执行类似的任务。另外，主单元控制器74可以测量CDMA或正交频分多路复用(“OFDM”)信号的导频信号强度以适当地设置下行链路信号的电平，这是由于RSSI可以在基站小区的不同容量负载下变化。导频信号通常与导频电平与用于满负载最大复合之间的配置比率保持一致，可以保留针对信号所需的净空(headroom)。主单元控制器74还可以测量和监督所提供的下行链路信道的信号质量。如果来自基站的信号退化，则可以设置警报并且运营商可以关注于基站而不需要对DAS系统进行故障查找。在某些实施方式中，主单元控制器74确定针对窄带基站标准(诸如全球移动通信系统(“GSM”))的信道的量。与功率恒定的广播控制信道(“BCCH”)的测量一起，可以确定针对多信道子频带所需的适当净空，并且可以避免过驱动或驱动不足的情况。在其他实施方式中，主单元控制器74监测存在多信道时的发射频谱的波峰因子。该波峰因子可以向发射功率的电平测量或者向系统的特定增益阶段的功率回退(back-off)提供输入。配置的净空通常高于测量的波峰因子以避免由于削波或失真而产生的信号退化。另外，在某些实施方式中可以在重采样器中采用波峰因子降低机制，以降低波峰因子并且更有效地使用
远程单元44中的RF功率放大器或者辅助减少需要经由链路发射的每采样上所需比特的数目。时钟生成器76可以使用稳定的温度补偿压控晶体(TCVXO)来生成针对所有主单元42功能块的参考信号114和稳定时钟。尽管，本领域普通技术人员将理解还可以使用其他设备或晶体来生成钟控信号，只要它们能够产生系统所需的稳定时钟。现在关注于远程单元44，图6A和图6B包含远程单元44的详细方框图。每个单元44可以包含1到6个无线电信道120、一个或两个DMOC 122、远程单元控制器IM和以太网交换机126。DMOC 122可以被称为下游信道1 和上游信道130。下游信道1 连接到在菊花链中位于该远程单元之前的远程单元44。上游信道130连接到主单元42或者另一远程单元44。DMOC 122功能块与主单元42中的功能块非常类似。两者均包括格式化器132和电光收发器134。传出数据被缓冲、格式化成帧、被随机化、并行到串行转换以及用于对电光收发器134中的光学发射器调制。传入数据从光格式转换成电格式、比特同步化、解随机化、 帧同步化以及被转换成并行格式。各种数据类型继而被分解并分发到远程单元44中的其他功能块。在某些实施方式中，格式化器132可以实现压缩和解压缩机制以用于降低在数字光学链路上的带宽。远程单元44中的无线电信道与主单元42中的无线电信道功能上类似。每个无线电信道配置用于处理单个RF频带。与主单元42无线电信道70不同，远程单元44无线电信道120经由交叉频带耦合器136连接到天线62。对于FDD空中接口，无线电信道(诸如无线电信道120a)采用双工器138来分裂上行链路(订户30到基站24)和下行链路信号 (基站M到订户30)。对于主单元42或远程单元44的某些实施方式而言，双工器、交叉频带组合器和耦合器可以是可选的。在这些实施方式中，附加的天线可以代替远程单元44中的双工器138和交叉耦合器136。主单元42中将需要额外的电缆。RF下变频器140将从天线62接收的上行链路信号进行放大以确保A/D转换器142满负载并且将频带的中心频率设置在A/D转换器通带内。宽带A/D 142将空中接口的整个上行链路频带进行数字化， 以确保所有上行链路信道都被数字化。重采样器144将上行链路信号转换成复杂格式；在某些情况下数字地下变频该信号、对信号进行抽取和滤波；以及通过多速率滤波器组对其进行重采样。这减少了需要在光学线路上传送的数据量，并且将数字化的数据的速率与光学网络比特速率同步。在加法器147中，将重采样器144的输出添加到来自下游远程单元 44的上行链路信号146a。针对每个频带的经求和的上行链路信号148a然后向DMOC 122 中的上游信道130中的格式化器132发送。针对每个频带(150a、150b)的下行链路信号150在重采样器152中被内插并且在其中频移。各个频谱分量的群组延迟可以经由重采样器152中的滤波器或延迟元件进行调节。该信号然后由D/A转换器巧4转换成模拟形式。RF上变频器156将模拟下行链路频带的中心频率转化到针对空中接口的适当频率并且对其进行放大。该经放大的信号然后被施加到天线62并且被发射给订户单元30。对于TDD空中接口，双工器138由无线电信道120b和图5中所示的开关功能98 代替。当远程单元44正在接收上行链路时，RF上变频器156中的RF功率放大器被禁用并且分流开关100将RF功率放大器分流到接地从而进一步减少泄漏。当远程单元44发射下行链路信号时，RF功率放大器被启用，分流开关100断开以允许下行链路信号到达天线62 并且串行开关102断开以保护RF下变频器140免受由于高功率电平造成的损坏。至于主单元42，开关控制时序104由控制器IM根据下行链路信号150a、150b确定。时钟生成器158包括压控晶体振荡器(VCXO)，该压控晶体振荡器经由窄带锁相环 (PLL)被锁相到传入串行数据流比特速率。VQCO输出被分裂并且用作针对每个无线电信道120a、120b中的本地振荡器、针对A/D 142和D/A 154转换器的采样时钟、以及针对远程单元44中其他块的时钟的频率参考160。本领域普通技术人员将认识到，长期频率准确性应当良好，以确保本地振荡器处于一定频率，并且短期抖动电平也应当较低，以确保抖动不会损坏A/D和D/A转换过程。通过锁相到光学链路的数据速率(来自主单元42中的稳定 TCVCX0)，远程单元44不需要昂贵的恒温补偿振荡器或GPS驯服方案来维持长期频率准确远程单元44不太昂贵。使用窄带PLL和晶控振荡器可以辅助减少针对 A/D和D/A转换器时钟的短期抖动。使用恢复的、抖动减少的时钟162重新钟控在每个远程单元44处的光学链路中的发射数据减少了抖动累积，而这可以辅助改进下游远程单元44 中的A/D和D/A转换器时钟，并且可以辅助减少光学通信信道122的比特误码率(BER)。远程单元控制器(RUC) 124使用本地存储的信息和来自0&M以太网68的信息来配置和控制远程单元44中的其他块。还可以向格式化器132提供下游RMII 112d和上游 RMII 112e。另外，本地0&M数据166可以被配置在本地0&M终端164处。远程单元44还将此信息传到上游远程单元44和下游远程单元44和/或主单元42。RUC IM另外使用适当的下行链路信号来在需要时导出TDD开关控制时序104。在用于远程单元44的无线电信道120c的备选实施方式中，无线电信道120c还可以采用数字预失真来将功率放大器线性化。图7A和图7B的方框图中示出了远程单元44 中的无线电信道120c的此实施方式。在此实施方式中，可以向一个或多个无线电信道120c 添加第三信号路径。该第三路径在功率放大之后与下行链路信号去耦合并且将其数字化。 在RF下变频器168中接收来自天线62的信号，该RF下变频器168对接收的信号进行放大以确保A/D转换器170满负载并且将频带的中心频率设置在A/D转换器通带内。宽带A/ D170将空中接口的整个上行链路频带进行数字化，以确保所有上行链路信道都被数字化。 将数字化的信号与数字预失真单元172中的下行链路信号的延迟版本进行比较，并且将此差异用于在D/A转换之前适应性地调节信号的相位和增益以校正功率放大器中的非线性。在分布式天线系统180的备选实施方式中，主单元42a、42b没有与基站M并置。 在此实施方式中，主单元42a、42b连接到天线182，并且到基站的有线线路接口由多频带RF 链路代替，如图8所示，包括组合器184和交叉频带耦合器186。组合器184和交叉频带耦合器186用于组合和划分来自多个服务提供商的每个基站M的信号。该配置仍允许多个服务提供商使用该系统，由此保留仅部署一个系统的成本效益而同时与具有并置系统的实施方式相比能够将覆盖扩展的更远。另外，在此实施方式中，主单元42中的组合器/双工器80可以被双工器代替。至于其他实施方式，每个主单元42可以支持多达六个RF频带， 尽管在其他实施方式中RF频带的数目可以多于六个。分布式天线系统的另一实施方式中，并且如在图8所示，来自主单元42的光学链路之一可以连接到扩展单元192。在此实施方式中，主单元42可以与基站M并置，如图3所示，或者主单元42可以不与基站M并置，如图8所示。扩展单元192向多达九个远程单元 44提供用于语音和数据流量、命令和控制以及用户数据分发的数字调制光学链路，借此增加了单个主单元42能够处理的远程单元44的数目。扩展单元192可以使用两个光纤66a、 66b的方法来与远程单元44通信，该方法在两个方向上使用相同的波长，或者扩展单元192 可以使用单个光纤67进行通信，该单个光纤67使用两个波长和WDM(图9中的204)。图9是扩展单元192的详细方框图。扩展单元包括DMOC 194、控制器196、时钟生成器198、以太网交换机200和加法器202。一个DMOC 19 连接到主单元42，而剩下的DMOC 194b-lMc每个都连接到不同的远程单元44。连接到主单元42的DMOC 19 将来自主单元42的数据扇出到其他DMOC 194b-194c。来自每个远程单元44的数据由DMOC 194b_194c 转换成电格式，并且被组合成单个成帧光学流并向主单元44发送。至于其他单元，DMOC可以采用两个光纤66a、66b或者使用两个波长和WDM 204的单个光纤67。时钟生成器198通过以与上文远程单元44中采用的相同方式将VQCO锁相到来自主单元42的串行比特流速率，来生成针对所有扩展单元192功能的时钟。针对每个频带的加法器20h、202b为来自每个远程单元44的频带组合数字化的上行链路数据206a-206b或208a_208b以用于向主单元42传输。该经组合的上行链路数据210a、210b可以辅助减少在去往主单元42的光学链路上的比特速率。向扩展单元控制器196和所有远程单元44发射主单元420&M数据112。还向所有远程单元44和扩展单元以太网交换机200发送针对每个远程单元的用户数据(用户RMII 数据21h、212b)。将0&M数据(包括本地0&M数据216和来自远程单元44的0&M数据 2Ha、214b)和来自远程单元44和扩展单元192的用户数据212a、212b成帧并向主单元42 发送。以太网交换机200将用户以太网数据110(包括图4中的110a、IlOb)从主单元42 路由到远程单元44或者从远程单元44路由。扩展单元控制器196使用本地存储的信息和来自0&M以太网的信息来配置和控制扩展单元196中的其他块。在分布式天线系统220的另一实施方式中，与基站M对接的一个或多个模拟RF 接口可以由以时分多路复用帧数字格式承载上行链路信号和下行链路信号的接口代替，诸如通用公共无线接口(CPRI)或开放式基站架构发起组织(OBSAI)链路。对于FDD空中接口而言，该接口是全双工，因此每个接口的物理层可以采用两个引导的耦合接口或者两个光纤信道或者使用了 WDM的单个光纤信道。对于TDD空中接口而言，该接口是半双工，因此物理层可以采用引导的耦合接口或者采用TDM的单个光纤或两个光纤。可以采用单模光纤或多模光纤。在此实施方式中，主单元42的无线电信道70c被修改为如图IOA和图IOB所示， 以允许利用数字或模拟的RF信号的操作。图IOA描绘了一个具有四个模拟RF基站接口 24a-24d的无线电信道70a和一个具有三个模拟RF接口 2^_24g和一个数字RF接口 Mh 的无线电信道70c。对于FDD空中接口标准而言，每个RF频带可以被配置用于适应多达总共四个数字和模拟RF接口的任意组合。对于TDD接口而言，只能适应单个接口(或者数字或者模拟)。针对数字RF基站接口 Mh，收发器222将信号从接口物理层格式(例如，光学、以太网、低压差分信号传输(LVDQ)转换成标准逻辑电平。格式化器2M对信号进行解帧并且比特同步，对信号进行解码，执行并行到串行转换以及速率缓冲该信号。如果需要，则重采样器2 将该信号转换成复杂格式，对信号进行抽取和滤波以及对其进行重采样。这减少了需要在光学链路60上传送的数据量，并且将数字化的数据速率与光学网络比特速率同步。重采样的数字化的RF信号在加法器228中与来自任意模拟RF信道的复合数字化的 RF信号相加，并且将所得的和88a发射给远程单元44。针对来自远程单元44的每个群组的给定频带的上行链路信号在加法器90中求和并且在重采样器230中重采样。重采样将经求和的信号转换成数字化的RF链路中的采样速率和带宽。格式化器2M然后将数据成帧，对数据进行编码，将其转换成串行格式并且如果需要的话则将其划分成分组。收发器222将其转换成针对接口的适当的物理层。在分布式天线系统MO的另一实施方式中，如图11所示，并未与基站并置的主单元42除了可以与那些基站交换广播模拟RF信号还可以与它们交换数字化的RF信号M2。在本发明的这一变体中，通过添加数字RF信道来将主单元无线电信道70修改为如图12A 和图12B所示。数字信道的操作与在图IOA和图IOB中相同。针对每个频带可以采用多个数字无线电信道。在分布式天线系统的备选配置中，数字收发器可以创建数据流。在此配置中，格式化器和电/光链路可以由如在图13的示例性方框图中所示的数字交叉点交换机250代替。 例如图13中所示，可以实现数字系统，从而使得信号流的分发可以采用数字时间/空间交叉点交换机来配置。图14是针对基站及其对应远程单元的示例性数字RF分发和交换架构300的方框图。使用交叉点交换机302，可以在单个数字链路之上组合多个基站。头端与远程单元之间的所有信号可以通过允许任意输入连接到任意输出的交换机302进行路由。该架构还可以具有多个可以用于实现更复杂分发方案的交换矩阵。交换机中会议桥类型的功能可以用于将来自不同移动单元30的上行链路信号64组合到一个信道上。数字架构300可以受控于系统控制器304，该系统控制器304控制、协调和操作数字时间/空间交叉点交换机302。该交换器302通过数字化收发器306发射和接收数字数据，该收发器306可以代替上文所述实施方式的无线电信道120。数字化收发器306中的某些将基站M的模拟下行链路信号转换成数字信号并且向交换机302发射这些数字信号。 其他数字化收发器308将数字下行链路信号转换成模拟信号并且发射给移动单元30。类似地，对于上行链路信号而言，数字化收发器308将来自移动单元的模拟信号转换成数字信号并且向交换机发射这些信号。数字化收发器306将数字上行链路信号转换成模拟的以向基站M发送。附加的交叉点交换机还可以用于扩展覆盖，诸如利用作为通过数字化收发器 308连接到附加移动单元30的扩展单元的交换机310。还可以从交换机302添加附加的交换机(诸如交换机31 以扩展附加基站M与移动单元30之间的覆盖。当没有活动的移动单元时，使用上行链路静噪可以辅助减少耦合到基站输入的上行链路信号中的噪声。在某些实施方式中，这可以使用RSSI基础检测以及甚至CDMA上行链路信号的复杂检测来实现。在上行链路信号到达多个远程单元并被所述多个远程单元接收的情况下，可以使用最大比率组合机制。该组合机制针对宽带信号而言可以更好地适于窄带信号，这是由于宽带信号的增加的去相关性及其增加的抗衰落性。图15A至图15C图示了可以与上文所述数字架构300的实施方式一起使用的若干类型的数字收发器306、308。例如在图15A中，数字收发器320可以配置用于直接模数转换，而功率放大器322对传入的下行链路信号进行放大。经放大的下行链路信号利用A/D 转换器3M转换成数字信号，并且被放在总线接口 3 上以准备将它们在数字总线3 上发送到交叉点交换机，诸如交换机302。数字总线可以是光纤、同轴电缆、双绞铜线、光学的自由空间RF，或者在某些实施方式中甚至可以共享现有网络(诸如以太网)。上行链路信号在总线接口 3 处接收，通过D/A转换器330从数字转换成模数并且在发射之前由功率放大器332进行放大。在某些实施方式中，具有可选控制器总线336的控制器334可以用于控制总线3 上传入和传出的信号。图15B图示了在频率转换之后具有双工模数转换的数字收发器340。在某些实施方式中，收发器340中的双工器342可以将全双工信道实现为两个半双工信道，一个用于上行链路数据而一个用于下行链路数据，或者在其他实施方式中可以使用单个信道。在单个信道实现方式中，上行链路信号和下行链路信号可以承载在不同的波长上，并且波分多路复用器(WDM)(未示出)可以用于组合或分裂信号。在此实施方式中，信号在双工器342处接收并且在由功率放大器322放大之前被分裂为下行链路信号。经放大的信号在利用A/ D转换器3M被转换成数字信号之前在块344处进行频率转换和滤波。数字信号然后类似于上文实施方式被放置在总线接口 3 上并且通过总线3 发射。上行链路信号在总线接口 3 上接收并且利用D/A转换器330从数字转换成模拟。模拟信号然后在由功率放大器 322放大之前在块346处进行频率转换和滤波。例如，经放大的上行链路信号然后在发射回到基站M之前通过双工器342发送。图15C中的数字收发器360的实施方式类似于此实施方式，尽管图15C中的数字收发器360不包含双工器。如果仅发射RF频带的选定部分， 则数字滤波可以用于节省光学链路上的带宽。滤波和抽取还辅助减少针对RF频带的采样速率。图16图示了具有组合功能的备选的数字时间/空间交叉点交换机370的方框图。 该实施方式包含受控于控制器374的交叉点交换机372，其类似于图14中的系统控制器 304。控制器374可以通过可选的专用控制总线378与其他控制器或系统控件304进行通信。交换机372接收信号，诸如来自图6A、图6B、图7A和图7B中所示实施方式的信号148 和信号150。另外，加法器/组合器376可以用于上行链路信号，从而智能地对信号而不对噪声求和以用于发射。可以使用静噪技术以针对其中没有来自移动单元30的上行链路发射的信道而减少上行链路噪声。交换机可以被配置成点到多点的配置，在该配置中单个下行链路信号可以被重复并且通过多个输出发射到其他交换机、远程单元或移动单元30。虽然已经通过本发明的一个或多个实施方式的描述说明了本发明，并且尽管这些实施方式进行了相当详细的说明，但是它们并不旨在约束或以任意方式限制所附权利要求书的范围到上述细节。本领域技术人员将容易理解附加的优势和修改。因此，本发明在其更广泛的方面不限于特定细节、相应的装置和方法以及示出和描述的说明性示例。因此，可以偏离上述细节而不偏离总的发明构思的范围。
权利要求
1.一种与多个基站通信的分布式天线系统，所述分布式天线系统包括 系统控制器；主单元，与所述多个基站中的至少一个进行通信；以及远程单元，通过数字调制光学信道与所述主单元进行通信，所述远程单元进一步通过多个空中接口和RF频带与多个移动单元中的至少一个进行通信。
2.根据权利要求1所述的分布式天线系统，其中所述远程单元是第一远程单元，所述分布式天线系统进一步包括第二远程单元，通过数字调制光学信道与所述第一远程单元进行通信，并且进一步通过所述多个空中接口和RF频带与所述多个移动单元中的至少一个进行通信。
3.根据权利要求2所述的分布式天线系统，其中在所述第二远程单元处接收的上行链路信号通过所述第一远程单元传送到所述主单元，以及其中从所述主单元发送的下行链路信号通过所述第一远程单元传送到所述第二远程单元。
4.根据权利要求2所述的分布式天线系统，进一步包括第三远程单元，其通过数字调制光学信道与所述第二远程单元进行通信，并且进一步通过所述多个空中接口和RF频带与所述多个移动单元中的至少一个进行通信，其中所述第一远程单元、所述第二远程单元和所述第三远程单元以菊花链形式进行连接。
5.根据权利要求1所述的分布式天线系统，其中所述数字调制光学信道包括 第一光纤，用于承载上行链路信号；以及第二光纤，用于承载下行链路信号， 其中所述第一光纤和所述第二光纤被配置为半双工信道。
6.根据权利要求1所述的分布式天线系统，其中所述数字调制光学信道包括 光纤，用于在不同的波长上承载上行链路信号和下行链路信号；以及波分多路复用器，被配置用于组合或分裂所述光纤上的上行链路信号和下行链路信号。
7.根据权利要求1所述的分布式天线系统，其中所述数字调制光学信道由选自如下群组的高数据速率介质代替，所述群组包括同轴电缆、双绞铜线、自由空间RF、共享网络以及它们的组合。
8.根据权利要求7所述的分布式天线系统，其中所述共享网络选自由以下组成的群组以太网、SONET、SDH、ATM、PDH以及它们的组合。
9.根据权利要求1所述的分布式天线系统，其中所述主单元经由至少一个有线连接与所述多个基站进行通信。
10.根据权利要求1所述的分布式天线系统，其中所述主单元的无线电信道经由无线连接与所述多个基站进行通信。
11.根据权利要求1所述的分布式天线系统，其中所述主单元包括 无线电信道，与所述多个基站中的至少一个进行通信；数字调制光学信道，与所述无线电信道进行通信并且进一步与所述远程单元进行通信；以及控制器，被配置用于监测和控制所述主单元的部件。
12.根据权利要求11所述的分布式天线系统，其中所述无线电信道包括组合器/双工器，与所述多个基站中的至少一个进行通信，并且被配置用于向所述多个基站中的至少一个发射上行链路信号以及从所述多个基站中的至少一个接收下行链路信号。
13.根据权利要求11所述的分布式天线系统，其中所述数字调制光学信道包括 格式化器；以及电光收发器，与所述格式化器进行通信，所述电光收发器在所述数字调制光学信道上向所述远程单元发射下行链路信号并且从所述远程单元接收上行链路信号。
14.根据权利要求11所述的分布式天线系统，其中所述数字调制光学信道包括 格式化器；以及电光收发器，与所述格式化器进行通信；以及波分多路复用器，与所述电光收发器进行通信，所述波分多路复用器被配置用于组合或分裂在所述数字调制光学信道上向所述远程单元发射的上行链路信号和从所述远程单元接收的下行链路信号。
15.根据权利要求11所述的分布式天线系统，其中所述主单元进一步包括 以太网交换机，被配置用于传送去往和来自所述主单元的操作和维护数据。
16.根据权利要求1所述的分布式天线系统，其中所述远程单元包括天线，被配置用于通过所述多个空中接口和RF频带发射和接收来自移动单元的信号； 无线电信道，与所述天线进行通信；第一数字调制光学信道，与所述无线电信道进行通信，并且进一步与上游远程单元或所述主单元进行通信；以及控制器，被配置用于监测和控制所述远程单元的部件。
17.根据权利要求16所述的分布式天线系统，其中所述远程单元进一步包括第二数字调制光学信道，与所述无线电信道进行通信并且进一步与下游远程单元进行ififn。
18.根据权利要求16所述的分布式天线系统，其中所述无线电信道包括组合器/双工器，与所述天线进行通信，并且被配置用于向所述上游远程单元或所述主单元发射上行链路信号，以及从所述上游远程单元或所述主单元接收下行链路信号。
19.根据权利要求16所述的分布式天线系统，其中所述数字调制光学信道包括 格式化器；以及电光收发器，与所述格式化器进行通信，所述电光收发器在所述数字调制光学信道上向所述主单元、所述上游远程单元或下游远程单元之一发射下行链路信号并且从所述主单元、所述上游远程单元或下游远程单元之一接收上行链路信号。
20.根据权利要求16所述的分布式天线系统，其中所述数字调制光学信道包括 格式化器；以及电光收发器，与所述格式化器进行通信；以及波分多路复用器，与所述电光收发器进行通信，所述波分多路复用器被配置用于组合或分裂在所述数字调制光学信道上向所述主单元、所述上游远程单元或下游远程单元之一发射的上行链路信号和从所述主单元、所述上游远程单元或下游远程单元之一接收的下行链路信号。
21.根据权利要求16所述的分布式天线系统，其中所述远程单元进一步包括 以太网交换机，被配置用于传送去往和来自所述主单元的操作和维护数据。
22.根据权利要求16所述的分布式天线系统，其中所述远程单元进一步包括 数模转换器；以及数字预失真单元，所述数字预失真单元被配置用于将数字化的上行链路信号与延迟的下行链路信号进行比较，其中来自所述数字预失真单元中的比较的差异用于在所述数模转换器中的转换之前自动调节信号的增益和相位。
23.根据权利要求1所述的分布式天线系统，其中所述远程单元包括天线，被配置用于通过所述多个空中接口和RF频带发射和接收来自移动单元的信号； 无线电信道，与所述天线进行通信；数字交换机，与所述无线电信道进行通信并且进一步与上游远程单元和下游远程单元或所述主单元进行通信；以及控制器，被配置用于监测和控制所述远程单元和所述数字交换机的部件。
24.根据权利要求1所述的分布式天线系统，其中所述远程单元是第一远程单元，所述分布式天线系统进一步包括扩展单元，通过第一数字调制光学信道与所述主单元进行通信，并且进一步通过第二数字调制光学信道与第二远程单元进行通信；以及控制器，被配置用于监测和控制所述远程单元的部件。
25.根据权利要求M所述的分布式天线系统，其中所述第一数字调制光学信道和/或所述第二数字调制光学信道包括格式化器；以及电光收发器，与所述格式化器进行通信，所述电光收发器在所述数字调制光学信道上向所述主单元、所述上游远程单元或下游远程单元之一发射下行链路信号并且从所述主单元、所述上游远程单元或下游远程单元之一接收上行链路信号。
26.根据权利要求M所述的分布式天线系统，其中所述第一数字调制光学信道或所述第二数字调制光学信道包括格式化器；以及电光收发器，与所述格式化器进行通信；以及波分多路复用器，与所述电光收发器进行通信，所述波分多路复用器被配置用于组合或分裂在所述数字调制光学信道上向所述主单元、所述上游远程单元或下游远程单元之一发射的上行链路信号和从所述主单元、所述上游远程单元或下游远程单元之一接收的下行链路信号。
27.根据权利要求M所述的分布式天线系统，其中所述扩展单元进一步包括 第三数字调制光学信道，用于与第三远程单元进行通信。
28.根据权利要求M所述的分布式天线系统，其中所述扩展单元进一步包括 以太网交换机，被配置用于传送去往和来自所述主单元的操作和维护数据。
29.根据权利要求1所述的分布式天线系统，其中所述主单元是第一主单元并且所述远程单元是第一远程单元，所述分布式天线系统进一步包括 第二主单元，与所述多个基站中的至少一个进行通信；第二远程单元，通过数字调制光学信道与所述第二主单元和/或下游远程单元进行通信；组合器；交叉频带耦合器；以及天线，其中所述第一主单元和所述第二主单元与所述组合器和所述交叉频带耦合器进行通信以通过所述天线使用多频带RF链路进行发射来与所述多个基站中的至少一个进行通fn °
30.一种与多个基站通信的分布式天线系统，所述分布式天线系统包括 控制器；由所述控制器控制的数字时间/空间交叉点交换机；以及数字化收发器，与所述数字时间/空间交叉点交换机进行通信，所述交叉点交换机被配置用于通过所述数字化收发器发射和接收数字数据。
31.根据权利要求30所述的分布式天线系统，其中所述数字化收发器被配置用于将来自所述多个基站中的基站的模拟下行链路信号转换成数字信号，并且向所述交换机发射所述数字信号。
32.根据权利要求30所述的分布式天线系统，其中所述数字化收发器被配置用于将来自所述交叉点交换机的数字信号转换成模拟信号，并且向移动单元发射所述模拟信号。
33.根据权利要求30所述的分布式天线系统，其中所述数字化收发器被配置用于将来自移动单元的模拟信号转换成数字信号，并且向所述交叉点交换机发射所述数字信号。
34.根据权利要求30所述的分布式天线系统，其中所述数字化收发器包括 双工器，与至少一个功率放大器进行通信，其中所述双工器通过具有两个半双工信道来实现，一个用于上行链路而一个用于下行链路。
35.根据权利要求30所述的分布式天线系统，其中所述数字化收发器包括 双工器，与至少一个功率放大器进行通信；以及波分多路复用器，与所述双工器进行通信并且被配置用于组合或分裂所述上行链路信号和所述下行链路信号，其中所述双工器实现为单个信道，而所述上行链路信号和所述下行链路信号承载于不同的波长上。
36.根据权利要求30所述的分布式天线系统，进一步包括加法器/组合器，与所述交叉点交换机进行通信，并且被配置用于对上行链路信号求和而不对噪声求和以用于传输。
37.一种用于通过具有多个基站的分布式天线系统进行通信的方法，所述方法包括 收发主单元与所述多个基站中的至少一个之间的上行链路信号和下行链路信号；以及通过数字调制光学信道收发所述主单元与远程单元之间的上行链路信号和下行链路信号。
38.根据权利要求37所述的方法，其中所述远程单元是第一远程单元，所述分布式天线系统进一步包括通过数字调制光学信道收发所述第一远程单元与第二远程单元之间的上行链路信号和下行链路信号。
39.根据权利要求38所述的方法，进一步包括通过所述第一远程单元向所述主单元收发在所述第二远程单元处接收到的上行链路信号；以及通过所述第一远程单元向所述第二远程单元收发从所述主单元发送的下行链路信号。
40.根据权利要求38所述的方法，进一步包括通过数字调制光学信道收发所述第二远程单元与第三远程单元之间的上行链路信号和下行链路信号，其中所述第一远程单元、所述第二远程单元和所述第三远程单元以菊花链形式连接。
41.根据权利要求37所述的方法，其中通过所述数字调制光学信道进行收发包括 通过第一光纤收发上行链路信号；以及通过第二光纤收发下行链路信号， 其中所述第一光纤和所述第二光纤被配置为半双工信道。
42.根据权利要求37所述的方法，其中通过所述数字调制光学信道进行收发包括 通过光纤收发在不同波长上的上行链路信号和下行链路信号；以及利用波分多路复用器组合或分裂在所述光纤上的所述上行链路信号和所述下行链路信号。
43.一种用于通过具有多个基站的分布式天线系统进行通信的方法，所述方法包括 利用数字化收发器收发信号；以及利用数字时间/空间交叉点交换机传送所收发的信号。
44.根据权利要求43所述的方法，进一步包括利用所述数字化收发器将来自所述多个基站中的基站的模拟下行链路信号转换成数字信号；以及向所述交叉点交换机发射所述数字信号。
45.根据权利要求43所述的方法，进一步包括利用所述数字化收发器将来自所述交叉点交换机的数字信号转换成模拟信号；以及向移动单元发射所述模拟信号。
46.根据权利要求43所述的方法，进一步包括利用所述数字化收发器将来自移动单元的模拟信号转换成数字信号；以及向所述交叉点交换机发射所述数字信号。
47.根据权利要求43所述的方法，其中利用所述数字化收发器收发信号包括 在双工器的第一半双工信道之上收发上行链路信号；以及在所述双工器的第二半双工信道之上收发下行链路信号。
48.根据权利要求43所述的方法，其中利用所述数字化收发器收发信号包括 在双工器中的单个信道之上收发上行链路信号和下行链路信号；以及利用与所述双工器通信的波分多路复用器组合或分裂所述上行链路信号和所述下行链路信号。
49.根据权利要求43所述的方法，进一步包括 在加法器/组合器中对上行链路信号求和而不对噪声求和；以及利用所述交叉点交换机传送经求和的信号。
全文摘要
本发明提供了一种用于与多个基站24进行通信的分布式天线系统50。该分布式天线系统50包括系统控制器52和与多个基站24中的至少一个进行通信的主单元42。远程单元44通过高数据速率介质与主单元42和/或下游远程单元44进行通信。备选地，分布式天线系统50包括控制器52和由该控制器52控制的数字时间/空间交叉点交换机302。数字化收发器306与该数字时间/空间交叉点交换机302进行通信。交叉点交换机302被配置用于通过数字化收发器306发射和接收数字数据。
文档编号H04W88/08GK102484894SQ201080026321
公开日2012年5月30日 申请日期2010年3月24日 优先权日2009年4月29日
发明者C·帕加诺, D·M·克利里, D·R·麦卡里斯特, M·施玛里施, S·艾森文特, T·库梅茨, V·汉森, 严宏菊 申请人:安德鲁有限责任公司