专利名称：蜂窝无线电系统、中继器和基站的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种蜂窝无线电系统，它包括用户单元、一个基站和一个中继器。基站包括用于建立到该系统的用户单元的电信连接的装置，基站的发射机包括用于向共用天线系统提供电信信号的装置，并且基站的接收机包括用于接收从共用天线系统传输的电信信号的装置。中继器包括一个用于将中继器与共用天线系统连接起来的连接单元，以及一个用于通过射频信号建立到用户单元的电信连接的天线装置，中继器被设计为在用户单元与共用天线系统之间传送电信信号。本发明还涉及一种用于在蜂窝无线电系统的基站与用户单元之间中继电信信号的中继器，它包括一个连接单元，一个天线装置和信号处理装置。连接单元包括用于将中继器连接到具有到基站的信号传输连接的共用天线系统的装置，天线装置具有一条对于射频信号的到用户单元的信号传输连接，信号处理装置包括第一信号处理分支，用于将共用天线系统所传输的信号转换到射频，并且用于将经过天线装置接收的射频信号提供到用户单元，以及第二信号处理分支，用于将从天线装置所接收的射频信号转换到预定传输频率，并且用于将经过连接单元的传输频率信号提供到共用天线系统。本发明也涉及一种蜂窝无线电系统的基站，它包括一个发射机，设计为经过共用天线系统将电信信号传输到用户单元，一个接收机，设计为从用户单元接收经过共用天线系统所传输的电信信号。
本发明涉及蜂窝无线电系统，例如GSM系统(移动通信特别行动小组)，并且尤其涉及在比如建筑物内部基站可听度弱的地方改进蜂窝无线电系统的可听度。
有几种现有技术方案，其目的在于通过在建筑物内部设置基站来改进蜂窝无线电系统在建筑物内部的可听度。除了其成本外，这种方案最严重的弱点在于很难将单个基站放置在这样的地方，使得建筑物不同部分的可听度良好。因此，在大多数情形下，仅在建筑物的一定部分能够良好地听到基站，例如在某些楼层。而在建筑物的其他部分，基站的可听度很弱。现有技术方案的高成本的部分原因在于象这样的基站设备十分昂贵，另外基站电缆在建筑物内部的安装，例如在基站与基站控制器之间建立传输连接的电缆的安装可能产生问题，并且费用也高。
本发明的目的在于解决上述问题，并提供比以前好的方案，利用该方案，在比如建筑物内部这样的基站可听度弱的地方能够显著改进蜂窝无线电系统的可听度，与现有技术方案相比，成本相对较低且方法简便。该目的是利用根据本发明的蜂窝无线电系统实现的，其特征在于中继器包括用于从基站接收预定控制信号的装置，用于将由基站提供的待中继的信号传送到由控制信号所指的无线信道的混频装置以及用于将射频信号的信号电平调节到由控制信号所指的电平的调节装置。
本文中术语“共用天线系统”是指例如有线电视系统或在包括房间专用接线的多楼层建筑物中的建筑物专用共用天线系统这样的传输TV和/或射频信号的固定天线系统。
本发明基于这样的构思通过利用共用天线系统中现有的电缆以非常简单和易于实现的方式扩大蜂窝无线电系统基站的覆盖范围，使得使用待与之连接的共用天线系统和中继器在基站和用户单元之间传输电信信号。当基站也能够在控制信道上向中继器传输而中继器每次将在其无线信道上以其功率电平中继其所接收的信号时，能够保证将给特定用户单元的信号在适用于该目的的业务信道和功率电平上进行中继。因此，当受到请求时，基站能够将中继器所使用的功率电平降低，使得使用相同业务信道的中继器彼此放置得比以前更近而不对另一方造成干扰。本发明的蜂窝无线电系统的最重要优点是，能够改进在共用天线系统所覆盖的任何区域内基站的可听度，在该共用天线系统中有一种连接而不需另外布线，也不需要在建筑物内安装基站，从而显著降低成本。
本发明另外涉及一种能够用于根据本发明的蜂窝无线电系统的中继器。根据本发明的中继器的特征在于第一信号处理分支包括用于通过连接单元从基站接收预定控制信号的装置，用于将经过连接单元接收的待中继的信号转移到由控制信号所指示的无线信道的混频装置，以及用于将射频信号的信号电平调节到由控制信号所指示的电平的调节装置。
因为根据本发明的中继器包括用于改变待中继信号频率的装置，所以基站与中继器之间的信号不需要是射频的，但是其频率可以根据待使用的数据传输信道而自由地选择。
在根据本发明的中继器的一个最佳实施方式中，中继器包括用于向基站传输指示接收信号的信号电平的装置。因此，能够在中继器与基站之间的信号传输中可使用具有恒定信号电平的信号，因为能够在单独控制信道上传输从用户单元接收的射频信号的信号电平的有关转移等操作所需的信息。
在根据本发明的中继器的另一最佳实施方式中，中继器包括用于从由基站发送的控制信号中产生时钟信号的装置，因而中继器不需要其自身的时钟来产生时钟信号。因此，将会降低中继器的价格，并且保证中继器与基站的正确同步。
本发明也涉及一种能够在根据本发明的蜂窝无线电系统中使用的基站。根据本发明的基站的特征在于发射机包括用于向共用天线系统提供预定控制信号的装置，该控制信号指示发射机将经过无线路径将电信信号发送到用户单元的无线信道和发射功率。
下面，参照附图利用例子更详细地说明本发明。
图1示出根据本发明的蜂窝无线电系统的第一最佳实施方式的框图，图2图示了根据本发明中继器的第一最佳实施方式，以及图3图示了根据本发明基站的第一最佳实施方式。
图1示出根据本发明蜂窝无线电系统的第一最佳实施方式。图1图示了两个多楼层建筑物1和2，它们与相同的共用天线系统3相连。在图1的情形下，共用天线系统的天线4接收经过无线路径发射的电视和/或无线信号，并且利用电缆5和分支装置10将它们提供到建筑物1和2中的天线连接，天线连接上例如可以连接电视接收机6。共用天线系统也可作为整体包括一个有线网络，在这种情形下，不需要天线4，但是电缆布线5必须接至广播电视节目的电视台。图1中未包含共用天线系统中所含的发射机，比如滤波器和放大器。
基站BS与用户单元7之间的电信信号也由共用天线系统3传输。图1所示的基站BS除了其发射机TX和接收机RX使用与常规不同的频道之外，其他部分与GSM系统的常规基站相同。下文中将这些频道称为发射频率，并且它们是根据要使用的数据发射信道而选择的。在图1的情形下，数据发射信道由共用天线系统的连接电缆8和电缆5组成，发射机与接收机的频道例如可以在5至50兆赫兹或400至750兆赫兹之间。上述频率以及图2所示的频率只是作为例子给出的。相同逻辑信道的发射和接收利用不同的频道进行。除了图1所示的发射机TX与接收机RX之外，基站可以具有几个其他的(即在无线电信道上工作的)常规发射机和接收机。
基站BS由连接电缆8和分支装置9连接到共用天线系统3。必要时，连接电缆8可以由另一数据传输通道替代，比如无线链路。
中继器11与建筑物1和2的共用天线接线连接。中继器11可以是建筑物、楼层或房间专用的。中继器11经过无线路径通过天线与蜂窝无线电系统的用户单元7连接。这样，中继器11接收从基站经过共用天线系统3传输的传输频率信号，将接收信号转换成射频，并将其送到用户单元。类似地，中继器11从用户单元7接收射频信号，将其转换成传输频率，并经过共用天线系统3送到基站BS。
当中继器11向用户单元7发射射频信号时，最好使用非常低的发射功率。因此，它的覆盖范围相当小，从而使无线单元变小。这使得例如在频分(FDMA-频分多址)和/或时分(TDMA-时分多址)蜂窝无线电系统中能够在相同建筑物的不同楼层中使用相同的无线电信道和/或时隙，并且使用相同逻辑信道的用户单元不会相互干扰。这将增加蜂窝无线电系统的业务容量。
图2图示了根据本发明的中继器的第一最佳实施方式。图2所示的中继器包括一个用于将中继器连接到共用天线系统的连接的连接单元20，以及一个天线ANT，中继器利用该天线与蜂窝无线电系统的用户单元保持联系。
在第一信号处理分支21中对从基站接收的传输频率信号进行滤波，并将其提供到放大器23。放大器23的输出端与混频器24相连，利用混频器24将信号转换成中间频率，该中间频率用于利用滤波器25和26将第一控制信号S1和待中继的信号S2相互分开。将控制信号S1加到控制单元27，控制单元响应于控制信号S1产生振荡器28和29的时钟信号CLK和控制信号CH(它发射该频道)以及调节装置30的控制信号TX_LEVEL。
待中继的信号S2由滤波器26提供到混频器31，混频器31利用振荡器28将信号转换到由控制信号S1所指定的无线电信道。将射频信号加到调节装置30，利用该装置将信号放大(或衰减)到由控制信号S1为其确定的信号电平。放大后的信号从调节装置30进一步加到天线ANT。
将利用天线ANT从用户单元接收的射频信号提供到第二信号处理分支22，在该分支中对接收信号进行放大并提供到混频器32，利用混频器将射频信号转换成预定中间频率，之后对中间频率信号S4进行滤波。
AGC(自动增益控制)放大器37对滤波信号进行采样，控制单元38根据采样产生用于指示接收信号的信号电平RX_LEVEL的控制信号S3。因为在采样之前对信号进行滤波，所以只有待中继的信号的信号电平对测量结果产生影响。放大器37也将信号S4放大到预定电平。
对控制信号S3和S4进行相加，然后利用混频器33将相加信号转换成预定传输电平，之后利用调节装置34对传输频率信号进行放大(或衰减)，最后利用共用天线系统经过连接单元20将其提供到基站。控制单元38控制调节装置34，使得经过共用天线系统传输到基站的信号的信号电平是恒定的，并且实质上大于共用天线系统电缆中存在的干扰电平。
图3图示了根据本发明的基站的第一最佳实施方式。图3的框图更详细地示出图1所示的基站BS，该基站通过电缆8与共用天线系统相连。在图3情形下，发射机TX和接收机RX不发射射频信号，而是如图3作为例子示出的频道是适于在共用天线系统中采用而选择的。
经过电缆8传输的待接收信号由双工滤波器40从待传输信号中分出。此后，将待接收信号经过接收机RX的前置放大器41提供到混频器41，混频器响应于本地振荡器43，将信号转换成预定中间频率。中间频率信号是利用滤波器44和45滤波的信道，然后以公知方式对信号进检测、译码等等。
图3中的接收机RX因而包括两个输出端46和47。从输出端46接收信号S4，即与进行电信连接有关的信号(语音等)。从输出端47接收控制信号，基站利用该信号计算例如接收信号的信号电平(RSSI-接收信号强度指示)。所述信息例如用于与转移有关的操作。利用控制信号S3，也能较好地向基站传输各种警报，例如与共用天线系统所连的中继器的故障有关的警报。
相应地，图3所示的基站包括两个输入端56和57。与电信连接相关的有效负载信号S2(语音等)被加到输入端56。控制信号S1加到输入端57，利用输入端57将与传输电平、无线信道(CH)和时钟信号(CLK)有关的信号信息传输到中继器。对有效负载信号S2并且类似地对控制信号S3进行编码和调制，之后通过利用本地振荡器53分别对信号进行混合。此后，由交互功率放大器对信号S1和S2进行放大，并且经过双工滤波器40将放大信号提供到电缆8。
应理解到上述说明及有关附图仅仅用于说明本发明。因此根据本发明的中继器并不限于在建筑物内部使用，它当然可以使用在具有对共用天线系统的接线的任何地方。对于本领域内熟练的技术人员，显然对本发明可以做出各种变化和修改，而不背离后附权利要求中所体现的本发明的范围和实质。
权利要求
1.蜂窝无线电系统，包括用户单元(7)，一个基站(BS)，包括用于建立到系统的用户单元(7)的电信连接的装置，基站(BS)的发射机(TX)包括用于向共用天线系统提供电信信号的装置，并且基站的接收机(RX)包括用于接收从共用天线系统(3)传输的电信信号的装置，以及一个中继器(11)，包括一个用于将中继器与共用天线系统(3)连接起来的连接单元(20)，以及一个用于通过射频信号建立到用户单元(7)的电信连接的天线装置(ANT)，中继器(11)被设计为在用户单元(7)与共用天线系统(3)之间传送电信信号，其特征在于该中继器包括用于从基站(BS)接收预定控制信号的装置(26，27)，混频装置(28，31)，用于将由基站提供的待中继的信号(S2)传送到由控制信号(S1)所指的无线信道，以及调节装置(30)，用于将射频信号(S2)的信号电平调节到由控制信号(S1)所指的电平。
2.根据权利要求1的系统，其特征在于中继器包括信号处理装置(28，31，33)，用于将从共用天线系统(3)所接收的传输频率信号在将其送到天线装置(ANT)之前转换成射频，并且用于将天线装置所接收的射频信号在将其送到共用天线系统(3)之前转换成传输频率。
3.用于在蜂窝无线电系统的基站(BS)与用户单元之间中继电信信号的中继器，包括一个连接单元(20)，包括用于将中继器连接到具有到基站(BS)的信号传输连接的共用天线系统(3)的装置；一个天线装置(ANT)，对于射频信号具有一个到用户单元(7)的信号传输连接；以及信号处理装置，包括第一信号处理分支(21)，用于将共用天线系统(3)所传输的信号转换成射频，并且用于将经过天线装置(ANT)接收的射频信号提供到用户单元(7)，以及第二信号处理分支(22)，用于将从天线装置(ANT)所接收的射频信号转换成预定传输频率，并且用于将经过连接单元(20)的传输频率信号提供到共用天线系统(3)，其特征在于第一信号处理分支包括用于通过连接单元(20)从基站接收预定控制信号(S1)的装置(26，27)，混频装置(28，31)，用于将经过连接单元(2)接收的待中继的信号转移到由控制信号(S1)所指示的无线信道，以及调节装置(3)，用于将射频信号(S2)的信号电平调节到由控制信号(S1)所指示的电平。
4.根据权利要求3的中继器，其特征在于第一信号处理分支(21)包括信号处理装置(24，25，26，28)，用于将控制信号(S1)从经过连接单元由基站接收的信号中分离出来；以及第二信号处理分支(22)包括第二信号处理装置(37，38)，用于测量经过天线装置从用户单元发射的信号的信号电平，并且用于产生指示测量结果的第二控制信号(S3)；第二混频装置(33)，用于将从用户单元接收的信号(S4)和第二控制信号(S3)转换成预定传输频率；以及第二调节装置，用于将传输频率信号的信号电平调节到预定电平。
5.根据权利要求4的中继器，其特征在于中继器(11)包括用于从第一控制信号(S1)产生时钟信号(CLK)的装置。
6.蜂窝无线电系统的基站(BS)，包括一个发射机(TX)，设计为经过共用天线系统(3)将电信信号传输到用户单元(7)，一个接收机(RX)，设计为接收从用户单元(7)经过共用天线系统(3)所传输的电信信号(S4)，其特征在于发射机(TX)包括用于向共用天线系统(3)提供预定控制信号(S1)的装置，该控制信号(S1)指示发射机(TX)将在其上经过无线路径将电信信号(S2)发射到用户单元(7)的无线信道(CH)和发射功率(TX_LEVEL)。
7.根据权利要求6的基站，其特征在于基站(BS)包括用于接收从共用天线系统(3)传输的第二控制信号(S3)，并且用于根据所述第二控制信号(S3)计算利用接收机(RX)所接收的信号(S4)的接收信号电平。
全文摘要
本发明涉及一种蜂窝无线电系统，包括用户单元(7)以及一个基站(BS)。该基站包括一个发射机(TX)、一个接收机(RX)和用于建立到该系统的用户单元(7)的电信连接的装置。为了改进系统的可听度，基站(BS)的发射机(TX)包括用于向共用天线系统提供电信信号的装置，基站(BS)的接收机(RX)包括用于接收从共用天线系统(3)传输的电信信号的装置。该系统还包括一个中继器(11)，它包括一个用于将中继器连接到共用天线系统(3)的连接单元(20)，和一个用于在射频信号上建立到用户单元(7)的电信连接的天线装置，因而中继器(11)被设计为在用户单元(7)与共用天线系统(3)之间传输电信信号。本发明还涉及一种基站和一种中继器。
文档编号H04B7/24GK1145706SQ96190064
公开日1997年3月19日 申请日期1996年1月25日 优先权日1995年1月26日
发明者玛蒂·基斯基 申请人:诺基亚电信公司