分布式天线系统(das)中的双工端口的频率独立隔离以及相关的装置和方法
【专利说明】分布式天线系统(DAS)中的双工端口的频率独立隔离以及相 关的装置和方法
[0001] 相关申请案的交叉引用
[0002] 本申请案要求2013年10月28日提交的美国临时申请案号61/896,348的优先权权 益，所述申请案的内容是本申请案的基础并以全文引用方式并入本文。
[0003] 背景
[0004] 本公开案的技术总体涉及用于将通信服务分布至各自形成覆盖区域的远程区域 的分布式天线系统(DAS)，并且具体来说涉及DAS中的双工端口的频率独立隔离。
[0005] 可提供蜂窝通信系统，所述蜂窝通信系统包括蜂窝基站，所述蜂窝基站被配置成 与蜂窝客户端装置通信以提供模拟蜂窝通信服务。这些蜂窝基站通常与蜂窝天线协同定 位，所述蜂窝天线被配置成将从蜂窝基站发射的无线蜂窝通信信号分布至驻留在蜂窝天线 的无线范围内的蜂窝客户端装置。蜂窝天线也配置成将从蜂窝客户端装置发射的无线蜂窝 通信信号接收至蜂窝基站以供在蜂窝网络上传输。
[0006] 可能需要如在建筑或其他设施中远程分布蜂窝通信服务，以便为客户端提供在所 述建筑或设施内对此类蜂窝通信服务的访问权。一种用于在建筑或设施中分布蜂窝通信服 务的方法涉及射频(RF)天线覆盖区域(也称为"天线覆盖区域"）的使用。天线覆盖区域可具 有例如在几米至多为二十米范围内的半径。将许多个接入点装置组合产生天线覆盖区域阵 列。因为天线覆盖区域各自覆盖小的区域，所以每个天线覆盖区域通常存在仅少数的用户 (客户端）。这就允许在无线系统用户间共享的RF带宽的量最小化。
[0007] 例如，图1示出通信服务向DAS 12的远程覆盖区域10的分布。就此而言，远程覆盖 区域10是由远程天线单元14产生并且以远程天线单元14为中心，所述远程天线单元连接至 头端设备16(例如，头端控制器或头端单元）。头端设备16可通信耦合至基站18。就此而言， 头端设备16接收来自蜂窝基站18的将分布至远程天线单元14的下行链路通信信号20D。远 程天线单元14被配置成在通信介质22上接收来自头端设备16的将分布至远程天线单元14 的覆盖区域10的下行链路通信信号20D。每个远程天线单元14可包括RF发射器/接收器(未 示出），并且天线24可操作地连接至RF发射器/接收器以将蜂窝服务无线分布至覆盖区域10 内的客户端装置26。远程天线单元14也配置成接收来自覆盖区域10中的客户端装置26的将 分布至蜂窝基站的上行链路通信信号20U。给定覆盖区域10的大小由远程天线单元14所发 射的RF功率的量、接收器灵敏度、天线增益和RF环境决定，以及由蜂窝客户端装置26的RF发 射器/接收器灵敏度决定。蜂窝客户端装置26通常具有固定RF接收器灵敏度，使得远程天线 单元14的上文所提及的性质主要决定远程覆盖区域10的大小。
[0008] 图1中的DAS 12中的设备可提供来支持常用于蜂窝工业中的频谱的宽无线电频 带。例如，个人通信服务(PCS)频带可由包括用于上行链路信号的1850至1910兆赫兹(MHz) 无线电频带和用于下行链路信号的1930至1990MHz频带的DAS 12支持。蜂窝无线电频带也 可由包括用于上行链路信号的824至859MHz无线电频带和用于下行链路通信信号的869至 894MHz频带的DAS12支持。就此而言，可能需要通过双工端口将基站耦合至DAS，如图1中的 DAS 12。双工端口允许DAS同时将下行链路信号接收到DAS中并且从所述DAS发射上行链路 通信信号。
[0009] 就此而言，图2示出示例性下行链路路径电路28D和上行链路路径电路28U，所述路 径电路被提供在图1的DAS 12中的相应下行链路通信路径30D和上行链路通信路径30U中。 下行链路通信路径30D和上行链路通信路径30U在基站18与远程天线单元14之间延伸。基站 18通过双工端口 32耦合至DAS。双工端口 32接收来自基站18的下行链路通信信号20D，在这 个实例中，所述下行链路通信信号将经由ffiE 16提供至DAS 12。双工端口32也经由HEE 16 从DAS 12接收将提供至基站18的上行链路通信信号20U。头端双工器34(H)被提供在HEE 16 中。头端双工器34(H)被耦合至双工端口 32。头端双工器34(H)被配置成将双工下行链路和 上行链路通信路径36分成单独下行链路通信路径30D和单独上行链路通信路径30U。下行链 路通信信号20D从头端双工器34(H)耦合至头端下行链路电路28D(H)。随后，下行链路通信 信号20D从头端下行链路电路28D(H)分布至远程天线单元14中的远程下行链路电路28D (R)，以将通过远程天线单元14的天线24发射。上行链路通信信号20U从远程天线单元14的 天线24耦合至远程双工器34(R)，并且从远程双工器34(R)耦合至远程上行链路电路28U (R)。上行链路通信信号20U被分布至头端上行链路电路28U(H)，并且从头端双工器34(H)分 布至基站双工端口 38。
[0010] 继续参考图2,由于无线电频带的扩展，DAS 12中支持的下行链路通信信号20D与 上行链路通信信号20U之间的频隙会变得更小。例如，下行链路通信信号20D与上行链路通 信信号20U之间的频隙可为10MHz或更小。如果下行链路通信信号20D与上行链路通信信号 20U之间的频隙太小，那么可能难以或甚至不可能在头端双工器34(H)中的下行链路通信路 径30D与上行链路通信路径30U之间提供所需隔离，同时维持头端双工器34(H)的其他需求， 如低衰减、较低纹波（即，频率响应的方差）、小尺寸和/或低成本。如果由头端双工器34(H) 提供的隔离低于所需，那么上行链路通信信号20U的一部分会通过头端双工器34(H)泄漏至 下行链路通信路径30D，如由图2中的泄漏路径40所示。通过下行链路通信路径30D的这种泄 漏可能使下行链路通信信号20D失真，或甚至在下行链路通信信号20D上产生振荡。
[0011] 概述
[0012] 本文中公开的实施方式包括分布式天线系统(DAS)中的双工端口的频率独立隔 离。还公开了 DAS中的双工端口的频率独立隔离的相关的装置和方法。代替根据分别在下行 链路通信路径和上行链路通信路径上传达的下行链路通信信号与上行链路通信信号之间 的频率分隔或频隙来在DAS中提供隔离下行链路通信路径和上行链路通信路径的双工器， 提供隔离电路。所述隔离电路被耦合至双工端口，所述双工端口向DAS提供下行链路通信信 号并且从DAS接收上行链路通信信号。为了将上行链路通信信号与下行链路通信路径隔离， 所述隔离电路包括定向耦合器。定向耦合器提供DAS中的上行链路通信信号与下行链路通 信路径之间的频率独立隔离。
[0013]以此方式，由隔离电路在下行链路通信路径与上行链路通信路径之间提供的隔离 不取决于下行链路通信信号与上行链路通信信号之间的频隙。因此，使用隔离电路的DAS可 以用于支持通信服务，在所述通信服务中，下行链路通信信号与上行链路通信信号之间的 频隙较小(例如，< = l〇MHz)，这本来会在使用双工器的情况下引起下行链路通信信号和/或 上行链路通信信号的失真。
[0014]另外，由于供应至双工端口的下行链路通信信号可以具有显著功率电平，因此可 能需要保护上行链路通信路径免受下行链路通信信号影响。为了将下行链路通信信号与上 行链路通信路径隔离，隔离电路包括至少一个循环器隔离器。循环器用作为单向装置，从而 允许上行链路通信信号来以最小衰减或减小的衰减向定向耦合器流动，同时显著衰减流出 定向耦合器的下行链路通信信号。
[0015] 在一个实施方式中，用于提供DAS中的双工端口的频率独立隔离的隔离电路包括 定向耦合器。所述定向耦合器包括第一耦合器端口，所述第一耦合器端口被配置成耦合至 DAS的双工端口以接收下行链路通信信号。双工端口被配置成提供双工下行链路通信信号 和上行链路通信信号。定向耦合器还包括第二耦合器端口，所述第二耦合器端口被配置成 耦合至DAS中的上行链路通信路径，以便接收上行链路通信路径中的上行链路通信信号并 且接收第一耦合器端口接收的下行链路通信信号的第一部分。定向耦合器还包括第三耦合 器端口，所述第三耦合器端口被配置成耦合至DAS中的下行链路通信路径，以便将从双工端 口接收在第一耦合器端口上的下行链路通信信号的第二部分导向至下行链路通信路径。定 向耦合器被配置成将第二耦合器端口上接收的上行链路通信信号与第三耦合器端口隔离， 以便将上行链路通信信号与下行链路通信信号中的被导向至第三耦合器端口的第二部分 隔离。隔离电路还包括至少一个循环器。至少一个循环器包括第一循环器端口，所述第一循 环器端口被配置成耦合至DAS中的上行链路通信路径，以从上行链路通信路径接收上行链 路通信信号。至少一个循环器还包括第二循环器端口，所述第二循环器端口被耦合至定向 耦合器的第二耦合器端口。至少一个循环器被配置成提供第一循环器端口上接收的上行链 路通信信号，所述上行链路通信信号将提供至第二循环器端口，以便提供至定向耦合器的 第二耦合器端口。至少一个循环器还被配置成衰减接收在第二循环器端口中的下行链路通 信信号的第一部分。
[0016] 在另一实施方式中，一种将双工端口频率独立隔离的方法包括在定向耦合器的第 一耦合器端口上接收来自DAS的双工端