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_3

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信号部分20D(2)")。然而,第二耦合器端口 48(2)被用作输入端口,以便接收来自多个远程天线单元14(1)至14(N)的将提供至双工端 口 32和基站18的上行链路通信信号20U。就此而言,第二耦合器端口 48(2)被耦合至DAS 42 中的上行链路通信路径30U,以便接收上行链路通信路径30U中的来自多个远程天线单元14 (1)至14(N)的上行链路通信信号20U。第二耦合器端口 48(2)被耦合至头端上行链路路径电 路28U(H),以便在多个远程天线单元14(1)至14(N)中接收来自远程上行链路路径电路28U (R)的上行链路通信信号20U。定向耦合器46将第二耦合器端口 48(2)上接收的上行链路通 信信号20U提供至第一耦合器端口48( 1 ),以便提供至双工端口 32和基站18。
[0034] 继续参考图3和图4,定向耦合器46还包括第三耦合器端口 48(N)。第三耦合器端口 48(3)在这个实例中被配置为耦合的输出端口。第三耦合器端口48(3)被耦合至DAS 42中的 下行链路通信路径30D,以便将从双工端口 32接收在第一耦合器端口 48(1)上的下行链路通 信信号20D导向至下行链路通信路径30D,以分布至多个远程天线单元14(1)至14(N)。更具 体地,定向耦合器46被配置成将接收在第一耦合器端口 48(1)上的下行链路通信信号20D的 一部分20D(3)(在下文中为"下行链路通信信号部分20D(3)")提供至下行链路通信路径30D 中的头端下行链路路径电路28D(H)。头端下行链路路径电路28D(H)被配置成将下行链路通 信信号部分20D(3)分布至远程天线单元14(1)至14(N)的远程下行链路路径电路28D(R)(1) 至28D(R)(N),以便在它们相应天线24(1)至24(N)上传达。
[0035] 参考图4,定向耦合器46还包括第四耦合器端口48(4),因为定向耦合器46在这个 实例中是4端口装置。在这个实例中,第四耦合器端口48(4)是隔离端口。施加于第二耦合器 端口 48(2)的上行链路通信信号20U的功率的一部分将被耦合至第四耦合器端口 48(4)。然 而,在这个实例中,在这种模式中不使用定向耦合器46。第四耦合器端口48(4)端接有匹配 负载50,作为非限制性实例,所述匹配负载可为五十(50)欧姆。
[0036]图3和图4中的定向耦合器46被配置成提供大于下行链路通信信号部分20D(2)的 功率的下行链路通信信号部分20D(3)的功率,使得多数的下行链路通信信号20D的功率提 供在下行链路通信路径30D中,以分布至远程天线单元14(1)至14(N)。下行链路通信信号部 分20D(3)的功率由定向耦合器46的耦合因数(C 3>1)控制,所述耦合因数被定义为:
[0038]其中:
[0039] P!是第一耦合器端口 48( 1)上的输入功率;并且
[0040] P3是第三耦合器端口 48(3)上的输出功率。
[0041]继续参考图3和图4,定向耦合器46将第二耦合器端口 48(2)上接收的上行链路通 信信号20U与第三耦合器端口 48(3)隔离。以此方式,来自远程天线单元14(1)至14(N)的远 程上行链路路径电路28U(R)的从头端上行链路路径电路28U(H)接收的上行链路通信信号 200与提供在下行链路通信路径30D上的第三耦合器端口 48(3)上的下行链路通信信号部分 20D(3)隔离。如上文所讨论,定向耦合器46提供上行链路通信信号20U与下行链路通信路径 30D之间的频率独立隔离。以此方式,由定向耦合器46提供的隔离不取决于下行链路通信信 号20D与上行链路通信信号20U之间的频隙。这可能是尤其重要的,因为随着通信无线电频 带针对新的技术而出现的扩展,下行链路通信信号20D与上行链路通信信号20U之间的频隙 变得较小。例如,作为非限制性实例,下行链路通信信号20D与上行链路通信信号20U之间的 频隙可为十(10)兆赫兹(MHz)或更小。定向耦合器46可使用简单的低成本SMT组件在交叉频 带上提供足够隔离(例如,高于15dB)而不需要笨重、昂贵的双工器,甚至在上行链路通信信 号20U和下行链路通信信号20D频率接近的情况下也是如此。
[0042]定向耦合器46可提供来在上行链路通信信号20U与下行链路通信路径30D之间提 供例如至少大致十五(15)分贝(dB)或更大的隔离。在上行链路通信信号20U与下行链路通 信路径30D之间提供隔离可能对图3中的DAS42来说尤其重要,以便支持下行链路通信信号 20D与上行链路通信信号20U之间的频隙较小(例如,< = 10MHz)的通信服务。另外,泄漏到下 行链路通信路径30D中的上行链路通信信号会使下行链路通信信号部分20D(3)失真,并且 甚至增加下行链路通信信号部分20D(3)的振荡。定向耦合器46的第二耦合器端口 48(2)与 第三耦合器端口 48(3)之间的隔离水平(13,2)也可被定义为在第三耦合器端口 48(3)上的下 行链路通信信号部分20D(3)的输出功率与在第二耦合器端口 48(2)上的上行链路通信信号 20U的输入功率之间的功率比率,如下:
[0044]其中:
[0045] P3是第三耦合器端口 48(3)上的输出功率;并且 [0046] P2是第二耦合器端口 48(2)上的输入功率。
[0047] 定向耦合器46的第二耦合器端口 48(2)与第三耦合器端口 48(3)之间的隔离水平 也可被定义为耦合比率或耦合因数(如以上C3>1所示)和定向耦合器46的方向性的总和。定 向耦合器46的方向性直接涉及被提供至定向耦合器46的隔离,所述方向性可如下定义:
[0049]其中:
[0050] P3是第三耦合器端口 48(3)上的输出功率;并且 [00511 P4是第四耦合器端口 48 (4)上的输出功率。
[0052 ]可能需要提供定向親合器4 6的尽可能高的方向性。方向性不可直接测量,并按定 向耦合器46的隔离与耦合因数的差来计算,如下:
[0053] D3,4=l4, i_C3,i dB
[0054]继续参考图3和图4,虽然隔离电路44的定向耦合器46提供上行链路通信信号20U 与下行链路通信路径30D之间的隔离,但是还需要在下行链路通信信号20D与上行链路通信 路径30U之间提供隔离。然而,如上所述并如图3和4中所示出,定向耦合器46的第二耦合器 端口 48(2)接收下行链路通信信号部分20D(2)。如果不隔离,那么这个下行链路通信信号部 分20D(2)将被提供在上行链路通信路径30U中,从而将使头端上行链路路径电路28U(H)中 的上行链路通信信号20U失真,所述上行链路通信信号20U是由远程天线单元14(1)至14(N) 从上行链路通信信号20U(1)至20U(N)合并。因此,在这个实例中,图3中的DAS 42中的隔离 电路44还包括循环器52。在这个实例中,循环器52充当单向隔离装置,从而允许以最小衰减 或减小的衰减将上行链路通信信号20U从第二耦合器端口48(2)导向至定向耦合器46,同时 显著衰减从定向耦合器46导向至第二耦合器端口 48(2)的下行链路通信信号部分20D(2)。 还需要将来自下行链路通信信号20D的上行链路通信路径30D与图3中的DAS42中的基站18 隔离,因为下行链路通信信号20D的功率可使上行链路通信路径30U中的头端上行链路路径 电路28U(H)和远程上行链路路径电路28U(R)过载。例如,作为非限制性实例,由基站提供的 下行链路通信信号20D的功率可为十(10)瓦特(W)。
[0055]继续参考图3和图4,在这个实例中,循环器52是无源非互易三端口装置,其中进入 任何端口的射频信号仅轮流发射至新的端口。例如,参考图4,循环器52包括第一循环器端 口54(1)。第一循环器端口 54(1)被耦合至上行链路通信路径30U,以便接收来自头端上行链 路路径电路28U(H)的上行链路通信信号20U。循环器52还包括第二循环器端口 54(2)。第二 循环器端口 54(2)被耦合至定向耦合器46的第二耦合器端口 48(2)。循环器52被配置成将第 一循环器端口 54(1)上的所接收的上行链路通信信号20U提供至第二循环器端口 54(2),以 便提供至定向耦合器46的第二耦合器端口 48(2)。以此方式,定向耦合器46可将第二耦合器 端口48(2)上的所接收的上行链路通信信号20U提供至第一耦合器端口48(1),以便提供至 双工端口 32。循环器52还配置成衰减第二循环器端口 54(2)中接收的下行链路通信信号部 分20D(2),因为循环器52被配置成将所接收的下行链路通信信号部分20D(2)传送至第三循 环器端口 54 (3 ),所述第三循环器端口未耦合至上行链路通信路径30D。以此方式,循环器52 提供下行链路通信信号20D与上行链路通信路径30U之间的隔离。
[0056]图5是示出在图3中的DAS 42中的下行链路通信路径与上行链路通信路径之间的 示例性环路增益和隔离计算的示意图。如图所示,在这个实例中,在上行链路通信路径30U 中从定向耦合器46提供至远程天线单元14处的上行链路输入端56的最大增益是lldB。在这 个实例中,在下行链路通信路径30D中从定向耦合器46提供至远程天线单元14处的下行链 路输出端58的最大增益是28dB。如上文所讨
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