蜂窝通信网的独立塔顶单元制造技术

描述了用于蜂窝通信网的一种改进了的模块化塔顶单元。该塔顶单元包括一个功率放大器、一个双工器以及为功率放大器供电的一个本地电源。这一功率放大器用于放大从基站收到的输出通信信号。在一个优选实施方案里，这一塔顶单元还包括一个低噪声放大器，用来放大进来的通信信号，并将放大了的进来的通信信号传送给基站。这样，这一塔顶单元构成了独立于基站的一个模块化单元，从而可以独立于基站更换模块化塔顶单元。这样，可以通过简单地将使用的塔顶单元换成具有不同电源的第二个塔顶单元，并改变系统里的软件，来改变蜂窝网中小区的覆盖范围。因此，可以改变蜂窝网基站的覆盖范围，而不改变基站的硬件。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
笼统而言，本专利技术涉及用于蜂窝通信网基站的塔顶(masthead)单元。具体而言，涉及用于通过更换塔顶单元改变小区大小的独立的模块化塔顶单元和方法。近些年来，蜂窝电话正在变得越来越普及。随着对蜂窝业务的需求不断增长，用来支持这些蜂窝业务的基础设施发生了爆炸式的增长。多数蜂窝网基本上都是按照附图说明图1所示的方式构成。如图所示，移动交换中心(MSC)10跟多个基站控制器12通信，而基站控制器12又跟一个或者多个基站14通信。基站14跟一个或者多付天线(收发信机)16直接连接，负责发射和接收用于蜂窝通信的无线电信号。移动交换中心10相当于整个网络的神经中枢，它们用现成的协议跟基站控制器(BSC)12通信。为蜂窝业务制订了各种不同的协议，例如，GSM(全球移动通信系统)协议、CDMA(码分多址)和TDMA(时分多址)协议。这些不同的协议决定了MSC、BSC和BTS之间的通信性质，这在本领域里众所周知。常规基站控制器主要负责划定小区的大小。也就是某一基站的覆盖区面积。对于小区的大小没有一成不变的规定，但目前，它们常常被叫做宏小区、迷你小区(mini cells)和微小区。各种小区的大小互不相同，例如，宏小区的天线一般都输出20～50瓦量级的功率，覆盖范围大约为5～40公里。迷你小区一般都输出10瓦量级的功率，覆盖范围为2～5公里。微小区一般都输出2～8瓦量级的功率，覆盖范围大约小于1公里。当然，随着天线信号处理能力的提高，这些不同小区的界限逐渐模糊，但从概念上来说，小区的大小总是有差别的。较大小区的系统经常碰到的一个问题是必须将天线放在塔上面才能获得所需要的覆盖范围。下面参考图2介绍一个普通塔。如图所示，天线16安装在塔20上面，基站14则在塔20基旁的建筑物里。如果塔20很高，在基站14和天线16之间就必须有一根很长的馈线22。通常，馈线22包括一对同轴电缆，其中一根同轴电缆(发射线)用于传输发射信号，另一根同轴电缆(接收线)用于传输接收信号。相对较长的馈线22带来了许多问题，例如信号强度的损失以及给接收信号带来噪声。缓解长馈线问题的一个方法是采用一个塔顶单元24，安装在塔20上，离天线16很近。塔顶单元通常都有一个双工器，用于将发射信号送给天线，并将接收信号分离到接收线上去。然后让分离出来的接收信号经过一个低噪声放大器，低噪声放大器放大接收信号，使它们对馈线22的噪声不再那么敏感。当馈线特别长时，发射线上传输的发射信号能量损耗也非常大。因此，有些塔顶单元还有线性功率放大器。这些功率放大器由基站里的电源供电。随着蜂窝技术的发展和普及，改变小区大小和/或形状的需求越来越迫切。在某些情形下，需要扩大小区的覆盖范围。与此同时，在其它的情形下，需要缩小小区的尺寸，从而能够增加额外的小区，以提高通信容量。虽然现在的小区能够很好地工作，但是它们并不是模块化的，因为如果由于某种原因要改变小区的大小，就需要更换整个基站14。由于基站是相对较贵的单元，因此需要一种基站结构，它支持基站硬件的再利用，即使小区的大小或者小区的形状需要改变。专利技术简述为了达到这些目的和其它目的，本专利技术提供了一种用于蜂窝通信网的改进型模块化塔顶单元。这一模块化塔顶单元用于插入基站和天线之间的通信通道。这一模块化塔顶单元通过天线馈线跟天线连接，而用分开的发射和接收馈线跟基站连接。该塔顶单元有一个功率放大器，用于放大从基站收到的通信信号。双工器通过天线馈线跟天线连接，用于接受放大了的发射信号，将放大了的发射信号输送给天线馈线。双工器还接收来自天线馈线的通信信号，并通过不同于发射馈线的接收机馈线输出收到的通信信号。塔顶单元里有一个电源，用于给功率放大器供电。采用此种结构，这一塔顶单元就构成了一个模块化单元，它独立于基站，这样，这一模块化的塔顶单元可以单独更换，而不依赖于基站。在一个优选实施方案里，这一塔顶单元还有一个低噪声放大器，用于放大收到的通信信号，并传送给基站。这一塔顶单元可以用于蜂窝通信网，该通信网包括一个移动交换中心、跟移动交换中心通信的一个基站控制器以及跟基站控制器通信并按照现成蜂窝通信协议如GSM协议工作的一个基站。一方面，本专利技术提供了一种方法，用于改变蜂窝网中小区的覆盖范围。一开始，与特定基站相关的基站的塔顶单元被换成具有不同电源和功率放大器输出的一个塔顶单元，以此来改变小区的覆盖范围。另外，至少还要改变与控制基站的移动交换中心相关联的操作注册记录里的一个无线电作用距离参数。这样就可以改变蜂窝网内这一个小区的覆盖范围而不必更换基站内的任何硬件。专利技术详述如同本申请书的背景部分所描述的那样，蜂窝网里的一些普通基站已经采用了塔顶单元来放大通信信号，还可能用塔顶单元来过滤基站和它的天线之间传输的通信信号。塔顶单元一般都用于基站和它的天线之间馈线相对较长的场合，因为长馈线会带来较大的信号强度损失，给接收信号带来有害的噪声。在本申请中，在基站和它的天线之间的通信通道上插入一个放大器单元110。在许多应用中，放大器单元的形式可以跟普通塔顶单元中的相似。因此，在这一描述中放大器单元110将被笼统地叫做塔顶单元。然而，从以下说明可知，这里的放大器单元110跟标准的塔顶单元相比有显著的差别，它们用于完全不同的情形。一方面，本专利技术提供一种标准化的基站(BTS)。例如，美国专利第5734699号介绍了一种合适的基站，这里将这一专利引入作为参考。每一个基站还有一个模块化的放大器单元110，它适合于插入特定基站和它的天线之间的通信路径里，对发射信号进行功率放大。跟普通系统相比这一结构有许多优点。首先，标准化的基站能够服务于各种尺寸的小区。这省去了相当高的初始成本，因为不再需要为每一个小区尺寸定制基站硬件。相反，只有放大器单元硬件需要重新设计。此外，需要扩大或者缩小某一小区的尺寸时，需要做的事情只有更换或者改变放大器单元，并按照系统协议适当地更改软件。跟传统方法相比，这种方法又一次地降低了成本，因为传统方法需要更换整个基站。现在参考图3来介绍本专利技术一个实施方案中的一个塔顶(放大器)单元110。这一塔顶单元110有一个双工器132、一个低噪声放大器134和一个功率控制器135。功率控制器135包括一个功率放大器136和一个电源138。这一塔顶单元还可以包括一个耦合器144和/或一个功率监视器147。耦合器144放在功率控制器135和双工器132之间，用于提供反馈信号给基站，用于表明发射信号功率的大小。功率监视器147从天线馈线151上耦合能量，提供一个反馈信号给基站，表明正向发射功率和天线反射功率的大小。到塔顶单元的输入线包括一根天线馈线151、一根发射线152、一根接收线153、一根电源线155和一根反馈线157。天线馈线151一般都是一根同轴电缆，将塔顶单元110跟天线连接。发射和接收线152、153将塔顶单元110跟它们的基站180连接，分别用于传输发射信号和接收信号。发射线和接收线152、153可以是任何合适的馈线，例如同轴电缆。电源线155给塔顶单元提供电源。反馈线157提供一个反馈信号给基站180，表明耦合器144检测到的放大后的功率大小，和/或功率监视器147检测到的正向和反射功率。双工器132用于将发射信号传送给天线馈线151，并将接收本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模块化塔顶单元，用于包括移动交换中心、基站控制器、基站和天线的蜂窝通信网，其中的移动交换中心跟基站控制器通信，基站控制器跟基站通信，基站将通信信号传送给天线用于发射，这一模块化塔顶单元是一个独立于基站的单元，用于插入基站和天线之间的通信路径，其中的模块化塔顶单元用于通过天线馈线跟天线通信，并通过分开的发射线和接收机线跟基站通信，这一模块化塔顶单元包括： 一个功率放大器，用于放大通过发射线从基站收到的输出通信信号的功率，并输出功率放大了的发射信号； 一个双工器，配置得用于通过天线馈线跟天线进行电连接，该双工器用于， 从功率放大器接收放大了功率的发射信号并输出这一放大了功率的发射信号给天线馈线，和 从天线馈线接收进来的通信信号，并将这一收到的进来的通信信号输出到接收机线上，这条接收机线跟发射线是不同的两根线；和 一个电源，用于给功率放大器供电；和 其中的模块化塔顶单元构成了独立于基站的一个模块化单元，这样就可以独立于基站更换模块化塔顶单元。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：NSA韦利特，
申请(专利权)人：因特威夫通讯国际有限公司，
类型：发明
国别省市：BM[百慕大]