横向转发器和用于转发器的自适应消除方法技术

一种转发器系统，具有至少一个用于与基站通信的施主天线元件和至少一个用于与远程站通信的链路天线元件。在施主天线与零点天线之间耦合射频上行链路路径和射频下行链路路径。射频上行链路路径和射频下行链路路径的每一个中的自适应消除电路产生一个消除信号，该信号被增加到射频上行链路路径和射频下行链路路径中的射频信号时，基本上消除在所述射频信号中出现的任何反馈信号。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
转发器系统通常用在要被覆盖的区域和／或容量要求不能证明安装带被管理的频道分配的全蜂窝／PCS基站是正确的地方。从而如附图说明图1所示，塔式安装的转发器系统通常被用来扩展蜂窝站点范围，以在被RF阻挡的区域例如被山或树提供零点填充(null fill)，和／或通过把信号功率引向要求的结构如建筑物30而提供增强的“室内”覆盖范围。通常的转发器系统包括图2和3所示的3个基本部件被指向／朝向无线基站(BS)的链路天线22；放大电子器件“箱”24和被指向感兴趣的区域的广播天线26。通常，链接天线22是很窄束的高定向的(高增益)，因为它仅需要“看到”基站。广播天线26被束宽进一步限定而必须覆盖目标区域。电子器件箱24可包含双工器、滤波器、分束器和RF放大器的集合。系统所基于的两个主要的性能因子是增益和输出功率。输出功率主要被两个无源天线(链路和广播)增益的和以及放大器的最大(线性)输出功率确定。系统增益由无源天线增益的和加上放大级的增益来确定。这受到两个(广播和链路)天线之间的隔离(或互耦)的限制。这种隔离依赖于天线类型、方向性(F／B)比率和束宽。例如，假设两个相对的天线，各个带有20dB的定向性。而且假设大约25dB的F／B比率。天线之间的隔离因此大约是50dB，它是两个F／B比率之和(25dB+25dB)。为保持放大器不振荡，推荐使用大约20dB的安全系数，其转变为大约30dB(50-20)的有源(放大器)增益。但是，总的系统增益是无源增益(定向性)的和加上有源增益，在这个示例中是20+20+30=70dB。通常，设计得好的天线应具有好于20dB的方向性(F／B)比率。对于很高增益的天线，F／B可高达40dB。但是，当F／B提高时，通常定向性提高。这意味着天线的束宽变窄。对于转发器应用，已证明这可能是不利的，因为覆盖面积(扇区宽度)降低。天线的定向和分开距离也是一个因素。在近场中，传播路径损失正比于1／R，R是两个天线之间的半径或距离(注意对于远场是1／R2)。因此，对于两个背对背的被分开10英尺的PCS天线，传播损失大约是24dB。因此，这把两个天线之间的隔离提高了24dB。但是，准确对这些天线定向就更难了，从而它们实际上是同轴的，最大化了它们的F／B比率隔离。对于大多数操作者(用户)而言这是一个严重的问题。对准两个天线使得它们被准确地相对(一个天线被指向与另一个背离180度的方向上)会是非常难而且费时的。现有的室内转发器系统通常使用或在房顶上或在建筑物的一侧的分开的链路天线32(图4)。RF功率被共轴电缆34路由到转发器的电子部分，通常在二者之间带有放大级(未示出)。室内RF分配系统是一个或多个天线36，或者是一些其它的RF发射／接收机构，如Radiax(漏泄波)电缆，或RF带状线电缆38。安装这些室内辐射系统(天线或漏泄波电缆)的工作通常是高强度和高成本的。另外由于在建筑物内部的传播特性估测或模型化起来复杂，通常使用多个辐射器来确保充分地复盖建筑物的所有部分。大部分在户外使用的现有的转发器系统使用物理上分开的天线(即，物理上与放大器／电子模块／箱分开)，一个指向无线基站，另一个指向感兴趣的(广播)区。这要求三个不同单元的安装／装配，并且要求费力的两个天线的定向以使RF隔离最大化，以实现最大系统增益。类似于户外转发器系统，室内转发器要求两个天线之间的准确(费力)的定向以确保最大的RF隔离，并防止信号反馈从而在电路中形成“振铃”。本专利技术进一步指向的就是一种用于改善转发器系统中的信号施主(donor)与零点天线(null antenna)之间的隔离的方法与装置。在现有的无线技术中，诸如Cellular、PCS(个人通信业务)、MMD(多用户多路径分配系统)、WLL(无线局域环)等中，转发器被用于把蜂窝站点(基站)覆盖的范围延伸到具有低信号接收功率的区域，从而降低信噪比。一个主要的技术激励(drivers)是系统增益。即，增益越高，系统的范围(距离)和覆盖面积越大。对于转发器的一个限制特性是反馈环，或者反过来说是两个相对的天线(或传感器)之间的隔离。即，对于系统的总的方向性(F／B)比率或隔离必须高于要求的增益。通常，转发器使用至少一个与基站通信的“链路”或“施主”天线和至少一个与远程站或用户通信的广播、覆盖或“零值”天线。一般讲，链路与零值天线之间的隔离等于总的增益加上一些裕量，通常裕量在10到15dB。因此，系统增益一般小于隔离减去裕量。例如，如果天线之间的隔离大约是60dB，那允许的最大系统增益将是大约45dB。对于PCS频率，这些数字产生小于100英尺的转发器范围。在PCS中常见的散射环境中，每6dB的附加系统增益将使覆盖距离加倍。从而，在两个天线之间获得的附加的24dB的隔离允许该范围增加4倍，到1600英尺。对于传统的转发器系统，其中两个天线和转发器电子器件处于3个分开的环境(enclosure)中，位置、链路(施主)天线(到基站)和广播(零值)天线(到要求的覆盖范围)(通常)被分开大于10英尺的间距。这个距离向天线之间的隔离增加50dB以上，产生比100dB大得多的总的隔离值。因此，使用15dB的裕量，这种类型的系统可利用直到85dB或更多的总增益，这导致相当大的范围和覆盖面积。对于横向(side-to-side)转发器技术(如上面参考的已有申请中描述的那样)，其中相对的天线处于相同的环境(enclosure)中并被分隔开小于几英寸的距离，F／B比率(或隔离)通常被限制于低于80dB左右的值。因此这允许不超出65dB的总的系统增益，其把系统范围限制于几百英尺或更小。一种模块化转发器，包括一个具有一对基本上成180度角度相互面对的表面的外壳、安装于每一个所述表面的用于在相对于安装于另一个所述表面的天线元件的方向相反的方向上辐射能量的至少一个天线元件，和一个安装于所述外壳内部的、可操作地耦合所述模块的所述相对表面的每一个上的至少一个天线元件之间的信号的电路。本专利技术还提供一种用于改善转发器系统中的施主与零点天线之间的隔离的方法与装置。本专利技术的这一方面的描述的实施例提供一种自适应消除方法，其移除反馈信号功率的相当一部分(在10dB和40dB之间)，从而把总的系统隔离增加相同的数量(10dB到40dB)。这个附加的隔离可被用于得到更大的系统增益，从而明显延伸系统的范围。这在上面提到的并且在上面参考的申请中描述的横向转发器技术中特别有用。消除方案使用数字地处理的信息以产生一个信号，当信号被增加到初始输入信号中时，消除反馈信号。附图中图1是根据已有技术的塔式安装转发器系统；图2是图1的塔式安装转发器的简化图；图3是图1的塔式安装转发器的图解显示；图4是已有技术形式的室内转发器系统的图解显示；图5是根据本专利技术的一个实施例的转发器模块的简单图示；图6是根据本专利技术的另一个实施例的另一种形式的转发器模块的简单图示；图7是根据一种形式的本专利技术的模块化转发器的一种形式的简图；图8是根据第二种形式的本专利技术的模块化转发器的简图；图9，10和11分别是根据本专利技术的一个实施例的转发器模块的顶视图、正视图和前透视图；图12和13是根据其它形式的本专利技术的模块化转发器的简图；图14是根据本专利技术的室内转发器系统的图解显示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模块化转发器，包括： 一个具有一对基本上成１８０度角度相互面对的表面的外壳； 安装于每一个所述表面的用于在相对于安装于另一个所述表面的天线元件的方向相反的方向上辐射能量的至少一个天线元件；和； 一个安装于所述外壳内部的、可操作地耦合所述模块的所述相互面对的表面的每一个上的至少一个天线元件之间的信号的电路。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：MD贾德，GA马卡，
申请(专利权)人：安德鲁公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]