收发多个频率范围中无线电信号的控制单元、系统和方法

摘要

描述一种用于发送和接收在多个频率范围中的无线电信号的DAS系统(10)。该系统包含具有至少一个转发在第一频率范围中的第一无线电信号(20-1)的第一端口(30-1)和一个转发在第二频率范围中的第二无线电信号(20-2)的第二端口(30-2)的控制单元(30)。多个远程单元(50)经分配器网络(40)连接至控制单元(30)。远程单元(50)具有发送和接收在第一频率范围中的无线电信号(20-1)的第一天线单元(50-1)和发送和接收在第二频率范围中的无线电信号(20-2)的第二天线单元(50-2)。控制单元(30)包含将第二无线电信号(20-2)转换到另一频率范围的调制器(34)，且远程单元(50)具有将第二无线电信号(20-2)从另一频率范围转换到不同频率范围的解调器(54)。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在分布式天线系统(DAS系统，distributedantenna system)中发送和接收多个频率范围中的无线电信号的系统和方法。

背景技术

DAS系统用于在建筑物或者其他邻近区域中分布无线电信号，这样的区域例如校园或公司园区、购物中心、步行区、体育场、医院等。在DAS系统中，同一无线电信号在不同的位置被辐射。在行业内，在所谓的无源和有源DAS系统之间进行了区分。在无源DAS系统中，来自基站的射频信号经由同轴连接且经由功分器(splitters)和耦合器(tappers)被分给天线。有源DAS系统具有例如经由同轴电缆的在远距离上的信号有源分布，在这之后，信号通过进一步的同轴装置被接着分布到各个无源或有源天线。

图1的左侧表示用于发送和接收来自移动通信供应商的无线电信号的现有的无源DAS系统。图1的左侧示出经由分布系统或者分配器网络40-1连接至多个天线单元50-1的第一基站60-1。天线单元50-1经由功分器或耦合器42-1连接至分配器网络40-1。来自基站60-1的无线电信号通过分配器网络40-1经由功分器/耦合器42-1被转发并被发射至天线单元50-1。

为了响应于当前的宽带需求，举例来说，LTE与多个并行输入和输出信号共同工作。该技术被称为多入多出(MIMO，multiple input multipleoutput)。为了实现MIMO系统，现有的装置中需要进一步提供并行的分配器路径和分配器线路并且需要安装附加的天线设施，如图1的右侧所示的。

图1的右侧示出用于LTE信号的第二基站60-2，其同样经由第二分配器网络40-2连接至多个第二天线单元50-2。第二无线电信号从第二基站60-2经由第二分配器网络40-2和功分器/耦合器42-2被转发至第二天线单元50-2并被发射。该附加的天线设施的耗费相当大，因为第二分配器网络40-2必须例如在防火区内被铺设并穿过天花板和墙壁。第二无线电信号无法经由现有的第一分配器网络40-1被传送，因为要么它们代表在相同频率范围中工作的两个无线电信号，要么第一分配器网络40-1未被配置用于第二无线电信号的频率范围。

在该附图上部，图1还示出进一步已知的具有MIMO架构的实施例。为了简单起见，第三基站60-3被示出(虚线)以表示MIMO架构。通常，两个MIMO信道在基站60-3内被实现并且连接至两个分配器网络40-1和40-2。在MIMO架构中，不出现第二基站60-1和第二基站60-2。该MIMO架构也需要具有上述缺陷的第二分配器网络40-2。

在现有技术中，已知国际专利申请WO 2011/086921号(松下公司)，其公开了一种所谓的用于经由分配器网络转发无线电信号的中继装置。该国际申请中的分配器网络包含转换器和第二转换器，其中，该转换器将所有的输入无线电信号从一个频率转换为不同的频率，由此无线电信号能够经由分配器网络被传送，该第二转换器将被传送的信号转换回最初的频率。

发明内容

描述了一种用于转发在多个频率范围中的无线电信号的控制单元。控制单元包含至少一个用于转发在第一频率范围中的第一无线电信号的第一端口和一个用于转发在不同于第一频率范围的第二频率范围中的第二无线电信号的第二端口。该第二频率范围能够位于与第一频率范围相同的、部分重叠的频率范围中，或者位于另一(非重叠的)频率范围中。控制单元具有用于经由分配器网络传送第一无线电信号和第二无线电信号的第三端口，该分配器网络最初配置为用于传送在第一频率范围中的无线电信号。控制单元中的调制器将第二无线电信号在传送至分配器网络之前从第二频率范围转换(或调制)到另一频率范围，分配器网络适于该另一频率范围(但是可能最初不是为此而配置)。

控制单元具有传感器，该传感器识别用于在分配器网络中传输无线电信号的可用的或者未占用的(空闲的)频率范围并且因此控制调制器，由此，该另一频率范围能够从未占用频率范围中被选择出来或者作为至少部分包含未占用频率范围的频率范围。

在本发明的一个方面中，分配器网络由同轴电缆构成。同轴电缆能够是已经存在的同轴电缆并且控制单元使其还能够进一步用于传输附加的第二无线电信号。

控制单元能够在用于传输无线电信号的系统中被使用。这种系统也构成本发明的保护主题。

该系统包含经由分配器网络连接至控制单元的多个远程单元，用于发送和接收第一无线电信号的第一天线单元，以及用于发送和接收第二无线电信号的第二天线单元。远程单元具有解调器，该解调器用于将第二无线电信号从该另一频率范围转换到发送信号(Tx信号)的不同的频率范围。

在另一方面中，远程单元具有调制器，该调制器用于将接收到的信号(Rx信号)从所接收到的频率范围转换到另一频率范围以便经由分配器网络传输至基站。在这个方面中，控制单元具有解调器，该解调器用于将接收到的Rx信号从该另一频率范围转换到第一频率范围或者转换到第二频率范围以便转发至基站。

分配器网络进一步包含控制信道，该控制信道用于使用频分多路复用处理在控制单元中的调制器和天线中的解调器之间传送控制信号。控制信号能够对远程单元中的调制器和解调器寻址或者单独对远程单元寻址。同样，分配器网络能够具有用于向解调器和/或天线单元/远程单元供电的电力通道。

还描述了用于发送和接收在多个频率范围中的无线电信号的方法。该方法包括经由分配器网络在第一端口和多个远程单元之间转发在第一频率范围中的第一无线电信号、经由天线单元在多个远程单元中发送和/或接收第一无线电信号、识别分配器网络上的信号谱中的未占用频率范围、将经由天线单元接收到的或者要被发送的在第二频率范围中的第二无线电信号解调和/或调制到至少部分包含识别出的未占用频率范围中的一个的另一频率范围(不同于第一频率范围)，以及经由分配器网络在调制器和解调器之间转发被调制的第二无线电信号。接着，对之前被调制的第二无线电信号进行解调，随后从多个远程单元中的第二天线单元发送和/或转发第二无线电信号。

如所述，该方法包含识别分配器网络中未占用频率范围，以及在每种情况下识别频率范围的调节，以使得第二无线电信号能够在相应的调制之后由此被转移，同时出于调节考虑，至少部分地使用识别出的、未使用的且合适的频率范围，这样能够防止对第一无线电信号的干扰以及不当调节。

通过该系统、控制单元和方法，已经存在的分配器网络能够由此被配置或被使用，以使得其在基站和远程单元和/或天线单元之间附加地传送这种通常无法/不会经由该分配器网络传送的无线电信号，因为分配器网络要么在频率范围中已经被占用，要么没有为此而配置，从而不管怎样，目前无法确定对于该目的的适合性。

附图说明

为了更好的理解，本发明现在将参考实施例和附图作更详细的解释。

这里示出：

图1示出根据现有技术的系统；

图2示出根据本发明第一方面的系统；

图3示出本发明的另一方面；

图4A和图4B示出用于转发第一无线电信号和第二无线电信号的方法的顺序；

图5示出用于检测系统中未占用频率范围的方法。

具体实施方式

图2示出DAS系统10的第一方面。系统10示出第一基站60-1和第二基站60-2，它们分别经由第一线路22-1或第二线路22-2连接至控制单元30。两个基站60-1和60-2也可以是MIMO基站的两个MIMO信道。第一无线电信号20-1经由第一线路22-1在控制单元30的第一端口30-1被接收，并且第二无线电信号20-2经由第二线路22-2在控制单元30的第二端口30-2被接收。控制单元30连接至分配器网络40，并且因此经由第三端口31连接至远程单元50和天线单元50-1和50-2。第一线路22-1和第二线路22-2是双向线路，并且因此也能够分别反向传送第一无线电信号20-1和第二无线电信号20-2。

在一个方面中，分配器网络40由现有的同轴电缆形成，其已经被铺设在建筑物中并且现在被用于DAS系统10。这种现有的同轴电缆例如最初是为了使用GSM协议来传送无线电信号而铺设的，并且，举例来说，是为了以下频率范围中的无线电信号而配置的：700MHz至900MHz或者1700MHz至1900MHz(GSM移动通信标准)或者1920MHz至1990MHz或者2110MHz至2170MHz(UMTS移动通信标准)。这些现有的同轴电缆能够部分地传送由LTE移动通信标准或者LTE-MIMO协议使用的无线电信号。然而，存在的风险是某些频率范围被双重占用(类似于在MIMO操作中)或者分配器网络40中的同轴电缆不是为所使用的频率范围而配置或甚至完全不适于所使用的频率范围(依赖于频率的调节)。第三端口31配置为同轴连接器。

在DAS系统10的非限制性的实施例中，第一无线电信号20-1位于第一频率范围中，分配器网络40最初是为其铺设的，举例来说，可以是根据GSM协议的无线电信号。第二无线电信号20-2要么位于相同的频率范围中，要么至少部分地与第一无线电信号20-1的频率范围重叠或者位于分配器网络40基本不适于的不同的频率范围中，不管怎样，适合性没有被建立。这些第二无线电信号20-1能够使用例如以下移动通信协议中的任意一种：GSM、UMTS、LTE、LTE-MIMO、DECT、IEEE 802.11。

控制单元30包含调制器或者解调器34、监控单元38和传感器36。传感器36被由此配置为借助电压驻波比(VSWR，voltage standing waveratio)测量方法来捕获分配器网络40上的可用的信号谱并识别可用的频率范围。传感器36持续地将识别出的未占用信号范围的参数以及可用的频率范围转发至监控单元38。监控单元38定期检查这些参数并相应地控制调制器/解调器34和传感器36。在一个方面中，传感器36在第一无线电信号20-1在分配器网络40上传输期间扫描被占用的频率范围以便确定未占用频率范围。

调制器34连接至第二端口30-2并能够将第二无线电信号20-2调制到识别出的未占用且可用的频率范围中的至少一个。识别出的未占用且可用的频率范围中的一个被选择用于第二无线电信号20-2的传输。调制器34从传感器36接收未占用频率范围的规格(specifications)。监控单元38能够借助VSWR方法检查分配器网络40的同轴电缆并指示错误。

第一无线电信号20-1经由分配器网络40被转发至远程单元50并经由第一天线单元50-1被发送。天线单元50-1经由功分器或耦合器42连接至分配器网络40。

第二无线电信号20-2首先在端口30-2处被接收并且被转发至调制器34，第二无线电信号20-2在调制器34处被调制到所选择的未被第一无线电信号20-1占用的频率范围。接着，第二无线电信号20-2经由分配器网络40在所选择的频率范围上被转发至远程单元50。远程单元50分别具有将接收到的第二无线电信号20-2调制回最初的、第二频率范围或者另一频率范围的解调器54。解调器54连接至发送第二无线电信号20-2的第二天线单元50-2。远程单元50还具有切换功能并且能够将第一无线电信号20-1切换至第二天线单元50-2并且还将无线电信号20-2切换至第一天线单元50-1。

在本实施例中，分配器网络40还具有控制信道45。控制信道45将例如来自控制单元30的控制信号传输至远程单元50。在不同的方面中，控制信号使用频分多路复用处理，其中，其他协议是能想到的。远程单元50还使用接收到的控制信号来将第一无线电信号20-1和第二无线电信号20-2切换到各自的第一天线单元50-1和第二天线单元50-2。调制器54和远程单元50能够被单独寻址并且控制单元能够使用相应的地址以便将控制指令传送至输入的(incoming)远程单元50和调制器54。分配器网络40同样能够具有向远程单元50以及解调器54供能的电力通道47(所谓的同轴电缆供电，power-over-coax)。还能够通过外部电源向远程单元50和解调器54供能。

在另一方面中，信号也能够被接收。在这个方面中，元件54是调制器，用于将接收到的信号(Rx信号)从所接收到的频率范围转换到所选择的频率范围以便经由分配器网络40传输至控制单元30。调制器54凭借来自控制单元30的参数的传递来识别空闲频率范围。在这个方面中，控制单元中的元件34是解调器，该解调器接收从分配器网络40接收到的无线电信号并将接收到的无线电信号解调或者转换或者调节到第二频率范围以便传输至第二基站60-2或者MIMO架构中的第二信道。

图3示出本发明的第二方面中，其中，第一基站60-1由第三基站60-3和第四基站60-4补充。第三基站60-3和第四基站60-4同样能够经由分配器网络40接收或者发送进一步的无线电信号而无需对进一步的无线电信号进行调制或者解调。然而，通过占用分配器网络40上的传输范围，另外的频率范围被占用，可能使得传感器36更难为第二无线电信号20-2找到未占用频率范围。如果第三基站或者第四基站60-4中的任意一个试图经由分配器网络40上在信号谱中已经被占用的信号范围来发送(或者接收)进一步的无线电信号，则传感器36能够为这些接收自第三基站60-3和/或第四基站60-4的进一步的无线电信号的传送选择替代的频率范围。调制器34将这些接收到的进一步的无线电信号调制到替代的频率范围。描述的该方面中显示了DAS系统10的模块性，因为DAS系统10能够根据网络运营商或移动通信运营商的需求被快速地重新布置。这里，通过进行全调制/解调或调制/解调以便能够补充地使用空闲的范围，能够确定完整的可用谱并在之后最佳地使用它。

图4A示出根据本发明的用于传送无线电信号的方法的顺序，该方法开始于元素400。在步骤410a中，第一无线电信号20-1从第一基站60-1经由控制单元30、经由分配器网络40并接着经由功分器/耦合器42被转发至远程单元50，以经由第一天线单元50-1进行发送或接收。在步骤420a中，分配器网络40上未占用频率范围通过扫描信号谱被捕获并在步骤430a中被识别。在步骤440a中，来自第二基站60-2的第二无线电信号20-2通过调制器34被调制到步骤430a中识别出的未占用频率范围中的一个，并且之后在步骤450a中经由分配器网络40被转发。

解调器54经由控制信道45接收关于被调制的第二频率信号20-2的信息，并且在步骤460a中将第二频率信号调制到用于经由第二天线单元50-2发送的频率。在步骤470a中，第二无线电信号20-2与第一无线电信号20-1一起被发送。如上所述，该方法反向工作以便将接收到的信号转发至对应的基站60-2、60-3或60-4中的一个。

图4B示出经由天线单元50-1和50-2接收第一无线电信号。该方法开始于400b，并且在步骤410b中，第一无线电信号经由分配器网络40在第一天线单元50-1处被接收并被转发至控制单元30。在步骤420b中，分配器网络40上未占用频率范围通过扫描信号谱被捕获并在步骤430b中被识别。

第二无线电信号经由第二天线单元50-2被接收并且在步骤440b中由调制器54调制到分配器网络40的未占用频率范围中的一个。第二无线电信号接着在步骤450b中被转发至控制单元30。在步骤460b中，第二无线电信号在解调器34中被解调。第一无线电信号和第二无线电信号接着经由MIMO架构的信道被转发至相应的基站60-1或60-2。

图5中显示了在现有的装置中检测信号谱中合适的/未占用频率范围的顺序。顺序开始于步骤500。在步骤510中，扫描经由一体化VSWR测量装置被执行。在该扫描中，有利的是不考虑或者忽略所谓的标准频率范围(步骤520)。这些标准频率范围是通过例如网络运营商或者规则被定义为先验(a priori)并且不可用于传输第二无线电信号20-2的那些频率范围。接着，在步骤530中通过扫描捕获被占用的频率范围，以及在步骤540中确定分配器网络40中未占用频率范围，以及在步骤550中将未占用频率范围的规格转发至调制器34。接着在步骤560中调制器34被调节。之后，被调制的第二无线电信号20-2的转发能够在步骤570中继续。

在扩展中，还可以凭借调制/解调使频率谱中的第一无线电信号偏移，以便为进一步的无线电信号的其他传输生成空闲的范围，然而，这会需要极大的努力，因为会需要在现有的设施中安装进一步的解调器。在这种方面中，或许最好借助要被添加的一个或多个调制器/一个或多个解调器来使用完整的可用频谱。

虽然上面参考示例性的实施例整体地描述了本发明，但是本领域技术人员将知道结合一个实施例所描述的单独的特征也能够被独立地或者结合地与其他实施例的特征结合，即使这没有被明确描述为一个补充的实施例。本申请的保护主题通过所附的权利要求限定。