РЕТРАНСЛЯЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО С МНОЖЕСТВОМ ВХОДОВ И МНОЖЕСТВОМ ВЫХОДОВ (MIMO)
REPEATER WITH MULTIPLE INPUTS AND MULTIPLE OUTPUTS (MIMO)

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к ретрансляцонному устройству с множеством входов и множеством выходов (MIMO) для эффективной ретрансляции сигналов MIMO, подаваемых в систему беспроводной связи множественного доступа, такую как система связи стандарта «Долгосрочное развитие» (LTE).
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Системы беспроводной связи широко развиты, чтобы обеспечить различные виды контента связи, например передачу голоса и данных. Эти системы могут представлять собой системы связи множественного доступа, которые способны поддерживать связь с множеством пользователей посредством совместного использования доступных системных ресурсов, например, ширины полосы или мощности передачи. Примеры систем множественного доступа включают в себя системы множественного доступа с кодовым разделением каналов (CDMA), системы множественного доступа с временным разделением каналов (TDMA), системы множественного доступа с частотным разделением каналов (FDMA), системы 3GPP стандарта «Долгосрочное развитие» (LTE) и системы множественного доступа с ортогональным частотным разделением каналов (OFDMA).
Обычно система беспроводной связи множественного доступа может поддерживать связь с множеством беспроводных терминалов одновременно. Каждый из множества беспроводных терминалов взаимодействует с одной или более базовыми станциями посредством передач по линии прямой связи и линии обратной связи. Линия прямой связи (именуемая также нисходящей линией или нисходящей линии связи) относится к линии связи от базовых станций к терминалам, а линия обратной связи (именуемая также восходящей линией или восходящей линии связи) относится к линии связи от терминалов к базовым станциям. Эти линии связи могут быть установлены с использованием способа с одним входом и одним выходом (SISO), способа с множеством входов и одним выходом (MISO) или с множеством входов и множеством выходов (MIMO).
В системах, использующих технологию MIMO, применяют множество передающих антенн (NT) и множество приемных антенн (NR) для выполнения передачи данных. Каналы MIMO, образованные передающими антеннами NT и приемными антеннами NR, могут быть поделены на независимые каналы NS. Эти независимые каналы NS можно назвать пространственными каналами. Каждый из независимых каналов NS соответствует области работы канала (далее, область). При использовании дополнительных областей, порожденных множеством передающих и приемных антенн, системы MIMO могут обеспечивать повышенную производительность, например более высокую пропускную способность и/или большую надежность.
При этом в соответствии с технологией связи MIMO, ретрансляционное устройство должно размещаться на площади, которая покрывает теневую область распространения, либо там, где стоимость установки для базовых станций слишком высока.
Тем не менее, обычное ретрансляционное устройство предшествующего уровня техники включает в себя одну приемную антенну, которая принимает сигналы, передаваемые от базовой станции, и одну антенну ретранслирования, направленную в зону обслуживания по отношению к нисходящим сигналам, которая передает сигналы связи от базовой станции к пользовательскому терминалу, при этом принимаемые сигналы могут быть усилены и ретранслированы. Когда ретрансляционное устройство в соответствии с предшествующим уровнем техники применяется в системе связи MIMO и передает сигналы MIMO в линию прямой связи, пользовательский терминал не может восстановить сигналы с помощью технологии связи MIMO. То же явление возникает даже в линии обратной связи, в которой сигналы передаются от пользовательского терминала к базовой станции.
Кроме того, требуется множество передающих кабелей, соответствующих числу антенн MIMO, которые должны доставлять на заданное расстояние сигналы MIMO или передавать сигналы MIMO от базовой станции или ретранслятора на множество антенн. В связи с установкой множества передающих кабелей, стоимость закупки кабеля, затраты на рабочее время и рабочую силу увеличиваются, что значительно увеличивает стоимость объекта, и существует множество ограничений по установочному пространству.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ТЕХНИЧЕСКАЯ ЗАДАЧА
Настоящее изобретение относится к ретрансляционному устройству с множеством входов и множеством выходов (MIMO), в котором сигналы MIMO, подаваемые в систему беспроводной связи множественного доступа, например такую, как система связи стандарта «Долгосрочное развитие» (LTE), могут эффективно передаваться без каких-либо искажений, и сигналы MIMO могут быть переданы на заданное расстояние множеством рабочих антенн с использованием одного кабеля.
ТЕХНИЧЕСКОЕ РЕШЕНИЕ
В соответствии с объектом настоящего изобретения, предложено ретрансляционное устройство с множеством входов и множеством выходов (MIMO), содержащее первое ретрансляционное устройство, содержащее множество первых входных/выходных разъемов, установленных для обеспечения согласования независимого тракта MIMO с базовой станцией или ретранслятором, первый кабельный разъем, к которому подсоединен один конец единственного коаксиального кабеля, множество первых блоков отделения сигнала, которые соответственно соединены с множеством первых входных/выходных разъемов и отделяют восходящий сигнал и нисходящий сигнал друг от друга, второй блок отделения сигнала, который подключен к первому кабельному разъему и отделяет восходящий сигнал и нисходящий сигнал друг от друга, первый блок усиления восходящего сигнала и первый блок усиления нисходящего сигнала, которые, соответственно, соединены, по меньшей мере, с одним блоком из множества первых блоков отделения сигнала и вторым блоком отделения сигнала, а также второй блок усиления нисходящего сигнала, который соединен, по меньшей мере, с другим блоком из множества первых блоков отделения сигнала и вторым блоком отделения сигнала; и второе ретрансляционное устройство, содержащее второй кабельный разъем, к которому подключен другой конец единственного коаксиального кабеля, множество вторых входных/выходных разъемов, установленных для обеспечения согласования независимого тракта MIMO с пользовательским терминалом, третий блок отделения сигнала, который соединен со вторым кабельным разъемом и отделяет восходящий сигнал и нисходящий сигнал друг от друга, байпасную линию, которая соединяет третий блок отделения сигнала и, по меньшей мере, один из множества вторых входных/выходных разъемов, и третий блок усиления нисходящего сигнала, который подключен между третьим блоком отделения сигнала и, по меньшей мере, другим разъемом из множества вторых входных/выходных разъемов, при этом каждый из первого блока усиления восходящего сигнала и первого блока усиления нисходящего сигнала содержит первую часть, в которой преобразователи с понижением частоты, фильтр и усилитель соединены последовательно, и вторую часть, в которой преобразователи с повышением частоты, фильтр, усилитель, переменный аттенюатор и усилитель мощности соединены последовательно в ряд, и каждый образует супергетеродинный усилитель, в котором первая часть и вторая часть соединены последовательно, а второй блок усиления нисходящего сигнала сконфигурирован так же, как первая часть супергетеродинного усилителя, а третий блок усиления нисходящего сигнала сконфигурирован так же, как и вторая часть супер гетеродинного усилителя.
Ретрансляционное устройство MIMO может дополнительно содержать блок деления восходящего сигнала, который делит восходящий сигнал, выходящий из первого блока усиления восходящего сигнала, на множество сигналов и вводит поделенные сигналы на множество первых блоков отделения сигнала, соответственно.
Ретрансляционное устройство MIMO может дополнительно включать в себя выходной блок регулировки, который регулирует выходной уровень второго нисходящего сигнала, выходящего из третьего блока усиления нисходящего сигнала, на основе первого нисходящего сигнала, передаваемого по байпасной линии. Выходной блок регулировки может содержать первый блок обнаружения, который обнаруживает первый нисходящий сигнал, переданный по байпасной линии, второй блок обнаружения, который обнаруживает второй нисходящий сигнал, выходящий из третьего блока усиления нисходящего сигнала, и контроллер, который регулирует выходной уровень второго нисходящего сигнала путем управления переменным аттенюатором третьего блока усиления нисходящего сигнала на основании обнаруженного первого нисходящего сигнала.
Множество первых входных/выходных разъемов может быть соединено с множеством донорных антенн, соответственно, и может соответственно быть соединено с множеством кабелей, подключенных к базовой станции или ретранслятору, или может соответственно быть соединено с множеством рабочих антенн.
Согласно другому объекту настоящего изобретения, предложено ретрансляционное устройство с множеством входов и множеством выходов (MIMO), содержащее первое ретрансляционное устройство, содержащее множество первых входных/выходных разъемов, установленных для обеспечения согласования независимого тракта MIMO с базовой станцией или ретранслятором, первый кабельный разъем, к которому подсоединен один конец единственного коаксиального кабеля, первый блок отделения сигнала, который соединен, по меньшей мере, с одним разъемом из множества первых входных/выходных разъемов и отделяет восходящий сигнал и нисходящий сигнал друг от друга, второй блок отделения сигнала, который соединен с первым кабельным разъемом и отделяет восходящий сигнал и нисходящий сигнал друг от друга, первую байпасную линию, которая соединена с, по меньшей мере, другим разъемом из множества первых входных/выходных разъемов и вторым блоком отделения сигнала, а также первый блок усиления нисходящего сигнала, который подключен между первым блоком отделения сигнала и вторым блоком отделения сигнала, и второе ретрансляционное устройство, содержащее второй кабельный разъем, к которому подключен другой конец единственного коаксиального кабеля, множество вторых входных/выходных разъемов, установленных для обеспечения согласования независимого тракта MIMO с пользовательским терминалом, третий блок отделения сигнала, который соединен со вторым кабельным разъемом и отделяет восходящий сигнал и нисходящий сигнал друг от друга, вторую байпасную линию, которая соединяет третий блок отделения сигнала и, по меньшей мере, один из множества вторых входных/выходных разъемов, и второй блок усиления нисходящего сигнала, который подключен между третьим блоком отделения сигнала и, по меньшей мере, другим разъемом из множества вторых входных/выходных разъемов, при этом в супергетеродинном усилителе, содержащем первую часть, в которой преобразователи с понижением частоты, фильтр и усилитель последовательно соединены в ряд, и вторую часть, в которой преобразователи с повышением частоты, фильтр, усилитель, переменный аттенюатор и усилитель мощности последовательно соединены в ряд, первый блок усиления нисходящего сигнала сконфигурирован как первая часть супергетеродинного усилителя, а второй блок усиления нисходящего сигнала сконфигурирован как вторая часть супер гетеродинного усилителя.
Ретрансляционное устройство MIMO может дополнительно содержать, по меньшей мере, один блок деления восходящего сигнала, который делит восходящий сигнал, переданный по первой байпасной линии, и вводит поделенные сигналы в первый блок отделения сигнала, либо выходной блок регулировки, который регулирует выходной уровень второго нисходящего сигнала, выходящего из второго блока усиления нисходящего сигнала, на основе первого нисходящего сигнала, передаваемого по второй байпасной линии.
Выходной блок регулировки может содержать первый блок обнаружения, который обнаруживает первый нисходящий сигнал, переданный по второй байпасной линии, второй блок обнаружения, который обнаруживает второй нисходящий сигнал, выходящий из второго блока усиления нисходящего сигнала, и контроллер, который регулирует выходной уровень второго нисходящего сигнала путем управления переменным аттенюатором второго блока усиления нисходящего сигнала на основании обнаруженного первого нисходящего сигнала.
Множество первых входных/выходных разъемов может быть соответственно соединено с множеством донорных антенн, или может быть соответственно соединено с множеством кабелей, подключенных к базовой станции или ретранслятору, или может быть соответственно соединено с множеством рабочих антенн.
ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На Фиг. 1 показана система приема-передачи сигналов с множеством входов и множеством выходов (MIMO) в системе беспроводной связи множественного доступа;
На Фиг. 2 представлено изображение беспроводного ретрансляционного устройства в соответствии с предшествующим уровнем техники;
На Фиг. 3 представлено изображение конфигурации ретрансляционного устройства MIMO в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;
На Фиг. 4 представлено подробное изображение конфигурации первого блока усиления нисходящего сигнала с фиг. 3;
На Фиг. 5 представлено подробное изображение конфигурации первого блока усиления восходящего сигнала с фиг. 3;
На Фиг. 6 представлено подробное изображение конфигурации второго блока усиления нисходящего сигнала с фиг. 3;
На Фиг. 7 представлено подробное изображение конфигурации третьего блока усиления нисходящего сигнала с фиг. 3;
На Фиг. 8 представлено изображение конфигурации ретрансляционного устройства MIMO в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения;
На Фиг. 9 представлено подробное изображение конфигурации первого блока усиления нисходящего сигнала с фиг. 8; и
На Фиг. 10 представлено подробное изображение конфигурации второго блока усиления нисходящего сигнала с фиг. 8.
ПРИМЕРЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Далее настоящее изобретение будет описано более подробно путем объяснения типовых вариантов осуществления настоящего изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи.
Явление, вызываемое одной или несколькими отраженными волнами в период передачи беспроводного сигнала, является основной причиной снижения характеристик приема в системе связи. Частотная эффективность может быть улучшена с помощью этого явления многократно отраженной волны. Эту технологию используют в системе с множеством входов и множеством выходов (MIMO). Технология MIMO представляет собой технологию, в которой, как понятно из названия, используется множество антенн, как передающей стороной, так и принимающей стороной, при этом достигается повышение рабочих характеристик, таких как скорость передачи, увеличение мощности и увеличение охвата.
11
12
21
22
Приведем простой пример системы 2×2, в которой присутствуют две антенны на передающей стороне и присутствуют две антенны на принимающей стороне, как показано на фиг. 1, когда характеристики канала между первой передающей антенной и первой принимающей антенной обозначены как h, характеристики канала между второй передающей антенной и первой принимающей антенной - h, характеристики канала между первой передающей антенной и второй принимающей антенной - hхарактеристики канала между второй передающей антенной и второй принимающей антенной - h, и характеристики канала в этом случае собраны, а матрицу канала реализуют в соответствии с уравнением 1.
1
2
x, х - передаваемый сигнал,
1
2
y, y - принимаемый сигнал,
1
2
n, n - шум канала.
1
2
1
2
1
2
В этом случае x и х представляют собой сигналы, передаваемые от первой и второй передающих антенн, соответственно, n и n представляют собой шумы, которые существуют в первой и второй принимающих антеннах, a y и y представляют собой принимаемые сигналы.
Два примера, приведенные в последующих уравнениях 2 и 3, сделаны на основе вышеприведенного основного уравнения.
1
2
1
2
1
2
Пример матрицы уравнения 2 разлагается как 6=1 x+2 х и 12=2 x+4 х, два уравнения представляют собой одно и то же уравнение, в котором количество информации составляет единицу. С другой стороны, в матрице уравнения 3 два уравнения отличаются друг от друга. Таким образом, значения различных передающих сигналов х и х могут быть получены путем решения матрицы или системы уравнений. В линейной алгебре ранг матрицы 2x2 уравнения 2 равен 1, а ранг матрицы уравнения 3 равен 2.
В следующем уравнении 4 система выполнена из двух передающих антенн и двух приемных антенн, имеющих матрицу 2×2 для канала и поддерживающих состояние с рангом 2 в показанном базовом формате, в котором передающие сигналы передачи извлечены из сигналов, полученных от каждой антенны путем применения обратной матрицы по отношению к канальной матрице.
В уравнениях 1 и 4  и  представляют собой величины, полученные посредством демодуляции сигналов, которые должны быть переданы на каждую антенну.
Такая технология MIMO именуется способом пространственного мультиплексирования MIMO, и число различных потоков данных, которые могут быть одновременно переданы, ограничено меньшим числом из количества М передающих антенн и количества N приемных антенн, а общая компоновка MIMO имеет структуру, в которой количество передающих антенн и количество приемных антенн одинаково.
На Фиг. 2 представлено изображение для описания ретрансляционного устройства в соответствии с известным уровнем техники. Как показано на фиг. 2, беспроводное ретрансляционное устройство 210 в соответствии с известным уровнем техники выполнено с возможностью доступа к одной приемной антенне 210а, которая принимает сигналы, передаваемые от базовой станции 220, и одной ретранслирующей антенне 210b, направленной на зону обслуживания, т.е. пользовательский терминал 230, по отношению к нисходящим сигналам MIMO, которые передают сигналы связи MIMO от базовой станции 220, имеющей две передающих/приемных антенны, на пользовательский терминал 230, имеющий две передающих/приемных антенны, и с возможностью усиления принимаемых сигналов с помощью блока 213 усиления нисходящего сигнала и ретрансляции усиленных сигналов.
В этом случае количество антенн, соединенных друг с другом связью между базовой станцией и ретрансляционным устройством, составляет 2 и 1, соответственно, то есть 2×1, а количество антенн, подключенных друг к другу связью между ретрансляционным устройством и терминалом, составляет 1 и 2, соответственно, то есть 1×2, так что передача и восстановление сигналов MIMO невозможно. Это явление имеет место и в том случае, когда восходящий сигнал, который передает сигнал с пользовательского терминала 230 на базовую станцию 220, представляет собой сигнал MIMO.
На фиг. 2 ссылочными позициями 211 и 212 обозначены дуплексеры для отделения восходящего сигнала и нисходящего сигнала, а ссылочной позицией 214 обозначен блок усиления восходящего сигнала.
Как описано выше, основной принцип MIMO заключается в том, что различные элементы данных передаются на терминал по двум или нескольким различным трактам (в том числе антеннам) от базовой станции или ретранслятора с помощью пространственных отраженных волновых сигналов таким образом, чтобы эффективность передачи могла быть увеличена на той же частоте за такой же период времени. Два или несколько несмешивающихся трактов должны быть выполнены таким образом, чтобы два или несколько сигналов MIMO передавались от базовой станции или ретранслятора на две или несколько рабочих антенн, при этом между рабочими антеннами и терминалом достигается преимущество системы MIMO. В связи с этим, когда установлены два или несколько кабелей, стоимость их установки значительно увеличивается.
В соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, как показано в уравнении 1, матрица передающего канала между рабочими антеннами и терминалом выполнена в виде 2×2, сигналы MIMO базовой станции или ретранслятора передаются на рабочие антенны при использовании одного кабеля, и два или несколько приемопередатчиков (именуемых также блоками усиления нисходящего/восходящего сигнала) расположены в ретрансляционном устройстве так, чтобы образовать два или несколько трактов в одном кабеле, при этом тракт частот нисходящей линии связи и тракт частот восходящей линии связи, по меньшей мере, одного приемопередатчика из числа двух или нескольких приемопередатчиков отделены друг от друга и встроены в донор, подключенный к базовой станции или ретранслятору проводным или беспроводным способом и к рабочей антенне таким разом, чтобы два или несколько различных независимых трактов могли быть образованы в одном кабеле. Кроме того, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, в трактах технологии MIMO не предусмотрено тракта обратной связи (восходящей линии связи), так что стоимость изготовления ретрансляционного устройства также может быть снижена.
В результате, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, два независимых канала, которые полностью отделены друг от друга, образованы между донором, подключенным к базовой станции или ретранслятору для канала связи MIMO проводным или беспроводным способом, и рабочей антенной, при этом могут транслироваться полные пространственные сигналы MIMO. Описание подробного варианта осуществления изобретения будет приведено ниже.
На Фиг. 3 представлена схема конфигурации ретрансляционного устройства MIMO в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг. 3, ретрансляционное устройство MIMO может включать в себя первое ретрансляционное устройство 300 и второе ретрансляционное устройство 400, которые соединены друг с другом с помощью одного коаксиального кабеля 500. Первое ретрансляционное устройство 300 может включать в себя первый входной/выходной разъем 310, первый кабельный разъем 320, первый блок 330 отделения сигнала, второй блок 340 отделения сигнала, первый блок 350 усиления нисходящего сигнала, первый блок 360 усиления восходящего сигнала, второй блок 370 усиления нисходящего сигнала, и блок 380 деления восходящего сигнала. Второе ретрансляционное устройство 400 может включать в себя второй входной/выходной разъем 410, второй кабельный разъем 420, третий блок 440 отделения сигнала, байпасную линию 460, третий блок 470 усиления нисходящего сигнала и выходной блок 490 регулировки.
Нисходящий сигнал или восходящий сигнал в описании к фиг. 3 могут быть сигналом, включающим в себя сигнал по технологии MIMO. В настоящем варианте осуществления описан случай, когда нисходящий сигнал представляет собой сигнал, полученный с помощью технологии MIMO, а восходящий сигнал представляет собой сигнал, полученный с помощью способа, отличного от технологии MIMO.
Сначала будет описана конфигурация первого ретрансляционного устройства 300 в соответствии с вариантом осуществления на фиг. 3.
Первый входной/выходной разъем 310 представляет собой множество разъемов, установленных на одной стороне первого ретрансляционного устройства 300 таким образом, чтобы, например, обеспечить соединение множества независимых MIMO трактов (множества антенн базовой станции или ретранслятора, которые обращены друг к другу) с базовой станцией или ретранслятором. Например, когда количество антенн базовой станции или ретранслятора составляет 2, первый входной/выходной разъем 310 может включать в себя два входных/выходных разъема 311 и 312, а также донорную антенну (не показана), например, и кабель (не показан), соединенный с выходом базовой станции или ретранслятора, в качестве другого примера, он может быть подключен к каждому из входных/выходных разъемов 311 и 312.
Первый кабельный разъем 320 в соответствии с настоящим вариантом осуществления представляет собой один разъем, установленный на одной стороне первого ретрансляционного устройства 300 таким образом, что один конец одного коаксиального кабеля 500 может быть подключен к первому кабельному разъему 320.
Первый блок 330 отделения сигнала используют для отделения восходящего сигнала и нисходящего сигнала друг от друга в соответствии с частотой. Например, первый блок 330 отделения сигнала может включать в себя два блока 331 и 332 отделения сигнала, подключенных к двум входным/выходным разъемам 311 и 312, соответственно, и каждый из блоков 331 и 332 отделения сигнала может быть образован дуплексером, а блок 332 отделения сигнала может быть образован нисходящим полосовым фильтром, когда ретрансляционное устройство MIMO не включает в себя блок 380 деления восходящего сигнала, например, в случае необходимости.
Второй блок 340 отделения сигнала соединен с первым кабельным разъемом 320 и используется для отделения восходящего сигнала и нисходящего сигнала, которые входят/выходят через первый кабельный разъем 320, друг от друга в соответствии с частотой.
Первый блок 350 усиления нисходящего сигнала подключен между одним блоком 331 из первых блоков 331 и 332 отделения сигнала и вторым блоком 340 отделения сигнала, и используется для формирования первого усилительного тракта прямой связи (нисходящей линии связи). Например, как показано на фиг. 4, первый блок 350 усиления нисходящего сигнала может быть образован традиционным супергетеродинным усилителем, в котором усилитель а, понижающие преобразователи b и с прямой связи (нисходящей линии связи), включающие в себя гетеродин b и смеситель с, усилитель d, фильтр е, усилители f и g, повышающие преобразователи h и i прямой связи (нисходящей линии связи), включающие в себя гетеродин h и смеситель i, усилитель j, фильтр k, усилитель l, переменный аттенюатор m и усилитель мощности n последовательно соединены в ряд.
Первый блок 360 усиления восходящего сигнала подключен между одним из первых блоков 331 и 332 отделения сигнала и вторым блоком 340 отделения сигнала, и используется для образования первого усилительного тракта обратной связи (восходящей лини связи). Например, как показано на фиг. 5, первый блок 360 усиления восходящего сигнала может быть образован традиционным супергетеродинным усилителем, в котором усилитель а, понижающие преобразователи b и с обратной связи, включающие в себя гетеродин b и смеситель с, усилитель d, фильтр е, усилители f и g, повышающие преобразователи h и i обратной связи, включающие в себя гетеродин h и смеситель i, усилитель j, фильтр k, усилитель l, переменный аттенюатор m и усилитель мощности n последовательно соединены в ряд.
Для удобства объяснения, конфигурации a-f супергетеродинных усилителей на фиг. 4 и 5, описанные выше, именуются первой частью, а конфигурации g-n супергетеродинных усилителей с фиг. 4 и 5 именуются второй частью.
Второй блок 370 усиления нисходящего сигнала соединен с другим блоком 332 из первых блоков 331 и 332 отделения сигнала и вторым блоком 340 отделения сигнала, и используется для образования второго усилительного тракта прямой связи. Например, как показано на фиг. 6, второй блок 370 усиления нисходящего сигнала может быть выполнен из первой части (см. a-f на фиг. 4) традиционного супергетеродинного усилителя, в котором усилитель а, понижающие преобразователи b и с прямой связи, включающие в себя гетеродин b и смеситель с, усилитель d, фильтр е, усилитель f последовательно соединены в ряд.
Блок деления 380 восходящего сигнала используется для деления восходящего сигнала, выходящего из первого блока 360 усиления восходящего сигнала, на множество сигналов, для ввода этого множества сигналов на множество первых блоков 331 и 332 отделения сигнала, и может быть опционально скомпонован согласно варианту осуществления на фиг. 3.
Далее будет описана конфигурация второго ретрансляционного устройства 400 в соответствии с вариантом осуществления на фиг. 3.
Второй входной/выходной разъем 410 представляет собой множество разъемов, установленных на одной стороне второго ретрансляционного устройства 400 таким образом, чтобы соответствовать количеству независимых трактов MIMO, например количеству антенн в пользовательском терминале, которые обращены друг к другу, с терминалом пользователя. Например, когда число пользовательских терминалов составляет 2, второй входной/выходной разъем 410 может включать в себя два входных/выходных разъема 411 и 412, и рабочая антенна (не показана), например, может быть соединена с каждым из входных/выходных разъемов 411 и 412.
Второй кабельный разъем 420 в соответствии с настоящим вариантом осуществления представляет собой единственный разъем, установленный на одной стороне второго ретрансляционного устройства 400 так, чтобы один конец одного коаксиального кабеля 500 мог быть соединен со вторым кабельным разъемом 420.
Третий блок 440 отделения сигнала соединен со вторым кабельным разъемом 420 и используется для отделения восходящего сигнала и нисходящего сигнала, входящего/выходящего через второй кабельный разъем 420, друг от друга в соответствии с частотой.
Байпасная линия 460 используется для подключения третьего блока 440 отделения сигнала и одного разъема 411 из множества вторых входных/выходных разъемов 411 и 412, чтобы передать восходящий сигнал и нисходящий сигнал без какого-либо изменения и без выполнения обработки сигналов.
Третий блок 470 усиления нисходящего сигнала подключен между третьим блоком 440 отделения сигнала, и другим разъемом 412 из множества вторых входных/выходных разъемов 411 и 412, и используется для образования усилительного тракта прямой связи. Например, как показано на фиг. 7, третий блок 470 усиления нисходящего сигнала может быть образован из второй части (см. g-n на фиг. 4) традиционного супергетеродинного усилителя, в котором усилитель g, повышающие преобразователями h и i прямой связи, включающие в себя гетеродин h и смеситель i, усилитель j, фильтр k, усилитель l, переменный аттенюатор m и усилитель мощности последовательно соединены в ряд.
Выходной блок 490 регулировки, который используется для регулировки выходного уровня второго восходящего сигнала, выходящего из третьего блока 470 усиления нисходящего сигнала на основании первого нисходящего сигнала, передаваемого через байпасную линию 460, может включать в себя первый блок 491 обнаружения, который обнаруживает первый нисходящий сигнал, передаваемый по байпасной линии 460, второй блок 492 обнаружения, который обнаруживает второй нисходящий сигнал, выходящий из третьего блока 470 усиления нисходящего сигнала, и контроллер 493, который регулирует выходной уровень второго нисходящего сигнала путем управления переменным аттенюатором m из третьего блока 470 усиления нисходящего сигнала на основе обнаруженного первого нисходящего сигнала.
Работа ретрансляционного устройства MIMO в соответствии с фиг. 3 будет описана с использованием отделенных тракта прямой связи и тракта обратной связи.
Сначала будет описан тракт прямой связи (нисходящей линии связи) в аретрансляционном устройстве MIMO на фиг. 3.
Один сигнал (далее именуемый первым высокочастотным нисходящим сигналом) из двух высокочастотных нисходящих сигналов от базовой станции или ретранслятора, которые входят через два входных/выходных разъема 311 и 312 первого ретрансляционного устройства 300, вводится в блок 350 усиления нисходящего сигнала через блок 331 отделения сигнала, и блок 350 усиления нисходящего сигнала понижает частоту входящего первого высокочастотного нисходящего сигнала до промежуточной частоты (см. линию a-d на фиг. 4), увеличивает селективность с использованием фильтра (см. е и f на фиг. 4), а затем повышает частоту первого нисходящего сигнала до высокой частоты, усиливает сигнал (см. g-n на фиг. 4), и выдает усиленный сигнал, а другой сигнал (далее именуемый вторым высокочастотным нисходящим сигналом) из двух высокочастотных нисходящих сигналов поступает на блок 370 усиления нисходящего сигнала через блок 332 отделения сигнала, и блок 370 усиления нисходящего сигнала уменьшает частоту входящего второго высокочастотного нисходящего сигнала до промежуточной частоты (см. а-d на фиг. 6), увеличивает селективность с помощью фильтра, а затем усиливает второй высокочастотный нисходящий сигнал (см. е и f на фиг. 6), и выдает усиленный сигнал. Первый высокочастотный нисходящий сигнал, выходящий из блока 350 усиления нисходящего сигнала и нисходящий сигнал промежуточной частоты, выходящий из блока 370 усиления нисходящего сигнала, выводят в направлении прямой связи через блок 340 отделения сигнала, при этом первый высокочастотный нисходящий сигнал и нисходящий сигнал промежуточной частоты, выходящие из блока 340 отделения сигнала, выходящие через отдельный кабельный разъем 320, распространяются на заданное расстояние с помощью единственного коаксиального кабеля 500 и передаются на второе ретрансляционное устройство 400.
Первый высокочастотный нисходящий сигнал и нисходящий сигнал промежуточной частоты, входящие через единственный кабельный разъем 420 второго ретрансляционного устройства 400, вводятся в блок 440 отделения сигнала, и блок 440 отделения сигнала отделяет входящие первый высокочастотный нисходящий сигнал и нисходящий сигнал промежуточной частоты друг от друга, и подает первый высокочастотный нисходящий сигнал на байпасную линию 460, а нисходящий сигнал промежуточной частоты на блок 470 усиления нисходящего сигнала, соответственно. Блок 470 усиления нисходящего сигнала повышает частоту входящего нисходящего сигнала промежуточной частоты, восстанавливает нисходящий сигнал промежуточной частоты во второй высокочастотный нисходящий сигнал, а затем выдает восстановленный сигнал (см. g-n на фиг. 7).
Первый высокочастотный нисходящий сигнал, передаваемый по байпасной линии 460, и второй высокочастотный нисходящий сигнал, выходящий из блока 470 усиления нисходящего сигнала, излучаются и выходят наружу через две рабочие антенны (не показаны), соединенные с двумя входными/выходными разъемами 411 и 412 второго ретрансляционного устройства 400. В этом случае выходное устройство 490 регулировки регулирует выходной уровень второго высокочастотного нисходящего сигнала, выходящего из блока 470 усиления нисходящего сигнала, в соответствии с первым высокочастотным нисходящим сигналом, передаваемым по байпасной линии 460.
Далее будет описан тракт обратной связи ретрансляционного устройства MIMO с фиг. 3.
Высокочастотный восходящий сигнал обратной связи от пользовательского терминала (не показан), входящий через один разъем 411 из двух входных/выходных разъемов 411 и 412 второго ретрансляционного устройства 400, вводится в блок 440 отделения сигнала с помощью байпасной линии 460 и выходит в направлении обратной связи, а высокочастотный восходящий сигнал, выходящий из блока 440 отделения сигнала, выводится через единственный кабельный разъем 420, распространяется на заданное расстояние по единственному коаксиальному кабелю 500, и передается на первое ретрансляционное устройство 300.
Высокочастотный восходящий сигнал, входящий через отдельный кабельный разъем 320 первого ретрансляционного устройства 300, вводится блок 340 отделения сигнала, и блок 340 отделения сигнала разделяет входящий высокочастотный восходящий сигнал и выводит отделенные сигналы на отдельный блок 360 усиления восходящего сигнала. Блок 360 усиления восходящего сигнала понижает частоту входящего высокочастотного восходящего сигнала до промежуточной частоты (см. a-d на фиг. 5), повышает селективность с использованием фильтра (см. е-f на фиг. 5), повышает частоту сигнала до высокой частоты, усиливает высокочастотный сигнал (см. g-n на фиг. 5) и выдает усиленный сигнал.
Высокочастотный восходящий сигнал, выходящий из блока 360 усиления восходящего сигнала, вводится в блок 380 отделения восходящего сигнала, и блок 380 отделения восходящего сигнала делит входящий высокочастотный восходящий сигнал на два высокочастотных восходящих сигнала и передает два отделенных высокочастотных восходящих сигнала на два блока 331 и 332 отделения сигнала. Два блока 331 и 332 отделения сигнала выдают два вошедших высокочастотных восходящих сигнала в направлении обратной связи с помощью двух входных/выходных разъемов 311 и 312, и два высокочастотных восходящих сигнала, выходящих через два входных/выходных разъема 311 и 312 первого ретрансляционного устройства 300, передаются на базовую станцию или ретранслятор с помощью двух донорных антенн или кабеля.
На Фиг. 8 представлена конфигурация MIMO ретрансляционного устройства в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг. 8, ретрансляционное устройство MIMO может включать в себя первое ретрансляционное устройство 800 и второе ретрансляционное устройство 400, которые соединены друг с другом с помощью единственного коаксиального кабеля 500. Первое ретрансляционное устройство 800 может включать в себя первый входной/выходной разъем 810, первый кабельный разъем 820, первый блок 830 отделения сигнала, второй блок 840 отделения сигнала, первую байпасную линию 860, и первый блок 870 усиления нисходящего сигнала. Второе ретрансляционное устройство 400 может включать в себя второй входной/выходной разъем 410, второй кабельный разъем 420, третий блок 440 отделения сигнала, вторую байпасную линию 460, второй блок 470 усиления нисходящего сигнала, а также выходной блок 490 регулировки.
В описании фиг. 8 нисходящий сигнал или восходящий сигнал может быть сигналом, включающим в себя технологию MIMO, и в настоящем варианте осуществления будет описан случай, когда нисходящий сигнал представляет собой сигнал по технологии MIMO, а восходящий сигнал представляет собой сигнал согласно методу, отличному от технологии MIMO.
Сначала будет описана конфигурация первого ретрансляционного устройства 800 в соответствии с вариантом осуществления на фиг. 8.
Первый входной/выходной разъем 810 имеет множество разъемов, установленных на одной стороне первого ретрансляционного устройства 800 таким образом, чтобы соответствовать количеству независимых трактов (каналов связи) MIMO, например количеству антенн базовой станции или ретранслятора, с базовой станцией или ретранслятором. Например, когда количество антенн базовой станции или ретранслятора составляет 2, первый входной/выходной разъем 810 может включать в себя два входных/выходных разъема 811 и 812, а также донорную антенну (не показана), например, или кабель (не показан), соединенный с выходом базовой станции или ретранслятора, в качестве другого примера, соединенный с каждым из входных/выходных разъемов 811 и 812.
Первый кабельный разъем 820 в соответствии с настоящим вариантом осуществления представляет собой отдельный разъем, установленный на одной стороне первого ретрансляционного устройства 800 таким образом, что один конец единственного коаксиального кабеля 500 может быть подключен к первому кабельному разъему 820.
Первый блок 830 отделения сигнала используется для отделения восходящего сигнала и нисходящего сигнала друг от друга в соответствии с частотой. Например, первый блок 830 отделения сигнала может быть соединен с одним разъемом 812 из двух входных/выходных разъемов 811 и 812, описанных выше, и может быть образован дуплексером или нисходящим полосовым фильтром.
Второй блок отделения сигнала 840 соединен с первым кабельным разъемом 820 и используется для отделения восходящего сигнала и нисходящего сигнала, входящего/выходящего через первый кабельный разъем 820, друг от друга в соответствии с частотой.
Первая байпасная линия 860 используется для соединения одного разъема 811 из двух входных/выходных разъемов 811 и 812, описанных выше, и описанного выше второго блока 840 отделения сигнала и для направления восходящего сигнала и нисходящего сигнала по байпасной линии без какого-либо изменения при выполнении обработки сигналов.
Первый блок 870 усиления нисходящего сигнала подключен между первым блоком 830 отделения сигнала и вторым блоком 840 отделения сигнала, и используется для формирования усилительного тракта прямой связи. Например, как показано на фиг. 9, первый блок 870 усиления нисходящего сигнала может быть образован первой частью (см. фиг. 4) традиционного супергетеродинного усилителя, в котором усилитель а, понижающие преобразователи b и с прямой связи, включающие в себя гетеродин b и смеситель с, усилитель d, фильтр е и усилитель f последовательно соединены в ряд.
Блок деления 880 восходящего сигнала используется для деления восходящего сигнала, передаваемого через первую байпасную линию 860, и подачи отделенного восходящего сигнала на первый блок 830 отделения сигнала. В варианте осуществления по фиг. 8, ретрансляционное устройство MIMO может дополнительно включать в себя блок отделения 880 восходящего сигнала. Когда в варианте осуществления на фиг. 8 ретрансляционное устройство MIMO не включает в себя блок деления 880 восходящего сигнала, при этом первый блок 830 отделения сигнала может быть выполнен в виде полосового фильтра восходящей линии связи.
Далее будет описана конфигурация второго ретрансляционного устройства 400 в соответствии с вариантом осуществления на фиг. 8.
Второй входной/выходной разъем 410 представляет собой множество разъемов, установленных на одной стороне второго ретрансляционного устройства 400 таким образом, чтобы соответствовать количеству независимых трактов (каналов связи) MIMO, например количеству антенн пользовательского терминала, с пользовательским терминалом. Например, когда число пользовательских терминалов составляет 2, второй входной/выходной разъем 410 может включать в себя два входных/выходных разъема 411 и 412, а рабочая антенна (не показана), например, может быть соединена с каждым из входных/выходных разъемов 411 и 412.
Второй кабельный разъем 420 в соответствии с настоящим вариантом осуществления представляет собой отдельный разъем, установленный на одной стороне второго ретрансляционного устройства 400 так, чтобы один конец единственного коаксиального кабеля 500 мог быть соединен со вторым кабельным разъемом 420.
Третий блок 440 отделения сигнала соединен со вторым кабельным разъемом 420 и используется для отделения восходящего сигнала и нисходящего сигнала, входящих/выходящих через второй кабельный разъем 420, друг от друга в соответствии с частотой.
Байпасную линию 460 используют для соединения третьего блока 440 и 411 отделения сигнала и одного из множества вторых входных/выходных разъемов 411 и 412, и для направления восходящего сигнала и нисходящего сигнала по байпасной линии без какого-либо изменения при выполнении обработки сигналов.
Второй блок 470 усиления нисходящего сигнала подключен между третьим блоком 440 отделения сигнала и другим разъемом 412 из множества вторых входных/выходных разъемом 411 и 412, и используется для образования усилительного тракта прямой связи. Например, как показано на фиг. 10, третий блок 470 усиления нисходящего сигнала может быть образован второй частью (см. фиг. 4) традиционного супергетеродинного усилителя, в котором усилитель g, повышающие преобразователи h и i прямой связи, включающие в себя гетеродин h и смеситель i, усилитель j, фильтр k, усилитель l, переменный аттенюатор m и усилитель мощности n последовательно соединены в ряд.
Выходной блок 490 регулировки, который используется для регулировки выходного уровня второго восходящего сигнала, выходящего из третьего блока 470 усиления нисходящего сигнала на основе первого нисходящего сигнала, передаваемого по байпасной линии 460, может включать в себя первый блок 491 обнаружения, который обнаруживает первый нисходящий сигнал, передаваемый по байпасной линии 460, второй блок 492 обнаружения, который обнаруживает второй нисходящий сигнал, выходящий из второго блока 470 усиления нисходящего сигнала, и контроллер 493, который регулирует выходной уровень второго нисходящего сигнала путем управления переменным аттенюатором m второго блока 470 усиления нисходящего сигнала на основе обнаруженного первого нисходящего сигнала.
Работа ретрансляционного устройства MIMO в соответствии с вариантом осуществления с фиг. 8 будет описана отдельно для тракта прямой связи и для тракта обратной связи.
Сначала будет описан тракт прямой связи в ретрансляционном устройстве MIMO с фиг. 8.
Один сигнал (далее именуемый первым высокочастотным нисходящим сигналом) из двух высокочастотных нисходящих сигналов от базовой станции или ретранслятора, которые поступают через два входных/выходных разъема 811 и 812 первого ретрансляционного устройства 800, вводится в блок 840 отделения сигнала по байпасной линии 860, а другой сигнал (далее именуемый вторым высокочастотным нисходящим сигналом) из двух высокочастотных нисходящих сигналов вводится в блок 870 усиления нисходящего сигнала с помощью блока 830 отделения сигнала, и блок 870 усиления нисходящего сигнала уменьшает частоту входящего второго высокочастотного нисходящего сигнала до промежуточной частоты (см. а-d на фиг. 9), увеличивает селективность с помощью фильтра, а затем усиливает второй высокочастотный нисходящий сигнал (см. d и е на фиг. 9), и выдает усиленный сигнал. Первый высокочастотный нисходящий сигнал, передаваемый по байпасной линии 860, и нисходящий сигнал промежуточной частоты из блока 870 усиления нисходящего сигнала выводятся в направлении прямой связи через блок 840 отделения сигнала, и первый высокочастотный нисходящий сигнал и нисходящий сигнал промежуточной частоты, выходящий из блока 840 отделения сигнала, выводятся через единственный кабельный разъем 820, распространяются на заданное расстояние с помощью единственного коаксиального кабеля 500 и передаются на второе ретрансляционное устройство 400.
Первый высокочастотный нисходящий сигнал и нисходящий сигнал промежуточной частоты, входящие через единственный кабельный разъем 420 второго ретрансляционного устройства 400, вводятся в блок 440 отделения сигнала, и блок 440 отделения сигнала отделяет входящие первый высокочастотный нисходящий сигнал и нисходящий сигнал промежуточной частоты друг от друга, и выводит первый высокочастотный нисходящий сигнал на байпасную линию 460, а нисходящий сигнал промежуточной частоты на блок 479 усиления нисходящего сигнала, соответственно. Блок 470 усиления нисходящего сигнала повышает частоту входящего нисходящего сигнала промежуточной частоты, восстанавливает нисходящий сигнал промежуточной частоты во второй высокочастотный нисходящий сигнал, а затем выдает восстановленный сигнал (см. g-n на фиг. 10).
Первый высокочастотный нисходящий сигнал в байпасной линии 460 и второй высокочастотный нисходящий сигнал, выходящий из блока 470 усиления нисходящего сигнала, излучаются и выходят наружу через две рабочие антенны (не показаны), соединенные с двумя входными/выходными разъемами 411 и 412 второго ретрансляционного устройства 400. В этом случае выходной блок 490 регулировки регулирует выходной уровень второго высокочастотного нисходящего сигнала, выходящего из блока 470 усиления нисходящего сигнала в соответствии с первым высокочастотным нисходящим сигналом, передаваемым по байпасной линии 460.
Далее будет описан тракт обратной связи ретрансляционного устройства MIMO на фиг. 8.
Обратная связь, высокочастотный восходящий сигнал из пользовательского терминала (не показан), входящий через один разъем 411 из двух входных/выходных разъемов 411 и 412 второго ретрансляционного устройства 400, вводится в блок 440 отделения сигнала по байпасной линии 460, и выходит в направлении обратной связи, а высокочастотный восходящий сигнал, выходящий из блока 440 отделения сигнала, выводится через единственный кабельный разъем 420, распространяется на заданное расстояние по единственному коаксиальному кабелю 500 и передается на первое ретрансляционное устройство 800.
Высокочастотный восходящий сигнал, выходящий через отдельный кабельный разъем 820 первого ретрансляционного устройства 800, вводится в блок 840 отделения сигнала, и блок 840 отделения сигнала отделяет входящий высокочастотный восходящий сигнал и передает отделенные сигналы на один разъем 812 из двух входных/выходных разъемов 811 и 812 через байпасную линию 860. В этом случае блок 880 деления восходящего сигнала делит один высокочастотный восходящий сигнал, передаваемый по байпасной линии 860, и передает поделенные сигналы на блок 830 отделения сигнала. Блок 830 отделения сигнала выдает входной высокочастотный восходящий сигнал на другой разъем 812 из двух входных/выходных разъемов 811 и 812 в направлении обратной связи, и два высокочастотных сигнала, выходящих через два входных/выходных разъема 811 и 812 первого ретрансляционного устройства 800, передаются на базовую станцию или ретранслятор с помощью двух донорных антенн или кабеля.
Хотя настоящее изобретение было конкретно показано и описано со ссылкой на примеры осуществления изобретения, специалистам в данной области техники понятно, что могут быть сделаны различные изменения в форме и деталях в пределах сущности и объема настоящего изобретения, как определено в последующей формуле изобретения.
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ
Как описано выше, в соответствии с настоящим изобретением, сигналы согласно технологии с множеством входов и множеством выходом (MIMO), подаваемые в системы беспроводной связи множественного доступа, такие как системы связи стандарта «Долгосрочное развитие» (LTE), могут эффективно передаваться без каких-либо искажений.
Кроме того, когда сигналы MIMO распространяются на заданное расстояние, или передаются от базовой станции или ретранслятора на множество антенн, множество передающих кабелей, соответствующих числу антенн MIMO, обычно могут быть использованы в качестве отдельного передающего кабеля, при этом стоимость ретрансляционного устройства может быть значительно уменьшена.
Кроме того, один ретрансляционный тракт восходящего сигнала в ретрансляционном устройстве выполнен таким образом, что даже когда обратный сигнал не является сигналом MIMO, этот сигнал эффективно ретранслируется, при этом стоимость производства ретрансляционного устройства может быть значительно снижена.