專利名稱：塔頂蜂窩通信設(shè)備及其操作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及蜂窩通信系統(tǒng)，更具體而言涉及具有一個(gè)塔頂基站收發(fā)信臺(tái)或具有一個(gè)集成回程部分(backhaul)的塔頂節(jié)點(diǎn)B的蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)，及其操作方法。
背景技術(shù)：
近年來，包括蜂窩電話、尋呼機(jī)和無線互聯(lián)網(wǎng)接入設(shè)備的移動(dòng)通信設(shè)備的使用已經(jīng)按指數(shù)規(guī)律增加。這種對(duì)移動(dòng)通信設(shè)備的增長(zhǎng)的需求已經(jīng)導(dǎo)致了支持這些服務(wù)所必需的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的快速增長(zhǎng)。
在圖1中顯示了用于與蜂窩或移動(dòng)電話或站進(jìn)行通信的常規(guī)通信網(wǎng)絡(luò)的框圖。參看圖1，用于與移動(dòng)基站12通信的常規(guī)通信網(wǎng)絡(luò)10典型地包括一個(gè)與公用交換電話網(wǎng)(PSTN16)和多個(gè)基站控制器(BSC18)通信的移動(dòng)交換中心(MSC14)，僅顯示了這些基站控制器中的一個(gè)。每個(gè)BSC18進(jìn)而又和一個(gè)或多個(gè)基站收發(fā)信臺(tái)(BTS20)通信。BTS20通過饋電電纜22被耦合到一個(gè)或多個(gè)安裝在塔26頂部的天線24，并負(fù)責(zé)在通信網(wǎng)絡(luò)10和移動(dòng)臺(tái)12之間發(fā)送和接收通信信號(hào)。每個(gè)BTS20通常包括一個(gè)或多個(gè)用于發(fā)送和接收信號(hào)的收發(fā)信機(jī)、用于放大接收的和發(fā)送的信號(hào)的放大器、一個(gè)用于將發(fā)送的信號(hào)加到天線24并將接收的信號(hào)分路到接收線路上的雙工器，以及一個(gè)用于在BTS和BSC18之間耦合信號(hào)的回程部分。移動(dòng)交換中心14作為用于整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的神經(jīng)中樞操作，并使用一種既定的協(xié)議，例如GSM(全球移動(dòng)通信系統(tǒng))協(xié)議、CDMA(碼分多址)和TDMA(時(shí)分多址)協(xié)議與BSC18進(jìn)行通信。這些不同的協(xié)議規(guī)定了在MSC14、BSC18和BTS20之間通信的特性并為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知。
常規(guī)的BSC18主要負(fù)責(zé)規(guī)定相關(guān)小區(qū)的尺寸。就是說，由特定的BTS20覆蓋或服務(wù)的區(qū)域。對(duì)于小區(qū)尺寸并沒有固定的規(guī)格，可是在當(dāng)前的使用中，通常提到宏小區(qū)、迷你小區(qū)、微小區(qū)和微微小區(qū)。各種小區(qū)的范圍傾向于隨它們的大小而變化，并且舉例來說，在當(dāng)前的使用中，宏小區(qū)典型地具有輸出數(shù)量級(jí)為20-50瓦功率的天線24，以及傾向于具有數(shù)量級(jí)為5-40千米的范圍。迷你小區(qū)典型地具有數(shù)量級(jí)為10瓦的功率輸出并具有在附近2-5千米的相應(yīng)范圍。微小區(qū)典型地具有數(shù)量級(jí)為2-8瓦的功耗和大約一千米的范圍。當(dāng)然隨著在天線設(shè)計(jì)中信號(hào)處理能力的提高，各種尺寸之間的區(qū)別變得模糊，可是在概念上，小區(qū)的尺寸可能總是變化的。
在圖2中顯示了用于與UE或用戶設(shè)備終端(UE)進(jìn)行通信的常規(guī)的第三代蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)(3G網(wǎng)絡(luò))的框圖。參看圖2，用于與UE30通信的常規(guī)3G網(wǎng)絡(luò)28典型地包括一個(gè)與公用交換電話網(wǎng)(PSTN34)進(jìn)行通信的第三代移動(dòng)交換中心(3G-MSC32)、一個(gè)與IP網(wǎng)絡(luò)(例如因特網(wǎng)37)通信的網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點(diǎn)(GSN35)，以及多個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)控制器(RNC38)，僅僅顯示了其中的一個(gè)。3G-MSC32和GSN35進(jìn)一步耦合到歸屬位置寄存器(HLR39)，該寄存器記錄并存儲(chǔ)系統(tǒng)訂戶的地址和授權(quán)或鑒權(quán)信息。每個(gè)RNC38與一個(gè)或多個(gè)節(jié)點(diǎn)B40通信。節(jié)點(diǎn)B40通過饋電電纜42耦合到一個(gè)或多個(gè)安裝在塔46頂部的天線44，并負(fù)責(zé)在3G網(wǎng)絡(luò)28和UE30之間發(fā)送和接收通信信號(hào)。每個(gè)節(jié)點(diǎn)B40通常包括一個(gè)或多個(gè)用于發(fā)送和接收信號(hào)的收發(fā)信機(jī)、用于放大接收的和發(fā)送的信號(hào)的放大器、一個(gè)用于將發(fā)送的信號(hào)加到天線44并將接收的信號(hào)分路到接收線路上的雙工器或多路復(fù)用器，以及一個(gè)用于在節(jié)點(diǎn)B和RNC38之間耦合信號(hào)的回程部分。
3G-MSC32使用既定的協(xié)議，例如CDMA(碼分多址)和TDMA(時(shí)分多址)協(xié)議與RNC38進(jìn)行通信。這些不同的協(xié)議規(guī)定了在3G-MSC32、RNC38和節(jié)點(diǎn)B40之間通信的特性，并為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知。GSN35作為在3G網(wǎng)絡(luò)28和因特網(wǎng)37之間的網(wǎng)關(guān)，在3G網(wǎng)絡(luò)和因特網(wǎng)的基于分組的通信內(nèi)使用的協(xié)議之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。常規(guī)的RNC38主要負(fù)責(zé)規(guī)定由特定的節(jié)點(diǎn)B40覆蓋或服務(wù)的相關(guān)小區(qū)或區(qū)域的尺寸。
在塔26，46頂部具有天線24，44的常規(guī)通信網(wǎng)絡(luò)10，28經(jīng)常遇見的一個(gè)問題由饋電電纜22，42引起，這些饋電電纜在BTS20或節(jié)點(diǎn)B40與天線之間耦合通信信號(hào)。在圖1和2中說明的安排中，天線24，44安裝在塔26，46的頂部，而相關(guān)的BTS20和節(jié)點(diǎn)B40位于塔基處。因而，如果塔26，46很高，則必須在節(jié)點(diǎn)B和天線24，44之間提供很長(zhǎng)的饋電電纜22，42。此外，BTS20與節(jié)點(diǎn)B40經(jīng)常位于離開塔26，46某段距離的位置，是在一個(gè)更被保護(hù)以不受環(huán)境影響或更容易由維護(hù)人員接近的位置，因而這進(jìn)一步延長(zhǎng)了饋電電纜22，42。通常饋電電纜22，42包括一對(duì)同軸電纜，使一個(gè)同軸電纜(發(fā)送線路)被安排為載送發(fā)送信號(hào)，而另一個(gè)同軸電纜(接收線路)被安排為載送接收信號(hào)。然而，發(fā)送與接收線路可以合成在單個(gè)多路復(fù)用的饋電電纜22，42中。很長(zhǎng)的饋電電纜22，42帶來若干困難，其中包括在接收的和發(fā)送的信號(hào)中相當(dāng)大的信號(hào)強(qiáng)度或功率損耗，以及由于將噪聲引入到接收的信號(hào)而導(dǎo)致信號(hào)降級(jí)。
常規(guī)通信網(wǎng)絡(luò)10，28的另一個(gè)問題是在升級(jí)或修改BTS20或節(jié)點(diǎn)B40硬件以改變一個(gè)特定小區(qū)的大小和/或形狀中的困難。例如，當(dāng)無線通信技術(shù)變得更為流行時(shí)，經(jīng)常期望減少小區(qū)的尺寸以便為了處理高利用率而允許引進(jìn)附加的小區(qū)。在其他的情況下期望增加小區(qū)的尺寸以提供增大的范圍。雖然現(xiàn)在的設(shè)計(jì)工作得很好，但是它們并不是特別地模塊化的，因?yàn)槿绻捎谌魏卧蚨谕淖冃^(qū)的尺寸，則必須替換整個(gè)的BTS20或節(jié)點(diǎn)B40，而僅僅不是包含在其中的一個(gè)放大器、雙工器、回程部分或收發(fā)信機(jī)。通常BTS20與節(jié)點(diǎn)B40是相對(duì)大和昂貴的單元。因而，期望提供一種BTS20與節(jié)點(diǎn)B40的體系結(jié)構(gòu)，使得能夠獨(dú)立地升級(jí)、修理或替換BTS20或節(jié)點(diǎn)B40組件，并且如果替換的理由僅僅是改變小區(qū)尺寸或小區(qū)幾何形狀，則甚至能夠重用BTS20或節(jié)點(diǎn)B40組件。
本發(fā)明提供了對(duì)這些以及其他問題的解決方案，并提供了與現(xiàn)有技術(shù)相比的其他優(yōu)勢(shì)。
發(fā)明概述本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一個(gè)具有塔頂放大器、通信設(shè)備和回程部分的通信系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)，以及用于操作它們的方法。
在一個(gè)方面中，本發(fā)明針對(duì)一個(gè)節(jié)點(diǎn)B，該節(jié)點(diǎn)B用于通過在3G通信系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)中的、在塔頂支持的天線與用戶設(shè)備終端(UE)進(jìn)行通信。通常，節(jié)點(diǎn)B被配置為固定在塔頂?shù)泥徑炀€的位置，從而減少了與在天線和節(jié)點(diǎn)B之間耦合通信信號(hào)相關(guān)的損耗。優(yōu)選地，與未使節(jié)點(diǎn)B固定到塔頂?shù)泥徑炀€的位置的蜂窩通信系統(tǒng)相比，節(jié)點(diǎn)B使得與天線和節(jié)點(diǎn)B之間耦合通信信號(hào)相關(guān)的損耗減少至少3dB。更優(yōu)選地，節(jié)點(diǎn)B能夠從天線提供具有至少大約40dBm功率的輸出通信信號(hào)，并且最優(yōu)選地至少大約為27dBm。
在一個(gè)實(shí)施例中，3G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步包括一個(gè)無線網(wǎng)控制器(RNC)，并且節(jié)點(diǎn)B包括(i)至少一個(gè)適合于通過天線與UE進(jìn)行通信的收發(fā)信機(jī)；(ii)一個(gè)在收發(fā)信機(jī)和天線之間的通信路徑中的功率放大器，該功率放大器適合于放大從RNC接收的輸出通信信號(hào)，并且輸出放大的通信信號(hào)；以及(iii)一個(gè)用于向功率放大器和收發(fā)信機(jī)供給電能的供電電源。相對(duì)在塔頂具有分離的功率放大器并且節(jié)點(diǎn)B位于別處的3G網(wǎng)絡(luò)而言，將功率放大器集成到塔頂節(jié)點(diǎn)B中且提供一個(gè)通用電源減少了節(jié)點(diǎn)B的尺寸、復(fù)雜度、成本和電能消耗?？蛇x地，節(jié)點(diǎn)B可以進(jìn)一步包括一個(gè)雙工器，用于將放大的通信信號(hào)從功率放大器耦合到天線，并將輸入的通信信號(hào)從天線耦合到收發(fā)信機(jī)。
在另一個(gè)實(shí)施例中，節(jié)點(diǎn)B進(jìn)一步包括一個(gè)用于在節(jié)點(diǎn)B和RNC之間耦合通信信號(hào)的回程部分。在此實(shí)施例的一個(gè)型式中，回程部分被配置為通過分離的無線通信系統(tǒng)在節(jié)點(diǎn)B和RNC之間耦合通信信號(hào)。在另一個(gè)型式中，節(jié)點(diǎn)B從至少一個(gè)固定到塔的光電池接收能量以提供一個(gè)自含式塔頂節(jié)點(diǎn)。
在另一個(gè)方面中，本發(fā)明針對(duì)3G通信系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)，其包括(i)天線；(ii)具有支撐天線的塔頂?shù)乃?iii)固定到塔頂鄰近天線位置的節(jié)點(diǎn)B，該節(jié)點(diǎn)B具有至少一個(gè)配置為通過天線與UE通信的收發(fā)信機(jī)；以及(iv)固定到塔頂鄰近天線的位置的放大器，該放大器在節(jié)點(diǎn)B和天線之間的通信路徑中，并與節(jié)點(diǎn)B分離且不同于節(jié)點(diǎn)B，放大器被配置為放大并濾波在節(jié)點(diǎn)B和UE之間傳遞的通信信號(hào)。優(yōu)選地，3G網(wǎng)絡(luò)減少了與在節(jié)點(diǎn)B和放大器之間耦合通信信號(hào)相關(guān)的損耗，以及相對(duì)于未使節(jié)點(diǎn)B和放大器固定到塔頂鄰近天線位置的3G網(wǎng)絡(luò)而言，與放大器和天線之間耦合通信信號(hào)相關(guān)的損耗被減少至少3dB。更優(yōu)選地，放大器能夠從天線提供具有至少大約40dBm功率的輸出通信信號(hào)，并且最優(yōu)選地至少大約為39dBm。
在一個(gè)實(shí)施例中，3G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步包括一個(gè)無線網(wǎng)控制器(RNC)，以及一個(gè)固定到塔頂鄰近天線位置的回程部分，該回程部分被配置為在節(jié)點(diǎn)B和RNC之間耦合通信信號(hào)。在該實(shí)施例的一個(gè)型式中，回程部分與節(jié)點(diǎn)B集成在一起。在另一個(gè)型式中，回程部分被配置為通過分離的無線通信系統(tǒng)在節(jié)點(diǎn)B和RNC之間耦合通信信號(hào)。
在另一個(gè)實(shí)施例，該3G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步包括至少一個(gè)固定到塔的用于向節(jié)點(diǎn)B、放大器和回程部分部分供給電能的光電池，從而提供一個(gè)自含式塔頂節(jié)點(diǎn)。
在另一個(gè)方面中，本發(fā)明針對(duì)在一個(gè)具有在塔頂支撐的天線的3G網(wǎng)絡(luò)中簡(jiǎn)化與用戶設(shè)備終端(UE)的通信的方法。通常，該方法包括以下步驟，(i)提供一個(gè)固定到塔頂鄰近天線位置的節(jié)點(diǎn)B，該節(jié)點(diǎn)B具有至少一個(gè)被配置為通過天線與UE進(jìn)行通信的收發(fā)信機(jī)；(ii)提供一個(gè)固定到塔頂鄰近天線位置的放大器，該放大器處于節(jié)點(diǎn)B和天線之間的通信路徑中，并與節(jié)點(diǎn)B分離且不同于節(jié)點(diǎn)B，該放大器被配置為放大并濾波在節(jié)點(diǎn)B和UE之間傳遞的通信信號(hào)；(iii)操作至少一個(gè)收發(fā)信機(jī)以與UE進(jìn)行通信；以及(iv)放大并濾波在節(jié)點(diǎn)B和UE之間傳遞的通信信號(hào)。如上所述，相對(duì)于未使節(jié)點(diǎn)B和放大器固定到塔頂鄰近天線位置的3G網(wǎng)絡(luò)而言，與在節(jié)點(diǎn)B和放大器之間以及在放大器和天線之間耦合通信信號(hào)相關(guān)的損耗被減少。優(yōu)選地，與在天線和節(jié)點(diǎn)B之間耦合通信信號(hào)相關(guān)的損耗被減少至少3dB。更優(yōu)選地，放大和濾波在節(jié)點(diǎn)B和UE之間傳遞的通信信號(hào)的步驟包括從天線發(fā)送至少具有39dBm功率的輸出通信信號(hào)的步驟。
在一個(gè)實(shí)施例中，3G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步包括一個(gè)無線網(wǎng)控制器(RNC)，以及一個(gè)固定到塔頂鄰近天線的位置并被配置為在節(jié)點(diǎn)B和RNC之間耦合通信信號(hào)的回程部分，并且該方法包括使用該回程部分來在節(jié)點(diǎn)B和RNC之間耦合通信信號(hào)的另外的步驟。在此實(shí)施例的一個(gè)型式中，該回程部分被配置為通過分離的無線通信系統(tǒng)在節(jié)點(diǎn)B和RNC之間耦合通信信號(hào)，并且使用該回程部分在節(jié)點(diǎn)B和RNC之間耦合通信信號(hào)的步驟是通過經(jīng)分離的無線通信系統(tǒng)在節(jié)點(diǎn)B和RNC之間耦合通信信號(hào)而完成的。
在另一個(gè)實(shí)施例中，3G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步包括至少一個(gè)固定到塔的光電池，并且該方法包括從光電池向節(jié)點(diǎn)B、放大器和回程部分供給電能的步驟。
本發(fā)明的3G網(wǎng)絡(luò)和方法的優(yōu)勢(shì)包括下列任何一個(gè)或全部(i)相對(duì)于未使節(jié)點(diǎn)B和放大器固定到塔頂鄰近天線的位置的3G網(wǎng)絡(luò)而言，與在節(jié)點(diǎn)B和放大器之間以及在放大器和天線之間耦合通信信號(hào)相關(guān)的損耗被減少；(ii)一個(gè)來自塔頂節(jié)點(diǎn)的天線的輸出通信信號(hào)具有至少39dBm功率；(iii)改進(jìn)的接收靈敏度，這是由于通過最小化在天線和接收系統(tǒng)之間的損耗獲得的總噪聲的明顯減少而導(dǎo)致的；(iv)模塊化的結(jié)構(gòu)，便于修理、升級(jí)以及使放大器、節(jié)點(diǎn)B和回程部分的其中之一獨(dú)立于其它模塊而被修理；以及(v)一個(gè)自含式節(jié)點(diǎn)，它能夠獨(dú)立于到公共電力線路的連接或到無線網(wǎng)控制器的基于陸地的通信線路而進(jìn)行操作。
在一個(gè)方面中，本發(fā)明針對(duì)一個(gè)基站收發(fā)信臺(tái)(BTS)，其用于在蜂窩通信系統(tǒng)中通過塔頂上支持的天線與移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行通信。通常，BTS被配置為固定到塔頂鄰近天線的位置，從而減少與在天線和BTS之間耦合通信信號(hào)相關(guān)的損耗。優(yōu)選地，相對(duì)于未使BTS固定到塔頂鄰近天線的位置的蜂窩通信系統(tǒng)而言，該BTS使得與在天線和BTS之間耦合通信信號(hào)相關(guān)的損耗被減少至少3dB。更優(yōu)選地，BTS能夠從天線提供具有至少大約40dBm功率的通信信號(hào)，并且最優(yōu)選地至少大約為27dBm。
在一個(gè)實(shí)施例中，該蜂窩通信系統(tǒng)進(jìn)一步包括一個(gè)基站控制器(BSC)，并且該BTS包括(i)至少一個(gè)適應(yīng)于通過天線與移動(dòng)臺(tái)通信的收發(fā)信機(jī)；(ii)一個(gè)在收發(fā)信機(jī)和天線之間的通信路徑中的功率放大器，該功率放大器適合于放大從BSC接收的輸出通信信號(hào)，并且輸出放大的通信信號(hào)；和(iii)一個(gè)用于向功率放大器和收發(fā)信機(jī)供給電能的供電電源。相對(duì)于在塔頂具有分離的功率放大器而BTS位于別處的蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)而言，將功率放大器集成到塔頂BTS中并提供一個(gè)通用電源減少了BTS的尺寸、復(fù)雜度、成本和電能消耗?？蛇x地，該BTS可以進(jìn)一步包括一個(gè)雙工器，用于將放大的通信信號(hào)從功率放大器耦合到天線，并將輸入的通信信號(hào)從天線耦合到收發(fā)信機(jī)。
在另一個(gè)實(shí)施例中，BTS進(jìn)一步包括一個(gè)用于在BTS和BSC之間耦合通信信號(hào)的回程部分。在該實(shí)施例的一個(gè)型式中，該回程部分被配置為通過分離的無線通信系統(tǒng)來在BTS和BSC之間耦合通信信號(hào)。在另一個(gè)型式中，BTS從至少一個(gè)固定到塔的光電池接收能量，以提供自含式塔頂節(jié)點(diǎn)。
在另一個(gè)方面中，本發(fā)明針對(duì)一個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)，其中包括(i)一個(gè)天線；(ii)一個(gè)具有支持天線的塔頂?shù)乃?iii)固定到塔頂鄰近天線的位置的基站收發(fā)信臺(tái)(BTS)，該BTS具有至少一個(gè)配置為通過天線與移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行通信的收發(fā)信機(jī)；以及(iv)一個(gè)固定到塔頂鄰近天線的位置的放大器，該放大器在BTS和天線之間的通信路徑中，并與BTS分離且不同于BTS，該放大器被配置為放大并濾波在BTS和移動(dòng)臺(tái)之間傳遞的通信信號(hào)。優(yōu)選地，通信網(wǎng)絡(luò)減少了與在BTS和放大器之間耦合通信信號(hào)相關(guān)的損耗，以及相對(duì)于未使BTS和放大器固定到塔頂?shù)泥徑炀€位置的通信網(wǎng)絡(luò)而言，該BTS使得與放大器和天線之間耦合通信信號(hào)相關(guān)的損耗被減少至少3dB。更優(yōu)選地，該放大器能夠從天線提供具有至少大約40dBm功率的輸出通信信號(hào)，并且最優(yōu)選地至少大約為39dBm。
在一個(gè)實(shí)施例中，該通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步包括一個(gè)基站控制器(BSC)，和一個(gè)固定到塔頂鄰近天線的位置的回程部分，該回程部分被配置為在BTS和BSC之間耦合通信信號(hào)。在此實(shí)施例的一個(gè)型式中，該回程部分與BTS集成。在另一個(gè)型式中，該回程部分被配置為通過無線通信系統(tǒng)在BTS和BSC之間耦合通信信號(hào)。
在另一個(gè)實(shí)施例中，該通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步包括至少一個(gè)固定到塔的用于向BTS、放大器和回程部分供給電能的光電池，從而提供自含式塔頂節(jié)點(diǎn)。
在另一個(gè)方面中，本發(fā)明針對(duì)一種方法，用于在具有塔頂支持的天線的通信網(wǎng)絡(luò)中簡(jiǎn)化與移動(dòng)臺(tái)的通信。通常，該方法包括以下步驟(i)提供一個(gè)固定到塔頂鄰近天線的位置的基站收發(fā)信臺(tái)(BTS)，該BTS具有至少一個(gè)被配置為通過天線與移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行通信的收發(fā)信機(jī)；(ii)提供固定到塔頂鄰近天線的位置的放大器，該放大器處于在BTS和天線之間的通信路徑中，并與BTS分離且不同于BTS，該放大器被配置為放大并濾波在BTS和移動(dòng)臺(tái)之間傳遞的通信信號(hào)；(iii)操作至少一個(gè)收發(fā)信機(jī)以與移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行通信；以及(iv)放大并濾波在BTS和移動(dòng)臺(tái)之間傳遞的通信信號(hào)。如上所述，相對(duì)于未使BTS和放大器固定到在塔頂鄰近天線的位置的通信網(wǎng)絡(luò)而言，與在BTS和放大器之間以及在放大器和天線之間耦合通信信號(hào)相關(guān)的損耗被減少了。優(yōu)選地，與在天線和BTS之間耦合通信信號(hào)相關(guān)的損耗被減少至少3dB。更優(yōu)選地，放大并濾波在BTS和移動(dòng)臺(tái)之間傳遞的通信信號(hào)的步驟包括從天線發(fā)送具有至少39dBm功率的輸出通信信號(hào)的步驟。
在一個(gè)實(shí)施例中，通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步包括一個(gè)基站控制器(BSC)，以及固定到塔頂鄰近天線的位置和被配置為在BTS和BSC之間耦合通信信號(hào)的回程部分，并且該方法包括使用回程部分在BTS和BSC之間耦合通信信號(hào)的進(jìn)一步的步驟。在此實(shí)施例的一個(gè)型式中，回程部分被配置為通過無線通信系統(tǒng)在BTS和BSC之間耦合通信信號(hào)，并且在BTS和BSC之間使用回程部分來耦合通信信號(hào)的步驟是通過在BTS和BSC之間通過無線通信系統(tǒng)耦合通信信號(hào)實(shí)現(xiàn)的。
在另一個(gè)實(shí)施例中，通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步包括至少一個(gè)固定到塔的光電池，并且該方法包括從該光電池向BTS、放大器和回程部分供給電能的進(jìn)一步的步驟。
本發(fā)明的通信網(wǎng)絡(luò)和方法的優(yōu)勢(shì)包括下列任何一個(gè)或全部(i)相對(duì)于未使BTS和放大器固定到塔頂鄰近天線的位置的通信網(wǎng)絡(luò)而言，與在BTS和放大器之間以及在放大器和天線之間耦合通信信號(hào)相關(guān)的損耗被減少；(ii)一個(gè)來自塔頂節(jié)點(diǎn)天線的輸出通信信號(hào)具有至少39dBm功率；(iii)改進(jìn)的接收靈敏度，這是由于通過最小化在天線和接收系統(tǒng)之間的損耗獲得的總噪聲的明顯減少而導(dǎo)致的；(iv)模塊化的結(jié)構(gòu)便于修理、升級(jí)以及便于該放大器、節(jié)點(diǎn)B和回程部分的其中之一獨(dú)立于其它模塊進(jìn)行修理； 并且(v)一個(gè)自含式節(jié)點(diǎn)能夠獨(dú)立于到公共電力線路的連接或到基站控制器的基于陸地的通信線路而進(jìn)行操作。


通過結(jié)合所附附圖，閱讀下列詳細(xì)說明，本發(fā)明的這些和其他的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)將變得明顯，其中圖1(現(xiàn)有技術(shù))是常規(guī)通信網(wǎng)絡(luò)的框圖；圖2(現(xiàn)有技術(shù))是常規(guī)的3G網(wǎng)絡(luò)的框圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有塔頂節(jié)點(diǎn)B的3G網(wǎng)絡(luò)的框圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有塔頂放大器和節(jié)點(diǎn)B的3G網(wǎng)絡(luò)的框圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有塔頂放大器、節(jié)點(diǎn)B和回程部分的3G網(wǎng)絡(luò)的框圖；圖6是顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有塔頂放大器、帶有集成的回程部分的節(jié)點(diǎn)B的3G網(wǎng)絡(luò)的局部框圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有通過分離的無線通信系統(tǒng)與無線電網(wǎng)絡(luò)控制器耦合在一起的塔頂回程部分的3G網(wǎng)絡(luò)框圖；圖8是顯示用于根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的、便于使用塔頂節(jié)點(diǎn)與UE通信的方法的步驟的流程圖；
圖9是顯示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的、塔頂節(jié)點(diǎn)B、RNC、GSN和UIB 1的3G網(wǎng)絡(luò)的局部框圖；圖10是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有塔頂BTS的通信網(wǎng)絡(luò)的框圖；圖11是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有塔頂放大器和BTS的通信網(wǎng)絡(luò)的框圖；圖12是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有塔頂放大器、BTS和回程部分的通信網(wǎng)絡(luò)的框圖；圖13是通信網(wǎng)絡(luò)的局部框圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的塔頂放大器、具有集成的回程部分的BTS；圖14是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的、具有通過無線通信系統(tǒng)與基站控制器相耦合的塔頂回程部分的通信網(wǎng)絡(luò)的框圖；以及圖15是顯示用于根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的、便于使用塔頂節(jié)點(diǎn)來與移動(dòng)臺(tái)通信的方法的步驟的流程圖。
發(fā)明詳述本發(fā)明針對(duì)一種具有塔頂放大器、通信設(shè)備和回程部分的通信系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)，以及用于操作它們的方法，以便在通信裝置和由塔支持的天線之間提供減少的損耗，并向從天線發(fā)送的輸出信號(hào)提供較高的功率。
現(xiàn)在參照?qǐng)D3說明根據(jù)本發(fā)明的通信系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)。圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有塔頂或微微節(jié)點(diǎn)B 102或i節(jié)點(diǎn)B的第三代蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)(3G網(wǎng)絡(luò)100)的框圖。為了清楚起見，普遍已知的以及與本發(fā)明無關(guān)的3G網(wǎng)絡(luò)100的許多細(xì)節(jié)已經(jīng)被省略了。參看圖3，3G網(wǎng)絡(luò)100通常包括一個(gè)與公用交換電話網(wǎng)(PSTN106)耦合在一起并與其進(jìn)行通信的移動(dòng)交換中心(3G-MSC104)，一個(gè)與因特網(wǎng)(107)耦合在一起并與其進(jìn)行通信的網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點(diǎn)(GSN105)，以及多個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)控制器(RNC108)，僅顯示了其中的一個(gè)。3G-MSC104和GSN105進(jìn)一步耦合到歸屬位置寄存器(HLR109)，該寄存器記錄并存儲(chǔ)系統(tǒng)用戶的地址和授權(quán)或鑒權(quán)信息。每個(gè)RNC108與一個(gè)或多個(gè)節(jié)點(diǎn)B 102進(jìn)行通信。
根據(jù)本發(fā)明，節(jié)點(diǎn)B 102被安裝或固定在塔112的塔頂110上，該塔也可支持一個(gè)或多個(gè)天線114，用于在3G網(wǎng)絡(luò)100和用戶設(shè)備終端(UE116)之間發(fā)射和接收通信信號(hào)。節(jié)點(diǎn)B 102是通過天線線路118，例如同軸電纜，與天線114耦合在一起，并通過陸線120或中繼線耦合到RNC108。陸線120可以包括雙絞線、光纖鏈路、同軸電纜或E1/T1線路或中繼線，并可以包括PSTN106或互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP)網(wǎng)絡(luò)上的路徑。
優(yōu)選地，塔頂節(jié)點(diǎn)B 102完全包含在一個(gè)模塊內(nèi)，對(duì)該模塊的測(cè)量為小于12平方英寸并且有1到2英寸深，這與常規(guī)的節(jié)點(diǎn)B形成對(duì)比，常規(guī)的節(jié)點(diǎn)B典型地是3英尺高、2英尺寬和2英尺深。這個(gè)模塊化結(jié)構(gòu)便于節(jié)點(diǎn)B 102的安裝、修理、升級(jí)和替換，從而提供了與常規(guī)的系統(tǒng)相比的、顯著的成本優(yōu)勢(shì)。通常，每個(gè)節(jié)點(diǎn)B 102包括一個(gè)或多個(gè)用于發(fā)送通信信號(hào)到UE116并從UE116接收通信信號(hào)的收發(fā)信機(jī)(未顯示)，用于放大接收的和發(fā)送的通信信號(hào)的放大器(未顯示)；以及一個(gè)用于將輸出通信信號(hào)耦合到天線114，并且將接收的輸入通信信號(hào)耦合到收發(fā)信機(jī)的雙工器或多路復(fù)用器(未顯示)。節(jié)點(diǎn)B 102中的放大器可以包括一個(gè)低噪聲放大器，用于放大和/或?yàn)V波在天線114和收發(fā)信機(jī)之間耦合的輸入通信信號(hào)；和一個(gè)功率放大器，用于放大從收發(fā)信機(jī)耦合到天線的輸出通信信號(hào)。
將節(jié)點(diǎn)B 102固定到塔112的塔頂110的接近或鄰近天線114的位置或地點(diǎn)便顯著地減少了天線線路118的長(zhǎng)度，從而顯著地減少了與在天線和節(jié)點(diǎn)B之間耦合通信信號(hào)相關(guān)的損耗。優(yōu)選地，與未使節(jié)點(diǎn)B固定到塔頂鄰近天線位置的常規(guī)3G網(wǎng)絡(luò)相比，節(jié)點(diǎn)B 102將與在天線114和節(jié)點(diǎn)B之間耦合通信信號(hào)相關(guān)的損耗減少至少3dB。更優(yōu)選地，通過使節(jié)點(diǎn)B102，包括其中的用于放大輸出通信信號(hào)的功率放大器，位于塔112上接近或鄰近天線114的位置，而從天線提供輸出通信信號(hào)，該信號(hào)與具有一個(gè)帶有可比較增益的放大器的常規(guī)系統(tǒng)可能提供的信號(hào)相比，具有更高的功率。最優(yōu)選地，節(jié)點(diǎn)B 102能夠從天線114提供具有從至少大約27dBm到至少40dBm功率的輸出通信信號(hào)。
此外，3G網(wǎng)絡(luò)100進(jìn)一步包括一個(gè)回程部分122，用于在節(jié)點(diǎn)B和RNC108之間接口，以及用于在陸線120上耦合通信信號(hào)。回程部分122可以集成在節(jié)點(diǎn)B 102中，或如圖所示從那里分離。通常，回程部分122包括電路，用于使在節(jié)點(diǎn)B102中使用的通信信號(hào)的速率適應(yīng)在陸線120上傳輸?shù)耐ㄐ判盘?hào)的速率，并且用于在節(jié)點(diǎn)B和RNC108使用的不同協(xié)議之間轉(zhuǎn)換。
從供電電源(未顯示)向回程部分122、節(jié)點(diǎn)B 102以及向在其中的收發(fā)信機(jī)、放大器和雙工器提供電能，該供電電源可集成到節(jié)點(diǎn)B中，或位于塔112上或接近塔112的別處。該供電電源進(jìn)而又通常從常規(guī)的外部電源，例如來自電力或公用事業(yè)公司的線路接收能量。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的、具有塔頂節(jié)點(diǎn)B 102和塔頂放大器或放大器124的3G網(wǎng)絡(luò)100的另一個(gè)實(shí)施例的框圖。通常顯示在圖4中的3G網(wǎng)絡(luò)100的實(shí)施例類似于在上述圖3中的實(shí)施例，它包括3G-MSC104、多個(gè)RNC108(僅僅顯示其中一個(gè))，多個(gè)節(jié)點(diǎn)B 102和相關(guān)的塔112，其中每個(gè)塔在其上支持至少一個(gè)天線114。然而，在圖4的實(shí)施例中，3G網(wǎng)絡(luò)100進(jìn)一步包括一個(gè)分離的功率放大器，放大器124，其被安裝或固定在塔112的塔頂110上接近或鄰近天線114的位置或地點(diǎn)，該放大器124用于放大從節(jié)點(diǎn)B 102中的收發(fā)信機(jī)耦合到該天線的輸出通信信號(hào)。放大器124通過天線線路118被耦合到天線114并通過短的饋電線路126耦合到節(jié)點(diǎn)B102。放大器124可以代替或附加到包含在節(jié)點(diǎn)B 102內(nèi)的內(nèi)部功率放大器。由于大的或高增益的功率放大器的功率需求和熱耗散要求，提供與節(jié)點(diǎn)B 102分離且不同于節(jié)點(diǎn)B 102的放大器124便使得能夠使用更大增益的更大的放大器和更小的節(jié)點(diǎn)B。優(yōu)選地，放大器能夠提供來自天線的、具有至少大約39dBm功率的輸出通信信號(hào)。更優(yōu)選地，相對(duì)于節(jié)點(diǎn)B和放大器沒有固定到塔頂鄰近天線位置的3G網(wǎng)絡(luò)相比，使放大器124的位置靠近天線114和節(jié)點(diǎn)B 102便使得與在節(jié)點(diǎn)B和放大器之間以及在放大器和天線之間耦合通信信號(hào)相關(guān)的損耗減少至少3dB。此外，最小化在天線114和節(jié)點(diǎn)B 102中的接收系統(tǒng)或接收機(jī)(未顯示)之間的損耗提高了接收靈敏度，并且總噪聲系數(shù)顯著地減少了，其減少量等于在常規(guī)的系統(tǒng)中天線和接收機(jī)之間將達(dá)到的損耗的量。
圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的、具有一個(gè)塔頂放大器124、一個(gè)節(jié)點(diǎn)B102和一個(gè)回程部分122的3G網(wǎng)絡(luò)100的框圖。顯示在圖5中的3G網(wǎng)絡(luò)100的實(shí)施例不同于如上所述的那些，因?yàn)榛爻滩糠?22也位于塔112的塔頂110上接近或鄰近天線114和節(jié)點(diǎn)B 102的位置，從而減少或消除了在回程部分和節(jié)點(diǎn)B之間耦合的通信信號(hào)中的損耗和/或降級(jí)。在優(yōu)選實(shí)施例中，在圖6中顯示的回程部分122是集成在節(jié)點(diǎn)B 102內(nèi)的。
圖7是根據(jù)本發(fā)明的3G網(wǎng)絡(luò)100的另一實(shí)施例的框圖，該3G網(wǎng)絡(luò)具有通過分離的無線網(wǎng)絡(luò)128耦合到RNC108的塔頂回程部分122。通常，3G網(wǎng)絡(luò)100包括一個(gè)塔頂節(jié)點(diǎn)B 102、一個(gè)放大器124和一個(gè)回程部分122，所有組件都是互相分離的并彼此不同，且全都安裝或固定到塔112的塔頂110上接近或鄰近天線114的位置?；爻滩糠?22通過分離的、包括定向天線或天線130的無線網(wǎng)絡(luò)128從節(jié)點(diǎn)B 102將通信信號(hào)耦合到RNC108，從而消除該陸線120。消除陸線120使得塔112和與其相關(guān)的節(jié)點(diǎn)B 102與陸線供應(yīng)商網(wǎng)絡(luò)分離，該陸線供應(yīng)商網(wǎng)絡(luò)連接到其他的節(jié)點(diǎn)B和RNC108。另外，它允許更快速創(chuàng)建微小區(qū)以擴(kuò)展現(xiàn)有的宏小區(qū)的容量，從而滿足需求的增加。雖然回程部分122顯示為與節(jié)點(diǎn)B102分離，但仍然可理解上述實(shí)施例也可適用于在其中回程部分與節(jié)點(diǎn)B集成的3G網(wǎng)絡(luò)100。
可選地，3G網(wǎng)絡(luò)100可以進(jìn)一步包括在塔112上的太陽(yáng)能或光電池132或光電池陣列以及電池(未顯示)，以便向節(jié)點(diǎn)B 102、放大器124和回程部分122提供電能，從而消除連接到電力線的需要。消除連接到電力線的需要便提供了自含式塔頂節(jié)點(diǎn)134，該節(jié)點(diǎn)可以位于在地理上與公用事業(yè)和陸線供應(yīng)商網(wǎng)絡(luò)分離的區(qū)域，可以位于迄今未由3G網(wǎng)絡(luò)100提供服務(wù)的區(qū)域。節(jié)點(diǎn)B 102、放大器124和回程部分122中每一個(gè)的能量要求為從大約20瓦特到大約35瓦特，這取決于相關(guān)小區(qū)的期望范圍或大小，該能力要求完全處于市場(chǎng)上可買到的光電池132和電池的容量之內(nèi)。
現(xiàn)在將參考圖8說明用于根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例操作3G網(wǎng)絡(luò)100的方法或過程。圖8是顯示使用具有塔頂節(jié)點(diǎn)B 102、放大器124和/或回程部分122的3G網(wǎng)絡(luò)來簡(jiǎn)化與UE116的通信的方法的步驟流程圖。在該方法中，節(jié)點(diǎn)B 102被固定到塔112的塔頂110上鄰近天線114的位置(步驟140)。節(jié)點(diǎn)B 102具有至少一個(gè)被配置為通過天線114與UE116進(jìn)行通信的收發(fā)信機(jī)。放大器124也固定到塔112的塔頂110上鄰近天線114的位置(步驟142)。放大器124在節(jié)點(diǎn)B 102和天線114之間的通信路徑中，并且被配置為放大和濾波在節(jié)點(diǎn)B和UE116之間傳遞的通信信號(hào)。操作節(jié)點(diǎn)B102中的收發(fā)信機(jī)以與UE116進(jìn)行通信(步驟144)，并且放大和濾波在節(jié)點(diǎn)B和UE之間傳遞的通信信號(hào)(步驟146)。
優(yōu)選地，相對(duì)于不具有塔頂節(jié)點(diǎn)B和放大器的常規(guī)3G網(wǎng)絡(luò)而言，與在天線114和節(jié)點(diǎn)B 102之間耦合通信信號(hào)相關(guān)的損耗減少至少3dB。更優(yōu)選地，放大并濾波在節(jié)點(diǎn)B 102和UE116之間傳遞的通信信號(hào)的步驟，步驟146，包括從天線114發(fā)送具有至少39dBm功率的輸出通信信號(hào)的步驟。
在一個(gè)實(shí)施例中，該方法進(jìn)一步包括使用固定到塔112的塔頂110上接近天線114的位置的回程部分122來耦合在節(jié)點(diǎn)B 102和RNC108之間的通信信號(hào)的步驟(步驟148)。在該實(shí)施例的一個(gè)型式中，在節(jié)點(diǎn)B 102和RNC108之間使用回程部分122來耦合通信信號(hào)的步驟，步驟148，是通過一個(gè)分離的無線通信系統(tǒng)128在節(jié)點(diǎn)B和RNC之間耦合通信信號(hào)實(shí)現(xiàn)的。
可選地，該方法進(jìn)一步包括從固定到塔112的光電池132向節(jié)點(diǎn)B102、放大器124和回程部分122供給電能的初始步驟(未顯示)。
在一個(gè)備選實(shí)施例中，在圖9中顯示的本發(fā)明的通信系統(tǒng)或3G網(wǎng)絡(luò)100可以包括一個(gè)塔頂RNC108、一個(gè)塔頂GSN105或3G-GSN、一個(gè)塔頂Iub150(RNC與節(jié)點(diǎn)B之間的接口)，或任何其中的組合以進(jìn)一步減少與耦合通信信號(hào)相關(guān)的損耗。
在另一個(gè)方面中，本發(fā)明針對(duì)具有塔頂放大器、基站收發(fā)信臺(tái)(BTS)和回程部分的通信系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)，以及用于操作它們的方法，以在BTS和由塔支持的天線之間提供減少的損耗，并向從天線發(fā)送的輸出信號(hào)提供較高的功率。
現(xiàn)在將參照?qǐng)D10說明根據(jù)本發(fā)明的通信網(wǎng)絡(luò)。圖10是具有根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的塔頂或微微BTS202的通信網(wǎng)絡(luò)200的框圖。為了清楚起見，普遍已知的和與本發(fā)明無關(guān)的通信網(wǎng)絡(luò)200的許多細(xì)節(jié)已經(jīng)被省略。參看圖10，通信網(wǎng)絡(luò)200通常包括被耦合到公用交換電話網(wǎng)(PSTN206)和/或因特網(wǎng)(未顯示)并且與其通信的移動(dòng)交換中心(MSC204)，以及多個(gè)基站控制器(BSC208)，僅僅顯示了其中一個(gè)。每個(gè)BSC208進(jìn)而又和一個(gè)或多個(gè)BTS202通信。
根據(jù)本發(fā)明，將BTS202安裝或固定在塔212的塔頂210上，該塔也支持一個(gè)或多個(gè)用于在通信網(wǎng)絡(luò)200和移動(dòng)臺(tái)216之間發(fā)送和接收通信信號(hào)的天線214。BTS202通過天線線路218(例如同軸電纜)耦合到天線214，并且通過地面線路220耦合到BSC208。陸線220包括雙絞線或光纖鏈路，但是還可以包括同軸電纜或E1/T1線路或中繼線，并且可能包括PSTN206或互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)上的路徑。
優(yōu)選地，塔頂BTS202完全地被包含在一個(gè)模塊內(nèi)，該模塊的測(cè)量為小于12平方英寸，并且為1到2英寸深，這與常規(guī)的BTS形成對(duì)比，常規(guī)的BTS典型地是3英尺高、2英尺寬和2英尺深。此模塊化的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化了BTS202的安裝、修理、升級(jí)和替換，從而提供了優(yōu)于常規(guī)系統(tǒng)的顯著的成本優(yōu)勢(shì)。通常，每個(gè)BTS202包括用于發(fā)送通信信號(hào)到移動(dòng)臺(tái)216，并從移動(dòng)臺(tái)216接收通信信號(hào)的一個(gè)或多個(gè)收發(fā)信機(jī)(未顯示)；用于放大接收的和發(fā)送的通信信號(hào)的放大器(未顯示)；和用于將輸出通信信號(hào)耦合到天線214和將接收的輸入通信信號(hào)耦合到收發(fā)信機(jī)的雙工器(未顯示)。BTS202中的放大器可以包括一個(gè)低噪聲放大器，用于放大和/或?yàn)V波在天線214和收發(fā)信機(jī)之間耦合的輸入通信信號(hào)，和一個(gè)功率放大器，用于放大從收發(fā)信機(jī)耦合到天線的輸出通信信號(hào)。
將BTS202固定到塔212的塔頂210上接近或鄰近天線214的位置或地點(diǎn)便顯著地減少了天線線路218的長(zhǎng)度，從而顯著地減少了與在天線和BTS之間耦合通信信號(hào)相關(guān)的損耗。優(yōu)選地，相對(duì)于未使BTS固定到塔頂鄰近天線位置的蜂窩通信系統(tǒng)相比，BTS202使得與在天線214和BTS之間耦合通信信號(hào)相關(guān)的損耗減少至少3dB。更優(yōu)選地，通過使節(jié)點(diǎn)BTS202，包括其中的用于放大輸出通信信號(hào)的功率放大器，位于塔212上接近或鄰近天線214的位置，便提供了來自天線的輸出通信信號(hào)，該信號(hào)與具有一個(gè)有可比較增益的放大器的常規(guī)系統(tǒng)可能提供的信號(hào)相比，具有更高的功率。最優(yōu)選地，BTS202能夠從天線214提供具有從至少大約27dBm到至少40dBm功率的輸出通信信號(hào)。
此外，通信網(wǎng)絡(luò)200進(jìn)一步包括一個(gè)用于在BTS和BSC208之間接口和用于在陸線220上耦合通信信號(hào)的回程部分222?；爻滩糠?22可以集成到BTS202或如所示的從那里分離。通常，回程部分222包括電路，用于使在BTS202中使用的通信信號(hào)的速率適應(yīng)在陸線220上傳輸?shù)耐ㄐ判盘?hào)的速率，并且用于在BTS和BSC208中使用的不同協(xié)議之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
從供電電源(未顯示)向回程部分222、BTS202和在其中的收發(fā)信機(jī)、放大器和雙工器提供電能，該供電電源可集成到BTS中或位于別處，或接近塔212。該供電電源通常進(jìn)而又從常規(guī)的外部電源，例如來自電力或公用事業(yè)公司的線路接收能量。
圖11是根據(jù)本發(fā)明的通信網(wǎng)絡(luò)200的另一個(gè)實(shí)施例的框圖，該通信網(wǎng)絡(luò)200具有塔頂BTS202和塔頂放大器或放大器224。通常，顯示在圖11中的、類似于上述圖10中的實(shí)施例的通信網(wǎng)絡(luò)200的實(shí)施例包括一個(gè)MSC204、多個(gè)BSC208(僅僅顯示了其中一個(gè))、多個(gè)BTS202和其上支持至少一個(gè)天線214的相關(guān)的塔212。然而，在圖11的實(shí)施例中，通信網(wǎng)絡(luò)200進(jìn)一步包括分離的功率放大器、放大器224，其被安裝或固定在塔212的塔頂210上接近或鄰近天線114的位置或地點(diǎn)，該放大器用于放大從BTS202中的收發(fā)信機(jī)耦合到天線的輸出通信信號(hào)。放大器224通過天線線路218耦合到天線214并且通過短的饋電線路226連接到BTS202。放大器224可以代替或附加到BTS202包含的內(nèi)部功率放大器。由于大的或高增益功率放大器的功率需求和熱耗散要求，提供從BTS202分離且不同于BTS202的放大器224，便使得能夠使用更大增益的更大的放大器和更小的BTS。優(yōu)選地，放大器能夠從天線提供具有至少大約39dBm功率的輸出通信信號(hào)。更優(yōu)選地，相對(duì)于未使BTS和放大器固定到塔頂鄰近天線位置的通信網(wǎng)絡(luò)而言，使放大器224靠近天線214和BTS202便使得與在BTS和放大器之間、以及在放大器和天線之間耦合通信信號(hào)相關(guān)的損耗減少至少3dB。此外，最小化在天線214和節(jié)點(diǎn)BTS202中的接收系統(tǒng)或接收機(jī)(未顯示)之間的損耗便提高了接收靈敏度，并且總噪聲系數(shù)顯著地減少了，其減少量等于在常規(guī)的系統(tǒng)中天線和接收機(jī)之間將達(dá)到的損耗的量。
圖12是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的、具有一個(gè)塔頂放大器224、一個(gè)BTS202和一個(gè)回程部分222的通信網(wǎng)絡(luò)200的框圖。顯示在圖12中的通信網(wǎng)絡(luò)200的實(shí)施例不同于如上所述的那些，因?yàn)榛爻滩糠?22也位于塔212的塔頂110上接近或鄰近天線214和BTS202的位置，從而減少或消除了在回程部分和BTS之間耦合的通信信號(hào)中的損耗和/或衰減。在優(yōu)選實(shí)施例中，在圖13顯示的回程部分222是集成在BTS202內(nèi)的。
圖14是根據(jù)本發(fā)明的通信網(wǎng)絡(luò)200的另一實(shí)施例的框圖，該通信網(wǎng)絡(luò)200具有通過無線通信系統(tǒng)耦合到BSC208的塔頂回程部分222。通常，通信系統(tǒng)200包括塔頂BTS202、放大器224和回程部分222，所有組件都是互相分離并彼此不同的，且全都安裝或固定到塔212的塔頂210上接近或鄰近天線214的位置?；爻滩糠?22通過包括定向天線或天線230的無線通信系統(tǒng)228來將通信信號(hào)從BTS202耦合到BSC208，從而消除陸線220。消除陸線220使得塔212和與其相關(guān)的BTS202與陸線供應(yīng)商網(wǎng)絡(luò)分離，該陸線供應(yīng)商網(wǎng)絡(luò)鏈接到其他的BTS和BSC208。另外，它允許更快速創(chuàng)建微小區(qū)以擴(kuò)展現(xiàn)有的宏小區(qū)內(nèi)的容量，從而滿足需求的增加。雖然回程部分122顯示為與BTS202分離，但仍然可理解上述實(shí)施例也可適用于回程部分與BTS集成的通信網(wǎng)絡(luò)200。
可選地，通信系統(tǒng)200可以進(jìn)一步包括在塔212上的太陽(yáng)能或光電池232或光電池陣列，以及一個(gè)電池(未顯示)，以便向BTS202、放大器224和回程部分222提供電能，從而消除對(duì)到電力線的連接的需要。消除對(duì)到電力線的連接的需要便提供了一個(gè)自含式塔頂節(jié)點(diǎn)234，這些節(jié)點(diǎn)可以位于在地理上與公用事業(yè)和陸線供應(yīng)商網(wǎng)絡(luò)分離的區(qū)域中，可以位于迄今未由通信系統(tǒng)200提供服務(wù)的區(qū)域中。BTS202、放大器224和回程部分222中的每一個(gè)的能量需求是從大約20瓦特到大約35瓦特，這取決于相關(guān)小區(qū)的期望的范圍或大小，該能量需求完全處于市場(chǎng)上可買到的光電池232和電池的容量之內(nèi)。
現(xiàn)在參考圖15說明用于根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的操作通信網(wǎng)絡(luò)200的方法或過程。圖15是顯示用于簡(jiǎn)化與移動(dòng)臺(tái)216的通信的方法步驟流程圖，該方法使用具有塔頂BTS202、放大器224和/或回程部分222的通信網(wǎng)絡(luò)。在該方法中，BTS202被固定到塔212的塔頂210上鄰近天線214的位置(步驟240)。BTS202具有至少一個(gè)被配置為通過天線214與移動(dòng)臺(tái)216進(jìn)行通信的收發(fā)信機(jī)。放大器224也固定到塔212的塔頂210的鄰近天線214的位置上(步驟242)。放大器224處于在BTS202和天線214之間的通信路徑中，并被配置為放大并濾波在BTS和移動(dòng)臺(tái)216之間傳遞的通信信號(hào)。操作BTS202中的收發(fā)信機(jī)以與移動(dòng)臺(tái)216通信(步驟244)，并且放大和濾波在BTS和移動(dòng)臺(tái)之間傳遞的通信信號(hào)(步驟246)。
優(yōu)選地，相對(duì)于不具有塔頂BTS和放大器的常規(guī)通信網(wǎng)絡(luò)而言，與在天線214和BTS202之間耦合通信信號(hào)相關(guān)的損耗減少至少3dB。更優(yōu)選地，放大并濾波在BTS202和移動(dòng)臺(tái)216之間傳遞的通信信號(hào)的步驟，步驟246，包括從天線214發(fā)送具有至少39dBm功率的輸出通信信號(hào)的步驟。
在一個(gè)實(shí)施例中，該方法括使用固定到塔212的塔頂210靠近天線214的位置的回程部分222來在BTS202和BSC208之間耦合通信信號(hào)的另外的步驟(步驟248)。在此實(shí)施例的一個(gè)型式中，在BTS202和BSC208之間使用回程部分222耦合通信信號(hào)的步驟，步驟248，是通過無線通信系統(tǒng)228在BTS和BSC之間耦合通信信號(hào)來實(shí)現(xiàn)的。
可選地，該方法進(jìn)一步包括從固定到塔212的光電池232向到BTS202、放大器224和回程部分222供給電能的初始的步驟(未顯示)。
為了圖解和說明的目的，已經(jīng)給出了上述的對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例和實(shí)例的說明，而雖然已通過上述的特定例子說明了本發(fā)明，但不應(yīng)把它理解為受其限制。它們并不打算窮舉或限制本發(fā)明到所公開的精確形式，并且很明顯，根據(jù)上述說明，許多修改、實(shí)施例和變化都是可能的。旨在使本發(fā)明的范圍包括如這里公開的一般的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于在3G網(wǎng)絡(luò)中通過在塔頂支持的天線與UE進(jìn)行通信的節(jié)點(diǎn)B，該節(jié)點(diǎn)B被配置為固定到塔頂接近該天線的位置，由此減少了與在天線和節(jié)點(diǎn)B之間耦合通信信號(hào)相關(guān)的損耗。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的節(jié)點(diǎn)B，其中相對(duì)于未使節(jié)點(diǎn)B固定到塔頂接近天線的位置的3G網(wǎng)絡(luò)，節(jié)點(diǎn)B使得與在該天線和節(jié)點(diǎn)B之間耦合通信信號(hào)相關(guān)的損耗減少至少3dB。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的節(jié)點(diǎn)B，其中節(jié)點(diǎn)B能夠從天線提供具有至少27dBm的功率的輸出通信信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的節(jié)點(diǎn)B，其中3G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步包括一個(gè)無線網(wǎng)控制器(RNC)，以及其中節(jié)點(diǎn)B包括至少一個(gè)收發(fā)信機(jī)，其適合于通過天線與UE進(jìn)行通信；一個(gè)功率放大器，其位于該至少一個(gè)收發(fā)信機(jī)和天線之間的通信路徑中，該功率放大器適合于放大從RNC接收的輸出通信信號(hào)，并且輸出放大的通信信號(hào)；以及一個(gè)供電電源，用于向功率放大器和至少一個(gè)收發(fā)信機(jī)提供電能，由此減小節(jié)點(diǎn)B的尺寸、復(fù)雜性和電能消耗。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的節(jié)點(diǎn)B，其中節(jié)點(diǎn)B進(jìn)一步包括一個(gè)回程部分，該回程部分被配置為在節(jié)點(diǎn)B和RNC之間耦合通信信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的節(jié)點(diǎn)B，其中回程部分被配置為通過一個(gè)3G網(wǎng)絡(luò)在節(jié)點(diǎn)B和RNC之間耦合通信信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的節(jié)點(diǎn)B，其中節(jié)點(diǎn)B被配置為接收由至少一個(gè)固定到塔的光電池提供的電能。
8.一種3G網(wǎng)絡(luò)，包括一個(gè)天線；一個(gè)塔，其具有支持該天線的塔頂；一個(gè)節(jié)點(diǎn)B，被固定到該塔頂上接近天線的位置，該節(jié)點(diǎn)B具有至少一個(gè)被配置為通過該天線與UE通信的收發(fā)信機(jī)；以及一個(gè)放大器，被固定到塔頂上接近天線的位置，該放大器位于該節(jié)點(diǎn)B和天線之間的通信路徑中，并與節(jié)點(diǎn)B分離且不同于節(jié)點(diǎn)B，該放大器被配置為放大和濾波在節(jié)點(diǎn)B和UE之間傳遞的通信信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的3G網(wǎng)絡(luò)，其中相對(duì)于未使節(jié)點(diǎn)B和放大器固定到塔頂上接近天線位置的3G網(wǎng)絡(luò)，與在該節(jié)點(diǎn)B和放大器、以及在該放大器和天線之間耦合通信信號(hào)相關(guān)的損耗被減少至少3dB。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的3G網(wǎng)絡(luò)，其中放大器能夠從天線提供具有至少39dBm的功率的輸出通信信號(hào)。
11.根據(jù)權(quán)利要求8的3G網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)一步包括一個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)控制器(RNC)，以及一個(gè)固定到塔頂上接近天線的位置的回程部分，該回程部分被配置為在節(jié)點(diǎn)B和RNC之間耦合通信信號(hào)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的3G網(wǎng)絡(luò)，其中該回程部分與節(jié)點(diǎn)B集成在一起。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的3G網(wǎng)絡(luò)，其中該回程部分被配置為通過3G網(wǎng)絡(luò)而在節(jié)點(diǎn)B和RNC之間耦合通信信號(hào)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的3G網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)一步包括至少一個(gè)固定到塔上的光電池，用于向節(jié)點(diǎn)B、放大器和回程部分提供電能，由此提供一個(gè)自含式塔頂節(jié)點(diǎn)。
15.一種在具有由塔頂支持的天線的3G網(wǎng)絡(luò)中便于與UE進(jìn)行通信的方法，該方法包括步驟提供一個(gè)節(jié)點(diǎn)B，該節(jié)點(diǎn)B被固定到塔頂上接近天線的位置，該節(jié)點(diǎn)B具有至少一個(gè)被配置為通過該天線與UE通信的收發(fā)信機(jī)；提供一個(gè)放大器，其被固定到塔頂上接近天線的位置，該放大器位于節(jié)點(diǎn)B和天線之間的通信路徑中，并與節(jié)點(diǎn)B分離且不同于節(jié)點(diǎn)B，該放大器被配置為放大和濾波在節(jié)點(diǎn)B和UE之間傳遞的通信信號(hào)；操作至少一個(gè)收發(fā)信機(jī)以與UE進(jìn)行通信；以及放大和濾波在節(jié)點(diǎn)B和UE之間傳遞的通信信號(hào)，由此相對(duì)于未使節(jié)點(diǎn)B和放大器固定到塔頂接近天線位置的3G網(wǎng)絡(luò)，與在節(jié)點(diǎn)B和放大器之間、以及在放大器和天線之間耦合通信信號(hào)相關(guān)的損耗被減少。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其中與在天線和節(jié)點(diǎn)B之間耦合通信信號(hào)相關(guān)的損耗被減少至少3dB。
17.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其中放大和濾波在節(jié)點(diǎn)B和UE之間傳遞的通信信號(hào)的步驟包括從天線發(fā)送具有至少39dBm功率的輸出通信信號(hào)的步驟。
18.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其中3G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步包括一個(gè)無線網(wǎng)控制器(RNC)，以及一個(gè)固定到塔頂接近天線的位置的回程部分，該回程部分被配置為在節(jié)點(diǎn)B和RNC之間耦合通信信號(hào)，其中該方法進(jìn)一步包括使用該回程部分來在節(jié)點(diǎn)B和RNC之間耦合通信信號(hào)的步驟。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中該回程部分被配置為通過3G網(wǎng)絡(luò)在節(jié)點(diǎn)B和RNC之間耦合通信信號(hào)，以及其中使用該回程部分在節(jié)點(diǎn)B和RNC之間耦合通信信號(hào)的步驟包括通過3G網(wǎng)絡(luò)在節(jié)點(diǎn)B和RNC之間耦合通信信號(hào)的步驟。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的方法，進(jìn)一步包括從固定到塔的至少一個(gè)光電池向節(jié)點(diǎn)B、放大器和回程部分提供電能的步驟。
21.一種用于在蜂窩通信系統(tǒng)中通過在塔頂支持的天線與移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行通信的基站收發(fā)信臺(tái)(BTS)，該BTS被配置為固定到塔頂接近天線的位置，由此減少與在天線和BTS之間耦合通信信號(hào)相關(guān)的損耗。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的BTS，其中相對(duì)于未使BTS固定到塔頂接近天線位置的蜂窩通信系統(tǒng)，BTS使得與在天線和BTS之間耦合通信信號(hào)相關(guān)的損耗被減少至少3dB。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的BTS，其中BTS能夠從天線提供具有至少27dBm的功率的輸出通信信號(hào)。
24.根據(jù)權(quán)利要求21的BTS，其中蜂窩通信系統(tǒng)進(jìn)一步包括一個(gè)基站控制器(BSC)，以及其中該BTS包括至少一個(gè)收發(fā)信機(jī)，其適合于通過該天線與移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行通信；一個(gè)功率放大器，其位于該至少一個(gè)收發(fā)信機(jī)和天線之間的通信路徑中，該功率放大器適合于放大從BSC接收的輸出通信信號(hào)，并且輸出放大的通信信號(hào)；以及一個(gè)供電電源，用于向功率放大器和至少一個(gè)收發(fā)信機(jī)提供電能，由此減小BTS的尺寸、復(fù)雜性和電能消耗。
25.根據(jù)權(quán)利要求24的BTS，其中BTS進(jìn)一步包括一個(gè)回程部分，該回程部分被配置為在BTS和BSC之間耦合通信信號(hào)。
26.根據(jù)權(quán)利要求25的BTS，其中該回程部分被配置為通過一個(gè)無線通信系統(tǒng)在BTS和BSC之間耦合通信信號(hào)。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的BTS，其中BTS被配置為接收由至少一個(gè)固定到塔的光電池提供的電能。由此提供一個(gè)自含式塔頂節(jié)點(diǎn)。
28.一種通信網(wǎng)絡(luò)，包括一個(gè)天線；一個(gè)塔，其具有在其上支持天線的塔頂；一個(gè)基站收發(fā)信臺(tái)(BTS)，其被固定到塔頂接近天線的位置，該BTS具有至少一個(gè)被配置為通過天線與移動(dòng)臺(tái)通信的收發(fā)信機(jī)；以及一個(gè)放大器，其被固定到塔頂接近天線的位置，該放大器位于BTS和天線之間的通信路徑中，并與BTS分離且不同于BTS，該放大器被配置為放大和濾波在BTS和移動(dòng)臺(tái)之間傳遞的通信信號(hào)。
29.根據(jù)權(quán)利要求28的通信網(wǎng)絡(luò)，其中相對(duì)于未使BTS和放大器固定到塔頂接近天線位置的通信網(wǎng)絡(luò)，與在BTS和放大器之間、以及在放大器和天線之間耦合通信信號(hào)相關(guān)的損耗被減少至少3dB。
30.根據(jù)權(quán)利要求28的通信網(wǎng)絡(luò)，其中該放大器能夠從天線提供具有至少39dBm的功率的輸出通信信號(hào)。
31.根據(jù)權(quán)利要求28的通信網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)一步包括一個(gè)基站控制器(BSC)，以及一個(gè)固定到塔頂接近天線的位置的回程部分，該回程部分被配置為在BTS和BSC之間耦合通信信號(hào)。
32.根據(jù)權(quán)利要求31的通信網(wǎng)絡(luò)，其中該回程部分與BTS集成在一起。
33.根據(jù)權(quán)利要求31的通信網(wǎng)絡(luò)，其中該回程部分被配置為通過無線通信系統(tǒng)而在BTS和BSC之間耦合通信信號(hào)。
34.根據(jù)權(quán)利要求33的通信網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)一步包括至少一個(gè)固定到塔上的光電池，用于向BTS、放大器和回程部分提供電能，由此提供一個(gè)自含式塔頂節(jié)點(diǎn)。
35.一種在具有由塔頂支持的天線的通信網(wǎng)絡(luò)中便于與移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行通信的方法，該方法包括步驟提供一個(gè)基站收發(fā)信臺(tái)(BTS)，該BTS被固定到塔頂接近天線的位置，該BTS具有至少一個(gè)被配置為通過該天線與移動(dòng)臺(tái)通信的收發(fā)信機(jī)；提供一個(gè)放大器，其被固定到塔頂上接近天線的位置，該放大器位于BTS和天線之間的通信路徑中，并與BTS分離且不同于BTS，該放大器被配置為放大和濾波在該BTS和移動(dòng)臺(tái)之間傳遞的通信信號(hào)；操作至少一個(gè)收發(fā)信機(jī)來與該移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行通信；以及放大和濾波在該BTS和移動(dòng)臺(tái)之間傳遞的通信信號(hào)，由此相對(duì)于未使BTS和放大器固定到塔頂上接近天線位置的通信網(wǎng)絡(luò)，與在該BTS和放大器之間、以及在放大器和天線之間耦合通信信號(hào)相關(guān)的損耗被減少。
36.根據(jù)權(quán)利要求35的方法，其中與在天線和BTS之間耦合通信信號(hào)相關(guān)的損耗被減少至少3dB。
37.根據(jù)權(quán)利要求35的方法，其中放大和濾波在BTS和移動(dòng)臺(tái)之間傳遞的通信信號(hào)的步驟包括從天線發(fā)送具有至少39dBm功率的輸出通信信號(hào)的步驟。
38.根據(jù)權(quán)利要求35的方法，其中通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步包括一個(gè)基站控制器(BSC)，以及一個(gè)固定到塔頂接近天線的位置的回程部分，該回程部分被配置為在該BTS和BSC之間耦合通信信號(hào)，其中該方法進(jìn)一步包括使用該回程部分在該BTS和BSC之間耦合通信信號(hào)的步驟。
39.根據(jù)權(quán)利要求38的方法，其中該回程部分被配置為通過無線通信系統(tǒng)在該BTS和BSC之間耦合通信信號(hào)，以及其中使用該回程部分在BTS和BSC之間耦合通信信號(hào)的步驟包括通過無線通信系統(tǒng)在BTS和BSC之間耦合通信信號(hào)的步驟。
40.根據(jù)權(quán)利要求39的方法，進(jìn)一步包括從固定到塔的至少一個(gè)光電池向該BTS、放大器和回程部分提供電能的步驟。
全文摘要
提供了一種蜂窩網(wǎng)絡(luò)(100，200)和方法，其減少在基站(102，202)和天線(114，214)之間的損耗。通常，該網(wǎng)絡(luò)(100，200)包括一個(gè)具有支持天線(114，214)的塔頂?shù)乃?112，212)，在塔頂鄰近天線的位置上的基站(102，202)和分離的放大器(124，224)，該放大器位于在基站和天線之間的通信路徑中。在一個(gè)實(shí)施例中，該網(wǎng)絡(luò)(100，200)進(jìn)一步包括一個(gè)在塔頂鄰近天線(114，214)的位置上的回程部分(122，222)，該回程部分被配置為在基站(102，202)和控制器(128，228)之間耦合信號(hào)。優(yōu)選地，該回程部分(122，222)與基站(102，202)集成在一起。在另一個(gè)型式中，回程部分(122，222)被配置為通過無線網(wǎng)絡(luò)(128，228)在基站(102，202)和控制器(108，208)之間耦合通信信號(hào)。更優(yōu)選地，一個(gè)在塔(112，212)上的光電池向基站(102，202)、放大器(124，224)以及回程部分(122，222)提供電能，由此提供一個(gè)自含式塔頂節(jié)點(diǎn)(134，234)。
文檔編號(hào)H01Q1/24GK1575551SQ02821228
公開日2005年2月2日 申請(qǐng)日期2002年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月27日
發(fā)明者C·P·麥因托斯, N·S·維萊特, K·林 申請(qǐng)人:因特威夫通訊有限公司