專利名稱：零差蜂窩基站的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及蜂窩無線基站，而且更具體地涉及利用接收蜂窩區(qū)信號(hào)零差變換到復(fù)基帶信號(hào)的蜂窩無線基站。有關(guān)技術(shù)描述目前現(xiàn)有的蜂窩無線基站需要大量昂貴的硬件接收蜂窩通信技術(shù)所利用的控制信道和業(yè)務(wù)信道。控制信道傳輸控制蜂窩無線基站和移動(dòng)單元之間通過的蜂窩話音信號(hào)的信號(hào)。業(yè)務(wù)信道傳輸基站和移動(dòng)單元之間的話音傳輸數(shù)據(jù)。用于蜂窩無線基站的與常規(guī)接收機(jī)關(guān)聯(lián)的大量設(shè)備開銷增加了與蜂窩技術(shù)用戶有關(guān)的開銷。具有相當(dāng)少的硬件需求和設(shè)備開銷的基站對蜂窩業(yè)務(wù)提供者和為蜂窩業(yè)務(wù)付費(fèi)的消費(fèi)者來說都具有很大好處。
發(fā)明的內(nèi)容本發(fā)明揭示了一種提供零差蜂窩基站的方法和設(shè)備，該基站使用與單信道接收機(jī)結(jié)合的零差接收機(jī)接收蜂窩區(qū)信號(hào)的控制信道和每個(gè)業(yè)務(wù)信道。該基站包括一個(gè)接收蜂窩區(qū)信號(hào)的天線，以及有關(guān)的濾波器和放大器，處理所接收的蜂窩區(qū)信號(hào)。通過一對緩沖器連接到天線的是常規(guī)的接收控制信道的單信道接收機(jī)，以及一個(gè)接收業(yè)務(wù)信道的零差接收機(jī)。
零差接收機(jī)由正交下變頻器組成，將蜂窩區(qū)信號(hào)與本振信號(hào)混頻，使蜂窩信號(hào)變變頻到I、Q輸出信號(hào)。本振信號(hào)頻率對應(yīng)于蜂窩區(qū)信號(hào)的控制信道頻率。這使得I、Q輸出信號(hào)中的所有直流偏移只處于控制信道內(nèi)。一個(gè)高通濾波器將任何直流偏移成分和控制信道從正交下變頻器的I、Q輸出信號(hào)中去掉。殘余信號(hào)使用模數(shù)轉(zhuǎn)換器數(shù)字化。接著，數(shù)字信號(hào)被數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)處理，而且用數(shù)字濾波將每個(gè)業(yè)務(wù)信道從數(shù)字化的信號(hào)中提取出來。
單信道接收機(jī)被配置為只檢測蜂窩區(qū)信號(hào)的控制信道，因?yàn)檫@個(gè)信道從零差接收機(jī)所處理的信號(hào)中濾出來。一旦檢測到，控制信道以及分離的業(yè)務(wù)信道就由蜂窩基站按需處理。
附圖的簡要描述本發(fā)明方法和設(shè)備更完整的理解可以在結(jié)合所附的圖參考如下消息描述時(shí)得到，其中

圖1是說明零差蜂窩基站在接收的蜂窩區(qū)信號(hào)信道上進(jìn)行的處理的框圖；圖2是零差蜂窩基站的框圖；以及圖3說明扇區(qū)化的天線配置。
附圖的詳細(xì)描述現(xiàn)在參考附圖，更具體的是圖1，其中說明了零差蜂窩基站在蜂窩區(qū)信號(hào)信道上進(jìn)行的處理。首先，在步驟10，通過基站接收蜂窩區(qū)信號(hào)并由一對接收機(jī)來處理。一個(gè)接收機(jī)進(jìn)行蜂窩區(qū)信號(hào)的零差變換，在步驟12將信號(hào)變換成復(fù)基帶信號(hào)。蜂窩基帶信號(hào)的零差變換將在針對圖2時(shí)進(jìn)行更全面的討論。
復(fù)基帶信號(hào)在步驟14由數(shù)模轉(zhuǎn)換器數(shù)字化，在步驟16由數(shù)字信號(hào)處理器處理。數(shù)字信號(hào)處理器實(shí)行對變換的基帶信號(hào)的信道分離，以便在接收的蜂窩區(qū)信號(hào)中提取每個(gè)業(yè)務(wù)信道。第二個(gè)接收機(jī)是單信道接收機(jī)，在步驟18被調(diào)諧以便檢測蜂窩區(qū)信號(hào)中的控制信道。
現(xiàn)在參考圖2，其中表示了蜂窩基站的框圖，該基站實(shí)現(xiàn)針對圖1所討論的處理。蜂窩基站有一個(gè)天線20，從多個(gè)移動(dòng)單元(未表示)接收蜂窩區(qū)信號(hào)。被接收的信號(hào)通過帶通濾波器22，排除蜂窩區(qū)移動(dòng)單元信號(hào)以外的任何信號(hào)。被濾波的信號(hào)通過放大器24放大，然后通過一對緩沖器26到達(dá)零差接收機(jī)27和單信道接收機(jī)29。緩沖器26限制了零差下變頻振蕩器泄漏干擾單信道接收機(jī)29接收的可能性。在優(yōu)選實(shí)施例中，緩沖器包括高隔離緩沖放大器及/或鐵氧體隔離器，連接到零差接收機(jī)27和單信道接收機(jī)29的輸入。
正交下變頻器28(I、Q混頻器)將接收的蜂窩區(qū)信號(hào)與本振30產(chǎn)生的本地信號(hào)混頻，將信號(hào)下變頻到復(fù)基帶I、Q信號(hào)。下變頻器28和本振30包括零差接收機(jī)27。零差接收機(jī)27存在熟知的問題，即下變頻器28的I、Q輸出信號(hào)中有直流偏移，正如這里結(jié)合作為參考的，授予申請人的美國專利No.5,241,702中所描述的。I、Q輸出信號(hào)中的直流偏移比接收的蜂窩信號(hào)成分的幅度更大。因此，出現(xiàn)了丟失或屏蔽所需蜂窩信號(hào)部分的可能性。
通過將本振30設(shè)置到與蜂窩區(qū)中指定給服務(wù)小區(qū)的控制信道頻率相同的頻率，可以克服根據(jù)本發(fā)明直流偏移的問題。由于控制信道是固定頻道，因此這是可能的。通過設(shè)置本振頻率等于控制信道頻率，控制信道映射到復(fù)I、Q基帶中的零頻或直流，因此，控制信道是僅受來自正交下變頻的不需要的直流偏移干擾的頻道。
由于所有的業(yè)務(wù)信道都處于與DC(直流)間隔至少一個(gè)業(yè)務(wù)信道帶寬的位置，因此業(yè)務(wù)信道不受直流偏移的干擾。通過將來自正交下變頻器28的信號(hào)通過高通濾波器32濾波、以便從信號(hào)中去掉不需要的直流偏移和控制信道能量，可以進(jìn)一步保護(hù)業(yè)務(wù)信道。信號(hào)的高通濾波也防止暫時(shí)沒有功率控制的移動(dòng)單元在控制信道上隨機(jī)接入并使零差接收機(jī)27的負(fù)荷加重。
使用模數(shù)轉(zhuǎn)換器34對零差接收機(jī)27濾波的I、Q輸出數(shù)字化。然后通過數(shù)字信號(hào)處理器36處理數(shù)字化的信號(hào)。數(shù)字信號(hào)處理器36進(jìn)行數(shù)字信號(hào)的信道分離，使用在數(shù)字信號(hào)處理器36中編碼的數(shù)字濾波函數(shù)從數(shù)字信號(hào)中提取每個(gè)話音信道。
控制信道在調(diào)諧到控制信道頻率的獨(dú)立的常規(guī)單信道接收機(jī)29上接收。然后由蜂窩基站控制器(未表示)處理控制信道和業(yè)務(wù)信道，以便控制基站和移動(dòng)單元之間的蜂窩通信。
在GSM系統(tǒng)中，控制信道占據(jù)固定頻率上的一個(gè)TDMA時(shí)隙。業(yè)務(wù)信號(hào)占據(jù)TDMA幀周期的其它時(shí)隙，而且可以是跳頻的。GSM系統(tǒng)中的控制信道接收機(jī)輸出與數(shù)字分離的業(yè)務(wù)信道輸出一起由信號(hào)分類器38(以虛框表示)處理，分類器對每個(gè)業(yè)務(wù)信道的跳頻時(shí)隙重組以便重構(gòu)解跳的信號(hào)用于處理。這是已知的“基帶頻率解跳”。當(dāng)使用AMPS或IS54(D-AMPS)系統(tǒng)時(shí)，不提供跳頻，而且不需要信號(hào)分分類器38。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，包含一個(gè)扇區(qū)化的系統(tǒng)，在3個(gè)服務(wù)小區(qū)內(nèi)具有120度扇區(qū)天線(圖3)，一個(gè)扇區(qū)的本振的零差中心頻率被選為另一個(gè)扇區(qū)的呼叫信道，使得不同扇區(qū)天線之間的隔離提供零差和常規(guī)接收機(jī)之間附加的隔離。
或者，特定扇區(qū)的本振頻率可以故意選為等于指定給另一個(gè)扇區(qū)或相鄰基站的控制信道或業(yè)務(wù)信道頻率，因?yàn)槟莻€(gè)頻率在那個(gè)特定扇區(qū)中不會(huì)使用。
盡管本發(fā)明方法和設(shè)備的實(shí)施例已經(jīng)在所附的圖中說明并在前面的詳細(xì)描述中描述，但是應(yīng)該理解發(fā)明不僅限于所揭示的實(shí)施例，而是能夠在不背離如下權(quán)利要求所提出并定義的發(fā)明精神前提下進(jìn)行很多重組、修改和替換。
權(quán)利要求
1．一種蜂窩基站，包括接收蜂窩區(qū)信號(hào)的裝置；進(jìn)行蜂窩區(qū)信號(hào)到復(fù)基帶信號(hào)的零差下變頻的裝置；對復(fù)基帶信號(hào)數(shù)字化的裝置；處理數(shù)字化的復(fù)基帶信號(hào)以便從基帶信號(hào)中分離業(yè)務(wù)信道的裝置；以及接收蜂窩區(qū)信號(hào)內(nèi)的控制信道的單信道接收機(jī)。
2．權(quán)利要求1的基站，其特征在于，進(jìn)行零差下變頻的裝置包括正交下變頻器，將蜂窩區(qū)信號(hào)與本振信號(hào)混頻；以及產(chǎn)生本振信號(hào)的本地振蕩器，其特征在于所產(chǎn)生的本振信號(hào)頻率對應(yīng)于蜂窩區(qū)信號(hào)的控制信道頻率。
3．權(quán)利要求1的基站，其特征在于，接收裝置還包括接收蜂窩區(qū)信號(hào)的天線；去掉蜂窩區(qū)信號(hào)以外信號(hào)的帶通濾波器；以及放大接收的蜂窩區(qū)信號(hào)的放大器。
4．權(quán)利要求3的基站，還包括第一和第二緩沖器，將進(jìn)行零差變換的裝置和單信道接收機(jī)連接到天線。
5．權(quán)利要求1的基站，還包括高通濾波器，從復(fù)基帶信號(hào)中去掉控制信道。
6．權(quán)利要求1的基站，還包括信號(hào)分類裝置，根據(jù)預(yù)定的跳頻序列順序選擇所述分離的業(yè)務(wù)信道，以便重組跳頻的業(yè)務(wù)信號(hào)。
7．一種蜂窩無線基站包括多扇區(qū)方向性天線，從多個(gè)方向接收蜂窩信號(hào)并產(chǎn)生相應(yīng)的扇區(qū)信號(hào)；以及零差下變頻器，將每個(gè)扇區(qū)信號(hào)與本振頻率混頻以產(chǎn)生下變頻的包括I和Q信號(hào)的正交基帶信號(hào)，用于第一扇區(qū)的本振頻率等于用于第二扇區(qū)的信道頻率。
8．權(quán)利要求7的蜂窩無線基站，其特征在于，第二扇區(qū)處于相鄰基站中。
9．一種蜂窩無線基站包括接收蜂窩區(qū)信號(hào)的天線；多信道接收機(jī)，連接到天線，從接收的蜂窩區(qū)信號(hào)中數(shù)字地分離業(yè)務(wù)信道；以及單信道接收機(jī)，連接到天線，接收控制信道。
10．權(quán)利要求9的基站，其特征在于多信道接收機(jī)包括將接收的蜂窩區(qū)信號(hào)零差下變頻到復(fù)基帶信號(hào)的裝置；數(shù)字化復(fù)基帶信號(hào)的裝置；以及數(shù)字信號(hào)處理裝置，將基帶信號(hào)分成業(yè)務(wù)信道頻率。
11．權(quán)利要求10的基站，其特征在于，進(jìn)行零差下變頻的裝置包括正交下變頻器，將蜂窩區(qū)信號(hào)與本振信號(hào)混頻；以及產(chǎn)生本振信號(hào)的本地振蕩器，其中所產(chǎn)生的本振信號(hào)頻率對應(yīng)于蜂窩區(qū)信號(hào)的控制信道頻率。
12．權(quán)利要求10的基站，還包括第一和第二緩沖器，將進(jìn)行零差變換的裝置和信號(hào)信道接收機(jī)連接到天線。
13．權(quán)利要求11的基站，還包括高通濾波器，從復(fù)基帶信號(hào)中去掉控制信道頻率。
14．權(quán)利要求9的基站，還包括信號(hào)分類器，根據(jù)預(yù)定的跳頻序列順序選擇所述多信道接收機(jī)的輸出，以便重組跳頻的業(yè)務(wù)信息。
15．一種使用零差接收機(jī)處理蜂窩區(qū)信號(hào)的方法，包括如下步驟接收蜂窩區(qū)信號(hào)；進(jìn)行蜂窩區(qū)信號(hào)到復(fù)基帶信號(hào)的零差下變頻，使得所有直流偏移處于控制信道內(nèi)；從變換的復(fù)基帶信號(hào)中提取話音信道；以及從接收的蜂窩區(qū)信號(hào)中提取控制信道。
16．權(quán)利要求15的方法，其特征在于，進(jìn)行零差下變頻的步驟還包括如下步驟選擇頻率等于控制信道頻率的本振信號(hào)；并且將本振信號(hào)與蜂窩區(qū)信號(hào)混頻，以產(chǎn)生復(fù)基帶信號(hào)。
17．權(quán)利要求15的方法，還包括從變換的復(fù)基帶信號(hào)中濾掉直流偏移和控制信道的步驟。
18．權(quán)利要求15的方法，其特征在于提取話音信道的步驟還包括如下步驟對復(fù)基帶信號(hào)數(shù)字化；以及對復(fù)基帶信號(hào)數(shù)字化濾波，以便將基帶信號(hào)分離成每個(gè)話音信道。
全文摘要
揭示了一種提供零差蜂窩基站的方法和設(shè)備。蜂窩天線連接到常規(guī)的信號(hào)信道接收機(jī)和零差接收機(jī)。常規(guī)的單信道接收機(jī)被配置為從蜂窩區(qū)信號(hào)接收控制信道。零差接收機(jī)利用正交下變頻器和本振接收話音信道。本振被調(diào)諧到控制信道的頻率，以便將所有直流偏移限制到零差接收機(jī)內(nèi)的控制信道。所有直流偏移和控制信道頻率從零差接收機(jī)信號(hào)中濾掉，然后將被濾波的信號(hào)數(shù)字化和數(shù)字處理，以便將信號(hào)分到每個(gè)業(yè)務(wù)信道。
文檔編號(hào)H03D3/00GK1238864SQ97199994
公開日1999年12月15日 申請日期1997年9月24日 優(yōu)先權(quán)日1996年9月25日
發(fā)明者P·W·登特 申請人:艾利森公司