CN1219410C - 智能基站信号中继放大转发装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种智能基站信号中继放大转发装置及方法，智能基站信号中继放大转发装置选用分开的施主天线和覆盖天线，它们分别与基站和终端联系，二者之间通过中继放大电路和开关电路联系。通过收发天线分体设计，覆盖天线可根据实际需要安装在不同的位置，使覆盖方式更加灵活，信号覆盖更加合理，可解决复杂区域的覆盖；分开后天线之间的干扰减小，且可选取增益更大的天线进行收发，可以提高信号利用率。另外，寻找到场强最弱的频率作为智能基站信号中继放大转发装置再生时隙的频率，更进一步减小对基站的同频干扰。

Description

智能基站信号中继放大转发装置及方法

技术领域：

本发明涉及一种智能基站信号中继放大转发装置及方法，该中继放大转发装置又可简称为“智能直放站”。

背景技术：

PHS通信系统是现在中国电信大力建设的移动通信系统，它的工作方式是TDMA/TDD方式，使用的频率为1893.65-1919.45MHz，现有的基站发射功率有：10mW、200mW、500mW等几种。由于使用的频率高，信号的绕射能力很差，基站发射功率又小，造成信号很难穿透墙壁覆盖室内，室内信号普遍较弱，盲区非常多，室内用户通话质量很差，智能直放站是解决室内覆盖及偏远郊区最经济实用的方法，而现有的智能直放站功率小，收发天线不分体共用一付天线，不能根据覆盖区的信号情况和位置环境自由调整覆盖范围，这样功率浪费很大，本来发射功率就小，所以覆盖的范围就很小了，即使在室内安装了智能直放站，离智能直放站稍远一点的地方还是打不了电话，还有其智能化程度低，智能直放站在发送信息时，会对基站造成干扰。

发明内容：

本发明的目的就是为了解决现有技术不能根据覆盖区的信号情况和位置环境自由调整覆盖范围的问题，提供一种智能基站信号中继放大转发装置及方法。

本发明的另一目的是减少对基站造成的干扰。

为实现上述目的，本发明提出一种智能基站信号中继放大转发装置，包括天线和与天线相连的中继放大电路，其特征是：所述的天线包括施主天线和覆盖天线，所述的施主天线用于将接收到的基站信号输入至中继放大电路，并将从中继放大电路输出的信号发送给基站，所述的覆盖天线用于将接收到的终端信号输入至中继放大电路，并将从中继放大电路输出的信号发送给终端，所述的中继放大电路包括开关电路，当基站向智能基站信号中继放大转发装置覆盖区内终端发信号时，开关电路切换至施主天线端，施主天线和中继放大电路导通；施主天线接收的信号经过中继放大电路处理，当智能基站信号中继放大转发装置将此信号经覆盖天线发给终端时，开关电路切换至覆盖天线，中继放大电路与覆盖天线导通；当终端向智能基站信号中继放大转发装置上传信号时，开关电路切换至覆盖天线，中继放大电路与覆盖天线导通，接收的信号经过中继放大电路放大处理，在智能基站信号中继放大转发装置将此信号经施主天线发给基站时，开关电路切换至施主天线，施主天线和中继放大电路导通。

本发明还提出一种智能基站信号中继放大转发方法，利用智能基站信号中继放大转发装置将基站的信号进行中继放大，覆盖信号较弱或没有信号的区域；将信号较弱或没有信号的区域的终端信号放大转发给基站，其特征是：智能基站信号中继放大转发装置选用分开的施主天线、覆盖天线和中继放大电路，所述中继放大电路选用开关电路分别与施主天线和覆盖天线相连，包括如下步骤：1)在基站向智能基站信号中继放大转发装置发信号时，将开关电路切换至施主天线端，施主天线和中继放大电路导通，2)所述的施主天线接收的信号经过中继放大电路处理，3)在智能基站信号中继放大转发装置将经处理的信号经覆盖天线发给终端时，将开关电路切换至覆盖天线，中继放大电路与覆盖天线导通，4)在终端向智能基站信号中继放大转发装置上传信号时，将开关电路切换至覆盖天线，中继放大电路与覆盖天线导通，5)所述覆盖天线接收的信号经过中继放大电路放大处理，6)当智能基站信号中继放大转发装置将处理的信号经施主天线发给基站时，将开关电路切换至施主天线，施主天线和中继放大电路导通。

根据本发明的一个实施例，智能基站信号中继放大转发装置在与终端建立联系时，通过自动侦听系统，寻找到场强最弱的频率作为智能基站信号中继放大转发装置再生时隙的载频，然后将来自基站的信息在智能基站信号中继放大转发装置的再生时隙上转发给终端。

由于采用了以上的方案，通过收发天线即施主天线和覆盖天线分体设计，覆盖天线可根据实际需要安装在不同的位置，使覆盖方式更加灵活，信号覆盖更加合理，可解决复杂区域的覆盖；分开后天线之间的干扰减小，且可选取增益更大的天线进行收发，可以提高信号利用率。

寻找到场强最弱的频率作为智能基站信号中继放大转发装置再生时隙的频率，则会更进一步减小对基站的同频干扰。

附图说明：

图1是智能基站信号中继放大转发装置布网示意图。

图2是本发明智能基站信号中继放大转发装置单信道结构原理示意图。

图3是单个信道的开关电路示意图。

图4是一信道智能基站信号中继放大转发装置示意图。

图5是二信道智能基站信号中继放大转发装置示意图。

图6是四信道智能基站信号中继放大转发装置示意图。

具体实施方式：

下面通过具体的实施例并结合图对本发明作进一步详细的描述。

本智能直放站的工作方法是基于PHS通信系统的协议RCR-STD-28来研制开发的，主要解决的技术问题是：a、PHS系统室内弱信号区及盲区的覆盖；b、放大的无线信道少；c、解决收、发天线分体设计，使室内覆盖天线2可以灵活放置的问题；d、解决因功率太小不能大面积覆盖的问题；e、决解收发同频干扰的问题。

为解决上述问题的方法是：a、智能基站信号中继放大转发装置选用分开的施主天线1和覆盖天线2，它们通过中继放大电路和开关电路3分别与基站和终端联系。在下行链路通过施主天线1接收施主基站的信号，利用中继放大电路进行中继放大后送给室内天线辐射到室内的各个区间，在上行链路通过室内覆盖天线2接收终端手机发射的信号，利用中继放大电路进行中继放大后从施主天线1转发给PHS基站；通过天线分体布放，从而可以使用大功率模块，不会干扰基站，实现大面积覆盖且解决不能灵活布放覆盖天线2，浪费功率的问题；b、利用开关电路3使施主天线1和覆盖天线2分别与中继放大电路相导通，智能直放站通过与基站实现帧同步，通过同步信号控制收发开关来实现收、发天线分体设计。在下行链路中，当基站在某一时隙向智能基站信号中继放大转发装置覆盖区内手机发信号时，利用开关电路3在这一时隙将施主天线1和中继放大电路导通，施主天线1接收的信号经过中继放大电路处理后，在智能基站信号中继放大转发装置的下行时隙将此信号经覆盖天线2发给手机，在此下行时隙利用开关电路3将中继放大电路与覆盖天线2导通；在上行链路中，当手机在某一时隙向智能基站信号中继放大转发装置上传信号时，利用开关电路3将中继放大电路与覆盖天线2导通，接收的信号经过电路放大处理后，在智能基站信号中继放大转发装置的上行时隙将此信号经施主天线1发给基站，在此上行时隙利用开关电路3将施主天线1和中继放大电路导通。c、在与基站建立联系时，找到有空闲时隙且场强最强的基站作为与智能基站信号中继放大转发装置进行通信的施主基站，同时生成一个基站代码(简称CS-ID)；在最强信号的基站没有空闲信道时，选用次强信号的基站作为中继放大转发装置的施主基站，如该基站还没有空闲信道，再依此方法类推，直到找到有空闲信道的基站为止。这样可以改盖网络的信号质量。d、智能基站信号中继放大转发装置在与终端建立联系时，通过自动侦听系统，寻找到场强最弱的频率作为智能基站信号中继放大转发装置再生时隙的载频，然后将来自基站的信息在智能基站信号中继放大转发装置的再生时隙上转发给终端。频率侦听技术改用场强最弱的频率转发，从而可以使用大功率模块，不会干扰基站，实现大面积覆盖；另外，通过侦听技术PHS可以消除同频干扰的问题；e、利用合路器使几个信道共用一面施主天线1和一面覆盖天线2。可以同时进行多个信道通信的方式。f.将智能基站信号中继放大转发装置接收的信号进行放大并且调节其输出的功率大小，这样可以根据需要发射合理强度的信号，可优化资源。

通过上述方法本智能直放站具体的工作过程如下：a、智能直放站开机后自动侦听周围基站的信号根据接收到信号的系统识别码与基站实现帧同步，找到有空闲时隙的基站，同时智能直放站产生一个基站代码(CS-ID)与手机通信；b、如智能直放站覆盖范围内处于空闲状态时，智能直放站接收所属基站的控制信令信息并在智能直放站的再生时隙转发给终端手机，此时再生时隙所用的载频仍然为基站系统的控制载频号；c、智能直放站自动侦听系统搜索一个场强最弱的载频作为再生时隙的载频，如基站向智能直放站区域手机发起呼叫，智能直放站将基站的寻呼信息在再生时隙上转发给手机，如手机与基站的认证完成后基站将分配一个通信信道给智能直放站，智能直放站用侦听到的一个场强最弱的载频在再生时隙上转发给手机，手机与智能直放站在此载频及时隙上保持通信；d、智能直放站对在通信中的语音信息透明中继转发。

图1是智能直放站布网示意图，如图2所示，是本发明智能基站信号中继放大转发装置单信道结构原理示意图，该智能直放站，包括施主天线1、覆盖天线2与施主天线1和覆盖天线2相连的中继放大电路，所述的中继放大电路包括开关电路3和依次相连的：第一滤波电路4、第一放大电路5、第一混频电路6、第二滤波电路7、第二混频电路8、基带处理芯片BBIC及中央处理器CPU、第一下变频电路9、第三放大电路18、第二下变频电路10第三滤波电路11和第二放大电路，并且包括为各级混频电路和下变频电路提供本振信号的本振源13；施主天线1用于将接收到的基站信号输入至中继放大电路，并将从中继放大电路输出的信号发送给基站，所述的覆盖天线2用于将接收到的终端信号输入至中继放大电路，并将从中继放大电路输出的信号发送给终端。如图3所示为开关电路3示意图，开关电路3在下行链路中，当基站在某一时隙向智能基站信号中继放大转发装置覆盖区内终端发信号时，开关电路3切换至施主天线1端，在这一时隙施主天线1和中继放大电路导通；施主天线1接收的信号经过中继放大电路处理后，在智能基站信号中继放大转发装置的下行时隙将此信号经覆盖天线2发给终端时，在此下行时隙开关电路3切换至覆盖天线2，中继放大电路与覆盖天线2导通；在上行链路中，当终端在某一时隙向智能基站信号中继放大转发装置上传信号时，开关电路3切换至覆盖天线2，中继放大电路与覆盖天线2导通，接收的信号经过电路放大处理后，在智能基站信号中继放大转发装置的上行时隙将此信号经施主天线1发给基站时，在此上行时隙，开关电路3切换至施主天线1，将施主天线1和中继放大电路导通。相联系的终端为手机，第一滤波放大电路的输入端为接收信号端，它与开关电路3相连，第二放大电路的输出端为发射信号端，它接至开关电路3，本振源13包括一个数字锁相振荡器，振荡器的振荡频率控制端与中央处理器CPU相连。本振源13包括第一本振14、第二本振15，其中选取第一本振14为可调振荡器。第三放大电路18为可调放大器，其控制端与中央处理器CPU相连。

对于上述实施例还可增加第一、第二合路器16、17，第一合路器16和第二合路器17的一端分别接至施主天线1和覆盖天线2，它们的另一端分别接至开关电路3的第一端口和第二端口。

对于上述实施例还可增加调制解调器，调制解调器位于第一滤波电路4和第一放大电路5之间。

根据上述构思，下面结合图2对本发明的工作原理作进一步详细的描述。其描述如下：

在下行链路：①智能直放站通过施主天线1接收PHS基站信号；②经过滤波后进行低噪声放大；③放大后的信号与第一本振14的本振信号混频变为243.95MHz；④再将243.95MHz信号与第二本振15信号进行第二次混频变为10.8MHz；⑤将10.8MHz放大后送给基带外理芯片；⑥同时还从10.8MHz信号中提取接收信号指示强度(RSSI)信号给中央处理器CPU；⑦基带处理芯片BBIC对数据信号进行解调、调制送给第一下变频器；⑧中央处理器CPU从接收信号强度指示信号RSSI提取时帧同步信号、本振控制信号、功放增益控制信号；⑨第一下变频后的信号送给增益可调放大器进行放大；⑩放大后的信号进行第二次下变频，变为1907MHz信号；(11)1907MHz的信号放大后送给滤波器经覆盖天线2发射给手机；

在上行链路：手机信号经覆盖天线2接收后经收发开关后送给下行链路的的第②到⑩部分，经上述部分处理后经收发开关从施主天线1转发给PHS基站。

图4为单个信道的电路方框图，如图5和图6所示，多信道的智能直放站为多个单信道的组合。

开关工作原理的说明如图3：

①在下行链路中，当基站在某一时隙向智能直放站覆盖区内手机发信号时，开关电路3掷向施主天线1，在这一时隙导通，接收的信号经过电路放大处理后，在智能直放站的下行时隙将此信号经覆盖天线2发给手机，在此下行时隙开关电路3掷向覆盖天线2，开关的控制信号由电路中的中央处理器CPU提供。

②在上行链路中，当手机在某一时隙向智能直放站上传信号时，开关电路3在此时隙掷向覆盖天线2，接收的信号经过电路放大处理后，在智能直放站的上行时隙将此信号经施主天线1发给基站，在此上行时隙开关掷向施主天线1。开关的控制信号由电路中的中央处理器CPU提供。

上述开关电路3为单刀双掷开关，这样开关的转换速度要求比较高，选用转换时间小于20ns的开关。开关电路3也可采用其它方式，如双刀单掷开关等。

天线共用的使用说明(见图5、图6)：图4为单个信道的天线使用图，使用了一面施主天线1和一面覆盖天线2，图5、图6，还是使用两付天线，一面施主天线1和一面覆盖天线2，通过合路器几个信道共用一面施主天线1和一面覆盖天线2，二信道使用二合路器，四信道使用四合路器，达到共用天线的目的，不须另外增加天线。

上述电路的中央处理器CPU和基带处理芯片BBIC部分可以使用专用的集成块均属本方法之例。手机在智能直放站覆盖区内可自由从智能直放站中切换出来到基站的覆盖区内或切换到另一个智能直放站的覆盖区内。

本设备运行可靠，由于完全依照现行的PHS通信协议，与PHS系统完全兼容，可有效解决PHS网络信号盲区和弱信号区的覆盖问题，可保证设备安全可靠运行，设备安装、操作简单容易，可通过设备的指示灯了解设备的运行情况，简单易懂。

此方法发明在以往的系统设计上进行了改进，设备操作简单方便，性能可靠，较好地解决了以往的智能直放站不能完全解决PHS网络信号覆盖及放大的信号对网络有干扰的问题。

Claims (10)

1、一种智能基站信号中继放大转发装置，包括天线和与天线相连的中继放大电路，其特征是：所述的天线包括施主天线(1)和覆盖天线(2)，所述的施主天线用于将接收到的基站信号输入至中继放大电路，并将从中继放大电路输出的信号发送给基站，所述的覆盖天线用于将接收到的终端信号输入至中继放大电路，并将从中继放大电路输出的信号发送给终端，所述的中继放大电路包括开关电路(3)，当基站向智能基站信号中继放大转发装置覆盖区内终端发信号时，开关电路切换至施主天线端，施主天线和中继放大电路导通；施主天线接收的信号经过中继放大电路处理，当智能基站信号中继放大转发装置将此信号经覆盖天线发给终端时，开关电路切换至覆盖天线，中继放大电路与覆盖天线导通；当终端向智能基站信号中继放大转发装置上传信号时，开关电路切换至覆盖天线，中继放大电路与覆盖天线导通，接收的信号经过中继放大电路放大处理，在智能基站信号中继放大转发装置将此信号经施主天线发给基站时，开关电路切换至施主天线，施主天线和中继放大电路导通。

2、如权利要求1所述的智能基站信号中继放大转发装置，其特征是：所述的中继放大电路还包括依次相连的：第一滤波电路(4)、第一放大电路(5)、第一混频电路(6)、第二滤波电路(7)、第二混频电路(8)、基带处理芯片(BBIC)及中央处理器(CPU)、第一下变频电路(9)、第二下变频电路(10)、第三滤波电路(11)和第二放大电路(12)，并且包括为各级混频电路和下变频电路提供本振信号的本振源(13)；相联系的终端为手机，所述的第一滤波电路(4)的输入端为接收信号端，第二放大电路(12)的输出端为发射信号端，所述的本振源包括一个数字锁相振荡器，所述的振荡器的振荡频率控制端与中央处理器相连，所述的本振源包括第一本振(14)、第二本振(15)，其中所述的第一、第二本振(14、15)中至少有一个为可调振荡器。

3、如权利要求2所述的智能基站信号中继放大转发装置，其特征是：还包括第三放大电路(18)，它位于第一下变频电路和第二下变频电路之间，其放大功率是可调节的，该第三放大电路(18)的控制端与中央处理器相连。

4、如权利要求3所述的智能基站信号中继放大转发装置，其特征是：所述智能基站信号中继放大转发装置包括第一、第二合路器(16、17)，第一合路器(16)和第二合路器(17)的一端分别接至施主天线(1)和覆盖天线(2)，它们的另一端分别接至开关电路(3)的第一端口和第二端口。

5、一种智能基站信号中继放大转发方法，利用智能基站信号中继放大转发装置将基站的信号进行中继放大，覆盖信号较弱或没有信号的区域；将信号较弱或没有信号的区域的终端信号放大转发给基站，其特征是：智能基站信号中继放大转发装置选用分开的施主天线(1)、覆盖天线(2)和中继放大电路，所述中继放大电路选用开关电路(3)分别与施主天线(1)和覆盖天线(2)相连，包括如下步骤：1)在基站向智能基站信号中继放大转发装置发信号时，将开关电路切换至施主天线端，施主天线和中继放大电路导通，2)所述的施主天线接收的信号经过中继放大电路处理，3)在智能基站信号中继放大转发装置将经处理的信号经覆盖天线发给终端时，将开关电路切换至覆盖天线，中继放大电路与覆盖天线导通，4)在终端向智能基站信号中继放大转发装置上传信号时，将开关电路切换至覆盖天线，中继放大电路与覆盖天线导通，5)所述覆盖天线接收的信号经过中继放大电路放大处理，6)当智能基站信号中继放大转发装置将处理的信号经施主天线发给基站时，将开关电路切换至施主天线，施主天线和中继放大电路导通。

6、如权利要求5所述的智能基站信号中继放大转发方法，其特征是：在与基站建立联系时，找到有空闲时隙且场强最强的基站作为与智能基站信号中继放大转发装置进行通信的施主基站，同时生成一个基站代码；在最强信号的基站没有空闲信道时，选用次强信号的基站作为中继放大转发装置的施主基站，如该基站还没有空闲信道，再依此方法类推，直到找到有空闲信道的基站为止。

7、如权利要求5或6所述的智能基站信号中继放大转发方法，其特征是：智能基站信号中继放大转发装置在与终端建立联系时，通过自动侦听系统，寻找到场强最弱的频率作为智能基站信号中继放大转发装置与终端通信的载频，将来自基站的信息经智能基站信号中继放大转发装置转发给终端。

8、如权利要求7所述的智能基站信号中继放大转发方法，其特征是：选取手机作为终端。

9、如权利要求8所述的智能基站信号中继放大转发方法，其特征是：分别利用第一合路器(16)和第二合路器(17)，使施主天线(1)经第一合路器(16)进行多个信道通信，使覆盖天线(2)经第二合路器进行多个信道通信。

10、如权利要求9所述的智能基站信号中继放大转发方法，其特征是：利用可调节的放大电路，将智能基站信号中继放大转发装置接收的信号进行放大并且调节其输出的功率大小。

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