專利名稱：使用菊花鏈方法的光中繼器及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光通信系統(tǒng)，尤其是涉及用于發(fā)射基帶數(shù)字信號的裝置和方法，此基帶數(shù)字信號為當(dāng)將許多使用菊花鏈方法的光中繼器的各自的基帶數(shù)字信號相加后從最后一個光中繼器輸出的信號。
在由于弱的頻率強(qiáng)度導(dǎo)致終端接收為可能的區(qū)域(地下廣場，地下購物區(qū)，暗道，大樓地下，大樓內(nèi)部和類似的地方)，由于中繼器系統(tǒng)將信號重新放大并發(fā)射，用戶可獲得優(yōu)質(zhì)的服務(wù)質(zhì)量。中繼器的主要原理為通過經(jīng)第三發(fā)射介質(zhì)將RF信號發(fā)射到合乎要求的遠(yuǎn)程位置而再次把基站的射頻(RF)信號復(fù)制為RF信號。RF信號為具有從10Khz到100KHz的頻率范圍的普通帶寬頻譜，且此頻率范圍為電磁波通信中的基本頻率。
中繼器包括光中繼器，頻率變換中繼器，微波(M/W)中繼器，激光中繼器和類似的中繼器，進(jìn)一步地包括干擾消除器，干擾消除器用于防止由位于中繼器內(nèi)部的相控電路產(chǎn)生的電磁波動的振蕩，而對信號不加任何改變。
在上述各類型中繼器中，光中繼器為這樣一種設(shè)備，它通過處理經(jīng)過遠(yuǎn)離基站的遠(yuǎn)程天線輸入/輸出的信號以象連接到基站的天線一樣工作。另外，上述光中繼器為這樣一種分集的發(fā)射放大裝置，它通過使用碼分多址(CDMA)方法，在基站和位于無線通信服務(wù)區(qū)中的移動站之間發(fā)射電波，以擴(kuò)展服務(wù)區(qū)和消除盲區(qū)。
在將已輸入的RF電信號轉(zhuǎn)換為RF光信號后，當(dāng)已轉(zhuǎn)換的RF光信號被通過光纜發(fā)射出去時，此信號可被發(fā)射到盲區(qū)，因此消除了盲點(diǎn)、擴(kuò)展了服務(wù)區(qū)并設(shè)計了一具有單獨(dú)容量和覆蓋區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)。這種光中繼器包括用于處理基站基帶和光信號的接口的施主(donor)部分、光信號接口以及作為光纜和無線RF信號接口部分的遠(yuǎn)程部分。
在光中繼器中，接收光基站產(chǎn)生的模擬信號，在施主部分對信號數(shù)字化、計算、處理后，將結(jié)果發(fā)射到遠(yuǎn)程部分的過程對于克服在發(fā)射光信號中產(chǎn)生的衰減是非常重要的。在被調(diào)制為RF光信號的信號是數(shù)字信號的情況下，該數(shù)字信號不受允許存在于光信號發(fā)射模塊中的35dB的最大衰減量的很大影響，而且不受信噪比(SNR)或互調(diào)失真(IMD)的影響。


圖1為圖示包括模擬光中繼器的傳統(tǒng)光通信系統(tǒng)的方框圖。
如圖1所示，上述光通信系統(tǒng)包括多個(1-N)模擬光中繼器200和通過光纜各自與光中繼器200相連的CDMA主基站300，且光中繼器200包括用于接收RF模擬信號的天線210，用于減少內(nèi)部噪聲，隨機(jī)地控制放大增益和放大RF模擬信號的低噪聲調(diào)諧放大器220，用于將RF模擬電信號轉(zhuǎn)換為RF光信號的電光信號(E/O)變換器230。
同樣地，CDMA主基站300包括用于將從光中繼器發(fā)射的RF光信號相加的光合成器310和用于將RF模擬光信號轉(zhuǎn)換為RF模擬電信號的光電信號(O/E)變換器320，用于將RF模擬信號過濾為在光中繼器200中限定的RF波段的帶通濾波器(BPF)330，用于放大從BPF330接收到的RF信號的放大器340，用于將從放大器340接收到的RF模擬信號轉(zhuǎn)換為基帶數(shù)字信號的頻率變換器350，用于通過接收從頻率變換器350輸出的基帶數(shù)字信號完成解調(diào)的CDMA調(diào)制解調(diào)器370和用于控制放大器340放大增益的自動增益控制(AGC)電路360。
并且，頻率變換器350包括用于將RF模擬信號轉(zhuǎn)換為基帶模擬信號的混頻器(未示出)和用于將從混頻器(未示出)接收到的基帶模擬信號轉(zhuǎn)換為基帶數(shù)字信號的模擬信號數(shù)字信號(A/D)變換器(未示出)。
參考圖1說明在包括傳統(tǒng)模擬光中繼器的光通信系統(tǒng)中信號處理的過程。
光中繼器的天線210接收并發(fā)射RF模擬信號即Arf-1(t)到低噪聲調(diào)諧放大器220。當(dāng)?shù)驮肼曊{(diào)諧放大器220將RF信號(通過降低整個系統(tǒng)的噪聲電平獲得)維持在一低噪聲電平后，低噪聲調(diào)諧放大器220將具有低噪聲電平的RF模擬信號發(fā)射到E/O變換器230。將已接收到的RF模擬電信號轉(zhuǎn)換為RF模擬光信號后，E/O變換器230通過光纜將已轉(zhuǎn)換的RF模擬光信號發(fā)射到CDMA主基站300的光合成器310。
將所有已接收到的RF模擬光信號相加后，光合成器310將已相加的RF光信號發(fā)射到O/E變換器320。將已接收的RF模擬光信號轉(zhuǎn)換為RF模擬電信號之后，O/E變換器將已轉(zhuǎn)換的RF模擬電信號即Arf_m(t)發(fā)射到BPF 330。BPF 330對已接收到的RF模擬電信號Arf_m(t)的寬度進(jìn)行濾波，然后將已濾波的RF信號發(fā)射到放大器340。放大器340對已接收到的RF模擬電信號進(jìn)行放大，以具有預(yù)先設(shè)定的增益，并將已放大的RF模擬電信號發(fā)射到頻率變換器350的混頻器(未示出)，且混頻器將RF模擬信號轉(zhuǎn)換為基帶模擬信號并將基帶模擬信號發(fā)射到A/D變換器(未示出)。A/D變換器將從混頻器(未示出)接收到的基帶模擬信號轉(zhuǎn)換為基帶數(shù)字信號并發(fā)射到CDMA調(diào)制解調(diào)器380。
CDMA調(diào)制解調(diào)器380執(zhí)行對已接收到的基帶數(shù)字信號的解調(diào)。
AGC電路360控制放大器340以輸出一確定的增益。
因此，AGC 360維持輸入到頻率變換器350的A/D變換器(未示出)的基帶模擬信號的大小。
然而，在從各自光中繼器接收到的RF模擬信號在包括傳統(tǒng)模擬光中繼器的光通信系統(tǒng)的CDMA主基站中相加的情況下，出現(xiàn)了一問題，即由于連接光中繼器和CDMA主基站的光纜的長度和溫度造成了信號傳輸損失和信號延遲特性各不相同，因此需要一附加的電路以防止由于光纜溫度造成的傳輸損失。
當(dāng)從每一個光中繼器接收到的RF模擬信號在CDMA主基站中以光形式合成時，必須使用光中繼器的低噪聲調(diào)諧放大器調(diào)整RF模擬信號的大小以達(dá)到各個光中繼器的信號傳輸，使各個光中繼器的傳輸信號被傳輸?shù)紺DMA主基站以具有相同的大小。
在CDMA主基站以光形式合成經(jīng)過O/E變換器的輸出信號(即Arf_m(t))變?yōu)镹個光中繼器最差的光中繼器的已接收的噪聲特性，并且需要附加的電路以獲得各個光中繼器的相同的往返時間。同樣地，由于各個光中繼器和CDMA主基站通過不同的光纜分別地連接，要求很多的成本以鋪設(shè)光纜。
為了獲得這些和其它優(yōu)點(diǎn)和根據(jù)本發(fā)明的目的，如在此處體現(xiàn)和廣義描述的那樣，提供了一種使用菊花鏈方法的光中繼器，它包括多個光中繼器，用于將輸入到天線的射頻模擬信號轉(zhuǎn)換為基帶數(shù)字信號，將已轉(zhuǎn)換的基帶數(shù)字信號和從前一級發(fā)射的基帶數(shù)字信號相加，并將已相加的信號發(fā)射到下一級，和包括用于接收并解調(diào)最后一個光中繼器輸出的信號的基站。
另外，一種用于采用菊花鏈方法的光中繼器的方法，它包括步驟將已轉(zhuǎn)換的基帶數(shù)字信號(將輸入到天線的射頻模擬信號轉(zhuǎn)換為基帶數(shù)字信號)和從前一級發(fā)射的基帶數(shù)字信號相加，和將已相加的信號發(fā)射到基站并且對被基站接收的基帶數(shù)字信號解調(diào)。
通過結(jié)合附圖地本發(fā)明的詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述的和其它目的、特點(diǎn)、方面和優(yōu)點(diǎn)將更加明顯。
在附圖中圖1圖示包括模擬光中繼器的傳統(tǒng)光通信系統(tǒng)的方框圖；和圖2為根據(jù)本發(fā)明包括使用菊花鏈方法連接的數(shù)字光中繼器的光通信系統(tǒng)。
優(yōu)選實(shí)施例現(xiàn)在將詳細(xì)地參考本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例，它的例子將結(jié)合附圖進(jìn)行說明。
圖2為根據(jù)本發(fā)明包括使用菊花鏈方法連接的數(shù)字光中繼器的光通信系統(tǒng)。
如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明的光通信系統(tǒng)包括多個(1-N)用于將RF模擬信號轉(zhuǎn)換為基帶數(shù)字信號并且將基帶數(shù)字信號發(fā)射到下一步的光中繼器400和用于從最后一個光中繼器接收基帶數(shù)字信號的CDMA主基站600。多個(1-N)光中繼器400通過菊花鏈方法相連接。
菊花鏈方法為一種連續(xù)地連接硬件裝置的結(jié)構(gòu)。例如，它為一種總線線性連接方法，其中連續(xù)地將裝置A連接到裝置B和將裝置B連接到裝置C。此時，最后一個裝置主要連接到電阻性裝置或終端設(shè)備。該裝置可接收相同的信號但與簡單總線非常不同，該裝置在位于鏈路各個裝置將信號發(fā)射到另一個裝置前調(diào)整一個或多個信號。
光中繼器400包括用于接收RF模擬信號即Arf_1(t)信號的天線410，用于放大Arf_1(t)信號的低噪聲調(diào)諧放大器420(此RF模擬信號從天線410接收到)用于將從低噪聲調(diào)諧放大器420接收到的RF模擬信號濾波為設(shè)定寬度的RF波段的帶通濾波器(BPF)430，用于將通過BPF 430接收到的RF模擬信號放大到設(shè)定的放大增益的放大器，用于將放大器440輸出的RF模擬信號轉(zhuǎn)換為基帶數(shù)字信號的頻率變換器450，延遲頻率變換器輸出的基帶數(shù)字信號以匹配每一個光中繼器的往返時間的數(shù)字延遲設(shè)備470，用于將從另一個遠(yuǎn)程光中繼器接收到的基帶數(shù)字光信號轉(zhuǎn)換為基帶數(shù)字電信號的光電信號數(shù)字變換器(O/E變換器)480，用于將從頻率變換器450輸出的基帶數(shù)字信號和從O/E變換器輸出的基帶數(shù)字信號相加的數(shù)字求和器490，用于將從數(shù)字求和器490輸出的基帶數(shù)字光信號轉(zhuǎn)換為基帶數(shù)字光信號的電光信號數(shù)字變換器(E/O變換器)500，以及用于控制放大器440的增益以統(tǒng)一地維持放大器440的增益的自動增益控制(AGC)電路460。
CDMA主基站600包括用于將通過光纜從光中繼器400的E/O變換器500接收的基帶數(shù)字光信號轉(zhuǎn)換為基帶數(shù)字電信號的光電信號數(shù)字轉(zhuǎn)換器(O/E變換器)610，和用于通過接收從O/E變換器610發(fā)射的基帶信號執(zhí)行解調(diào)的CDMA調(diào)制解調(diào)器620。
頻率變換器450的混頻器(未示出)經(jīng)從放大器440接收的RF模擬信號轉(zhuǎn)換為基帶模擬信號。A/D變換器(未示出)將從混頻器(未示出)接收到的基帶模擬信號轉(zhuǎn)換為基帶數(shù)字信號，并將基帶數(shù)字信號即Abs_1(t)發(fā)射到數(shù)字延遲裝置470。
根據(jù)本發(fā)明的包括采用菊花鏈方法的數(shù)字光中繼器的光通信系統(tǒng)中的信號處理的過程將參考圖2進(jìn)行說明。
光中繼器400的天線410接收RF模擬信號即Arf_1(t)，并將此信號發(fā)射到低噪聲調(diào)諧放大器420，低噪聲調(diào)諧放大器420維持高頻RF信號(通過降低整個系統(tǒng)的噪聲電平而獲得)于一低噪聲電平，并將具有降低的噪聲電平的RF信號發(fā)射到BPF 430。BPF 430對已接收到的RF模擬信號進(jìn)行濾波并將已濾波的RF模擬信號發(fā)射到放大器440。放大器440以一確定的增益放大已接收的RF模擬信號，并將已放大的RF模擬信號發(fā)射到頻率變換器450。
頻率變換器450的混頻器(未示出)將從放大器440接收到的RF模擬信號轉(zhuǎn)換為基帶模擬信號。A/D變換器(未示出/)將從混頻器(未示出)接收到的基帶模擬信號轉(zhuǎn)換為基帶數(shù)字信號并將基帶數(shù)字信號即Abs_1(t)發(fā)射到數(shù)字延遲裝置470。數(shù)字延遲裝置470將延遲已接收到的基帶數(shù)字信號以匹配另一個光中繼器的往返時間，并且將已延遲的基帶數(shù)字信號即Abs_1(t)發(fā)射到數(shù)字求和器490。
同樣，O/E變換器500接收從另一個光中繼器發(fā)射的基帶數(shù)字光信號，將已接收的基帶數(shù)字光信號轉(zhuǎn)換為基帶數(shù)字電信號，并將該信號發(fā)射到數(shù)字求和器490。數(shù)字求和器490將從數(shù)字延遲裝置470接收到的Abs_1(t)信號和從O/E變換器480接收的基帶數(shù)字信號相加，并且將已相加的信號發(fā)射到E/O變換器500。E/O變換器500將已接收的基帶數(shù)字電信號轉(zhuǎn)換為基帶數(shù)字光信號，然后將已轉(zhuǎn)換的基帶數(shù)字光信號發(fā)射到第N個光中繼器及最后的遠(yuǎn)程光中繼器，該光中繼器重復(fù)將信號輸入到另一個光中繼器的過程。
從最后的光中繼器輸出的基帶數(shù)字光信號被通過光纜發(fā)射到CDMA主基站600的O/E變換器610。O/E變換器610將已接收的基帶數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為基帶數(shù)字電信號，并且將該信號發(fā)射到CDMA調(diào)制解調(diào)器620。CDMA調(diào)制解調(diào)器620解調(diào)已接收的基帶數(shù)字信號。
如上所述，通過將在光中繼器中輸入的RF信號轉(zhuǎn)換為基帶數(shù)字信號，利用菊花鏈方法將許多光中繼器相連接，將各個中繼器的基帶數(shù)字信號相加并將已輸出的結(jié)果發(fā)射到基站，本發(fā)明能夠減少鋪設(shè)光纜的成本和使由于光纜的傳輸長度和溫度導(dǎo)致的傳輸損失最小。
本發(fā)明中，即使由于光纜的傳輸長度和溫度產(chǎn)生了傳輸損失，也不需要附加電路來補(bǔ)償損失而且能夠恢復(fù)受傳輸損失影響的數(shù)字信號的光纜的長度要比傳統(tǒng)遠(yuǎn)程光基站的單元的直徑寬。另外，與傳統(tǒng)的方法不同，使用本發(fā)明，RF信號不受已接收到的多個光中繼器中的最差的遠(yuǎn)程光中繼器的噪聲特性所影響和不受E/O變換器，O/E變換器和光纜中產(chǎn)生的噪聲所影響。另外，使用本發(fā)明，具有更多的優(yōu)點(diǎn)，即，對數(shù)字延遲裝置的精確控制以匹配各個中繼器的的往返延遲能夠容易地完成而且沒有偏差。
由于本發(fā)明可以在其原理或基本特性范圍內(nèi)的多種形式進(jìn)行具體實(shí)施，由此，應(yīng)當(dāng)理解，除非特別說明，上述描述的實(shí)施例不受前述的任何說明的細(xì)節(jié)所限制，而應(yīng)當(dāng)廣泛地解釋為在所附的所定義的原理和范圍內(nèi)，因此，所有落于權(quán)利要求或其等同的范圍內(nèi)的變更和修改將被所附加的權(quán)利要求所涵蓋。
權(quán)利要求
1.一種使用菊花鏈方法的光中繼器，包括多個光中繼器，用于將輸入到天線的無線射頻模擬信號轉(zhuǎn)換為基帶數(shù)字信號，將已轉(zhuǎn)換的基帶數(shù)字信號和從前一級發(fā)射的基帶數(shù)字信號相加，并將已相加的信號發(fā)射到下一步；基站，用于接收和解調(diào)最后一個光中繼器的輸出信號；
2.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中光中繼器包括用于對已接收的RF模擬信號進(jìn)行濾波的帶通濾波器(BPF)；用于對已濾波的RF模擬信號進(jìn)行放大的放大器；用于將已放大的RF模擬信號轉(zhuǎn)換為基帶數(shù)字信號的頻率變換器；用于延遲已轉(zhuǎn)換的基帶數(shù)字信號的數(shù)字延遲裝置；用于將從另一個光中繼器接收到的基帶數(shù)字光信號轉(zhuǎn)換為基帶數(shù)字電信號的光電信號數(shù)字變換器(O/E變換器)；用于將從所述頻率變換器輸出的基帶數(shù)字信號和從所述O/E變換器輸出的基帶數(shù)字信號相加的數(shù)字求和器；用于將從所述數(shù)字求和器輸出的基帶電信號轉(zhuǎn)換為基帶光信號的電光信號數(shù)字變換器(E/O變換器)；和用于控制放大器放大增益的自動增益控制(AGC)電路；
3.根據(jù)權(quán)利要求2的設(shè)備，其中數(shù)字延遲裝置延遲基帶信號以匹配每一個光中繼器的往返時間。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的設(shè)備，其中所述AGC電路控制放大器，使其具有統(tǒng)一的放大增益，以統(tǒng)一地維持輸入到頻率變換器的信號的大小。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的設(shè)備，其中所述O/E變換器接收從另一個光中繼器發(fā)射的基帶數(shù)字光信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中光中繼器通過光纜和另一個光中繼器連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中光中繼器通過光纜和基站連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中光中繼器利用菊花鏈方法和另一個光中繼器連接。
9.一種用于采用菊花鏈方法的光中繼器的方法，包括如下步驟將已轉(zhuǎn)換的基帶數(shù)字信號和從前一級發(fā)射的基帶數(shù)字信號相加，并將已相加的信號發(fā)射到基站，所述基帶數(shù)字信號是通過將輸入到天線的射頻模擬信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換得到的；和解調(diào)被基站接收的基帶數(shù)字信號。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中發(fā)射過程包括如下步驟在頻率變換器中將從天線發(fā)射的RF模擬信號轉(zhuǎn)換為基帶數(shù)字信號；延遲在數(shù)字延遲裝置中轉(zhuǎn)換的已轉(zhuǎn)換的基帶數(shù)字信號；和將已延遲的基帶數(shù)字信號和從另一個光中繼器發(fā)射的基帶數(shù)字信號相加，并將已相加的信號發(fā)射到基站。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中頻率變換器以在放大器中被放大到一確定放大增益的確定的大小接收輸入信號。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中放大器被一AGC電路所控制以維持一確定的放大增益。
13.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中延遲數(shù)字裝置延遲基帶數(shù)字信號以與另一個光中繼器匹配往返時間。
14.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其光中繼器的個數(shù)是多個的。
15.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中基帶數(shù)字信號被連續(xù)地與另一個光中繼器的基帶數(shù)字信號相加。
16.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中基站接收從最后一個光中繼器輸出的基帶數(shù)字光信號。
17.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中光中繼器通過光纜與另一個光中繼器連接。
18.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中光中繼器通過光纜與基站連接。
19.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中光中繼器利用菊花鏈方法與另一個光中繼器連接。
20.一種用于利用菊花鏈方法的光中繼器的方法，包括如下步驟在放大器中放大通過天線輸入的RF模擬信號；在A/D變換器中將已放大的RF模擬信號轉(zhuǎn)換為基帶數(shù)字信號；在數(shù)字延遲裝置中延遲已轉(zhuǎn)換的基帶數(shù)字信號；在數(shù)字求和器中將已延遲的基帶數(shù)字信號和從另一個光中繼器發(fā)射的基帶數(shù)字信號相加，并且將已相加的基帶數(shù)字信號發(fā)射到基站；和在基站中解調(diào)基帶數(shù)字信號。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的方法，其中放大器將已接收到的RF模擬信號放大到一確定的放大增益，以統(tǒng)一地維持輸入到A/D變換器的RF模擬信號的大小。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的方法，其中放大器被一AGC電路控制以維持一確定的放大增益。
23.根據(jù)權(quán)利要求20的方法，其中數(shù)字延遲裝置延遲已接收到的基帶數(shù)字信號，以與從另一個光中繼器輸出的基帶數(shù)字光信號匹配往返時間。
24.根據(jù)權(quán)利要求20的方法，其中基站接收從最后一個光中繼器輸出的基站數(shù)字光信號。
25.根據(jù)權(quán)利要求20的方法，其中光中繼器通過光纜與另一個光中繼器連接。
26.根據(jù)權(quán)利要求20的方法，其中光中繼器通過光纜與基站連接。
27.根據(jù)權(quán)利要求20的方法，其中光中繼器利用菊花鏈方法與另一個光中繼器連接。
全文摘要
通過在將從利用菊花鏈方法的許多光中繼器輸出的RF模擬信號轉(zhuǎn)換為基帶數(shù)字信號后,將從最后一個光中繼器輸出的數(shù)字信號發(fā)射到基站,本發(fā)明的使用菊花鏈方法的光中繼器及其方法能夠減少用于擴(kuò)展光纜的成本,而不受連接各個光中繼器和基站的光纜的長度和溫度所影響,能夠減少由于光模塊(E/O變換器和O/E變換器)產(chǎn)生的噪聲。另外,用于利用菊花鏈方法的光中繼器的方法包括步驟:將已轉(zhuǎn)換的基帶數(shù)字信號和從前一級發(fā)射的基帶數(shù)字信號相加,將已相加的基帶數(shù)字信號發(fā)射到基站并且解調(diào)已被基站接收的基帶數(shù)字信號。
文檔編號H04B10/12GK1362799SQ0113868
公開日2002年8月7日 申請日期2001年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月28日
發(fā)明者柳在祐 申請人:Lg電子株式會社