CN101043225A - 无线收发系统 - Google Patents

Abstract

一种无线收发系统，用于补偿传输损失，其包括天线、收发器、塔顶放大器及传输损失检测器。收发器用于以传送功率传送第一信号。塔顶放大器通过电缆连接于收发器，用于从收发器接收第二信号，并对第二信号进行放大，第二信号为第一信号经由电缆衰减后的信号。传输损失检测器连接于塔顶放大器与收发器之间，用于检测收发器是否传送信号，还用于计算收发器与塔顶放大器之间的传输损失。塔顶放大器用于根据传输损失检测器的检测结果传送信号到天线或从天线接收信号，还用于补偿上述传输损失。所述无线收发系统可精确补偿收发器与塔顶放大器之间的传输损失。

Description

无线收发系统

【技术领域】

本发明涉及通信系统，尤其涉及一种无线收发系统。

【背景技术】

参阅图1，为传统无线收发系统的示意图。传统的无线收发系统包括收发器10、塔顶放大器(Tower Mounted Amplifier，TMA)20及天线30。天线30与塔顶放大器20位于室外，且塔顶放大器20连接于天线30，收发器10位于室内。室内的收发器10通过电缆(Cable)连接于室外的塔顶放大器20。故，在收发器10与塔顶放大器20之间存在传输损失，其包括电缆损失(Cable Loss)及连接损失(Connector Loss)。

由于收发器10与塔顶放大器20之间的传输损失在无线收发系统安装完成之前不能精确测量，所以塔顶放大器20不能精确补偿传输损失，可能会导致塔顶放大器20的输出功率超出法定功率，也可能导致塔顶放大器20不能工作于线性区域，从而降低无线收发系统的效能。

【发明内容】

有鉴于此，需要提供一种无线收发系统，其可用于精确补偿无线收发系统中的传输损失，提高无线收发系统的效能。

一种无线收发系统，用于补偿传输损失，其包括天线、收发器、塔顶放大器及传输损失检测器。收发器用于以传送功率传送第一信号。塔顶放大器通过电缆连接于收发器，用于从收发器接收第二信号，并对第二信号进行放大，第二信号为第一信号经由电缆衰减后的信号。传输损失检测器连接于塔顶放大器与收发器之间，用于检测收发器是否传送信号，还用于计算收发器与塔顶放大器之间的传输损失。传输损失检测器包括第一射频功率检测器及微控制器。第一射频功率检测器用于检测收发器是否传送信号，还用于检测第二信号强度。微控制器用于根据第二信号强度及收发器的传送功率计算收发器与塔顶放大器之间的传输损失，并根据传输损失产生第一控制信号。塔顶放大器用于根据第一射频功率的检测结果传送信号到天线或从天线接收信号，还用于根据第一控制信号补偿收发器与塔顶放大器之间的传输损失。

上述无线收发系统可通过传输损失检测器精确计算收发器与塔顶放大器之间的传输损失，再通过塔顶放大器精确补偿传输损失，从而提高无线收发系统的效能。

【附图说明】

图1是传统无线收发系统的示意图。

图2是本发明无线收发系统一实施方式的模块图。

图3是本发明无线收发系统另一实施方式的模块图。

【具体实施方式】

参阅图2，为本发明无线收发系统(Wireless Transceiving System)一实施方式的模块图。在本实施方式中，无线收发系统为时分双工(TimeDivision Duplex)模式。无线收发系统可精确补偿传输损失，其包括收发器(Transceiver)100、塔顶放大器(Tower Mounted Amplifier，TMA)200、天线(Antenna)300及传输损失检测器(Transport Loss Detector)400。天线300与塔顶放大器200位于室外，且塔顶放大器200连接于天线300，收发器100位于室内。室内的收发器100通过电缆(Cable)连接于室外的塔顶放大器200，故，在收发器100与塔顶放大器200之间存在传输损失。在本实施方式中，传输损失包括电缆线路损失(Cable Loss)及连接损失(Connector Loss)。在其它实施方式中，传输损失可能还包括其它损失。

天线300用于收发信号。收发器100用于以传送功率传送第一信号给塔顶放大器200。在收发器100与塔顶放大器200之间存在传输损失，第一信号经由电缆传送到塔顶放大器200时，衰减成为第二信号。故，收发器100的传送功率与第二信号强度之差即为收发器100与塔顶放大器200之间的传输损失。

塔顶放大器200用于从收发器100接收第二信号，并对第二信号进行放大，第二信号经由塔顶放大器200放大后成为第三信号，再通过天线300发射第三信号。

传输损失检测器400连接于塔顶放大器200与收发器100之间，用于检测收发器100是否传送信号，并将检测结果传送给塔顶放大器200。塔顶放大器200根据传输损失检测器400的检测结果传送信号到天线300或从天线300接收信号。传输损失检测器400还用于计算收发器100与塔顶放大器200之间的传输损失，即用于计算收发器100的传送功率与第二信号强度之差。传输损失检测器400可包括于塔顶放大器200的成品中。塔顶放大器200还用于根据传输损失检测器400的计算结果，精确补偿收发器100与塔顶放大器200之间的传输损失。

塔顶放大器200包括传送放大模块210、第一射频开关(RadioFrequency Switch，RF Switch)220、接收放大模块230、第二射频开关240、射频开关控制电路(RF Switch Control Circuit)250及避雷器(LightningProtection)260。射频开关控制电路250连接于传输损失检测器400，用于根据传输损失检测器400的检测结果控制塔顶放大器200传送信号到天线300或从天线300接收信号，即控制第一射频开关220与第二射频开关240的连接状态。

第一射频开关220受射频开关控制电路250控制连接收发器100与传送放大模块210，即将来自于收发器100的信号传送给传送放大模块210，或连接接收放大模块230与收发器100，即将来自于接收放大模块230的信号传送给收发器100。

第二射频开关240受射频开关控制电路250控制连接传送放大模块210与避雷器260，即将来自于传送放大模块210的信号经由避雷器260传送给天线300，或连接避雷器260与接收放大模块230，即将来自于天线300的信号经由避雷器260传送给接收放大模块230。避雷器260连接于天线300与第二射频开关240之间，用于保护塔顶放大器200，以避免雷击。

传送放大模块210连接于第一射频开关220与第二射频开关240之间，用于将第二信号放大成为第三信号，并通过天线300发射第三信号。在本实施方式中，传送放大模块210包括可调增益放大器(Variable GainAmplifier)211及固定增益放大器(Fixed Gain Amplifier)212。

在其它实施方式中，传送放大模块210可根据需要而省略所包括的放大器，亦可根据需要而包括其它滤波器、其它可调增益放大器及其它固定增益放大器。

可调增益放大器211连接于第一射频开关220，用于对第二信号进行放大。固定增益放大器212连接于可调增益放大器211与第二射频开关240之间，用于对来自于可调增益放大器211的信号进行放大。

接收放大模块230连接于第一射频开关220与第二射频开关240之间，用于对来自于天线300的信号进行放大，并将所放大的信号经由电缆传送给收发器100。在本实施方式中，接收放大模块230包括滤波器(Filter)231、低噪声放大器(Low Noise Amplifier)232、可调增益放大器233及固定增益放大器234。

在其它实施方式中，接收放大模块230可根据需要而省略所包括的放大器或滤波器，亦可根据需要而包括其它滤波器、其它可调增益放大器及其它固定增益放大器。

滤波器231连接于第二射频开关240，用于对来自于天线300的信号进行滤波，而得到有用的信号。低噪声放大器232连接于滤波器231，用于对来自于滤波器231的信号进行放大。可调增益放大器233连接于低噪声放大器232，用于对来自于低噪声放大器232的信号进行放大。固定增益放大器234连接于可调增益放大器233与第一射频开关220之间，用于对来自于可调增益放大器233的信号进行放大。

在本实施方式中，无线收发系统更包括耦合器(Coupler)500，耦合于第一射频开关220与收发器100之间，并连接于传输损失检测器400，用于将第二信号耦合到传输损失检测器400。耦合器500亦可包括于塔顶放大器200的成品中。在本实施方式中，耦合器500可为方向耦合器(Directional Coupler)。在其它实施方式中，耦合器500亦可为其它耦合器。

传输损失检测器400通过耦合器500连接于塔顶放大器200与收发器100之间，用于检测收发器100是否传送信号，还用于计算收发器100与塔顶放大器200之间的传输损失。在本实施方式中，传输损失检测器400包括射频功率检测器(Radio Frequency Power Detector)410、模拟/数字转换器(Analog/Digital Converter，A/D)420、微控制器(Micro Controller)430及两个数字/模拟转换器(Digital/Analog Converter，D/A)440、450。

射频功率检测器410连接于耦合器500，用于检测收发器100是否传送信号，并将检测结果传送给射频开关控制电路250。射频开关控制电路250根据射频功率检测器410的检测结果控制第一射频开关220与第二射频开关240。在本实施方式中，当射频功率检测器410检测到第二信号时，则检测到收发器100传送信号，射频开关控制电路250控制第一射频开关220连接收发器100与传送放大模块210，及控制第二射频开关240连接传送放大模块210与避雷器260。当射频功率检测器410未检测到第二信号时，则检测到收发器100未传送信号，射频开关控制电路250控制第二射频开关240连接避雷器260与接收放大模块210，及控制第一射频开关220连接接收放大模块230与收发器100。

射频功率检测器410还用于检测第二信号强度，并将第二信号强度量化为第一模拟信号。在本实施方式中，第一模拟信号为电压信号。在其它实施方式中，第一模拟信号亦可为电流信号。

模拟/数字转换器420连接于射频功率检测器410，用于将第一模拟信号转换为第一数字信号。

微控制器430根据第一数字信号即可得知第二信号强度，其用于根据第二信号强度及收发器100的传送功率计算收发器100与塔顶放大器200之间的传输损失。在本实施方式中，微控制器430连接于模拟/数字转换器420，用于根据第一数字信号及收发器100的传送功率计算收发器100与塔顶放大器200之间的传输损失。

在本实施方式中，收发器100的传送功率已知，微控制器430根据收发器100的属性，如收发器100的型号，可得知收发器100的传送功率。

在其它实施方式中，若收发器100的传送功率未知，则在无线收发系统安装前，传输损失检测器400可通过已知传输损失的电缆连接于收发器100。收发器100以其传送功率传送第四信号到传输损失检测器400。传输损失检测器400从收发器100接收第五信号，第五信号为第四信号经由电缆衰减后的信号，故，收发器100的传送功率为第五信号强度与电缆的已知传输损失之和。微控制器430可通过射频功率检测器410与模拟/数字转换器420测得第五信号强度，再计算第五信号强度与已知传输损失之和，即计算收发器100的传送功率。从而，微控制器430可得知收发器100的传送功率。

在本实施方式中，微控制器430根据第一数字信号可知第二信号强度，又由于收发器100的传送功率与第二信号强度之差为收发器100与塔顶放大器200之间的传输损失。从而，微控制器430可根据第一数字信号及收发器100的传送功率计算出收发器100与塔顶放大器200之间的传输损失。微控制器430还储存有第一查询表431及第二查询表432。

第一查询表431包括可调增益放大器211的控制信号与增益之间的对照关系。微控制器430还用于根据第一查询表431及收发器100与塔顶放大器200之间的传输损失产生第一数字控制信号。举例而言，如果可调增益放大器211的控制信号与增益之间的对照关系为：控制电压(即控制信号)0-10V线性对应增益0-10dB，若收发器100与放大器200之间的传输损失为6dB，为了使可调增益放大器211补偿6dB的传输损失，则第一数字控制信号应为6V电压信号。

第二查询表432包括可调增益放大器233的控制信号与增益之间的对照关系。微控制器430还用于根据第二查询表432及收发器100与塔顶放大器200之间的传输损失产生第二数字控制信号。为了使可调增益放大器233能够在塔顶放大器200接收信号时，对所接收的信号预补偿塔顶放大器200至收发器100的传输损失，微控制器430需要一直提供第二数字控制信号。

数字/模拟转换器440用于将第一数字控制信号转换为第一模拟控制信号。在本实施方式中，第一模拟控制信号为电压信号。在其它实施方式中，第一模拟控制信号亦可为电流信号。

数字/模拟转换器450用于将第二数字控制信号转换为第二模拟控制信号。在本实施方式中，第二模拟控制信号为电压信号。在其它实施方式中，第二模拟控制信号亦可为电流信号。

塔顶放大器200还用于根据第一模拟控制信号补偿收发器100至塔顶放大器200的传输损失，及根据第二模拟控制信号预补偿塔顶放大器200至收发器100的传输损失。在本实施方式中，当无线收发系统发送信号时，可调增益放大器211还用于根据第一模拟控制信号补偿收发器100至塔顶放大器200的传输损失。在上述举例中，可调增益放大器200根据6V电压信号补偿6dB的传输损失。当无线收发系统接收信号时，可调增益放大器233还用于根据第二模拟控制信号预补偿塔顶放大器200至收发器100的传输损失。

参阅图3，为本发明无线收发系统另一实施方式的模块图。本实施方式中的无线收发系统与图2中的无线收发系统相似。惟，本实施方式中的塔顶放大器200’更包括射频功率检测器600，传输损失检测器400’更包括开关460。本实施方式的其它模块与图2的实施方式相同，因此省略说明。

在本实施方式中，无线收发系统还可通过传输损失检测器400’监控塔顶放大器200’的输出功率。在无线收发系统初始安装阶段，传输损失检测器400’用于计算收发器100与塔顶放大器200’之间的传输损失，其它时间则可以用于监控塔顶放大器200’的输出功率。传输损失可能会由于一些非常状况(例如，台风)或时间太久而发生变化，故，当非常装状况发生后或需要定期检测时，传输损失检测器400’再次用于计算收发器100与塔顶放大器200’之间的传输损失，计算完成后，则继续用于监控塔顶放大器200’的输出功率。

开关460连接于模拟/数字转换器420、射频功率检测器410及射频功率检测器600之间，其受微控制器430控制，用于连接射频功率检测器410与模拟/数字转换器420，或连接射频功率检测器600与模拟/数字转换器420。当开关460连接射频功率检测器410与模拟/数字转换器420时，传输损失检测器400’用于计算收发器100与塔顶放大器200’之间的传输损失。当开关460连接射频功率检测器600与模拟/数字转换器420时，传输损失检测器400’用于监控塔顶放大器200’的输出功率。故，微控制器430可根据需要而使传输损失检测器400’用于计算收发器100与塔顶放大器200’之间的传输损失，或用于监控塔顶放大器200’的输出功率。

在本实施方式中，第二信号经由传送放大模块210放大后成为第三信号。第三信号强度等于塔顶放大器200’的输出功率。

射频功率检测器600连接于传送放大模块210与第二射频开关240之间，用于检测第三信号强度，并将第三信号强度量化为第二模拟信号。在本实施方式中，第二模拟信号为电压信号。在其它实施方式中，第二模拟信号亦可为电流信号。

模拟/数字转换器420还用于将第二模拟信号转换为第二数字信号。微控制器430根据第二数字信号即可得知塔顶放大器200’的输出功率。

微控制器430还用于根据法定功率与第二数字信号监控塔顶放大器200’的输出功率，即监控传送放大模块210的输出功率。法定功率为协定或标准规定的塔顶放大器200’不能超过的输出功率，例如802.11a/b/g等规定的塔顶放大器200’不能超过的输出功率。在本实施方式中，微控制器430根据第二数字信号可知塔顶放大器200’的输出功率。然后，微控制器430比较法定功率与塔顶放大器200’的输出功率。如果塔顶放大器200’的输出功率超过法定功率，则微控制器430根据法定功率、第二数字信号及第一查询表431产生第三数字控制信号，以使塔顶放大器200’调整其增益。举例而言，若塔顶放大器的输出功率超过法定功率2dB，则为了使塔顶放大器200的输出功率不超过法定功率，需使可调增益放大器211的增益降低2dB。若此时可调增益放大器211的增益为6dB，则为了使可调增益放大器211的增益降低2dB，需使可调增益放大器211的增益为4dB。若可调增益放大器211的控制信号与增益之间的对照关系为：控制电压(即控制信号)0-10V线性对应增益0-10dB，则第三数字信号应为4V电压信号。

数字/模拟转换器440还用于将第三数字控制信号转换为第三模拟控制信号。在本实施方式中，第三模拟控制信号为电压信号。在其它实施方式中，第三模拟控制信号亦可为电流信号。

塔顶放大器200’还用于根据第三模拟控制信号调整其增益，以使塔顶放大器200’的输出功率不超过法定功率。在上述举例中，可调增益放大器211根据第三模拟控制信号降低其增益。从而，使塔顶放大器200’的输出功率不超出法定功率，进而达到监控塔顶放大器200’的输出功率的目的。

本发明实施方式的无线收发系统可通过传输损失检测器400’精确计算收发器100与塔顶放大器200’之间的传输损失，再通过塔顶放大器200’精确补偿传输损失，从而提高无线收发系统的效能。

此外，本发明实施方式的无线收发系统还可通过传输损失检测器400’监控塔顶放大器200’的输出功率，从而进一步提高无线收发系统的效能。

Claims (22)

1.一种无线收发系统，用于补偿传输损失，所述无线收发系统包括：

天线，用于收发信号；

收发器，用于以传送功率传送第一信号；及

塔顶放大器，通过电缆连接于所述收发器，用于从所述收发器接收第二信号，并对所述第二信号进行放大，所述第二信号为所述第一信号经由所述电缆衰减后的信号；

其特征在于所述无线收发系统更包括传输损失检测器，连接于所述塔顶放大器与所述收发器之间，用于检测所述收发器是否传送信号，还用于计算所述收发器与所述塔顶放大器之间的传输损失，所述传输损失检测器包括：

第一射频功率检测器，用于检测所述收发器是否传送信号，还用于检测所述第二信号强度；及

微控制器，用于根据所述第二信号强度及所述收发器的传送功率计算所述收发器与所述塔顶放大器之间的传输损失，并根据所述传输损失产生第一控制信号；

其中，所述塔顶放大器用于根据所述第一射频功率的检测结果传送信号到所述天线或从所述天线接收信号，还用于根据所述第一控制信号补偿所述收发器与所述塔顶放大器之间的传输损失。

2.如权利要求1所述的无线收发系统，其特征在于所述传送功率检测器还用于将所述第二信号强度量化为第一模拟信号；所述传输损失检测器更包括模拟/数字转换器，用于将所述第一模拟信号转换为第一数字信号；所述微控制器还用于根据所述第一数字信号及所述收发器的传送功率计算所述收发器与所述塔顶放大器之间的传输损失。

3.如权利要求1所述的无线收发系统，其特征在于更包括耦合器，耦合于所述塔顶放大器与所述收发器之间，并连接于所述第一射频功率检测器，用于将所述第二信号耦合到所述第一射频功率检测器。

4.如权利要求1所述的无线收发系统，其特征在于所述塔顶放大器包括传送放大模块，用于对所述第二信号进行放大，并将放大后的第二信号经由所述天线发射出去。

5.如权利要求4所述的无线收发系统，其特征在于所述传送放大模块包括第一可调增益放大器，用于对所述第二信号进行放大。

6.如权利要求5所述的无线收发系统，其特征在于所述微控制器还储存有第一查询表，其包括所述第一可调增益放大器的控制信号与增益之间的对照关系，所述微控制器根据所述第一查询表及所述收发器与所述塔顶放大器之间的传输损失产生所述第一控制信号。

7.如权利要求6所述的无线收发系统，其特征在于所述第一控制信号为第一数字控制信号；所述传输损失检测器更包括数字/模拟转换器，用于将所述第一数字控制信号转换为第一模拟控制信号；所述第一可调增益放大器还用于根据所述第一模拟控制信号补偿所述收发器至所述塔顶放大器的传输损失。

8.如权利要求4所述的无线收发系统，其特征在于所述塔顶放大器更包括接收放大模块，用于对来自于所述天线的信号进行放大，并将所放大的信号经由所述电缆传送到所述收发器。

9.如权利要求8所述的无线收发系统，其特征在于所述接收放大模块包括第二可调增益放大器，用于对来自于所述天线的信号进行放大。

10.如权利要求9所述的无线收发系统，其特征在于所述微控制器还储存有第二查询表，其包括所述第二可调增益放大器的控制信号与增益之间的对照关系，所述微控制器根据所述第二查询表及所述收发器与所述塔顶放大器之间的传输损失产生第二数字控制信号。

11.如权利要求10所述的无线收发系统，其特征在于所述传输损失检测器更包括数字/模拟转换器，用于将所述第二数字控制信号转换为第二模拟控制信号；所述第二可调增益放大器还用于根据所述第二模拟控制信号预补偿所述塔顶放大器至所述收发器的传输损失。

12.如权利要求8所述的无线收发系统，其特征在于所述塔顶放大器更包括射频开关控制电路，连接于所述第一射频功率检测器，用于根据所述第一射频功率检测器的检测结果控制所述塔顶放大器传送信号到所述天线或从所述天线接收信号。

13.如权利要求12所述的无线收发系统，其特征在于所述塔顶放大器更包括第一射频开关，受所述射频开关控制电路控制连接所述收发器与所述传送放大模块，或连接所述接收放大模块与所述收发器。

14.如权利要求13所述的无线收发系统，其特征在于更包括耦合器，耦合于所述第一射频开关与所述收发器之间，并连接于所述第一射频功率检测器，用于将所述第二信号耦合到所述第一射频功率检测器。

15.如权利要求13所述的无线收发系统，其特征在于所述塔顶放大器更包括第二射频开关，受所述射频开关控制电路控制连接所述传送放大模块与所述天线，或连接所述天线与所述接收放大模块。

16.如权利要求1所述的无线收发系统，其特征在于所述塔顶放大器更包括第二射频功率检测器，用于检测第三信号强度，并将所述第三信号强度量化为第二模拟信号，所述第三信号为所述第二信号经由所述塔顶放大器放大后的信号。

17.如权利要求16所述的无线收发系统，其特征在于所述传输损失检测器更包括开关及模拟/数字转换器，所述开关受所述微控制器控制，用于连接所述第一射频功率检测器与所述模拟/数字转换器，或连接所述第二功率检测器与所述模拟/数字转换器。

18.如权利要求17所述的无线收发系统，其特征在于所述模拟/数字转换器，用于将所述第二模拟信号转换为第二数字信号；所述微控制器还用于根据法定功率与所述第二数字信号监控所述塔顶放大器的输出功率。

19.如权利要求18所述的无线收发系统，其特征在于所述塔顶放大器更包括第一可调增益放大器，用于对所述第二信号进行放大。

20.如权利要求19所述的无线收发系统，其特征在于所述微控制器还储存有第一查询表，所述第一查询表包括所述第一可调增益放大器的控制信号与增益之间的对照关系，所述微控制器根据所述法定功率、所述第二数字信号与所述第一查询表产生第三数字控制信号。

21.如权利要求20所述的无线收发系统，其特征在于所述传输损失检测器更包括数字/模拟转换器，用于将所述第三数字控制信号转换为第三模拟控制信号；所述第一可调增益放大器还用于根据所述第三模拟控制信号调整其增益。

22.如权利要求1所述的无线收发系统，其特征在于所述无线收发系统为时分双工模式。

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