專利名稱：用于光纖無線電通信光纜的轉(zhuǎn)發(fā)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及光纖無線電通信(RoF)系統(tǒng)，尤其涉及用于 RoF系統(tǒng)中使用的RoF光纜的轉(zhuǎn)發(fā)器。
背景技術(shù)：
無線通信快速增長，對高速移動數(shù)據(jù)通信的需求也日益增加。作 為例子，所謂的"無線保真度"或"WiFi"系統(tǒng)和無線局域網(wǎng)(WLAN) 均部署在許多不同類型的區(qū)域(咖啡店、機(jī)場、圖書館等)。典型的 無線通信系統(tǒng)具有經(jīng)線纜連接到接入點(diǎn)設(shè)備的前端站。接入點(diǎn)設(shè)備包 括連接到天線的RF發(fā)射器/接收器，及包括數(shù)字信息處理電子電路。 接入點(diǎn)設(shè)備與稱為"客戶機(jī)"的無線設(shè)備通信，所述客戶機(jī)必須位于 無線范圍或"小區(qū)覆蓋區(qū)域"內(nèi)以與接入點(diǎn)設(shè)備通信。
給定小區(qū)的大小由接入點(diǎn)設(shè)備傳輸?shù)腞F功率量、接收器靈敏度、 天線增益及RF環(huán)境確定，及由無線客戶設(shè)備的RF發(fā)射器/接收器靈 敏度確定?？蛻粼O(shè)備通常具有固定的RF接收靈敏度，從而接入點(diǎn)設(shè) 備的上述特性主要確定小區(qū)大小。將連接到前端控制器的多個接入點(diǎn) 設(shè)備結(jié)合可產(chǎn)生小區(qū)陣列，其覆蓋稱為"微微蜂窩覆蓋區(qū)"的區(qū)域。
部署無線通信系統(tǒng)的一種方法包括創(chuàng)建"微微蜂窩小區(qū)"，其是 具有幾米最多約20米半徑范圍的無線小區(qū)。由于微微蜂窩小區(qū)覆蓋 小的區(qū)域，通常每個微微蜂窩小區(qū)只有幾個用戶(客戶機(jī))。密集的 微微蜂窩小區(qū)陣列在微微蜂窩覆蓋區(qū)提供高的每用戶數(shù)據(jù)吞吐量。當(dāng) 由傳統(tǒng)基站產(chǎn)生的較大小區(qū)覆蓋時，微微蜂窩小區(qū)使能在小的區(qū)域進(jìn) 行選擇性無線覆蓋，要不然這些小的區(qū)域?qū)⒕哂休^差的信號強(qiáng)度。
用于創(chuàng)建微微蜂窩小區(qū)的一種類型的無線系統(tǒng)使用在光纖上發(fā) 送的射頻(RF)信號，稱為"光纖無線電通信"或縮寫為"RoF"。 這樣的系統(tǒng)包括經(jīng)光纖鏈路光連接到轉(zhuǎn)發(fā)器的前端單元。與傳統(tǒng)接入
5點(diǎn)設(shè)備不同，轉(zhuǎn)發(fā)器沒有數(shù)字信息處理能力。而是，所述數(shù)字處理能 力位于前端單元中。轉(zhuǎn)發(fā)器對RF信號透明，及將來自光纖鏈路的輸 入光信號簡單地轉(zhuǎn)換為電信號，之后，這些電信號經(jīng)天線轉(zhuǎn)換為電磁 信號。所述天線還接收電磁信號并將它們轉(zhuǎn)換為電信號。之后，轉(zhuǎn)發(fā) 器將電信號轉(zhuǎn)換為光信號，這些光信號經(jīng)光纖鏈路發(fā)送給前端單元。 轉(zhuǎn)發(fā)器通常包括在光纜中，該光纜包括用于每一轉(zhuǎn)發(fā)器的光纖鏈 路。與分布式轉(zhuǎn)發(fā)器相關(guān)聯(lián)的微微蜂窩小區(qū)形成微微蜂窩覆蓋區(qū)。為 減少微微蜂窩小區(qū)串?dāng)_，可使用高定向性轉(zhuǎn)發(fā)器天線。然而，它們的 使用要求在制造和安裝階段進(jìn)行另外的努力，因?yàn)楸仨殞γ恳惶炀€進(jìn) 行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)和定向。每轉(zhuǎn)發(fā)器安裝多個定向天線(例如，以支持不 同頻帶的數(shù)據(jù)和話音服務(wù))進(jìn)一步使安裝復(fù)雜并強(qiáng)加天線與轉(zhuǎn)發(fā)器集 成的棘手要求。此外，微微蜂窩小區(qū)的大小和定向要求直接調(diào)節(jié)天線， 這在天線被結(jié)合在光纜中的情況非常困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明一方面為用于光纖無線電通信(RoF)光纜的轉(zhuǎn)發(fā)器。該 轉(zhuǎn)發(fā)器包括電光(E/0)轉(zhuǎn)換器和光電(0/E)轉(zhuǎn)換器。所述系統(tǒng)還 包括連接到所述E/O轉(zhuǎn)換器和0/E轉(zhuǎn)換器的偶極子天線系統(tǒng)。該天 線系統(tǒng)相對于光纜布置以在轉(zhuǎn)發(fā)器被訪問時在局部垂直于光纜的方 向產(chǎn)生細(xì)長微微蜂窩小區(qū)。
本發(fā)明的另一方面為RoF微微蜂窩無線系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括適于 發(fā)送和接收光RF信號的前端單元。該系統(tǒng)還包括一個或多個前面所 述類型的轉(zhuǎn)發(fā)器。該系統(tǒng)還包括一根或多根光纜，所述光纜包括所述 一個或多個轉(zhuǎn)發(fā)器并將前端單元光連接到每一轉(zhuǎn)發(fā)器。
本發(fā)明的另一方面為形成用于RoF系統(tǒng)的細(xì)長微微蜂窩小區(qū)的 方法。該方法包括將光RF信號經(jīng)光纜中的下行鏈路光纖傳給轉(zhuǎn)發(fā)器， 及在所述轉(zhuǎn)發(fā)器處將光信號轉(zhuǎn)換為電RF信號。所述方法還包括在使 用偶極子天線系統(tǒng)的轉(zhuǎn)發(fā)器處將所述電信號轉(zhuǎn)換為電磁RF信號以在 局部垂直于光纜的方向產(chǎn)生細(xì)長微微蜂窩小區(qū)。本發(fā)明的另外的特征和優(yōu)點(diǎn)將在下面的詳細(xì)描述中提出，且本領(lǐng) 域技術(shù)人員從該描述可明顯看出或通過按在此所述的(包括下面的詳 細(xì)描述、權(quán)利要求及附圖)實(shí)施本發(fā)明而意識到。
應(yīng)當(dāng)理解，前面的概括描述和下面的詳細(xì)描述均呈現(xiàn)本發(fā)明的實(shí) 施方式，且意于提供用于理解本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和特征的概覽或框架。包 括附圖以提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，且其構(gòu)成本說明書的一部分。 附圖示出了本發(fā)明的多個實(shí)施例，連同在此進(jìn)行的描述一起用于闡釋 本發(fā)明的原理和運(yùn)行。
因此，為易于說明和圖示，多個基本電子電路元件和信號調(diào)節(jié)部 件如偏置T形器、RF濾波器、放大器、功率分配器等均未在圖中示 出。所述基本電子電路元件及部件應(yīng)用于本發(fā)明的系統(tǒng)對本領(lǐng)域技術(shù) 人員顯而易見。


圖1為根據(jù)本發(fā)明的RoF微微蜂窩無線系統(tǒng)的一般實(shí)施例的示意圖。
圖2為圖1的RoF系統(tǒng)的實(shí)施例的示意性特寫圖，其示出了用 于布置在光纜中的本發(fā)明轉(zhuǎn)發(fā)器的轉(zhuǎn)換器單元和偶極子天線系統(tǒng)的 實(shí)施例。
圖3為用于本發(fā)明轉(zhuǎn)發(fā)器的轉(zhuǎn)換器單元和偶極子天線系統(tǒng)的構(gòu) 造的實(shí)施例的特寫示意圖，其中偶極子天線系統(tǒng)包括發(fā)射和接收天 線。
圖4為與圖3所示類似的本發(fā)明轉(zhuǎn)發(fā)器的實(shí)施例的示意圖，但其 中偶極子天線系統(tǒng)包括發(fā)射和接收電磁信號的單一天線。
圖5為轉(zhuǎn)換器單元中的E/O轉(zhuǎn)換器的實(shí)施例的特寫示意圖，其包 括多個放大器，每一放大器適于放大由光檢測器產(chǎn)生的電RF信號中 的不同頻率。
圖6為本發(fā)明轉(zhuǎn)發(fā)器的實(shí)施例的示意圖，其中偶極子天線系統(tǒng)包 括功率分配器和三個分開的天線。
7圖7為與圖6所示類似的本發(fā)明轉(zhuǎn)發(fā)器的實(shí)施例的示意圖，其中 天線系統(tǒng)包括多個功率分配器，每一功率分配器電連接到天線。
圖8為與圖7所示類似的根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)發(fā)器的實(shí)施例的示意
圖，其中天線系統(tǒng)的一部分位于光纜涂層的外面。
圖9為與圖8所示類似的本發(fā)明轉(zhuǎn)發(fā)器的實(shí)施例的示意圖，其中 轉(zhuǎn)換器單元和偶極子天線系統(tǒng)均位于光纜涂層的外面。
圖IO為本發(fā)明轉(zhuǎn)發(fā)器的實(shí)施例的示意圖，其中天線系統(tǒng)包括兩 對線天線，每一天線經(jīng)相應(yīng)的RF電纜段連接到轉(zhuǎn)換器單元。
圖11為圖1的ROF微微蜂窩無線系統(tǒng)的實(shí)施例的示意圖，其示 出了前端單元的實(shí)施例的細(xì)節(jié)。
圖12為由采用傳統(tǒng)全向轉(zhuǎn)發(fā)器的傳統(tǒng)現(xiàn)有技術(shù)微微蜂窩無線系 統(tǒng)形成的典型現(xiàn)有技術(shù)微微蜂窩覆蓋區(qū)的示意圖。
圖13為由使用本發(fā)明轉(zhuǎn)發(fā)器的本發(fā)明RoF微微蜂窩無線系統(tǒng)形 成的示例微微蜂窩覆蓋區(qū)的示意圖；及
圖14為由本發(fā)明轉(zhuǎn)發(fā)器的偶極子天線系統(tǒng)發(fā)射的RF功率(DBM) 對沿x(即垂直于光纜)方向和Y(即沿光纜)方向距離天線系統(tǒng)的 距離(M)的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
下面詳細(xì)參考本發(fā)明目前的優(yōu)選實(shí)施方式，其例子在附圖中圖 示。只要可能，相同或類似附圖標(biāo)記在所有附圖中均用于指相同或相 似部分。
具有轉(zhuǎn)發(fā)器的一般微微蜂窩無線系統(tǒng)
圖1為根據(jù)本發(fā)明的RoF微微蜂窩無線系統(tǒng)10的一般實(shí)施例的 示意圖。系統(tǒng)10包括適于發(fā)射、接收和/或處理RF光信號的前端單 元20。在實(shí)施例中，前端單元20經(jīng)網(wǎng)絡(luò)鏈路25連接到外面的網(wǎng)絡(luò) 24，及所述前端單元用作與外面的網(wǎng)絡(luò)之間的RF信號通道。系統(tǒng)10還包括一個或多個根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)發(fā)器單元("轉(zhuǎn)發(fā)器") 30。每一轉(zhuǎn)發(fā)器30包括轉(zhuǎn)換器單元31和與其電連接的偶極子天線系
統(tǒng)32，其中所述偶極子天線系統(tǒng)具有與理想偶極子天線一樣或充分 類似的偶極子輻射特征。轉(zhuǎn)發(fā)器30將在下面詳細(xì)描述。
系統(tǒng)10包括一根或多根光纜34，每一光纜光連接到前端單元20。 每一光纜34包括光連接到相應(yīng)的一個或多個轉(zhuǎn)發(fā)器30的一個或多個 光纖RF通信鏈路36。在實(shí)施例中，每一光纖RF通信鏈路36包括 下行鏈路光纖36D及上行鏈路光纖36U。系統(tǒng)10的實(shí)施例包括單模 光纖或多模光纖用于下行鏈路和上行鏈路光纖36D和36U。光纖的 特別類型取決于系統(tǒng)10的應(yīng)用及所希望的性能和成本考慮。對于許 多建筑內(nèi)部署應(yīng)用，最大傳輸距離通常不超過300米。當(dāng)考慮使用多 模光纖用于下行鏈路和上行鏈路光纖36D和36U時，需要考慮預(yù)定 RoF傳輸?shù)淖畲箝L度。例如，已表明1400 MHz.km多模光纖帶寬距 離產(chǎn)品足以進(jìn)行長達(dá)300米的5.2GHz傳輸。在實(shí)施例中，本發(fā)明采 用50 pM多模光纖用于下行鏈路和上行鏈路光纖36D和36U，及采用 在850nm工作的E/O轉(zhuǎn)換器(下面介紹)，其使用可通過商業(yè)途徑 獲得的規(guī)定用于10GB/s數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇怪鼻幻姘l(fā)射激光器(VCSEL)。
在實(shí)施例中，本發(fā)明的RoF微微蜂窩無線系統(tǒng)IO采用已知電信 波長，如850nm、 1300nm或1550nm。在另一實(shí)施例中，系統(tǒng)10采 用其它不太常用但適當(dāng)?shù)牟ㄩL如980nm。
為參考目的，圖1還在每一偶極子天線系統(tǒng)32處示出了局部 x-y-z笛卡爾坐標(biāo)系統(tǒng)C，其中x方向是進(jìn)入附圖所在紙的方向且局 部垂直于光纜34。在實(shí)施例中，偶極子天線系統(tǒng)32足夠硬，使得光 纜34在偶極子天線系統(tǒng)位置處局部是直的。在實(shí)施例中，偶極子天 線系統(tǒng)32相對遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)換器單元31 (如2米)，而在其它實(shí)施例中， 偶極子天線系統(tǒng)相對靠近所述轉(zhuǎn)換器單元(如幾英寸遠(yuǎn))甚至直接位 于所述轉(zhuǎn)換器單元處。
當(dāng)轉(zhuǎn)發(fā)器被訪問時，每一轉(zhuǎn)發(fā)器30適于經(jīng)電磁發(fā)射和接收經(jīng)偶 極子天線系統(tǒng)32形成微微蜂窩小區(qū)40，例如從前端單元20接收下
9行鏈路光信號SD，和/或從客戶設(shè)備46接收上行鏈路電磁信號SU"。
客戶設(shè)備46，其示為計(jì)算機(jī)形式，包括適于與轉(zhuǎn)發(fā)器及其天線系統(tǒng) 32電磁通信(即訪問)的天線48 (如無線卡)。
偶極子天線系統(tǒng)32適于從方向垂直于偶極子天線系統(tǒng)位置處的 光纜34的偶極子輻射圖42形成微微蜂窩小區(qū)40。術(shù)語"局部垂直 于"在此用于描述微微蜂窩小區(qū)40和/或相應(yīng)的偶極子輻射圖42相 對于偶極子天線系統(tǒng)32的位置處的光纜34的定向。偶極子輻射圖 42因而以局部x-z平面PH為中心(圖l中視為有邊緣并圖示為虛線)。 在實(shí)施例中，只有一部分偶極子輻射圖42用于微微蜂窩小區(qū)40，例 如光纜34下方的部分(即-z方向)，如圖1中所示。
在實(shí)施例中，系統(tǒng)10由經(jīng)電源線52電連接到前端單元20的電 源50供電，所述電源線攜載電功率信號54。
轉(zhuǎn)發(fā)器組合在光纜中
圖2為轉(zhuǎn)發(fā)器30組合到光纜34中的實(shí)施例的示意特寫圖。在實(shí) 施例中，光纜34包括外涂層58。如上所述，轉(zhuǎn)發(fā)器30包括轉(zhuǎn)換器 單元31。轉(zhuǎn)換器單元31包括適于將電信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)光信號的電光 (E/0)轉(zhuǎn)換器60及將光信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)電信號的光電(0/E)轉(zhuǎn)換 器62。 E/O轉(zhuǎn)換器60光連接到上行鏈路光纖36U的輸入端70， 0/E 轉(zhuǎn)換器62光連接到下行鏈路光纖36D的輸出端72。
在實(shí)施例中，光纜34包括電源線52，轉(zhuǎn)換器單元31包括電連 接到電源線和E/O轉(zhuǎn)換器60及0/E轉(zhuǎn)換器62的DC功率變換器80。 DC功率變換器80適于改變電壓電平并提供轉(zhuǎn)換器單元31中的耗電 元件所需要的功率。在實(shí)施例中，DC功率變換器80是DC/DC功率 變換器或AC/DC功率變換器，取決于電源線52攜載的功率信號54 的類型。在實(shí)施例中，電源線52包括連接到DC功率變換器80的兩 根電線52A和52B。
如上所述，偶極子天線系統(tǒng)32電連接到轉(zhuǎn)換器單元31。在實(shí)施 例中，偶極子天線系統(tǒng)32包括一個或多個天線元件("天線")33。在圖2所示的實(shí)施例中，天線系統(tǒng)32包括經(jīng)第一 RF電纜段90電連 接到E/0轉(zhuǎn)換器60的接收天線33R及經(jīng)第二 RF電纜段90電連接到 O/E轉(zhuǎn)換器62的發(fā)射天線33T。在實(shí)施例中，所述一個或多個天線 33由導(dǎo)線段制成或包括導(dǎo)線段。在本發(fā)明的實(shí)施例中， 一個或多個 RF電纜段90用于將相應(yīng)的一個或多個天線33連接到轉(zhuǎn)換器單元31 。 在實(shí)施例中，偶極子天線系統(tǒng)32支持多個頻帶。另外，分集原理可 用于通過統(tǒng)計(jì)上獨(dú)立的通道發(fā)送相同的信息。
轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)換器單元示例
圖3為用于本發(fā)明的轉(zhuǎn)發(fā)器30的轉(zhuǎn)換器單元31和偶極子天線系 統(tǒng)32的實(shí)施例的詳細(xì)示意圖。在圖3的實(shí)施例中，E/O轉(zhuǎn)換器60包 括光連接到上行鏈路光纖36U的輸入端70的激光器100、電連接到 所述激光器的偏壓T形單元、電連接到所述偏壓T形單元的放大器 110、及電連接到所述放大器及相應(yīng)RF電纜段90的RF濾波器114。 同樣，在實(shí)施例中，0/E轉(zhuǎn)換器62包括光連接到下行鏈路光纖36D 的輸出端72的光檢測器120、電連接到所述光檢測器的放大器110、 及電連接到所述放大器和相應(yīng)的RF電纜段90的RF濾波器114。在 實(shí)施例中，激光器100適于為一個或多個RoF應(yīng)用傳送足夠的動態(tài) 范圍。用于E/O轉(zhuǎn)換器60的適當(dāng)激光器的例子包括激光二極管、分 布式反饋(DFB)激光器、Fabry-Perot (FP)激光器和VCSEL。
在圖3的轉(zhuǎn)發(fā)器30的運(yùn)行中，在下行鏈路光纖36D中傳播的下 行鏈路光信號SD'在輸出端72離開該光纖并由光檢測器120接收。 光檢測器120將光信號SD'轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號SD，之后，所述電 信號由放大器110放大然后由RF濾波器114濾波。接著，電信號SD 經(jīng)相應(yīng)的RF電纜段90饋給發(fā)射天線33T，其將電信號SD轉(zhuǎn)換為相 應(yīng)的電磁信號SD"，之后，所述電磁信號傳給相應(yīng)微微蜂窩小區(qū)40 內(nèi)的一個或多個客戶設(shè)備46 (圖1)。
類似地，接收天線33R從微微蜂窩小區(qū)40內(nèi)的一個或多個客戶 設(shè)備46接收電磁上行鏈路信號SU"并將每一這樣的信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號SU。該電信號在相應(yīng)的RF電纜段90上傳播并饋給RF濾 波器114，其對所述電信號進(jìn)行濾波并傳給放大器110，放大器110 放大濾波后的信號。之后，電信號SU傳給偏壓T形單元106，其調(diào) 節(jié)電信號SU，即DC信號與電RF信號組合使其能使用DC電流源(未 示出)將(半導(dǎo)體)激光器100驅(qū)動到高于閾值及在所提供DC電流 確定的平均值附近獨(dú)立調(diào)整功率。之后，調(diào)節(jié)后的電信號SU傳給激 光器100，其將該電信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的光信號SU"以發(fā)送給前端單元 20進(jìn)行處理。
本發(fā)明的轉(zhuǎn)發(fā)器30與同無線通信系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的典型接入點(diǎn)設(shè)備 不同，因?yàn)檗D(zhuǎn)發(fā)器的優(yōu)選實(shí)施例只有幾個信號調(diào)節(jié)元件及沒有數(shù)字信 息處理能力。而是，信息處理能力位于遠(yuǎn)處的前端單元20中。這使 轉(zhuǎn)發(fā)器30非常緊湊且實(shí)質(zhì)上免維護(hù)。此外，轉(zhuǎn)發(fā)器30的優(yōu)選實(shí)施例 耗用非常小的功率，對RF信號透明，及不需要局部電源，如下所述。 此外，如果系統(tǒng)10需要進(jìn)行改變(例如升級)，所述改變可在前端單 元20處進(jìn)行，而不必改變轉(zhuǎn)發(fā)器30。
示例性轉(zhuǎn)發(fā)器構(gòu)造
在轉(zhuǎn)發(fā)器30的實(shí)施例如圖3中所示的轉(zhuǎn)發(fā)器中，偶極子天線系 統(tǒng)32包括一個或多個天線33，如接收天線33R和發(fā)射天線33T。在 實(shí)施例中，天線33R和33T分別為局部平行于光纜34 (即沿y軸) 定向的導(dǎo)線或包括這樣的導(dǎo)線。偶極子天線系統(tǒng)32沿光纜34的方向 展開的能力使相對于其它類型的定向天線如貼片天線能容易地使偶 極子天線系統(tǒng)集成在光纜內(nèi)。在實(shí)施例中，偶極子天線系統(tǒng)32包括 基于電路的偶極子天線，如可在因特網(wǎng)上從韓國Kyounggi-do 429-250 的WinizenCo.,Ltd.獲得。
圖4為與圖3所示類似的本發(fā)明轉(zhuǎn)發(fā)器30的實(shí)施例的示意圖， 但其中偶極子天線系統(tǒng)32僅包括單一天線，其既發(fā)射又接收電磁信 號。在圖4的轉(zhuǎn)發(fā)器30中，轉(zhuǎn)換器單元31包括RF信號導(dǎo)控元件130， 如循環(huán)器，其經(jīng)第三RF電纜段90電連接到單一天線33。圖5為轉(zhuǎn)換器單元31中的E/0轉(zhuǎn)換器單元60的實(shí)施例的示意圖， 其中所述E/0轉(zhuǎn)換器包括電連接到光檢測器120的多個放大器100。 每一放大器100適于放大電信號SD中的不同頻率。這使能并行調(diào)節(jié) 轉(zhuǎn)發(fā)器30內(nèi)的不同頻帶。多種其它多頻應(yīng)用和天線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也可用 于E/0轉(zhuǎn)換器60及O/E轉(zhuǎn)換器62。
偶極子天線系統(tǒng)構(gòu)造示例
本發(fā)明的轉(zhuǎn)發(fā)器30能夠支持多種構(gòu)造的偶極子天線系統(tǒng)32。圖 6為具有偶極子天線系統(tǒng)32的轉(zhuǎn)發(fā)器30的實(shí)施例的示意圖，其中偶 極子天線系統(tǒng)包括經(jīng)相應(yīng)RF電纜段90電連接到功率分配器210的 三個不同天線33。功率分配器210繼而經(jīng)相應(yīng)的RF電纜段90電連 接到轉(zhuǎn)換器單元31。
圖7為與圖6中所示類似的、具有偶極子天線系統(tǒng)32的轉(zhuǎn)發(fā)器 30的實(shí)施例的示意圖，但其包括沿RF電纜段90布置的多個功率分 配器210，每一功率分配器均分叉出天線33。圖7的轉(zhuǎn)發(fā)器30實(shí)施 例的優(yōu)點(diǎn)在于，如果光纜部署在建筑物內(nèi)及一個天線33被阻擋(如 被空調(diào)管道)，另一天線仍然可發(fā)送和接收電磁信號。
圖8為與圖7所示類似的、具有偶極子天線系統(tǒng)32的轉(zhuǎn)發(fā)器30 的實(shí)施例的示意圖，其中天線系統(tǒng)的一部分位于光纜涂層58的外面。 在圖8中，天線系統(tǒng)32的天線33被示為布置在光纜涂層58的外面。 在實(shí)施例中，外部覆蓋物220如皺縮包裝材料施加到光纜涂層58上 以固緊和保護(hù)位于光纜涂層外面的天線系統(tǒng)32部分。
圖9為與圖8所示類似的、具有偶極子天線系統(tǒng)32的轉(zhuǎn)發(fā)器30 的實(shí)施例的示意圖，其中轉(zhuǎn)換器單元31和偶極子天線系統(tǒng)32均在光 纜涂層58的外面并可選地由外部覆蓋物220覆蓋。
圖10為具有偶極子天線系統(tǒng)32的轉(zhuǎn)發(fā)器30的實(shí)施例的示意圖， 所述偶極子天線系統(tǒng)包括兩對(234、 235)線天線33，每一天線經(jīng) 相應(yīng)的RF電纜段90連接到轉(zhuǎn)換器單元。例如，天線對234和235 可設(shè)計(jì)成分別在5.2GHz和2.4GHz頻帶(即IEEE 802 a/b/g標(biāo)準(zhǔn)頻帶)
13進(jìn)行發(fā)射和接收。在該實(shí)施例中，RF電纜段90的明智使用減輕了衰 落和屏蔽效應(yīng)，這些效應(yīng)可負(fù)面影響偶極子輻射圖42因而影響微微 蜂窩小區(qū)40的大小和形狀。
具有轉(zhuǎn)發(fā)器的RoF系統(tǒng)
圖11為圖1的系統(tǒng)的實(shí)施例的詳細(xì)示意圖，其示出了前端單元 20的實(shí)施例的細(xì)節(jié)。在實(shí)施例中，前端單元20包括為特定無線服務(wù) 或應(yīng)用提供電RF信號SD的控制器250。在實(shí)施例中，控制器250 包括用于調(diào)制/解調(diào)RF信號的RF信號調(diào)制/解調(diào)單元270、用于產(chǎn)生 數(shù)字信號的數(shù)字信號處理器272、用于處理數(shù)據(jù)和執(zhí)行邏輯及計(jì)算運(yùn) 算的中央處理單元(CPU) 274、及用于保存數(shù)據(jù)的存儲器單元276。 在實(shí)施例中，控制器250適于按IEEE802.il標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的提供WLAN 信號分布，即在從2.4-2.5GHz至U5.0-6.0GHz的頻率范圍中提供WLAN 信號分布。在實(shí)施例中，控制器250用作僅在與外面的網(wǎng)絡(luò)24之間 或微微蜂窩小區(qū)40之間協(xié)調(diào)分布電RF服務(wù)信號SD和SU的通道單 元。
前端單元20包括一個或多個轉(zhuǎn)換器對66，每一轉(zhuǎn)換器對具有E/0 轉(zhuǎn)換器60和0/E轉(zhuǎn)換器62。每一轉(zhuǎn)換器對66電連接到控制器250 且也光連接到相應(yīng)的一個或多個轉(zhuǎn)發(fā)器30。轉(zhuǎn)換器對66中的每一E/0 轉(zhuǎn)換器60光連接到下行鏈路光纖36D的輸入端76，及每一 0/E轉(zhuǎn)換 器62光連接到上行鏈路光纖36U的輸出端74。
在圖11的系統(tǒng)10的運(yùn)行實(shí)施例中，控制器250中的數(shù)字信號處 理器272產(chǎn)生下行鏈路數(shù)字RF信號Sl。該信號由RF信號調(diào)制器/ 解調(diào)器270接收和調(diào)節(jié)以產(chǎn)生設(shè)計(jì)成與微微蜂窩小區(qū)40中的一個或 多個客戶設(shè)備46通信的下行鏈路電RF信號("電信號")SD。電信 號SD由一個或多個E/0轉(zhuǎn)換器60接收，其將該電信號轉(zhuǎn)換為對應(yīng) 的光信號SD'，該信號進(jìn)而接入相應(yīng)下行鏈路光纖36D的輸入端76。 在此應(yīng)注意，在實(shí)施例中，調(diào)整光信號SD，以具有給定的調(diào)制指數(shù)。 此外，在實(shí)施例中，控制E/0轉(zhuǎn)換器60的調(diào)制功率(例如通過一個或多個增益控制放大器，未示出)以改變偶極子天線系統(tǒng)32的發(fā)射 功率，這是指示相關(guān)微微蜂窩小區(qū)40的大小的主要參數(shù)。在實(shí)施例
中，改變提供給偶極子天線系統(tǒng)32的功率量以確定相關(guān)聯(lián)微微蜂窩 小區(qū)40的大小。
光信號SD'在下行鏈路光纖36D上傳到輸出端72，并按上面結(jié) 合圖2的系統(tǒng)10所述的進(jìn)行處理以返回上行鏈路光信號SU"。例如， 光信號SU"由前端單元20處的轉(zhuǎn)換器對66中的O/E轉(zhuǎn)換器62接收， 該0/E轉(zhuǎn)換器發(fā)送相應(yīng)的下行鏈路光信號SD'。 O/E轉(zhuǎn)換器62將光 信號SU'轉(zhuǎn)換回電信號SU，之后該電信號被處理。在此，在實(shí)施例 中，"處理"包括下述之一或多個將信號信息保存在存儲器單元276 中；以數(shù)字方式處理或調(diào)節(jié)控制器250中的信號；無論已調(diào)節(jié)還是未 調(diào)節(jié)，均將電信號SU經(jīng)網(wǎng)絡(luò)鏈路25發(fā)送到一個或多個客戶設(shè)備46 上；及將信號發(fā)送給同一或其它微微蜂窩小區(qū)40內(nèi)的一個或多個客 戶設(shè)備46。在實(shí)施例中，信號SU的處理包括在RF信號調(diào)制器/解調(diào) 器單元270中解調(diào)該電信號，之后在數(shù)字信號處理器272中處理解調(diào) 后的信號。
圖12為由形成對稱微微蜂窩小區(qū)40P的傳統(tǒng)微微蜂窩無線系統(tǒng) 形成的典型現(xiàn)有技術(shù)微微蜂窩覆蓋區(qū)44P的示意圖。應(yīng)注意，這樣的 微微蜂窩小區(qū)傳統(tǒng)上表示為六邊形，因?yàn)樗鼈兛杀皇緸闆]有間隙的覆 蓋給定空間。微微蜂窩覆蓋區(qū)44P需要七根光纜34P，所述光纜采用 具有全向天線的傳統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)器。傳統(tǒng)光纜光連接到傳統(tǒng)的前端站20P。 圖12中的虛線外框B表示微微蜂窩覆蓋區(qū)44P的適當(dāng)邊界。
圖13為基于本發(fā)明的RoF微微蜂窩無線系統(tǒng)10的微微蜂窩覆 蓋區(qū)44的示意圖，其中所述RoF微微蜂窩無線系統(tǒng)包括根據(jù)本發(fā)明 的轉(zhuǎn)發(fā)器30。轉(zhuǎn)發(fā)器30的數(shù)量因而形成微微蜂窩覆蓋區(qū)44的微微 蜂窩小區(qū)40的數(shù)量大約等于圖12的現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)IOP。圖13中提 供的虛線外框B表明微微蜂窩覆蓋區(qū)44的大小與圖12的微微蜂窩覆 蓋區(qū)44P大致一樣。然而，本發(fā)明的每一轉(zhuǎn)發(fā)器30形成具有在相應(yīng) 偶極子天線系統(tǒng)32處垂直于光纜34的局部y向的長軸Ap的細(xì)長微微蜂窩小區(qū)40。因此，本發(fā)明的轉(zhuǎn)發(fā)器30利用將偶極子輻射圖在每 一偶極子天線系統(tǒng)32處定向?yàn)榫植看怪庇诠饫|而形成由細(xì)長微微蜂
窩小區(qū)40組成的微微蜂窩覆蓋區(qū)44。微微蜂窩小區(qū)40的細(xì)長形狀 使系統(tǒng)10能完全覆蓋與區(qū)域44P —樣的微微蜂窩覆蓋區(qū)，但僅使用 三根光纜34，相比于圖12的傳統(tǒng)微微蜂窩覆蓋區(qū)44P需要的光纜減 少50%以上。使用大約相同數(shù)量的轉(zhuǎn)發(fā)器30使微微蜂窩小區(qū)40能以 相同頻率最大程度分開地運(yùn)行。
微微蜂窩小區(qū)40為細(xì)長小區(qū)，因?yàn)榕紭O子天線32由于不同方向 的不同功率衰變率而在局部x-y平面具有非對稱(橢圓)功率分布。 圖14為由偶極子天線系統(tǒng)32發(fā)射的RF功率(dBm)對沿x方向(曲 線300)和y方向(曲線302)距天線的距離(m)的曲線圖。曲線 302表明，沿光纜方向(y方向)，衰變很快，從而可沿光纜更密集地 布置轉(zhuǎn)發(fā)器30而不會增加微微蜂窩小區(qū)之間的串?dāng)_。
全向天線如垂直的偶極子天線通常具有與圖14中的曲線300類 似的相當(dāng)微弱的RF功率衰變率。因此，由這樣的天線形成的微微蜂 窩小區(qū)40易遭受串?dāng)_。定向天線如微帶貼片在x-y平面可具有非對 稱輻射圖，其可產(chǎn)生非對稱小區(qū)。然而，這些天線要求在空間上適當(dāng) 對準(zhǔn)。本發(fā)明的偶極子天線系統(tǒng)32產(chǎn)生可預(yù)測的輻射圖，而不用對 各個天線進(jìn)行任何定向調(diào)諧。這是因?yàn)椋紭O子天線系統(tǒng)32以使微 微蜂窩小區(qū)位置和定向通過定向光纜34而不是定向各個天線本身進(jìn) 行確定的方式組合在光纜34之中(或之上)。相對于使用其它更復(fù)雜 的定向偶極子天線系統(tǒng)，這使光纜34更易于制造和部署。
很顯然，在不背離本發(fā)明精神和范圍的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員 可進(jìn)行多種修改和變化。因此，如果對本發(fā)明的修改和變化在所附權(quán) 利要求及其等效方案的范圍內(nèi)，則本發(fā)明覆蓋這些修改和變化。
1權(quán)利要求
1、用于光纖無線電通信RoF光纜的轉(zhuǎn)發(fā)器，該轉(zhuǎn)發(fā)器包括電光E/O轉(zhuǎn)換器；光電O/E轉(zhuǎn)換器；及連接到所述E/O轉(zhuǎn)換器和O/E轉(zhuǎn)換器的偶極子天線系統(tǒng)，該天線系統(tǒng)相對于光纜布置以在轉(zhuǎn)發(fā)器被訪問時在局部垂直于光纜的方向產(chǎn)生細(xì)長微微蜂窩小區(qū)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1的轉(zhuǎn)發(fā)器，其中所述偶極子天線包括由電連 接到所述0/E轉(zhuǎn)換器的第一導(dǎo)線形成的發(fā)射天線和由電連接到所述 E/0轉(zhuǎn)換器的第二導(dǎo)線形成的接收天線，其中第一和第二導(dǎo)線局部平 行于光纜布置。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1的轉(zhuǎn)發(fā)器，其中所述光纜具有外涂層，及其 中轉(zhuǎn)發(fā)器的至少一部分位于所述外涂層的外面。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1的轉(zhuǎn)發(fā)器，其中所述偶極子天線系統(tǒng)包括一 個或多個功率分配器及相應(yīng)的電連接到相應(yīng)功率分配器的一個或多 個天線元件。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1的轉(zhuǎn)發(fā)器，其中所述E/0轉(zhuǎn)換器和所述0/E 轉(zhuǎn)換器構(gòu)成轉(zhuǎn)換器單元，及其中所述偶極子天線系統(tǒng)包括經(jīng)相應(yīng)的一 個或多個射頻RF電纜段電連接到所述轉(zhuǎn)換器單元的一根或多根導(dǎo) 線。
6、 光纖無線電通信RoF微微蜂窩無線系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括 適于發(fā)送和接收光RF信號的前端單元； 一個或多個根據(jù)權(quán)利要求1的轉(zhuǎn)發(fā)器；及一根或多根光纜，該光纜包括所述一個或多個轉(zhuǎn)發(fā)器并將前端單 元光連接到每一轉(zhuǎn)發(fā)器。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6的系統(tǒng)，其中對于每一轉(zhuǎn)發(fā)器，每一光纜包括光連接到所述前端單元和轉(zhuǎn)發(fā)器0/E轉(zhuǎn)換器的下行鏈路光纖；及光連接到所述前端單元和轉(zhuǎn)發(fā)器E/0轉(zhuǎn)換器的上行鏈路光纖。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7的系統(tǒng)，其中每一光纜包括適于向相應(yīng)光纜 中的每一轉(zhuǎn)發(fā)器提供電能的電源線。
9、 用于形成光纖無線電通信RoF系統(tǒng)的一部分即微微蜂窩小區(qū) 的轉(zhuǎn)發(fā)器，其中所述系統(tǒng)具有光連接到前端單元的光纜，所述轉(zhuǎn)發(fā)器 包括適于將電信號轉(zhuǎn)換為光信號的轉(zhuǎn)換器單元，反之亦然；及相對于光纜布置以產(chǎn)生微微蜂窩小區(qū)的偶極子天線系統(tǒng)，所述微 微蜂窩小區(qū)通過在所述偶極子天線系統(tǒng)位置處產(chǎn)生方向垂直于光纜 的偶極子輻射場形成。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9的轉(zhuǎn)發(fā)器，其中所述偶極子天線系統(tǒng)包括一 個或多個天線元件，每一天線元件經(jīng)相應(yīng)的一個或多個射頻RF電纜 段電連接到所述轉(zhuǎn)換器單元。
11、 根據(jù)權(quán)利要求9的轉(zhuǎn)發(fā)器，其中所述光纜包括外涂層，及其 中所述轉(zhuǎn)發(fā)器的至少一部分位于所述外涂層的外面。
12、 根據(jù)權(quán)利要求11的轉(zhuǎn)發(fā)器，其中部分或所有偶極子天線系 統(tǒng)位于所述外涂層的外面。
13、 光纖無線電通信RoF微微蜂窩無線系統(tǒng)，包括 一個或多個根據(jù)權(quán)利要求9的轉(zhuǎn)發(fā)器； 適于發(fā)送和接收光RF信號的前端單元；一根或多根光纜，每一光纜具有至少一轉(zhuǎn)發(fā)器及相應(yīng)的一個或多個光纖RF通信鏈路，該通信鏈路將所述一個或多個轉(zhuǎn)發(fā)器光連接到 所述前端單元；及其中所述一個或多個轉(zhuǎn)發(fā)器形成微微蜂窩覆蓋區(qū)，該微微蜂窩覆 蓋區(qū)由每一轉(zhuǎn)發(fā)器形成的細(xì)長微微蜂窩小區(qū)組成。
14、 根據(jù)權(quán)利要求13的系統(tǒng)，其中所述前端單元適于發(fā)送和發(fā) 射具有不同頻率的光RF信號，及所述偶極子天線系統(tǒng)適于發(fā)射和接 收具有所述不同頻率的電磁信號。
15、 根據(jù)權(quán)利要求13的系統(tǒng)，還包括經(jīng)電源線連接到所述前端單元的電源，所述電源線通過所述一根 或多根光纜以向每一轉(zhuǎn)發(fā)器提供電能。
16、 根據(jù)權(quán)利要求13的系統(tǒng)，其中每一光纜具有外涂層，及所 述一個或多個轉(zhuǎn)發(fā)器中的部分或所有轉(zhuǎn)發(fā)器的至少一部分位于所述 外涂層的外面。
17、 形成用于光纖無線電通信RoF系統(tǒng)的細(xì)長微微蜂窩小區(qū)的 方法，其中所述系統(tǒng)包括光纜，所述方法包括將光RF信號經(jīng)光纜中的光纖RF通信鏈路傳給轉(zhuǎn)發(fā)器；在所述轉(zhuǎn)發(fā)器處將光信號轉(zhuǎn)換為電RF信號；在轉(zhuǎn)發(fā)器處使用偶極子天線系統(tǒng)將所述電信號轉(zhuǎn)換為電磁RF信號以在局部垂直于光纜的方向產(chǎn)生細(xì)長微微蜂窩小區(qū)。
18、 根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中所述光纜具有外涂層，及包括使所述偶極子天線系統(tǒng)的至少一部分位于所述外涂層外面的步驟。
19、 根據(jù)權(quán)利要求17的方法，包括對多個轉(zhuǎn)發(fā)器執(zhí)行其中的步 驟以形成由多個細(xì)長微微蜂窩小區(qū)組成的微微蜂窩覆蓋區(qū)。
20、 根據(jù)權(quán)利要求17的方法，包括通過定向光纜而定向微微蜂 窩小區(qū)。
全文摘要
本發(fā)明公開了用于光纖無線電通信(RoF)光纜的轉(zhuǎn)發(fā)器。該轉(zhuǎn)發(fā)器包括由電光(E/O)轉(zhuǎn)換器和光電(O/E)轉(zhuǎn)換器組成的轉(zhuǎn)換器單元。所述光纜將轉(zhuǎn)換器單元光連接到發(fā)送和接收光RF信號的前端單元。偶極子天線系統(tǒng)連接到所述轉(zhuǎn)換器單元并被布置成在轉(zhuǎn)發(fā)器與前端單元通信時在垂直于光纜的方向產(chǎn)生細(xì)長微微蜂窩小區(qū)。非對稱微微蜂窩小區(qū)形狀使能使用比現(xiàn)有技術(shù)轉(zhuǎn)發(fā)器更少的光纜產(chǎn)生微微蜂窩覆蓋區(qū)。
文檔編號H04B10/12GK101473568SQ200780022453
公開日2009年7月1日 申請日期2007年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月16日
發(fā)明者A·科比亞科夫, M·索爾 申請人:康寧光纜系統(tǒng)有限公司