用于到塔式安裝和其他遠(yuǎn)程安裝的遠(yuǎn)程無線電頭的加強(qiáng)的電力傳遞的方法和相關(guān)聯(lián)的系 ...的制作方法
【專利說明】用于到塔式安裝和其他遠(yuǎn)程安裝的遠(yuǎn)程無線電頭的加強(qiáng)的電力傳遞的方法和相關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)及電力線纜
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請的權(quán)利要求在35U.S.C.§119下要求提交于2013年9月17日的美國臨時(shí)專利申請?zhí)?1 /878，821的優(yōu)先權(quán)，該申請的公開內(nèi)容全文弓I用于此作為參考。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明總體上涉及遠(yuǎn)程無線電頭，并且更具體地涉及傳遞電力至天線塔頂部處或在遠(yuǎn)離電源的其他位置處的遠(yuǎn)程無線電頭。
【背景技術(shù)】
[0004]蜂窩基站典型地包括無線收發(fā)裝置、基帶單元和一個(gè)或多個(gè)天線。無線收發(fā)裝置接收來自于基帶單元的數(shù)字信息和控制信號并且將該信息調(diào)制為射頻(“RF”)信號，該射頻信號然后通過天線而發(fā)出。該無線收發(fā)裝置還接收來自于天線的RF信號并且解調(diào)這些信號并且將其提供至基帶單元?；鶐卧獙臒o線收發(fā)裝置接收的解調(diào)的信號處理為適合于通過回程通信系統(tǒng)傳輸?shù)母袷健；鶐卧€處理從回程通信系統(tǒng)接收的信號并且將這些被處理的信號提供至無線收發(fā)裝置。設(shè)置有電源，其產(chǎn)生合適的直流(“DC”)電信號用于為基帶單元和無線收發(fā)裝置供電。該無線收發(fā)裝置通常由(名義)48伏直流電源供電。
[0005]為了提高覆蓋率和信號質(zhì)量，在很多蜂窩基站中的天線位于塔的頂部，例如可能在大約五十至兩百英寸的高度。在早期的蜂窩系統(tǒng)中，電源、基帶單元和無線收發(fā)裝置均位于塔的底部的設(shè)備盒中，以提供易于對設(shè)備進(jìn)行維護(hù)、修理和/或后期升級的接口。(一個(gè)或多個(gè))同軸線纜從設(shè)備盒布線到塔的頂部，其承載無線收發(fā)裝置和天線之間的信號傳輸。然而，近年來，發(fā)生了變化并且無線收發(fā)裝置現(xiàn)在典型地位于天線的頂部并且被稱為遠(yuǎn)程無線電頭(“RRH”)。使用遠(yuǎn)程無線電頭可顯著地改善由蜂窩基站發(fā)出和接收的蜂窩數(shù)據(jù)信號的質(zhì)量，因?yàn)檫h(yuǎn)程無線電頭的使用可降低信號傳輸損壞和噪聲。特別地，由于沿著塔向上行進(jìn)的同軸線纜可能有100-100英寸或更長，在蜂窩頻率(例如1.8GHz、3.0GHz等)下在同軸線纜上傳輸?shù)男盘栔邪l(fā)生的信號損耗可能是相當(dāng)大的。由于信號電力的該損耗，RF信號的信噪比在將無線收發(fā)裝置定位在塔的底部的系統(tǒng)相比于遠(yuǎn)程無線電頭位于塔的頂部靠近天線的蜂窩基站來說是降級的(請注意在塔的底部處的基帶單元和塔的頂部處的遠(yuǎn)程無線電頭之間線纜連接部中的信號損耗是小的多的，因?yàn)檫@些信號以基帶頻率傳輸或作為光信號在光纖線纜中傳輸并且然后在塔的頂部轉(zhuǎn)換為RF信號)。
[0006]圖1示意性地示出了常規(guī)的蜂窩基站10，其中無線收發(fā)裝置實(shí)現(xiàn)為遠(yuǎn)程無線電頭。如圖1所示，蜂窩基站10包括設(shè)備盒20和塔30。設(shè)備盒20典型地位于塔30的基部，并且基帶單元22和電源26位于設(shè)備盒20中?；鶐卧?2可與回程通信系統(tǒng)28通信。多個(gè)遠(yuǎn)程無線電頭24和多個(gè)天線32(例如三個(gè)分扇區(qū)的天線32)位于塔30的頂部。雖然塔式安裝的遠(yuǎn)程無線電頭24可改善信號質(zhì)量，但是其還需要直流電力傳遞至塔30的頂部以為該遠(yuǎn)程無線電頭24供電。
[0007]光纖線纜38將基帶單元22連接至遠(yuǎn)程無線電頭24，因?yàn)楣饫w鏈路可提供更大的帶寬和更低的損耗傳輸。還提供電力線纜36用于將直流電力信號沿塔30向上傳遞至遠(yuǎn)程無線電頭24。電力線纜36可包括第一隔離的電源導(dǎo)體和第二隔離的回路導(dǎo)體。光纖線纜38和電力線纜36—起設(shè)置在在混合電力/光纖“主干”線纜40中。主干線纜40可包括多個(gè)獨(dú)立的電力線纜，每個(gè)電力線纜為在天線塔30的頂部處的一個(gè)相應(yīng)的遠(yuǎn)程天線頭24供電。主干線纜40可在其一個(gè)端部(在塔30的頂部處的端部)處包括分線盒42。來自于光纖線纜38的單獨(dú)的光纖和電力線纜36的單獨(dú)的導(dǎo)體在分線盒42處分離開并且經(jīng)由分線索44(其可與主干線纜44成一體或不成一體)連接至遠(yuǎn)程天線頭24，該分線索44在遠(yuǎn)程天線頭24和分線盒42之間行進(jìn)。同軸線纜46用于將每個(gè)遠(yuǎn)程天線頭24連接至一個(gè)相應(yīng)的天線32。
[0008]從電源26通過電力線纜36供應(yīng)至遠(yuǎn)程天線頭24的電力信號的直流電壓可根據(jù)以下公式確定:
[0009]VRRH = VpS~VDrop (I)
[0010]其中，Vrrh是傳遞至遠(yuǎn)程天線頭24的電力信號的直流電壓，Vps是由電源26輸出的電力信號的直流電壓，并且Vd-是當(dāng)直流電力信號經(jīng)過將電源26連接至遠(yuǎn)程天線頭24的分線索44和電力線纜36時(shí)直流電壓中產(chǎn)生的壓降。VDrcip可以根據(jù)歐姆(Ohm)定律根據(jù)以下公式確定:
[0011]VDrop =lRRH*Rcable (2)
[0012]其中，Rcable是沿著將電源26連接至遠(yuǎn)程無線電頭24的分線索44和電力線纜36的電源導(dǎo)體和回路導(dǎo)體的累加電阻(以歐姆為單位)，并且Irrh是流動通過電力線纜36至遠(yuǎn)程無線電頭24的平均電流(以安培為單位)。如可從方程(2)容易得到的，當(dāng)由遠(yuǎn)程無線電頭24引出的電流增加時(shí)，沿著電力線纜36的壓降Vd—也會增加。方程(2)中的壓降VDrcip在本文中也被稱為I *R壓降。
[0013]在天線塔30中使用的電力線纜36典型地使用銅制的供電和回路導(dǎo)體(或其合金)，其具有本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的物理特性。這些導(dǎo)體的一個(gè)重要特性是其電阻。電力線纜36的導(dǎo)體的電阻是與導(dǎo)體的直徑成反比的(假設(shè)導(dǎo)體具有圓形的橫截面)。因此，導(dǎo)體的直徑越大(即導(dǎo)體的規(guī)格越低)，電力線纜36的阻抗越低。銅的電阻是以單位長度的形式進(jìn)行規(guī)定的，典型地以毫歐(mQ)/ft;因此，電力線纜36和分線索44的累加電阻Rcable隨著線纜和分線索44的長度而增大。因此，電力線纜36越長，壓降VDrcip越高。該效應(yīng)是易于理解的，并且典型地被工程師和系統(tǒng)架構(gòu)師考慮在內(nèi)。
[0014]遠(yuǎn)程無線電頭24典型地設(shè)計(jì)為，如果被提供具有在規(guī)定范圍內(nèi)的電壓的直流電力信號，則正確地工作。通常地，在塔30的基部的電源26將被設(shè)置為輸出具有固定電壓Vps的直流電力信號。由于Vd-是供應(yīng)至遠(yuǎn)程無線電頭24的電流Irrh的函數(shù)(參見上述方程2)，傳遞至遠(yuǎn)程無線電頭24的電力信號的電壓Vmi將由于壓降Vd-的變化而隨著由遠(yuǎn)程無線電頭24引出的電流的變化而變化。如果VD-變得過大，則供應(yīng)至遠(yuǎn)程無線電頭24的電力信號的電壓將降至合適地為遠(yuǎn)程無線電頭24供電所需的最小電壓以下。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]作為第一方面，本發(fā)明的實(shí)施例涉及塔系統(tǒng)，其包括:塔、安裝在塔上的天線、安裝在塔上的遠(yuǎn)程無線電頭(remote rad1 head)和電源。具有電源導(dǎo)體和回路(return)導(dǎo)體的電力線纜(power cab I e)連接在電源和遠(yuǎn)程無線電頭之間。從遠(yuǎn)程無線電頭分離開的分流(shunt)電容單元電聯(lián)接在電力線纜的電源導(dǎo)體和回路導(dǎo)體之間。
[0016]在一些實(shí)施例中，分流電容單元可被配置為減少在遠(yuǎn)程無線電頭處由于電力線纜所承載的電流中的尖峰(spike)而導(dǎo)致的壓降(voItage drop)。電力線纜可端接至分線盒(breakout enclosure)，并且分流電容單元可被安裝在分線盒中。分線盒可以是電力線纜的一體(integral)部分。電力線纜可以是混合電力/光纖線纜，并且電力線纜可以是包括在混合電力/光纖線纜中的多個(gè)單獨(dú)的電力線纜中的一個(gè)，每個(gè)電力線纜包括相應(yīng)的電源導(dǎo)體和相應(yīng)的回路導(dǎo)體?；旌想娏?光纖線纜可包括分線盒，其中該多個(gè)單獨(dú)的電力線纜的電源導(dǎo)體和回路導(dǎo)體被分開，并且分流電容單元可包括多個(gè)分流電容單元，并且每個(gè)單獨(dú)的電力線纜可具有在分線盒中聯(lián)接在其電源導(dǎo)體和其回路導(dǎo)體之間的一個(gè)相應(yīng)的分流電容單元。
[0017]作為第二方面，本發(fā)明的實(shí)施例針對操作塔系統(tǒng)的方法，其中直流(“DC”)電力信號從電源輸出，并從電源輸出的該直流電力信號通過電力線纜而被提供至安裝在塔系統(tǒng)的塔上的遠(yuǎn)程無線電頭，該電力線纜具有電源導(dǎo)體、回路導(dǎo)體和聯(lián)接在該電源導(dǎo)體和該回路導(dǎo)體之間的分流電容單元。從電源輸出的直流電力信號的電壓水平被調(diào)節(jié)，使得在遠(yuǎn)離電源的電力線纜的第一端處的直流電力信號具有基本上恒定的電壓，即使從電源輸出的直流電力信號的電流水平中存在變化。
[0018]在一些實(shí)施例中，分流電容