CN101296017A - 通过电磁耦合中继rf信号的设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种设备，旨在中继必须在无线电通信网络的站和位于墙体围合的空间内的通信终端之间交换的射频信号。该设备包括：外部中继器，用于放置在墙体的外表面，其中包括耦合到第一RF信号发送和/或接收装置的第一电磁耦合装置；以及内部中继器，用于放置在实质上与所述外部中继器相对的相同墙体的内表面，其中包括耦合到第二RF信号发送和/或接收装置的第二电磁耦合装置。所述第一和第二电磁耦合装置被配置以便经由波、穿过所述墙体传送分别源于所述第一和第二RF信号发送和/或接收装置的RF信号。
Description
技术领域
本发明涉及射频(RF)信号中继领域。更具体地，本发明涉及用于在无线电通信网络的站(潜在地，是基站(或它的等同物))和位于诸如建筑物或交通工具的墙体围合的空间中的通信终端之间中继RF信号的设备。
背景技术
这里使用的术语“无线电通信网络”指的是任意类型的无线电(或无线)蜂窝或类似的网络，尤其是GSM、UMTS(3GPP)、CDMA、CDMA2000(3GPP2)、FDD(“频分双工”)、TDD(“时分双工”)、WIMAX、演进的UTRAN(也称为LTE(“长期演进”))，以及非限制性地，具有较低移动性的某些FWA(“固定无线接入”)局域网。
此外，这里使用的术语“通信终端”指的是任意类型的固定或移动的(或便携的)通信终端，它能够使用有线或波与另一个通信终端或网络设备交换数据。因此，除其它类型外，它可以是电话或者连接到本地路由器或服务器并配备了无线电通信接口的桌上型计算机、移动电话、配备了无线电通信接口的膝上型计算机或个人数字助理(或PDA)、配备了无线电通信接口的服务器或本地路由器、高频无线电接收机、陆地或***接收机。
由于特别是由穿过障碍物(或多个障碍物)、物体(或多个物体)的出现(阴影的概念)和/或所述RF信号关于障碍物的入射角所显著引起的信号强度的衰减，在站(潜在地，是基站(或等同物))和位于墙体围合的空间内的(通信)终端之间进行RF信号交换经常是困难的。因此，30到40dB范围内的衰减可能频繁发生，尤其是在建筑物的特定部分。
这种衰减使得某些电话会话(话音数据传输)中断，并且有些时候使其不可能通话。然而，这对于诸如用于传输包括宽带多媒体数据(其需要使用更高级别的调制，因此具有更高的信噪比)的数据的宽带通信更具有破坏性。
为了改进该状况，可以在建筑物或交通工具内安装小型化基站(微蜂窝基站(micro BTS)或家庭基站(femto BTS))，具有到网络的IP(因特网协议)接口的基站路由器(或BTR)也可以这样安装。但是，尽管付出所有的努力，由于设备以及架设电缆的安装和维护成本，这种状况证明仍是麻烦的。此外，这样可能导致增加网络容量的集中和管理点即基站控制器(在UMTS网络中被称为RNC)的数目。
在建筑物或交通工具的外面放置中继器也是可能的。具体地，这在专利文献WO03/058850和US6,731,904中有公开。
更准确地，专利文献WO03/058850公开了在建筑物的外面安装中继器，该中继器的任务是分别收集下行链路及上行链路的RF信号，并且使用高增益天线即带反射器的天线，朝建筑物的里面或各个基站重新发送它们(仍然以RF信号的形式)。该解决方案使克服产生衰减的大部分起因成为可能，但是，由于使用了高增益反射器，它也证明是麻烦的、庞大的和没有吸引力的。
专利文献US6,731,904公开了在距离建筑物一定距离处安装中继器，该中继器的任务是分别收集下行链路及上行链路的RF信号，并在将它们放大之后，朝建筑物或各个基站以180°的移位重新发送它们(仍然以RF信号的形式)。该解决方案仅使克服产生衰减的一些起因成为可能。
发明内容
因为现有的解决方案不能令人完全满意，本发明的目的在于改善这种状况。
为此，本发明公开了一种设备，用于中继必须在无线电通信网络的站(潜在地，是基站(或它的等同物))和位于墙体围合的空间(建筑物或交通工具)内的通信终端之间进行交换的射频(RF)信号。
该中继设备的特征是包括：
-外部中继器，用于放置在墙体的外表面，包括耦合到发送和/或接收RF信号的第一装置的第一电磁耦合装置；以及
-内部中继器，用于放置在所述墙体的实质上与所述外部中继器相对的内表面并包括耦合到发送和/或接收RF信号的第二装置的第二电磁耦合装置；以及
-所述第一和第二电磁耦合装置被适配，以便经由波、穿过墙体传送分别源于所述发送和/或接收RF信号的第一和第二装置的RF信号。
本发明的中继器设备可以包括单独使用或组合使用的其它特征，尤其是：
-例如，可以将其第一和第二电磁耦合装置配置为对电场敏感的RF天线的形式；
在这样的情况下，RF天线可以从例如单极(monopole)天线、偶极(dipole)天线和微带(microstrip)天线中进行选择；
-在第一变型中，其第一和第二电磁耦合装置例如可以被配置为对磁场敏感的天线的形式；
-在第二个变型中，其第一和第二电磁耦合装置例如可以被配置为光信号发射机和/或接收机的形式；
-其外部中继器可以包括第一供电装置，其内部中继器可以包括连接到交流电源的第二供电装置，该第二供电装置能够通过感应耦合将电能传送到所述第一供电装置；
第二供电装置可以包括连接到交流电源电路的线圈(winding)，第一供电装置可以包括用于与该初级线圈相对放置并连接到用于交付交流电的充电电路的线圈；
·该初级线圈的直径例如可以比次级线圈的直径小；
·作为变型或补充，第一和/或第二供电装置例如可以包括通量集中装置；
·作为变型或补充，第二供电装置例如可以包括转换装置，用于将具
有第一频率的交流电转换为具有高于第一频率的第二频率的交流电；
·作为变型或补充，第二供电装置例如可以包括更高的匝数；
-作为变型，其外部中继器例如可以包括第一独立供电装置；
在这样的情况下，第一供电装置例如可以包括太阳能电池和连接所述太阳能电池的适于交付直流电的充电电路；
-第一供电装置例如可以包括连接到所述充电电路的电池；
-第一和/或第二供电装置例如可以包括转换装置，用于将交流电转换为直流电(为放大和滤波电路供电)；
-其外部中继器可以包括第一频率转换装置，用于在将第一发送和/或接收装置接收的RF信号向第一电磁耦合装置发送之前，将这些RF信号所呈现的第一频率转换为第三频率。在这种情况下，其内部中继器包括第二频率转换装置，用于转换经由第一电磁耦合装置传送给第二电磁耦合装置的RF信号所呈现的第三频率，以便在将所述信号向第二发送和/或接收装置发送之前将其重置为第一频率；
-其内部中继器可以包括第一频率转换装置，用于在将第二发送和/或接收装置所接收的RF信号向第二电磁耦合装置传送之前，将所述RF信号的第二频率转换为第四频率。在这种情况下，其外部中继器包括第二频率转换装置，用于转换经由第二电磁耦合装置传送给第一电磁耦合装置的RF信号所呈现的第四频率，以便在将所述信号向第一发送和/或接收装置发送之前将所述频率重置为第二频率。
本发明尤其适合蜂窝(或移动)网络，尽管是以非专有方式，并且它更普遍地适于需要使用由位于固定的封闭空间(建物)或移动的封闭空间(尤其是交通工具)内的发射机，诸如蜂窝基站、卫星、无线电发射机(或站)、陆地或***发射机(或站)所生成的波形，来覆盖所述封闭空间的内部的任意应用。
附图说明
通过结合附图来分析下面的详细描述，本发明的其它特征和优点会变得显而易见，其中：
图1示意性地、功能性地例示了本发明的安装在建筑物墙上的中继器设备的具体实施例；
图2以透视图示意性地图示了本发明的中继器设备的第一个具体实施例，其中外部和内部中继器包括分别设置在上侧面和下侧面的单极天线RF信号发送/接收装置，以及设置在侧表面的微带天线RF耦合装置和感应耦合电能装置；
图3以剖面图示意性地例示了安装在墙上的图2的中继器设备的具体实施例；
图4以剖面图示意性地例示了安装在墙上的图2和3的中继器设备的具体实施例的变型；
图5示意性地、功能性地例示了具有初级和次级线圈的感应耦合电能装置的具体实施例；
图6以剖面图示意性地例示了图2和3所示的中继器设备的另一个变型实施例，其中感应耦合电能装置包括通量集中装置；以及
图7示意性地、功能性地例示了本发明的安装在建筑物的墙上的具有频率变换的中继器设备的另一个具体实施例。
具体实施方式
附图不但可以用来完成本发明，而且还在需要的时候有助于本发明的定义。
本发明的目的是利用低成本和/或小尺寸的中继器设备能够中继在无线通信网络的站(潜在地，是基站(或等同物))和位于诸如建筑物或交通工具的墙体围合的空间内的通信终端之间的射频(RF)信号。
在下面的描述中，为了非限制性示例起见，无线通信网络被认为是UMTS蜂窝网络(或等同物)。但是，本发明不限于这种类型的无线电网络。事实上，其适用于任意类型的蜂窝或类似无线电(或无线)网络，特别是GSM、CDMA、CDMA2000、FDD、TDD、WiMAX和演进的UTRAN(或LTE)网络。通常来讲，本发明适用于需要使用由位于固定的封闭空间(建筑物)或移动的封闭空间(尤其是交通工具)内的发射机，诸如蜂窝基站、卫星、无线电发射机(或站)、陆地或***发射机(或站)所生成的波形，来覆盖所述封闭空间的内部的任意应用。
此外，在下面的描述中，作为非限定的示例，通信终端被认为是安装在建筑物(公寓、房屋或等同物)内并且是移动电话。但是，本发明不限于这种由墙体围合的空间类型，也不限于这种类型的通信终端。相反，本发明还适用于运输工具，比如汽车(小汽车、卡车、公共汽车、拖车)、船、火车、地铁、电车和飞机。本发明还适合于能够使用有线或波与另一个通信终端或网络设备交换数据的任意类型的固定或移动(或便携式)通信终端，尤其是电话或连接到本地路由器或服务器并配备了无线通信接口的桌上型计算机、配备了无线通信接口的膝上型计算机或个人数字助理(或PDA)、配备了无线通信接口的本地路由器或服务器、陆地或***接收机以及高频无线电接收机。
如图1中以非限定的方式所示意性地、功能性地例示，根据本发明的中继器设备D包括外部中继器ER和内部中继器IR。
外部中继器ER旨在放置在建筑物(或交通工具)的墙体WA(诸如窗户或结构墙)的外部表面OS上。可以使用任何固定方式，特别是吸盘、胶合剂、磁体MG1(见图6)或螺钉。
该外部中继器ER包括第一电磁耦合装置C1，它耦合到第一RF信号发送和/或接收装置M1。在所例示的示例中，后者(M1)是发射机-接收机类型。其任务是：接收无线电网络(在该示例中蜂窝网络)的基站(或其等同物)BS(通常由首字母缩略词BTS来指示)发送的RF信号；以及将RF信号发送给所述基站BS，该信号来自位于建筑物内的通信终端CT(经由内部中继器IR)并由第一电磁耦合装置C1发送给它。为此，它们可以包括适用于所期望的应用的任意类型天线，诸如单极天线(如图1的例子所示)或偶极天线或更直接的微带天线(传统地，贴片天线的增益大约是6dB)。
内部中继器IR旨在被放置于墙体WA的内表面IS上，实质上面对该外部中继器ER。再一次，可以使用任意的固定类型，特别是吸盘、胶合剂、磁体MG2(见图6)或螺钉。
所述内部中继器IR包括第二电磁耦合装置C2，其耦合到第二RF信号发送和/或接收装置M2。在所例示的示例中，后者是发射机-接收机类型。其任务是：接收由位于建筑物内的通信终端CT发送的RF信号；将RF信号发送(通过波)给该通信终端CT，该信号由第二电磁耦合装置C2发送给它并来自基站BS(经由外部中继器ER)。为此，它们可以包括适用于所期望的应用的任意类型天线，诸如单极天线(如图1的示例所示)或偶极天线或更直接的微带天线。
第一C1和第二C2电磁耦合装置被配置以便经由波穿过阻隔波的墙体WA来传送分别来自第一M1和第二M2RF信号发送/接收装置的RF信号。
可以使用多种RF信号传送类型。
例如，可以通过电耦合来执行传送。在这种情况下，第一C1和第二C2电磁耦合装置是对电场敏感的RF天线，诸如微带天线(如图1-4、6和7中所示)或单极天线或偶极天线。
当使用微带RF天线C1和C2时(参见图1-4、6和7)，必须将它们实质上相对设置靠(或距离较短的距离)于墙体的外表面OS和内表面IS上。应当注意的是，这些微带RF天线C1和C2必须安装在它们各自的外部ER和内部IR中继器的部分中，该中继器与安装有RF发送/接收装置M1和M2的部件相隔一段距离，以便不干扰所述发送/接收装置或不被所述发送/接收装置干扰。
必须避免正被重传(或中继)的信号干扰微弱接收的信号。换句话说，RF发送和/或接收装置M1和M2之间的相互干扰、第一电磁耦合装置C1对第一RF发送和/或接收装置M1的干扰(以及相反方向的干扰)以及第二电磁耦合装置C2对第二RF发送和/或接收装置M2的干扰(以及相反方向的干扰)必须全都被避免。这就是为什么目前优选对RF发送和/或接收装置M1和M2以及电磁耦合装置C1和C2使用半球形微带天线。
如果RF发送和/或接收装置M1和M2也是目前优选的具体实施方式的微带RF天线，所述天线被安装在相对的部分上，以便它们在径向相反的方向上进行操作。现在，如果RF发送和/或接收装置M1和M2是单极RF天线，优选地(如图1-3、6和7所示)将它们(M1和M2)安装在实质上垂直于它们各自的外部ER和内部IR中继器的外壳(casing)的墙体WA的表面上，比如，当微带RF天线C1和C2被放置在平行并相对墙WA的外壳壁上(或附近)以便它们运行在不同的层级时，为了能够受益于由该单极天线辐射模式中的低辐射锥形(the low radiation cone)引起的无线电波绝缘，M1和M2中的一个在上面的位置，另一个在下面的位置(即一个在顶，另一个在底)。但是，为了受益于由辐射模式中的低辐射锥形引起的无线电波绝缘，在一个变型中，如图4所示，单极RF天线M1和M2也可以被放置在它们各自的内部IR和外部ER中继器的外壳的平行于墙体WA的相对的壁上(因此垂直于墙体WA)。
在第一变型中，可以通过磁耦合执行传送。在这种情况下，第一C1和第二C2电磁耦合装置是对磁场敏感的天线，诸如环形天线或框形天线。
当使用环形或框形天线C1和C2时，必须将它们实质上相对并靠于(或距离小段距离)墙体WA的外表面OS和内表面IS进行放置。应当注意的是，必须将这些环形或框形天线C1和C2安装在它们各自的内部IR和外部ER中继器的部分中，其距离安装有RF天线发送和/或接收装置M1和M2的部件一段距离，以便于不干扰所述装置或不被所述装置干扰。因此，当环形或框形天线C1和C2放置在平行于墙体WA并面对其的外壳壁上(或附近)以便它们运行在不同的层级时，如果RF信号发送和/或接收装置M1和M2是单极RF天线，则将所述天线安装在它们各自的内部IR和外部ER中继器的垂直于墙体WA的外壳壁上(例如分别在上面或下面的位置上(或相反))。
在第二个变型中，可以通过光耦合执行传送。在这种情况下，第一C1和第二C2电磁耦合装置例如可以是光信号发射机和/或接收机。例如，专用于发送的部件可以包括电致发光(electroluminescent)二极管。换句话说，由内部IR或外部ER中继器各自的发射机/接收机把将被传送的RF信号转换为光信号，所述光信号分别向外部ER或内部IR中继器的发射机/接收机(在此该光信号被重新转换为RF信号)的方向进行发送。
应当注意的是，如图1、6和7所示，通过放大和滤波模块AFM1或AFM2，第一M1和第二M2RF信号发送和/或接收装置分别耦合到第一C1和第二C2电磁耦合装置。
如图1所示，作为示意性的、非限定性的示例，对于FDD无线电网络，每一放大和滤波模块AFM1(或AFM2)可以包括两个处理分支，分别专用于操作在两个不同的频率(例如下行链路2.140GHz，上行链路1.950GHz)的上行链路和下行链路传输。这两个分支的对端连接到双工器(duplexer)D11和D12(或D21和D22)，它们自身分别连接到第一M1(或第二M2)RF信号发送和/或接收装置以及第一C1(或第二C2)电磁耦合装置。
例如，外部中继器ER的放大和滤波模块AFM1内的专用于下行链路传输的分支可以包括：连接到双工器D11的输出的第一带通滤波器F1；以及第一放大器A1，其输入连接到第一带通过滤器F1的输出，其输出连接到双工器D12的输入。
例如，外部中继器ER的放大和滤波模块AFM1内的专用于上行链路传输的分支可以包括：
第二放大器A2，其输入连接到双工器D12的输出；
来自自动增益控制模块(或AGC)GCM1的增益调节器，其输入连接到第二放大器A2的输出；
第二带通滤波器F2，其输入连接到增益调节器GCM1的输出；
第三放大器A3，其输入连接到第二带通滤波器F2的输出；
来自自动增益控制模块(或AGC)GCM1的增益控制器，其输入连接到第三放大器A3的输出；
第三带通滤波器F3，其输入连接到增益控制器GCM1的输出，其输出连接到双工器D11的输入。
应当注意的是，自动增益控制模块(或AGC)GCM1旨在适应衰减中的动态变化，例如在大约30和80dB之间。
例如，内部中继器IR的放大和滤波模块AFM2内的专用于上行链路的分支可以包括：连接到双工器D21的输出的第一带通滤波器F1’；第一放大器A1’，其输入连接到第一带通滤波器F1’的输出，其输出连接到双工器D22的输入。
例如，内部中继器IR的放大和滤波模块AFM2内的专用于下行链路传输的分支可以包括：
·第二放大器A2’，其输入连接到双工器D22的输出；
·来自自动增益控制模块(或AGC)GCM2的增益调节器，其输入连接到第二放大器A2’的输出；
·第二带通滤波器F2’，其输入连接到增益调节器GCM2的输出；
·第三放大器A3’，其输入连接到第二带通滤波器F2’的输出；
·来自自动增益控制模块(或AGC)GCM2的增益控制器，其输入连接到第三放大器A3’的输出；
·第三带通滤波器F3’，其输入连接到增益控制器GCM2的输出，
其输出连接到双工器D21的输入。
应当注意的是，自动增益控制模块(或AGC)GCM2旨在适应衰减中的动态变化，例如在大约30和80dB之间。
为了能够运行，如图1-7所示，外部中继器ER和内部中继器IR分别包括第一PM1和第二PM2供电(electrical power)装置。
例如，内部中继器IR可以包括旨在连接到交流电源的第二供电装置PM2。这种源可以是到供电网(the mains)的直接连接，这种情况下，第二供电装置PM2经由电连接器ES连接到供电网。但是在图1所示的变型中，其将在之后详述，可以将第二供电装置PM2连接到频率转换模块FCM，FCM的任务是将来自供电网的、具有第一频率的交流电转换为具有高于第一频率的第二频率的交流电。在该变型中，就是频率转换模块FCM通过电连接器ES连接到供电网。
此外，应当注意的是，内部中继器IR的放大和滤波模块AFM2需要直流电。协调地，如图1所示，内部中继器IR例如包括转换模块CM2，CM2的任务是将源于供电网或频率转换模块FCM的部分交流电转换为旨在至少为其放大和滤波模块AFM2供电的直流电。
为外部中继器ER供电的电流可以来自本地或外部。例如，外部中继器ER可以包括第一供电装置PM1，PM1包括太阳能电池和连接到该太阳能电池的充电电路。至少在没有太阳的时候，这种充电电路可以连接到旨在提供直流电的电池。该太阳能电池例如可以是Solems公司生产的那种。
如图1-7所示，在一个尤其有利的变型中，外部中继器ER可以由内部中继器IR供电。例如，第二供电装置PM2可以被配置以便通过感应耦合向第一供电装置PM1传送电能。
在这种情况下，如图5所示，第二供电装置PM2例如可以包括连接到交流电电路AC2(其潜在地通过频率转换模块FCM连接到电连接器EC)的初级线圈PW，而第一供电装置例如可以包括旨在放置在初级线圈PW对面并连接到充电电路CC1的次级线圈SW。
然后该充电电路CC1连接到转换模块CM1，CM1的任务是将来自充电电路CC1的交流电转换为旨在至少为放大和滤波模块AFM1供电的直流电。
应当注意的是，如图1所示，外部中继器ER可以包括由转换模块CM1提供直流电的电池BA。然后该电池BA旨在至少在电故障期间为外部中继器ER提供直流电。
为了优化初级线圈PW和次级线圈SW之间的电能传送，可以使用几个参数，具体地，这些参数在是F.Costa的文献(“Transmission d’énergieàdistance，Energie portable：automomie et integration dansI’environnement humain”，(“Remote Power Transmission，PortableEnergy：Independence and Integration into the humanEnvironment”)，March 21-22 2002-Cachan-Journées Electrotechniques duClub EEA)中进行了解释。
这是由这一事实引起的：从初级线圈PW传送到次级线圈SW的电能P是由公式：P＝μ0×ω×(S/2·e)×I2给出的，其中μ0是墙体WA内的介电常数(例如，窗户的空气的介电常数)，ω是交流电的角频率(频率(例如等于50Hz)的函数)，S是次级线圈SW使用的表面(由其直径2A定义)，e是墙体WA的厚度(例如，对窗户等于1或2cm)，I是通过线圈的交流电的强度(I＝N2×I2，其中N2是初级线圈PW的匝数)。
以这种方式，可以利用初级线圈PW和次级线圈SW各自的外部直径之间的比率。通过使用其外部直径(等于2B)低于次级线圈SW的外部直径(等于2A)的初级线圈PW，可以增加传送的电能P(由上面给出的公式所定义)。这使得次级线圈SW能够尽可能多地截取初级线圈PW所引起的磁通量。
作为变型或补充，通过增加经由频率转换模块FCM给初级线圈PW供电的交流电的角频率ω(因此增加频率)，可以增加被传送的电能P(由上面给出的公式所定义)。
作为变型或补充，通过将诸如铁心的通量集中装置FC安装到初级线圈PW和次级线圈SW的环境中(见图6)，可以增加被传送的电能P(由上面给出的公式所定义)。
作为变型或补充，通过增加通过初级线圈PW的电流的强度I，可以增加被传送的电能P(由上面给出的公式所定义)，这可以通过在初级线圈PW中使用更多匝数N2来实现。
外部中继器ER和内部中继器IR可以被制作为紧凑的小尺寸的形式，诸如将它们的组件的全部或部分实现在印刷或集成电路板上选定的地方，尤其是它们的放大滤波模块(AFM1或AFM2)、它们的耦合天线(C1或C2)以及它们的感应耦合电能装置(SW或PW)。如图6所示的，也是可能的：将每一个内部中继器(IR)或外部中继器(ER)的所有电的和电子的组件集中到单个整体中(W1或W2)，除了其感应耦合电能装置(SW或PW)，如果有的话。
为了加强(或实现)各种天线(M1、M2、C1和C2)的无线电波的绝缘，如图7的变型实施例例示的那样，在外部ER和内部IR中继器中实现频率变换(或转换)技术是可能的。更准确地，这包括：
-在将由第一RF信号发送和/或接收装置M1接收的RF信号向第一耦合装置C1发送之前，将该RF信号的频率FR1(例如，等于2.140GHz)修改为频率FR3(例如，等于500MHz)；
-在将由第二RF信号发送和/或接收装置M2接收的RF信号向第二耦合装置C2发送之前，将该RF信号的频率FR2(例如，等于1.950GHz)修改为频率FR4(例如，等于200MHz)；
-在将传送到第二耦合装置C2(经由第一耦合装置C1)的RF信号向第二RF信号发送和/或接收装置M2发送之前，重新修改(或重新转换)该RF信号的频率FR3以将其重置为频率FR1，以及
-在将传送到第一耦合装置C1(经由第二耦合装置C2)的RF信号向第一RF信号发送和/或接收装置M1发送之前，重新修改(或重新转换)该RF信号的频率FR4以将其重置为频率FR2。
使用这种方法，各种发送和/或接收天线M1和M2以及各种电磁耦合天线C1和C2不会相互干扰。
为了获得期望的结果，如图7所示，在非限定的示例中以下是可能的：
-在外部中继器ER的放大和滤波模块AFM1的下行链路分支中，在第一滤波器F1的输出和第一放大器A1的输入之间***第一频率转换器(或变换器)T1。于是第一变换器T1的任务是将频率FR1(例如等于2.140GHz)转换为频率FR3(例如等于500MHz)；
-在内部中继器IR的放大和滤波模块AFM2的上行链路分支中，在第一滤波器F1’的输出和第一放大器A1’的输入之间***第一频率转换器(或变换器)T1’。于是第一变换器T1’的任务是将频率FR2(例如等于1.950GHz)转换为频率FR4(例如等于200MHz)；
-在外部中继器ER的放大和滤波模块AFM1的上行链路分支中，在第二放大器A2的输出和增益调节器GCM1的输入之间***第二频率转换器(或变换器)T2。于是第二变换器T2的任务是重新将频率FR3转换为频率FR1；以及
-在内部中继器IR的放大和滤波模块AFM2的下行链路分支中，在第二放大器A2’的输出和增益调节器GCM2的输入之间***第二频率转换器(或变换器)T2’。于是第二变换器T2’的任务是重新将频率FR4转换为频率FR2。
在以上描述中，已经描述了关于在蜂窝网络中的(双向)无线电传输的本发明的实施例。但是，当传输涉及(高频)无线电或电视发射机时，它们是单向的，即电视(或无线电)发射站发送信号给安装在墙体围合的空间内的电视(或无线电)接收机。在这样的情况下，可以简化本发明的中继器设备D，尤其是其放大和滤波模块AFM1和AFM2。所述模块仅需要单一的下行链路处理分支，在没有双工器的情况下潜在地实现上述的频率变换技术。此外，外部中继器ER的所述元件M1仅需要是接收RF信号的装置，内部中继器IR的所述的元件M2仅需要是发送RF信号的装置。
应当注意的是，本发明使得以下成为可能：避免网络中诸如基站控制器的容量管理和集中点的数目增加及其的任何重新分布。
本发明不限于上述的中继器设备实施例，这仅仅作为示例来给出。相反，其包括本领域技术人员可以在下面给出的权利要求书的框架下预想的所有的变型。
Claims (17)
1、一种设备(D)，用于中继必须在通信网络的站(BS)和位于墙体围合的空间内的通信终端(CT)之间交换的射频(RF)信号，其特征在于，所述设备包括：
外部中继器(ER)，适于放置在墙体(WA)的外表面(OS)，并包括耦合到第一RF信号发送和/或接收装置(M1)的第一电磁耦合装置(C1)；
内部中继器(IR)，适于放置在所述墙体(WA)的实质上与所述外部中继器相对的内表面并包括耦合到第二RF信号发送和/或接收装置(M2)的第二电磁耦合装置(C2)；
所述第一(C1)和第二(C2)电磁耦合装置适于经由波、穿过所述墙体(WA)传送分别来自所述第一(M1)和第二(M2)RF信号发送和/或接收装置的RF信号。
2、根据权利要求1的设备，其特征在于，所述第一(C1)和第二(C2)电磁耦合装置被配置为对电场敏感的RF天线的形式。
3、根据权利要求2的设备，其特征在于，所述RF天线(C1、C2)从至少包括单极天线、偶极天线和微带天线在内的组中进行选择。
4、根据权利要求1的设备，其特征在于，所述第一(C1)和第二(C2)电磁耦合装置被配置为对磁场敏感的天线的形式。
5、根据权利要求1的设备，其特征在于，所述第一(C1)和第二(C2)电磁耦合装置配置为光信号发射机和/或接收机的形式。
6、根据权利要求1到5任意之一的设备，其特征在于，所述外部中继器(ER)包括第一供电装置(PM1)，所述内部中继器(IR)包括连接到交流电源的第二供电装置(PM2)，所述第二供电装置适于经由感应耦合向所述第一供电装置(PM1)传送电能。
7、根据权利要求6的设备，其特征在于，所述第二供电装置(PM2)包括连接到交流电源电路(AC2)的初级线圈(PW)，所述第一供电装置(PM1)包括次级线圈(SW)，该次级线圈适于与所述初级线圈(PW)相对放置并连接到适于交付交流电的充电电路(CC1)。
8、根据权利要求7的设备，其特征在于，所述初级线圈(PW)的直径小于所述次级线圈(SW)的直径。
9、根据权利要求7或8的设备，其特征在于，所述第一(PM1)和/或第二(PM2)供电装置包括通量集中装置(FC)。
10、根据权利要求8或9的设备，其特征在于，所述第二供电装置(PM2)包括转换装置(FCM)，适于将具有第一频率的交流电转换为具有高于第一频率的第二频率的交流电。
11、根据权利要求8到10任意之一的设备，其特征在于，所述第二供电装置包括较高的匝数。
12、根据权利要求1到5任意之一的设备，其特征在于，所述外部中继器(ER)包括独立的第一供电装置(PM1)。
13、根据权利要求12的设备，其特征在于，所述第一供电装置(PM1)包括太阳能电池和连接到所述太阳能电池的、适于交付直流电的充电电路。
14、根据权利要求6到13任意之一的设备，其特征在于，所述第一供电装置(PM1)包括连接到所述充电电路(CC1)的电池(BA)。
15、根据权利要求6到14任意之一的设备，其特征在于，所述第一(PM1)和/或第二(PM2)供电装置包括适于将交流电转换为直流电的转换装置(CCM1、CCM2)。
16、根据权利要求1到15任意之一的设备，其特征在于，
所述外部中继器(ER)包括第一频率转换装置(T1)，适于在将由所述第一发送和/或接收装置(M1)接收的RF信号向所述第一电磁耦合装置(C1)发送之前，将所述RF信号所呈现的第一频率转换为第三频率；
所述内部中继器(IR)包括第二频率转换装置(T2’)，适于转换经由所述第一电磁耦合装置(C1)传送给所述第二电磁耦合装置(C2)的RF信号所呈现的所述第三频率，以便在将所述信号向所述第二发送和/或接收装置(M2)发送到之前将其重置为第一频率。
17、根据权利要求1到16任意之一的设备，其特征在于，
所述内部中继器(IR)包括第一频率转换装置(T1’)，适于在将所述第二发送和/或接收装置(M2)接收的RF信号向所述第二电磁耦合装置(C2)传送之前，将所述RF信号所呈现的第二频率转换为第四频率；
所述外部中继器包括第二频率转换装置(T2)，适于转换经由所述第二电磁耦合装置(C2)传送给所述第一电磁耦合装置(C1)的RF信号所呈现的所述第四频率，以便在将所述信号向所述第一发送和/或接收装置(M1)发送之前将其重置为第二频率。
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