FI94916B - Method for connection of radio layouts to antennas and a radio layout system - Google Patents

Description

----- y4yit) **----- y4yit) **

Menetelmä radiolaitteiden Kytkemiseksi antenneihin sekä radiolaitejärjestelmäMethod of connecting radio equipment to antennas as well as a radio equipment system

Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdannon mukainen menetel-5 ma radiolaitteiden kytkemiseksi antenneihin.The invention relates to a method according to the preamble of claim 1 for connecting radio devices to antennas.

Keksinnön kohteena on myös radiolaitejärjestelmä.The invention also relates to a radio device system.

Kuvio 1 esittää perinteistä tapaa kytkeä tukiaseman radiolähetin, vastaanotin ίο ja diversiteettivastaanotin antenneihin. Kuten kuviosta käy ilmi, on kullekin radioyksikölle varattu oma antenninsa, joita siis on kolme kappaletta.Figure 1 shows a conventional way of connecting a base station radio transmitter, a receiver ίο and a diversity receiver to antennas. As can be seen from the figure, each radio unit has its own antenna, which thus has three pieces.

Jos radiokapasiteettia on laajennettava, se tehdään perinteisesti yhdiste-lysuotimilla ja signaaiinjakovahvistimilla kuvion 2 mukaisesti.If radio capacity needs to be expanded, this is traditionally done with compound filters and signal splitters, as shown in Figure 2.

1515

Tunnetun tekniikan periaate on, että lähettimille varataan yksi antenni ja kullekin vastaanottohaaralle oma antenninsa. Menetelmä on siinä mielessä hyvä, että radiokanavia saadaan lisättyä tukiasemaan ilman antennitöitä. Se sopii perinteisiin analogisiin järjestelmiin, joiden radiokanavan kaistaleveys on 20 pieni ja kanavia tarvitaan useita samassa tukiasemassa.The principle of the prior art is that one antenna is reserved for the transmitters and its own antenna for each receiving branch. The method is good in the sense that radio channels can be added to the base station without antenna work. It is suitable for traditional analog systems with a small radio channel bandwidth of 20 and multiple channels required at the same base station.

«· · ··;. Uudet radiojärjestelmät ovat luonteeltaan digitaalisia, aikajakoisia ja laa- • · * · jakaistaisia. Siksi perinteinen yhdistelysuotimen käyttö lähetinpuolella aihe-uttaa monien uusien vaatimusten vuoksi omat ongelmansa.«· · ·· ;. The new radio systems are digital, time-divisional and • · * · distributed in nature. Therefore, the traditional use of a combination filter on the transmitter side poses its own problems due to many new requirements.

• · · ’ : 25 • · · ; Mm. yhdistelysuotimet aiheuttavat lähetinsignaalin vaimennusta matkalla lä- hettimestä antenniin.• · · ’: 25 • · ·; Among other things, combination filters cause attenuation of the transmitter signal on the way from the transmitter to the antenna.

• · • * • · » : Tämän keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä kuvatun tekniikan puutteelli- :**: 3o suudet ja aikaansaada aivan uudentyyppinen menetelmä radiolaitteiden kytkemiseksi antenneihin sekä radiolaitejärjestelmä.The object of the present invention is to eliminate the shortcomings of the above-described technique and to provide a completely new type of method for connecting radio devices to antennas and a radio device system.

]: Keksintö koskee tapaa kytkeä tukiaseman N kpl radiolähettimiä ja enintään N2 kpl radiovastaanottimia N:ään kpl antenneja.]: The invention relates to a method for connecting N radio transmitters of a base station and a maximum of N2 radio receivers to N antennas.

2 949162 94916

Keksintö perustuu lähetinkohtaiseen antenniin, johon tarpeellinen määrä vastaanottimia voidaan kytkeä käyttäen duplex-suodinta tai muuta yhdiste-lyelintä. Näin duplex-suodattimia tai vastaavia yhdistelyelimiä käytetään haa-roittamaan tukiasemalla vastaanotettavat signaalit lähettimen signaaleista 5 kyseisessä antennilinjassa.The invention is based on a transmitter-specific antenna to which the required number of receivers can be connected using a duplex filter or other connecting element. Thus, duplex filters or similar combining means are used to branch the signals received at the base station from the transmitter signals 5 in that antenna line.

Tukiaseman antenneja voidaan - jos järjestelmä sen sallii - käyttää myös kahden, kolmen tai useamman ns. diversiteettivastaanottimen kytkemiseen. Tämä tapahtuu käyttämällä duplex-suotimen jälkeen signaalinjakovahvistinta. On ίο huomattava, että duplex-suotimia tarvitaan niin monessa antennihaarassa kuin on järjestelmän kyky käsitellä diversiteettivastaanottimia yhdellä radiokanavalla.The antennas of the base station can also be used - if the system allows it - with two, three or more so-called to connect a diversity receiver. This is done by using a signal splitter after the duplex filter. It should be noted that duplex filters are needed in as many antenna branches as the system has the ability to handle diversity receivers on a single radio channel.

Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle menetelmälle on tun-15 nusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.More specifically, the method according to the invention is characterized by what is set forth in the characterizing part of claim 1.

Keksinnön mukaiselle radiolaitejärjestelmälle puolestaan on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 3 tunnusmerkkiosassa.The radio device system according to the invention, in turn, is characterized by what is set forth in the characterizing part of claim 3.

: 20 Keksinnön avulla saavutetaan huomattavia etuja.: 20 The invention provides considerable advantages.

Keksintö pienentää lähetinsignaalin vaimennusta matkalla lähettimestä antenniin. Niinpä keksinnön mukaista menetelmää käyttäen voidaan lähettimistä tehdä pienitehoisempia, tukiaseman rakenne yksinkertaistuu, tehon- ja 25 jäähdytystarve pienenee ja radiotaajuisten häiriöiden syntymisen todennäköi syys pienenee lähettimien tehon pienentyessä. Lisäksi yhdistelytekniikka on laajakaistaista eli tukiaseman lähettimet ja vastaanottimet ovat ainoat kanavakohtaiset viritettävät elimet. Pienemmällä signaalitasolla on myös helpompi suunnitella puhtaampaa radiosignaalia tuottavia lähettimiä eikä tukiaseman 30 radio-osien välinen ns. tukiasematelineen sisäinen häiriötaso nouse yhtä helposti kriittiseksi tekijäksi.The invention reduces the attenuation of the transmitter signal on the way from the transmitter to the antenna. Thus, by using the method according to the invention, the transmitters can be made less efficient, the structure of the base station is simplified, the need for power and cooling is reduced and the probability of radio frequency interference is reduced as the power of the transmitters decreases. In addition, the combining technology is broadband, i.e. the base station transmitters and receivers are the only channel-specific tunable elements. At a lower signal level, it is also easier to design transmitters that produce a cleaner radio signal and not the so-called radio transmission between the radio parts of the base station 30. the level of interference inside the base station rack becomes just as critical as a critical factor.

3 949163,94916

Keksinnön mukainen kytkentämeneteimä vähentää käytettävien antennien määrää tyypillisissä yhden lähettimen ja kahden vastaanottimen sekä kahden lähettimen ja neljän vastaanottimen tukiasemakokoonpanoissa. Kolmen lähettimen ja kuuden tai yhdeksän vastaanottimen kokoonpanoissa on 5 tarvittavien antennien määrä sama kuin perinteisessä yhden lähettimen ja kahden vastaanottimen kokoonpanossa. Sen sijaan lähettimien yhdistelysuoti-men puuttuminen pienentää lähettimien signaalin vaimennusta perinteiseen kytkentätapaan verrattuna myös tässä kokoonpanossa.The switching method according to the invention reduces the number of antennas used in typical base station configurations of one transmitter and two receivers and two transmitters and four receivers. In the configurations of three transmitters and six or nine receivers, the number of antennas required is the same as in the traditional configuration of one transmitter and two receivers. Instead, the absence of a combinator filter of the transmitters reduces the signal attenuation of the transmitters compared to the conventional switching method also in this configuration.

io Laajakaistaisuus ja aikajakoisuus aiheuttavat sen, ettei radiokanavia yleensä ole tarve lisätä tukiasemaan kahta tai kolmea enempää. Tällaisilla tukiasema-kalustuksilla voidaan keksinnön mukaisella ratkaisulla säästää antenneja ja kaapeleita, lähettimien tehoja voidaan pudottaa jne.io Broadband and time division mean that there is usually no need to add two or three more radio channels to a base station. With such base station furniture, the solution according to the invention can save antennas and cables, transmitter powers can be reduced, etc.

15 Keksintöä ryhdytään seuraavassa lähemmin tarkastelemaan oheisten kuvioiden mukaisten suoritusesimerkkien avulla.The invention will now be examined in more detail by means of exemplary embodiments according to the accompanying figures.

Kuvio 1 esittää lohkokaaviona tunnetun tekniikan mukaista tapaa kytkeä radiolaitteet antenneihin.Figure 1 is a block diagram of a prior art method of connecting radio equipment to antennas.

Λ 20Λ 20

Kuvio 2 esittää lohkokaaviona vaihtoehtoista tunnetun tekniikan mukaista · · tapaa kytkeä radiolaitteet antenneihin.Figure 2 is a block diagram of an alternative prior art method of connecting radio devices to antennas.

VV

• · » » · · • · V Kuvio 3 esittää lohkokaaviona keksinnön mukaista tapaa kytkeä radiolähetin,Fig. 3 shows a block diagram of a method according to the invention for connecting a radio transmitter,

• I I• I I

·* * 25 vastaanotin ja diversiteettivastaanotin tukiaseman antenneihin.· * * 25 receiver and diversity receiver for base station antennas.

• « * ·• «* ·

Kuvio 4 esittää lohkokaaviona keksinnön mukaista tapaa kytkeä kaksi • · \ * radiolähetintä, kaksi vastaanotinta ja kaksi diversiteettivastaanotinta tu- * kiaseman antenneihin.Figure 4 is a block diagram of a method according to the invention for connecting two radio transmitters, two receivers and two diversity receivers to base station antennas.

• · · · * * 30• · · · * * 30

Kuvio 5 esittää lohkokaaviona keksinnön mukaista tapaa kytkeä kolme radiolähetintä, kolme vastaanotinta ja kolme diversiteettivastaanotinta tu- 4 94916 kiaseman antenneihin.Figure 5 is a block diagram of a method according to the invention for connecting three radio transmitters, three receivers and three diversity receivers to base station antennas.

Kuvio 6 esittää lohkokaaviona keksinnön mukaista tapaa kytkeä N antennia N:ään lähettimeen, kanavalukumäärää vastaavaan määrään vastaanottimia 5 sekä tuloa (N-I)xkanavalukumäärä vastaavaan määrään diversiteettivas-taanottimia.Figure 6 shows as a block diagram a method according to the invention for connecting N antennas to N transmitters, a number of receivers 5 corresponding to the number of channels and an input (N-I) x number of channels to a number of diversity receivers.

Kuvion 1 mukaisesti tunnetun tekniikan mukaisessa ratkaisussa tukiaseman radiolähetin 3, vastaanotin 1 ja diversiteettivastaanotin 5 on kytketty kukin ίο omiin antenneihinsa 7, 9, 11.According to the prior art solution according to Figure 1, the base station radio transmitter 3, the receiver 1 and the diversity receiver 5 are each connected to their own antennas 7, 9, 11.

Jos radiokapasiteettia on laajennettava, se tehdään perinteisesti kuvion 2 mukaisesti yhdistelysuotimilla 29 ja signaalinjakovahvistimilla 27 ja 41.If the radio capacity needs to be expanded, it is traditionally done according to Figure 2 with combination filters 29 and signal division amplifiers 27 and 41.

Antenni 7 on kytketty vastaanotinten 1, 21 ja 31 vastaanotinhaaran signaalin-15 jakovahvistimeen 27, antenni 9 on kytketty radiolähetinten 3, 23 ja 33 lähe-tinyksiköiden yhdistelyelimeen 29 ja vastaavasti antenni 11 on kytketty vastaanotinhaaran signaalinjakovahvistimen 41 kautta diversiteettivahvistimiin 5, 25 ja 35. Vastaanotin 1 on viritetty samalle taajuudelle lähettimen 3 ja diversiteettivahvistimen 5 kanssa. Tätä on kuvattu kuviossa esitetyllä katkovii-: 20 valla. Samanlainen ryhmitelty viritys on toteutettu myös yhtenäisellä viivalla ja pistekatkoviivalla yhdistetyillä radiolaitteilla.Antenna 7 is connected to receiver signal splitter amplifiers 27 of receivers 1, 21 and 31, antenna 9 is connected to transmitter unit combiner 29 of radio transmitters 3, 23 and 33, and antenna 11 is connected to diversity amplifiers 5, 25 and 35 via receiver splitter signal amplifier 41, respectively. 1 is tuned to the same frequency as the transmitter 3 and the diversity amplifier 5. This is illustrated by the broken line in the figure. A similar grouped tuning has also been implemented with radio equipment connected by a solid line and a dotted line.

• · · • · · • · · m ··.: Kuvio 3 esittää kuvion 1 tukiasemaa, jossa yksi antenni ja antennikaapeli on • · ♦ * « > : saatu vähennetyksi käyttämällä duplex-suodinta 50 lähettimen 3 ja vas- J · · ·* ’ 25 taanottimen 1 yhdistämiseksi samaan antenniin 7. Toinen vastaanotinhaara ... 11 olisi ilman duplex-suotimen aiheuttamaa vaimennusta (katkoviivoitus) "pa- • · · • 9 remmassa asemassa” vastaanottimeen 1 nähden, joten duplex-suotimen ♦ · · • · * aiheuttama vaimennus on tässä haarassa kompensoitava esim. erillisellä * rx-suotimella 51, mikäli järjestelmä vaatii vastaanotinhaarojen olevan balans- \ * 30 sissa. Tukiasemalla on siis voitettu yksi antennipiiri (9), mutta samalla on ··· : lisätty vastaanottimien 1 ja lähettimen 3 signaaliin vaimennusta. Koska hyvin 9 9 9 suunnitellun duplex-suotimen 50 ja 51 läpäisyvaimennus on vain 1-1,5 dB, 5 94916 on uhraus usein kannattava.Fig. 3 shows a base station of Fig. 1 with one antenna and antenna cable reduced by using a duplex filter 50 for transmitter 3 and the opposite. * '25 to connect the receiver 1 to the same antenna 7. The second receiver branch ... 11 would be in a better position than the receiver 1 without the attenuation caused by the duplex filter (dashed line), so that the duplex filter ♦ · · • · The attenuation caused by * in this branch must be compensated, for example, by a separate * rx filter 51, if the system requires the receiver branches to be in balance, so one antenna circuit (9) has been defeated at the base station, but at the same time ···: 3 attenuation.Because the transmission attenuation of the well-designed duplex filter 50 and 51 is only 1-1.5 dB, sacrifice is often profitable.

Kuvio 4 osoittaa, miten kaksi lähetintä 3 ja 23 ja neljä vastaanotinta 1, 21, 5 ja 25 on kytkettävissä kahteen antenniin 7 ja 11 ilman lähettimien yhdiste-5 lysuodinta. Molemmissa antennihaaroissa on nyt duplex-suotimet 50. Vas-taanottohaarojen signaalinjakovahvistimilla 27 ja 41 voidaan kompensoida duplex-suodattimien 50 aiheuttama signaalin vaimennus, mutta ei lisääntynyttä lämpökohinaa.Figure 4 shows how the two transmitters 3 and 23 and the four receivers 1, 21, 5 and 25 can be connected to the two antennas 7 and 11 without the compound-5 lysing filter of the transmitters. Both antenna branches now have duplex filters 50. The signal splitters 27 and 41 of the receiving branches can compensate for the signal attenuation caused by the duplex filters 50, but not the increased thermal noise.

ίο Lähettimien 3 ja 23 osalta tilanne paranee, sillä kuviossa 2 esitettyjen lähettimien yhdistelysuotimen 29 vaimennus on tyypillisesti noin kolme desibeliä.ίο For transmitters 3 and 23, the situation is improved, as the attenuation of the combination filter 29 of the transmitters shown in Figure 2 is typically about three decibels.

Kun duplex-suotimen 50 vaimennus on vain yllämainittu 1-1,5 dB, voidaan lähettimien 3 ja 23 lähtötehoja pudottaa 1,5 - 2 dB saman signaalitason saavuttamiseksi kuin kuvion 2 antenneissa. Koska lähettimet 3 ja 23 on 15 kytketty eri antenneihin 7 ja 11, ei häiritsevää keskinäismodulaatiota synny tukiasemassa.When the attenuation of the duplex filter 50 is only the above-mentioned 1-1.5 dB, the output powers of the transmitters 3 and 23 can be reduced by 1.5 to 2 dB to achieve the same signal level as in the antennas of Fig. 2. Since the transmitters 3 and 23 are connected to different antennas 7 and 11, no interfering intermodulation is generated at the base station.

Kuvio 5 havainnollistaa kolmen lähettimen 3, 23 ja 33 ja kuuden vastaanottimen - joista kolme on diversiteettivastaanottimia 5, 25, 35 - kytkemistä anten-20 neihin 7, 11,9 ilman lähettimien yhdistelysuodinta. Vasta tässä tu- 9 ' kiasemakokoonpanossa tarvitaan kolmas antennipiiri 9, joka perinteisessä menetelmässä olisi tarvittu jo yhden diversiteetillä varustetun radiolähetinvas-:* taanotinyksikön kokoonpanossa.Figure 5 illustrates the connection of three transmitters 3, 23 and 33 and six receivers - three of which are diversity receivers 5, 25, 35 - to antennas 20, 7, 11.9 without a transmitter combination filter. It is only in this base station configuration 9 that a third antenna circuit 9 is needed, which in the conventional method would have been needed in the configuration of one radio transceiver unit with diversity.

' 25 Kuvio 6 esittää yleistetyn radiokanavien kytkentätavan, jossa oikeanpuoleisin antennipiiri edustaa N:ttä antennipiinä signaalinjakovahvistimineen 55, diversi-teettivastaanottimineen 65, 67 ja 69 sekä lähettimineen 70.Figure 6 shows a generalized radio channel connection method in which the rightmost antenna circuit represents N as antenna silicon with its signal division amplifier 55, diversity receivers 65, 67 and 69 and transmitter 70.

Yleisesti keksinnön kohde on siis kuvion 6 mukainen tai siitä modifioitu 30 kytkentä tukiaseman radiolähettimien ja -vastaanottimien liittämiseksi tukiaseman antenneihin.Thus, in general, the invention relates to a circuit according to or modified from Figure 6 for connecting base station radio transmitters and receivers to base station antennas.

• · 94916 6• · 94916 6

Koska tukiaseman lähettimien peittoalueen olisi oltava mahdollisimman päällekkäinen, on antennien sijoitteluun kiinnitettävä erityistä huomiota, jotta riittävä lähettimien välinen kytkentävaimennus saavutetaan yhteisen peitto-alueen kärsimättä.Since the coverage area of the base station transmitters should overlap as much as possible, special attention must be paid to the placement of the antennas in order to achieve adequate switching attenuation between transmitters without compromising the common coverage area.

5 * «· · • • 1 • 1 • · • · · • · • · • · • 1 • · • · m • · • · • · • · · »·· • 1 • · • · • · ♦5 * «· · • • 1 • 1 • · • · · • · • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •

Claims (4)

9491694916 1. Menetelmä useilla eri radiokanavilla toimivien radiolaitteiden (1, 21, 5, 25, 3, 23) kytkemiseksi antenneihin (7, 11), jossa menetelmässä 5 - kullekin kanavalle viritetyllä lähettimellä (3) syötetään tehoa antenniin (7), ja - kullekin kanavalle viritetyllä vastaanottimella (1,5) vastaanotetaan ίο antenniin (7) saapuvaa signaalitehoa, tunnettu siitä, että - kukin lähetin (3) kytketään vain yhteen antenniin (7) duplex-suotimen 15 (50) kautta, ja - kanavalukumäärää (N) vastaava määrä vastaanottimia (1. 21) kytketään yhdistelyelimen (27) kautta duplex-suotimeen (50). : 20A method for connecting radio devices (1, 21, 5, 25, 3, 23) operating on several different radio channels to antennas (7, 11), in which method 5 - a transmitter (3) tuned to each channel supplies power to the antenna (7), and - to each the receiver (1,5) tuned to the channel receives the signal power coming to the antenna (7), characterized in that - each transmitter (3) is connected to only one antenna (7) via a duplex filter 15 (50), and - the number of channels (N) a number of receivers (1. 21) are connected via a combining member (27) to the duplex filter (50). : 20 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että yhdistelyelimenä käytetään signaalinjakovahvistinta (27). • · • · • · ·» · • jMethod according to Claim 1, characterized in that a signal distribution amplifier (27) is used as the combining element. • · • · • · · · · j 3. Radiolaitejärjestelmä, joka käsittää » · » · • · 25. useilla eri radiokanavilla toimivia lähettimiä (3, 23), m · - lähetinten (3, 23) kanssa samalle taajuudelle viritettyjä vastaanottimia (1,21,5, 25), ja • « * * »** . ’ 30 - lähettimiin (2, 23) vastaanottimiin (1, 21, 5, 25 sähköisesti kytketyt an- • · tonnit (7, 11), * · • · 94916 tunnettu siitä, että - kukin lähetin (3) on kytketty vain yhteen antenniin (7) duplex-suotimen (50) kautta, ja 5 - kanavalukumäärää (N) vastaava määrä vastaanottimia (1, 21) on kytketty yhdistely elimen (27) kautta duplex-suotimeen (50).3. A radio equipment system comprising »·» · • · 25. transmitters (3, 23) operating on several different radio channels, receivers (1,21,5, 25) tuned to the same frequency as m · transmitters (3, 23), and • «* *» **. '30 - electrically connected antennas (7, 11) to transmitters (2, 23) to receivers (1, 21, 5, 25, * · • · 94916 characterized in that - each transmitter (3) is connected to only one to the antenna (7) via the duplex filter (50), and a number of receivers (1, 21) corresponding to the number of channels (N) are connected to the duplex filter (50) via the combining member (27). 4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen radiolaitejärjestelmä, tunnettu siitä, ίο että yhdistelyelin on signaalinjakovahvistin (27). m • · * • · · • · • · • m • a • • · · • » a • · a • 1 • a • · • % a · • · i · • · · • · · » m 94916Radio equipment system according to Claim 3, characterized in that the combining element is a signal distribution amplifier (27). m • · * • · · • · • • m • a • · · • • a • · a • · • •% a · • · i · • · · · · · m 94916