Ретранслятор с цифровым блоком образования канала

006619 Область техники, к которой относится изобретение Настоящее изобретение, в общем, относится к области связи. Более конкретно, настоящее изобретение относится к ретранслятору для системы связи или передачи данных (например, к системам двусторонней сотовой связи). Уровень техники У сигнала, проходящего через среду передачи (например, коаксиальный кабель, неэкранированный проводник, волновод, открытый воздух или оптический оптоволоконный кабель), происходит снижение отношения сигнал-шум ("С/Ш" (SNR. Ухудшение значения С/Ш представляет собой один из факторов,который может ограничить полосу пропускания в среде передачи. Для улучшения значения С/Ш сигналов, передаваемых на большие расстояния, и, соответственно, для увеличения дальности передачи и/или скорости передачи данных через определенные интервалы вдоль канала передачи могут быть установлены ретрансляторы сигналов. Ретрансляторы хорошо известны и могут использоваться для оптической,сверхвысокочастотной и радиочастотной (РЧ) систем связи. Ретрансляторы используют в настоящее время в системах сотовой связи для расширения зоны обслуживания базовой станцией сотовой связи мобильных телефонов. Однако использование ретранслятора для одного или более каналов на одной или больше частотах в пределах диапазона частот общего использования (например, от 800 до 830 МГц) может привести к взаимным помехам. Рассмотрим теперь фиг. 1 А, на которой показана схема спектра, представляющая примеры частот каналов первого оператора сотовой связи, которые он может использовать в пределах диапазона частот 800-830 МГц. На фиг. 1 В показан пример схемы спектра, иллюстрирующий частоты канала, которые может использовать второй оператор сотовой связи в том же географическом месте, что и первый, в пределах того же диапазона частот, 800-830 МГц. Как можно видеть на фиг. 1 А и 1 В, частоты каналов каждого из операторов могут отличаться друг от друга. При этом две или больше частот каналов одного оператора могут находиться между двумя или больше частотами каналов другого оператора или могут располагаться с обеих сторон одного или больше частот каналов другого оператора. Когда оператор применяет ретранслятор в ситуации, описанной выше, и примеры которой представлены на фиг. 1 А и 1 В, он должен использовать либо отдельную амплитудно-частотную характеристику для каждого канала, или может использовать ретранслятор с более широким диапазоном, перекрывающим диапазон частот, в пределах которого работают несколько каналов оператора. Однако, если используют ретранслятор с более широким диапазоном частот, такой ретранслятор неизбежно будет передавать один или больше каналов, принадлежащих обоим операторам. Передача канала (каналов) связи другого оператора связана как с юридическими, так и с деловыми осложнениями, которых оператор сотовой связи предпочел бы избежать. В известном уровне техники существуют ретрансляторы с аналоговыми блоками образования канала. В многоканальных ретрансляторах известного уровня техники используют аналоговые фильтры для исключения или отфильтровывания всех сигналов или каналов связи, не принадлежащих оператору, каналы которого должны быть ретранслированы. Например, если диапазон работающего ретранслятора составляет 800-830 МГц и оператор, использующий ретранслятор, имеет каналы связи на частотах 805,807 и 809 МГц, такой ретранслятор может быть оборудован аналоговыми фильтрами, которые пропускают только сигналы на частотах каналов оператора. Аналоговый многоканальный ретранслятор, таким образом, ретранслирует только сигналы на частотах каналов связи оператора. Аналоговые многоканальные ретрансляторы известного уровня техники имеют множество недостатков, которые устраняются с помощью настоящего изобретения. Сущность изобретения Приемник в соответствии с настоящим изобретением может принимать сигнал, связанный с определенным каналом связи на определенной частоте. Аналогово-цифровой преобразователь может генерировать цифровой сигнал, коррелированный с принимаемым сигналом, и цифровой сигнал можно пропускать через цифровой фильтр, сконфигурированный для фильтрации цифрового сигнала и для пропускания частотных компонентов на определенной частоте или возле определенной частоты канала связи. Цифроаналоговый преобразователь может генерировать аналоговый сигнал, коррелированный с отфильтрованным цифровым сигналом, и передатчик может передавать аналоговый сигнал. В соответствии с некоторыми вариантами выполнения настоящего изобретения может быть включен второй цифровой фильтр, сконфигурированный для пропускания частотных компонентов на второй частоте или возле второй частоты, ассоциированной со вторым каналом связи. В соответствии с некоторыми вариантами выполнения настоящего изобретения может быть включен преобразователь с понижением частоты, предназначенный для преобразования с понижением частоты принятого сигнала до сигнала промежуточной частоты. Преобразователь с повышением частоты также может быть включен для преобразования с повышением частоты до частоты передачи аналогового сигнала, коррелированного с отфильтрованным цифровым сигналом. Краткое описание чертежей Предмет настоящего изобретения, в частности, указан и определенно заявлен в заключительной части настоящего описания. Однако настоящее изобретение, как в отношении организации, так и в от-1 006619 ношении способа работы, вместе с его целями, свойствами и преимуществами лучше всего может быть понято со ссылкой на следующее подробное описание, которое следует читать совместно с рассмотрением прилагаемых чертежей, на которых на фиг. 1 А представлена схема спектра, представляющая пример четырех частот, которые могут использоваться первым оператором сотовой связи для четырех каналов связи в определенном географическом регионе; на фиг. 1 В показана схема спектра, представляющая пример трех частот, которые может использовать второй оператор сотовой связи для трех каналов связи в определенном географическом регионе; на фиг. 2 представлена блок-схема, изображающая пример двустороннего ретранслятора с цифровым блоком образования каналов в соответствии с некоторым вариантом выполнения настоящего изобретения; на фиг. 3 показана блок-схема, более подробно представляющая набор фильтров по фиг. 3; на фиг. 4 А-4D представлена схема спектра, изображающая примеры амплитудно-частотных характеристик цифровых фильтров 140 А-140D по фиг. 3; и на фиг. 5 показана блок-схема, изображающая другой пример двустороннего ретранслятора с цифровым блоком образования каналов в соответствии с некоторым вариантом выполнения настоящего изобретения. Следует понимать, что для упрощения и ясности представления элементы, показанные на чертежах,не обязательно представлены в масштабе. Например, размеры некоторых элементов могут быть преувеличены по отношению к другим элементам для ясности изложения. Кроме того, в соответствующих случаях номера ссылок могут повторяться на фигурах для обозначения соответствующих или аналогичных элементов. Подробное описание изобретения В следующем подробном описании множество конкретных деталей представлено в определенном порядке для обеспечения полного понимания настоящего изобретения. Однако для специалистов в данной области техники будет понятно, что настоящее изобретение можно использовать на практике без использования этих конкретных деталей. В других случаях хорошо известные способы, процедуры, компоненты и схемы не были подробно описаны, чтобы не затенять настоящее изобретение. Если только конкретно не указано другое, как очевидно из следующего описания, можно видеть,что во всем описании использование таких терминов, как "обработка", "вычисления", "расчеты", "определение" или тому подобное, относится к действию и/или процессам, выполняемым в компьютере или в вычислительной системе или аналогичном электронно-вычислительном устройстве, которое управляет и/или преобразует данные, представленные как физические величины, такие как электронные величины,с использованием регистров вычислительной системы и/или запоминающих устройств, в данные, представленные аналогично, как физические величины, в запоминающих устройствах вычислительной системы, регистрах или других таких устройствах накопления, передачи или отображения информации. Варианты выполнения настоящего изобретения могут включать устройства, предназначенные для выполнения описанных здесь операций. Такое устройство может быть специально сконструировано для требуемых целей, или оно может содержать компьютер общего назначения, включаемый избирательно или реконфигурируемый с помощью компьютерной программы, записанной в компьютере. Такая компьютерная программа может быть записана на носитель данных, считываемый компьютером, такой как,но без ограничений, диск любого типа, включая гибкие диски, оптические диски, CD-ROM (компактдиски с постоянно записанными данными), магнитно-оптические диски, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), электрически программируемое постоянное запоминающее устройство (СППЗУ), электрически стираемое и программируемое постоянное запоминающее устройство (ЭСППЗУ), магнитные или оптические карты или носители любого другого типа, пригодные для записи электронных инструкций, которые можно подключать к системной шине компьютера. Процессы и представления, описанные здесь, не следует полностью относить к какому-либо конкретному компьютеру или другому устройству. Различные системы общего назначения можно использовать с программами в соответствии с представленным здесь описанием, или для выполнения требуемого способа может оказаться удобным построить более специализированное устройство. Требуемая структура для множества таких систем будет очевидна из приведенного ниже описания. Кроме того, варианты выполнения настоящего изобретения не описаны со ссылкой на какой-либо конкретный язык программирования. Следует понимать, что множество языков программирования можно использовать для выполнения описанных здесь принципов настоящего изобретения. В соответствии с настоящим изобретением приемник принимает сигнал, ассоциированный с каналом связи на определенной частоте. Аналогово-цифровой преобразователь генерирует цифровой сигнал,скоррелированный с принятым сигналом, и такой цифровой сигнал пропускают через цифровой фильтр,сконфигурированный для фильтрации цифрового сигнала и для пропускания частотных компонентов на определенной частоте канала связи или рядом с ней. Цифроаналоговый преобразователь генерирует аналоговый сигнал, скоррелированный с отфильтрованным цифровым сигналом, и передатчик передает аналоговый сигнал.-2 006619 В соответствии с некоторыми вариантами выполнения настоящего изобретения может быть включен второй цифровой фильтр, сконфигурированный для пропускания частотного компонента на второй частоте или рядом с ней, ассоциированной со вторым каналом связи. В соответствии с некоторыми вариантами выполнения настоящего изобретения используют преобразователь с понижением частоты, предназначенный для преобразования с понижением частоты принятого сигнала до сигнала промежуточной частоты. Преобразователь с повышением частоты также может быть включен для преобразования с повышением частоты до частоты передачи аналогового сигнала,скоррелированного с отфильтрованным цифровым сигналом. На фиг. 2 показана блок-схема двустороннего ретранслятора 100 с цифровым блоком образования каналов в соответствии с настоящим изобретением. Двусторонний ретранслятор 100 может включать две основные секции: (А) секцию передачи данных от мобильного устройства на базовую станцию, которая принимает сигналы от мобильного устройства (например, сотового телефона) и ретранслирует сигнал на базовую станцию; и (В) секцию передачи данных от базовой станции на мобильное устройство, которая принимает сигналы с базовой станции и ретранслирует сигналы на мобильное устройство. Рассмотрим сначала секцию (А) передачи сигнала от мобильного устройства на базовую станцию, слева направо на фиг. 2, в которой может использоваться входной фильтр 110U, который для данного примера представляет собой радиочастотный (РЧ) фильтр или более конкретно может представлять собой фильтр, настроенный для пропускания частоты в диапазоне, например, 800-830 МГц. Входной РЧ фильтр 110U принимает сигналы от антенны и пропускает частоты в диапазоне частот одного или более каналов связи, повторяемых в преобразователе 120U с понижением частоты. Преобразователь 120U с понижением частоты смешивает принятый сигнал с синусоидальным или косинусоидальным сигналом определенной частоты, в результате чего происходит преобразование с понижением частоты принятого сигнала до промежуточной частоты (ПЧ). Входной РЧ фильтр 110U или преобразователь 120U с понижением частоты может включать усилитель сигнала (не показанный на фиг. 2). Аналогово-цифровой (А/Ц) преобразователь 130U выполняет выборку сигнала ПЧ и генерирует цифровой сигнал, представляющий сигнал, полученный в результате выборки сигналов ПЧ. Цифровой сигнал, представляющий сигнал ПЧ, поступает в набор 140U цифровых фильтров. На фиг. 3 показан более подробно вид набора 140U цифровых фильтров, включающего цифровые фильтры 140 а-140d. На фиг. 3 показана блок-схема набора 140U цифровых фильтров, включающего цифровые фильтры 140 а-140d. Цифровой сигнал, поступающий в набор 140U цифровых фильтров, поступает на каждый из цифровых фильтров 140 а-140d, и выходной сигнал каждого из цифровых фильтров комбинируют с помощью сумматора 142 или функционально эквивалентного устройства. Каждый из фильтров в наборе 140U цифровых фильтров имеет отдельную и индивидуальную амплитудно-частотную характеристику. Цифровые фильтры хорошо известны в области связи. На практике набор цифровых фильтров может быть выполнен на основе одного или множества процессоров (например, DSP процессор) или может быть выполнен на основе одной или множества специализированных схем цифровой фильтрации. В примере, показанном на фиг. 3, изображены четыре отдельные схемы цифрового фильтра. Как часть некоторого варианта выполнения настоящего изобретения, цифровые фильтры 140 а-140d могут быть выполнены как цифровые фильтры с эксплуатационным программированием (FPDF). То есть функция передачи каждого фильтра, наряду с его амплитудно-частотной характеристикой, может быть перепрограммирована или отрегулирована. На фиг. 4 А-4 В показаны примеры возможных амплитудно-частотных характеристик для цифровых фильтров 140 а-140d по фиг. 3, где цифровые фильтры 140 а-140b соответствуют первому-четвертому каналам связи, представленным на фиг. 1 А соответственно. То есть импульсная характеристика или характеристика частотной передачи каждого цифрового фильтра 140 а-140d может быть отдельно установлена или отрегулирована для передачи компонентов частоты цифрового сигнала, которые находятся на несущей частоте или возле ее соответствующего канала связи. Например, цифровой фильтр 140 а может быть запрограммирован с получением функции передачи, имеющей пик полосы пропускания амплитудночастотной характеристики на несущей частоте первого канала связи или возле нее, показанного на фиг. 1 А; цифровой фильтр 140b может быть запрограммирован с функцией передачи, имеющей пик полосы пропускания амплитудно-частотной характеристики на несущей частоты второго канала связи или возле нее, показанного на фиг. 1 А, и т.д. Конструкция цифровых фильтров и формирование функций передачи цифрового фильтра являются известными. Хотя выше были описаны конкретные фильтры и функции передачи, любые комбинации цифрового фильтра и функции передачи, известные в настоящее время или разработанные в будущем,можно использовать как часть настоящего изобретения. На фиг. 2 показан цифроаналоговый преобразователь (Ц/А) 150U, включенный сразу после набора 140U цифрового фильтра. Ц/А 150U может преобразовывать отфильтрованный цифровой сигнал, поступающий с выхода набора 140U цифровых фильтров, в аналоговый сигнал, причем этот аналоговый сигнал затем преобразуют с повышением частоты с помощью преобразователя 160U с повышением частоты до исходной частоты, которая была принята на входе РЧ фильтра 110U. Выходной фильтр 170U можно использовать для удаления гармоник, введенных в сигнал преобразователем 160U с повышением часто-3 006619 ты. После преобразователя 160U с повышением частоты или выходного РЧ фильтра 170U может быть установлен усилитель сигнала (не показанный на фиг. 2). Отфильтрованный сигнал затем передают на передающую антенну. Секция (В) передачи от базовой станции на мобильное устройство двустороннего ретранслятора 100 может представлять собой практически зеркальное отражение описанной выше секции (А) передачи с мобильного устройства на базовую станцию. Разница состоит в том, что входной РЧ фильтр 110D, набор 140D цифровых фильтров и выходной РЧ фильтр 170D настроены для приема и передачи частот каналов связи, используемых для передачи от базовой станции на мобильное устройство, в отличие от передачи частот через каналы связи или возле них, используемых для передачи от мобильного устройства на базовую станцию. Конкретные диапазоны частот настройки каждого из фильтров могут зависеть от конкретных частот каналов связи, используемых для передачи от мобильного устройства на базовую станцию и от базовой станции на мобильное устройство, и оператор может осуществлять ретрансляцию в определенном географическом месте. Частоты, показанные на фиг. 1 А и 1 В, представляют только примеры таких частот каналов связи. При этом на фиг. 1 А и 1B не делается различия между каналами связи, используемыми для передачи от мобильного устройства на базовую станцию и от базовой станции на мобильное устройство. Однако для специалистов в данной области техники будет понятно, что в системе сотовой связи может использоваться соответствующий канал связи от мобильного устройства к базовой станции для каждого канала связи от базовой станции на мобильное устройство. Взаимосвязь между частотой канала связи от мобильного устройства к базовой станции и частотой канала связи от базовой станции к мобильному устройству может быть фиксированной или может быть обусловлена отдельно между мобильным устройством и базовой станцией. На фиг. 5 показан другой возможный вариант выполнения двустороннего ретранслятора 100 в соответствии с настоящим изобретением. Как и в двустороннем ретрансляторе, показанном на фиг. 2, здесь используется две секции: (А) секция канала связи от мобильного устройства к базовой станции, и (В) секция канала связи от базовой станции к мобильному устройству. Так же, как и в варианте выполнения,показанном на фиг. 2, секции канала связи от мобильного устройства к базовой станции и от базовой станции к мобильному устройству, по существу, могут представлять собой зеркальное отражение друг друга, за исключением частот их настройки для пропускания и передачи сигнала. Рассмотрим секцию (В) передачи от базовой станции к мобильному устройству двустороннего ретранслятора 100 по фиг. 5, в котором может быть установлен антенный коммутатор, включающий входной РЧ фильтр 110D. Входной РЧ фильтр 110D подключен к каскаду 115D предварительной фильтрации, который может включать малошумящий усилитель (LNA) и аттенюатор. Выход блока 115D предварительной фильтрации подключен к РЧ блоку 125D, который преобразует выходной сигнал с понижением частоты, и также включает А/Ц преобразователь. Цифровые фильтры в блоке 140D цифровых фильтров могут быть выполнены аналогично описанным на фиг. 2, 3 или 4 А-4D, или они могут быть представлены в виде любых других цифровых фильтров, соответствующих настоящему изобретению. Выходной сигнал блока 140D цифрового фильтра поступает на РЧ блок 125D, который преобразует выходной сигнал с повышением частоты и включает Ц/А преобразователь. Блок 145D усилителя мощности включает аттенюатор, усилитель высокой мощности и блок отслеживания мощности. Схема автоматического регулирования усиления (АРУ) регулирует аттенюатор для поддержания, по существу, постоянного уровня выходного сигнала блока 145D усилителя мощности. Выходной сигнал блока 145D усилителя мощности поступает на антенный коммутатор, включающий выходной фильтр 170D, и проходит через него. Как и двусторонний ретранслятор 100 по фиг. 2, двусторонний ретранслятор 100 по фиг. 5 может быть сконфигурирован для передачи определенных наборов каналов связи на определенных несущих частотах или вокруг них, в направлении от мобильного устройства к базовой станции и для передачи определенных наборов каналов связи на определенных несущих частотах или вокруг них, в направлении от базовой станции к мобильному устройству. Цифровые фильтры в наборах или в блоке цифровых фильтров, 140U и 140D, могут быть настроены для передачи только частот на несущих частотах соответствующих каналов связи или вокруг них. Смещение несущих частот в результате преобразования с повышением частоты или преобразования с понижением частоты можно учитывать и компенсировать в цифровых фильтрах. Кроме того, двусторонний ретранслятор 100 в соответствии с настоящим изобретением может быть отрегулирован для отсекания интерференции узкополосных шумов в пределах диапазона частот каналов связи. Хотя выше были представлены и описаны определенные свойства настоящего изобретения, специалист в данной области техники может выполнить множество модификаций, замен, изменений и использовать ряд эквивалентов. Поэтому следует понимать, что приложенная формула изобретения предназначена для охвата всех таких модификаций и изменений, которые находятся в пределах истинной сущности настоящего изобретения.-4 006619 ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ ретрансляции каналов связи на определенной частоте, содержащий прием сигнала, имеющего определенную частоту канала связи; генерирование цифрового сигнала, скоррелированного с принятым сигналом; фильтрацию цифрового сигнала с помощью цифрового фильтра, сконфигурированного для пропускания компонентов частоты на конкретных частотах каналов связи или возле них; генерирование аналогового сигнала, скоррелированного с отфильтрованным цифровым сигналом, и передачу аналогового сигнала, скоррелированного с отфильтрованным цифровым сигналом. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно включает преобразование с понижением частоты принятого сигнала до промежуточной частоты перед генерированием цифрового сигнала. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что дополнительно включает преобразование с повышением частоты аналогового сигнала, скоррелированного с отфильтрованным цифровым сигналом перед передачей аналогового сигнала. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно включает фильтрацию цифрового сигнала с помощью цифрового фильтра, сконфигурированного для пропускания компонентов частоты на второй частоте или вокруг нее, ассоциированной со вторым каналом связи. 5. Способ по п.4, отличающийся тем, что дополнительно включает комбинирование цифровых сигналов каждого из указанных каскадов фильтрации и генерирование аналогового сигнала, скоррелированного с комбинированным цифровым сигналом. 6. Способ по п.5, отличающийся тем, что дополнительно включает передачу аналогового сигнала,скоррелированного с комбинированным цифровым сигналом. 7. Система для ретрансляции канала связи на определенной частоте, содержащая приемник, предназначенный для приема сигнала, имеющего определенную частоту канала связи; аналогово-цифровой преобразователь, предназначенный для генерирования цифрового сигнала,скоррелированного с принятым сигналом; цифровой фильтр, сконфигурированный для фильтрации цифрового сигнала и пропускания компонентов частоты на конкретной частоте канала связи или вокруг нее; цифроаналоговый преобразователь, предназначенный для генерирования аналогового сигнала,скоррелированного с отфильтрованным цифровым сигналом; и передатчик, предназначенный для передачи аналогового сигнала, скоррелированного с отфильтрованным цифровым сигналом. 8. Система по п.7, отличающаяся тем, что дополнительно содержит преобразователь с понижением частоты, который предназначен для преобразования принятого сигнала в сигнал промежуточной частоты. 9. Система по п.8, отличающаяся тем, что дополнительно содержит преобразователь с повышением частоты, предназначенный для преобразования аналогового сигнала, скоррелированного с отфильтрованным цифровым сигналом, в сигнал частоты передачи. 10. Система по п.7, отличающаяся тем, что дополнительно содержит второй цифровой фильтр,сконфигурированный для пропускания компонентов частоты на второй частоте или вокруг нее, ассоциированной со вторым каналом связи. 11. Система по п.10, отличающаяся тем, что дополнительно содержит блок суммирования, предназначенный для комбинирования выходных сигналов указанных первого и второго цифровых фильтров.