WO2010003526A1 - Repeater comprising a filter for each signal path - Google Patents

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WO2010003526A1
WO2010003526A1 PCT/EP2009/004356 EP2009004356W WO2010003526A1 WO 2010003526 A1 WO2010003526 A1 WO 2010003526A1 EP 2009004356 W EP2009004356 W EP 2009004356W WO 2010003526 A1 WO2010003526 A1 WO 2010003526A1
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WO
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signal
repeater
digital
switch
signal line
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Application number
PCT/EP2009/004356
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German (de)
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Inventor
Oliver Braz
Mathias Schmalisch
Jörg STEFANIK
Bogdan Mazilu
Original Assignee
Andrew Wireless Systems Gmbh
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Publication date
Application filed by Andrew Wireless Systems Gmbh filed Critical Andrew Wireless Systems Gmbh
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14—Relay systems
    • H04B7/15—Active relay systems
    • H04B7/155—Ground-based stations
    • H04B7/15564—Relay station antennae loop interference reduction
    • H04B7/15585—Relay station antennae loop interference reduction by interference cancellation

Definitions

  • the invention relates to a repeater having a first and a second signal line, which are guided between a first and a second switch, wherein the first switch is connected to a first antenna port and the second switch to a second antenna port, with one connected to the switches Control unit, which is designed to control the switches to an alternating connection of the antenna ports via the first and the second signal line.
  • a repeater is used to transmit communication signals in a wireless network, such as in a mobile network, according to the so-called Time Division Duplex (TDD) method, and communicates with both a base station and a network terminal, in particular a mobile terminal , wireless via high-frequency radio signals (radio frequencies).
  • TDD Time Division Duplex
  • Such a wireless communicating repeater is also called an off-air repeater.
  • the same frequency is usually used for transmission in both directions.
  • the signals of different running direction are assigned to different time ranges. In other words, the signals between the input and the output run alternately in one direction and the other direction.
  • a repeater is generally used to enable communication with a network terminal in shading areas of a wireless network, in particular a mobile radio network, or at the range limits of a base station.
  • a network terminal in shading areas of a wireless network, in particular a mobile radio network, or at the range limits of a base station.
  • an off-air repeater that communicates wirelessly with the base station in an uplink direction and wirelessly with the network terminal in a downlink direction, there is a need for using the TDD technique. Since no regular operation is possible in a TDD system during the switching of the signal directions, the switching time is kept as short as possible. In today's TDD system, this switching time is a few microseconds. For switching suitable switches are used, which have short switching times and provide a high isolation between the signals of different direction.
  • the object of the invention is to provide a repeater operating according to the TDD technique, in which the feedback between the output and the input signal is further reduced compared to the prior art.
  • a repeater having a first and a second signal line, which are guided between a first and a second switch, wherein the first switch with a first antenna port and the second switch is connected to a second antenna port, with a connected to the switches control unit which is configured to drive the switches to an alternating connection of the antenna ports via the first and the second signal line, as well as provided with a switchable in the first and in the second signal line digital unit, wherein the digital unit connected in series an A / D converter a Includes FIR filters and a D / A converter.
  • the TDD technology is realized.
  • the switches are controlled or switched such that one of the two signal lines in uplink and the other of the signal lines are traversed in the downlink direction.
  • the different communication directions are distributed to different signal lines.
  • Each communication direction is assigned a specific time window. It is alternately switched between the communication directions.
  • the invention initially starts from the fact that interference phenomena can also occur in an off-air repeater which uses the TDD technique.
  • the radiated output signal is received again on the input side, amplified and again broadcast. It comes to a disturbing feedback, in particular to a disturbing vibration behavior of the repeater.
  • the invention now recognizes that such a vibration behavior of a TDD system can be avoided by implementing digital filtering.
  • a digital unit which can be switched into the first and the second signal line is provided which, connected in series, comprises an A / D converter and an FIR filter and a D / A converter.
  • the communication signal of a predetermined frequency is digitized, filtered and then converted back into an analog output signal, which then passes to the radiation.
  • an FIR filter acts with predetermined filter components on the rushing communication signal.
  • An FIR filter d. H.
  • a finite impulse response filter is a discrete filter that has a finite-length impulse response.
  • the filter as such can be stimulated to no independent vibration. Feedback through the filter as such is excluded.
  • the FIR filter acts in particular as a bandpass filter.
  • TDD repeater with digital filtering makes it possible to provide a high-performance off-air repeater based on the technology used has a relatively low crosstalk of the two communication channels to each other and in which on the other hand, feedback effects of the radiated output signal are significantly reduced to the input signal.
  • FIR filter transformations such as Fourier transform, convolutions, bandpass and others can be realized without quantization errors in digitization due to a finite sampling rate.
  • a common path of the two signal lines is switchable by means of a third and a fourth switch, wherein the digital unit is arranged in the common path, and wherein the control unit is formed, the digital unit by means of the third and fourth switch alternately into the first and switch to the second signal line.
  • digital filtering of the uplink and downlink communication signals only needs to be done in the corresponding allocated time slots. Since the signal travel direction alternates between uplink and downlink direction, only a single digital unit is needed for the digital filtering of the uplink signal and the downlink signal. This is switched in accordance with the switching signals to the third and the fourth switch alternately the first and the second signal line. In a corresponding embodiment of the signal lines using further switches can thus be dispensed with a double configuration of the digital unit.
  • the digital unit by a first digital module connected in the first signal line and by a second digital module connected to the second digital line, wherein each of the digital modules comprises an A / D converter, an FIR filter and a D / A Converter.
  • the signal lines in the uplink and in the downlink direction are executed in parallel and each with identical components.
  • a portion of the output signal to be radiated is tapped by means of a coupler and fed back as the reference signal of the digital unit.
  • the FIR filter is used here as an adaptive filter, which adapts the filter coefficients to cancel out the feedback between the radiated output signal and the received input signal on the basis of the obtained reference signal.
  • it is a control loop in which the adaptive filter controls the output signal to a minimum feedback.
  • the filter tries to emulate the transfer function for the radiated signal in the received signal and turn on with appropriate time delay and opposite sign to the received signal. By means of such filtering interferences can be eliminated by feedback of the radiated output signal to the received signal.
  • a memory is included for storing the filter coefficients determined for canceling out a feedback in the respectively transmitted signal, wherein the digital unit or the control unit is designed to operate during the Transmission delay to store the determined filter coefficients in the memory and to provide as start values for the adaptive filter when changing the transmission direction again.
  • the filter coefficients last determined for the corresponding direction are predefined as input variables for each change in the transmission direction.
  • the digital unit is designed for storing the filter coefficients, wherein the control unit each causes the digital unit to store the filter coefficients.
  • the control unit in particular uses a synchronization or switching signal which indicates the switching of the transmission directions.
  • the digital unit is preferably designed as a so-called FPGA (Field Programmable Gate Array), ie as a programmable integrated circuit.
  • the first digital module is expediently connected to the first coupler and the second digital module is connected to the second coupler.
  • the corresponding digital module receives in each case the assigned output-side reference signal.
  • the signals of the downlink direction and the uplink direction must generally be amplified.
  • amplifiers must be used, which have output powers of more than 10 watts in some cases.
  • When changing the signal direction of such an amplifier must be switched off quickly. Switching the high supply currents of such an amplifier, which are typically in the range of a few amperes, within the desired short switching times, however, requires complex circuit solutions. Despite the use of fast switches with high isolation of the switching paths to each other, a noise level of the switched-off signal is unsatisfactorily introduced into the signal traveling in the other direction.
  • a high-frequency short-circuit switch is preferably arranged on the output side of a power amplifier in the first and / or the second signal line of the repeater, wherein the or each high-frequency short-circuit switch comprises a short-circuit, respectively connected via a switching element to ground, and each including the switching element has an active length corresponding to an odd-numbered multiple of a quarter of a current length of a transmitted RF signal, and wherein the or each switching element is respectively connected to the control unit, which is further formed, the or each switching element in switching through the corresponding signal line in case of a short circuit and blocking circuit of the corresponding signal line to a blocking effect to control.
  • the active length of the short-circuit line is dimensioned such that it corresponds to an odd-numbered multiple of a quarter of the wavelength of the high-frequency signal to be switched.
  • the active length is understood to mean the real length of the conductor track including the switching element. Specifically, therefore, for the active length of 1/4 ⁇ , 3/4 ⁇ , 5/4 ⁇ , etc. to choose where ⁇ denotes the wavelength of the high-frequency signal.
  • the switching element If, on the other hand, the switching element is blocked, then the end of the short-circuit line can assume indefinite, thus free states. In other words, the system is thus forced at the end of the short-circuit line a vibration belly. In this case, however, due to the ⁇ / 4 condition on the output side of the power amplifier, there is a swinging balance. The high-frequency signal is thus disconnected when the switching element blocks. Since the switching element is introduced into a short-circuit line branching off from the signal line or lines, the characteristic of the switching element no longer contributes in a disturbing manner to the high-frequency signal along the signal lines. As a result, switching of the high frequency signal with high linearity can be achieved. If such a high-frequency short-circuit switch is used, the noise crosstalk to the signal of other direction and in the case of blocking a non-linear signal distortion is significantly reduced in the case of blocking.
  • the specified high-frequency short-circuit switch acts as a so-called notch or notch filter, which cuts out of a frequency band a narrow frequency range in the sense of a notch.
  • switching elements can be selected for switching, even with the involvement of mechanical switches.
  • electronic switching elements are advantageously used.
  • Transistors, thyristors, reed contacts or so-called MEM switches can be used as such switching elements, the latter meaning microelectromechanical switches which are dimensioned on the nanoscale and, in particular, effect electrostatically, piezoelectrically or magnetically switching of the structures.
  • a diode, a Schottky diode, or a gas discharge tube is used as the electronic switching element.
  • the Schottky diode shows a particularly rapid degradation of the barrier layer, which allows high switching speeds.
  • the gas discharge tube shows a rapid switching behavior as soon as the voltage drop across it exceeds a certain level.
  • the diode and the gas discharge tube can be switched in a simple manner by using one of the connecting lines as the switching device.
  • switchable voltage source is provided. Via such a connection, the diode can be switched between a passage and a blocking direction or the gas discharge tube can be ignited or brought into the blocking state. It makes sense to switch on the voltage source for decoupling the Hochfrequenzsingnals means of an inductance of the connecting line.
  • the short-circuit line can be given as any conductor track.
  • the short-circuit line is designed as a strip conductor of predetermined length.
  • a plurality of individual short-circuit lines may be provided which are each connected to the ground terminal via a switching element, the active lengths of the short-circuit lines meeting the ⁇ / 4 condition, in each case with regard to different wavelengths.
  • a frequency band is then separated from the signal line.
  • control unit is associated with a synchronization unit which is connected to one of the couplers and which is designed to identify a switching signal from the signal coupled out by means of the coupler, the control unit being arranged to control the points in accordance with the switching signal.
  • a switching signal which is transmitted with the radio signal of the base station is identified on the input side of the repeater assigned to a base station from the input signal.
  • This switching signal is used to synchronize the repeater and used accordingly to control the switches.
  • the repeater is synchronized with the base station.
  • the synchronization unit can be designed as a separate module of the repeater.
  • the synchronization unit is connected to the digital unit, and in particular is a component of this itself. With this embodiment, a rapid shutdown of the digital modules corresponding to the signal lines can be made.
  • the synchronization unit can identify the switching signal from the input signal of the digital unit so that, if necessary, an input-side coupler can be dispensed with.
  • the synchronization unit is designed to determine the transmission duration in the two signal lines between the first and the second switch and to adjust the switching signals for each switch according to the respective transmission duration. If, for example, large amounts of data are to be transmitted in the uplink direction, then the ratio of the length of the time window assigned to the uplink direction to the length of the time window allocated to the downlink direction can be increased.
  • the synchronization unit realizes a correspondingly changed switching signal and can insofar dynamically adapt the assigned time windows in the repeater.
  • FIG. 2 shows a repeater according to a second embodiment variant.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a repeater 1, which operates according to the TDD technique.
  • the repeater 1 has a first signal line 3 and a second signal line 4 which, by means of a first switch 5 and a second switch 6, alternately between a first antenna port 8 and a second switch 6.
  • th antenna port 9 can be switched.
  • a communication signal passes through the first signal line 3 in an uplink direction (UL) between a network terminal and a base station and the second signal line in a downlink direction (DL) between the base station and a network terminal.
  • UL uplink direction
  • DL downlink direction
  • a first coupler 10 is connected upstream, which serves to tap an input signal for the purpose of synchronization.
  • a reference signal is tapped by means of the first coupler 10.
  • the second switch 6 is preceded by a second coupler 11, via which also a reference signal is tapped.
  • the first coupler 10 and the second coupler 11 are preceded by a first bandpass filter 13 and a second bandpass filter 14, respectively, which filters out the transmission frequency of the communication signal.
  • the first band-pass filter 13 is connected to an antenna 16 which is in radio communication with the base station.
  • the second bandpass filter 14 is connected to an antenna 17 which is in radio communication with the network terminal.
  • the repeater 1 further comprises a central control unit 19, as well as a separate synchronization unit 20, which communicates with the control unit 19 via a bus 21.
  • the synchronization unit 20 detects a tapped signal which is used to synchronize the repeater 1 via the receive signal of the base station tapped off the first coupler 10.
  • the synchronization unit 20 may also be connected to the second coupler 11.
  • the synchronization unit 20 provides a part of the control unit 19 there.
  • a digital unit 28 is turned on in the first and second signal lines 3 and 4, respectively, for digital filtering of the intermittent communication signals.
  • the digital unit 28 comprises a first digital module 30 connected in the first signal line 3 and a second digital module 31 connected in the second signal line 4.
  • Each of the digital modules 30 and 31 comprises an A / D converter 33, an FIR filter, in the signal propagation direction 34 and a subsequent D / A converter 35.
  • the respective digital module 30, 31 continuous communication signal is digitized with a corresponding predetermined sampling rate, then digitally filtered by means of the FIR filter 34 and subsequently by means of the D / A converter 35 again converted into an analog signal.
  • the first digital module 30 is in communication with the first coupler 10 and the second digital module 31 is in communication with the second coupler 11.
  • the signal to be radiated is tapped in each case on the output side according to the signal propagation direction in the signal lines 3, 4 and used for digital filtering.
  • the FIR filter 34 acts as an adaptive filter, wherein the filter coefficients are adapted to cancel out a feedback of the output-side radiated signal to the input side.
  • the resulting output-side reference signal is switched by means of the adaptive FIR filter 34 with a certain time delay and a negative sign to the respectively intersecting communication signal. A feedback effect is thus prevented.
  • each of the high-frequency short circuit switches 37, 38 has a switching element 40 or 41, which is in communication with the control unit 19 or the synchronization unit 20.
  • the active length of the short-circuit line including the respective switching element 40, 41 is ⁇ / 4 of the wavelength of the high-frequency communication signal.
  • the control unit 19 is designed such in that it switches through the switching element 40, 41 in each case during the cycle times in the case of a passing communication signal and, in the blocked signal line 3, 4, drives in the blocking direction.
  • a vibration amplitude of the high-frequency signal is forced so that the passing communication signal can then be tapped.
  • a vibration node is provided on the output side so that noise of the respective power amplifier 24, 26 can no longer cross over into the other signal line 3 or 4.
  • the high-frequency short-circuit switches 37, 38 are in particular designed by means of simultaneously switching short-circuit lines which fulfill the respective ⁇ / 4-condition for different wavelengths. In this way, by switching the high-frequency short circuit switches 37, 38 a desired frequency band is influenced.
  • the high frequency short circuit switches 37, 38 act as a notch or notch filter.
  • FIG. 2 schematically shows a repeater 1 'according to a second embodiment variant.
  • the repeater 1 ' is configured as a double-antenna system, so that two identical repeater parts I and II are provided.
  • the two Repeatermaschine I and Il are graphically separated by a central, dotted line for clarity.
  • the structure and operation of the repeater 1 ' is explained primarily with reference to the Repeatererteils I. In this case, identical parts are denoted by identical reference numerals with FIG.
  • the repeater 1 ' according to FIG. 2 comprises a first signal line 3 and a second signal line 4 which can be alternately switched between the antenna ports 8 and 9 by means of a first switch 5 and a second switch 6.
  • the antenna port 8 is assigned the antenna 16 which is in radio communication with a base station via a bandpass filter 13.
  • the antenna port 9 is connected via a bandpass filter 14 with the antenna 17, which is in radio communication with a network terminal.
  • the first signal line 3 in an uplink direction (UL) and the second signal line 4 in a downlink direction (DL).
  • a common path 50 that can be used by both signal lines 3 and 4 is formed in the repeater 1 'by means of a third diverter 47 and a fourth diverter 48.
  • a digital unit 28 for digital filtering is arranged between the small-signal amplifier 23 and the power amplifier 24.
  • the path 50 is always traversed by the communication signals in the same direction.
  • a communication signal emitted by the base station in the downlink direction passes through the second signal line 4 to the third switch 47.
  • the third switch 47 is switched such that the incoming communication signal passes through the common path 50.
  • the digital filtering takes place corresponding to the repeater 1.
  • the communication signal via the fourth switch 48 finally passes through the power amplifier 24 in the switch 6, and is then transmitted via the antenna 17 to a network device.
  • a high-frequency short-circuit switch 37 is arranged, which is designed with a switching element 40 corresponding to FIG. 1.
  • the switch 6 is designed in the modification of the repeater 1 in the present case as a circulator 45.
  • the illustrated circulator 45 has three ports, wherein, depending on the signal propagation direction, forwarding of the communication signal is always possible only via two specific ports.
  • the circulator 45 does not require a switching function.
  • Such a circulator can be realized for example by means of ferrites. So far, the use of a circulator in a TDD system has been associated with the disadvantage of insufficient isolation between the two signal paths.
  • the high-frequency short-circuit switch 37 with the circulator 45, however, a much improved TDD Realize system. In this case, noise crosstalk is reliably prevented by the high-frequency short-circuit switch 37, while the circulator 45 effects a change in the signal propagation directions without a circuit.
  • the digital unit 28 of the repeater 1 includes the control unit 19 and a synchronization unit 20 via corresponding connecting lines, the switching function of the switches 5, 47 and 48 realized.
  • the synchronization unit 20 receives a switching signal with which the switches 5, 47 and 48 of the clocking predetermined by the base station are operated.
  • a communication signal coming from the network terminal after the circulator 45 in the uplink direction passes through the first signal line 3, the switch 47, the common path 50, and passes via the switch 48 to the switch 5 and thus to the antenna 16.
  • Adaptive filtering for feedback cancellation is not shown in FIG. Of course, such but be realized in accordance with FIG. 1.

Abstract

The invention relates to a repeater (1, 1') comprising a first and a second signal line (3 and 4), which are guided between a first and a second high-pass/low-pass filter (5 and 6), the first filter (5) being connected to a first antenna port (8) and the second filter (6) being connected to a second antenna port (9), a control unit (19) that is connected to the filters (5, 6) and is designed to control the filters (5, 6) to alternately connect the antenna ports (8, 9) via the first and second signal lines (3 and 4), in addition to a digital unit (28) that can be connected into the first and the second signal line (3 and 4), said digital unit (28) comprising an A/D converter (33), an FIR filter (34) and a D/A converter (35). A repeater (1, 1') of this type exhibits a low degree of crosstalk in the two signal lines (3, 4) as a result of the TDD technology whilst at the same time having reduced feedback of an emitted output signal into the input signal.

Description

REPEATER MIT FILTER FÜR JEDEN SIGNALWEG Beschreibung REPEATER WITH FILTER FOR EACH SIGNAL PATH Description
Die Erfindung betrifft einen Repeater mit einer ersten und mit einer zweiten Signalleitung, die zwischen einer ersten und einer zweiten Weiche geführt sind, wobei die erste Weiche mit einem ersten Antennenport und die zweite Weiche mit einem zweiten Antennenport verbunden ist, mit einer mit den Weichen verbundenen Steuereinheit, die ausgebildet ist, die Weichen zu einer wechselweisen Verbindung der Antennenports über die erste und über die zweite Signalleitung anzusteuern. Ein solcher Repeater dient zur Übertragung von Kommunikationssignalen in einem drahtlosen Netz, wie beispielsweise in einem Mobilfunknetz, gemäß dem sogenannten Time Division-Duplex (TDD)-Verfahren, und kommuniziert hierbei sowohl mit einer Basisstation als auch mit einem Netzendgerät, insbesondere einem Mobilfunk-Endgerät, drahtlos über hochfrequente Funksignale (Radiofrequenzen). Ein solcher, drahtlos kommunizierender Repeater wird auch Off-Air- Repeater genannt.The invention relates to a repeater having a first and a second signal line, which are guided between a first and a second switch, wherein the first switch is connected to a first antenna port and the second switch to a second antenna port, with one connected to the switches Control unit, which is designed to control the switches to an alternating connection of the antenna ports via the first and the second signal line. Such a repeater is used to transmit communication signals in a wireless network, such as in a mobile network, according to the so-called Time Division Duplex (TDD) method, and communicates with both a base station and a network terminal, in particular a mobile terminal , wireless via high-frequency radio signals (radio frequencies). Such a wireless communicating repeater is also called an off-air repeater.
Bei der TDD-Technik zur wechselweisen Übermittlung hochfrequenter Signale zwischen einem Ein- und einem Ausgang wird zur Übertragung in beide Richtungen meist dieselbe Frequenz verwendet. Um ein Übersprechen der in verschiedene Richtungen laufenden Signale zu verhindern, werden die Signale unterschiedlicher Laufrichtung verschiedenen Zeitbereichen zugeordnet. Mit anderen Worten laufen die Signale zwischen dem Ein- und dem Ausgang abwechselnd in die eine und in die andere Richtung.In the TDD technique for alternately transmitting high-frequency signals between an input and an output, the same frequency is usually used for transmission in both directions. In order to prevent crosstalk of the signals running in different directions, the signals of different running direction are assigned to different time ranges. In other words, the signals between the input and the output run alternately in one direction and the other direction.
Ein Repeater wird generell dazu eingesetzt, in Abschattungsbereichen eines Drahtlos-Netzes, insbesondere eines Mobilfunknetzes, oder an den Reichweitegrenzen einer Basisstation eine Kommunikation mit einem Netzendgerät zu ermöglichen. Gerade bei einem Off-Air-Repeater, der in einer Uplink-Richtung drahtlos mit der Basisstation und in einer Downlink-Richtung drahtlos mit dem Netzendgerät kommuniziert, besteht ein Bedarf zum Einsatz der TDD-Technik. Da in einem TDD-System während des Umschaltens der Signallaufrichtungen kein regulärer Betrieb möglich ist, wird die Umschaltdauer möglichst kurz gehalten. In einem heutigen TDD-System beträgt diese Umschaltzeit einige Mikrose- kunden. Zum Umschalten werden geeignete Schalter eingesetzt, die kurze Schaltzeiten aufweisen und eine hohe Isolation zwischen den Signalen unterschiedlicher Laufrichtung bieten. Aber auch bei einem Off-Air-Repeater, der nach dem Prinzip der TDD-Technik arbeitet, tritt das Phänomen einer Rückkopplung des abgestrahlten Signals in das Eingangssignal auf. Da das Eingangssignal erneut verstärkt und abgestrahlt wird, kann es insofern zu unerwünschten Interferenz-Erscheinungen und insbesondere zu einem unerwünschten Schwingungsverhalten des Repeaters kommen.A repeater is generally used to enable communication with a network terminal in shading areas of a wireless network, in particular a mobile radio network, or at the range limits of a base station. Especially with an off-air repeater that communicates wirelessly with the base station in an uplink direction and wirelessly with the network terminal in a downlink direction, there is a need for using the TDD technique. Since no regular operation is possible in a TDD system during the switching of the signal directions, the switching time is kept as short as possible. In today's TDD system, this switching time is a few microseconds. For switching suitable switches are used, which have short switching times and provide a high isolation between the signals of different direction. But even in an off-air repeater, which operates on the principle of TDD technology, the phenomenon of a feedback of the radiated signal in the input signal occurs. Since the input signal is amplified and radiated again, undesired interference phenomena and, in particular, unwanted oscillation behavior of the repeater can occur.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen gemäß der TDD-Technik arbeitenden Repeater anzugeben, bei welchem die Rückkopplung zwischen dem Ausgangsund dem Eingangssignal gegenüber dem Stand der Technik weiter verringert ist.The object of the invention is to provide a repeater operating according to the TDD technique, in which the feedback between the output and the input signal is further reduced compared to the prior art.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch einen Repeater mit der Merkmalskombination gemäß Anspruch 1 gelöst. Demnach ist ein Repeater mit einer ersten und mit einer zweiten Signalleitung, die zwischen einer ersten und einer zweiten Weiche geführt sind, wobei die ersten Weiche mit einem ersten Antennenport und die zweite Weiche mit einem zweiten Antennenport verbunden ist, mit einer mit den Weichen verbundenen Steuereinheit, die ausgebildet ist, die Weichen zu einer wechselweisen Verbindung der Antennenports über die erste und der zweite Signalleitung anzusteuern, sowie mit einer in die erste und in die zweite Signalleitung schaltbaren Digitaleinheit vorgesehen, wobei die Digitaleinheit in Serie geschaltet eine A/D-Wandler einen FIR-Filter und einen D/A-Wandler umfasst.This object is achieved by a repeater with the combination of features according to claim 1. Accordingly, a repeater having a first and a second signal line, which are guided between a first and a second switch, wherein the first switch with a first antenna port and the second switch is connected to a second antenna port, with a connected to the switches control unit which is configured to drive the switches to an alternating connection of the antenna ports via the first and the second signal line, as well as provided with a switchable in the first and in the second signal line digital unit, wherein the digital unit connected in series an A / D converter a Includes FIR filters and a D / A converter.
Mittels der beiden Signalleitungen, die zwischen die beiden mit den Antennenports verbundenen Weichen gestaltet sind, wird die TDD-Technik realisiert. Entsprechend einem vorgegebenen Schaltsignal werden die Weichen derart angesteuert bzw. geschaltet, dass eine der beiden Signalleitungen in Uplink- und die andere der Signalleitungen in Downlink-Richtung durchlaufen werden. Mit anderen Worten sind die unterschiedlichen Kommunikationsrichtungen auf unterschiedliche Signalleitungen verteilt. Jeder Kommunikationsrichtung ist dabei ein spezifisches Zeitfenster zugeordnet. Es wird abwechselnd zwischen den Kommunikationsrichtungen geschaltet.By means of the two signal lines, which are designed between the two switches connected to the antenna ports, the TDD technology is realized. According to a predetermined switching signal, the switches are controlled or switched such that one of the two signal lines in uplink and the other of the signal lines are traversed in the downlink direction. In other words, the different communication directions are distributed to different signal lines. Each communication direction is assigned a specific time window. It is alternately switched between the communication directions.
Die Erfindung geht zunächst von der Tatsache aus, dass es auch bei einem Off- Air-Repeater der nach der TDD-Technik arbeitet, zu Interferenzphänomenen kommen kann. Das abgestrahlte Ausgangssignal wird eingangsseitig erneut empfangen, verstärkt und wiederum ausgestrahlt. Es kommt zu einer störenden Rückkopplung, insbesondere zu einem störenden Schwingungsverhalten des Repeaters. Die Erfindung erkennt nun, dass sich ein solches Schwingungsverhalten eines TDD-Systems durch die Implementierung einer digitalen Filterung vermeiden lässt. Hierzu ist eine in die erste und in die zweite Signalleitung schaltbare Digitaleinheit vorgesehen, die in Serie geschaltet einen A/D-Wandler und einen FIR-Filter und einen D/A-Wandler umfasst. Hierdurch wird das Kommunikationssignal einer vorgegebenen Frequenz digitalisiert, gefiltert und anschließend in ein analoges Ausgangssignal zurückgewandelt, welches dann zur Abstrahlung gelangt. Zwischen dem A/D- und dem D/A-Wandler ist hierbei ein FIR-Filter gesetzt, der mit vorgegebenen Filterkomponenten auf das durcheilende Kommunikationssignal wirkt. Ein FIR-Filter, d. h. ein Filter mit endlicher Impulsantwort (Finite Impulse Response Filter) ist eine diskreter Filter, der über eine Impulsantwort mit endlicher Länge verfügt. Der Filter als solcher kann insofern zu keiner selbstständigen Schwingung angeregt werden. Eine Rückkopplung durch den Filter als solche ist ausgeschlossen. Über eine entsprechende Vorgabe der Filterkoeffizienten können somit Seitenbanden des Kommunikationssignals abgetrennt und eine Rückkopplung wirkungsvoll verhindert werden. Der FIR-Filter wirkt insbesondere als Bandpassfilter.The invention initially starts from the fact that interference phenomena can also occur in an off-air repeater which uses the TDD technique. The radiated output signal is received again on the input side, amplified and again broadcast. It comes to a disturbing feedback, in particular to a disturbing vibration behavior of the repeater. The invention now recognizes that such a vibration behavior of a TDD system can be avoided by implementing digital filtering. For this purpose, a digital unit which can be switched into the first and the second signal line is provided which, connected in series, comprises an A / D converter and an FIR filter and a D / A converter. As a result, the communication signal of a predetermined frequency is digitized, filtered and then converted back into an analog output signal, which then passes to the radiation. Between the A / D and the D / A converter in this case an FIR filter is set, which acts with predetermined filter components on the rushing communication signal. An FIR filter, d. H. a finite impulse response filter is a discrete filter that has a finite-length impulse response. The filter as such can be stimulated to no independent vibration. Feedback through the filter as such is excluded. By means of a corresponding specification of the filter coefficients, side bands of the communication signal can thus be separated and feedback effectively prevented. The FIR filter acts in particular as a bandpass filter.
Durch die neuartige Kombination eines nach der TDD-Technik arbeitenden Repeaters mit einer digitalen Filterung gelingt es, einen leistungsstarken Off-Air- Repeater bereit zu stellen, der einerseits aufgrund der verwendeten Technologie ein relativ geringes Übersprechen der beiden Kommunikationskanäle zueinander aufweist und bei welchem zum anderen Rückkopplungseffekte des abgestrahlten Ausgangssignals auf das Eingangssignal deutlich verringert sind. Durch die Anwendung eines FIR-Filters können Transformationen wie eine Fouriertransformation, Faltungen, eine Bandpass-Funktion und weitere realisiert werden, ohne dass sich Quantisierungfehler bei der Digitalisierung in Folge einer endlichen Abtastrate auswirken.The novel combination of a TDD repeater with digital filtering makes it possible to provide a high-performance off-air repeater based on the technology used has a relatively low crosstalk of the two communication channels to each other and in which on the other hand, feedback effects of the radiated output signal are significantly reduced to the input signal. By applying an FIR filter, transformations such as Fourier transform, convolutions, bandpass and others can be realized without quantization errors in digitization due to a finite sampling rate.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist mittels einer dritten und einer vierten Weiche ein gemeinsamer Pfad der beiden Signalleitungen schaltbar, wobei die Digitaleinheit in dem gemeinsamen Pfad angeordnet ist, und wobei die Steuereinheit ausgebildet ist, die die Digitaleinheit mittels der dritten und vierten Weiche wechselweise in die erste und in die zweite Signalleitung zu schalten. Bei dieser Ausführungsform wird erkannt, dass eine digitale Filterung der in Uplink- und Downlink-Richtung laufenden Kommunikationssignale nur in den entsprechenden, zugeordneten Zeitfenstern vorgenommen werden braucht. Da sich die Signallaufrichtung zwischen Uplink- und Downlink Richtung abwechselt, wird zur digitalen Filterung des Uplink- als auch des Downlink-Signals nur eine einzige Digitaleinheit benötigt. Diese wird entsprechend den Schaltsignalen an die dritte und die vierte Weiche abwechselnd der ersten und der zweiten Signalleitung zugeschaltet. Bei einer entsprechenden Ausgestaltung der Signalleitungen unter Verwendung von weiteren Weichen kann somit auf eine doppelte Ausgestaltung der Digitaleinheit verzichtet werden.In an advantageous embodiment, a common path of the two signal lines is switchable by means of a third and a fourth switch, wherein the digital unit is arranged in the common path, and wherein the control unit is formed, the digital unit by means of the third and fourth switch alternately into the first and switch to the second signal line. In this embodiment, it is recognized that digital filtering of the uplink and downlink communication signals only needs to be done in the corresponding allocated time slots. Since the signal travel direction alternates between uplink and downlink direction, only a single digital unit is needed for the digital filtering of the uplink signal and the downlink signal. This is switched in accordance with the switching signals to the third and the fourth switch alternately the first and the second signal line. In a corresponding embodiment of the signal lines using further switches can thus be dispensed with a double configuration of the digital unit.
Alternativ ist es selbstverständlich auch möglich, die Digitaleinheit durch ein in die erste Signalleitung geschaltetes erstes Digitalmodul und durch ein in die zweite Digitalleitung geschaltetes zweites Digitalmodul auszugestalten, wobei jedes der Digitalmodule einen A/D-Wandler, einen FIR-Filter und einen D/A-Wandler um- fasst. In dieser Ausgestaltung sind die Signalleitungen in Uplink- und in Downlink- Richtung parallel und mit jeweils identischen Komponenten ausgeführt. In einer weiter bevorzugten Ausgestaltung ist dem ersten Antennenport ein erster Koppler und/oder dem zweiten Antennenport ein zweiter Koppler nachgeschaltet, wobei zur Übertragung eines jeweiligen Referenzsignals die Digitaleinheit mit dem ersten und/oder dem zweiten Koppler verbunden ist, und wobei der oder jeder FIR-Filter als ein adaptiver Filter zur Auslöschung einer Rückkopplung in dem jeweils zu übertragenden Signal ausgebildet ist. Bei dieser Ausgestaltung wird mittels eines Kopplers ein Teil des abzustrahlenden Ausgangssignals abgegriffen und als Referenzsignal der Digitaleinheit zurückgeleitet. Der FIR-Filter wird hierbei als ein adaptiver Filter eingesetzt, der aufgrund des erhaltenen Referenzsignals die Filterkoeffizienten zu einer Auslöschung der Rückkopplung zwischen dem abgestrahlten Ausgangssignal und dem erhaltenden Eingangssignal anpasst. Mit anderen Worten handelt es sich um eine Regelschleife, bei welcher der adaptive Filter das Ausgangssignal auf eine minimale Rückkopplung regelt. Der Filter versucht, die Übertragungsfunktion für das abgestrahlte Signal in das Empfangssignal nachzubilden und mit entsprechender Zeitverzögerung und entgegengesetztem Vorzeichen dem Empfangssignal aufzuschalten. Mittels einer derartigen Filterung können Interferenzen durch Rückkopplung des abgestrahlten Ausgangssignals auf das Empfangssignal eliminiert werden.Alternatively, it is of course also possible to configure the digital unit by a first digital module connected in the first signal line and by a second digital module connected to the second digital line, wherein each of the digital modules comprises an A / D converter, an FIR filter and a D / A Converter. In this embodiment, the signal lines in the uplink and in the downlink direction are executed in parallel and each with identical components. In a further preferred embodiment, the first antenna port, a first coupler and / or the second antenna port, a second coupler connected downstream, wherein for transmitting a respective reference signal, the digital unit is connected to the first and / or the second coupler, and wherein the or each FIR Filter is designed as an adaptive filter for canceling a feedback in each signal to be transmitted. In this embodiment, a portion of the output signal to be radiated is tapped by means of a coupler and fed back as the reference signal of the digital unit. The FIR filter is used here as an adaptive filter, which adapts the filter coefficients to cancel out the feedback between the radiated output signal and the received input signal on the basis of the obtained reference signal. In other words, it is a control loop in which the adaptive filter controls the output signal to a minimum feedback. The filter tries to emulate the transfer function for the radiated signal in the received signal and turn on with appropriate time delay and opposite sign to the received signal. By means of such filtering interferences can be eliminated by feedback of the radiated output signal to the received signal.
Im Falle eines TDD-Repeaters laufen die Signale zwischen dem Ein- und dem Ausgang abwechselnd in einer Uplink- und in einer Downlink-Richtung. Während der Übertragung in Uplink-Richtung ruht die Übertragung in Downlink-Richtung und umgekehrt. Um zu Beginn jedes Übertragungswechsels rasch zu einer wirksamen Auslöschung der Rückkopplung zu gelangen, ist in einer bevorzugten Ausgestaltung ein Speicher zur Speicherung der zur Auslöschung einer Rückkopplung in dem jeweils übertragenen Signal ermittelten Filterkoeffizienten umfasst, wobei die Digitaleinheit oder die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, während der Übertragungspause die ermittelten Filterkoeffizienten in dem Speicher abzulegen und bei erneuter Änderung der Übertragungsrichtung als Startwerte für den adaptiven Filter bereit zu stellen. Mit anderen Worten werden bei jedem Wechsel der Übertragungsrichtung die für die entsprechende Richtung zuletzt ermittelten Filterkoeffizienten als Eingangsgrößen vorgegeben. Dies führt zu einer raschen Einregelung des adaptiven Filters und somit insgesamt zu einer wirksamen Auslöschung der Rückkopplung in jeder Übertragungsrichtung. In einer weiter vorteilhaften Ausgestaltung ist die Digitaleinheit zur Speicherung der Filterkoeffizienten ausgebildet, wobei die Steuereinheit die Digitaleinheit jeweils zur Speicherung der Filterkoeffizienten veranlasst. Die Steuereinheit greift hierzu insbesondere auf ein Synchronisations- bzw. Schaltsignal zurück, das die Umschaltung der Übertragungsrichtungen angibt. Die Digitaleinheit ist bevorzugt als ein sogenannter FPGA (Field Programmable Gate Array), d.h. als ein programmierbarer integrierter Schaltkreis ausgebildet.In the case of a TDD repeater, the signals between the input and the output run alternately in an uplink and a downlink direction. During transmission in the uplink direction, the transmission is in the downlink direction and vice versa. In order to rapidly achieve an effective cancellation of the feedback at the beginning of each transfer change, in a preferred embodiment a memory is included for storing the filter coefficients determined for canceling out a feedback in the respectively transmitted signal, wherein the digital unit or the control unit is designed to operate during the Transmission delay to store the determined filter coefficients in the memory and to provide as start values for the adaptive filter when changing the transmission direction again. In other words, the filter coefficients last determined for the corresponding direction are predefined as input variables for each change in the transmission direction. This leads to a rapid Adjustment of the adaptive filter and thus overall effective cancellation of the feedback in each transmission direction. In a further advantageous embodiment, the digital unit is designed for storing the filter coefficients, wherein the control unit each causes the digital unit to store the filter coefficients. For this purpose, the control unit in particular uses a synchronization or switching signal which indicates the switching of the transmission directions. The digital unit is preferably designed as a so-called FPGA (Field Programmable Gate Array), ie as a programmable integrated circuit.
Im Falle einer Ausgestaltung der Digitaleinheit durch ein erstes und durch ein zweites Digitalmodul ist zweckmäßigerweise das erste Digitalmodul mit dem ersten Koppler und das zweite Digitalmodul mit dem zweiten Koppler verbunden. Hierdurch erhält das entsprechende Digitalmodul jeweils das zugeordnete, aus- gangsseitige Referenzsignal.In the case of an embodiment of the digital unit by a first and a second digital module, the first digital module is expediently connected to the first coupler and the second digital module is connected to the second coupler. As a result, the corresponding digital module receives in each case the assigned output-side reference signal.
In einem TDD-Repeater müssen generell die Signale der Downlink-Richtung und der Uplink-Richtung verstärkt werden. Dabei müssen Verstärker eingesetzt werden, die Ausgangsleistungen von teilweise mehr als 10 Watt aufweisen. Bei einem Wechsel der Signallaufrichtung muss ein derartiger Verstärker rasch abgeschaltet werden. Das Schalten der hohen Versorgungsströme eines derartigen Verstärkers, die typischerweise im Bereich von einigen Ampere liegen, innerhalb der gewünschten kurzen Schaltzeiten erfordert aber komplexe Schaltungslösungen. Trotz des Einsatzes schneller Schalter mit hoher Isolation der Schaltpfade zueinander wird unbefriedigend ein Rauschpegel des abgeschalteten Signals in das in andere Richtung laufende Signal eingebracht.In a TDD repeater, the signals of the downlink direction and the uplink direction must generally be amplified. In this case, amplifiers must be used, which have output powers of more than 10 watts in some cases. When changing the signal direction of such an amplifier must be switched off quickly. Switching the high supply currents of such an amplifier, which are typically in the range of a few amperes, within the desired short switching times, however, requires complex circuit solutions. Despite the use of fast switches with high isolation of the switching paths to each other, a noise level of the switched-off signal is unsatisfactorily introduced into the signal traveling in the other direction.
Um ein derartiges Rauschübersprechen zu vermeiden, ist in der ersten und/oder der zweiten Signalleitung des Repeaters bevorzugt ausgangsseitig eines Leistungsverstärkers ein Hochfrequenz-Kurzschluss-Schalter angeordnet, wobei der oder jeder Hochfrequenz-Kurzschluss-Schalter eine Kurzschluss-Schaltung um- fasst, die jeweils über ein Schaltelement mit Masse verbunden ist, und die jeweils unter Einbeziehung des Schaltelements eine aktive Länge aufweist, die einem ungeradzahligen Vielfachen eines Viertels einer aktuellen Länge eines übertragenen RF-Signals entspricht, und wobei das oder jedes Schaltelement jeweils mit der Steuereinheit verbunden ist, die weiter ausgebildet ist, das oder jedes Schaltelement bei Durchschaltung der entsprechenden Signalleitung bei einem Kurz- schluss und bei Sperrschaltung der entsprechenden Signalleitung zu einer Sperrwirkung anzusteuern. Durch eine geschickte Dimensionierung der Kurzschlussleitung gelingt es, im Falle hochfrequenter Signale einen schwingungsfreien Bereich am Ausgang des jeweiligen Leistungsverstärkers zu scharfen. Hierzu wird die aktive Länge der Kurzschlussleitung so bemessen, dass sie einem ungeradzahligen Vielfachen eines Viertels der Wellenlänge des zu schaltenden Hochfrequenz- Signals entspricht. Unter der aktiven Länge wird hierbei die reale Länge der Leiterbahn einschließlich des Schaltelements verstanden. Konkret sind somit für die aktive Länge von 1/4 λ, 3/4 λ, 5/4 λ, usw. zu wählen, wobei λ die Wellenlänge des Hochfrequenz-Signals bezeichnet.In order to avoid such noise crosstalk, a high-frequency short-circuit switch is preferably arranged on the output side of a power amplifier in the first and / or the second signal line of the repeater, wherein the or each high-frequency short-circuit switch comprises a short-circuit, respectively connected via a switching element to ground, and each including the switching element has an active length corresponding to an odd-numbered multiple of a quarter of a current length of a transmitted RF signal, and wherein the or each switching element is respectively connected to the control unit, which is further formed, the or each switching element in switching through the corresponding signal line in case of a short circuit and blocking circuit of the corresponding signal line to a blocking effect to control. Skilled dimensioning of the short-circuit cable makes it possible to sharpen a vibration-free region at the output of the respective power amplifier in the case of high-frequency signals. For this purpose, the active length of the short-circuit line is dimensioned such that it corresponds to an odd-numbered multiple of a quarter of the wavelength of the high-frequency signal to be switched. In this case, the active length is understood to mean the real length of the conductor track including the switching element. Specifically, therefore, for the active length of 1/4 λ, 3/4 λ, 5/4 λ, etc. to choose where λ denotes the wavelength of the high-frequency signal.
Ein Durchschalten des Schaltelements führt dazu, dass sich am Masseanschluss ein definierter Potenzialwert, nämlich Masse, einstellt. Mit anderen Worten wird am Masseanschluss ein Schwingungsknoten des Systems erzwungen. Über die λ/4 Bedingungen der Kurzschlussleitung bedeutet dies aber, dass das System hinsichtlich der zuschaltenden Hochfrequenz am Ausgang des Leistungsverstärkers einen Schwingungsbauch aufweist. Das Hochfrequenz-Signal kann somit dort abgegriffen werden, wenn das Schaltelement durchgeschaltet wird.Turning on the switching element results in a defined potential value, namely ground, being set at the ground connection. In other words, a node of the system is forced at the ground terminal. However, over the λ / 4 conditions of the short-circuit line, this means that the system has a vibration antinode with regard to the switching high frequency at the output of the power amplifier. The high-frequency signal can thus be tapped there when the switching element is turned on.
Wird andererseits das Schaltelement gesperrt, so kann das Ende der Kurzschlussleitung unbestimmte, mithin freie Zustände annehmen. Mit anderen Worten wird dem System damit am Ende der Kurzschlussleitung ein Schwingungsbauch aufgenötigt. In diesem Fall befindet sich jedoch aufgrund der λ/4- Bedingung an der Ausgangsseite des Leistungsverstärkers ein Schwingungskonten. Das Hochfrequenz-Signal ist somit abgetrennt, wenn das Schaltelement sperrt. Da das Schaltelement in eine von der oder den Signalleitung abzweigende Kurzschlussleitung eingebracht ist, trägt die Charakteristik des Schaltelements im Durchlassfall nicht mehr störend zu dem Hochfrequenz-Signal entlang der Signalleitungen bei. Als Resultat lässt sich ein Schalten des Hochfrequenz-Signals mit einer hohen Linearität erzielen. Wird ein derartiger Hochfrequenz-Kurzschluss- Schalter eingesetzt, wird im Sperrfall das Rauschübersprechen auf das Signal anderer Laufrichtung und im Durchlassfall eine nichtlineare Signalverzerrung deutlich reduziert.If, on the other hand, the switching element is blocked, then the end of the short-circuit line can assume indefinite, thus free states. In other words, the system is thus forced at the end of the short-circuit line a vibration belly. In this case, however, due to the λ / 4 condition on the output side of the power amplifier, there is a swinging balance. The high-frequency signal is thus disconnected when the switching element blocks. Since the switching element is introduced into a short-circuit line branching off from the signal line or lines, the characteristic of the switching element no longer contributes in a disturbing manner to the high-frequency signal along the signal lines. As a result, switching of the high frequency signal with high linearity can be achieved. If such a high-frequency short-circuit switch is used, the noise crosstalk to the signal of other direction and in the case of blocking a non-linear signal distortion is significantly reduced in the case of blocking.
Der angegebene Hochfrequenz-Kurzschluss-Schalter wirkt als ein sogenannter Kerb- oder Notch-Filter, der aus einem Frequenzband einen schmalen Frequenzbereich im Sinne einer Kerbe ausschneidet.The specified high-frequency short-circuit switch acts as a so-called notch or notch filter, which cuts out of a frequency band a narrow frequency range in the sense of a notch.
Je nach gewünschter Schaltgeschwindigkeit können zum Schalten grundsätzlich verschiedene Schaltelemente, selbst unter Einbeziehung mechanischer Schalter gewählt werden. Zum Erreichen hoher Schaltgeschwindigkeiten, wie sie zur Realisierung des RF-TDD-Repeaters erforderlich sind, werden jedoch vorteilhafterweise elektronische Schaltelemente eingesetzt. Als solche Schaltelemente können Transistoren, Thyristoren, Reed-Kontakte oder sogenannte MEM-Schalter eingesetzt werden, wobei man unter letzteren mikroelektromechanische Schalter versteht, die auf der Nanoskala dimensioniert sind und insbesondere ein Schalten der Strukturen elektrostatisch, piezoelektrisch oder magnetisch bewirken.Depending on the desired switching speed, different switching elements can be selected for switching, even with the involvement of mechanical switches. To achieve high switching speeds, as required for the implementation of the RF TDD repeater, however, electronic switching elements are advantageously used. Transistors, thyristors, reed contacts or so-called MEM switches can be used as such switching elements, the latter meaning microelectromechanical switches which are dimensioned on the nanoscale and, in particular, effect electrostatically, piezoelectrically or magnetically switching of the structures.
In einer bevorzugten Ausgestaltung wird als elektronisches Schaltelement eine Diode, eine Schottky-Diode, oder eine Gasentladungsröhre eingesetzt. Die Schottky-Diode zeigt einen besonders raschen Abbau der Sperr-Schicht, was hohe Schaltgeschwindigkeiten erlaubt. Auch die Gasentladungsröhre zeigt ein rasches Schaltverhalten, sobald die über ihr abfallende Spannung ein bestimmtes Maß übersteigt.In a preferred embodiment, a diode, a Schottky diode, or a gas discharge tube is used as the electronic switching element. The Schottky diode shows a particularly rapid degradation of the barrier layer, which allows high switching speeds. Also, the gas discharge tube shows a rapid switching behavior as soon as the voltage drop across it exceeds a certain level.
Die Diode und die Gasentladungsröhre lassen sich in einfacher Art und Weise dadurch schalten, dass als Schalteinrichtung eine der Verbindungsleitung zu- schaltbare Spannungsquelle vorgesehen ist. Über ein solches Zuschalten kann die Diode zwischen einer Durchlass- und einer Sperr-Richtung geschaltet oder die Gasentladungsröhre durchgezündet bzw. in den Sperrzustand gebracht werden. Dabei bietet es sich an, die Spannungsquelle zum Entkoppeln des Hochfrequenzsingnals mittels einer Induktivität der Verbindungsleitung zuzuschalten.The diode and the gas discharge tube can be switched in a simple manner by using one of the connecting lines as the switching device. switchable voltage source is provided. Via such a connection, the diode can be switched between a passage and a blocking direction or the gas discharge tube can be ignited or brought into the blocking state. It makes sense to switch on the voltage source for decoupling the Hochfrequenzsingnals means of an inductance of the connecting line.
Hinsichtlich der aktiven Länge ist anzumerken, dass beispielsweise eine dem Schaltelement, wie insbesondere der Diode, innewohnende Kapazität zu einer Verkürzung der aktiven Länge führt. Dies muss bei der Ausgestaltung der Kurzschlussleitung entsprechend berücksichtigt werden. Die Kurzschlussleitung kann als beliebige Leiterbahn gegeben sein. Bevorzugt ist die Kurzschlussleitung als ein Streifenleiter vorgegebender Länge ausgebildet.With regard to the active length, it should be noted that, for example, a capacity inherent in the switching element, in particular the diode, leads to a shortening of the active length. This must be taken into account in the design of the short-circuit line accordingly. The short-circuit line can be given as any conductor track. Preferably, the short-circuit line is designed as a strip conductor of predetermined length.
Weiter kann eine Mehrzahl von einzelnen Kurzschlussleitungen vorgesehen sein, die jeweils über ein Schaltelement mit dem Masseanschluss verbunden sind, wobei die aktiven Längen der Kurzschlussleitungen die λ/4 - Bedingung jeweils hinsichtlich verschiedener Wellenlängen erfüllen. Mittels der Schaltelemente wird dann ein Frequenzband aus der Signalleitung abgetrennt.Furthermore, a plurality of individual short-circuit lines may be provided which are each connected to the ground terminal via a switching element, the active lengths of the short-circuit lines meeting the λ / 4 condition, in each case with regard to different wavelengths. By means of the switching elements, a frequency band is then separated from the signal line.
Vorteilhafterweise ist der Steuereinheit eine Synchronisationseinheit zugeordnet, die mit einem der Koppler verbunden ist, und die ausgebildet ist, aus dem mittels des Kopplers ausgekoppelten Signal ein Schaltsignal zu identifizieren, wobei die Steuereinheit dafür eingerichtet ist, die Weichen entsprechend dem Schaltsignal anzusteuern.Advantageously, the control unit is associated with a synchronization unit which is connected to one of the couplers and which is designed to identify a switching signal from the signal coupled out by means of the coupler, the control unit being arranged to control the points in accordance with the switching signal.
Bei dieser Ausgestaltung wird auf der einer Basisstation zugeordneten Eingangsseite des Repeaters aus dem Eingangssignal ein Schaltsignal identifiziert, welches mit dem Funksignal der Basisstation übermittelt wird. Dieses Schaltsignal wird zur Synchronisierung des Repeaters herangezogen und entsprechend zur Steuerung der Weichen verwendet. Der Repeater ist mit der Basisstation synchronisiert. Die Synchronisationseinheit kann als separate Baugruppe des Repeaters ausgestaltet sein. In einer bevorzugten Variante ist die Synchronisationseinheit mit der Digitaleinheit verbunden, und ist insbesondere ein Bestandteil dieser selbst. Mit dieser Ausführung kann eine rasche Abschaltung der den Signalleitungen entsprechend zugeordneten Digitalmodule vorgenommen werden. Insbesondere kann die Synchronisationseinheit aus dem Eingangssignal der Digitaleinheit das Schaltsignal identifizieren, so dass ggf. auf einen eingangsseitigen Koppler verzichtet werden kann.In this refinement, a switching signal which is transmitted with the radio signal of the base station is identified on the input side of the repeater assigned to a base station from the input signal. This switching signal is used to synchronize the repeater and used accordingly to control the switches. The repeater is synchronized with the base station. The synchronization unit can be designed as a separate module of the repeater. In a preferred variant, the synchronization unit is connected to the digital unit, and in particular is a component of this itself. With this embodiment, a rapid shutdown of the digital modules corresponding to the signal lines can be made. In particular, the synchronization unit can identify the switching signal from the input signal of the digital unit so that, if necessary, an input-side coupler can be dispensed with.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist die Synchronisationseinheit ausgebildet, die Übertragungsdauer in den beiden Signalleitungen zwischen der ersten und der zweiten Weiche festzustellen und die Schaltsignale für jede Weiche entsprechend der jeweiligen Übertragungsdauer anzupassen. Sind beispielsweise große Datenmengen in Uplink-Richtung zu übertragen, so kann das Verhältnis der Länge des der Uplink-Richtung zugeordneten Zeitfensters gegenüber der Länge des der Downlink-Richtung zugeordneten Zeitfensters vergrößert werden. Die Synchronisationseinheit realisiert ein entsprechend geändertes Schaltsignal und kann insofern die zugeordneten Zeitfenster im Repeater dynamisch anpassen.In a particularly preferred embodiment, the synchronization unit is designed to determine the transmission duration in the two signal lines between the first and the second switch and to adjust the switching signals for each switch according to the respective transmission duration. If, for example, large amounts of data are to be transmitted in the uplink direction, then the ratio of the length of the time window assigned to the uplink direction to the length of the time window allocated to the downlink direction can be increased. The synchronization unit realizes a correspondingly changed switching signal and can insofar dynamically adapt the assigned time windows in the repeater.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen jeweils in schematischer DarstellungEmbodiments of the invention will be explained in more detail with reference to a drawing. In each case show in a schematic representation
Fig.1 einen Repeater gemäß einer ersten Ausführungsvariante, und1 shows a repeater according to a first embodiment, and
Fig. 2 einen Repeater gemäß einer zweiten Ausführungsvariante.2 shows a repeater according to a second embodiment variant.
Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung einen Repeater 1 , der gemäß der TDD- Technik arbeitet. Hierzu weist der Repeater 1 eine erste Signalleitung 3 und eine zweite Signalleitung 4 auf, die mittels einer ersten Weiche 5 und einer zweiten Weiche 6 abwechselnd zwischen einem ersten Antennenport 8 und einem zwei- ten Antennenport 9 geschaltet werden können. Vorliegend durchläuft ein Kommunikationssignal die erste Signalleitung 3 in einer Uplink-Richtung (UL) zwischen einem Netzendgerät und einer Basisstation und die zweite Signalleitung in einer Downlink-Richtung (DL) zwischen der Basisstation und einem Netzendgerät.Fig. 1 shows a schematic representation of a repeater 1, which operates according to the TDD technique. For this purpose, the repeater 1 has a first signal line 3 and a second signal line 4 which, by means of a first switch 5 and a second switch 6, alternately between a first antenna port 8 and a second switch 6. th antenna port 9 can be switched. In the present case, a communication signal passes through the first signal line 3 in an uplink direction (UL) between a network terminal and a base station and the second signal line in a downlink direction (DL) between the base station and a network terminal.
Eingangsseitig ist der ersten Weiche 5 ein erster Koppler 10 vorgeschaltet, der dem Abgriff eines Eingangssignals zum Zwecke einer Synchronisation dient. Weiter wird mittels des ersten Kopplers 10 ein Referenzsignal abgegriffen. Der zweiten Weiche 6 ist ein zweiter Koppler 11 vorgeschaltet, über den ebenfalls ein Referenzsignal abgegriffen wird. In Empfangsrichtung ist dem ersten Koppler 10 und dem zweiten Koppler 11 ein erster Bandbassfilter 13 bzw. ein zweiter Bandbassfilter 14 vorgeschaltet, der jeweils die Übertragungsfrequenz des Kommunikationssignals ausfiltert. Der erste Bandbassfilter 13 ist mit einer Antenne 16 verbunden, die mit der Basisstation in Funkverbindung steht. Der zweite Bandbassfilter 14 ist mit einer Antenne 17 verbunden, die mit dem Netzendgerät in Funkverbindung steht.On the input side of the first switch 5, a first coupler 10 is connected upstream, which serves to tap an input signal for the purpose of synchronization. Next, a reference signal is tapped by means of the first coupler 10. The second switch 6 is preceded by a second coupler 11, via which also a reference signal is tapped. In the receive direction, the first coupler 10 and the second coupler 11 are preceded by a first bandpass filter 13 and a second bandpass filter 14, respectively, which filters out the transmission frequency of the communication signal. The first band-pass filter 13 is connected to an antenna 16 which is in radio communication with the base station. The second bandpass filter 14 is connected to an antenna 17 which is in radio communication with the network terminal.
Der Repeater 1 umfasst weiter eine zentrale Steuereinheit 19, sowie eine separate Synchronisationseinheit 20, die über einen Bus 21 mit der Steuereinheit 19 in Verbindung steht. Die Synchronisationseinheit 20 detektiert dabei über das dem ersten Koppler 10 abgegriffene Empfangssignal der Basisstation ein Schaltsignal, welches zu einer Synchronisation des Repeaters 1 herangezogen wird. Wahlweise kann die Synchronisationseinheit 20 auch mit dem zweiten Koppler 11 verbunden sein. Die Synchronisationseinheit 20 stellt einen Teil der Steuereinheit 19 da. Durch die Implementierung der Synchronisationseinheit 20 wird ein mit der Basisstation synchrones Schalten der Weichen 5 und 6 des Repeaters 1 erzielt, so dass die Signalleitung 3 in Uplink- und die Signalleitung 4 in Downlink-Richtung entsprechend dem von der Basisstation übertragenen Takt durchlaufen werden.The repeater 1 further comprises a central control unit 19, as well as a separate synchronization unit 20, which communicates with the control unit 19 via a bus 21. The synchronization unit 20 detects a tapped signal which is used to synchronize the repeater 1 via the receive signal of the base station tapped off the first coupler 10. Optionally, the synchronization unit 20 may also be connected to the second coupler 11. The synchronization unit 20 provides a part of the control unit 19 there. By implementing the synchronization unit 20, switching of the switches 5 and 6 of the repeater 1 synchronized with the base station is achieved, so that the signal line 3 in the uplink and the signal line 4 in the downlink direction are traversed in accordance with the clock transmitted by the base station.
In Uplink-Richtung ist in die erste Signalleitung 3 ein erster KleinsignalverstärkerIn the uplink direction is in the first signal line 3, a first small signal amplifier
23 und zur Abstrahlung des Signals nachgeschaltet ein erster Leistungsverstärker23 and downstream of the signal a first power amplifier
24 angeordnet. Entsprechend befindet sich in der zweiten Signalleitung 4 ein- gangsseitig ein zweiter Kleinsignalverstärker 25 und ausgangsseitig ein zweiter Leistungsverstärker 26. Als eine wesentliche Baugruppe ist in die erste und in die zweite Signalleitung 3 bzw. 4 eine Digitaleinheit 28 eingeschaltet, die der digitalen Filterung der durcheilenden Kommunikationssignale dient. Die Digitaleinheit 28 umfasst hierzu ein in die erste Signalleitung 3 geschaltetes erstes Digitalmodul 30 und ein in die zweite Signalleitung 4 geschaltetes zweites Digitalmodul 31. Jedes der Digitalmodule 30 bzw. 31 umfasst hierbei in Signallaufrichtung einen A/D- Wandler 33, einen FIR-Filter 34 und einen nachfolgenden D/A-Wandler 35. Über den A/D-Wandler 33 wird ein das jeweilige Digitalmodul 30, 31 durcheilendes Kommunikationssignal mit einer entsprechend vorgegebenen Abtastrate digitalisiert, anschließend mittels des FIR-Filters 34 digital gefiltert und nachfolgend mittels des D/A-Wandlers 35 wieder in ein analoges Signal umgewandelt.24 arranged. Accordingly, in the second signal line 4 there is a on the output side, a second small-signal amplifier 25 and on the output side a second power amplifier 26. As a significant assembly, a digital unit 28 is turned on in the first and second signal lines 3 and 4, respectively, for digital filtering of the intermittent communication signals. For this purpose, the digital unit 28 comprises a first digital module 30 connected in the first signal line 3 and a second digital module 31 connected in the second signal line 4. Each of the digital modules 30 and 31 comprises an A / D converter 33, an FIR filter, in the signal propagation direction 34 and a subsequent D / A converter 35. Via the A / D converter 33, the respective digital module 30, 31 continuous communication signal is digitized with a corresponding predetermined sampling rate, then digitally filtered by means of the FIR filter 34 and subsequently by means of the D / A converter 35 again converted into an analog signal.
Es wird ersichtlich, dass das erste Digitalmodul 30 mit dem ersten Koppler 10 und das zweite Digitalmodul 31 mit dem zweiten Koppler 11 in Verbindung steht. Über diese Verbindung wird entsprechend der Signallaufrichtung in den Signalleitungen 3, 4 jeweils ausgangsseitig das abzustrahlende Signal abgegriffen und für eine digitale Filterung verwendet. Dabei wirkt der FIR-Filter 34 als ein adaptiver Filter, wobei die Filterkoeffizienten zu einer Auslöschung einer Rückkopplung des ausgangsseitig abgestrahlten Signals auf die Eingangsseite adaptiert werden. Mit anderen Worten wird das erhaltene, ausgangsseitige Referenzsignal mittels des adaptiven FIR-Filters 34 mit einer gewissen Zeitverzögerung und negativem Vorzeichen dem jeweils durcheilenden Kommunikationssignal aufgeschaltet. Ein Rückkopplungseffekt wird somit verhindert.It will be appreciated that the first digital module 30 is in communication with the first coupler 10 and the second digital module 31 is in communication with the second coupler 11. Via this connection, the signal to be radiated is tapped in each case on the output side according to the signal propagation direction in the signal lines 3, 4 and used for digital filtering. In this case, the FIR filter 34 acts as an adaptive filter, wherein the filter coefficients are adapted to cancel out a feedback of the output-side radiated signal to the input side. In other words, the resulting output-side reference signal is switched by means of the adaptive FIR filter 34 with a certain time delay and a negative sign to the respectively intersecting communication signal. A feedback effect is thus prevented.
Weiter sind die Leistungsverstärker 24, 26 ausgangsseitig jeweils mittels eines Hochfrequenz-Kurzschluss-Schalters 37 bzw. 38 mit Masse verbunden. Dabei weist jeder der Hochfrequenz-Kurzschluss-Schalter 37, 38 ein Schaltelement 40 bzw. 41 auf, welches mit der Steuereinheit 19 bzw. der Synchronisationseinheit 20 in Verbindung steht. Die aktive Länge der Kurzschlussleitung einschließlich des jeweiligen Schaltelements 40, 41 beträgt hierbei λ/4 der Wellenlänge des Hochfrequenz-Kommunikationssignals. Die Steuereinheit 19 ist derart ausgebildet, dass sie das Schaltelement 40, 41 jeweils während der Taktzeiten bei durcheilendem Kommunikationssignal durchschaltet und bei gesperrter Signalleitung 3, 4 in Sperr-Richtung ansteuert. Durch die λ/4-Bedingung wird ausgangsseitig des jeweiligen Leistungsverstärkers 24, 26 im Falle eines Masseschlusses ein Schwingungsbauch des Hochfrequenz-Signals erzwungen, so dass das durcheilende Kommunikationssignal dann abgegriffen werden kann. Im Sperrfall ist ausgangsseitig ein Schwingungsknoten gegeben, so dass Rauschen des jeweiligen Leistungsverstärkers 24, 26 nicht mehr in die andere Signalleitung 3 bzw. 4 übersprechen kann.Furthermore, the output amplifiers 24, 26 are each connected to ground on the output side by means of a high-frequency short circuit switch 37 or 38. In this case, each of the high-frequency short circuit switches 37, 38 has a switching element 40 or 41, which is in communication with the control unit 19 or the synchronization unit 20. The active length of the short-circuit line including the respective switching element 40, 41 is λ / 4 of the wavelength of the high-frequency communication signal. The control unit 19 is designed such in that it switches through the switching element 40, 41 in each case during the cycle times in the case of a passing communication signal and, in the blocked signal line 3, 4, drives in the blocking direction. Due to the λ / 4 condition, on the output side of the respective power amplifier 24, 26 in the case of a ground fault, a vibration amplitude of the high-frequency signal is forced so that the passing communication signal can then be tapped. In the blocking case, a vibration node is provided on the output side so that noise of the respective power amplifier 24, 26 can no longer cross over into the other signal line 3 or 4.
Die Hochfrequenz-Kurzschluss-Schalter 37, 38 sind insbesondere mittels zugleich schaltender Kurzschlussleitungen ausgestaltet, die für verschiedene Wellenlängen die jeweilige λ/4-Bedigung erfüllen. Auf diese Weise wird durch Schalten der Hochfrequenz-Kurzschluss-Schalter 37, 38 ein gewünschtes Frequenzband beein- flusst. Die Hochfrequenz-Kurzschluss-Schalter 37, 38 wirken als Kerb- oder Notchfilter.The high-frequency short-circuit switches 37, 38 are in particular designed by means of simultaneously switching short-circuit lines which fulfill the respective λ / 4-condition for different wavelengths. In this way, by switching the high-frequency short circuit switches 37, 38 a desired frequency band is influenced. The high frequency short circuit switches 37, 38 act as a notch or notch filter.
In Fig. 2 ist schematisch ein Repeater 1 ' gemäß einer zweiten Ausführungsvariante dargestellt. Der Repeater 1 ' ist als ein Doppel-Antennen-System konfiguriert, so dass zwei identische Repeaterteile I und Il vorgesehen sind. Die beiden Repeaterteile I und Il sind zur besseren Übersichtlichkeit durch eine mittige, strichpunktierte Linie grafisch voneinander getrennt. Der Aufbau und die Funktionsweise des Repeaters 1' wird vorrangig anhand des Repeaterteils I erklärt. Dabei werden mit Fig. 1 identische Teile mit identischen Bezugszeichen bezeichnet.FIG. 2 schematically shows a repeater 1 'according to a second embodiment variant. The repeater 1 'is configured as a double-antenna system, so that two identical repeater parts I and II are provided. The two Repeaterteile I and Il are graphically separated by a central, dotted line for clarity. The structure and operation of the repeater 1 'is explained primarily with reference to the Repeatererteils I. In this case, identical parts are denoted by identical reference numerals with FIG.
Der Repeater 1 ' gemäß Fig. 2 umfasst gemäß Repeaterteil I eine erste Signalleitung 3 und eine zweite Signalleitung 4, die mittels einer ersten Weiche 5 und einer zweiten Weiche 6 jeweils wechselweise zwischen die Antennenports 8 und 9 schaltbar sind. Dem Antennenport 8 ist dabei über einem Bandpassfilter 13 die mit einer Basisstation in Funkverbindung stehende Antenne 16 zugeordnet. Der Antennenport 9 ist über einen Bandpassfilter 14 mit der Antenne 17 verbunden, die mit einem Netzendgerät in Funkverbindung steht. Entsprechend dieser Zuord- nung wird die erste Signalleitung 3 in einer Uplink-Richtung (UL) und die zweite Signalleitung 4 in einer Downlink-Richtung (DL) durchlaufen.According to FIG. 2, the repeater 1 'according to FIG. 2 comprises a first signal line 3 and a second signal line 4 which can be alternately switched between the antenna ports 8 and 9 by means of a first switch 5 and a second switch 6. The antenna port 8 is assigned the antenna 16 which is in radio communication with a base station via a bandpass filter 13. The antenna port 9 is connected via a bandpass filter 14 with the antenna 17, which is in radio communication with a network terminal. In accordance with this tion, the first signal line 3 in an uplink direction (UL) and the second signal line 4 in a downlink direction (DL).
Im Unterschied zu dem in Fig. 1 gezeigten Repeater 1 ist bei dem Repeater 1 ' mittels einer dritten Weiche 47 und einer vierten Weiche 48 ein von beiden Signalleitungen 3 bzw. 4 benutzbarer gemeinsamer Pfad 50 gebildet. In diesem gemeinsamen Pfad 50 ist zwischen dem Kleinsignalverstärker 23 und dem Leistungsverstärker 24 eine Digitaleinheit 28 zur digitalen Filterung angeordnet. Der Pfad 50 wird dabei von den Kommunikationssignalen stets in derselben Richtung durchlaufen. Beginnend mit der Weiche 5 durchläuft ein von der Basisstation emittiertes Kommunikationssignal in Downlink-Richtung die zweite Signalleitung 4 bis zur dritten Weiche 47. In Downlink-Richtung ist die dritte Weiche 47 so geschaltet, dass das ankommende Kommunikationssignal den gemeinsamen Pfad 50 durchläuft. In der Digitaleinheit 28 findet hierbei die digitale Filterung entsprechend dem Repeater 1 statt. Nach Durchlaufen des gemeinsamen Pfades 50 läuft das Kommunikationssignal über die vierte Weiche 48 schließlich durch den Leistungsverstärker 24 in die Weiche 6, und wird anschließend über die Antenne 17 einem Netzgerät übertragen.In contrast to the repeater 1 shown in FIG. 1, a common path 50 that can be used by both signal lines 3 and 4 is formed in the repeater 1 'by means of a third diverter 47 and a fourth diverter 48. In this common path 50, a digital unit 28 for digital filtering is arranged between the small-signal amplifier 23 and the power amplifier 24. The path 50 is always traversed by the communication signals in the same direction. Starting with the switch 5, a communication signal emitted by the base station in the downlink direction passes through the second signal line 4 to the third switch 47. In the downlink direction, the third switch 47 is switched such that the incoming communication signal passes through the common path 50. In the digital unit 28, the digital filtering takes place corresponding to the repeater 1. After passing through the common path 50, the communication signal via the fourth switch 48 finally passes through the power amplifier 24 in the switch 6, and is then transmitted via the antenna 17 to a network device.
Ausgangsseitig des Leistungsverstärkers 24 ist wiederum ein Hochfrequenz- Kurzschluss-Schalter 37 angeordnet, der mit einem Schaltelement 40 entsprechend Fig. 1 ausgestaltet ist.On the output side of the power amplifier 24, in turn, a high-frequency short-circuit switch 37 is arranged, which is designed with a switching element 40 corresponding to FIG. 1.
Die Weiche 6 ist in Abänderung des Repeaters 1 vorliegend als ein Zirkulator 45 ausgestaltet. Der dargestellte Zirkulator 45 weist drei Ports auf, wobei abhängig von der Signallaufrichtung eine Weiterleitung des Kommunikationssignals stets nur über zwei bestimmte Ports ermöglicht ist. Der Zirkulator 45 benötigt insofern keine Schaltfunktion. Ein solcher Zirkulator kann beispielsweise mittels Ferriten realisiert sein. Bislang war der Einsatz eines Zirkulators in einem TDD-System mit dem Nachteil einer unzureichenden Isolation zwischen den beiden Signalpfaden verbunden. Durch Kombination des gezeigten Hochfrequenz-Kurzschluss- Schalters 37 mit dem Zirkulator 45 lässt sich jedoch ein weit verbessertes TDD- System realisieren. Dabei wird ein Rauschübersprechen sicher durch den Hoch- frequenzkurzschluss-Schalter 37 verhindert, während der Zirkulator 45 ohne Schaltung einen Wechsel der Signallaufrichtungen bewirkt.The switch 6 is designed in the modification of the repeater 1 in the present case as a circulator 45. The illustrated circulator 45 has three ports, wherein, depending on the signal propagation direction, forwarding of the communication signal is always possible only via two specific ports. The circulator 45 does not require a switching function. Such a circulator can be realized for example by means of ferrites. So far, the use of a circulator in a TDD system has been associated with the disadvantage of insufficient isolation between the two signal paths. By combining the high-frequency short-circuit switch 37 with the circulator 45, however, a much improved TDD Realize system. In this case, noise crosstalk is reliably prevented by the high-frequency short-circuit switch 37, while the circulator 45 effects a change in the signal propagation directions without a circuit.
Die Digitaleinheit 28 des Repeaters 1 ' beinhaltet zugleich die Steuereinheit 19 sowie eine Synchronisationseinheit 20. Über entsprechende Verbindungsleitungen ist die Schaltfunktion der Weichen 5, 47 und 48 realisiert. Über das die Digitaleinheit 28 durcheilende Signal erhält die Synchronisationseinheit 20 ein Schaltsignal, mit welchem die Weichen 5, 47 und 48 der durch die Basisstation vorgegebenen Taktung betrieben werden.The digital unit 28 of the repeater 1 'at the same time includes the control unit 19 and a synchronization unit 20 via corresponding connecting lines, the switching function of the switches 5, 47 and 48 realized. Via the signal passing through the digital unit 28, the synchronization unit 20 receives a switching signal with which the switches 5, 47 and 48 of the clocking predetermined by the base station are operated.
Umgekehrt durchläuft ein von dem Netzendgerät kommendes Kommunikationssignal nach dem Zirkulator 45 in Uplink-Richtung die erste Signalleitung 3, die Weiche 47, den gemeinsamen Pfad 50, und gelangt über die Weiche 48 zur Weiche 5 und damit zur Antenne 16.Conversely, a communication signal coming from the network terminal after the circulator 45 in the uplink direction passes through the first signal line 3, the switch 47, the common path 50, and passes via the switch 48 to the switch 5 and thus to the antenna 16.
Eine adaptive Filterung zu einer Rückkopplungs-Auslöschung ist in Fig. 2 nicht dargestellt. Selbstverständlich kann eine solche aber gemäß Fig. 1 verwirklicht sein. Adaptive filtering for feedback cancellation is not shown in FIG. Of course, such but be realized in accordance with FIG. 1.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
1 ,1 ' Repeater1, 1 'repeater
3 erste Signalleitung3 first signal line
4 zweite Signalleitung4 second signal line
5 erste Weiche5 first turnout
6 zweite Weiche erster Antennenport zweiter Antennenport6 second switch first antenna port second antenna port
10 erster Koppler10 first coupler
11 zweiter Koppler11 second coupler
13 erster Bandpassfilter 4 zweiter Bandpassfilter 6 Antenne Basis 7 Antenne Mobil 9 Steuereinheit 0 Synchronisationseinheit 1 Bus 3 erster Kleinsignalverstärker 4 erster Leistungsverstärker 5 zweiter Kleinsignalverstärker 6 zweiter Leistungsverstärker 8 Digitaleinheit 0 erstes Digitalmodul 1 zweites Digitalmodul 3 A/D-Wandler 4 FIR-Filter 5 D/A-Wandler 7 erster Hochfrequenz-Kurzschluss-Schalter 8 zweiter Hochfrequenz-Kurzschluss-Schalter 0 erstes Schaltelement 1 zweites Schaltelement 45 Zirkulator13 first bandpass filter 4 second bandpass filter 6 antenna base 7 antenna mobile 9 control unit 0 synchronization unit 1 bus 3 first small signal amplifier 4 first power amplifier 5 second small signal amplifier 6 second power amplifier 8 digital unit 0 first digital module 1 second digital module 3 A / D converter 4 FIR filter 5 D / A converter 7 first high-frequency short-circuit switch 8 second high-frequency short-circuit switch 0 first switching element 1 second switching element 45 circulator
47 dritte Weiche47 third turnout
48 vierte Weiche48 fourth turnout
50 gemeinsamer Pfad50 common path
I Repeaterteil II repeater part I
II Repeaterteil IlII repeater part Il
DL Downlink-Richtung UL Uplink-Richtung DL downlink direction UL uplink direction

Claims

P080160P-3/3816. Juni 2009Ansprüche P080160P-3 / 3816th June 2009 claims
1. Repeater (1 ,1 ') mit einer ersten und mit einer zweiten Signalleitung (3 bzw. 4), die zwischen einer ersten und einer zweiten Weiche (5 bzw. 6) geführt sind, wobei die erste Weiche (5) mit einem ersten Antennenport (8) und die zweite Weiche (6) mit einem zweiten Antennenport (9) verbunden ist, mit einer mit den Weichen (5,6) verbundenen Steuereinheit (19), die ausgebildet ist, die Weichen (5,6) zu einer wechselweisen Verbindung der Antennenports (8,9) über die erste und über die zweite Signalleitung (3 bzw. 4) anzusteuern, sowie mit einer in die erste und in die zweite Signalleitung (3 bzw. 4) schaltbaren Digitaleinheit (28), wobei die Digitaleinheit (28) in Serie geschaltet einen A/D-Wandler (33), einen FIR-Filter (34) und einen D/AWandler (35) umfasst.1. Repeater (1, 1 ') having a first and a second signal line (3 or 4), which are guided between a first and a second switch (5 or 6), wherein the first switch (5) with a first antenna port (8) and the second switch (6) with a second antenna port (9) is connected to a with the switches (5,6) connected to the control unit (19) which is adapted to the switches (5,6) an alternating connection of the antenna ports (8,9) via the first and the second signal line (3 or 4) to control, and with a in the first and in the second signal line (3 or 4) switchable digital unit (28), wherein the digital unit (28) comprises in series an A / D converter (33), an FIR filter (34) and a D / A converter (35).
2. Repeater (1 ,1 ') nach Anspruch 1 , wobei mittels einer dritten und einer vierten Weiche (47 bzw. 48) ein gemeinsamer Pfad (50) der beiden Signalleitungen (3 bzw. 4) schaltbar ist, wobei die Digitaleinheit (28) in dem gemeinsamen Pfad angeordnet ist, und wobei die Steuereinheit ausgebildet ist, die Digitaleinheit (28) mittels der dritten und vierten Weiche (47 bzw. 48) wechselweise in die erste und in die zweite Signalleitung (3 bzw. 4) zu schalten.2. Repeater (1, 1 ') according to claim 1, wherein by means of a third and a fourth switch (47 or 48), a common path (50) of the two signal lines (3 or 4) is switchable, wherein the digital unit (28 ) is arranged in the common path, and wherein the control unit is adapted to the digital unit (28) by means of the third and fourth points (47 and 48) alternately into the first and the second signal line (3 or 4) to switch.
3. Repeater (1 ,1') nach Anspruch 1 , wobei die Digitaleinheit (28) ein in die erste Signalleitung (3) geschaltetes erstes Digitalmodul (30) und ein in die zweite Digitalleitung (4) geschaltetes zweites Digitalmodul (31 ) umfasst, wobei jedes der Digitalmodule (30,31 ) einen A/D-Wander (33), einen FIR-Filter (34) und einen D/A-Wandler (35) umfasst. A repeater (1, 1 ') according to claim 1, wherein the digital unit (28) comprises a first digital module (30) connected in the first signal line (3) and a second digital module (31) connected in the second digital line (4). wherein each of the digital modules (30, 31) comprises an A / D wander (33), an FIR filter (34) and a D / A converter (35).
4. Repeater (1 ,1') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei dem ersten Antennenport (8) ein erster Koppler (10) und/oder dem zweiten Antennenport (9) ein zweiter Koppler (11 ) nachgeschaltet ist, wobei zur Übertragung eines jeweiligen Referenzsignals die Digitaleinheit (28) mit dem ersten und/oder dem zweiten Koppler (10 bzw. 11 ) verbunden ist, und wobei der oder jeder FIR-Filter (34) als ein adaptiver Filter zur Auslöschung einer Rückkopplung in dem jeweils zu übertragenden Signal ausgebildet ist.4. Repeater (1, 1 ') according to any one of the preceding claims, wherein the first antenna port (8), a first coupler (10) and / or the second antenna port (9), a second coupler (11) is connected downstream, wherein for transmitting a corresponding to the reference signal, the digital unit (28) is connected to the first and / or the second coupler (10 or 11), and wherein the or each FIR filter (34) as an adaptive filter for canceling a feedback in the respective signal to be transmitted is trained.
5. Repeater (1 ,1 ') nach Anspruch 3 und 4, wobei das erste Digitalmodul (30) mit dem ersten Koppler (10) und das zweite Digitalmodul (31 ) mit dem zweiten Koppler (11 ) verbunden ist.5. Repeater (1, 1 ') according to claim 3 and 4, wherein the first digital module (30) to the first coupler (10) and the second digital module (31) to the second coupler (11) is connected.
6. Repeater (1 ,1 ') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in die erste Signalleitung (3) ein erster Leistungsverstärker (24) und/oder in die zweite Signalleitung (4) ein zweiter Leistungsverstärker (26) geschaltet ist, wobei ausgangsseitig jedes Leistungsverstärkers (24,26) ein Hochfrequenz-Kurzschluss-Schalter (37,38) angeordnet ist, wobei der oder jeder Hochfrequenz-Kurzschluss-Schalter (37,38) eine Kurzschlussleitung umfasst, die jeweils über ein Schaltelement (40,41 ) mit Masse verbunden ist, und die jeweils unter Einbeziehung des Schaltelements (40,41 ) eine aktive Länge aufweist, die einem ungeradzahligen Vielfachen eines Viertels der Wellenlänge eines zu übertragenden RF-Signals entspricht, und wobei das oder jedes Schaltelement (40,41 ) jeweils mit der Steuereinheit (19) verbunden ist, die weiter ausgebildet ist, das oder jedes Schaltelement (40,41) zur Durchschaltung der entsprechenden Signalleitung (3,4) zu einem Kurzschluss und zur Sperrschaltung der entsprechenden Signalleitung (3,4) zu einer Sperrwirkung anzusteuern.6. Repeater (1, 1 ') according to any one of the preceding claims, wherein in the first signal line (3), a first power amplifier (24) and / or in the second signal line (4), a second power amplifier (26) is connected, wherein the output side each power amplifier (24,26) is a high-frequency short circuit switch (37,38) is arranged, wherein the or each high-frequency short circuit switch (37,38) comprises a short-circuit line, each via a switching element (40,41) with Ground is connected, and each having the involvement of the switching element (40,41) has an active length corresponding to an odd multiple of a quarter of the wavelength of an RF signal to be transmitted, and wherein the or each switching element (40,41) each with the control unit (19) is connected, which is further formed, the or each switching element (40,41) for switching through the corresponding signal line (3,4) to a short circuit and the blocking circuit of the entspr echenden signal line (3,4) to control a blocking effect.
7. Repeater (1 ,1 ') nach Anspruch 6, wobei das oder jedes Schaltelement (40,41 ) des oder jeden Hochfrequenz- Kurzschluss-Schalters (37,38) als eine Diode, insbesondere als eine Schottky-Diode, ausgebildet ist. 7. Repeater (1, 1 ') according to claim 6, wherein the or each switching element (40,41) of the or each high-frequency shorting switch (37,38) as a diode, in particular as a Schottky diode is formed.
8. Repeater (1 ,1') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Steuereinheit (19) eine Synchronisationseinheit (20) zugeordnet ist, die mit einem der Koppler (10,11 ) verbunden ist, und die ausgebildet ist, aus dem mittels des Kopplers (10,11 ) ausgekoppelten Signal ein Schaltsignal zu identifizieren, und wobei die Steuereinheit (19) dafür eingerichtet ist, die Weichen (5,6,47,48) entsprechend dem Schaltsignal anzusteuern.8. Repeater (1, 1 ') according to any one of the preceding claims, wherein the control unit (19) is associated with a synchronization unit (20) which is connected to one of the coupler (10,11), and which is formed from the means the coupler (10,11) coupled out signal to identify a switching signal, and wherein the control unit (19) is arranged to control the switches (5,6,4,4,48) in accordance with the switching signal.
9. Repeater (1 ,1 ') nach Anspruch 8, wobei die Synchronisationseinheit (20) mit der Digitaleinheit (28) verbunden ist, insbesondere ein Bestandteil dieser ist.9. Repeater (1, 1 ') according to claim 8, wherein the synchronization unit (20) with the digital unit (28) is connected, in particular a part of this is.
10. Repeater (1 ,1 ') nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Synchronisationseinheit (20) ausgebildet ist, die Übertragungsdauer in den beiden Signalleitungen (3, bzw. 4) zwischen der ersten und der zweiten Weiche (8,9) festzustellen und die Schaltsignale für jede Weiche (5,6,47,48) entsprechend der jeweiligen Übertragungsdauer anzupassen.10. Repeater (1, 1 ') according to claim 8 or 9, wherein the synchronization unit (20) is adapted to determine the transmission duration in the two signal lines (3, or 4) between the first and the second switch (8,9) and adjust the switching signals for each switch (5, 6, 47, 48) according to the respective transmission duration.
11. Repeater (1 ,1') nach einem der Ansprüche 4 bis 10, wobei ein Speicher zur Speicherung der zur Auslöschung einer Rückkopplung in dem jeweils übertragenen Signal ermittelten Filterkoeffizienten um- fasst ist, und wobei die Digitaleinheit (28) oder die Steuereinheit (19) dazu ausgebildet ist, während der Übertragungspause die ermittelten Filterkoeffizienten in dem Speicher abzulegen und bei erneuter Änderung der Übertragungsrichtung als Startwerte für den adaptiven Filter bereit zu stellen. 11. Repeater (1, 1 ') according to one of claims 4 to 10, wherein a memory for storing the filter for the cancellation of a feedback in the respectively transmitted signal filter coefficient is summarized, and wherein the digital unit (28) or the control unit ( 19) is designed to store the determined filter coefficients in the memory during the transmission pause and to provide them as start values for the adaptive filter when the transmission direction is changed again.
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