短距離增強器的製作方法

2023-06-28 21:58:01

專利名稱：短距離增強器的製作方法
短距離增強器
背景技術：
目前的蜂窩網絡，如全球移動通信系統(GSM)以及IS95,提供 連續的不間斷的覆蓋，從而支持對該系統所期望的高速的終端移動速 度。但是，儘管進行了仔細的網絡設計，這類網絡的室內(建築物內) 覆蓋，或有強陰影衰減位置(例如隧道)的覆蓋經常"只有部分是好的"， 最好的情況是有"覆蓋漏洞"，最糟糕的情況是沒有覆蓋。室內覆蓋減 弱的原因是蜂窩基站通常以高於平均建築物的高度放置在建築物外， 用來提供大面積的覆蓋。雖然信號在"路面"是足夠的，但是信號會因 建築物材料而嚴重衰減，減少了建築物內信號的功率，從而導致覆蓋 很差。信號功率的損失(衰減)取決於建築物材料且對於每次穿牆來 說可以為幾十dBs。在第三代系統如寬帶碼分多址接入(WCDMA)和 cdrna2000中加劇了這個問題,因為這些新系統具有高數據傳輸的能力， 這導致更低的信息比特能量(Eb)，且大大減少了鏈路預算和小區區域 面積(foot-print)。目前，提供室內覆蓋的通常解決方案有
1) 在相同的地理區域有更多的室外基站，以提供更小的小區尺 寸。
2) 微蜂窩。
3) 微微蜂窩(室內蜂窩)。
4) 傳統的中繼器。
很顯然，以上所有的解決方案(除了中繼器解決方案之外)都非 常昂貴且需要對蜂窩網絡基礎設施進一步投資，在規劃和運營方面更 加複雜。還有其他的解決方案如中繼器可以在給定的地理區域內用來 增強信號。
中繼器的解決方案，雖然比基站更便宜，但具有一些缺點。這種 室外中繼器對於私人用戶來說仍然太貴，且需要仔細規劃。大部分使 用大型定向天線，或額外的回程頻率來減少天線增益協議，這會導致 更低的頻譜效率並且容量有限。中繼器傾向於發射最大允許的發射功率，經常增加了網絡內的幹擾，因而不適合網絡運營商。室內中繼器 還是比室外中繼器更便宜一些，但其典型地包括在屋頂安裝高的定向 天線，以及要確保天線隔離，從而產生了對熟練安裝和運營的昂貴需 求。因此，這種系統通常對於不熟練的用戶來說仍太複雜，並且用在 更局部的覆蓋區域時不夠便宜。

發明內容
根據通信設備的實施例， 一種在無線通信系統中協調網絡收發機 和用戶收發機之間的業務中繼器。該中繼器包括保持與網絡收發機的
網絡連接的網絡單元；保持與用戶收發機的用戶連接的用戶單元；該 網絡單元和該用戶單元之間的雙向通信路徑，該路徑適於在網絡收發 機和網絡單元之間，在用戶收發機和用戶單元之間，以及網絡單元和 用戶單元之間，包括從網絡單元至用戶單元的下行鏈路傳輸以及從用 戶單元至網絡單元的上行鏈路傳輸，以自動中繼器跳躍的方式在網絡 收發機和用戶收發機之間傳送信號；以及與該網絡單元和該用戶單元 耦合的檢測單元，其適於分別通過檢測下行鏈路和/或上行鏈路傳輸的 前導碼序列來檢測下行鏈路和上行鏈路傳輸的幀定時。


通過參照下面的描述以及附圖能夠更好地理解與本發明有關的結 構和運行方法的實施例，其中
圖1描述的是可用於TDD系統的增強器系統的實施例的示意方框
圖2是下行鏈路WiMax幀結構的方框圖； 圖3是具有兩個基站的蜂窩網絡的實施例的示意方框圖； 圖4是中繼器的前向鏈路部分的實施例的示意性方框圖； 圖5是中繼器的反向鏈路部分的實施例的示意性方框圖； 圖6是包含網絡單元和用戶單元的系統的實施例的示意性方框圖； 圖-7是包含實施天線分集的網絡單元的系統的實施例的示意性方 框圖；以及
6繼器的實施例的示意性方 框圖。
具體實施例方式
此處公開的系統提供了更好的局部的室內覆蓋，且不會對網絡造 成額外的幹擾，無需昂貴的設備或網絡規劃。該系統提高了整個網絡 的容量，減少了移動臺和BTS的發射功率，提高了電池的壽命，減少 了對用戶的"有害"輻射。
所介紹的實施例的描述是基於GSM (全球通信系統)網絡，其為 基於時分多址接入-頻分復用(TDMA/FDD)的依據國家和地區的規定 運行在不同頻段的系統。但是，本公開經過較小的修改同樣可用於任 何其他的蜂窩系統，包括(但不限於)IS95、 cdma2000和WCDMA， 同時通過進一步的修改可用於如802.11a、 802.11b和802.11g的無線 LAN系統。雖然本描述是針對蜂窩系統，但經過較小的修改，其可同 樣用於其他的系統如GPS或任何其他的使用信號增強性能的系統。工 作頻率可以是用於移動通信(如，PCS 1900、或DCS1800或GSM900 或UMTS2000、 ISM或UNII頻段)的通信頻譜的選擇的一部分。此處 的描述只是作為例子，同樣，增強器的使用不僅限於建築物內覆蓋， 還可用於其他場合如火車、飛機、汽車、隧道等。還有，例子不包括 所有的微小的或不重要的設計細節。此處討論和解釋的單元和子單元 符合各自運行的授權和免授權頻段的規範。因此，對於公開的不同實 行例和實施例，用於發射機、接收機、中繼器和增強器的包括最大發 射功率、頻譜限制、帶外輻射以及其他的協議既滿足運行的授權頻段 也滿足免授權頻段。
參照圖1和2的公開是以下介紹頻分復用(FDD)蜂窩系統的圖3 至8所公開的系統的擴展。圖1和2介紹的是類似的增強器系統，用 於時分復用(TDD)蜂窩或無線系統如全球微波接入互可操作性 (WiMax)或時分-同步碼分多址接入(TD-SCDMA)。在TDD系統中， 基站(BTS)在前向鏈路和反向鏈路使用相同的頻率與移動臺(MS) 單元通信。
7參考圖1，介紹了可用在TDD系統的增強器系統的實施例的示意 方框圖。在短距離增強器的TDD版本中，Hopl和Hop3基本上是處於 相同頻率。但是，Hop2被調節工作在UNTI或ISM頻段。Hopl是與 BTS的通信鏈路，Hop3是與MS的通信鏈路。Hop2是增強器系統的 網絡單元與用戶單元元件之間的通信鏈路，其包括雙向業務信道和控 制信道。雖然蜂窩/無線系統在如WiMax的系統中以TDD模式工作在 Fl，但是Hop2的業務信道或控制信道或兩種信道可工作在TDD或 FDD模式。
增強器的網絡和用戶單元均具有新的檢測單元，可以分別檢測下 行鏈路和上行鏈路傳輸的幀定時。因此，網絡和用戶單元現在可以通 過檢測(在時間或頻率或兩者)下行鏈路和/或上行鏈路TDD傳輸的"前 導碼"序列(如圖2所示的例子)來檢測下行鏈路(由網絡單元)和上 行鏈路(由用戶單元)信標、導頻或其他廣播或業務信道的開始，如 MS在網絡中檢測的那樣。圖2是下行鏈路WiMax幀結構的方框圖。.
為了讓增強器系統能夠在TDD蜂窩/無線網絡運行，將h叩2的控 制信道開放，但將h叩2的業務信道以及hopl和hop3的傳輸"關閉"， 網絡單元，如圖3至8中介紹的例子或其他合適的實施例，檢測下行 鏈路(從BTS至MS的前向鏈路)的幀定時。為了實現這種功能，網 絡單元必須例如通過檢測以時間或頻率或兩者的下行鏈路傳輸的"前 導碼"序列(如圖2所示)來檢測下行鏈路信標、導頻或其他廣播或業 務信道的開始，如MS在網絡中檢測的那樣。在對稱的TDD系統中， 其下行鏈路和上行鏈路幀是等長的，幀的持續時間是已知的，幀定時 的幵始足以用來激活hop2的增強器業務信道的工作以及在hopl和 hop3的傳輸。a過hop2的控制信道將幀定時信息傳遞到用戶單元，從 而用戶單元也知道下行鏈路及隨後的上行鏈路幀的定時。此後，基於 其運行的系統幀結構，兩個單元配置各自的hopl、 hop2和h叩3用於 發射和接收，用於傳遞前向鏈路的信息給MS和BTS和從MS和BTS 傳遞反向鏈路的信息。參考圖3至8的用於估計網絡單元和用戶單元 之間的路徑損耗的調整信號，只在給定時間內在前向或反向鏈路發送， 取決於那時流過增強器的幀。將網絡單元或用戶單元(取決於幀的方 向)結束的信道探測的結果傳遞到其他的單元用於反方向的下一次即時幀傳輸。由於將連接調節在相同頻率，前向鏈路和反向鏈路的信道 探測的結果是相同的。
對於前向鏈路和反向鏈路的幀結構不對稱的場景，網絡單元必須 檢測幀的起始和結束。幀起始的檢測，如前述，可以基於"前導碼"檢 測，而幀結束的檢測可以基於接收的信號水平的變化。下行鏈路中(或 /和上行鏈路中在用戶單元)幀的起始和結束的檢測是"持續"的操作。 如果檢測到傳輸方式的變化，在主控單元(網絡單元)的指令下，兩 個單元均進入"可變邊界模式"，此時網絡單元和用戶單元都切換為接 收模式，試圖檢測到來幀的"前導碼"。 一旦這些單元之一檢測到"前導 碼"，緩衝器將數據延遲，通過控制信道將該檢測事件通知其他單元，
從而其他單元可重新配置其RX/TX路徑，在經過收發信機設置所需的 初始時延之後，利用h叩2的業務信道轉發幀。所述的時延比增強器工 作的TDD系統所指定的保護時間周期小得多。通過hop2的業務信道 將幀由一個單元轉發到另一個單元，直到首先檢測到"前導碼"的單元 檢測到幀結束，此後，幀結束事件通過h叩2的控制信道加上標記至其 他單元。在持續幀成功傳輸後，兩個單元恢復至接收模式，試圖在上 行鏈路和下行鏈路方向上檢測"前導碼"，重複上面的操作。重複可變 邊界模式直到檢測到上行鏈路和下行鏈路幀之間的新的切換方式時 (如，1000幀之後)，兩個單元遵循在固定交換TDD情況下所描述的 固定Tx/Rx序列操作，直到在前導碼位置再次檢測到變化時，在該情 況下兩個單元返回到可變邊界檢測模式。
圖3示出了具有兩個基站(BTS (101)和BTS2 (102))的蜂窩 網絡IOO。典型的網絡支持多於兩個基站。不論支持的基站數目多少， 所公開的系統可應用於任何規模的網絡。BTS1 101與基站控制器BSC1 107連接。BTS2 102與基站控制器BSC2 108連接。BTS2 102也可與 基站控制器BSC1 107連接，而不是與BSC2 108連接。BSC1 107與移 動交換中心MSC 109連接，BSC2 108與MSC 109連接，或可與網絡 中的其他的MSC連接。MSC 109與PSTN 110連接。BTS1 101有關聯 的覆蓋區域103。 BTS2 102有關聯的覆蓋區域104。這些覆蓋區域可 以重疊或不重疊。但是，通常將網絡規劃成存在相當大的重疊以容易 進行越區切換。移動終端105位於覆蓋區域103內的建築物106內，利用在前向鏈路以大約頻率/7和其關聯的反向鏈路頻率/T發送的業務
信道與BTS1 101通信。業務信道可以是BCCH載波或者可以是TCH 載波中的可行時隙中的一個，其中可以採用跳頻來減少幹擾。移動終 端105可位於或不位於覆蓋區域104，但移動終端105完全處於覆蓋區 域103中，在建築物106中和移動終端105的位置，來自BTS1 101的 平均信號功率比來自BTS2 102的平均信號功率強得多。建築物106外 的均方根(rms)前向鏈路信號水平&比建築物內的均方根信號水平^ 高出穿牆損耗"。該損耗a可能使&沒有處於令移動終端105保持與 BTS1 101、或BTS2 102、或BTS1 101與BTS2 102兩者的可靠通信的 足夠高的水平。進一步，信號水平A可能使移動終端105很難設置和 保持與BTS1 101、或BTS2 102、或BTS1 101與BTS2 102兩者之間的 通信鏈路，或者使建築物內的所有或一些區域裡通信鏈路沒有選擇的 性能和可靠性。可以通過BTS1 101在下行鏈路發射更大的功率以對付 由於穿牆損耗"導致的信號損耗來解決建築物106內的覆蓋問題。建築 物106內的均方根(rms)反向鏈路信號水平&'比建築物外的均方根信 號水平&'高出穿牆損耗"，該損耗"可能使&沒有處於令移動終端 105維持與BTS1 101、或BTS2 102、或BTS1 101與BTS2 102兩者的 可靠通信的足夠高的水平。進一步，信號水平&'可能使移動終端105 很難設置和保持與BTS1 101、或BTS2 102、或BTS1 101與BTS2 102 兩者之間的通信鏈路，或者使建築物內的所有或一些區域裡通信鏈路 沒有選擇的性能和可靠性。可以通過移動終端105在上行鏈路發射更 大的功率以對付由於穿牆損耗"導致的信號損耗來解決建築物106內 的覆蓋問題。通常前向和反向鏈路的頻率對足夠接近，從而a水平與" 水平基本上類似。
圖4介紹了中繼器200的前向鏈路部分230。前向鏈路部分230 以簡單的形式通過在蜂窩網絡的前向鏈路增強建築物內的信號水平而 提供了改進的室內覆蓋。BTS1 213具有基本上接近y7發送的BCCH無 線信道(信標信道)。BTS1 213在基本上接近/7的頻率(BCCH載頻) 或其他的載頻/2上，可以是跳頻或不是跳頻，與移動單元214通信。 BTS1213或者在相同區域的其他基站，沒有在圖4中示出，可以以其 他頻率發射或者不能以其他頻率發射。該設備有兩個獨立的單元，放置在室內或室外的存在好的信號覆
蓋區域的"前向鏈路網絡單元"201，和放置在室內或室外的不存在好的 信號覆蓋區域的"前向鏈路用戶單元"202。前向鏈路網絡單元201與調 節工作在蜂窩網絡工作頻段的天線203連接。前向鏈路網絡單元201 還與調節工作在合適的免授權國家信息基礎設施(稱作U-NII)頻段的 天線204連接，其中系統設計成工作在U-NII頻段。針對有關規範， 系統還可以設計成工作在免授權個人通信服務(U-PCS)頻段或在工業、 科學及醫藥(ISM)頻段。免授權頻段的選擇取決與設備設計和系統協 議。可在一些實施例中執行在稱作U-NII頻段的部分無線頻譜中定義 的頻率。在ISM頻段運行中一些設計修改是有用的。該修改涉及ISM 頻段運行專用的最小擴頻因子10以及最大允許的發送功率。如果將系 統設計運行在ISM頻段，信號可使用進一步擴展頻譜調製/解調以及其 他的修改以滿足協議子章節E， FCC47CFR的部分15。 為U-NII運行定義的頻段如下 ，
1) 5.15-5.25 GHz @最大發射功率為2.5 mW/MHz
2) 5.25 —5.35 GHz @最大發射功率為12.5 mW/MHz
3) 5.725 - 5.825 GHz @最大發射功率為50 mW/MHz 只要信號傳輸符合FCC 47 CFR部分15，在U-N1I頻段允許任何
的免授權運行。由此，所描述的增強器的運行通常遵循標準FCC 47 CFR部分15 (U-NII頻率的子章節E)。規範通常規定了發送功率、發 射限制和天線增益限制並且被實施以使設備能被接受。
"前向鏈路用戶單元"202與調節工作在與天線204同樣的頻段的天 線205連接，該頻段在一些實施例中是U-NII頻段。前向鏈路用戶單 元202還與調節工作在蜂窩網絡工作頻段的天線206連接。
天線203與LNA (低噪放大器)單元207連接，LNA進一步與帶 通濾波器232連接。LNA單元207可為高性能的放大器，該放大器具 有典型增益15dB、噪聲因子1.5dB，有足夠的帶寬來手動或自動覆蓋 頻譜的合適部分。帶通濾波器232可以設計為通過所有的或所期望部 分的感興趣的蜂窩譜，或可為一組覆蓋感興趣的蜂窩系統的所有譜的 重疊的帶通濾波器，其具有RF開關從而可以選擇所選擇的頻段和帶 寬。帶通濾波器232與頻率轉換器208連接。頻率轉換器208能夠將蜂窩網絡工作譜段轉換成U-NII譜的期望部分，並且包括用來正確運 行的部件如混頻器和濾波器。頻率轉換器208與前向鏈路網絡單元發 射機209連接。發射機單元209被設計工作在U-NII頻段且符合規範 子章節E的FCC 47 CFR的部分15，其可以簡單如工作在所期望的 U-NII工作頻段的單一放大器，或者是帶有放大器和濾波器的更複雜的 發射機，甚至是如802.11a的WLAN發射機。發射機單元209與天線 204連接。
天線205與前向鏈路用戶單元接收機210連接，設計用來接收單 元201發射的信號。與頻率轉換器211連接的接收機210可以簡單如 工作在設備運行所期望的U-NII頻段的單一 LNA，或可更好地設計成 帶有附加的功能如自動增益控制(AGC)，多級級聯放大器級和可變信 道選擇濾波器，或者甚至無線區域網(WLAN)接收機如802.11a (其 中802.11a的發射機部分209用在網絡單元)。如果接收機210採用自 動增益控制(AGC)，則該單元被設計成用於碼分多址(CDMA)蜂窩 網絡，通過選擇AGC帶寬遠小於CDMA系統的功率控制重複率，比 如在WCDMA網絡中小於1.5kHz，使得AGC的運行不對閉環功率控 制產生幹擾，從而提高性能。與接收機單元210和可變增益放大器單 元212連接的頻率轉換器單元211將輸入信號由U-NII頻段轉換到蜂 窩網絡工作頻率，且包括用來正確運行的所有部件如混頻器和濾波器。 頻率轉換器單元211執行與頻率轉換器單元208相反的轉換操作，且 包括用來正確運行校正的所有部件如混頻器和濾波器。頻率轉換器211 與可變增益(VG)放大器212連接，工作在蜂窩網絡工作頻段。可變 增益放大器212與天線206連接，以與基站213發送的頻率基本類似 的頻率發送信號且符合蜂窩系統協議。
天線208發出的信號是由天線單元203所接收的原始入射信號的 放大的重複的版本，其在再次返回並重新進入天線203之前將經歷一 定的功率水平損耗。此後該重新進入天線203的信號稱為"下行鏈路返 回信號"。在天線203終端器的輸出位置的下行鏈路返回信號的均方根 信號值與原始入射信號的均方根值之比，在消除了天線單元208和天 線單元203之間的系統和傳播路徑時延後，是下行鏈路返回信號路徑 損耗，此處術語稱作"下行鏈路系統路徑損耗"且用戶i^表示。進一步，將"下行鏈路系統鏈路增益"，此處用Gw表示，定義為"位 於天線208終端器輸入口處的均方根信號值與位於天線203終端器的 均方根信號值之比，其中上面定義的下行鏈路系統路徑損耗，屍丄w，為 無窮大(例如，天線208和天線203之間沒有EM耦合路徑)並且消 除了所有的系統和傳播路徑時延(從天線203穿過系統至天線208)"。
將可變增益放大器212的增益設置成使得下行鏈路系統增益 比下行鏈路系統路徑損耗屍Z^少《^，從而避免系統的"正反饋"環，比 如
注意所有的值屍^/、 C^和々d均以dB為單位。c^,的範圍是從0 至i^/，且此處為了描述的目的假定為3dB。然而，有可能選擇更好的 "&,值從而系統性能進一步優化。
圖5介紹了中繼器300的反向鏈路部分330的實施例。反向鏈路 部分330以簡單的形式埤過在蜂窩網絡的反向鏈路將建築物內的信號 水平增強到獲得可接受的鏈路性能所需的水平從而改進的室內覆蓋。 BTS1 302具有在反向鏈路以基本上接近/7和頻率對/7發送的BCCH 無線信道(信標信道)。BTS1 302在基本上接近/7的頻率(BCCH載 頻)或其他的載頻/'2上，可以是跳頻或不是跳頻，與移動單元324通 信。BTS1 302或者在相同區域的其他基站(其沒有在圖5中示出)可 以以其他頻率發送或者不能以其他頻率發送。
該設備有兩個獨立的單元，放置在室內或室外的存在好的信號覆 蓋區域的"反向鏈路網絡單元"326，和放置在室內或室外的不存在好的 信號覆蓋區域的"反向鏈路用戶單元"328。反向鏈路網絡單元326與調 節運行在蜂窩網絡工作頻段的天線304連接。反向鏈路網絡單元326 還與調節運行在合適的免授權國家信息基礎設施(稱作U-NII)頻段的 天線312連接，其中系統是設計工作在U-NII頻段。針對有關規範， 還可以將系統設計工作在免授權個人通信服務(U-PCS)頻段或工業、 科學及醫藥(ISM)頻段。免授權頻段的選擇取決於設備設計和系統協 議。可在一些系統設計中採用在稱作U-NII頻段的部分無線頻譜中定 義的頻率。在ISM頻段運行採用了一些設計修改。這些修改涉及用於 ISM頻段運行的最小擴頻因子10以及最大允許的發送功率。如果系統被設計工作在ISM頻段，信號可使用進一步擴頻調製/解調以及其他的 修改以滿足協議E的FCC 47 CFR的部分15。 為U-NII運行定義的頻段如下
1) 5.15-5.25 GHz @最大發射功率為2.5 mW/MHz
2) 5.25 -5.35 GHz@最大發射功率為12.5 mW/MHz
3) 5.725 - 5.825 GHz @最大發射功率為50mW/MHz 只要信號傳輸符合FCC 47 CFR部分15，在U-NII頻段允許任何
的免授權運行。所介紹的增強器的運行滿足FCC 47 CFR部分15 (U-NII頻率的子章節E)的協議。
"反向鏈路用戶單元"328與調節工作在與天線312同樣頻段的天 線314連接，該頻段比如是U-NII頻段。反向鏈路用戶單元328還與 調節工作在蜂窩網絡工作頻段的天線322連接。
天線322與LNA單元320連接，LNA單元320進一步與帶通濾波 器32i連接。LNA單元320可為高性能的放大器，該放大器具有典型 增益15dB、噪聲因子1.5dB，且具有足夠的帶寬來覆蓋頻譜的合適部 分。帶通濾波器321可以設計為通過所有的或所期望部分的蜂窩譜， 或可為一組覆蓋感興趣的蜂窩系統的所有譜的重疊的帶通濾波器，其 具有RF開關，.用來手動或自動地選擇所選擇的頻段和帶寬。帶通濾波 器321與頻率轉換器318連接。頻率轉換器318能夠將蜂窩網絡工作 頻譜轉換成U-MI譜的所期望的部分，並且包括用來正確運行的所有 部件如混頻器和濾波器。頻率轉換器318與反向鏈路單元發射機316 連接。將發射機單元316設計運行在U-NI1頻段且符合規範子章節E 的FCC 47 CFR的部分15，其可以簡單如工作在所期望的U-NII工作 頻段的單一放大器，或者是更複雜的帶有放大器和濾波器的發射機， 甚至是WLAN發射機如802.1 la。發射機單元316與天線314連接。 用於增強器反向鏈路部分的U-NII工作頻段的選擇部分與用於增強器 前向鏈路部分的U-NH工作頻段的選擇部分不同，且分離得足夠開， 因而從一個鏈路的運行到另一個鏈路不會經歷很大的幹擾。
天線312與反向鏈路網絡單元接收機310連接，被設計用來接收 單元328發射的信號。與頻率轉換器308連接的接收機310可以簡單 如工作在設備工作頻率的期望的U-NII頻段的單一 LNA，或更好地設
14計成帶有附加功能如自動增益控制(AGC)、多級級聯放大器級和可變 信道選擇濾波器，或者甚至是如802.11a (其中802.11a的發射機部分 316在用戶單元採用)的WLAN接收機。如果接收機310採用自動增 益控制(AGC)，則該單元被設計成用於CDMA蜂窩網絡，通過選擇 AGC帶寬遠小於CDMA系統的功率控制重複率，比如在WCDMA網 絡中小於1.5kHz，從而AGC的運行不會對閉環功率控制產生幹擾，而 使得性能得到增強。與接收機單元310和可變增益放大器306連接的 頻率轉換單元308將輸入信號由U-NII頻段轉換到蜂窩網絡運行的頻 率，且包括用來正確運行的如混頻器和濾波器的所有的部件。頻率轉 換單元308執行與頻率轉換單元318相反的轉換操作。頻率轉換器308 與可變增益放大器306連接，運行在蜂窩網絡工作頻段。可變增益放 大器306與天線304連接。天線304將用與移動單元324發送的頻率 基本上類似的頻率發送信號。
天線304發出的信號是天線單元322所接收的原始入射信號的放 大重複的版本，其在再次返回並重新進入天線322之前將經歷一定的 功率能量損耗。此後該重新進入天線322的信號稱作"上行鏈路返回信 號"。在天線322終端器的輸出位置的上行鏈路返回信號的均方根信號 值與原始入射信號的均方根值之比，在消除了天線單元304和322之 間的系統和傳播路徑時延後，為上行鏈路返回信號路徑損耗，此處術 語稱作"上行鏈路系統路徑損耗"且用Pi^/表示。
進一步，將"上行鏈路系統鏈路增益"，此處用Gw表示，定義為"位 於天線304終端器輸入口處的均方根信號值與位於天線322終端器的 均方根信號值之比，其中上面定義的上行鏈路系統路徑損耗，PZ^，為 無窮大(例如，天線304和天線322之間沒有EM耦合路徑)並且消 除了所有的系統和傳播路徑時延(從天線322穿過系統至天線304)"。
將可變增益放大器306的增益設置成上行鏈路系統增益Gw/比上行
鏈路系統路徑損耗屍丄"/少"上行鏈路增益餘量"的數量，即"g"z，以避免
系統的"正反饋"環，比如
-注意所有的值屍丄"C^和啦",均為dB。c/^值的範圍是從0至PZ^， 且此處為了描述的目的假定為3dB。然而，有可能選擇更好的々w值從
15而系統性能得到了進一步優化。
通常前向鏈路和反向鏈路的頻率對足夠近，使得G",的水平與 的水平基本上類似，PI^的水平與PI^的水平基本上類似，^g",的水平 與d^的水平基本上類似。
可以將唯一的增強器單元識別碼和可選的設備位置發送給蜂窩網 絡。該信息可用來在室內環境中給用戶定位，比如，通過產生重編碼 (受保護的)的低比特率數據，該數據包含長的已知前導碼、唯一的 識別碼、可選的反向鏈路網絡單元326的經度和緯度。然後將該信息 進行脈衝整形以實現低的譜洩漏，並在反向鏈路網絡單元326中通過 合適的調製方案將其疊加到給定信道的反向鏈路信號上。調製方案的 選擇取決於運行的蜂窩系統。例如，對於GSM系統，可採用如高斯最' 小頻移鍵控(GMSK)、幅度調製(具有低調製指數)的恆包絡調製。 對於帶有快速反向鏈路功率控制的CDMA系統，可以採用差分二進位 相移鍵控(DBPSK)作為調製方案。在基站從接收的信道信號中抽取 信息可涉及對基站接收機的修改，但不會影響蜂窩鏈路正常的工作。
圖6示出了包括網絡單元502以及在系統框圖中的用戶單元504 的系統500的實施例。前向鏈路網絡單元514 (圖4中的201)和反向 鏈路網絡單元516 (圖5中的326)目前位於一個單元中，此處稱為網 絡單元502。前向鏈路用戶單元518 (圖4中的202)和反向鏈路用戶 單元520(圖5中的328)目前位於一個單元中，此處稱為用戶單元504。 在圖6中，單天線506和雙工濾波器528代替了圖4中的發射機/接收 機天線203和圖5中的發射機/接收機天線304。將雙工濾波器單元528 設計成最優性能且滿足蜂窩運行的協議。同樣，單天線508和雙工濾 波器526代替了圖4中的發射機/接收機天線204和圖5中的發射機/ 接收機天線312。進一步，在圖6中，單天線510和雙工濾波器524 代替了圖4中的發射機/接收機天線205和圖5中的發射機/接收機天線 314。同樣地，在圖6中，單天線512和雙工濾波器522代替了圖4中 的發射機/接收機天線206和圖5中的發射機/接收機天線322。將雙工 濾波器單元522設計成最優性能且滿足蜂窩運行的協議。GSM系統是 FDD系統，因此反向鏈路頻率與前向鏈路頻率不一樣。在這種系統中， 雙工濾波器提供合適的功能。然後，如果網絡單元502和用戶單元504被設計用於TDD系統，則雙工器528和522可以用混合合路器或"循 環器"來代替。但是，依然使用雙工器526和524，因為U-NII頻段的 前向鏈路和反向鏈路是分開的(比如FDD)。經過較小的修改，能夠用 同軸電纜(如RG58或IS inchheliax)取代天線508和510用於將網 絡單元502與用戶單元504連接。在這種將同軸電纜用於鏈路連接的 布置中，雖然有可能，但上變換至U-NII頻段是多餘的，系統可以在 前向和反向鏈路信號保持在原始蜂窩頻率的情況下工作。
在蜂窩頻段中網絡單元502的發射功率水平是在-10dBm至37dBm 的範圍內，下行鏈路接收機靈敏度大約為-110dBm至-120dBm。在蜂窩 頻段中用戶單元504的發射功率水平是在-20dBm至OdBm的範圍內， 上行鏈路接收機靈敏度大約為-110dBm至-120dBm。
所介紹的增強器系統在有限的場景中通常令人滿意地運行，其中 天線506和512之間的隔離大於上行鏈路和下行鏈路系統鏈路增益。 為了確保在所有傳播和運行條件下正確地運行增強器系統且無需定向 天線，在系統設計中可包括一些特徵。
1. 因為網絡單元502和用戶單元504在大多數時間彼此之間 是相對靜止的，因此有可能採用其他的網絡元件如基站， 天線(空間)分集來進行發射和接收的操作。
2. 在反向鏈路中天線506發射的信號採用與天線單元512接 收的反向鏈路信號基本上相同的工作頻段。同樣地，在前 向鏈路中天線512發射的信號採用與天線單元506接收的 前向鏈路信號基本上相同的工作頻段。由於前向鏈路網絡 單元514接收的信號通過天線單元508和510發射到前向 鏈路用戶單元518，進一步由於前向鏈路用戶單元518接 收的信號在經由天線單元512重傳之前被放大，因此在前 向鏈路網絡單元514和前向用戶單元518兩者之間，存在 通過天線512和506的反饋環。環中任何的增益會帶來"正 反饋"，這會導致運行不穩定，對於網絡單元502和用戶單 元504間的反向鏈路運行也有該現象。為了保持這兩個反 饋環位於穩定的運行區域，在前向鏈路中，下行鏈路系統 鏈路增益Gd/比下行鏈路系統路徑損耗/>￡^小dgrf/，從而避免了系統中的"正反饋"環，例如C^-屍i^-^^KdB)。同樣 地，在反向鏈路中，上行鏈路系統鏈路增益G ,比上行鏈 路系統路徑損耗屍丄"/小6/g /，從而避免了系統中的"正反饋" 環，例如G"^屍丄"/-d^(dB)。傳播損耗屍Z^和屍丄 /可以 是由於陰影、距離和天線方向圖、多徑傳播以及穿牆損耗。 這些傳播損耗屍丄d和的水平無法容易地得到並且是 測量出來的。
3. 監測網絡單元502和用戶單元504的連續且正確地運行。 網絡單元502或用戶單元504的任何運行問題可導致在前 向或反向(或雙向)鏈路的有害的傳輸。進一步，系統可 能依賴於工作在易於被其他免授權設備幹擾的免授權頻 段的無線信道。同樣地，網絡單元502和用戶單元504的 運行是相互協調的。因此，在網絡單元502和用戶單元504 這兩個單元之間插入了控制信號信道。 ，
4. 網絡單元502和用戶單元504的本地振蕩器的頻率基本上 類似，因為網絡單元502和用戶單元504之間任何的大頻 率誤差將導致無法接受的蜂窩鏈路性能。在一些實施例 中，可以在控制鏈路由網絡單元502向用戶單元504發射 導頻信號用來實現兩個單元的本地振蕩器同步。在一些其 他例子中，能夠採用電力供應波形來實現兩個單元的本地 振蕩器同步。
5. 在傳統的中繼器中，通常通過使用定向天線來提供對應於 與所介紹的實施例中的天線512和506的天線間的足夠的 隔離。這種定向天線本身具有大孔徑，導致大尺寸的天線。 為了能夠在天線之間實現最大的RF隔離，採用了先進的 自適應時空信號處理技術，使得對天線方向性的要求更寬 松。
先迸的特徵
介紹的先進的特徵包括在解決所列舉的問題方面很有效的設 計方案。
18圖7示出了包括包含新設計特徵的網絡單元602 (圖6中是 502)的系統600。兩根天線610和608取代了圖6中的單天線506 用於天線分集。同樣，兩根天線636和638取代了圖6中的單天 線512用於天線分集。雖然可以在接收機鏈中採用任何的分集合 並方案如最犬比率合併或其他的方案，以及在發射機鏈中可以採 用發射分集方案如一根或兩根天線的隨機相位變化，但是此處建 議在接收機中採用一種基於天線交換分集的簡單方案。交換可以 是連續的或者基於接收信號的功率水平。因此，與復用器614和 613以及前向鏈路網絡單元604連接的RF開關612,為網絡單元 602的蜂窩接收操作進行切換操作。同樣，連接天線636和638 以及雙工濾波器632的RF開關634，為網絡單元602的U-NII頻 段發射/接收運行執行切換操作。雙工濾波器614和613還在一側 與天線610和608連接，在另一側與複數加權單元648連接以及 與RF開關單元612連接。複數加權單元648與功率分配器(混合 合路器)646和微控制器626連接。功率分配器(混合合路器)646 通過定向耦合器618與反向鏈路網絡單元606連接。在一個實施 例中，所有的定向耦合器可為17dB的定向耦合器。同樣，雙工濾 波器632通過定向耦合器630與前向鏈路網絡單元604連接，反 向鏈路網絡單元606通過定向耦合器616被連接。混合合路器還 可用於定向耦合器618、 630和616的位置。在框圖600中，反向 鏈路網絡單元606接收機單元310內部LNA可以放置在定向耦合 器616之前，或取代混合合路器，該結構在一些實施例中可能會 有益。
調整信號發生器/發射機單元622通過定向耦合器618與網絡 單元602的反向鏈路發射機路徑耦合。單元622向調整信號接收 機620提供用來建立網絡單元602的天線608和610與輸入之間 的複數信道特性的信道探測信號。單元622產生的信道探測信號 通過複數加權單元648以及分集天線610和608以最大發射水平 發射，其中該發射水平基本上低於任何期望的蜂窩網絡信號水平 (例如比最小期望的蜂窩信號水平低20dB)。在調整信號接收機 單元620中使用的組合發射信道探測信號水平和處理增益等於或小於上行鏈路增益餘量("gj。單元622產生的信道探測信號是 直接序列擴頻信號，其利用具有己知的碼相位(此處稱為"自有碼" 相位)的已知偽隨機(PN)碼進行調製，並且具有與網絡單元602 和用戶單元702 (在圖8中)的前向和反向鏈路的工作帶寬類似的 碼片速率(如，5MHz帶寬時為5Mchips/s)以及具有其碼時間間 隔也大於最大期望路徑時延的最小碼長以提供足夠的處理增益。 對於大多數的場景碼長為1000 chips就足夠。信道探測信號可以連 續發射或者只在需要的時候發射。選擇碼相位使得最小碼相位差 比在多個碼片中測量的最大期望路徑時延大，此後碼相位應該是 最小碼相位的整數倍。調整信號接收機單元620通過定向耦合器 616與網絡單元602的反向糹連路接收路徑耦合。調整信號接收單元 620利用己知的PN碼和發射碼相位檢測並解調單元622發射的信 道探測信號，然後該信道探測信號通過網絡單元602和圖8中的 用戶單元702 (在圖6中是用戶單元504)之間的閉環機制進入反 向鏈路。調整信號接收單元620配置用來建立接收的信號強度和 相位一存在於網絡單元602的天線608和610的聯合輸出與調整 信號接收機620的輸入之間的複數信道衝激響應。調整信號接收 機620通過類似於RAKE接收機路徑搜索器的相關操作，或者通 過對抽樣的接收信號的合適塊進行矩陣求逆操作，來建立接收的 信號強度和相位，這些內容將在附錄A中詳細討論。調整信號接 收機單元620包括許多子單元，包括用來將調整信號恢復到基帶 頻率的頻率轉換器以及其他單元，如A/D轉換器和執行基帶算法 的基帶處理器，其中這些單元沒有在框圖中示出。PN碼相位可以 唯一分配，或根據隨機算法得出，因而兩個單元具有相同碼相位 的概率可能很低。還可能採用其他的碼偏移分配策略，比如動態 分配，即如果在該地理區域中沒有檢測到該偏移則選擇該碼偏移。 這個特徵使得調整信號接收機620能夠掃描和接收"其他碼"相位， 因而建立任何其他信號是否耦合到可能工作在相同地理區域的其 他單元或其他單元與其耦合。可以用多於一個的碼相位來建立復 數信道衝激相應從而提高被其他系統檢測到的概率。用於信道探 測信號的PN碼可以用有關網絡單元602標識的信息進行調製。發送的信道探測信號的載頻可以是工作蜂窩頻段。但是其他頻段的
載頻，如位於2.4GHz的ISM頻段，也可用來傳輸信道探測信號。 當使用其他頻段的載頻時，將調整信號發生器和發射機622的載 頻儘量接近工作頻段放置。信道探測信號PN碼的碼片速率和發射 功率以信道探測信號遵循FCC 47 CFR部分15的規定的方式實施。 ISM頻段與蜂窩工作頻段不相同，但兩者足夠接近以能夠使系統 覆蓋空間算法加權並建立用於複數加權單元648的權值Wo和 W1Q ISM的工作頻段與蜂窩的工作頻段之間在平均信號功率和天 線行為上的任何天線和傳播的不同均可在運行實施中加以考慮。 設備ID和參考頻率單元624主要產生二進位相移鍵控 (BPSK)信號，該信號用設備的ID號進行調製，位於U-NII頻 段合適的部分，且通過定向耦合器630耦合到網絡單元602的前 向鏈路的發射機路徑上。該單元被"頻率鎖定"至網絡單元602的 本地振蕩器。選擇信號載頻以避免對網絡單元602的前向鏈路的 發射路徑的主要蜂窩信號產生不可接受的幹擾，卻又足夠接近最 優發射帶寬。在網絡單元602和用戶單元702採用電源電力供應 工作的地方，60Hz或50Hz的電源震動可以用來將兩個單元的本 地振蕩器"鎖定"為普通的頻率源。將該60Hz或50Hz的電源震動 通過合適的電路轉換成網絡單元602和用戶單元702工作的選擇 頻率。
控制鏈路單元628是網絡單元602和圖8中的用戶單元702 這兩者之間的無線鏈路。其可為工作在免授權頻段之一的簡單的 專有鏈路，或可為與蜂窩信號路徑復用的帶內控制信令。其還可 為設計工作在免授權頻段的標準無線鏈路，如802.11b、 802.11a 或藍牙。控制鏈路628與微控制器單元626連接，能夠通過合適 的接口進行通信。控制鏈路單元628還與天線644和624連接用 來發送和接收控制信號。如果工作帶寬和頻率允許，通過對單元 602進行較小的修改，天線單元636和638也能用於控制鏈路單元 628的運行。在一些實施例中，用戶單元702可以為具有網絡單元 602支持的所有的信號處理和控制功能的非常的簡單設備。如果是 這樣的話，可以將控制鏈路單元628去除掉或可執行很簡單的控制信令如帶內頻率調整用來設置用戶702中的系統帶寬和增益。 假如天線帶寬允許，通過對單元602進行較小的修改，天線單元 636和638也可以用於控制鏈路單元628的運行。
微控制器單元626可以為簡單的微處理器，如帶有合適存儲 器和接口的ARM7或ARM9。微控制器單元626控制網絡單元602 的運行，在有用時可執行一些額外的信號調整和處理，比如信號 水平平均和估計以及如最小均方(LMS)和遞歸最小二乘方(RLS) 的自適應算法。微控制器單元626的運行包括設置工作帶寬，通 過控制鏈路單元628設置權值Wo和W,用來通信並控制圖8的用 戶單元702，通信並控制調整信號發生器和發射機622以及調整信 號接收機620，為接收機天線分集進行切換，並監測網絡單元602 和用戶單元702的正確工作。微控制器單元626與單元627、 628、 622、 606、 604、 620、 648、 624以及RF開關634和612連接。 微控制器626利用位於調整信號接收機單元620的輸出位置的復 數信道衝激響應以及利用最小均方(LMS)和遞歸最小二乘方
(RLS)、 QR-RLS或QR分解，來計算複數加權Wo和W,的值， 使得在調整信號接收機單元620的輸出位置接收的複數信道衝激 響應在幅度上減少或最小化。利用這種發射加權布置，網絡單元 602和用戶單元702之間的上行鏈路頻率的RF間隔在傳播信道內 是合適的，能夠得到天線608和610的最大可能的總ERP (有效 輻射功率)，因而使覆蓋區域最大化。
單元628、 622、 606、 604、 620、 624均與本地振蕩器單元640 連接，並從本地振蕩器640信號中提取時鐘和參考頻率。簡單的 用戶接口單元627，例如袖珍鍵盤，簡單的變光開關或類似的設備 與微控制器單元626連接。網絡單元602具有可由用戶接口單元 627設置的，很容易被微控制器單元626接入的唯一的"標識碼"， 並且可以與用戶單元702、微控制器單元728或在網絡單元602 工作範圍內的其他任何用戶單元進行通信。
圖8示出了包括包含新設計特徵的用戶單元702 (圖6中的 504)的中繼器700的實施例。兩根天線734和736取代圖6中的 單天線5'12用作天線分集。同樣，兩根天線704和706取代圖6中的單天線510用作天線分集。雖然可以在接收機鏈中採用任何 的分集合併方案如最大比率合併等，以及在發射機鏈中可以採用 發射分集方案如在一根或兩根天線的隨機相位變化，但是在接收 機中可實行一種基於天線交換分集的簡單方案。交換可以是連續 的或基於接收的信號功率水平。因此，與雙工器754和756以及 反向鏈路網絡單元726連接的RF開關732，為用戶單元702的蜂 窩接收操作執行交換操作。同樣，連接天線704和706以及雙工 濾波器714的RF開關712，為用戶單元702的U-NII頻段發射/ 接收操作執行交換操作。雙工'濾波器754和756還在一側與天線 734和736連接，在另一側與複數加權單元748以及RF開關單元 732連接。複數加權單元748與功率分配器(混合合路器)745和 微控制器728連接。功率分配器(混合合路器)745通過定向耦合 器746與反向鏈路用戶單元724連接。所有的定向耦合器可為17dB 的定向耦合器。同樣，雙工濾波器714可以通過定向耦合器740 以及718與前向鏈路用戶單元724連接，同時也和反向鏈路用戶 單元726連接。前向鏈路用戶單元328接收機210內部LNA在框 圖700可以放在定向耦合器718和740之前，該結構可以增強性 能。 '
調節信號發生器/發射機單元744通過定向耦合器746與用戶 單元702的前向鏈路發射機路徑耦合。單元744產生用來建立用 戶單元702的天線734和736與調整信號接收機742的輸入終端 之間的複數信道特性的信道探測信號。通過複數加權單元748以 及分集天線734和736將單元744產生的信道探測信號用最大發 射水平發射，該最大發射水平基本上低於任何蜂窩網絡所期望的 信號水平，比如低於最小期望蜂窩信號水平20dB。在調整信號接 收機單元742中使用的組合發射信道探測信號水平和處理增益小 於或等於下行鏈路增益餘量，d&,。單元744產生的信道探測信號 是直接序列擴頻信號，其通過具有已知碼相位(例如，術語為"自 有碼"相位)的已知偽隨機碼(PN)進行調製，並且具有與圖7中 的用戶單元702和網絡單元602的前向和反向鏈路的工作帶寬相 當的碼片速率，如5MHz帶寬時為5Mchips/s。該PN碼進一步可
23具有足夠提供合適的處理增益並超過最大期望路徑時延的最小碼
長。對於大部分場景碼長為1000 chips就足夠。信道探測信號可以 連續發射或者僅由條件誘發而發射。選擇碼相位使得最小碼相位 差比在多個碼片中測量的最大期望路徑時延大。隨後的碼相位可 為最小碼相位的整數倍。調整信號接收機單元742通過定向耦合 器740耦合到用戶單元702的前向鏈路接收路徑，並利用已知的 PN碼和發射碼相位檢測並解調由單元744發射的信道探測信號。 然後信道探測信號通過用戶單元702與圖7中的網絡單元602(同 樣在圖6中為用戶單元502)之間的閉環機制進入反向鏈路路徑。 調整信號接收機單元742適於建立接收信號的強度和相位。在用 戶單元702的天線734和736的聯合輸出與調整信號接收機742 的輸入端之間存在複數信道衝激響應。調整信號接收機單元742 通過如類似於RAKE接收機路徑搜索器的相關操作，或者通過對 抽樣的接收信號的合適塊進行矩陣求逆操作，來設置接收信號的 幅度和相位，如附錄A中所公開的。調整信號接收機單元724包 括許多子單元，比如將調整信號恢復到基帶頻率的頻率轉換器以 及其他單元，比如A/D轉換器和執行基帶算法的基帶處理器。這 些子單元沒有在框圖中示出。PN碼相位可以唯一分配，或根據隨 機算法得出，因而兩個單元具有相同碼相位的概率很低。還可能 採用其他的碼偏移分配策略。比如可使用動態分配，從而選擇該 碼偏移來避免在相同地理區域存在其他的該偏移。動態分配使得 調整信號接收機742能夠掃描並接收"其他碼"相位，因而建立任 何其他信號是否耦合到可能工作在相同地理區域的其他單元或者 其他單元與其耦合。進一步，可以用多於一個的碼相位來建立復 數信道衝激相應從而提高被其他系統檢測到的概率。用於信道探 測信號的PN碼可以用關於用戶單元702標識的信息進行調製。發 射的信道探測信號的載頻可以在工作蜂窩頻段。但是其他頻段的 載頻，如位於2.4GHz的ISM頻段，也可用來傳輸信道探測信號。 使用其他頻段能夠將調整信號發生器和發射機744的載頻儘量接 近工作頻凌放置。選擇信道探測信號PN碼的碼片速率和發射功率 使得信道探測信號遵循FCC 47 CFR部分15的規定。雖然ISM頻段與蜂窩工作頻段不相同，但兩者足夠靠近以便能夠使系統覆蓋
空間算法加權並建立用於複數加權單元748的權值Wo和W,。ISM 的工作頻段與蜂窩的工作頻段間在平均信號功率和天線行為上的 任何天線和傳播的不同均可在設計階段進行調查並在最終的系統 設計中加以考慮。
能夠接收由設備ID和圖7中的參考頻率單元624產生的發射 信號的參考信號接收機單元716與定向耦合器718連接。接收機 能夠抽取由網絡單元602設備ID和參考頻率發生器624發射的參 考頻率和ID碼。抽取的參考頻率用於提供參考本地振蕩器722。 定向耦合器718與前向鏈路用戶單元724連接。反向鏈路用戶單 元726與雙工濾波器714連接。如果單元726能夠鎖定於由網絡 單元602的控制鏈路單元628所發射的接收信號載波頻率，那麼 參考信號和本地振蕩器單元722兩者中的一個可以控制鏈路單元 720振蕩器為基礎。
控制鏈路單元720是網絡單元602和用戶單元702這兩者之 間的無線鏈路。其可以是工作在免授權頻段之一的專有鏈路，或 者是設計工作在免授權頻段的標準無線鏈路，如802.11b、 802.11a 或藍牙。控制鏈路720與微控制器單元728連接，能夠通過合適 的接口進行通信。控制鏈路單元720還與天線708和710連接用 來發送和接收控制信號。請注意如果天線帶寬和頻率允許，通過 對單元702進行較小的修改，天線單元704和706也能用於控制 鏈路單元720的運行。'
微控制器單元728是簡單的微處理器，如帶有合適儲存器和 接口的ARM7或ARM9。微控制器單元728控制用戶單元702的 運行，在合適的條件下可執行一些額外的信號調整和處理，如信 號水平的平均和估計以及自適應算法如LMS和RLS。微控制器單 元728可設置工作帶寬，並通過控制鏈路單元720設置權值W0 和Wi用來通信並控制圖7的網絡單元602，通信並控制調整信號 發生器和發射機744以及調整信號接收機742。微控制器單元728 還可實行切換以進行接收機天線分集和監測用戶單元702的正確 運行。微控制器單元728與單元720、 742、 744、 716、 748、 726、724以及RF開關732和712連接。微控制器728可利用位於調整 信號接收機單元742的輸出位置的複數信道衝激響應，以及利用 最小均方(LMS)和遞歸最小二乘方(RLS)、 QR-RLS或QR分 解，來計算複數加權W。和W,的最優值，使得在調整信號接收機 單元742的輸出位置的接收複數信道衝激響應減少或最小化。利 用所公開的發射加權布置，用戶單元702和網絡單元602之間的 下行鏈路頻率的RF間隔在傳播信道內是合適的，能夠得到天線 734和736的最大可能的總ERP (有效輻射功率)以及最大化的覆 蓋區域。
單元720、 726、 724、 742、 744和728與本地振蕩器單元722 連接並從本地振蕩器722信號中提取時鐘和參考頻率。簡單的用 戶接口單元721，例如袖珍鍵盤或簡單的變光開關可與微控制器單 元728連接。網絡單元702具有可由用戶接口單元721設置的， 容易接入微控制器單元728的唯一"標識碼"，並且可以與網絡單 元602微控制器單元626或用戶單元702工作範圍內的其他網絡 或用戶單元進行通信。'
如對夫線單元610和608採用垂直極化，以及對天線單元734 和736採用水平極化的技術可進一步提高系統的性能。在傳統的 增強器和中繼器系統中，能夠利用定向天線來提高系統的性能。
可以將唯一的網絡單元602識別碼和可選的設備位置發送給 蜂窩網絡。該信息可用來在室內環境中給用戶定位，比如，通過 產生重編碼(受保護的)的、低比特率的、包含長的已知前導碼 的數據，唯一的識別碼以及可選的網絡單元602的經度和諱度。 然後可將該信息脈衝整形以實現低的譜洩漏，並在網絡單元602 中，通過合適的調製方案將其疊加到給定信道的反向鏈路信號上。 調製方案的選擇取決於工作的蜂窩系統。例如，對於GSM，可採 用如高斯最小頻移鍵控(GMSK)，幅度調製(具有低調製指數) 的恆包絡調製。對於帶有快速反向鏈路功率控制的碼分多址 (CDMA)系統，可以採用差分二進位相移鍵控(DBPSK)作為 調製方案。在基站從接收的信道信號中對上述信息進行信息抽取 可能涉及對基站接收機的修改，但不會影響蜂窩鏈路正常的工作。
權利要求
1、一種無線通信系統中協調網絡收發機和用戶收發機之間業務的中繼器，包括網絡單元，用於保持與網絡收發機的網絡連結；用戶單元，用於保持與用戶收發機的用戶連結；所述網絡單元和所述用戶單元之間的雙向通信路徑，適於在網絡收發機和網絡單元之間，用戶收發機和用戶單元之間，以及網絡單元和用戶單元之間，包括從網絡單元至用戶單元的下行鏈路傳輸以及從用戶單元至網絡單元的上行鏈路傳輸，以自動中繼器跳躍的方式在網絡收發機和用戶收發機之間傳送信號；以及檢測單元，與所述網絡單元和所述用戶單元耦合，適於分別通過檢測下行鏈路和/或上行鏈路傳輸的前導碼序列來檢測下行鏈路和上行鏈路傳輸的幀定時。
2、 根據權利要求1所述的中繼器，進一步包括 所述檢測單元配置成使所述網絡單元和所述用戶單元能夠在信標信道中由所述網絡單元檢測下行鏈路的開始和/或由所述用戶單元檢測 上行鏈路的開始。
3、 根據權利要求l所述的中繼器，進一步包括 所述檢測單元配置成使所述網絡單元和所述用戶單元能夠在導頻信道中由所述網絡單元檢測下行鏈路的開始和/或由所述用戶單元檢測 上行鏈路的開始。
4、 根據權利要求l所述的中繼器，進一步包括所述檢測單元配置成使所述網絡單元和所述用戶單元能夠在廣播 信道中由所述網絡單元檢測下行鏈路的開始和/或由所述用戶單元檢測 上行鏈路的開始。
5、 根據權利要求l所述的中繼器，進一步包括所述檢測單元配置成使所述網絡單元和所述用戶單元能夠在業務 信道中由所述網絡單元檢測下行鏈路的開始和/或由所述用戶單元檢測 上行鏈路的開始。
6、 根據權利要求l所述的中繼器，進一步包括 所述檢測單元配置成在時間和/或頻率上檢測前導碼。
7、 根據權利要求l所述的中繼器，進一步包括所述檢測單元適於分別通過檢測下行鏈路傳輸和/或上行鏈路傳輸的前導碼序列來檢測下行鏈路和上行鏈路時分復用(TDD)傳輸的幀定時。
8、 根據權利要求l所述的中繼器，進一步包括 所述檢測單元適於檢測下行鏈路對稱時分復用(TDD)傳輸的幀定時的開始並且將幀定時的開始傳遞到所述用戶單元；以及所述用戶單元適於根據該幀定時的開始控制上行鏈路TDD傳輸的 定時。
9、 根據權利要求l所述的中繼器，進一步包括 所述檢測單元適於檢測下行鏈路對稱時分復用(TDD)傳輸的幀定時並且將幀定時傳遞到所述用戶單元；以及所述雙向通信路徑配置成在前向鏈路或反向鏈路之一一次性發射 調整信號並由此產生探測信號，且作為響應在下一幀傳輸的相反鏈路 中傳遞該調整信號。
10、 根據權利要求l所述的中繼器，進一步包括 所述檢測單元適於檢測下行鏈路對稱時分復用(TDD)傳輸的幀定時的開始和結束並且將幀定時傳遞到所述用戶單元；以及所述網絡單元適於檢測傳輸方式的改變並發送信息給所述用戶單 元，由此所述網絡單元和所述用戶單元都切換為接收模式用來檢測到 來幀的前導碼。
11、根據權利要求10所述的中繼器，進一步包括 所述檢測單元適於在接收信號水平改變時檢測幀定時的結束。
全文摘要
一種中繼器，用來在無線通信系統中協調網絡收發機和用戶收發機之間的業務。該中繼器包括用來保持與網絡收發機的網絡連結的網絡單元，用來保持與用戶收發機的用戶連結的用戶單元，該網絡單元和該用戶單元之間的雙向通信路徑，該路徑適於在網絡收發機和網絡單元之間，在用戶收發機和用戶單元之間，以及網絡單元和用戶單元之間，包括從網絡單元至用戶單元的下行鏈路傳輸以及從用戶單元至網絡單元的上行鏈路傳輸，以自動中繼器跳躍的方式在網絡收發機和用戶收發機之間傳送信號，以及與該網絡單元和該用戶單元耦合的檢測單元，其適於分別通過檢測下行鏈路和/或上行鏈路傳輸的前導碼序列來檢測下行鏈路和上行鏈路傳輸的幀定時。
文檔編號H04L5/14GK101449506SQ200780011976
公開日2009年6月3日 申請日期2007年2月2日 優先權日2006年2月3日
發明者B·穆希卜比 申請人:B·穆希卜比