射頻基站數據中繼器的製作方法
2023-05-12 00:29:41
專利名稱：射頻基站數據中繼器的製作方法
技術領域：
本發明涉及到射頻數據中繼器，並且更加具體而言涉及到RF中繼器的使用，即利用添加到中繼信號當中的電子籤名去提高信號噪聲幹擾比，從而消除位置測量誤差。
背景技術：
無線數據業務被用於電子郵件、網際網路、公司信息和其它信息等的遠端訪問。為了吸引新用戶以及現有用戶使用數據業務，運營商需要支持能感覺得到的64kbps或者更高的數據速率。隨著例如GPRS和EDGE等無線數據業務的部署，用戶會逐漸發現隨著從小區基站附近位置移動到小區邊緣，他們可得到的數據速率會大大降低。典型地，在覆蓋有限的部署方案中，估計能有不到20％的區域能夠支持峰值數據速率。
無線網絡目前已經得到改進，可以提供位置測量能力。這些方法提供給網絡以估計移動單元位置的能力，例如用於緊急911(E911)行動電話業務。在基站內典型地插入位置測量單元(LMU)，利用到達時間(TOA)信息處理裝置去估計從移動單元到LMU之間的距離，此時假設直線的無線傳播。
RF中繼器被用於增強在覆蓋區域邊緣處的移動臺發射的信號。然而，由於經過該中繼器的無線路徑可能不是直接路徑，因此LMU測量的距離也不與從LMU到發射移動單元的真正直線距離相對應。對中繼移動信號來說，這會導致明顯的位置測量誤差。
用於解決錯誤E911LMU距離計算問題的當前方法就是LMU與每個RF中繼器處於同一位置，並且配備用於把距離測量信息傳回基於網絡的移動定位中心的裝置。該方法至少在如下兩點上，並不是十分有效的第一，它要求在每個中繼器站址處都配有一個LMU，這會增加成本，並且會造成每個中繼器站址更加龐大笨重；以及第二，需要添加單獨的數據鏈路或附加的數據比特，以便向基站發送距離信息。
相應地，需要具有如下能力的RF中繼器即在小區站址的選擇區域內能夠提高信號對噪聲幹擾比，特別是可以提供無線數據系統所要求的高數據速率。
相應地，需要具有如下能力的RF中繼器即利用獨特的電子籤名去標記經過中繼器的信號，使得可以識別發射移動單元的真正位置。
發明概述一方面，本發明提供一種數據中繼器，其中在每方向上包含兩個天線功能接收和發送。在下行鏈路或前向方向中(基站到移動單元)，接收天線功能接收基站發出的信號，以及發送天線功能重新向移動單元發送下行鏈路信號。在上行鏈路或反向方向中(移動單元到基站)，接收天線功能接收移動單元發出的信號，而且發送功能重新向基站發送上行鏈路信號。
在一個實施例中，一個雙工(組合不同頻率的發送和接收)天線指向想要的基站的方向，而且另一個雙工天線指向增加移動數據業務的想要的位置。天線被連接到RF處理模塊，該模塊分離下行和上行信號，對特定頻段進行濾波，提供低噪聲放大與發射機功率放大電路和用於標記上行信號的電路。
在該實施例中，數據中繼器包含調諧到預定上行鏈路頻段的雙工天線。接收天線一旦接收到上行信號，就會將其傳遞給雙工器(以便把該信號從發送的下行信號中分離出來)，並且再被傳遞到上行信號標記設備，該設備會在上行信號中引入獨特的電子籤名，以識別哪一個數據中繼器被使用。可以通過把接收到的上行信號利用附加的非幹擾直接序列擴頻信號進行幅度或相位調製，從而執行信號標記。然後，把經過調製的上行信號傳遞到輸出雙工器，並且利用雙工天線發送給基站。
在另一實施例中，數據中繼器能夠在經過中繼器的下行和上行信號中引入信號標記。可以通過把接收到的下行和上行信號利用附加的非幹擾直接序列擴頻信號進行幅值或相位調製，從而執行信號標記。
在現有的和所提出的無線網絡中，基站包括位置測量單元(LMU)，以便提供移動單元定位確定能力。LMU包含到達時間(TOA)接收機，以測量移動單元與LMU之間的傳播時延，並且將這種時延測量轉換為距離測量，此時假設直線傳播。由於直線傳播的假設不再是正確的，因此在網絡中添加數據中繼器會在位置確定中引入誤差。
在優選實施例中，由數據中繼器所引入的唯一上行信號標記可以被LMU內的附加電路進行檢測。LMU內的偽隨機(PN)碼相關器檢測上行信號標記，並且向移動定位中心(MLC)報告中繼器標記ID。MLC根據TOA接收機測量值、所報告的中繼器標記ID信息以及包括所標識中繼器的地理坐標在內的資料庫，去確定移動單元的真正位置。
相應地，本發明的目的之一在於增強在想要的區域內的信號電平，以支持更高的數據速率，而不必部署新的基站。本發明還有一個目的在於利用電子籤名對經過中繼器的上行信號進行標記，使得可以識別發射移動單元的真正位置。
本發明的另一目的在於利用電子籤名對經過中繼器的下行信號進行標記，使得可以識別發射基站的真正位置。
通過參考隨後的規定、權利要求以及附圖，本領域的技術人員可以進一步理解並且體會本發明的這些以及其它目的和好處。
附圖簡述在此引入並且構成該技術規範的一部分的附圖，其中說明了本發明的優選實施例，並且與如下描述一起，用於解釋本發明的原理。在附圖中，類似的參考符號始終如一地表示相應的功能。
圖1是無線通信小區站址的說明，其中包括由數據中繼器所提供的額外高流量覆蓋區域；圖2給出根據本發明的移動單元位置確定系統的概要結構；圖3給出根據本發明的包括上行信號標記的RF中繼器的概念框圖；圖4給出根據本發明的包括上行和下行信號標記的RF中繼器的概念框圖；圖5給出根據本發明的包括檢測被標記信號的電路的位置測量單元的概念框圖；圖6給出根據本發明的位置測量單元和移動定位中心之間的互動。
詳細描述現在詳細參考本發明的優選實施例，以及附圖中說明的實例，其中在若干附圖中，類似的參考數字表示類似的元素。
本發明提供具有如下能力的RF中繼器即在小區站址的選擇區域內能夠提高信號對噪聲幹擾比，特別是可以提供無線數據系統所要求的高數據速率。相應地，本發明可以提供具有如下能力的RF中繼器即利用唯一的電子籤名去標記經過中繼器的信號，使得可以識別發射移動單元的真正位置。
圖1是無線通信小區站址的說明，其中包括由數據中繼器所提供的額外高流量覆蓋區域。基站10具有定義的覆蓋區域或小區站址11。典型地，小區站址11內所選擇的區域可以從數據速率改進中獲得好處。通過把中繼器20或多個中繼器策略性地添加到小區站址當中，以提高這些特定覆蓋區域內的信號噪聲幹擾比值。然而，由於經過該中繼器20的無線路徑可能不是直接的直線路徑，因此LMU12所測量的距離不會與從LMU到達發射移動單元的真正直線距離相對應。對中繼移動信號而言，這會導致明顯的位置測量誤差。
圖2給出根據本發明的移動單元定位確定系統(MUPDS)的概要結構。MUPDS包含移動定位中心(MLC)1、基站10、LMU12以及中繼器20。MLC利用由圖5和6中所示的LMU12所提供的用戶定位信息，去確定每個移動用戶的位置。
圖3給出根據本發明的包含上行信號標記的RF中繼器的概念框圖。在圖3中，RF中繼器中包括一個指向想要的基站方向的雙工(合併不同頻率的發射和接收)天線22，以及指向增加移動數據業務的想要的位置的另一雙工天線23。天線22和23被連接到RF處理模塊25，該模塊分離下行和上行信號，並且通過濾波器/雙工器26a和26b對特定頻段進行濾波，提供低噪聲放大和發射機功率放大電路27，調製電路28a和28b，以及用於標記上行信號的電路29a和29b。
在該實施例中，數據中繼器20包含調諧到預定上行頻段的雙工天線23。接收天線一旦接收到上行信號，將其傳遞到濾波器/雙工器26b(從被發送的下行信號中將其分離出來)，並且進一步被傳遞到上行信號標記電路29b，該電路在上行信號中引入獨特的電子籤名，以識別哪個數據中繼器被使用。可以通過把接收到的上行信號與附加的非幹擾直接序列擴頻信號進行幅度或相位調製28b，來執行信號標記。然後，把經過調製的上行信號傳遞到輸出雙工器26a，並且利用雙工天線22發送給基站。可以通過策略性地引入位於信號路徑中的放大器27(如圖3所示)，來實現信號的放大。
在另一實施例中，數據中繼器能夠在經過中繼器的上行和下行信號中引入信號標記。可以如圖4所示，通過把接收到的下行和上行信號與附加的非幹擾直接序列擴頻信號進行幅度或相位調製，來執行信號標記。在該實施例中，數據中繼器20包含調諧到預定上行頻段的雙工天線23。接收天線一旦接收到上行信號，將其傳遞到濾波器/雙工器26b(從被發送的下行信號中將其分離出來)，並且進一步被傳遞到上行信號標記電路29b，該電路在上行信號中引入電子籤名，以識別哪個數據中繼器被使用。可以通過把接收到的上行信號與附加的非幹擾直接序列擴頻信號進行幅度或相位調製28b，來執行信號標記。然後，把經過調製的上行信號傳遞到輸出雙工器26a，並且利用雙工天線22發送給基站。此外，數據中繼器20包含調諧到預定下行頻段的雙工天線23。雙工天線22一旦接收到下行信號，將其傳遞到濾波器/雙工器26a(從被發送的下行信號中將其分離出來)，並且進一步被傳遞到下行信號標記電路29a，該電路在下行信號中引入獨特的電子籤名，用於唯一的標識。可以通過把發送的下行信號利用附加的非幹擾直接序列擴頻信號進行幅度或相位調製28a，來執行信號標記。然後，把經過調製的下行信號傳遞到輸出雙工器26b，並且利用雙工天線23發送給中繼器或者直接發送給用戶。可以通過策略性地引入位於信號路徑中的放大器27(如圖3所示)，來實現信號的放大。
圖5給出根據本發明的包含檢測標記信號的電路的位置測量單元(LMU)12的概念框圖。在現有和所提出無線網絡中，基站內包括可以提供移動單元定位確定能力的LMU12。LMU12中包含雙工天線31、濾波器/雙工器32、放大器33、混頻器37、IF鏈路34以及I/Q解調器35。LMU實施方案的這一部分的公開闡述只是出於說明的目的。這一LMU部分的其它實施可以被本領域的技術人員所理解。在本發明中，LMU可以額外地包含到達時間(TOA)接收機36，以測量移動單元與LMU之間的傳播時延，並且隨後將這種時延測量轉換為距離測量，此時假設直線傳播。然而由於直線傳播的假設不再是正確的，因此在網絡中添加數據中繼器會引入位置確定的誤差。因此，獨特的信號標記可以由如圖3和4所示的PN序列生成器29a和29b引入。這些獨特的信號標記可以由LMU內的偽隨機(PN)碼相關器38進行檢測，其中檢測信號標記，並且向MLC1報告中繼器標記ID。MLC1根據TOA接收機測量、所報告的中繼器標記ID信息以及包括所標識中繼器的地理坐標在內的資料庫2，去確定移動單元的真正位置。
可以理解到，還可以構造本發明的其它實施例，並且全部處於附加權利要求的精神實質和覆蓋範圍之內。
權利要求
1.RF數據中繼器系統包含指向移動單元方向的第一雙工天線；第二雙工天線；以及以電子方式連接在第一雙工天線和第二雙工天線之間的PN序列生成器；經過第一雙工天線、PN序列生成器和第二雙工天線傳遞的數據信號；以及該PN序列生成器利用非幹擾直接序列擴頻信號來標記該數據信號。
2.權利要求1的RF數據中繼器，其中還包括以電子方式連接在第一雙工天線和第二雙工天線之間，並且以電子方式連接到PN序列生成器的調製器。
3.權利要求2的RF數據中繼器系統，其中該調製器執行該數據信號的相位調製。
4.權利要求2的RF數據中繼器系統，其中該調製器執行該數據信號的幅度調製。
5.權利要求1的RF數據中繼器系統，其中還包含以電子方式連接到該第一雙工天線的濾波器/雙工器單元，該濾波器/雙工器單元根據其頻率來濾波並且分離數據信號。
6.權利要求1的RF數據中繼器系統，其中還包括至少一個以電子方式連接到該第一雙工天線，放大該數據信號的信號電平的放大器。
7.RF數據中繼器系統包括指向移動單元方向的第一雙工天線；指向基站方向的第二雙工天線；以及以電子方式連接在第一雙工天線和第二雙工天線之間的第一PN序列生成器；以電子方式連接在第二雙工天線和第一雙工天線之間的第二PN序列生成器；經過第一雙工天線、第一PN序列生成器和第二雙工天線傳遞上行數據信號，該第一PN序列生成器利用第一非幹擾直接序列擴頻信號標記該上行數據信號；以及經過第二雙工天線、第二PN序列生成器和第一雙工天線傳遞下行數據信號，該第二PN序列生成器利用第二非幹擾直接序列擴頻信號標記該下行數據信號。
8.權利要求7的RF數據中繼器系統，其中還包括以電子方式連接在第一雙工天線和第二雙工天線之間，並且以電子方式連接到第一PN序列生成器的第一調製器。
9.權利要求8的RF數據中繼器系統，其中該第一調製器執行該上行數據信號的相位調製。
10.權利要求8的RF數據中繼器系統，其中該第一調製器執行該上行數據信號的幅度調製。
11.權利要求7的RF數據中繼器系統，其中還包括以電子方式連接在第二雙工天線和第一雙工天線之間，並且以電子方式連接到第二PN序列生成器的第二調製器。
12.權利要求11的RF數據中繼器系統，其中該第二調製器執行該下行數據信號的相位調製。
13.權利要求11的RF數據中繼器系統，其中該第二調製器執行該下行數據信號的幅度調製。
14.權利要求7的RF數據中繼器系統，其中還包括以電子方式連接到該第一雙工天線的濾波器/雙工器單元，該濾波器/雙工器單元根據其頻率濾波並且分離下行數據信號和上行數據信號。
15.權利要求14的RF數據中繼器系統，其中包括至少一個以電子方式連接到該第一雙工天線，放大該上行數據信號的信號電平的放大器。
16.權利要求14的RF數據中繼器系統，其中還包括至少一個以電子方式連接到該第二雙工天線，放大該下行數據信號的信號電平的放大器。
17.位置確定系統包括a)至少一個數據中繼器，該數據中繼器中還包括第一雙工天線；第二雙工天線；以及以電子方式連接在第一雙工天線和第二雙工天線之間的PN序列生成器；經過第一雙工天線、PN序列生成器和第二雙工天線傳遞的數據信號；以及該PN序列生成器利用非幹擾直接序列擴頻信號標記來標記該數據信號；b)至少一個移動單元；c)基站，該基站中還包括用於確定該數據信號達到基站的時間的位置測量單元，該位置測量單元內還包含用於從該數據信號中提取該信號標記的PN碼相關器；d)移動定位中心，用於處理該到達時間測量值和在該移動單元的位置估計值中加入的該信號標記，該移動定位中心還包括用於存儲該中繼器的地理坐標的資料庫。
18.權利要求17的位置確定系統，其中該位置估計被傳遞到緊急響應中心。
全文摘要
數據中繼器系統(20)被添加到無線通信網絡中，用於通過增強下行(基站到移動用戶)和上行(移動用戶到基站)信號，提高在蜂窩覆蓋區域邊緣處的用戶數據速率。數據中繼器系統(20)中包括信號標記裝置(61)，用於在中繼信號中添加獨特的電子籤名，使得能夠糾正由於非視距傳播路徑而造成的位置確定誤差。位置測量單元接收並且處理中繼信號，以確定到達時間，並且提取中繼信號的信號標記。然後，在移動定位中心，處理到達時間測量值以及恢復的信號標記，以便確定發射機的真正位置。
文檔編號G01S19/48GK1437828SQ01811437
公開日2003年8月20日 申請日期2001年6月6日 優先權日2000年6月19日
發明者R·L·杜蘭特, L·斯科特, J·K·裡斯 申請人:舍爾科姆公司