Ретранслятор, осуществляющий управление мощностью обратной линии связи

Ретранслятор, осуществляющий управление мощностью обратной линии связи

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение, в общем, относится к беспроводным системам связи и, более конкретно, к ретранслятору, предназначенному для использования в беспроводных системах связи, в котором установлено беспроводное устройство связи, позволяющее обеспечить взаимодействие с базовыми станциями, которые производят передачу данных с использованием ретранслятора и через него, для обеспечения возможности управления коэффициентом усиления ретранслятора и его выходной мощностью.

Уровень техники

Беспроводные системы связи в последнее время получили значительное развитие и широкое распространение. В настоящее время используют беспроводные системы связи разных типов, включая сотовые системы связи и системы персональных услуг связи (ПУС, PCS). Примеры известных сотовых систем связи включают сотовую систему аналоговой усовершенствованной мобильной телефонной связи (УМБС, AMPS) и цифровые сотовые системы связи, основанные на технике множественного доступа с кодовым разделением каналов (МКДР, CDMA), множественного доступа с временным разделением или уплотнением каналов (МДВР, TDMA), глобальной системы мобильной связи (ГСМ, GSM), которая представляет собой вариант TDMA, и более новых гибридных цифровых систем связи, в которых одновременно используют технологии TDMA и CDMA.

Использование технологий CDMA в системах связи с множественным доступом описано в патенте US № 4901307, под названием "Spread Spectrum Multiple Access Communication System Using Satellite Or Terrestrial Repeaters" и в патенте US № 5103459, под названием "System And Method For Generating Signal Waveforms in a CDMA Cellular Telephone System", причем оба эти патента переданы правопреемнику настоящего изобретения и приведены здесь в качестве ссылки.

Способ обеспечения мобильной передачи данных по технологии CDMA стандартизирован в Соединенных Штатах Америки Ассоциацией Промышленности средств связи/Ассоциацией Электронных Отраслей Промышленности в стандарте TIA/EIA/IS-95-A, под названием "Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System", который обозначается здесь как IS-95. Комбинированные системы AMPS & CDMA описаны в Стандарте TIA/EIA IS-98. Другие системы передачи данных описаны в IMT-2000/UM или International Mobile Telecommunications System 2000/Universal Mobile Telecommunications System в стандартах, определяющих то, что называют широкополосным CDMA (ШПМКДР, WCDMA), CDMA2000 (таких как, например, стандарты CDMA2000 1x или 3x) или TD-SCDMA.

В беспроводных системах передачи данных мобильные станции или терминалы пользователя принимают сигналы с базовых станций, имеющих фиксированное положение (также называемых местами размещения ячеек или ячейками), которые поддерживают линии связи для передачи данных или услуг в определенных географических районах, расположенных рядом с базовыми станциями или вокруг них. Для обеспечения обслуживания рабочей зоны каждую ячейку часто разделяют на множество секторов, каждый из которых соответствует меньшей области или географическому району обслуживания. Набор или последовательность базовых станций, расположенных рядом друг с другом, формируют систему передачи данных, позволяющую обслуживать множество пользователей системы, в большем районе.

К сожалению, обеспечение полной рабочей зоны во многих беспроводных системах предоставления услуг для множества мобильных станций связано с определенными трудностями. Установка или расположение базовых станций в системе может оставлять "пробелы" или "дыры" в рабочей зоне. То есть расположение базовых станций, которое диктуется различными конструктивными критериями известных систем, экономическими соображениями, удобством или ограничениями местного зонирования, не позволяет обеспечить полное перекрытие сигналом некоторых базовых станций в определенных районах, которые расположены рядом с базовой станцией или даже окружены группой базовых станций. Кроме того, препятствия, возникающие из-за геологических особенностей или искусственных структур, могут просто блокировать сигналы в определенных районах. Помимо этого, может оказаться экономически нецелесообразным размещать базовые станции в районах с малой плотностью населения или сельскохозяйственных районах, что оставляет значительные площади просто без обслуживания. Конечно, любая зона без обслуживания означает потери доходов для операторов связи или провайдеров услуг.

Ретрансляторы представляют для компаний, предоставляющих несущую частоту и услуги, экономически эффективный способ обеспечения возможности заполнения пробелов рабочей зоне или ее расширения. Например, вместо установки более дорогостоящей и сложной базовой станции для расширения рабочей зоны можно использовать ретранслятор существующих базовых станций. В результате обслуживающая компания получает возможность обеспечить заполнение промежутков и расширить рабочую зону для данного сектора, обеспечивая связь в ранее не обслуживаемом районе. Что касается обслуживания в областях пробелов, следует отметить, что такие районы обычно окружены рабочей зоной, часто в одном секторе, который также связан с ретранслятором. Расширение или перемещение рабочей зоны ячейки или сектора, по существу, отодвигает или вытягивает рабочую зону от сектора. В качестве примера варианта такого использования типа можно рассмотреть обеспечение обслуживания автомобильной магистрали. Предположим, что два сектора обеспечивают обслуживание магистрали рядом с базовой станцией, тогда можно использовать ретранслятор для обслуживания в районе, находящемся за пределами области, непосредственно "видимой" или перекрываемой сигналом с места расположения базовой станции. В частности, это справедливо для сельскохозяйственных районов.

Использование ретранслятора описано в американском патенте № 6108364, под названием "Time Division Duplex Repeater for Use in a CDMA System", и использование ретрансляторов для получения сигналов разнесенного приема с учетом провалов в рабочей зоне в городских условиях описано в американском патенте № 5991345, под названием "Method and Apparatus for Diversity Enhancement Using Pseudo-Multipath Signal", причем обе эти публикации приведены здесь в качестве ссылки.

Однако использование ретрансляторов также связано с проблемами, возникающими в определенных ситуациях. Как будет более подробно описано ниже, ретранслятор является устройством, обладающим собственными шумами, и способствует увеличению теплового шума в секторе базовой станции, обеспечивающей линию связи для передачи данных, что можно рассматривать как увеличение уровня шума базовой станции. Использование ретрансляторов, кроме того, сдерживается факторами окружающей среды, которые влияют на флуктуации коэффициента усиления ретранслятора и уровня шумов, добавляемых ретранслятором базовой станции. Более конкретно, на коэффициент усиления ретранслятора влияют следующие факторы: дневные изменения температуры (±6 децибел); сезонные изменения температуры (обычно ±3 децибела); ослабление сигнала листвой деревьев или изменениями лиственного покрова весной и летом; или возникновение новых препятствий на пути между базовой станцией и ретранслятором.

Явления, указанные выше, приводят к флуктуациям общего уровня теплового шума на базовой станции, которые отрицательно влияют на рабочую зону, а также на качество обслуживания в рабочих зонах как базовой станции, так и ретранслятора. Можно показать, что предпочтительно поддерживать коэффициент усиления ретранслятора на постоянном уровне. Поэтому предпочтительно обеспечить возможность определения и количественной оценки степени изменения и восстанавливать коэффициент усиления ретранслятора до заданного уровня.

Таким образом, требуется разработка новых устройств или технологии, позволяющих регулировать выходную мощностью ретранслятора таким образом, что это позволит улучшить рабочую зону, без добавления нежелательного шума в системе передачи данных. Это должно быть выполнено при минимальных усложнениях и с обеспечением простоты использования. Настоящее изобретение позволяет удовлетворить эти требования.

Сущность изобретения

Настоящее изобретение направлено на устройство автоматической установки рабочей точки обратной линии связи ретранслятора, используемого в системе связи, путем управления мощностью обратной линии связи встроенного беспроводного устройства, например телефона с расширенным спектром, в котором используют протоколы, соответствующие стандартам CDMA или WCDMA. Благодаря установке в ретранслятор беспроводного устройства связи (БУС, WCD) и введению обратной линии связи встроенного БУС в обратную линию связи ретранслятора обеспечивается возможность поддержания коэффициента усиления ретранслятора на относительно постоянном уровне. Установленное в ретранслятор БУС также может включаться периодически для обслуживания вызовов, и в нем можно использовать управление мощностью обратной линии связи для калибровки или повторной калибровки коэффициента усиления ретранслятора. Таким образом, ретранслятор становится ретранслятором с управляемой мощностью.

Настоящее изобретение может быть реализовано с использованием способа или устройства, предназначенных для управления выходной мощностью ретранслятора, который обеспечивает связь между одной или несколькими базовыми станциями и удаленными станциями в беспроводной системе связи, путем регулировки коэффициента усиления усилительных каскадов или элементов, используемых в ретрансляторе. Настоящее изобретение также позволяет обеспечить управление уровнем шума, который добавляется к шумам донорной базовой станции, осуществляющей связь с ретранслятором, и одной или несколькими удаленными станциями.

В одном из вариантов выполнения согласно способу подают или передают заданную часть сигнала связи донорной базовой станции, предназначенного для удаленных станций, на беспроводное устройство связи, встроенное в ретранслятор, и устанавливают линию связи между беспроводным устройством связи и донорной базовой станцией в ответ на прием заданной части сигнала. Это выполняют путем передачи сигнала обратной линии связи по каналу передачи сигналов обратной линии связи, по существу, совместно с сигналами связи, передаваемыми от удаленных станций на указанную базовую станцию, затем, путем приема информации, предназначенной для регулирования мощности от донорной базовой станции, и генерирования, по меньшей мере, одного сигнала управления мощностью для регулирования выходной мощности передачи. Коэффициент усиления обратной линии связи ретранслятора регулируют в соответствии с сигналом управления мощности.

В других аспектах от донорной базовой станции принимают сигнал связи, который должен быть передан на удаленные станции, и при этом сигналы связи, принимаемые от одной или нескольких удаленных станций, должны быть переданы на базовую станцию по заданному каналу передачи сигналов. Как правило, сигналы связи выбирают из группы, состоящей из следующих типов: CDMA, WCDMA, TDMA, TD-SCDMA, и GSM (включая ОППД, GPRS (общая пакетная передача данных) и РДСГ, EDGE (расширенные данные среды GSM - Enhanced Data GSM Environment). Заданную часть сигналов подвергают обработке в беспроводном устройстве связи для установления прямой линии связи, которая включает генерирование сигнала обратной линии связи для передачи на донорную базовую станцию. Сигнал обратной линии связи передают вместе с сигналами, принятыми от удаленных станций, по заданному каналу передачи сигналов на донорную базовую станцию. Принимают сигнал связи от донорной базовой станции, направляемый в беспроводное устройство связи, и генерируют сигнал управления мощностью, такой как сигнал автоматического управления коэффициентом усиления, или команду в ответ на информацию, содержащуюся в этом сигнале. На основе этого сигнала или команды управления мощностью ретранслятор регулирует коэффициент усиления обратной линии связи.

Другие аспекты настоящего изобретения содержат передачу усиленных сигналов связи удаленных станций и принятых сигналов связи донорной базовой станции через первый антенный коммутатор; подачу мощности заданной части сигнала связи донорной базовой станции на беспроводное устройство связи, возможно с ослаблением сигнала до заданного уровня в некоторых вариантах выполнения; и передачу усиленных сигналов связи донорной базовой станции и принятых сигналов связи удаленных станций через второй антенный коммутатор. Сигнал обратной линии связи на выходе беспроводного устройства связи объединяют с сигналами связи удаленных станций, и он также может быть ослаблен в некоторых вариантах выполнения перед объединением.

Способ может дополнительно содержать периодическое установление линии связи между беспроводным устройством связи и донорной базовой станцией и генерирование, по меньшей мере, одного сигнала управления мощностью на основе информации, связанной с мощностью сигнала, определяемой во время работы линии связи. Это свойство особенно предпочтительно использовать при первоначальной настройке ретранслятора, поскольку в этом случае ретранслятор может эффективно осуществлять "вызов" базовой станции и устанавливать соответствующий уровень мощности без вмешательства оператора.

Устройство для управления выходной мощностью ретранслятора, который осуществляет связь с одной или несколькими донорными базовыми станциями и удаленными станциями в системе беспроводной связи, содержит средство, предназначенное для подачи или передачи заданной части сигнала связи донорной базовой станции, предназначенного для удаленных станций, на беспроводное устройство связи, встроенное в ретранслятор, и средство для установления линии связи между беспроводным устройством связи и донорной базовой станцией в ответ на заданную часть сигнала, путем передачи сигнала обратной линии связи по каналу передачи сигналов обратной линии связи, вместе с сигналами связи удаленных станций, передаваемыми на базовую станцию. Кроме того, устройство включает средство для приема информации регулирования мощности от донорной базовой станции и генерирования, по меньшей мере, одного сигнала управления мощностью, предназначенного для регулирования выходной мощности передачи, а также средство для регулирования коэффициента усиления обратной линии связи ретранслятора на основе этого сигнала управления мощностью.

Устройство может дополнительно содержать средство, предназначенное для приема различных сигналов связи от донорной базовой станции или удаленных станций, вместе со средством для усиления этих сигналов и их повторной передачи. Сигналы передают через антенные коммутаторы на усилительные каскады. При этом предусмотрено средство, предназначенное для обработки заданной части сигнала для установления прямой линии связи и для генерирования сигнала связи обратной линии связи в беспроводном устройстве связи. Устройство передает сигнал связи обратной линии связи от беспроводного устройства связи наряду с сигналами, принятыми от удаленных станций, находящихся в рабочей зоне, по общему каналу передачи сигнала в базовую станцию. Кроме того, предусмотрено средство, предназначенное для приема сигнала связи от базовой станции, направляемого в беспроводное устройство связи, и для генерирования сигнала управления мощностью. Сигнал управления мощностью можно детектировать с использованием средства детектирования ретранслятора, в результате чего обеспечивается регулирование коэффициента усиления обратной линии связи с использованием средства, предназначенного для регулирования коэффициента усиления на основе детектируемого сигнала управления мощностью.

Входные или выходные сигналы беспроводного устройства связи, в случае необходимости, могут быть обработаны с использованием одного или нескольких средств ослабления до передачи в беспроводное устройство связи или получения от него. Получаемый в результате ослабленный сигнал обратной линии связи, поступающий на выход беспроводного устройства связи, комбинируют с сигналами связи удаленной станции. Ослабление перед передачей в беспроводное устройство связи или получением от него обычно требуется только в случае использования стандартного беспроводного устройства связи, если для данного варианта применения будет разработано специальное устройство, ослабление сигнала можно не использовать.

Устройство дополнительно содержит средство, предназначенное для периодического установления линии связи между беспроводным устройством связи и донорной базовой станцией, в ходе которого, по меньшей мере, один сигнал управления мощностью генерируют на основе информации, связанной с мощностью сигнала, определяемой во время работы линии связи.

В некоторых вариантах выполнения сигнал связи от донорной базовой станции имеет первую частоту, а сигналы связи от одной или нескольких удаленных станций имеют вторую частоту, отличающуюся от первой.

В других вариантах выполнения используют более одного ретранслятора, причем один ретранслятор связан непосредственно с базовой станцией и другие связаны либо с первым, в виде множества удаленных станций, или последовательно друг с другом, и затем с первым ретранслятором.

Краткое описание чертежей

Признаки, задачи и преимущества настоящего изобретения будут очевидны из подробного описания, приведенного ниже, которое следует рассматривать совместно с прилагаемыми чертежами, на которых одинаковыми номерами ссылки обозначены одинаковые или функционально аналогичные элементы. Кроме того, левая цифра номера ссылки соответствует номеру чертежа, на котором этот номер ссылки впервые появляется на прилагаемых чертежах.

На фиг.1 представлена схема типичной беспроводной системы связи, в которой используют несколько базовых станций и ретрансляторов;

на фиг.2 представлена упрощенная схема высокого уровня ретранслятора;

на фиг.3 представлена модель эквивалентных функций ретрансляторов по фиг.1;

на фиг.4 представлена схема высокого уровня ретранслятора в соответствии с настоящим изобретением;

на фиг.5 представлена другая схема высокого уровня ретранслятора в соответствии с настоящим изобретением;

на фиг.6 представлен один из типов встраиваемого беспроводного устройства связи;

на фиг.7 изображен другой тип встраиваемого беспроводного устройства связи;

на фиг.8 представлены этапы размещения и включения в работу ретранслятора с управляемой мощностью;

на фиг.9 изображен альтернативный вариант использования множества ретрансляторов с управляемой мощностью для обеспечения обслуживания различных районов; и

на фиг.10 изображено графическое представление зависимости значений альфа от значений гамма для различных скоростей передачи.

Подробное описание изобретения

I. Введение

Настоящее изобретение направлено на способ и устройство, предназначенные для управления коэффициентом усиления и мощностью передачи ретранслятора, используемого в беспроводной системе связи, путем установки блока беспроводного устройства связи в ретранслятор. Мощностью беспроводного устройства связи управляют путем ее регулирования на базовых станциях, с которыми он связан по линии связи, используемой совместно с сигналами обратной линии связи ретранслятора. Один или несколько сигналов или команд, генерируемых беспроводным устройством, взаимодействует с ретранслятором для обеспечения, таким образом, возможности управления коэффициентом усиления или мощностью ретранслятора. Для специалистов в данной области техники будет понятно, что концепция настоящего изобретения может быть применена во многих типах систем связи, в которых используется управление мощностью и в которых требуется уменьшить взаимные помехи или затухание сигнала.

Варианты выполнения настоящего изобретения более подробно описаны ниже. Хотя здесь описаны конкретные этапы, конфигурации и компоновки, следует понимать, что они приведены только для иллюстрации. Для специалистов в данной области техники будет очевидно, что настоящее изобретение может быть выполнено с использованием множества различных вариантов выполнения аппаратных средств, программных средств, программно-аппаратных средств и/или элементов, представленных на чертежах, и что другие этапы, конфигурации и компоновки можно использовать без отхода от объема и сущности настоящего изобретения.

Перед подробным описанием вариантов выполнения настоящего изобретения полезно описать пример среды, в которой оно может быть успешно выполнено. Настоящее изобретение, в частности, пригодно для использования в среде мобильных систем передачи данных. На фиг.1 представлена такая среда.

II. Пример рабочей среды

На фиг.1 показана схема типичной системы 100 беспроводной связи, такой как сотовая система телефонной связи. В беспроводной системе 100 связи (БСС, WCS), используется одна или несколько станций 102 управления, которые иногда называют контроллерами базовых станций (КБС, BSC), и множество базовых станций 104A, 104B и 104C, которые иногда называются системой приемопередатчика базовой станции (СПБ, BTS). Базовые станции 104A-104C обеспечивают связь с удаленными станциями или беспроводными устройствами связи (БУС) 106A-106C соответственно, которые находятся в пределах зон 108A-108C обслуживания базовых станций 104A-104C соответственно. То есть в этом случае базовая станция 104A обеспечивает связь с удаленной станцией 106A в пределах зоны 108A обслуживания, базовая станция 104B с удаленной станцией 106B в пределах зоны 108B обслуживания, и базовая станция 104C с удаленной станцией 106C в пределах зоны 108C обслуживания.

Базовые станции передают информацию в виде беспроводных (радио) сигналов на терминалы пользователя по прямым линиям связи или по каналам связи прямых линий связи, и удаленные станции передают информацию по обратным линиям связи или по каналам связи обратных линий связи. Хотя на фиг.1 представлены три базовые станции 104A-104C, другое количество этих элементов можно использовать для обеспечения требуемых возможностей связи и охвата географического района, как известно в данной области техники. Хотя описаны стационарные базовые станции, следует понимать, что в некоторых вариантах применения, в случае необходимости, можно использовать передвижные базовые станции или даже станции, установленные на подвижных платформах, таких как поезда, баржи или грузовики.

Станция 102 управления может быть соединена с другими станциями 102 управления, станциями управления центральной системы (не показаны) системы 100 связи или другими подключенными системами связи, такими как коммутируемая телефонная сеть общего пользования (КТСОП, PSTN) или Интернет. Таким образом, для пользователя системы, работающего с удаленной станцией 106, при использовании беспроводной системы 100 обеспечивается доступ к другим средствам связи.

Базовые станции 104A-104C могут составлять часть наземных систем и сетей связи, которые включают множество PCS/мест расположения ячеек сотовой связи. Они могут быть связаны с цифровыми системами связи CDMA или TDMA (или гибридной системой CDMA/TDMA), передающими сигналы типа CDMA или TDMA на удаленные станции или принимающими сигналы от них. Сигналы могут быть отформатированы в соответствии со стандартами IMT-2000/UMT, с использованием сигналов типа WCDMA, CDMA2000 или TD-SCDMA. С другой стороны, базовые станции 104 могут быть построены на основе аналоговой системы связи (такой как AMPS) и могут передавать аналоговые сигналы связи.

Удаленные станции 106A-106C содержат или включают в себя устройство или беспроводное устройство связи (БУС), такое как сотовой телефон, беспроводная телефонная трубка, приемопередатчик данных или приемник пейджинговой связи, или приемник системы определения положения, но не ограничиваются этим. Кроме того, такие удаленные станции, в соответствии с необходимостью, могут быть переносными, портативными, например устанавливаемыми на транспортном средстве (включая автомобили, грузовики, катера, поезда и самолеты), или стационарными. Например, на фиг.1 представлена удаленная станция 106A в виде портативного телефона или БУС, установленного на автомобиле, удаленная станция 106B в виде переносного устройства и удаленная станция 106C в виде стационарного устройства.

Кроме того, описание настоящего изобретения можно применять для беспроводных устройств, таких как один или несколько модулей передачи данных или модемов, которые можно использовать для передачи данных и/или голосового сигнала и которые могут обеспечивать связь с другими устройствами, с использованием кабелей или других известных беспроводных линий связи или соединений, например, для передачи информации, команд или звуковых сигналов. Кроме того, для обеспечения работы модемов или модулей в заданном скоординированном режиме или режиме взаимодействия для передачи информации по множеству каналов передачи данных можно использовать соответствующие команды. Удаленные станции в виде беспроводных устройств связи в некоторых системах связи также иногда называют терминалами пользователя, мобильными станциями, мобильными блоками, абонентскими блоками, мобильными радиостанциями или радиотелефонами, беспроводными блоками или просто "пользователями", "телефонами", "терминалами" или "мобильными устройствами", в зависимости от предпочтения.

В данном примере среды между удаленными станциями 106A-106C и базовыми станциями 104A-104C и с другими элементами в БСС 100 обеспечена беспроводная связь с использованием технологии связи CDMA. Поэтому сигналы, передаваемые через прямые (на удаленные станции) и обратные (от удаленных станций) линии связи, представляют собой сигналы, закодированные, распределенные и канализированные в соответствии со стандартами передачи CDMA. Прямая линия CDMA включает в себя канал пилот-сигнала или пилот-сигнал и канал синхронизации (sync), несколько каналов пейджинговой связи и большое количество каналов трафика. Обратная линия связи включает в себя канал доступа и множество каналов трафика. Пилот-сигнал используют для передачи на мобильные станции сообщения о присутствии базовой станции, соответствующей CDMA. В сигналах используют фреймы (кадры) данных, имеющие заданную длительность, например 20 миллисекунд. Однако это условие принято для удобства описания, и настоящее изобретение можно использовать в системах, в которых применяются другие технологии передачи данных, таких как множественный доступ с временным разделением каналов (МВДР, TDMA) и множественный доступ с частотным разделением каналов (МДЧР, FDMA) или другие формы сигналов или технологии, указанные выше, в которых система связи или сеть передает команды управления мощностью на удаленные станции.

В любом случае, беспроводные сигналы требуется передавать на уровне мощности, достаточном для преодоления шумов и взаимных помех, чтобы обеспечить передачу информации с определенным уровнем ошибок. Однако передачу этих сигналов следует производить без избыточного уровня мощности, чтобы они не создавали помехи каналам связи других удаленных станций. Для решения этой проблемы на базовых станциях и на удаленных станциях можно использовать технологии динамического управления мощностью прямой линии связи для установления соответствующих уровней мощности прямой линии связи.

Обычные технологии управления уровнем мощности линии связи включают подход замкнутой петли, при котором терминалы пользователей передают на базовые станции сигналы обратной связи, в которых указывается конкретные параметры регулировки мощности передачи прямой линии связи, называемые командами вверх/вниз, поскольку они указывают на необходимость повышения или снижения мощности. Например, один такой подход включает определение отношения сигнал-шум (с/ш, SNR) на терминале пользователя или частоту ошибок по битам (ЧОБ, BER) принимаемых сигналов передачи данных прямой линии связи, и, на основе этого результата, подачу на базовую станцию запроса на повышение или снижение мощности передаваемых сигналов или сигналов связи, посылаемых на удаленную станцию. В дополнение к передаче команд вверх/вниз на базовые станции можно периодически передавать информацию других типов, включающую различные измерения мощности и уровня шумов для поддержания работы, например, в моменты "отсутствия связи" между базовыми станциями.

Обычно на базовых станциях 104A-104C регулируют мощность сигналов, которые они передают по прямым линиям связи БСС 100. Эту мощность (называемую здесь мощностью передачи прямой линии связи) можно изменять в соответствии с запросами удаленных станций 106A-106C, поступающей от них информацией или параметрами, а также по времени. Свойство изменения по времени можно использовать от фрейма к фрейму. Такие регулировки мощности выполняют для поддержания параметров ЧОБ или с/ш прямой линии связи в заданных пределах, снижения взаимных помех и экономии энергии передачи.

Обычно на удаленных станциях 106A-106C также регулируют мощность сигналов, которые они передают по обратным линиям связи БСС 100, под управлением станции 102 управления или базовых станций 104A-104C. Эта мощность (называемая здесь мощностью передачи обратной линии связи) может изменяться в соответствии с запросами или по команде от СПБ, принятым уровнем мощности сигнала или характеристиками или параметрами работы удаленной станции и в соответствии со временем. Свойство изменения по времени можно использовать от фрейма к фрейму. Такие регулировки мощности выполняют для поддержания частоты ошибок битов (ЧОБ) в пределах определенных требований, снижения взаимных помех и экономии энергии передачи.

Примеры и технологии практического воплощения управления мощностью в таких системах связи описаны в патентах US №№ 5383219, под названием "Method And System For The Dynamic Modification Of Control Parameters In A Transmitter Power Control System," и US 5056109, под названием "Method and Apparatus For Controlling Transmission Power In A CDMA Cellular Mobile Telephone System," которые приведены здесь в качестве ссылки.

III. Зоны обслуживания

Как описано выше, каждая базовая станция имеет зону 108 (108A-108C) обслуживания, которую можно, в общем, описать как географическое место точек, в которых удаленная станция 106 может установить эффективную связь с базовой станцией. В качестве примера, когда удаленная станция 106 находится в пределах зоны 108 обслуживания, от центра 102 управления на базовую станцию 104 (104A-104C) могут быть переданы сообщения с использованием прямой линии 110 (110A-110С) связи и от базовой станции 104 на удаленную станцию 106 с использованием прямой линии 112 (112A-112C) связи. Сообщения от удаленной станции 106 на базовую станцию 104 передают по обратной линии 114 (114A-114C). Эти сообщения передают в центр 102 управления с использованием обратной линии 116 (116A-116C).

Некоторые или все сеансы передачи данных между базовой станцией 104 и станцией 102 управления могут быть проведены по другим беспроводным линиям, таким как линии сверхвысокочастотной связи, радио или спутниковой связи, или без использования механизма беспроводной передачи данных, такие как, без ограничения, выделенные проводные службы, оптические или электронные кабели и т.д., которые, в общем, обозначены как линия 118, в случае, если это необходимо. Кроме того, сообщения, передаваемые с использованием прямых линий 110 и 112 связи, обычно модулируют в других частотных диапазонах или с использованием других техник модуляции, чем сообщения, передаваемые по обратным линиям 114 и 116 связи. Использование отдельных прямых и обратных линий связи позволяет обеспечить полную дуплексную связь между центром 102 управления и удаленной станцией 106. В системах TD-SCDMA используют дуплексирование с разделением по времени для организации прямых и обратных линий связей так, что ретранслятор с управлением мощности можно построить с использованием дуплексирования с временным разделением или дуплексирования с частотным разделением.

Зона обслуживания базовой станции для удобства изображена на фиг.1 как, в общем, круглая или эллиптическая зона. На практике местная топология, препятствия (здания, холмы и т.д.), уровень сигнала и взаимные помехи от других источников влияют на форму района, обслуживаемого данной базовой станцией. Обычно множество зон 108 (108A-108C) обслуживания перекрывают друг друга, по меньшей мере, незначительно для обеспечения непрерывного обслуживания или связи на большой площади или в большом районе. То есть для обеспечения эффективного обслуживания мобильного телефона или передачи данных в этом случае потребуется использовать множество базовых станций с перекрывающимися областями обслуживания, причем на кромках этих областей уровень сигнала понижен.

Одна из особенностей рабочей зоны системы связи, представленной на фиг.1, состоит в наличии района 130 отсутствия обслуживания, часто называемым пробелом или необслуживаемым районом 132, который просто находится за пределами нормальных рабочих зон БСС 100. В случае возникновения "пробела" в рабочей зоне существуют районы, которые окружают или, по меньшей мере, находятся рядом с рабочими зонами, обслуживаемыми базовыми станциями, в данном случае базовыми станциями 104A-104C. Однако, как описано выше, существует множество причин, по которым в районах 130 или 132 может не обеспечиваться обслуживание.

Например, при наиболее эффективном с точки зрения затрат размещении базовых станций 104A-104C они могут быть установлены в таких местах, которые просто не позволяют обеспечить надежное распространение сигналов в районах 130 или 132. В качестве альтернативы, сигналы могут быть частично или полностью заблокированы топологическими особенностями, такими как горы или холмы 134, искусственные структуры 136, такие как высокие здания или низкие места в городе, часто создаваемые в центральных районах застройки коридоры, или растительность 138, такая как высокие деревья, леса или тому подобное. Некоторые из этих свойств могут быть временными или меняться со временем, что делает установку, планирование и использование системы еще более сложным.

Хотя рабочую зону сети 100 сотовой телефонной связи, для обеспечения обслуживания дополнительной географической территории, возможно расширить путем простого добавления большего количества базовых станций 104, такой подход иногда является достаточно трудоемким и неэкономичным. Базовые станции не только являются относительно сложными и дорогостоящими или требуют значительных трудозатрат при установке, но и районы, в которых необходимо обеспечить обслуживание, могут иметь сложную форму с необычными характеристиками многолучевого распространения или затухания, что может затруднить использование базовой станции. Район также может представлять собой район с пониженной плотностью использования линий связи, в котором предполагается низкий или случайный уровень использования.

Во многих случаях, например, территория, для которой требуется обеспечить обслуживание, имеет частоту использования достаточную, чтобы оправдать использование ретранслятора 120, а не базовой станции. Также может быть более целесообразно использовать несколько ретрансляторов для обеспечения обслуживания районов с необычной формой или окружением, создающим проблемы для распространения или блокирование сигнала. В этой ситуации один или несколько ретрансляторов 120 (120A, 120B) принимают сигналы, передаваемые как удаленными станциями 106 (106D), так и базовой станцией 104 (104A), и действуют как промежуточное звено между этими двумя станциями, по существу, работая как канал связи типа "изогнутая труба". Благодаря использованию ретранслятора 120 эффективная дальность действия базовой станции 104 расширяется так, что она обеспечивает обслуживание значительно большей зоны 132 обслуживания.

Хотя использование ретрансляторов 120 является экономически более эффективным способом увеличения дальности действия или обслуживания базовых станций, этот подход имеет некоторые недостатки. Один основной из обнаружившихся недостатков состоит в повышении уровня шума при обслуживании базовых станций или при использовании ретранслятора.

IV. Краткое описание схемы ретранслятора

На фиг.2 показана упрощенная блок-схема ретранслятора 200. Более типичный коммерчески поставляемый ретранслятор наиболее вероятно будет иметь дополнительные компоненты, включающие в себя дополнительные элементы фильтров и управления, предназначенные для контроля над уровн