Способ и устройство для использования в системе связи

Способ и устройство для использования в системе связи

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение, в целом, относится к системам связи и, в частности, к системам связи, имеющим один или несколько ретрансляторов.

Уровень техники

В системах беспроводной связи мобильные станции или пользовательские терминалы принимают сигналы от стационарных базовых станций (также именуемых базовыми площадками или сотами), которые поддерживают линии связи или обслуживание в определенных географических областях, соседствующих с базовыми станциями или окружающих их. Чтобы способствовать обеспечению покрытия, каждая сота часто делится на несколько секторов, каждый из которых соответствует зоне обслуживания или географической области меньшего размера. Сеть базовых станций обеспечивает услугу беспроводной связи в обширной зоне покрытия. В силу различных географических и экономических ограничений сеть базовых станций не обеспечивает надлежащие услуги связи в некоторых областях в требуемой зоне покрытия. Эти «пробелы» или «дыры» в зоне покрытия заполняются с использованием ретрансляторов.

В общем случае ретранслятор представляет собой двусторонний усилитель с высоким коэффициентом усиления. Ретрансляторы принимают, усиливают и повторно передают сигналы на устройство связи и базовую станцию и от них. Ретранслятор может обеспечивать услугу связи для дыры в покрытии, которая ранее не обслуживалась базовой станцией. Ретрансляторы могут также расширять зону покрытия сектора за счет смещения положения зоны покрытия или изменения формы зоны покрытия. Соответственно, ретрансляторы могут играть важную роль в обеспечении беспроводной связи. Однако задержки на распространение между ретрансляторами и базовыми станциями могут создавать проблемы синхронизации в некоторых системах связи.

Сущность изобретения

Раскрытые здесь варианты осуществления призваны удовлетворять вышеуказанные потребности за счет обеспечения техники, которая позволяет определять допустимые задержки на линии связи между ретранслятором и базовой станцией. Согласно одному аспекту, способ, предназначенный для использования в системе связи, в которой удаленная станция осуществляет связь с базовой станцией через ретранслятор, соединенный с базовой станцией с использованием физической линии связи, заключается в том, что определяют требуемый размер окна поиска во времени; определяют максимальное значение задержки физической линии связи на основании требуемого размера окна поиска; определяют значение отношения значения задержки физической линии связи к длине физической линии связи; и определяют допустимую длину физической линии связи на основании максимального значения задержки физической линии связи и упомянутого значения отношения. Определение допустимой длины физической линии связи может содержать этап, на котором определяют максимальную длину физической линии связи, допустимую при требуемом размере окна поиска. Определение максимального значения задержки физической линии связи может содержать этапы, на которых определяют значение первой задержки на распространение от базовой станции к удаленной станции; определяют значение второй задержки на распространение от ретранслятора к удаленной станции; определяют значение внутренней задержки ретранслятора; и определяют максимальное значение задержки физической линии связи на основании требуемого размера окна поиска, значения внутренней задержки и значений первой и второй задержек на распространение. Определение максимальной длины физической линии связи может содержать этапы, на которых вычитают значение второй задержки на распространение и значение внутренней задержки из значения первой задержки на распространение для получения значения первой суммы; суммируют половину требуемого размера окна поиска со значением первой суммы для получения значения второй суммы; и делят значение второй суммы на упомянутое значение отношения для определения максимальной длины физической линии связи.

Согласно другому аспекту способ, предназначенный для использования в системе связи, в которой удаленная станция осуществляет связь с базовой станцией через ретранслятор, соединенный с базовой станцией с использованием физической линии связи, заключается в том, что определяют требуемую длину физической линии связи; определяют значение отношения значения задержки физической линии связи к длине физической линии связи; определяют значение первой задержки на распространение от базовой станции к удаленной станции; определяют значение второй задержки на распространение от ретранслятора к удаленной станции; определяют значение внутренней задержки ретранслятора; и определяют размер окна поиска на основании требуемой длины физической линии связи, значения отношения значения внутренней задержки и значений первой и второй задержек на распространение. Определение размера окна поиска может содержать этапы, на которых умножают требуемую длину физической линии связи на значение отношения для получения значения задержки физической линии связи; суммируют значение второй задержки на распространение и значение внутренней задержки со значением задержки физической линии связи для получения значения первой суммы; вычитают значение первой задержки на распространение из значения первой суммы для получения значения второй суммы; и удваивают значение второй суммы для определения размера окна поиска.

Согласно еще одному аспекту устройство для системы связи, в которой удаленная станция осуществляет связь с базовой станцией через ретранслятор, соединенный с базовой станцией с использованием физической линии связи, содержит блок суммирования, сконфигурированный с возможностью вычитания значения первой задержки на распространение и значения внутренней задержки ретранслятора из значения второй задержки на распространение, и прибавления половины требуемого размера окна поиска для получения значения суммы, причем значение первой задержки на распространение представляет собой задержку от ретранслятора до удаленной станции, а значение второй задержки на распространение представляет собой задержку от базовой станции до удаленной станции; и первый блок деления, сконфигурированный с возможностью деления значения суммы на значение отношения значения задержки физической линии связи к длине физической линии связи. Устройство может дополнительно содержать второй блок деления, подключенный к блоку суммирования и сконфигурированный с возможностью деления требуемого размера окна поиска для получения половины требуемого размера окна поиска.

Согласно еще одному аспекту устройство для системы связи, в которой удаленная станция осуществляет связь с базовой станцией через ретранслятор, соединенный с базовой станцией с использованием физической линии связи, содержит первый блок умножения, сконфигурированный с возможностью умножения требуемой длины физической линии связи на значение отношения значения задержки физической линии связи к длине физической линии связи для получения значения произведения; и блок суммирования, сконфигурированный с возможностью суммирования значения первой задержки на распространение и значения внутренней задержки ретранслятора со значением первого произведения и вычитания значения второй задержки на распространение для получения значения суммы, причем значение первой задержки на распространение представляет собой задержку от ретранслятора до удаленной станции, а значение второй задержки на распространение представляет собой задержку от базовой станции до удаленной станции. Устройство также может содержать второй блок умножения, сконфигурированный с возможностью удваивания значения суммы.

Согласно еще одному аспекту машинно-считываемый носитель информации, на котором хранятся машинно-считываемые коды для системы связи, в которой удаленная станция осуществляет связь с базовой станцией через ретранслятор, соединенный с базовой станцией с использованием физической линии связи, содержит машинно-считываемые коды для определения требуемого размера окна поиска по времени; машинно-считываемые коды для определения максимального значения задержки физической линии связи на основании требуемого размера окна поиска; машинно-считываемые коды для определения значения отношения значения задержки физической линии связи к длине физической линии связи; и машинно-считываемые коды для определения допустимой длины физической линии связи на основании максимального значения задержки физической линии связи и упомянутого значения отношения.

Согласно еще одному аспекту машинно-считываемый носитель информации, на котором хранятся машинно-считываемые коды для системы связи, в которой удаленная станция осуществляет связь с базовой станцией через ретранслятор, соединенный с базовой станцией с использованием физической линии связи, содержит машинно-считываемые коды для определения требуемой длины физической линии связи; машинно-считываемые коды для определения значения отношения значения задержки физической линии связи к длине физической линии связи; машинно-считываемые коды для определения значения первой задержки на распространение от базовой станции к удаленной станции; машинно-считываемые коды для определения значения второй задержки на распространение от ретранслятора к удаленной станции; машинно-считываемые коды для определения значения внутренней задержки ретранслятора; и машинно-считываемые коды для определения размера окна поиска на основании требуемой длины физической линии связи, значения отношения значения внутренней задержки и значений первой и второй задержек на распространение.

Согласно еще одному аспекту способ для системы связи, в которой удаленная станция осуществляет связь с базовой станцией через ретранслятор, соединенный с базовой станцией с использованием физической линии связи, заключается в том, что определяют требуемый размер окна поиска по времени; определяют допустимое значение задержки физической линии связи на основании требуемого размера окна поиска; определяют значение отношения значения задержки физической линии связи к длине физической линии связи; определяют длину физической линии связи; и определяют, достаточна ли длина физической линии связи для требуемого размера окна поиска на основании допустимого значения задержки физической линии связи и упомянутого значения отношения.

Согласно еще одному аспекту, устройство для системы связи, в которой удаленная станция осуществляет связь с базовой станцией через ретранслятор, соединенный с базовой станцией с использованием физической линии связи, содержит носитель информации, сконфигурированный с возможностью хранения значения первой задержки на распространение от базовой станции к удаленной станции, значения второй задержки на распространение от ретранслятора к удаленной станции, значения внутренней задержки ретранслятора и требуемого размера окна поиска; и процессор, подключенный к носителю информации и сконфигурированный с возможностью определения, достаточна ли длина физической линии связи для требуемого размера окна поиска на основании значений первой и второй задержек на распространение, значения внутренней задержки и требуемого размера окна поиска.

Согласно вышеописанным вариантам осуществления физическая линия связи может содержать волоконно-оптический кабель.

Краткое описание чертежей

Различные варианты осуществления будут описаны подробно со ссылкой на следующие чертежи, снабженные сквозной системой обозначений, в которых:

фиг.1 - пример сети беспроводной связи с использованием ретранслятора;

фиг.2 - пример ретранслятора;

фиг.3 - пример пространства короткого псевдослучайного шумового (ПШ) кода;

фиг.4 - сдвиги в хронировании между базовой станцией и удаленной станцией вследствие задержек на распространение;

фиг.5 - три сектора базовой станции со сдвигами ПШ кода;

фиг.6 - относительное хронирование системного времени для удаленной станции вследствие задержек на распространение;

фиг.7-9 - относительное хронирование для удаленной станции, когда ретранслятор и соседний сектор вещают один и тот же сдвиг ПШ кода;

фиг. 10 и 11 - относительное хронирование для удаленной станции, когда ретранслятор и соседний сектор вещают разные сдвиги ПШ кода;

фиг.12 - иллюстративное устройство для определения допустимой и/или достаточной физической длины волоконно-оптического кабеля;

фиг.13 - иллюстративное устройство для определения рабочего размера окна поиска для требуемой физической длины волоконно-оптического кабеля;

фиг.14 - иллюстративный способ определения допустимой и/или достаточной физической длины волоконно-оптического кабеля;

фиг.15 - иллюстративный способ определения рабочего размера окна поиска для требуемой физической длины волоконно-оптического кабеля;

фиг.16 - иллюстративное устройство для определения, достаточна ли длина волоконно-оптического кабеля для требуемого размера окна поиска; и

фиг.17 - иллюстративный способ определения, достаточна ли длина волоконно-оптического кабеля для требуемого размера окна поиска.

Подробное описание

Раскрыты варианты осуществления, которые определяют соотношение между размерами окна поиска и допустимой величиной задержки на распространение между ретранслятором и базовой станцией в системе связи. Согласно одному варианту осуществления, определяется соотношение между размерами окна поиска и допустимой величиной задержки на распространение между ретранслятором, соединенным с базовой станцией с использованием физической линии связи, например волоконно-оптической линией связи. В нижеследующем описании приведены конкретные примеры для обеспечения полного понимания вариантов осуществления. Однако специалистам в данной области очевидно, что варианты осуществления можно осуществить на практике без этих конкретных деталей. Например, схемы могут быть показаны в виде блок-схем, чтобы не затемнять варианты осуществления несущественными подробностями. В других случаях общеизвестные схемы, структуры и методы могут быть показаны в деталях, чтобы не затемнять варианты осуществления.

Заметим, что варианты осуществления могут быть описаны как процесс, изображенный в виде логической схемы, схемы последовательности операций, структурной схемы или блок-схемы. Хотя логическая схема может описывать операции как последовательный процесс, многие операции могут осуществляться параллельно или одновременно. Кроме того, порядок операций может быть изменен. Процесс заканчивается, когда его операции завершаются. Процесс может соответствовать способу, функции, процедуре, подпроцедуре, подпрограмме и т.д. Когда процесс соответствует функции, его окончание соответствует возврату функции к вызывающей функции или главной функции.

Кроме того, термин «ретранслятор» относится к системе или устройству, которая/ое принимает, усиливает и повторно передает беспроводной сигнал, не извлекая пользовательскую информацию и не преобразуя протокол связи. Например, базовая станция множественного доступа с кодовым разделением (МДКР, CDMA) принимает и декодирует сигналы МДКР для извлечения пользовательской информации. Затем базовая станция МДКР передает другой сигнал с извлеченной пользовательской информацией. Базовая станция МДКР может использовать другой протокол для передачи другого сигнала.

1. Иллюстративная рабочая среда

На фиг.1 показан пример сети беспроводной связи (далее «сети») 100, в которой используется одна или несколько станций 102 управления, иногда именуемых контроллерами базовых станций (КБС, BSC), и совокупность базовых станций 104A-104C, иногда именуемых приемопередающими подсистемами базовой станции (БППС, BTS). Базовые станции 104A-104C осуществляют связь с удаленными станциями или устройствами 106A-106C беспроводной связи, находящимися в зонах 108A-108C обслуживания базовых станций 104A-104C, соответственно. Например, базовая станция 104A осуществляет связь с удаленной станцией 106A в зоне 108A обслуживания, базовая станция 104B - с удаленной станцией 106B в зоне 108B обслуживания, и базовая станция 104C - с удаленной станцией 106C в зоне 108C обслуживания.

Базовые станции передают информацию в виде беспроводных сигналов на пользовательские терминалы по прямым линиям связи или каналам связи прямой линии связи, и удаленные станции передают информацию по обратным линиям связи или каналам связи обратной линии связи. Хотя на фиг.1 показаны три базовые станции 104A-104C, как известно для обеспечения требуемой пропускной способности и географического охвата системы связи может использоваться другое количество этих элементов. Кроме того, хотя описаны стационарные базовые станции, очевидно, что в некоторых вариантах применения, при желании, можно использовать портативные базовые станции и/или станции, размещенные на подвижных платформах, например, но не в порядке ограничения, на поездах, баржах или грузовиках.

Станция 102 управления может быть связана с другими станциями управления, центральными станциями управления системой (не показаны) для сети 100 или других систем связи, например коммутируемой телефонной сети общего пользования (КТСОП, PSTN) или Интернета. Таким образом, пользователь системы на удаленной станции 106 получает доступ к другим порталам связи с использованием сети 100.

Каждая из удаленных станций 106A-106C имеет или содержит устройство беспроводной связи (УБС, WCD), например, но не исключительно, сотовый телефон, беспроводную телефонную трубку, приемопередатчик данных или приемник поискового вызова или определения местоположения. Кроме того, такие удаленные станции, по желанию, могут быть карманными, портативными, например, установленными на транспортном средстве (включая легковые автомобили, грузовые автомобили, катера, поезда и самолеты) или стационарными. Согласно фиг.1 удаленная станция 106A является портативным телефоном или УБС, установленным на автомобиле, удаленная станция 106B является карманным устройством и удаленная станция 106C является стационарным устройством.

Кроме того, принципы вариантов осуществления применимы к беспроводным устройствам, например одному или нескольким модулям данных или модемам, которые можно использовать для переноса трафика данных и/или голоса и которые могут осуществлять связь с другими устройствами с использованием кабелей или других известных беспроводных линий связи или соединений. Чтобы заставлять модемы или модули работать заранее определенным скоординированным и взаимосвязанным образом для переноса информации по множественным каналам связи, можно использовать команды. Устройства беспроводной связи также иногда называют пользовательскими терминалами, мобильными станциями, мобильными блоками, абонентскими блоками, мобильными рациями или радиотелефонами, беспроводными блоками или просто «пользователями», «телефонами», «терминалами» или «мобильниками» в некоторых системах связи, в зависимости от предпочтений.

В данном иллюстративном варианте осуществления удаленные станции 106A-106C и базовые станции 104A-104C участвуют в беспроводной связи с другими элементами сети 100 с использованием методов связи МДКР. Поэтому сигналы, передаваемые по прямым (на удаленные станции) и обратным линиям связи (с удаленных станций), переносят сигналы, закодированные, расширенные по спектру и канализированные согласно стандартам передачи МДКР.

Кроме того, каждая базовая станция 104 имеет соответствующую зону 108 (108A-108C) обслуживания, которую можно в общем случае описать как географическое продолжение геометрического места точек, для которых удаленная станция 106 может эффективно осуществлять связь с базовой станцией.

Для удобства зона обслуживания базовой станции показана на фиг.1 в виде фигуры, близкой к окружности или эллипсу. В фактических вариантах применения местная топография, препятствия (здания, холмы и пр.), уровень (мощность) сигнала и помеха со стороны других источников определяют форму области, обслуживаемой данной базовой станцией. Обычно, множественные зоны 108 (108A-108C) покрытия перекрываются, по меньшей мере, слегка, для обеспечения непрерывного покрытия или возможности связи в большой области или регионе. Таким образом, для обеспечения эффективной услуги мобильной телефонной связи или передачи данных используется много базовых станций с перекрывающимися зонами обслуживания.

Один аспект покрытия сети связи, показанный на фиг.1, состоит в наличии непокрытой области 130, которую часто называют дырой, или непокрытой области 132, которая просто находится вне нормальных зон покрытия сети 100. В случае «дыры» в покрытии существуют области, окружающие или, по меньшей мере, соседствующие с покрытыми областями, которые могут обслуживаться базовыми станциями, в данном случае базовыми станциями 104A-104C. Однако, согласно рассмотренному выше, по разным причинам, покрытие может не распространяться на области 130 или 132.

Например, в случае наиболее экономичного размещения базовых станций 104A-104C, их местоположения просто не позволяют сигналам уверенно достигать или покрывать области 130 или 132. Альтернативно, топологические особенности, например горы или холмы, искусственные сооружения, например высокие здания или ущелья улиц, часто создаваемые в центральных городских кварталах, или растительность, например высокие деревья, леса и пр., могут частично или полностью блокировать сигналы. Некоторые из этих эффектов могут быть временными или изменяться со временем, что дополнительно усложняет развертывание, планировку и использование системы.

Во многих случаях более целесообразно использовать несколько ретрансляторов для покрытия областей необычной формы или для обхода проблем блокировки. Согласно фиг.1 один или несколько ретрансляторов 120 (120A, 120B) принимают передачи от удаленной станции 106 (106D и 106E) и от базовой станции 104 (104A) и действуют как посредники между ними, по существу, играя роль «изогнутого» пути связи. Благодаря использованию ретранслятора 120 эффективный диапазон базовой станции 104 расширяется, покрывая зоны 130 и 132 обслуживания.

Некоторые ретрансляторы 120 могут осуществлять беспроводную связь с базовой станцией 104, а некоторые ретрансляторы 120 могут осуществлять связь с базовой станцией 104 с использованием физической линии связи, например коаксиальной линии или волоконно-оптической линии связи. На фиг.2 показана упрощенная блок-схема ретранслятора 200. Более типичный коммерческий ретранслятор может иметь дополнительные компоненты, включая дополнительные элементы фильтрации и управления для регулировки шума, внедиапазонных излучений и для регулировки усиления.

Ретранслятор 200 содержит антенну-донор 202 для приема и передачи сигналов с базовой станции и на нее, дуплексер 204, усилитель 206 для усиления сигналов, принимаемых на антенне-доноре 202, второй дуплексер 208 и антенну-сервер или антенну 212 покрытия для передачи (или ретрансляции) сигналов, принимаемых антенной 202 ретранслятора 200. В его состав также входит второй усилитель 216, который усиливает сигналы обратной линии связи, принимаемые на антенне-сервере 206, и выдает усиленные сигналы на антенну-донор 202.

Два дуплексера (204, 208) используются для разделения сигналов (частот) прямой линии связи и обратной линии связи для обеспечения необходимой развязки между ними, благодаря чему они не поступают в другие цепи обработки ретранслятора 200. Таким образом, это не позволяет передачам поступать на приемники и т.п. и ухудшать характеристики. Приемный дуплексер или дуплексер (204) приемника подключен к антенне, именуемой антенной-донором (202), поскольку она принимает сигналы, «поданные» из другого источника, например базовой станции, также именуемой сотой-донором. Донор обычно представляет собой сектор соты. Антенна, подключенная к дуплексеру (208) на стороне передачи или вывода обработки ретранслятора, называется антенной-сервером или антенной (212) покрытия.

2. Смещения ПШ кода

В сетях на основе IS-95 и CDMA2000 базовые станции 104 синхронизированы с общим опорным временем. Сигналы прямой линии связи каждого сектора покрываются псевдослучайным шумовым (ПШ) кодом длиной 215 чипов (элементарных сигналов). ПШ код, известный как короткий код, синхронизирован по времени относительно системного времени, причем разные секторы вещают один и тот же короткий код с разными сдвигами по времени относительно системного времени. Этот сдвиг по времени используется удаленной станцией 106 для идентификации и различения секторов в сети. В частности, пилот-сигнал (нулевой код Уолша) - это кодовый канал, который является объектом поиска для удаленной станции 106, когда она ищет соседние сектора, перемещаясь по сети.

На фиг.3 приведен пример пространства коротких ПШ кодов. Круг представляет короткий код длиной 32768 чипов, который повторяется каждые 26,667 мс. Пригодные сдвиги по времени для сектора базовой станции равны по модулю 64 чипам. Поэтому существует 512 сдвигов ПШ кода во множестве возможных назначений задержки для секторов.

3. Окна поиска

Функция искателя в многоотводном приемнике удаленной станции постоянно ищет многолучевые сигналы и соседние секторы. Список соседей, который передается на удаленную станцию в состоянии трафика и ждущем состоянии, регулирует поиск соседей. В общем случае список соседей содержит сдвиги по времени ПШ кода, по которым функция искателя в удаленной станции осуществляет поиск. Коррелятор в многоотводном приемнике осуществляет поиск по разным сдвигам по времени, указанным в списке. Поиск производится путем интегрирования по интервалу чипов, поиска корреляции для каждого чипового сдвига. Этот интервал чипов называют окном поиска.

Если в этом интервале обнаружена энергия корреляции, значит имеет место корреляция энергии принятого пилот-сигнала при данной задержке по времени. На удаленной станции существует три разных размера окна поиска:

окно поиска, используемое для пилот-сигналов в активном наборе (SRCH_WIN_A);

окно поиска, используемое для пилот-сигналов в наборе соседей (SRCH_WIN_N);

окно поиска, используемое для пилот-сигналов в наборе остальных (SRCH_WIN_R).

Размеры этих окон поиска передаются на удаленные станции с использованием служебного сообщения в ждущем состоянии. В таблице перечислены диапазоны размера для этих окон поиска

Размеры окон поиска
SRCH_WIN_A SRCH_WIN_N SRCH_WIN_R	Размер окна (чипов ПШ)	SRCH_WIN_A SRCH_WIN_N SRCH_WIN_R	Размер окна (чипов ПШ)
0	4	8	60
1	6	9	80
2	8	10	100
3	10	11	130
4	14	12	160
5	20	13	226
6	28	14	320
7	40	15	452

Следующие варианты осуществления относятся, в основном, к искателям активного набора и набора соседей. Поиск в наборе остальных не оказывает существенного влияния на систему. Кроме того, стандарт IS-95 указывает, что, если удаленная станция принимает активный размер окна поиска, который больше или равен 13, то удаленная станция может сохранять и использовать значение 13. Хотя это не является строгим требованием для всех производителей удаленных станций, это условие эффективно ограничивает активный размер окна поиска 226 чипами. Типичные значения активного размера окна поиска составляют от 40 до 80 чипов.

4. Хронирование удаленной станции относительно базовой станции

Значение хронирования удаленной станции изменяется по мере ее перемещения по зоне обслуживания. Каждая удаленная станция устанавливает свое собственное внутреннее значение системного времени на основании поступившего первым многолучевого компонента сектора или секторов, с которыми она осуществляет связь. Однако вследствие задержек на распространение, это значение системного времени изменяется в зависимости от расстояния распространения между антеннами сектора и антенной удаленной станции.

На фиг.4 показаны сдвиги хронирования между базовой станцией и удаленной станцией вследствие задержек на распространение. Односторонние задержки выражают время, необходимое сигналу для распространения от антенн базовой станции до антенны удаленной станции. Если выражать задержку в чипах, то получается приблизительно 4 чипа/км.

Пусть, например, удаленная станция переместилась к краю зоны обслуживания, секторы которой вещают сдвиг ПШ кода 1 или PN1, сдвиг ПШ кода 2 или PN2 и сдвиг ПШ кода 3 или PN3. На фиг.5 показаны три сектора базовой станции со сдвигами ПШ кода PN1, PN2 и PN3. Задержку по времени между антеннами базовой станции и удаленной станцией, находящейся на краю зоны покрытия, обозначим τ₁. Таким образом, значение системного времени на удаленной станции будет отставать со сдвигом τ₁ секунд.

На фиг.6 показано относительное хронирование, где системное время (отсчитываемое на антеннах базовой станции) имеет PN1, обозначенный вертикальной линией, помеченной как PN1. Удаленная станция будет принимать PN1 с задержкой на τ₁ секунд. Это будет точка отсчета, по которой удаленная станция будет устанавливать свои внутренние системные часы. На фиг.6 показано, что системное время удаленной станции отстает от истинного системного времени (на базовой станции) на величину задержки τ₁. Заметим, что окно поиска активного набора удаленной станции сцентрировано относительно значения PN1 удаленной станции. Удаленная станция центрирует окно поиска в выбранном положении в пространстве ПШ. Таким образом, удаленная станция производит поиск вперед и назад на половину размера окна или W_A/2.

5. Ретрансляторы в сети МДКР

Рассмотрим влияние ретранслятора. Хотя варианты осуществления применимы к ретрансляторам, осуществляющим беспроводную связь с базовыми станциями, в целях объяснения будем рассматривать варианты осуществления применительно к ретранслятору, осуществляющему связь с базовой станцией с использованием физической линии связи. В частности, для примера, опишем ретранслятор, соединенный с базовой станцией с использованием волоконно-оптической линии связи.

Кроме того, мы проанализирует два случая. В первом случае рассмотрим работу удаленной станции, когда она переходит между зоной покрытия базовой станции и зоной покрытия ретранслятора, который находится в том же секторе. В этом случае сдвиг ПШ кода, имеющий один и тот же источник, одинаков в зоне покрытия сектора базовой станции и в зоне покрытия ретранслятора. Во втором случае рассмотрим работу удаленной станции, когда она переходит между зоной покрытия базовой станции и зоной покрытия ретранслятора, который находится в другом секторе. В этом случае сдвиг ПШ кода сектора базовой станции отличается от сдвига ПШ кода, вещаемого в зоне покрытия ретранслятора.

А. Случай 1: Ретранслятор и соседний сектор вещают один и тот же сдвиг ПШ кода

Поскольку сдвиги ПШ кода, в целом, эквивалентны, можно предположить произвольный сдвиг ПШ кода для сектора базовой станции без потери общности. Кроме того, предположим, что ретранслятор и соседний сектор вещают сдвиг ПШ кода 1. На фиг.7 показана иллюстративная конфигурация, анализируемая для случая 1. Ретранслятор соединен с сектором, вещающим PN1. Радиус сектора задан в соответствии с задержкой τ₁ секунд. Z₁ - это область, над которой PN1 имеет покрытие. К области Z₁ примыкает зона покрытия ретранслятора, Z_R. Задержка на распространение между ретранслятором и краем зоны покрытия ретранслятора имеет значение τ_Z секунд.

Сам ретранслятор имеет некоторую задержку, связанную с ним, в основном, благодаря компонентам фильтра, используемым в ретрансляторе. Некоторые ретрансляторы могут иметь значительную задержку, в частности, если они используют ПАВ-фильтры для каналообразования. Другие ретрансляторы могут не содержать значительной задержки. Чтобы придать анализу максимальную общность, предположим, что ретранслятор имеет задержку τ_R.

Наконец рассмотрим задержку, обусловленную длиной волоконно-оптического кабеля. Скорость распространения по волоконно-оптическому кабелю ниже, чем распространение в свободном пространстве. В целом снижение скорости распространения является функцией показателя преломления материала волокна и модой распространения. В целях объяснения предположим, что отношение задержки волокна к длине волокна постоянно и равно β. Единицами β являются секунды на километр. Поскольку β пропорционально показателю преломления, оно обычно принимает значения от 1,45 до 1,47. Таким образом, скорость распространения в волокне будет составлять приблизительно 2/3 скорости распространения в свободном пространстве. Задав β, задержку волокна F_D можно связать с длиной волокна Х посредством константы β следующим образом:

где

F_D - задержка на волоконно-оптической линии связи в секундах

β - отношение задержки волокна к длине волокна

Х - физическая длина волоконно-оптического кабеля

Рассмотрим случай, когда удаленная станция перемещается из зоны Z_R покрытия ретранслятора в зону Z₁ покрытия сектора. Сначала определим задержку по отношению к системному времени сигнала, который достигает удаленной станции непосредственно до того, как она переходит в зону Z₁ покрытия сектора. Эта задержка равна сумме задержки волокна, задержки ретранслятора и задержки на распространение между ретранслятором и удаленной станцией следующим образом:

где

τ_R - внутренняя задержка ретранслятора;

τ_Z - задержка на распространение от ретранслятора до точки, в которой удаленная станция переходит в зону покрытия сектора базовой станции.

С этой задержкой по отношению к системному времени удаленная станция будет пытаться найти сигнал прямой линии связи, вещаемый непосредственно с сектора базовой станции. Согласно рассмотренному сигналы, поступающие на краю зоны покрытия сектора, также будут иметь задержку τ₁. Удаленная станция поместит центр своего окна поиска активного набора, SRCH_WIN_A, в задержку по времени, показанную на фиг.8. Когда удаленная станция достигнет зоны Z₁ сектора, она найдет прямую линию связи от сектора базовой станции, если энергия поступает в этом окне поиска. Согласно фиг.8 это можно математически выразить следующим образом:

где

W_A - размер окна поиска активного набора во времени;

τ₁ - задержка на распространение от антенны базовой станции до точки, в которой удаленная станция переходит из зоны покрытия ретранслятора.

Таким образом, устанавливается максимальная допустимая задержка в среде ретранслятора с волоконным подключением. Отсюда следует:

Из этого соотношения следует, что максимальная задержка волокна для случая 1 является функцией активного размера окна поиска, W_A, в сумме с разностью между задержкой на распространение до края сектора и задержкой на распространение от ретранслятора до края зоны покрытия ретранслятора плюс задержка через ретранслятор, τ_R.

Если пренебречь задержкой ретранслятора, то вышеприведенную задержку ретранслятора можно видоизменить, чтобы показать, что максимальная задержка волокна является функцией активного размера окна поиска и разности между задержками на распространение сектора и ретранслятора, а именно:

Заметим, что задержки на распространение прямо пропорциональны радиусам зон покрытия сектора и ретранслятора. В общем случае ретрансляторы имеют меньшую передаваемую мощность, чем секторы базовой станции. Поэтому расстояние распространения меньше, чем расстояние распространения секторов базовой станции. С учетом того, что физическая длина волокна является функцией константы β распространения, уравнение (4) можно переписат