CN102811085B - 具有未使用gps的地球物理位置感知的移动中继器系统和方法 - Google Patents

Abstract

用于在移动平台内实现的中继器系统和方法包括配置用于在设备和诸如基站收发机之类的信号源之间中继信号的中继器电路。中继器电路具有用于控制中继器电路的操作的多个可配置设定。运动传感器感测移动平台的运动，并且控制器电路配置为使用来自运动传感器的输入来确定移动平台的当前路径，并且将所确定的当前路径与移动平台的已知路径信息相比较，以确定移动平台和中继器系统的位置，从而基于所确定的位置来改变中继器系统的可配置设定。还使用诸如来自信号源的识别信息或来自移动平台的信息等其它信息来改变中继器系统的配置和可配置设定。

Description

具有未使用GPS的地球物理位置感知的移动中继器系统和 方法

相关申请

该申请是要求享有于2011年6月3日提交的，题为“MOBILE REPEATER SYSTEMHAVING ABILITY TO DETERMINE GEOPHYSICAL LOCATION OF A REPEATER WITHOUT GPSRECEIVER”的美国临时专利申请No.61/492,923的优先权的非临时申请，故以引用的方式将该临时申请的全部内容并入本文。

技术领域

概括地说，本发明涉及诸如中继器和分布式天线系统之类的移动通信系统，更具体地说，涉及在诸如列车之类的移动环境中使用的无线中继器系统（中继器或分布式天线系统）。

背景技术

中继器、分布式天线系统以及类似的信号中继系统是用于将覆盖扩展到来自基站收发机（BTS’s）的射频（RF）信号穿透受限或不存在的区域中的无线通信系统。那些低信号或无信号区域可能是在建筑物内、在隧道中、山后的阴影区域、地下铁路系统以及各种其它隔离区域。通常而言，这种中继器通信系统的应用是针对中继器或分布式天线系统（DAS）是不移动的并且安装在相对于一个或多个基站收发机的固定位置的情况。在其它应用中，具有受限的RF信号的穿透的区域是移动的。也就是说，中继器或分布式天线系统安装在诸如列车、船舶、汽车、公交车或飞机之类的运动的或移动的交通工具中。

诸如中继器或DAS之类的移动通信系统通常具有各种配置参数或操作设定，其中例如包括：滤波器定义（开始和停止频率或中心频率，以及带宽、滤波器类型）、增益设定和/或针对每个滤波器段设置功率水平设定、调制解调器或通信设定、以及一般操作设定（打开/关闭）。这些设定必须在系统初始化或构建时进行调节，以允许中继器与施主BTS、或在特定的服务提供商的参数之中适当地进行操作。对于固定的中继器系统而言，一旦对这些设定进行初始设定或编程后，通常不会经常改变。

对于诸如用于将覆盖扩展到列车车厢内的中继器系统之类的移动中继器应用，移动的系统所行经的区域可能不会允许中继器系统保持相同的配置或用于适当操作的配置参数。当中继器从一个蜂窝服务覆盖区域移动到另一个时，所建立的可用于网络通信的频率子带和标准可能会改变。例如，某些列车可能在国家之间行进，并且因此会遭遇或使用针对不同频带和标准配置的BTS’s。各种其它操作状况也可能改变，诸如在移动中继器系统相对于BTS移动时的下行链路信号强度。期望在列车行进时，移动通信系统或其它移动RF传输系统能够适应这些改变。

为此，现有系统已尝试使用全球定位系统(GPS)来确定中继器系统的位置。然而，GPS接收机是昂贵的，并且通常需要在列车的顶部或在其中安装中继器的其它移动平台上安装额外的天线。在列车的顶部或移动平台中的其它地方安装GPS外部天线是困难的，这会显著地增加额外费用。此外，根据列车的类型，对GPS天线的安装位置的接入可能是不可行的。此外，列车轨道经常会经过GPS卫星接收自身不足以为中继器系统提供必需的位置信息的隧道、山地地形、和/或城市峡谷。

因此，需要在移动平台中使用的、不主要依靠GPS功能或不需要相对于移动平台而安装的附加的外部天线、用于确定中继器系统的位置的方法和系统。

发明内容

用于在诸如列车之类的移动平台内实现的中继器系统包括中继器电路，其配置用于在至少一个设备（诸如移动电话）和至少一个信号源（诸如BTS）之间中继信号。该中继器电路具有用于控制该中继器电路的操作的多个可配置设定。控制器电路配置用于改变可配置设定。运动传感器相对于移动平台安装，并且放置以用于感测移动平台诸如相对于初始位置的运动。诸如由列车所行进的轨道之类的由移动平台行进的已知路径的信息存储在存储器中。所述控制器电路配置为使用来自运动传感器的一个或多个输入来确定移动平台的当前路径，并且将所确定的当前路径与已知的移动平台的路径信息相比较。然后，确定移动平台和中继器系统的位置，并且基于所确定的位置来改变可配置设定。

本发明的实施例使用来自信号源的识别信号和/或来自移动平台的信息，以确定该移动平台的位置。多个可配置的设定包括滤波器设定、增益设定、网络设定、激活设定或模式设定中的至少一个，这些设定可以基于移动平台和中继器系统的确定位置各自改变或作为一组可配置设定的部分。

附图说明

图1示出了根据本发明的若干方面的在移动环境和移动平台中使用的中继器系统；

图2是示出根据本发明实施例的示例性中继器系统中的组件的图；

图2A是示出根据本发明实施例的另一示例性中继器系统中的组件的图；

图3A和图3B是示出根据本发明的实施例，用于选择性地改变或调整中继器系统配置的示例性过程的流程图；

图4是示出根据本发明的实施例，用于选择性地改变或调整包括滞后设置的中继器系统配置的另一示例性过程的流程图。

具体实施方式

本文中所公开的在移动环境中或在移动平台内实现的自适应中继器系统的示例是本发明的示范，而并非限制本发明的范围。本领域技术人员将从本公开内容中了解本发明的各种应用和实施例。虽然进行的说明和讨论是针对诸如中继器设备或分布式天线系统之类的示例性中继器系统，但也可以应用于在一个或多个信号源（例如，BTS）和移动设备或装置（例如移动或蜂窝电话）之间发射、接收和/或以其它方式中继通信信号的其它中继器系统。

图1示出了示例性移动中继系统10，其通过促进网络中的一个或多个信号源（诸如基站收发机（BTS’s）20）和在移动平台或运动环境中（诸如列车40上）使用的一个或多个移动设备30（例如，移动电话、计算机等）之间的通信而充当移动通信网络的一部分。用于运输的列车或其它船只通常是由使内部屏蔽外部RF信号的金属和其它材料制成的。中继器系统10接收来自BTS 20的下行链路信号，并且以适合于由移动设备30接收的水平将RF信号转播（或中继）到列车40的乘客车厢内，因此用户可以与网络连接。中继器系统10还接收来自移动设备30的上行链路RF信号，并且以允许BTS 20与移动设备30通信的水平将这些信号中继到列车40的外面。也就是说，中继器系统提供一个或多个网络信号源和移动设备之间的双向通信。从而，中继器系统10扩展或改善了移动环境中的由BTS 20提供的蜂窝系统覆盖，诸如将其扩展到列车40的乘客车厢中。

图2示出了移动中继器系统10的示例性实施例的图解视图。图2中的中继器系统10是以具有可操作的中继器电路的中继器设备10a的形式，其中该可操作的中继器电路可以被包含在安装于移动平台内（诸如列车中）的外壳中。

如图2中所示，中继器设备10a具有施主天线12、覆盖天线14、以及使天线12、14相耦合的可操作的中继器电路23。在一些中继器设备10a中，电子设备被包含在整体的外壳中。可替换地，如图2A中所示出的以及下面所讨论的，本发明的中继器系统10可以在诸如具体地表示为系统10b的分布式天线系统（DAS）之类的分布式系统中实现。在DAS系统10b中，一个或多个施主天线12通常耦合到主要单元或主单元25，主单元25耦合到遍布在移动环境（诸如列车的不同客舱或车厢）中的多个分布式远程单元或天线单元27。各种远程单元27利用适当的通信链路29（诸如同轴电缆或光纤电缆）耦合到主单元25。在本文中围绕实施例来描述本发明，在实施例中，中继器电路23的电子设备的各种硬件组件被示为位于共同的位置（诸如中继器外壳或主单元的外壳），但本领域技术人员应当理解的是，这些组件可以根据需要分布到整个中继器系统10中，以实现本发明。此外，虽然示出了单个施主天线和覆盖天线，但本发明的中继器系统10可以在系统的施主侧和覆盖侧实现多个施主天线和多个覆盖天线。下面围绕图2的实施例来描述示例性的硬件配置。

中继器系统10包括：控制器电路50、运动传感器18、用户接口16、存储器电路17、输入/输出（I/O）接口42、以及一个或多个施主天线12。施主天线12通过双向放大器电路13可操作地耦合到一个或多个覆盖天线14。双向放大器电路13是中继电路23的一部分，中继电路23对一个或多个信号源（例如，BTS）和一个或多个设备（例如，移动电话）之间的信号进行中继。双向放大器电路13可以包括：一个或多个双工器11a、11b、下行链路放大器电路19、上行链路放大器电路22、以及包括带通滤波器电路15a、15b的滤波器电路。双工器11a、11b将下行链路信号与通常在不同于下行链路信号的频带中的上行链路信号分离，以使得可以由双向放大器电路13对信号进行单独处理。可替换地，在不使用双工器的情况下，可以使用耦合到分离的上行链路和下行链路信号路径的多个施主天线及覆盖天线。可以对带通滤波器电路15a、15b进行配置，以使得仅要进行中继的期望的频率通过双向放大器电路13。带通滤波器电路15a、15b可以根据本发明进行调节或配置，从而允许中继器系统选择那些将其信号中继到扩展的覆盖区域中的蜂窝载波、网络以及信号源。包括带通滤波器电路15a、15b的滤波器电路还可以通过减少发射的噪声和其它干扰来改善中继器系统10的性能。滤波器电路具有可以根据本发明来改变、或可以以其它方式（诸如由操作员通过用户接口16和控制器电路50）来改变的可配置设定。

控制器电路50可操作地耦合到双向放大器电路13，并且配置用于基于从运动传感器18、用户接口16、I/O接口42和/或存储器电路17中的一个或多个的组合获得的信息，来调节或改变针对双向放大器电路13以及其它中继器电路的不同操作参数或部分的一个或多个可配置的设定。由控制器电路50改变的可配置设定可以包括但不限于：滤波器15a、15b的滤波器设定和/或操作频率、以及放大器电路19、22的增益设定和/或增益、中继器电路23的网络设定、中继器电路的激活设定和/或中继器电路的模式设定。也可以由控制器电路50改变或设定其它可配置设定或参数的附加设定。例如，在使用多个施主天线和/或覆盖天线12、14的中继器系统10中，作为操作参数的设定，控制器电路还可以选择哪个天线耦合到双向放大器电路13。

如本文中所使用的，终端移动平台是指相对于静止参照物（诸如一个或多个BTS信号源）而在运动中的任意种类的移动环境、车辆、装置或结构。在本发明中所说明的示例性实施例中，一个典型的移动平台是列车。然而，本发明并不仅限于列车。相反，诸如船舶、汽车、公交车或飞机之类的其它移动平台可以用作合适的移动平台。此外，移动平台可以是除了车辆之外的其他物体，因此，本发明针对于解决对重新配置中继器系统的操作的需要，其中该中继器系统相对于一个或多个静止信号源（诸如BTS’s）处于运动中。

为了在列车内提供下行链路信号覆盖，施主天线12接收来自一个或多个施主BTS’s 12或信号源的信号。施主天线12电耦合到施主侧双工器11a，施主侧双工器11a将下行链路信号引导至合适的下行链路滤波器电路（诸如下行链路带通滤波器电路15a）。可以通过下行链路带通滤波器电路15a将操作BTS 20的蜂窝提供商的频带以外的噪声和信号过滤掉。因而，下行链路带通滤波器电路15a可以减少系统干扰，并且还可以阻止扩展的覆盖区域内的移动设备30使用不期望的蜂窝系统。由下行链路放大器电路19将经滤波的信号放大到足够的水平，以完成下行链路路径。下行链路放大器电路19的输出通过覆盖侧双工器11b将经放大的信号提供至覆盖天线14。从而，利用足够的功率将来自信号源20的下行链路信号提供到扩展的覆盖区域，以完成BTS 20与列车中的一个或多个移动设备30之间的下行链路路径。

以类似的方式通过中继器系统10来提供改善的上行链路覆盖。覆盖天线14接收由移动设备30发射的信号。由覆盖侧双工器11b将这些信号提供给上行链路带通滤波器电路15b。经滤波的信号由上行链路放大器电路22进行放大，上行链路放大器电路22通过施主侧双工器11a将具有足够强度的信号提供到施主天线12，以完成到BTS 20的上行链路路径。

当列车40沿着轨道41的路径从一个位置或地区行进至另一位置或地区时，中继器系统10所需操作参数所进一步需要的设定可能会变化。例如，由一个地区、国家或主要贸易区域（MTA）中的期望的蜂窝载波或网络所利用的频谱可能在列车跨越地区边界时发生改变。因此，为了使中继器系统在列车或其它移动平台移动时能够适当地进行操作，控制器电路50可能需要基于所确定的列车40的位置，来周期性地改变中继器电路的可配置设定中的一个或多个，诸如滤波器电路15a、15b的操作频率，以及放大器电路19、22的增益。

在本发明的一个方面，控制器电路配置为使用移动平台的初始位置，以随后确定当前位置。列车40的初始位置和速率可以通过用户接口16手动输入，或者其可以由控制器电路50使用已知的关于列车的起始沿着列车轨道41的已知路径的信息来进行计算。因为列车40的运动受限于由轨道41限定的预定的和已知的路径，因此当列车40移动通过相同的轨道分段时，列车40的运动将遵循期望的和重复的路径或模式。根据本发明的一个方面，控制器电路50通过检测或确定在一段时间内的列车的当前路径来确定列车的位置。所检测的或确定的路径可以包括为路径提供唯一的标签的曲线序列、分段长度以及海拔高度变化。通过将这种所确定的路径的唯一标签与列车的轨道或已知路径的存储或数字化的地图进行比较，控制器电路50可以根据与列车初始或基准位置的偏离来确定列车以及中继器系统的位置，而无需中继器系统的GPS信号。在一个示例中，控制器电路50可以使所检测或确定的具有唯一标签的列车40的当前路径与包括已知路径（诸如已知的和在存储器电路17中存储的轨道分段）的信息的已知路径相关联。使用这种关联，在所确定的当前路径和已知路径之间查找匹配，并且这种数据提供了位置信息，该位置信息用于确定中继器系统的位置以及用于改变中继器的操作参数的可配置设定。有利的是，该方法可以允许控制器电路50在无需针对中继器电路10的任何外部输入（诸如来自GPS接收机的信号）的情况下来确定列车40的位置。

本发明可以通过由中继器系统的控制器电路50执行适当的控制软件来实现。本发明的中继器电路15（具体而言为控制器电路50）将包括一个或多个处理器以及如同电路17的适当的存储器电路，以便适当地执行软件，从而控制中继器系统10的操作。控制器电路50的处理器硬件可以包括一个或多个微处理器、数字信号处理器、或者其它处理单元或逻辑电路，以执行存储在诸如只读存储器（ROM）或随机存取存储器（RAM）之类的存储器或其它存储器中的软件，从而控制中继器系统。执行软件和软件应用或程序代码，以提供如本文所描述的本发明的功能。

为了确定列车40的当前位置，控制器电路50开始于已知的初始位置或基准位置（诸如始发站的位置），并且基于从各种移动或运动传感器18获得的相对于初始位置的信息来更新列车40的地点或位置。初始位置可以是存储在如同存储器电路17的适当的存储器电路中的已知路径信息的一部分。

各种移动或运动传感器18共同提供关于列车运动的信息，随后可以基于与列车在其上移动的轨道的已知路径或地图的关联来将该信息转化成当前路径信息和所确定的位置。如将意识到的，可以由中继器系统针对这种关联对列车可以在其上行驶的所有可能的轨道的数字化地图进行维护。运动传感器可以包括例如陀螺仪，其用于检测列车或移动平台在三个正交方向上的方向变化。加速度仪也可以用作用于确定列车40在三个正交方向上的速度变化的运动传感器。罗盘也可以用作用于确定相对于地磁北极的方向的运动传感器。其它运动传感器可以检测随着运动而改变的其它状况，诸如用于确定海拔高度或大气压的高度计。虽然在本文的示例中讨论了各种运动传感器18，但应当理解的是，为了基于列车沿着已知轨道的运动来确定中继器系统的位置信息，可以利用其它类型的传感器和信息。

根据本发明的一个方面，中继器系统的控制器电路配置为使用来自一个或多个运动传感器的输入来确定移动平台的当前路径。例如，运动传感器可以提供关于列车40从初始位置起的运动的信息。在对列车的运动进行的监测中，在初始位置处开始，控制器电路配置为确定列车的当前路径。然后，将由控制器电路所确定的列车的当前路径与关于列车的已知路径的信息进行比较，以确定列车以及随其安装的中继器系统的位置。根据本发明的另一方面，基于所确定的列车和中继器系统的位置，控制器电路改变中继器系统的一个或多个可配置设定，以使其可以在当前确定的列车和中继器系统的位置处适当地进行操作。因此，当列车或其它移动平台在不同的通信网络、不同的地理位置（诸如不同的国家）之间运动时，以及在其它情况下从一个操作状态移至另一操作状态时，本发明有能力适应其周边环境。

运动传感器18可以包括三轴加速度计，以向控制器电路50提供与列车40在三个正交轴或方向上的加速度成比例的信号。然后，控制器电路50可以通过对加速度计信号执行适当次数的积分，来确定列车40的速率和位置的变化。然后，可以通过将所计算的位置变化与已知的初始或先前的起始位置相加，来确定列车的当前位置和路径。在已确定列车的当前位置和路径之后，控制器电路50可以继续对列车40的运动与轨道的已知路径信息进行比较和关联，以维护并进一步细化位置准确度，从而确定列车或移动平台的当前位置。在某些条件下，诸如当列车40接近铁路交叉点时，控制器电路可能会失去对列车40的当前位置的跟踪。例如，如果列车正接近交叉点，有必要确定将采用哪条路径。因此，本发明可以使用有限的关联追踪长度来关联来自运动传感器的运动信息，以确定采用的路径。如果列车的当前位置被确定为不可靠的，则控制器电路50可以通过基于例如与新车站或者某些其它地标相关联的位置信息确定新的初始或基准位置或地点，来重置列车的位置。这可以通过如先前讨论的将所确定或所检测的当前列车路径的唯一部分与数字化或者已知的路径或轨道地图相比较来实现。

为了进一步协助控制器电路50确定列车40的位置或地点，如所提到的，可以使用多个运动传感器18来向控制器电路提供输入。例如，可以使用一个或多个陀螺仪、加速度计、和/或磁性罗盘或电子罗盘来检测列车40的方向或方位的变化。可以使用气压或压力传感器或高度计来估计列车40的海拔高度。可以由控制器电路50使用由这些多种运动传感器和输入所提供的附加信息来进一步细化所估计的列车40的位置或地点。例如，可以通过陀螺仪传感器来检测列车在方向上的改变。然后，可以将这些方向上的改变与如同包含在数字化轨道地图中的轨道中的已知曲线的已知路径信息相比较，以确定或细化列车的位置或地点。作为另一示例，可以由控制器电路50根据压力传感器或高度计的输出来确定列车40的海拔高度。为了改善海拔高度估计的准确度，可以对压力传感器/高度计的输出进行平均或滤波。例如，可以使用这种平均或滤波来对由于空调系统循环或由于列车进入或离开隧道所造成列车40中的短暂的压力变化进行补偿。一旦控制器电路50已将所估计的列车40的海拔高度确定为列车的当前位置和路径的一部分，则可以将海拔高度与数字化轨道地图中的诸如海拔高度数据之类的已知路径信息相比较，作为对所估计的列车40的位置或地点的检查，或对所估计的列车40的位置或地点的准确度进行改善。

根据本发明的另一方面，诸如数字化轨道地图之类的已知路径信息还可以包括附加的路径信息。例如，关于与一个或多个路径分段相关联的速度的信息（诸如关于针对给定的列车类型或轨道分段的建议速度、最小速度以及最大速度的信息）可以由控制器电路来使用。车站的地点或位置以及路径中的或与路径相关联的铁路信号也可以由控制器电路来使用。还可以使用附加信息来改善准确度，以及确认列车40的当前位置或所估计的地点。通过举例的方式，可以使列车速度降为零的那些时刻与车站的已知位置、铁路信号、和/或列车将在此处停止的已知路径或轨道的交叉口相关联。路径中计划停止的时间也可以用作附加的路径信息。例如，还可以将这些停止点与存储在存储器17中的已知路径或轨道的已知列车时刻表相比较。从而，在中继器系统内部的时钟可以允许控制器电路50将列车40在此时停止的绝对时间与存储在存储器17中的所期望的计划停止点相比较。通过将停止时间与该轨道的已知列车时刻表相比较，控制器电路50能够进一步细化所确定的列车40的位置。中继器系统10还可以包括蜂窝系统接收机电路21，蜂窝系统接收机电路21可以提供由BTS20广播的系统时间，以同步内部中继器系统时钟。类似于零速率或停止的时段，可以使用所测量的列车40的速度和来自特定的轨道分段的已知路径地图信息的期望速度之间的变化来确定所估计或确定的位置是否出现误差。因此，根据本发明，控制器电路50配置为使用附加的路径信息来确定移动平台的位置。

根据本发明的另一方面，当中继器系统10沿着路径行进时，与中继器系统10连接的信号源能够提供识别该信号源的识别信息。控制器电路配置为使用该识别信息来确定移动平台的位置。例如，可以通过接收器电路21解码由信号源BTS 20广播的识别信息来获得进一步的位置信息。BTS 20可以使用诸如由BTS 20发射的GPS坐标之类的坐标信号来传送其位置（其绝对位置或者其相对于中继器的位置）。例如，CDMA系统BTS通常包括用于系统同步目的的GPS，并且发射BTS 20的位置坐标。BTS 20还可以传送可以提供中继器系统10与BTS 20之间的距离估计的其它识别信息，诸如移动设备发射时隙时序提前信息。然后，可以使用BTS 20的位置坐标，并且将其与存储器电路17中的坐标列表相比较，以协助确定列车和中继器系统10的位置。BTS 20还可以提供关于信号源的频率的信息（诸如关于针对特定的BTS网络配置的蜂窝系统发射和接收频带的信息）、关于相邻的BTS’s的信息，以及与中继器系统10的配置相关的其它信息。该信息可以通过例如与BTS 20相关联的广播控制信道来进行传送。控制器电路50还可以将所广播的识别信息与BTS位置的数据库相比较，以确定相邻的BTS’s20的位置。

在不直接地广播识别信息和位置信息的情况下，还可以由广播ID或任何其它适当的识别参数来识别BTS 20。这些参数可以包括但不限于可以用于识别诸如BTS 20之类的信号源的信标信道号或频率、基站识别码（BSIC）或位置区码（LAC）。所检测和识别的BTS’s 20的已知位置可以由控制器电路结合指示与BTS 20的距离的数据来使用作为附加系统数据点，以对列车40和中继器系统的位置或地点进行三边测量。如果发射时隙提前数据不可用于确定距离，则可以基于接收信号强度来估计列车40和BTS 20之间的距离。为了执行该计算，控制器电路50可以假设适当的BTS发射功率和路径损耗常数（诸如对于自由空间n=2，或者在开放空间中n=2.5到3.5）。为了改善距离测量的准确度，可以基于与列车40的位置相关联的地形来选择适当的n值，并且将其连同其它已知路径信息（诸如数字化轨道地图信息）一起存储在存储器电路17中。拥有了三个或更多BTS’s的已知位置以及对BTS’s与列车40的距离的估计，控制器50可以对列车的位置进行三边测量。因而，可以使用三边测量来确定中继器10的初始位置或基准位置（始发站）以及确认中继器10的当前位置或地点。

根据本发明的另一实施例，控制器电路50可以使用适当的输入/输出（I/O）接口42链接到各种外部设备或外部源，输入/输出（I/O）接口42用于向系统提供附加信息，该附加信息由控制器电路使用以确定移动平台和中继器的位置。从而，可以采用使用从外部源获得的信息来细化或确定列车40的位置或地点的附加方法。外部信息可以包括：移动平台的速度、移动平台到车站的接近度、移动平台到信号源的接近度、或者移动平台驱动器的方向。例如，控制器电路50可以配置为接收来自移动平台的信息，诸如关于列车速度的列车、门的状态（打开/关闭）、与特定铁路信号的接近度、与车站的接近度、和/或列车驱动器的当前方向。然后，可以使用该附加信息来确认列车的经确定的位置或估计的地点。例如，可以将列车驱动器的当前方向与如由罗盘传感器所指示的列车40的方位相比较，以查验行进的方向和在轨道上的位置。

列车40通常具有多于一个的中继器系统10，其中单个中继器系统10覆盖一个或两个车厢。在具有多个中继器系统10的列车40中，可以将如由各个中继器系统10所确定的列车40的位置或地点提供给中继器系统的控制器电路元件50中的一个或多个。然后，控制器电路50将由每个中继器系统10所报告的各自确定的列车位置或地点进行比较，以产生平均值。还可以将所报告的列车位置或地点进行比较，以确定所确定和报告的中继器位置或地点中的一个是否明显不同于其它报告的中继器位置或地点。由中继器系统10中的一个所报告的偏远的经确定的位置或地点可以指示有问题的中继器系统10出现故障，或者需要对有问题的中继器系统10的初始位置或地点进行重置，或以其它方式进行校正。

如上所述，关于由移动平台行进的已知路径的各种信息可以由本发明所使用。例如，还可以使关于已知的列车时刻表的信息对中继器系统是已知的。然后，可以将该时刻表与利用本发明的运动传感器18所检测的检测的停止时间相比较。将与当前确定的路径相关联的检测的停止时间与计划停止点进行比较是本发明的附加特征，其用于确定列车和中继器的初始位置，以及在移动的同时确认所确定的位置。通常，将使中继器系统的时钟与外部参考时钟系统同步，以改善本发明的准确度。

根据本发明的一个方面，反映中继器系统10的地理位置的所确定的列车40的位置或地点可以用于配置或重新配置中继器系统10。中继器电路具有多个可配置设定。例如，当中继器系统10确定其从一个国家、MTA或者地区通过至另一个国家、MTA或地区时，控制器电路50可以改变一个或多个可配置设定，诸如调节可调节带通滤波器电路15a、15b的通带频率以及放大器电路19、22的增益。这些对可配置设定的调节或改变可以允许中继器系统10适应由不同的地区中的优选的载波所使用的频谱和发射功率中的变化。

在一个实施例中，可以通过与中继器系统10相关联的用户接口16访问中继器系统的操作条件的输出、输入、以及显示或查看，诸如制图边界文件或载波频带。在确定某些操作条件的存在时，中继器系统10的控制器电路50可以提供验证和错误检查。例如，可以执行对特定数目是否在允许的范围内，或者制图边界文件是否构成未分段的地区的检查。在结合用户接口16使用制图边界的情况下，可以结合地图文件或其它存储的已知路径信息作为用于方位目的的背景来使用制图边界。

基于所确定的列车40的位置或地点，中继器系统10从而调整其操作，或者改变或更改其可配置设定和配置，以适应新的状况。即，如由本发明确定的某些位置信息可以导致中继器系统10的可配置设定和配置的改变。通常，在一个实施例中，该适应是自动的，并且基于对位置上的显著变化（诸如跨越地区边界）的感测。控制器电路50可以通过改变或调整中继器系统的电路的各种可配置设定中的一个或多个，来在系统中实现这种适应或改变。中继器电路的某些配置变化或可配置设定可以例如包括：

·滤波器设定，诸如对系统、或中继器滤波器、或滤波器电路进行设定，以反映某些频带和子频带以及滤波器类型。

·增益设定，诸如针对不同的频率子带/滤波器段来对系统或放大器电路的中继器增益值（或功率水平）进行设定。

·网络设定，诸如对包括系统的网络细节的传输属性进行配置。

·激活设定，诸如激活或去激活某些系统或者中继器功能（包括信号传输）。

·模式设定，诸如进入专用模式，诸如使用在较高的速度下的使用RSSI或导频数据的快速增益追踪算法。

可以改变或变化其它可配置设定，并且本发明并不限于一个或多个特定的设定。此外，可以结合其它信息来使用位置信息，以确定中继器系统10的期望的配置。具有多种方式来实现位置信息和条件输入以及数据的使用，以自适应地配置中继器系统10。在一个实施例中，将可配置设定安排为集合或安排到配置文件中，并且可以进行选择的每个配置文件包括中继器系统10的可配置设定或参数的完整集合或列表。在另一实施例中，一个或多个可选择的配置文件或集合可以仅包括可配置设定或参数的子集。在这种子集的情况中，对于未具体地包含在集合或配置文件中的那些可配置设定，中继器系统10可以还原成默认设定和参数。可替换地，在实现新的集合或配置文件以及调整或重新配置系统之前，中继器可以将未包括在实现的集合或配置文件中的可配置设定留在与其之前所处的条件相同的条件中。即，可以仅调整可配置设定或参数中的一些，而其它设定可以保持相同或者改变为默认条件。

用于导致可配置设定的调整和变化的条件集合可以包括该变化的单个条件或多个条件。可以以逻辑论证的方式来安排多个条件以便进行选择性调整。对于一些条件集合，满足至少一个条件可以满足整个条件集合（诸如逻辑“或”系列）。对于其它条件集合，满足该条件集合可能需要满足集合中的每个条件（诸如逻辑“与”系列）。如本领域技术人员将理解的，其它条件集合可以由条件的其它逻辑组合来满足，例如，与一个或多个与条件结合的一些或条件。为此目的，控制器电路50可以以特定的顺序来实现一系列条件集合，以确定何时以及如何调整或配置该中继器系统10。如本领域技术人员将理解的，本发明并不限于特定的条件集合或顺序，为了调整的目的来利用这些集合和条件。

图3A和3B示出了根据本发明的示例性方法，该方法用于通过根据如由中继器系统10检测的列车40和中继器系统的位置来改变可配置设定，以处理一系列条件集合并实现操作配置。如图所示，该方法包括与下列各项相关联的不同条件集合：在特定的频率规划区内的中继器系统的位置、由中继器系统与特定BTSs的通信、以较高的行进速度移动的车辆、以及中继器无需进行发射的条件。图3A和3B中所示出的方法仅是示例性的逻辑过程，并非限制本发明的范围。各种不同的条件可以导致用于改变可配置设定的各种不同的配置。可以使用各种逻辑运算符、输入以及评估标准来确定使用哪种配置或哪些配置，以及改变哪些可配置设定。

在图3A-3B中，给出了各种逻辑标准，以用于根据本发明调整或配置中继器系统。例如，在方框60中，中继器系统10可以确定列车40和移动环境的位置和/或中继器系统10当前正与其进行操作的BTS 20的位置或地点。例如，控制器电路50可以确定中继器系统处于特定的制图区域（例如，在区域1内）中。或者，控制器50可以确定中继器系统10正与位于区域1内的BTS连接。可替换地，如方框60中所示，可以反映在特定的移动国家代码（例如，MCC=228）或移动网络代码（例如，在列表01、02、03、04、05、06、07、08、50、51中发现的MNC）中的BTS ID可以指示BTS处于限定区内（例如，区1）内。如由图3A中的方框62所指示的，如果断定满足这些条件中的至少一个，则可以采用配置1的可配置设定来调整或配置中继器系统。即，基于关于位置和/或其它操作条件的输入/数据来选择配置1。使用与配置相关联的一个或多个可配置设定来调整系统。即，可以针对特定频率规划区1来设置滤波器电路的设定。此外，可以根据区1 BTS默认来设置网络和信号参数。

可替换地，如果没有满足来自反映在方框60中的条件集合的条件，则可以进行进一步的测试，以确定是否满足来自另一条件集合（诸如来自由方框64所指示的条件集合）的条件。如图所示，可以对当前操作条件、位置和/或输入进行评估，以确定中继器系统是否正在不同的区域的位置中进行操作。如果是这样，则可以根据在方框66中给出的配置2的可配置设定来调整或配置中继器系统。即，选择配置2。可替换地，如由方框68和72所示，可以对可用于中继器系统10的数据进行处理，从而指示当前操作条件示出中继器当前正与特定的BTS（例如，BTS A、BTS B）进行通信。如果中继器系统正与BTS A进行通信，则可以利用如图3A的方框70中给出的配置3。可替换地，当计算机系统正与BTS B进行通信时，可以利用如方框74中给出的配置4。如上所述，可以利用诸如网络ID代码、BTS坐标、信号特性、以及其它输入/数据信息等各种BTS信息，来确定与中继器系统10进行通信的特定BTS 20的身份。

如果基于对操作条件的评估没有满足先前的条件集合，仍可以监测诸如环境条件之类的其它条件。例如，如图3B中所示方框76，可以确定关于中继器系统10的速率的信息。如由方框76所示，如果容纳中继器的列车的速率超过200km/小时，则可以利用如在方框78中所示的配置5，以使得中继器系统10可以使用快速增益跟踪算法，以便适当地与BTS20进行连接。如方框80中所示，仍可以测试其它条件。例如，可以确定中继器系统移动平台的位置（诸如容纳中继器的车辆的操作或运动），以确定该中继器系统是否处于运动中。如果根据操作时刻表当前时间并未指示车辆的期望位置或操作状态，或者如果所确定的位置指示列车正处于静止位置的边界内（诸如车站），并且BTS信号强度在阈值之上，则可以如由图3B中的方框82所示的利用配置6。在该情况中，上行链路增益可以减少至0dB或更少，这可以关闭传输（OFF）并且将中继器系统置于待机模式。如果各种条件集合均未满足，则可以如方框84中所示的使用默认配置或配置0，以对中继器系统设置默认设定。

在一个实施例中，中继器10的用户接口16可操作以输入、查看和修改条件集合（集合本身）中的条件以及用于调整中继器系统10的可配置设定的配置文件两者。可替换地，中继器系统10可以接收由集中式控制器或其它外部源或设备（诸如通过I/O接口42连接的膝上型计算机）输入的条件集合和配置文件。可以诸如通过用户接口16或I/O接口42来容易地编辑或改变条件集合与配置以及配置文件，以适应中继器在其中进行操作的移动环境。配置文件可以包含与用于中继器系统的可配置设定中的至少一个相关的信息或数据。

在一个实施例中，利用可配置设定值进行的配置或调整可以完全通过所确定的中继器10的位置来进行设置。在该情况下，逻辑控制可以包括用于不同位置条件的多个级别的配置。在特定坐标的附近（诸如车站、港口、BTS、隧道、机场、公交车站等），可以使用特定于该位置的配置。例如，如果中继器位于坐标xy1，则使用配置100；或者如果中继器位于坐标xy2，则使用配置200。位于这种特定点之外但处于定义特定的区域的地区内（诸如大都市地区）时，可以使用特定于区域的配置。例如，在定义了城市或大都市的地区中，使用不同的配置。在区域之外但位于国家或州内时，可以使用适合于该国家或州的配置。在任何定义的制图边界之外，可以使用默认配置。在这种方式中，使用了多个级别的地理区。可以使用任何合适的逻辑集合，以将配置与所确定的条件的任意合适集合相匹配，并且可以以该方式来配置控制器电路50。

用于可配置设定的条件、条件集合以及相关的配置文件可以以任何适当的格式存储在存储器电路中。存储器电路可以作为系统上的存储器电路17而存在，或者可以是外部的，并且由系统通过诸如I/O接口42之类的适当接口来进行存取。在一个实施例中，用于可配置设定的条件集合可以被存储和处理为XML文件。可以采用某种特定的编辑器在外部生成本发明中使用的配置集合或文件。然后，在如由到I/O接口42和控制器电路50的输入所确定的满足某些条件或条件集合之后，可以选择特定配置集合或配置文件。然后，可以根据该配置或配置文件来改变和选择可配置设定。可以针对特定的条件集合来设置或配置中继器系统10。然后，该配置集合可以存储在特定的文件名称下，并且随后根据需要进行存取，以基于当前位置或其它操作条件来改变或调整中继器系统及其可配置设定。可以利用用户接口16来实现各种配置集合和文件的各种输出、输入以及显示。还可以使用地理形状文件来存储和评估制图边界信息和已知路径或轨道信息。例如，可以使用诸如在census.gov网站上的ASCII格式文件的形状文件。可以使用诸如由公共地理信息系统（GIS）软件所提供的格式的其它格式。本领域技术人员应当理解的是，形状文件也是可用的，并且可以在本发明的实施例中使用。

还可以对中继器系统10和控制器电路50进行配置，以使得中继器系统记录每个所使用的配置，其中每个记录项包括时间和日期（时间戳）、使用中的配置，以及触发使用该配置的条件（诸如导致改变或调整的地理位置或地点）。所确定的列车的位置或地点还可以用于标记记录信息，以使得可以将条件或警报与轨道上特定的位置相关。蜂窝系统和移动设备工程技术领域的普通技术人员应当意识到由本公开内容所产生的附加的各种功能特征。

由控制器电路50用以确定何时改变中继器配置的逻辑可以包括滞后回线或其它编程，以减少或防止在系统位于条件边界的附近时配置之间的振荡。在这个方面，将实现配置和可配置设定的改变的针对移动平台确定的条件或位置必须持续特定的时间量（t）。滞后可以包括例如在可以改变配置和可配置设定之前在每个配置中耗费的最小时间（t）。图4示出了控制过程中附加的逻辑步骤，该逻辑步骤要求在中继器的配置将改变之前，新的操作条件持续满足一段时间（时间>t）。

因此，本发明替代了中继器系统中（诸如移动中继器或分布式天线系统）的GPS功能。这消除了GPS接收器已显示出在移动环境中（诸如在列车中）在稍微频繁的情况下报告错误的位置信息的问题。因此，该发明对列车内的中继器系统尤为有用。利用本发明，位置错误将不取决于来自GPS卫星的信号的阻碍。因此，可以改善位置准确度。此外，与使用GPS接收器并且还需要在列车车厢顶部放置并安装GPS天线以及安装到列车中的中继器系统的GPS天线RF电缆的当前解决方案相比，本发明的定位功能实现起来更加廉价。

虽然本公开围绕安装在列车上的中继器讨论本发明的使用，但这些相同的方法可以应用于在移动环境下进行操作的基站、分布式天线系统以及其它类型的RF收发机和通信系统。

虽然已通过对本发明的实施例的描述说明了本发明，并且虽然已经相当详细地描述了这些实施例，但申请人的意图并非是要将所附权利要求的范围约束或以任何方式限制在这些细节。附加的优点和修改将对本领域技术人员是显而易见的。因此，在其广泛的方面中，本发明并不限于代表装置和方法以及所示出和描述的说明性示例的具体细节。因此，在不偏离申请人总体创造概念的精神或范围的情况下，可以偏离这些细节。

Claims (21)

1.一种用于在移动平台内实现的中继器系统，所述中继器系统包括：

中继器电路，其配置用于在至少一个设备和至少一个信号源之间中继信号，所述中继器电路具有用于控制所述中继器电路的操作的多个可配置设定；

控制器电路，其配置用于改变所述多个可配置设定中的至少一个可配置设定；

至少一个运动传感器，其放置用于感测所述移动平台的运动；

存储器电路，其包含将由所述移动平台所行进的预定的和已知的路径的信息，并且还包含至少一个配置集合；

所述控制器电路配置为使用来自所述至少一个运动传感器的输入来确定在一段时间内所述移动平台的当前路径，以及将所确定的当前路径与所述移动平台的所述预定的和已知的路径信息相比较，以确定所述移动平台和所述中继器系统的当前位置；以及

其中，所述控制器电路被配置为基于所确定的当前位置来选择配置集合，以及，使用所选择的配置集合来改变所述至少一个可配置设定。

2.根据权利要求1所述的中继器系统，其中，所述控制器电路还配置为结合来自所述至少一个运动传感器的所述输入，使用所述移动平台的初始位置，以确定所述移动平台的所述当前路径。

3.根据权利要求1或2所述的中继器系统，其中所述至少一个运动传感器包括多个运动传感器，所述控制器电路配置为使用来自所述多个运动传感器的输入，以确定所述移动平台的所述当前路径。

4.根据权利要求1或2所述的中继器系统，其中，所述至少一个运动传感器包括以下各项中的至少一个：陀螺仪、加速度计、罗盘、压力传感器或高度计。

5.根据权利要求1或2所述的中继器系统，其中，由所述移动平台所行进的所述预定的和已知的路径的所述信息包括附加路径信息，所述附加路径信息包括以下各项中的至少一个：与所述预定的和已知的路径的分段相关联的速度、所述路径中的车站位置、与所述预定的和已知的路径相关联的铁路信号的位置、或者在所述预定的和已知的路径中计划停止的时间，所述控制器电路配置为使用所述附加路径信息来确定所述移动平台的所述当前位置。

6.根据权利要求1所述的中继器系统，其中，所述至少一个信号源能够提供识别所述至少一个信号源的识别信息，所述控制器电路配置为使用所述识别信息来确定所述移动平台的所述位置。

7.根据权利要求6所述的中继器系统，其中，所述识别信息包括下列各项中的至少一个：所述至少一个信号源的位置坐标、所述信号源的GPS坐标、关于所述至少一个信号源的频率的信息、基站的信标信道号、基站的信标信道频率、基站识别代码或位置区域代码。

8.根据权利要求1或2所述的中继器系统，还包括与所述移动平台的接口，其用于接收来自所述移动平台的信息，所述信息包括以下各项中的至少一个：所述移动平台的速度、所述移动平台到车站的接近度、所述移动平台到信号源的接近度、或所述移动平台的驱动器的方向，所述控制器电路配置为使用所述移动平台信息来确定所述移动平台的所述位置。

9.根据权利要求1或2所述的中继器系统，其中，所述多个可配置设定包括以下各项中的至少一个：滤波器设定、增益设定、网络设定、激活设定或模式设定。

10.根据权利要求1或2所述的中继器系统，其中，所述多个可配置设定被排列为集合，所述控制器电路配置为基于所确定的所述移动平台和所述中继器系统的位置来实现可配置设定的所述集合。

11.根据权利要求6或7所述的中继器系统，其中，所述多个可配置设定被排列为集合，所述控制器电路配置用于基于所确定的所述移动平台和所述中继器系统的位置或者识别所述至少一个信号源的所述识别信息中的至少一个来实现可配置设定的所述集合。

12.根据权利要求8所述的中继器系统，其中，所述多个可配置设定被排列为集合，所述控制器电路配置用于基于所确定的所述移动平台和所述中继器系统的位置或者所接收的来自所述移动平台的信息中的至少一个来实现可配置设定的所述集合。

13.一种用于在移动平台内中继信号的方法，所述方法包括：

使用位于移动平台内的中继器系统的中继器电路，在至少一个设备和至少一个信号源之间中继信号，所述中继器电路具有用于控制所述中继器电路的操作的多个可配置设定；

利用放置用于感测所述移动平台的运动的至少一个运动传感器，感测所述移动平台和随其安装的所述中继器系统的移动；

使用来自所述至少一个运动传感器的输入来确定在一段时间内所述移动平台的当前路径；

将所确定的当前路径与由所述移动平台所行进的路径的预定的和已知的路径信息相比较，其中所述已知的路径信息存储在所述中继器系统中；

基于所述比较来确定当所述移动平台和所述中继器系统正在移动时所述移动平台和所述中继器系统的当前位置；

基于所确定的当前位置，选择存储在所述中继器系统中的配置集合；以及

使用所选择的配置集合来改变所述中继器电路的至少一个可配置设定。

14.根据权利要求13所述的方法，还包括结合来自所述至少一个运动传感器的输入，使用所述移动平台的初始位置，以确定所述移动平台的所述当前路径。

15.根据权利要求13或14所述的方法，其中利用用于感测所述移动平台的运动的至少一个运动传感器感测所述移动平台和随其安装的所述中继器系统的移动包括利用多个运动传感器来感测所述移动平台和随其安装的所述中继器系统的运动，以及使用来自所述多个运动传感器的输入来确定所述移动平台的所述当前路径。

16.根据权利要求13或14所述的方法，其中，所述至少一个运动传感器包括以下各项中的至少一个：陀螺仪、加速度计、罗盘、压力传感器或高度计。

17.根据权利要求13或14所述的方法，其中，由所述移动平台所行进的所述预定的和已知的路径的所述信息包括附加路径信息，所述附加路径信息包括以下各项中的至少一个：与所述预定的和已知的路径的分段相关联的速度、所述路径中的车站位置、与所述预定的和已知的路径相关联的信号、或者在所述预定的和已知的路径中计划停止的时间，所述方法还包括使用所述附加路径信息来确定所述移动平台的所述当前位置。

18.根据权利要求13或14所述的方法，其中，所述至少一个信号源能够提供识别所述至少一个信号源的识别信息，所述方法还包括使用所述识别信息来确定所述移动平台的所述位置。

19.根据权利要求13或14所述的方法，还包括接收来自所述移动平台的信息，所述信息包括以下各项中的至少一个：所述移动平台的速度、所述移动平台到车站的接近度、所述移动平台到信号源的接近度、或所述移动平台的驱动器的方向，所述方法还包括使用来自所述移动平台的所述信息来确定所述移动平台的所述位置。

20.根据权利要求13或14所述的方法，其中，所述多个可配置设定包括以下各项中的至少一个：滤波器设定、增益设定、网络设定、激活设定或模式设定。

21.一种无线通信系统，所述无线通信系统使用如在权利要求1至12中的任一项所限定的中继器系统，或者使用权利要求13-20中的任一项所述的中继信号的方法。