CN102821417B

CN102821417B - 用于减少移动无线中继器系统的基站收发机的去感的系统和方法

Info

Publication number: CN102821417B
Application number: CN201210189568.3A
Authority: CN
Inventors: A·杜斯曼
Original assignee: Andrew Wireless Systems GmbH
Current assignee: Andrew Wireless Systems GmbH
Priority date: 2011-06-08
Filing date: 2012-06-08
Publication date: 2017-06-30
Anticipated expiration: 2032-06-08
Also published as: EP3780415A1; US20140011442A1; EP2533433A2; US20120315894A1; CN102821417A; EP2533433B1; EP2533433A3; EP2757708B1; US8532566B2; US10009090B2; EP2757708A1; US20170134085A1; US9553656B2

Abstract

一种中继器系统，其包括配置为在至少一个设备和第一信号源之间中继信号的双向放大器电路。接收机电路与放大器电路可操作地耦合，并且提供与设备、或第一信号源、或第二信号源中的至少一个相关联的至少一个信号。控制器电路配置为监测所提供的信号的反映信号源或设备特性的参数。使用所监测的参数以确定与第一信号源相关联的中继信号是否将使所述第二信号源的所述操作去感。所述控制器电路还可操作用于基于中继信号将使所述第二信号源的所述操作去感的所述确定，来调节由所述双向放大器电路中继的所述信号的所述功率水平。

Description

用于减少移动无线中继器系统的基站收发机的去感的系统和方法

相关申请

本申请是要求享受于2011年6月8日提交的、题为“SYSTEM AND METHOD FORREDUCING DESENSITIZATION OF A BASE STATION TRANSCEIVER FOR AN IN-TRAINREPEATER”的美国临时专利申请No.61/494,459的优先权的非临时申请，故通过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，涉及在移动环境中(在诸如列车上)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传统的基站收发机（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那些情况。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环境或交通工具中。

中继器系统的一种普通的移动应用是在列车车厢中，在列车中，中继器系统用于对列车信号穿透损耗进行补偿。典型的列车车厢中继器系统包括施主天线以及覆盖天线，其中，施主天线放置或安装在列车车厢外部，以提供与施主站点（诸如附近的基站收发机）的无线链路；覆盖天线放置在列车车厢内部，以提供与位于列车车厢内的扩展的覆盖区域中的移动设备的无线链路。施主天线和覆盖天线通过双向放大器相连接，双向放大器提升由中继器系统处理的上行链路和下行链路无线电信号的水平，以使得信号具有足够的强度，以确保列车乘客在不掉线并受益于较高数据速率情况下使用智能电话和其它移动设备。

因为中继器系统通过电子放大提高了上行链路信号（例如，从移动设备到基站的信号）的水平，因此，由于例如双向放大器中的非线性造成的互调失真，使得中继器系统还会生成和发射杂散信号。必须对这些杂散信号发射尤其是三阶互调产物发射进行控制，以避免干扰其它移动通信系统。三阶互调产物常常会造成相邻频带中的同信道干扰。这种同信道干扰通常将导致受影响的通信系统针对特定期望信号需要与正常所需的相比更高的接收信号水平，以便正常运转。因此，同信道干扰会显著地使受影响的通信系统去感（desensitize）。出于这个原因，通过诸如欧洲电信标准协会（ETSI）和第三代合作伙伴计划（3GPP）之类的标准化团体对无线中继器系统的可允许的带外杂散发射进行管控，以确保这种杂散发射保持在所期望的水平以下。

在静止环境中，这样的考虑充分利用稍微静态的信号条件。通常通过在启用中继器系统时对系统组件和配置设定进行适当的选择来满足干扰控制需求。例如，向远距离BTS提供扩展覆盖的静止中继器系统可以使用定向施主天线，该定向施主天线朝向更远距离的施主BTS以减少在附近非施主BTS方向上的发射。

然而，在移动环境中，状况是更加动态的。例如，当列车或其它移动平台运动时，施主和非施主BTS’s的位置相对于中继器系统而改变。因此，在运动着的移动平台的一个位置处提供可接受的性能的中继器系统配置可能造成在另一位置处的不可接受的干扰。由于中继器系统必须在变化的且稍微不可预测的环境状况下操作，因此移动环境还对中继器系统设计施加了附加约束。

列车内中继器系统所面对的一个具体问题涉及铁路全球移动通信系统（GSM-R）基站因移动中继器系统而去感。GSM-R是在列车和铁路通信中心之间提供语音和数据通信的安全信号平台。GSM-R由诸如列车驾驶员、工程师、调度员、调车员、以及车站控制员之类的铁路运营人员使用，以提供可靠的通信方法。GSM-R基站通常沿着铁路轨道的通行线路进行部署，因此当列车在轨道上行进时，列车车厢有时将在各个GSM-R基站的数米之内经过。在配置这样的系统时，GSM-R运营商通常不允许其它GSM-900服务提供商在支撑GSM-R设备的同一塔或结构上共置基站收发机。因此，当具有列车内中继器系统的列车沿着轨道经过GSM-R基站时，与该GSM-R基站相比，向列车车厢中的乘客提供GSM-900服务的施主基站通常离中继器系统的施主天线更远。在最坏情况（但并非不常见）的场景中，当列车经过GSM-R基站时，列车内中继器系统靠近施主GSM-900基站的信号覆盖边缘或限界。因此，移动中继器系统将以最大信号增益进行操作，以便保持与施主基站的信号联系。在这样的场景中，与较远的施主基站处相比，由列车内中继器系统发射的上行链路信号在较接近的GSM-R基站处将更强。

移动中继器系统的这种“近-远”的状况对列车内中继器系统的杂散发射施加了大于正常的抑制需求。出于这个原因，满足合适的ETSI和3GPP发射标准的列车内中继器系统仍然可能对附近的GSM-R基站造成严重的干扰或使附近的GSM-R基站去感。因此，必须对列车内中继器系统的杂散发射进行比在其它类型的中继器系统中正常所需的更多的抑制，以避免干扰更加靠近的GSM-R基站。由于GSM-R通信的关键任务特性，使得提高降低由移动中继器系统造成的对GSM-R系统的干扰或干扰的可能性的重要性的这个问题进一步加重。

因此，存在对用于减少某些基站（诸如GSM-R基站）因列车内或其它移动中继器系统的去感的改进系统和方法的需求。

发明内容

根据本发明的实施例的中继器系统和方法包括双向放大器电路，其配置为在至少一个设备（诸如移动设备）和第一信号源（诸如基站收发机（BTS））之间中继信号。接收机电路与双向放大器电路可操作地耦合，并且配置为接收和提供来自移动设备或来自各种信号源（诸如EGSM或GSM-R基站收发机）的信号。与接收机电路耦合的控制器电路配置为对所提供的信号的反映信号源或设备特性的参数进行监测。信号参数可以例如是来自BTS’s的下行链路信号的RSSI’s，或者可以是来自与移动设备相关联的上行链路信号的功率和频率参数。使用所监测的参数来确定与第一信号源相关联的中继信号是否将使所述第二信号源的操作减敏或造成不利影响。如果确定中继信号将使第二信号源（诸如GSM-R基站收发机）的操作减敏，则对所中继的信号的功率水平进行调节且更具体地说是降低，以避免使GSM-R基站收发器的操作减敏。

在一个实施例中，使用与来自可能受影响的BTS的下行链路信号相关联RSSI值，并且将该RSSI值与阈值比较，以确定是否应当调节中继器系统的功率水平。在可替换的实施例中，使用与来自实现中继器的BTS和可能受影响的BTS中的每一个的下行链路信号相关联的RSSI值。然后，将两个RSSI值之间的差与阈值比较，以确定是否应当调节中继器系统的功率水平。在另一实施例中，估计来自移动设备的上行链路信号，以确定上行链路信号的频率和功率水平是否指示该信号的某些互调产物将落入可能受影响的BTS的频带中。

附图说明

图1示出了根据本发明的方面在移动环境中使用的中继器系统。

图2是示出根据本发明的实施例的示例性中继器系统的组件的图。

图2A是示出根据本发明的实施例的另一示例性中继器系统的组件的图。

图3是示出根据本发明的实施例，用于响应于测量的RSSI信号而减少图1中的中继器系统的复合输出功率的示例性过程的流程图。

图3A是示出根据本发明的实施例，用于响应于测量的RSSI信号而减少图1中的中继器系统的复合输出功率的示例性过程的流程图。

图4是示出复合输出功率的减少和对GSM-R基站的去感的影响的图表。

具体实施方式

本文所公开的在移动环境中使用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。所进行的说明和讨论是针对示例性中继器系统，诸如传统中继器设备、或分布式天线系统、或在信号源（例如，基站收发机（BTS））和移动设备（例如，移动电话、移动计算机设备或其它移动设备）之间发射、接收和/或以其它方式中继通信信号的某些其它系统。

图1示出了在移动平台（诸如运动的列车）中部署的示例性移动中继器系统10，移动中继器系统10通过在属于第一通信系统（诸如GSM-900系统）的一个或多个BTS’s 12和在移动平台或运动环境中（诸如在列车16上）使用的一个或多个移动设备、计算机、或站14之间中继信号并促进通信来充当较大的移动通信网络的一部分。当列车沿其轨道运动时，中继器系统10还可以与属于第二通信系统的一个或多个BTS’s 18通信，并且接收来自该一个或多个BTS’s 18的下行链路信号，该第二通信系统在与由第一BTS 12（诸如GSM-R系统）所使用的那些频率不同的频率上操作。用于运输的列车车厢和其它移动船只通常是由使内部空间或客舱屏蔽外部RF信号的金属和其它这种绝缘材料制成的。中继器系统10接收来自BTS 12的下行链路信号，并且以适合于由移动设备14接收的水平将RF信号转播或中继到列车16的乘客车厢内，使得设备的使用者可以与网络连接。

中继器系统10还接收来自移动设备14的上行链路RF信号，并且以允许BTS 12与移动设备14通信的水平将这些信号中继到列车16的外面。也就是说，中继器系统10提供信号源和移动设备之间的双向通信。以相似的方式，中继器系统10还可以根据中继器运营商是否想增强BTS 18所属于的额外的通信系统的覆盖来中继与第二BTS 18相关联的下行链路信号和上行链路信号。中继器系统10从而扩展或改善移动环境（诸如列车14的乘客车厢）中的通信系统覆盖。

图2示出了如图1中使用和示出的移动中继器系统10的示例性实施例的图解视图。图2中的中继器系统10是以特定的中继器设备10a的形式，中继器设备10a具有施主天线30、覆盖天线32以及将天线30、32耦合的操作电子器件15。在一些中继器设备10a中，电子器件被包含在整体的外壳中。可替换地，如图2A中所示出并且下面所讨论的，本发明的中继器系统10可以在诸如具体表示为系统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30通常耦合到主要单元或主单元21，主单元21耦合到遍布整个移动环境（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23。各种远程单元23利用适当的通信链路25（诸如同轴电缆或光纤电缆）耦合到主单元21。在本文中围绕实施例来描述本发明，在实施例中，电子器件15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），但本领域的普通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。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20、输入/输出（I/O）接口22、用户接口24、存储器26、双向放大器电路28、施主天线30、覆盖天线32以及接收机电路33、35。I/O接口22和用户接口24可以提供一种机制，中继器系统运营商可以凭此机制与控制器电路20和/或其它中继器系统组件进行通信以及对控制器电路20和/或其它中继器系统组件编程。中继器系统运营商从而可以根据需要通过设定中继器系统内的操作参数（诸如滤波器频率、放大器增益、或任何其它参数）来配置中继器系统10。I/O接口22和用户接口24还可以提供系统状态信息和报警，以通知系统运营商中继器系统10的操作状态。

施主天线30通过双向放大器电路28可操作地耦合到覆盖天线32。双向放大器电路28配置为在至少一个设备和一个或多个信号源之间中继信号。电路28可以包括一个或多个双工机34、36、下行链路放大器电路38、上行链路放大器电路40、下行链路滤波器电路42、上行链路滤波器电路44以及可变衰减器46，可变衰减器46可以是用于调节上行链路放大器40的复合输出功率的步进衰减器。双工机34、36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。双工机34、36从而允许来自单个施主天线30和/或单个覆盖天线32的信号由双向放大器电路28单独进行处理。在本发明的可替换实施例中，可以使用多个施主天线和覆盖天线以及信号路径来单独处理上行链路信号和下行链路信号，在这种情况下，可以省略双工机34、36。滤波器电路42、44可以包括运营商可调节的带通滤波器配置，使得仅要进行中继的期望的频率通过双向放大器电路28。滤波器电路42、44从而可以允许中继器系统运营商选择可以将其信号中继到扩展的覆盖区域中的蜂窝载波和信号源。滤波器电路42、44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。

控制器电路20可操作地耦合到双向放大器电路28，并且可以配置为根据本发明基于从I/O接口22、用户接口24、存储器26、双向放大器电路28、和/或接收机电路33中的一个或多个组合中所获得的信息来调节双向放大器电路28的操作参数。由控制器电路20调节的操作参数可以包括但不限于：下行链路放大器电路38的增益、上行链路放大器电路40的增益、滤波器电路42、44的操作频率、以及可变衰减器46的衰减设定。根据本发明的方面，控制器电路可操作用于调节由放大器电路所中继的信号的功率水平。

为了在列车16内提供下行链路覆盖，施主天线30接收来自一个或多个施主BTS’s12或信号源的信号。施主天线30电耦合到施主侧双工机34，施主侧双工机34将下行链路信号引导至合适的下行链路滤波器电路42。可以由下行链路滤波器电路42来减少噪声和处于操作施主BTS 12的蜂窝提供商的下行链路频带之外的信号的振幅，以使得下行链路放大器电路38的性能不会受到带外信号的不利影响。下行链路滤波器电路42从而可以减少系统干扰，并且还可以阻止位于扩展的覆盖区域内的移动设备14使用不期望的蜂窝系统。经滤波的信号由下行链路放大器电路38放大至足够的水平，以完成下行链路路径，并且通过覆盖侧双工机36耦合到覆盖天线32。从而，利用足够的功率将来自施主BTS 12的下行链路信号提供到扩展的覆盖区域，以完成施主BTS 12与一个或多个移动设备14之间的下行链路路径。

以与下行链路覆盖相似的方式通过中继器系统10提供改善的上行链路覆盖。覆盖天线32接收由移动设备14发射的信号。由覆盖侧双工机36将这些信号提供至上行滤波器电路44。经滤波的信号通过可变衰减器46，并且由上行链路放大器电路40进行放大，上行链路放大器电路40通过施主侧双工机34将具有足够强度的信号提供至施主天线30，以完成到施主BTS12的上行链路路径。当列车14沿着轨道行进时，BTS’s相对于中继器系统的位置以及移动中继器系统10与第一和第二BTS’s 12、18之间的距离将改变。这些距离上的改变将转而造成BTS’s 12、18和施主天线30之间的路径损耗随列车14的运动而变化。

为了将由施主BTS 12接收的上行链路信号水平保持在提供足够质量的网络连接的水平，列车中的移动设备14通常将增加它们的输出功率，以对随着列车14运动远离施主BTS 12而增加的路径损耗进行补偿。当列车14到达施主BTS覆盖区域的边缘时，参与到与施主BTS 12的通信中的任何移动设备14通常将以其最大输出功率进行发射。由于这种增加的移动设备输出功率，上行链路放大器电路40的复合功率输出也将增加，使得在回到BTS 12的上行链路路径中，中继器系统10将通常以其最大额定输出功率进行发射。对上行链路放大器电路40的增加的输出功率需求会导致中继器系统10的增加的杂散发射。这些杂散发射例如可以与在上行链路放大器电路40中由具有非线性的多个移动设备上行链路信号的交互作用所生成的三阶互调产物相关联。因此，在GSM BTS 12的覆盖边缘处，由三阶互调产物造成的中继器系统10的杂散发射的功率水平可以位于或接近其最大功率水平。

第一和第二BTS’s 12、18可以是在任意数量的通信系统中使用的BTS’s，并且本发明的实施例并不限于特定类型的通信系统或特定的频带。然而，出于讨论的目的，现在将假设特定的示例，在该示例中，第一BTS 12是在扩展的GSM-900（或EGSM）频带中进行操作的施主BTS，而第二BTS18是在用于铁路通信的相邻GSM-R频带中进行操作的BTS。在这样的场景中，在列车中提供EGSM频带中的扩展覆盖的中继器系统10通常将产生落入GSM-R频带的上行链路频带中的三阶互调产物，从而产生GSM-R频带中的潜在的干扰信号。因此，在施主BTS覆盖区域的边缘处，中继器系统10可能以最大功率水平产生带内GSM-R杂散信号。这会使GSM-R基站去感。杂散信号的实际水平和频率将部分地取决于上行链路放大器电路40的线性度（其常常由三阶截取点来表征）以及所发射的上行链路信号的数量和频率。

如果第二BTS 18离运动的列车中的中继器系统10足够远，则施主天线30和第二BTS 18之间的路径损耗通常将提供带内杂散发射的足够的衰减，以防止第二BTS 18的去感。然而，如果列车14在位于施主BTS 12的覆盖边缘的同时，相对靠近于第二BTS 18，则在第二BTS 18上发生的杂散发射可能处于足以使第二BTS 18中的接收机电路去感的功率水平。因此，中继器系统是否干扰第二BTS 18取决于中继器10的复合输出功率以及中继器10与第二BTS 18之间的路径损耗两者。

因此，中继器系统10的输出功率（并因此，杂散发射的功率水平）至少部分地取决于施主天线30与第一或施主BTS 12之间的路径损耗。同样地，在第二BTS 18处由中继器系统10的杂散发射所产生的结果干扰水平取决于施主天线30和第二BTS 18之间的路径损耗。因此，根据本发明的一个方面，已确定可以基于施主天线30和第一BTS 12之间的路径损耗以及施主天线30和第二BTS 18之间的路径损耗来估计在第二BTS 18处可能产生的对中继器系统10的干扰量。估算中继器10和BTS’s 12、18之间的上行链路路径损耗的一个方法是在中继器系统10处测量BTS’s 12、18的下行链路信号强度。可以由接收机电路33将下行信号强度的测量值以接收下行链路信号的参数的形式（诸如接收信号强度指示符（RSSI））提供给控制器电路20。

根据本发明的一个方面，对各个BTS’s 12、18的RSSI值进行监测和测量。然后，对RSSI值进行估计，并用以确定如何对中继器系统进行控制以减少任何干扰的影响。

在本发明的一方面，确定所监测的各个BTS’s的RSSI的水平之间的差异，并且，只要在EGSM频带中提供服务的第一BTS 12的RSSI与在GSM-R频带中提供服务的第二BTS的RSSI相差的量或值在第一阈值（诸如35dB）之内或在该第一阈值以下，则将不会发生显著的去感。也就是说，如果第一和第二BTS’s 12、18的RSSI’s之间的差小于35dB，则施主天线30和BTS’s12、18之间的路径损耗足够相似，或足够接近，使得将不会发生第二BTS 18的显著去感。因此，不对中继器系统就其中继信号的输出功率水平进行显著地调节。根据本发明的另一方面，如果GSM-R BTS(当前示例中的BTS 18)的RSSI值低于第二阈值（诸如-30dBm），即使当EGSM上行链路信号是以中继器的最大输出功率进行发射时，在施主天线30和GSM-RBTS之间的路径损耗是足够的，因此中继器系统将不会显著地使GSM-R BTS去感。因此，即使BTS’s相距十分远并且BTS 12正以最大功率进行发射，也不显著地调节中继器系统及其输出功率水平。在所述示例中给出的所述第一和第二RSSI阈值将根据上行链路放大器40的线性度和其它因素（诸如正在进行发射的移动设备的数目）而变化。因此，本发明的实施例不限于RSSI测量或值、确定的路径损耗、或阈值的特定集合。

现在参照图3和图4，给出了示出根据本发明的实施例的中继器系统中的智能上行链路功率控制方法的流程图50。所附图表70示出了（1）、（2）和（3）之间的示例性关系，其中：（1）由线条72表示的中继器系统10的复合输出功率；（2）由线条74表示的由缺乏本发明的智能上行链路功率控制特征的中继器系统造成的GSM-R BTS的去感；以及（3）由线条76表示的通过包括本发明的智能上行链路功率控制特征的中继器系统造成的GSM-R BTS的去感。流程图50被实现为一系列步骤，这些步骤通常由控制器电路20及其相关联的处理器硬件在软件中进行处理。本发明的电路15（具体为控制器电路20）包括一个或多个处理器和适当的存储器（未图示），其根据情况执行软件以控制中继器系统10的操作。控制器电路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。

控制器电路20监测从信号源（BTS’s）或设备14中的至少一个提供给接收电路的信号的参数。该参数反映了信号源的特性，诸如信号的强度、或源的位置、或从源到中继器系统10的路径损耗。在一个实施例中，如图3所示，在方框52中，控制器电路20监测并获得GSM-R和EGSM下行链路信号的RSSI值。接收机电路33提供由控制器电路所监测的信号，诸如BTS’s的下行链路信号。可以由接收机电路33将RSSI水平提供给控制器电路20，接收机电路33可以以由本发明的控制器电路20和智能上行链路功率控制特征提供充足响应时间的速率来扫描整个GSM-R频带和EGSM频带。为此，接收机电路33可以每150mS或根据情况以其它的速率扫描GSM-R频带和EGSM频带。

如所提到的，在方框54中，在本发明的一个实施例中，控制器将GSM-R下行链路信号的RSSI与第一选择阈值进行比较，该第一选择阈值可以根据中继器系统的特性而变化，诸如中继器的三阶截取点（IP3）、最大额定复合输出功率、和/或参与到中继器系统的正进行发射的移动设备14的数目。第一选择阈值的典型的值可以例如为-30dBm。如果GSM-R下行链路信号的RSSI值低于第一选择阈值（判定方框54的“是”分支），则中继器系统10和GSM-RBTS 18之间的功率损耗被认为足够高，因此即使在中继器系统的最大输出功率水平，中继器系统10一般地也将不会因任何干扰信号（诸如从中继器系统到BTS 12的上行链路信号）而使GSM-R BTS 18去感。也就是说，BTS 18可以与移动中继器系统10距离足够远，使得不太可能发生干扰去感，而不管此时BTS 12相对于BTS 18的位置或者列车相对于BTS’s的位置。因此，控制器电路20将继续进行至方框56，在方框56中，功率减少因子设为零，或者没有功率水平减少。

如果最强的GSM-R下行链路信号的RSSI在第一阈值之上或大于-30dBm，例如（判定方框54的“否”分支），中继器系统10和GSM-R BTS 18之间的功率损耗不够，或可能不足以保证BTS 18将不被来自与BTS 12的通信相关联的中继器系统10的杂散发射去感。也就是说，GSM-R BTS 18此时略微靠近移动中继器系统10，并因此可能受到不利影响。

在本发明的一个实施例中，在中继器系统10的输出信号功率水平中发生的减少仅基于GSM-R RSSI的值的确定。因此，控制流程将从方框54经过路径63进至方框62，并且中继器系统的功率减少因子将如本文所讨论的进行计算，以减少中继器系统的功率水平。然后，如方框64中所提到的，将通过功率减少因子来减少在EGSM上行链路路径中的中继器系统10的复合输出功率。

在本发明的替换实施例中，在确定和估计GSM-R RSSI的值之后，可以对进一步的状况进行监测和检测，以确定是否应当调节中继器系统10的上行链路输出功率，即使最强的GSM-R下行链路信号在第一阈值之上（方框54中为“否”）。也就是说，可以对提供给接收机电路的信号的其它参数进行监测。为此，控制流程可以选择性地进行至方框58，以查看与两个频带相关联的RSSI’s之间的RSSI值的差。也就是说，接收机电路33为BTS’s 12、18两者提供下行链路信号。对这些信号的参数（诸如RSSI值）进行监测。在位置略微靠近GSM-R BTS18的情况下（如由方框54所指示），中继器系统可以选择性地估计中继器系统和移动设备可以以其进行发射的功率水平。如方框58中所述，控制器电路20将所监测的GSM-R下行链路信号的RSSI值与所监测的EGSM下行链路信号的RSSI值进行比较。然后，控制器电路确定这些监测或测量的来自BTS’s 12、18的RSSI信号之间的差值或增量。这些RSSI信号将提供BTS12与中继器系统10的距离或可能存在的其它信号状况的指示，以指示中继器系统10是否正以其相对于BTS 12以及相对于可能位置靠近的GSM-R BTS 18的最大功率进行操作。如果GSM-R信号的RSSI值和EGSM信号的RSSI值之间的差值未超过第二阈值（判定方框60的“否”分支），则不需要对中继器系统的输出功率进行调节。也就是说，相对于靠近的GSM-R BTS18，来自EGSM BTS 12的下行链路信号足够强，因此移动设备和中继器系统10将不以其最大功率进行发射，并且因此将不大可能干扰BTS 18，即使BTS 18位置上靠近中继器系统。因此，控制器电路20将进行至方框56，在方框56中，功率减少因子如之前一样被设为零。

在另一方面，如果GSM-R信号的RSSI值和EGSM信号的RSSI值之间的差值或差超过第二阈值（判定方框60的“是”分支），则控制器电路20进行至方框62，在方框62中，计算用于减少中继器信号（诸如来自中继器系统10的上行链路信号）的功率水平的功率减少因子。第二阈值的典型值可以大约为35dB。也就是说，如果RSSI值的信号差超过35dB，则可以发生功率减少。如方框64中所述，然后，将减少中继器系统10在上行链路路径中的输出功率水平。

在本发明的一个实施例中，系统对BTS’s的RSSI进行监测，以就BTS与中继器系统的接近度做出确定，以及基于该接近度来确定由移动设备和中继器系统所产生的可能的输出上行链路功率。更具体地，如果BTS的信号的RSSI值相对较低（诸如相对于EGSM BTS 12的RSSI），则做出BTS 12离移动设备足够远的假定，因此该移动设备将以较高的水平在上行链路路径中进行广播，因而从中继器系统产生较高的上行链路输出功率。当GSM-RBTS 18也离移动中继器系统足够远时（方框54），这样的场景将不会出现问题。然而，如果GSM-R BTS 18接近中继器系统（如由图3的方框54中所示的第一阈值所指示），则作为一个选择（直接进行至方框62）可能需要调节上行链路输出功率。可替换地，作为另一选择（方框58、60），本发明将监测其它系统信号参数。也就是说，即使有靠近的GSM-R BTS 18的情况下，仍然不需要调节中继器系统10的输出功率水平。如果EGSM BTS 12也靠近于中继器系统（BTS’s之间的RSSI差未超过第二阈值），则可以推测的是，移动设备将未以其最大功率水平传输，并且中继器系统的上行链路功率水平也是较低的或者未处于最大功率水平。因此，中继器上行链路信号通常不会干扰GSM-R BTS 18，或使GSM-R BTS 18去感。相反，如果那些路径的RSSI信号之间的差超过第二阈值，则可以推测的是，距离较远的BTS 12离的足够远，使得移动设备和中继器系统10会以足够高的上行链路功率水平进行发射，这会对GSM-R BTS 18产生不利的影响。在这样的情况下，根据本发明，必须对中继器系统的上行链路输出功率水平进行调节。将通过某种功率减少因子来减少输出功率水平。

在如图2和图3A中所示的另一可替换实施例中，所监测的参数反映了设备的特性，诸如来自该设备的上行链路信号的频率或功率水平。为此，可以将接收机添加到上行链路路径中，以监测上行链路中的RSSI。在图2中，接收机电路35耦合在中继器系统的上行链路路径中，以便将GSM-R和EGSM上行链路信号的RSSI’s提供给控制器电路20。可以由接收机电路35将RSSI水平提供给控制器电路20，接收机电路33可以以由本发明的智能上行链路功率控制特征提供充足响应时间的速率来扫描整个GSM-R频带和EGSM频带。为此，接收机电路33可以每150mS扫描GSM-R频带和EGSM频带。利用来自接收机电路35的信息，对上行链路信号功率水平进行测量，并且可以确定所接收的上行链路载波的频率。然后，控制器电路确定是否以某种方式对所接收的上行链路载波进行定位和/或处于这样的功率水平，以便产生能够落入GSM-R上行链路频带的互调产物。

转至图3A，当GSM-R下行链路RSSI超过指示靠近的GSM-R BTS的阈值（例如，-30dBm）时，则做出关于如方框84中所提到的设备上行链路信号的功率和频率或布局的确定。就产生或提供上行链路GSM-R频带中的互调产物而言，如果上行链路载波具有足够高的功率水平并且以某种方式进行定位（方框86），则可以如方框62中所提到的来实现功率减少因子。如果以某种方式对载波进行定位，使得在GSM-R上行链路中不提供上行链路互调产物，则不实现功率减少（方框56）。

如方框62中所提到的，控制器电路20根据本发明确定或计算功率减少因子。在一个实施例中，功率减少因子是基于GSM-R下行链路信号的RSSI来计算的，并且用于调节中继器系统的复合输出功率（其由线条72表示）。如由图3中提供的测试所指示的，当GSM-R下行链路的RSSI增加，并且随后超过干扰阈值点时，功率减少因子将变成非零，使得中继器的EGSM信号的复合输出功率（由线段78所表示）减少。如图3中所述，典型的干扰阈值点可以约为-37dBm，使得当GSM-R下行链路RSSI达到约-37dBm，并且满足其它标准时，智能上行链路功率控制将开始减少复合功率。由于复合输出功率72中1dB的减少将导致三阶产物的功率中3dB的减少，因此功率减少因子可以由以下等式近似为：

P_RF=(P_RSSI-P_TH)/3

其中P_RF是以分贝为单位的功率减少因子，P_RSSI是以dBm为单位的GSM-R下行链路信号的RSSI，以及P_TH是以dBm为单位的干扰阈值点，本发明的功率调节在干扰阈值点处开始进行。功率减少因子可以取决于在中继器系统中实现的放大器电路的类型。例如，1dB减少可以适合于类别A放大器。然而，可以针对其它放大器实现不同的功率减少因子，诸如使用前馈设计或预失真的放大器。

如由线段78所示，在本发明的一些实施例中，可以逐渐或逐步地减少复合功率，以促进智能上行链路功率控制特征与数字控制器电路20的兼容性。使用为步进衰减器的可变衰减器46的实施例可以将减少因子P_RF上舍入到步进衰减器的最小步长的最接近的整数倍（其可以约为1dB）。从而，控制器电路20可以通过针对GSM-R下行链路信号的RSSI中每增加3dB，调节可变衰减器46下降1dB步长，来减少复合输出功率。然而，在本发明的可替换实施例中，可以由连续可变衰减器或者由任何其它适合的手段（诸如通过减少上行链路放大器电路40的增益）来控制中继器系统10的复合输出功率。

一旦控制器电路20已通过功率减少因子减少了EGSM中继器信号的复合输出功率，则控制器电路20将返回至方框52，在方框52中，该过程重复进行以对潜在的干扰场景进行连续监测。如图4所示，当列车运动接近GSM-R BTS时，从GSM-R BTS接收的下行链路信号的RSSI将增加，使得信号的RSSI值随后将超过干扰阈值点P_TH较多的量。因此，中继器必须继续进行调节。响应于GSM-R下行链路信号的RSSI的这种增加，控制器电路20可以针对RSSI值每增加3dB（由线条78表示的）而使功率减少因子增加约1dB，直到达到功率减少因子的最大值。因此，所导致的中继器系统的复合输出功率中的减少防止了GSM-R BTS的去感。

可以通过线条74和76之间的散度看出去感的改善。线条74表示当未使用本发明的智能上行链路功率控制特征时发生（例如，针对-40dBm互调）的GSM-R BTS的去感。即，如果线条72以其相同的水平继续通过P_TH以指示中继器系统10继续提供恒定的复合输出功率，则不管GSM-R下行链路信号的RSSI水平，GSM-R BTS的去感将增加（如线条74所示）。相反，线条76示出了在本发明的智能上行链路功率控制特征奏效的情况下的GSM-R BTS的去感。当列车运动接近GSM-R BTS时，由接收机33测量的下行链路RSSI值会增加，但EGSM中继器信号的输出功率的减少将使去感保持在较低的、可管理的水平。因此，不是将去感变得显著（如由线条74的点80所示），而是如由线条76的点82所示的，对其进行管理并且不会随着GSM-R信号的下行链路RSSI的增加而显著增加，直到输出功率减少被最大化或耗尽，并且对于GSM-R信号的下行链路RSSI的增加，中继器的输出水平再次恒定。

再次参照图4，其中智能上行链路功率控制特征在GSM-R BTS即将被中继器系统10去感的点（P_TH）处起作用，如由线段78所示，控制器电路20开始减少中继器系统10的复合输出功率水平。因为干扰是三阶产物的结果，因此针对复合输出功率中每1dB的减少，杂散信号的功率水平将下降约3dB。因此，杂散中继器输出信号的输出功率的减少将跟随中继器系统10和GSM-R BTS之间的路径损耗的减少（增加的GSM-R RSSI值）。因此，GSM-R BTS处的杂散信号的水平保持相对恒定，并且经减少的水平恰好在可以造成GSM-R BTS的去感的水平以下。因此，如由线条76对比线条74所指示的，通过本发明的智能上行链路功率控制特征的操作，GSM-R BTS的去感被显著地减少或消除。因此，在不造成GSM-R BTS的去感的情况下，智能上行链路功率控制将中继器系统10的复合输出功率保持在最大可能的水平。

尽管在所公开的示例中给出了与来自所述基站的信号路径相关联的RSSI值作为所监测的参数中的一些，然而也可以对反映一个或多个信号源或设备的特性的其它参数进行监测。例如，可以对反映信号源的特性的其它参数进行监测，其中包括信号源（诸如BTS）的邻近度或接近度或位置、来自信号源的信号的上行链路或下行链路信号强度、和/或与信号源相关联的路径损耗，并且在本发明中还可以对中继器系统进行监测。因此，本发明以及移动中继器的智能上行链路功率控制的实现不仅限于监测RSSI值作为监测的参数，以指示诸如基站或设备（诸如移动设备）之类的信号源的特性。为此，可以根据本发明针对所进行监测的其它信号强度指示符或BTS参数来开发其它的阈值，以确定何时激活本发明的用于中继器系统的智能上行功率控制特征。

虽然本公开围绕安装在列车上的中继器系统讨论本发明的使用，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

1.一种中继器系统，包括：

双向放大器电路，配置为在至少一个设备和第一信号源之间中继信号；

接收机电路，其与所述双向放大器电路可操作地耦合，并且配置为接收来自所述第一信号源和第二信号源的下行链路信号，并接收来自至少一个设备的上行链路信号；

所述双向放大器电路包括发射机电路，所述发射机电路配置为向所述第一信号源发射上行链路信号；

控制器电路，其与所述接收机电路耦合，并且配置为监测来自所述第一信号源的至少一个下行链路信号参数、来自所述第二信号源的至少一个下行链路参数、以及来自所述至少一个设备的至少一个上行链路信号参数；

所述控制器电路还配置成使用所监测的参数来确定用于所述第一信号源的被发射上行链路信号是否将使所述第二信号源的操作去感；以及

所述控制器电路还可操作用于调节所述双向放大器电路的被发射上行链路信号的功率水平，以及配置为基于与所述第一信号源相关联的被发射上行链路信号将使所述第二信号源的操作去感的确定，减少被发射上行链路信号的所述功率水平。

2.根据权利要求1所述的中继器系统，其中，所述第一或第二信号源的至少一个所监测的下行链路信号参数包括下列各项中的至少一个：所述信号源相对于所述中继器系统的位置、所述中继器系统和所述信号源之间的路径损耗、或者从所述信号源接收的下行链路信号的强度。

3.根据权利要求1或2所述的中继器系统，其中，所述第一或第二信号源的至少一个所监测的下行链路参数是与从所述第一信号源和第二信号源中的至少一个接收的下行链路信号相关联的接收信号强度指示符(RSSI)值。

4.根据权利要求3所述的中继器系统，其中，所述控制器电路还配置为将所述RSSI值与阈值进行比较，并且响应于所述RSSI值超过所述阈值，减少所述被发射上行链路信号的所述功率水平。

5.根据权利要求1或2所述的中继器系统，其中，所述接收机电路配置为接收来自至少所述第一信号源和第二信号源的下行链路信号，并且所述控制器电路配置为对与来自所述第一信号源和第二信号源中的每一个的下行链路信号相关联的接收信号强度指示符(RSSI)值进行监测，以确定被发射上行链路信号是否将使所述第二信号源的所述操作去感。

6.根据权利要求5所述的中继器系统，其中，所述控制器电路配置为确定与来自所述第一信号源和第二信号源中的所述下行链路信号相关联的RSSI值之间的差值，并且将所述差值与阈值进行比较，所述控制器电路配置成响应于所述差值超过所述阈值，调节所述被发射上行链路信号的所述功率水平。

7.根据权利要求1或2所述的中继器系统，其中，所述控制器电路还配置为减少由所述放大器电路中继的上行链路信号的功率水平。

8.根据权利要求1或2所述的中继器系统，其中，所述至少一个设备的至少一个所监测的上行链路信号参数包括来自所述至少一个设备的上行链路信号的频率或来自所述至少一个设备的上行链路信号的功率水平中的至少一个。

9.根据权利要求8所述的中继器系统，其中，所述控制器电路配置为确定来自所述至少一个设备的上行链路信号的所述频率和功率水平是否将产生落在所述第二信号源的频带内的互调产物。

10.根据权利要求1或2所述的中继器系统，其中，通过由所述控制器电路确定的功率减少因子来减少所述功率水平。

11.根据权利要求1或2所述的中继器系统，其中，所述功率水平被逐渐减少。

12.根据权利要求1或2所述的中继器系统，其中，所述第一信号源是EGSM信号源，并且第二信号源是GSM-R信号源，所述接收机电路配置为提供来自所述信号源的下行链路信号。

13.一种在至少一个设备和第一信号源之间中继信号的方法，所述方法包括：

接收来自所述至少一个设备的上行链路信号、以及来自所述第一信号源和第二信号源的下行链路信号；

向所述第一信号源发射上行链路信号；

监测来自所述第一信号源的至少一个下行链路信号参数、来自所述第二信号源的至少一个下行链路信号参数、以及来自所述至少一个设备的至少一个上行链路信号参数；

使用所监测的参数，并且确定用于所述第一信号源的被发射上行链路信号是否将使所述第二信号源的操作去感；以及

调节被发射上行链路信号的功率水平，并且基于用于所述第一信号源被发射上行链路信号将使所述第二信号源的所述操作去感的所述确定，减少所述被发射上行链路信号的所述功率水平。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述第一或第二信号源的至少一个所监测的参数包括下列各项中的至少一个：所述信号源相对于所述中继器系统的位置、所述中继器系统和所述信号源之间的路径损耗、或者从所述信号源接收的下行链路信号的强度。

15.根据权利要求13或14所述的方法，还包括对与来自所述第一信号源和第二信号源中的至少一个的下行链路信号相关联的RSSI值进行监测。

16.根据权利要求15所述的方法，还包括将所述RSSI值与阈值进行比较，并且响应于所述RSSI值超过所述阈值，减少所述被发射上行链路信号的所述功率水平。

17.根据权利要求13或14所述的方法，还包括：

接收来自至少所述第一信号源和所述第二信号源的下行链路信号；以及

对与来自所述第一信号源和第二信号源中的每一个的下行链路信号相关联的RSSI值进行监测，并且确定用于所述第一信号源的被发射上行链路信号是否将使所述第二信号源的所述操作去感。

18.根据权利要求17所述的方法，还包括：

确定与来自所述第一信号源和第二信号源中的所述下行链路信号相关联的RSSI值之间的差值；

将所述差值与阈值进行比较；以及

响应于所述差值超过所述阈值，减少所述被发射上行链路信号的所述功率水平。

19.根据权利要求13或14所述的方法，其中，来自所述至少一个设备的至少一个所监测的上行链路信号参数包括来自所述至少一个设备的上行链路信号的频率或来自所述至少一个设备的上行链路信号的功率水平中的至少一个，所述方法还包括确定来自所述至少一个设备的上行链路信号的所述频率和功率水平是否将产生落在所述第二信号源的频带内的互调产物。

20.根据权利要求13或14所述的方法，其中，所述第一信号源是EGSM信号源，并且第二信号源是GSM-R信号源，所述方法还包括提供来自所述信号源的下行链路信号。

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。