CN1147068C - 利用射频转发器对抗非并置的无线电设备在cdma应用中引起的干扰 - Google Patents

利用射频转发器对抗非并置的无线电设备在cdma应用中引起的干扰 Download PDF

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Abstract

利用与一个CDMA小区基站配合工作而与一个施害基站并置或配置在它附近的一个RF转发器可以降低施害基站在这个CDMA小区内产生的干扰的影响，从而改善CDMA基站与它的在施害基站附近工作的用户台之间的通信。施害基站(采用CDMA、FDMA、TDMA或其他类型技术)产生的处在CDMA信道频带内的带外辐射或互调产物(干扰)引起对在施害基站附近工作的CDMA用户台的干扰，妨碍了与CDMA基站的通信链路的建立或维持。通过在施害基站处或附近部署一个RF转发器可以减轻或降低所述干扰的影响，从而增大了CDMA小区的覆盖区域。一个与施害基站配合而与CDMA基站并置或在它附近配置的第二RF转发器也可以用来降低在CDMA基站附近工作的施害用户台在CDMA产生的干扰的影响(或干扰本身)。此外，利用一个或多个RF转发器由于降低了CDMA基站产生的(对施害用户台)和CDMA用产生的(对施害基站)的干扰的影响(或干扰本身)，也改善了施害基站与它的施害用户台之间的通信。

Description

利用射频转发器对抗 非并置的无线电设备在CDMA应用中引起的干扰
技术领域
本发明与RF通信系统有关，具体地说，涉及在个人、蜂窝和其他移动通信系统内利用RF转发器对抗非并置的无线电设备在码分多址(CDMA)应用中引起的干扰的技术。
背景技术
在整个世界范围内，已经将一些射频(RF)频带分配给各种类型的通信，包括个人通信系统(PCS)、蜂窝系统和其他移动应用。在美国，联邦通信委员会已将在824-849和869-894MHz以及1850-1910和1934-1990MHz范围内的一些频带分配给这样的应用。近来，将824-849和869-894MHz频带用于移动蜂窝通信，而将1850-1910和1930-1990MHz频带用于PCS通信。其他国家也已分配了一定的频率供蜂窝通信用，包括：日本(870-885；925-940MHz)，美国(917-950；872-905MHz)，斯堪的纳维亚(463-467.5；453-457.5MHz)，德国(461.3-465.74；451.3-455.74MHz)，等等。此外，欧洲已为全球移动通信系统GSM(GSM是频分多址(FDMA)和时分多址(TDMA)的复合系统)中的数字蜂窝通信应用分配了一个独立频带(890-915；935-960MHz)。
在美国的移动蜂窝通信频带中，频带划分为两个独立的频带，A频带和B频带，各有25MHz的带宽。A频带占据824-835MHz和845-846.5MHz，用于用户台传输，以及869-880MHz和890-891.5MHz，用于基站传输。B频带占据835-845MHz和846.5-849MHz，用于用户台传输，以及880-890MHz和891.5-894MHz，用于基站传输。此外，A频带和B频带在地理上由FCC指定。A频带和B频带由FCC分配，以允许一个业务运营方占用A频带而另一个不同业务运营方占用B频带，从而考虑到在一个给定地区内各移动蜂窝通信运营方雷同的市场竞争。在每个业务运营方的频带和地区内，这个业务运营方可以采用任何类型的技术，包括频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)、码分多址(CDMA)，或者这些技术的组合。
在美国的PCS频带中，划分为六个独立的频带，即A、B、C、D、E和F频带，这些频带的总带宽分别为30MHz、30MHz、30MHz、10MHz、10MHz、10MHz。A频带占据供用户台传输用的1850-1865MHz和供基站传输用的1930-1945MHz。B频带占据供用户台传输用的1870-1885MHz和供基站传输用的1950-1965MHz。C频带占据供用户台传输用的1895-1910MHz和供基站传输用的1975-1990MHz。D频带占据供用户台传输用的1865-1870MHz和供基站传输用的1945-1950MHz。E频带占据供用户台传输用的1885-1890MHz和供基站传输用的1965-1970MHz。F频带占据供用户台传输用的1890-1895MHz和供基站传输用的1970-1975MHz。A、B和C频带(MTA)当前指定为用于城市地区，而D、E和F频带(BTA)指定为用于人口较少的地区。此外，这些频带在地理上都由FCC指定。A、B和C频带已由FCC分配，使得一个业务运营方可以采用这些频带中的一个不同于其他业务运营方所采用的频带。对于D、E和F频带，情况与此类似。同样，这也是考虑到在一个给定地区内各PCS通信运营方的市场竞争。在每个业务运营方的频带和地理区域内，这个业务运营方可以采用任何类型的技术，包括FDMA、TDMA、CDMA，或者它们的组合。
频分多址(FDMA)技术利用频带内一系列离散的窄信道。不同的信号指配不同的频率信道。与相邻信道之间的干扰用使本信道信号能量通过而不使其他频率的信号通过的带通滤波器来抑制。美国的蜂窝系统(AMPS)将所分配的频谱划分成一系列带宽为3 0 KHz的信道，使用FM调制。
时分多址(TDMA)技术也利用频带内一系列离散的窄信道。然而，每个信道再在时域内划分成一些时隙。这使得多个用户可以用同一个频率信道，从而使每个信道的用户数增大。
与FDMA和TDMA不同，码分多址(CDMA)涉及多个用户同时共享一个具有较大带宽的信道的技术。CDMA标准(IS-95)当前规定一个CDMA信道的带宽为1.25MHz。在CDMA中，大量的信号同享相同的频谱。每个信号有一个不同的伪随机二进制序列，对载波信号(频率处在信道频谱的中心)进行调制，从而将波形的频谱扩展到整个信道带宽。采用CDMA技术，使得在相同的频谱内可以使用比FDMA或TDMA更多的信号。
通常，在PCS、蜂窝和其他移动通信应用中的业务运营方将开展业务的具体地区划分为一些“小区”。这是在这个产业领域众所周知的。每个小区含有一个基站(包括一个发射机和接收机)，为这个小区边界内的注册用户服务。每个业务运营方都可自由地设计自己的覆盖系统，包括它的小区位置和大小，实际情况也是这样的。结果，一个业务运营方的一个小区就可能完全或部分与另一个业务运营方的一个小区交叠。在FDMA和TDMA中，相邻小区必需使用频率不同的信道，以避免相互干扰。然而，在CDMA技术中，每个小区可以使用全部或任何部分分配给业务运营方的频谱。
所有的蜂窝系统原来都是用FDMA或TDMA技术设计和部署的。由于FCC并没有分配附加的频谱，因此希望采用CDMA技术的业务运营方必需利用当前分配的相同频率。在当前系统中，与FDMA或TDMA并行地采用CDMA技术，或在一个全CDMA系统中采用CDMA都会引起某些干扰问题。这种干扰是由于一个业务运营方的处在另一个业务运营方的小区覆盖区域内或附近的无线电发射机(无论是用户台还是基站)的带外辐射或互调产物而引起的。
如前面所述，在一个具体地理区域内的每个业务运营方可以在它的系统内采用FDMA、TDMA(包括GSM)或CDMA技术，可以在它的系统内使用任何数量的基站分布在各处形成各个小区。这种交叠增大了干扰的可能性。工作在不同频带的采用不同技术或相同技术的基站和用户台都会产生带外辐射或互调产物。这些带外辐射或互调产物可能会强到足以使属于不同业务运营方的附近信道的性能恶化的程度。这个问题在两个频带相互接近(例如是相邻或相间频带)时更为突出。GSM/TDMA/CDMA频带对CDMA频带D(例如PCS)或CDMA频带B(例如蜂窝系统)的干扰，或者AMPS/TDMA/CDMA蜂窝频带对CDMA蜂窝频带的干扰就是一个例子。
降低一个第一业务运营方的小区内由来自另一个业务运营方的处在第一业务运营方的小区覆盖区域内或附近的用户台和基站的信号引起的干扰的一种方法是并置两个基站。所谓并置是指业务运营方都将它们的某个覆盖区域的基站配置在相同的位置(即使它们的天线安装在同一个地方，例如同一建筑物或天线塔的顶上)。这样的并置降低了信道邻近的基站之间的干扰，可以保证用户台接收到比干扰强的信号。干扰将比有用信号弱得多，几乎可以忽略，对通信信道的性能没有多少影响。
然而，上述方法有一些缺点。第一，每个业务运营方可能并不同意与其他方并置，特别是在一个运营方所遭到的干扰比其他运营方小的时候。第二，并置可能行不通。在一个特定位置的空间可能有限，或者这个空间的拥有者可能不希望将空间租给其他运营方。最重要的是，由于当前系统对于每个运营方来说都是已经设计和部署好的，一个或其他业务运营方要重新设计和部署各自的小区和整个系统可能很不经济。这可能是一个花费很大的解决方案，因为它对基站部署位置有所限制。
已经开发了利用射频转发器的蜂窝通信系统，以抵销或减少由各种装置引起的干扰的影响，诸如指示一个用户台增加其发射功率，以改善由用户台接收的信号-噪声比，或配置一个转发器，来产生一个较强的用户收到的信号。这样的系统已经有公开，例如题为“Communication System Capable of Adjusting Transmit Power ofa Subscriber Unit”的授予Stengel美国专利No 5,204,970和题为“Cellular Communication System”授予Overbury的国际专利申请WO 9711537A。然而，这种系统并不用来减少或抵销有用户台发送的干扰影响来对抗对用户台的干扰作用。
因此，有必要开发一种系统，能避免对一个业务运营方的用户台和基站的干扰，而该干扰是由于采用不同或相同技术，工作在不同频带的另一个业务运营方的用户台和基站的带外辐射和互调产物而引起。此外，这样的系统并不要求并置这些业务运营方的基站。
发明内容
按照本发明，一个通信小区有一个基站，通过发射基站信号与预定地区内的一个或多个用户台通信。这个基站与这一个或多个用户台通过一个通信信道相互通信。有一个与基站配合工作的RF转发器配置在充分接近一个第二基站处，这个第二基站在通信信道内发射被其附近的用户台接收的干扰。由于使用了RF转发器，就降低或减轻了这干扰对通信信道的影响。
在本发明的另一种情况中，一个通信小区包括一个与预定地区内的一个或多个用户台通信的基站。这个基站与这一个或多个用户台通过一个通信信道相互通信。有一个RF转发器配置在充分接近一个第二基站处，在基站和处在第二基站附近的用户台之间提供一个通信链路。用户台所发射的干扰进入第二基站的一个通信信道。由于使用了RF转发器，就可以降低这个用户台的发射功率，从而减轻了干扰对第二基站的通信信道的影响。
在本发明的又一种情况中，所提供的方法可以降低或减轻在一个小区内由一个位于这个小区的覆盖区域内或附近的干扰源产生的干扰对通信的影响。从一个位于小区内的基站发射基站信号。基站信号在一个处在干扰源附近的用户台位置处的信号强度很小，使得干扰源产生的干扰可以干扰用户台与基站之间的直接通信。一个配置在充分接近干扰源的RF转发器也接收基站信号加以转发，由处在干扰源附近的用户台接收。RF转发器发射的基站信号在用户台所在位置处的信号强度足以保证用户台与基站之间通过RF转发器进行通信。
在本发明的另一个实施例中，所提供的方法可以降低在一个小区内由一个位于这个小区的覆盖区域内或附近的干扰源产生的干扰对通信的影响。这种方法包括下列步骤：从一个位于小区内的基站发射基站信号；在一个RF转发器接收基站信号；以及从RF转发器发射基站信号，以便由一个处在干扰源附近的用户台接收。从RF转发器发射的基站信号在用户台所在位置处的信号强度足以保证用户台与基站之间通过RF转发器进行通信。这降低了用户台从干扰源接收的干扰的影响。
附图说明
为了更完全地理解本发明及其优点，可以参考下面结合附图所作的说明。在这些附图中：
图1为一个地区内两个通信业务营运方的小区部署的例示图；
图2示出了第一业务运营方的一个第一小区与第二业务运营方的一个第二小区相互交叠的情况；
图3示出了按照本发明采用一个RF转发器的情况；
图4示出了本发明的另一个实施例；
图5为一个小区内的基站和RF转发器的方框图；
图6图示了一个小区在采用和不采用RF转发器情况下的服务质量；以及
图7图示了在采用和不采用RF转发器的情况下失效用户与小区容量之比。
发明详述
在这些附图中，相同的标记字符标示的是相同或类似的部分。
首先参见图1，图中示出了包括由至少两个业务运营方，业务运营方A和业务运营方B，部署的多个小区的地区100。业务运营方A所部署的多个小区都用标号102标示，而业务运营方B所部署的多个小区都用标号104标示。正如可以理解的那样，每个业务运营方都各自设计和部署各自的系统，包括小区的数量、位置和大小，每个小区都有一个基站。图1只是用来例示在一个给定的地区100内一个业务运营方(A)的小区(和基站)与另一个业务运营方(B)的小区交叠的多种可能情况之一。
下面参见图2，图中示出了一个第一小区102，它的边界202限定了第一业务运营方的一个覆盖区域204。小区102包括一个基站206和至少一个在覆盖区域204内工作、与基站206通信的用户台208。基站有时就简记为“BTS”。可以理解，由于工作条件不同，覆盖区域204可能缩小或扩大，因此小区边界202(由实线标示)可以移动或改变(并不是静止的)。然而，就例示而言，假设覆盖区域204只是由实线所示的小区边界204限定。
图中还示出了一个第二小区104，它的边界212限定了第二业务运营方的一个覆盖区域214。小区104包括一个基站216和至少一个在覆盖区域214内工作、与基站216通信的用户台218。可以理解，由于工作条件不同，覆盖区域214可能缩小或扩大，因此小区边界212(由实线标示)可以移动或改变(并不是静止的)。然而，就例示而言，假设覆盖区域214只是由实线所示的小区边界212限定。
在CDMA小区102的小区覆盖区域204内或附近有一个非并置基站(通常由另一个业务运营方拥有或运营)216在CDMA小区102的频带附近工作时，就会有干扰问题。由于这样相近和交叠的小区在工作时造成的干扰是相互的。不仅干扰CDMA小区内的通信，也干扰附近和交叠的其他小区内的通信。
首先，有对CDMA基站206与它的用户台208之间的通信的干扰。这种干扰主要是由基站216(干扰源)的带外辐射或互调产物耦合入它邻近的用户台208以及由用户台218(干扰源)的带外辐射或互调产物耦合入它邻近的CDMA基站206引起的。基站216和用户台218的带外辐射或互调产物实际上在CDMA基站206和用户台208的通信频带内。
其次，有对基站216与它的用户台218之间的通信的干扰。这种干扰主要是由CDMA基站206(干扰源)的带外辐射或互调产物耦合入它邻近的用户台218以及由用户台208(干扰源)的带外辐射或互调产物耦合入它邻近的基站216引起的。CDMA基站206和用户台208的带外辐射或互调产物实际上在基站216和用户台218的通信频带内。
正如可以看到的那样，在其中一个小区采用CDMA技术而一个相邻和/或交叠的小区采用相同的技术(CDMA)或不同的技术(FDMA、TDMA、GSM、AMPS等)时，已经确定在移动蜂窝频带、PCS频带或其它移动通信频带内会出现这样的干扰。这个干扰问题在第一小区和第二小区所用的频带越接近时就越突出。此外，可能还有其他小区的基站和用户台工作时也好像干扰源。
可以设想，从事这个技术领域的人员理解和熟悉如在标准IS-95(对于蜂窝系统)和ANSI J-STD-008(对于PCS)内所述的CDMA技术的标准和原理。这些标准列为本申请的参考。众所周知，一个CDMA信道包括一个正向信道和一个反向信道。
下面还是结合图2给出一些例子，说明第一小区内CDMA通信由于受到另一个业务运营方的一个采用相同或不同技术在CDMA小区工作频率附近的频率上工作、与CDMA小区相邻和/或交叠的第二小区(即第二小区的基站的位置在第一小区的小区边界内或附近)干扰而性能恶化的情况。下面的一个例子示出了对用户台208接收基站206发射的有用信号的干扰。
在第一个例子中，假设位于小区102内或附近的基站216输出的有效辐射功率(ERP)为60dBm(25瓦基站输出的44dBm加上天线增益的16dB)，而用户台208位于离基站216有50dB的路径损耗处。再假设基站206的输出功率为44dBm(25瓦)，天线增益为16dB。在CDMA技术中，并不是基站的全部功率都用于单个用户台，每个用户可摊到的最大功率约35dBm(3瓦)。因此，从基站206向用户台208输出的有效辐射功率约为51dBm(35dBm加上16dB)。此外，还假设用户台208位于离基站206有150dBm的路径损耗处。再假设基站216输出处在小区102(即基站206和用户台208)的工作频率内的噪声比基站216的60dBm的ERP低60dB。因此，基站216在小区102的工作频率输出0dBm的干扰功率。因此，用户台208从基站216接收到-50dBm的干扰(0dBm减去50dB)。
正如可以看到的那样，CDMA技术通常要求接收信号电平在-120dBm或更高一些，以便将接收信号与热噪声区别开来(假设没有其他明显的干扰的话)。这是由于对于一个CDMA信道的1.25MHz带宽来说已知噪声背景约为-113dBm。随着一个小区内用户的增加，噪声背景呈指数增大，因此要求接收信号的强度也增大，以便与噪声相区别。这是CDMA技术的一个缺点。因此，根据经验，要在有衰落的环境中维持采用CDMA技术的基站与用户台之间的链接，要求基站(或用户台)接收到的有用信号的信号强度(功率)大致等于或大于接收到的处在工作频率的干扰(干扰加上来自利用这个CDMA信道的其他用户的信号)的强度(功率)。在这个例子中，为了维持基站206与用户台208之间的链接，有用信号必需具有至少-100dBm左右的信号强度(在一个噪声相对不大的小区内)。
在基站216输出0dBm的干扰和用户台208位于离基站216有50dB的路径损耗处的情况下，用户台208接收到约-50dBm的处在它的工作带宽内的干扰。可以看到，用户台208从基站206接收到的有用信号的信号强度只有-100dBm左右(+51dBm的ERP减去150dB的路径损耗)。用户台208在接收到-50dBm的干扰的情况下接收-99dBm的有用信号不足以保证用户台208与它的基站206之间的通信。因此，在小区102的覆盖区域204内或者虽然在覆盖区域204外但靠近小区边界202的基站216干扰了CDMA小区102内用户台208与基站206之间的通信。为了在这种情况下进行通信，基站206向用户台208发射的功率必需增大49dB，从而总发射功率要达到99dBm(ERP)。这样增大发射功率很可能在技术上行不通和/或不希望的。
除了小区104内的非并置基站216在小区102内引起干扰，与基站216关联的用户台218也可能在小区102内引起干扰，如果用户台218处在小区102的基站206附近的话。下面的例子示出了干扰基站206接收用户台208发射的有用信号的情况。
在第二个例子中，假设基站206输出的总有效辐射功率(ERP)为60dBm(44dBm的基站输出加上16dB的天线增益)，而另一个业务运营方的用户台218位于离基站206有50dB的路径损耗处。此外，用户台208位于离它的基站206有130dB的路径损耗处。
当前的用户台(用于蜂窝通信的)通常在工作频率(或带宽)发射的最大输出功率为+23dBm左右。此外，由于用户台设计成在蜂窝通信应用的整个频率范围(或PCS各频段)上工作，因此通常在以最大功率工作期间在1.25MHz频带内所有其他频率上输出-20dBm的噪声/干扰。所以，在用户台218以最大功率工作期间，基站206将在它的工作频率(或频带)上从用户台218接收到约-70dBm的干扰(-20dBm减去50dB的路径损耗)。
在一般相对没有噪声工作的情况下(即基站206附近不存在用户台218时)，用户台208要以+14dBm的功率进行发射，以便保证基站206可以接收到强度为-100dBm的有用信号(+14dBm的输出功率加上16dB的天线增益再减去130dB的路径损耗)。然而，由于基站206从用户台218接收到-70dBm左右的干扰，在基站206与用户台208之间就不能维持或建立任何通信。因此，位于小区102的覆盖区域204内靠近基站206处的用户台218将干扰CDMA小区102内用户台208与基站206之间的通信。为了在这种情况下进行通信，基站206通常需要通知用户台208将它的输出功率增加到可以克服干扰的电平(+44dBm)。然而，这看来是很行不通的，因为用户台通常输出功率限制在+23dBm。
按照类似的分析，小区104内的通信也受到非并置的基站206的干扰(干扰用户台218)和受到与基站206关联的用户台208在位于小区104的基站216附近时的干扰(干扰基站216)。
在一个第一CDMA宏小区的基站与另一个第二宏小区(另一个业务运营方经营)的基站和一个处在第一CDMA宏小区覆盖区域内的微小区的第三基站(未示出)并置时也会引起干扰问题。通常，这样的微小区由一个竞争的业务运营方用来覆盖一个高话务量区域。在这种情况下，有可能微小区基站会引起对它附近的与第一CDMA宏小区关联的用户台的干扰。这取决于受害CDMA宏小区的频率与施害微小区之间的保护频带、CDMA宏小区基站与微小区基站之间的路径损耗(或距离)和受害用户台与微小区基站之间的路径损耗(或距离)。来自微小区基站的干扰通常将迫使CDMA宏小区为它的用户台分配更多的话务功率，从而降低了CDMA正向链路的容量，减小了CDMA宏小区的覆盖区域。
下面参见图3，图中示出了如图1中所示的两个通信小区102、104，还示出了一个附加的本发明所提出的RF转发器300。RF转发器300配置在小区104的基站216处或附近。RF转发器300与基站216并置，或配置在非常接近基站216处。由于将RF转发器300部署在基站216处或附近，就可以降低了非并置基站216(即，不是与基站206配置在同一位置)对与小区102关联的在基站216附近工作的那些用户台的干扰。
概括地说，RF转发器在基站与用户台之间起着中继器的作用。对于正向链路，RF转发器通过无线或有线(如同轴电缆或光缆)接口接收基站发送的信号，再通过RF转发器的天线转发基站信号。对于反向链路，RF转发器接收到用户台信号后转发给基站。
RF转发器300产生一个转发器小区301，转发器边界302限定了转发器覆盖区域304。可以理解，由于工作条件不同，转发器覆盖区域304可能缩小或扩张，因此转发器边界302(由实线标示)可以移动或改变(并不是静止的)。然而，就例示而言，转发器覆盖区域304将由转发器边界302限定，如实线所示。RF转发器300是一个双向放大器，其结构为这个技术领域内所周知。这样的RF转发器可以从诸如Andrews、Ortel、Allgon、Repeater、Technologies、Allen Telecom等厂家获得。
以下说明例示了利用RF转发器300怎样对抗或降低CDMA小区内由一个处在覆盖区域内或接近小区边界的非并置基站引起的干扰的影响。利用以上讨论的第一个例子和其中与基站和用户台关联的噪声系数，可以证明RF转发器300对抗或降低干扰影响的情况。假设RF转发器300的输出功率为44dBm(25瓦)，天线增益为16dB。并非所有功率都用于一个用户台，每个用户台摊到的最大功率约35dBm(3瓦)。因此，从RF转发器300向用户台输出的ERP约为51dBm(35dBm加上16dB)。由于RF转发器300配置在施害基站216处或附近，用户台208与基站216之间的路径损耗约为50dB。因此，用户台208从RF转发器300接收的有用信号的强度约为+1dBm(51dBm输出减去50dB的路径损耗)。注意，用户台208仍然像上面的例子中那样从基站216那里接收到-50dBm的干扰(0dBm的干扰输出功率减去50dB的路径损耗)。然而，+1dBm的有用信号比-50dBm的干扰强得多，因此现在只要通过RF转发器300就可以在用户台208与基站206之间进行正常的通信了。所以，RF转发器300对抗或降低了在基站216(一个施害的干扰源)附近工作的用户台208接收到的干扰的影响。RF转发器300在CDMA小区的用户台208与基站206之间提供了一条良好的链路。
除了减轻或降低干扰对CDMA小区内通信的影响以外，RF转发器300还降低了对小区104(CDMA、FDMA、TDMA、AMPS、GMS等技术的小区)内基站216的干扰。这种干扰(如上面对用户台218和基站206所作的类似讨论那样)是由在基站216附近工作的用户台208引起的。用了RF转发器300就可以降低用户台208(和其他附近的适用用户台)的发射功率，从而降低了用户台208产生而被基站216接收的干扰的功率。
现在参见图4，图中示出了本发明的另一个实施例。除了如图3所示的两个通信小区102、104外，还包括一个本发明的RF转发器400。RF转发器400配置在小区102的基站206处或附近。RF转发器400与基站206并置或配置在非常靠近基站206处。将RF转发器400部署在基站206处或附近降低了与小区104关联的用户台218在基站206附近工作时产生的噪声/干扰对基站206的影响。
RF转发器400产生一个转发器小区401，转发器边界402限定了转发器覆盖区域404。可以理解，由于工作条件不同，转发器覆盖区域404可能缩小或扩张，因此转发器边界402(由实线标示)可以移动或改变(并不是静止的)。然而，就例示而言，转发器覆盖区404将由转发器边界402限定，如实线所示。
以下说明例示了利用RF转发器400怎样对抗或降低CDMA小区内由一个处在CDMA小区的基站206处或附近的与另一个业务运营方的第二基站关联的用户台引起的干扰的影响。利用上述第二个例子和其中与基站和用户台关联的噪声系数，可以证明RF转发器400对抗或降低所述干扰的情况。假设RF转发器400向它的用户台输出的ERP为51dBm(34dBm加上16dB)。由于RF转发器400配置在基站206处或附近，用户台218与基站206之间的路径损耗约为50dB。注意，如果没有配置RF转发器400，用户台218要以接近最大的功率进行工作，产生约-20dBm的干扰，而基站206就要从用户台218那里接收到处在基站206的工作频率(工频带)内的约-70dBm的干扰(-20dBm的噪声减去50dB的路径损耗)。然而，由于附近的用户台218通过RF转发器400进行通信，因此用户台只需要输出足以满足与RF转发器400通信所需的功率，大约-20dBm甚至更低，而不是最大输出功率+23dBm。所以，原在最大功率所产生的-20dBm左右的噪声干扰现在近似正比地降低到-63dBm(-20dBm减去43dB)。因此，基站206接收到的干扰约为-113dBm(-63dBm减去50dB的路径损耗)。由于可望基站206接收到从用户台208发来的保证正常通信的-100dBm有用信号，而基站206接收到的干扰只是-113dBm，因此RF转发器400就降低了CDMA小区102内由另一个业务运营方的用户台218引起的干扰。
因此，RF转发器400在受害基站206附近发射施害的非并置基站216信号，迫使处在受害基站206附近的所有与施害基站216关联的用户台以较低的功率发射。这将导致受害基站206接收到来自施害用户台的较低干扰电平。
除了降低对CDMA小区内通信的干扰以外，RF转发器400还减轻或降低了干扰对小区104(CDMA、FDMA、TDMA、AMPS、GMS等技术的小区)内用户台218的影响。这种干扰(如上面对基站216和用户台208所作的类似讨论那样)是由在用户台218附近工作的基站216引起的。用了RF转发器400就可以增大用户台218接收的基站信号的功率，从而降低或减轻了基站206产生而被用户台218接收的干扰的影响。
如可以看到的那样，利用RF转发器300和RF转发器400(如图3和4中所示)有助于降低或减轻不同运营方各交叠小区的基站和用户台引起的干扰。虽然最好是两个RF转发器300、400都用，但是这可能并不总是所希望或可行的，例如在有一个业务运营方不希望用RF转发器时。在这种情况下，在一个施害基站处或附近部署一个RF转发器仍然有助于降低或减轻非并置施害基站引起的干扰。
在一个CDMA宏小区的覆盖区域内有一个微小区基站(未示出)的情况下，可以在施害微小区基站处或附近配置一个RF转发器。与前面的情况一样，RF转发器转发CDMA宏小区基站信号。即使用户台仍然接收到来自微小区基站的强干扰，但干扰的电平将低于从RF转发器接收到的CDMA信号，从而维护了正向链路的能力。要指出的是，在受害基站处不需要配置RF转发器，因为任何处在受害基站附近的施害用户台会与受害基站接近的基站通信。这将导致这些用户台用低功率发射，从而使进入受害基站的干扰电平很低。
像上面所述那样在一个CDMA小区内用一个RF转发器可以对一个基站的反向链路和正向链路都有影响。可以理解，通过调整RF转发器正向通路和反向通路增益(即放大器增益和天线增益)以及它的噪声系数，可以使任何影响最小。以下将说明使用RF转发器可能影响CDMA通信信道的反向链路和正向链路的情况。
一个附加的RF转发器的噪声成分(表现为它的噪声系数)可以减少基站的反向链路预算。RF转发器的噪声功率将被RF转发器的反向通路放大器和天线增益以及基站的天线增益放大。然而，RF转发器与基站之间的自由空间路径损耗将使RF转发器的附加噪声输入衰减。
现在参见图5，图中示出了基站500和RF转发器502的方框图。图中示出了在这样的系统中的一些典型增益(G)和损耗(L)。假设RF转发器502的反向通路噪声系数为Nr，反向通路放大器增益为GR，以及反向通路天线方向性增益为GAR。再假设基站500的天线增益为GAB，而基站500与RF转发器502之间的路径损耗为LR。如果RF转发器502的输入热噪声功率为No(在1.25MHz的带宽内)，那么基站500的输入端上的噪声功率Nib就为：
Nib＝(No+Nr)+GR+GAR-LR+GAB         (1)使噪声功率Nib增大的因子是RF转发器噪声系数Nr，增益GB，以及天线方向性GAR和GAB。使噪声功率减小的因子是路径损耗LR。由上式可见，为了减轻RF转发器反向噪声通路成分的影响，必需满足以下关系：
 Nr+GR+GAR+LR+GAB＜＜0        (2)作为一个例子，假设RF转发器502的噪声系数Nr为10dB，组合增益为70dB(GR+GAR)，路径损耗LR为100dB，而基站500的天线增益GAB为15dB。因此，在基站500的输入端上总噪声功率Nib将增加1.2dB。
应注意的是，式(2)的要求将导致使RF转发器502与其说起着放大器作用还不如说起着衰减器作用(它的增益+路径损耗)。这迫使所有通过RF转发器502与基站500通信的用户台(Ur1至Urm)增加它们的发射功率，以补偿放大器增益和路径损耗的组合损耗。然而，有了RF转发器502，用户台(Ur1至Urm)的发射功率将远小于它们试图直接与基站500保持链接所需的发射功率。
可以理解，在采用CDMA技术的小区中，基站500的噪声背景+干扰取决于它接收的干扰量(取决于小区负荷和外小区用户台干扰)。因此，在网络设计人员分析和确定一个采用本发明的RF转发器的小区的链路预算时，应该考虑这个因素。
对于正向链路容量影响的情况，假设RF转发器502的正向通路噪声系数为Nf，正向通路放大器增益为GF，天线方向性增益为GAF(正向通路)，以及输入热噪声功率为Nf(在1.25MHz的带宽内)，那么它的正向输出噪声功率Nof(在RF转发器502的天线输出端上)为：
      Nof＝(No+Nf)+GF+GAF          (3)
噪声功率Nof起着对通过RF转发器502与基站500进行通信的用户台干扰的作用。假设一个用户台与RF转发器502之间的正向路径损耗为LMF，于是在用户台输入端上的噪声功率Nim为：
     Nim＝(No+Nf)+GF+GAF-LMF+No     (4)
上式中第二个No是用户台的热噪声功率。使噪声功率Nim增大的因子是RF转发器502的噪声系数Nf，增益GF，以及天线方向性增益GAF使噪声功率Nim减小的因子是路径损耗LMF。由上式可见，为了减轻RF转发器正向噪声通路成分的影响，必需满足以下关系：
     Nf+GF+GAF-LMF＜＜0           (5)路径损耗LMF不是一个固定的数，将随着用户台接近RF转发器502而减小。在较短的距离上，式5不能满足，导致RF转发器噪声成分高于用户台的热噪声背景。然而，有两个因素使这种情况有所改善。第一个因素是，用户台比较接近RF转发器502，导致只需要比较低的发射功率就可以维持与基站500的链接。第二个因素是，在一个嵌入系统内，用户台的噪声加干扰电平高于它的热噪声背景，导致来自RF转发器的成分对用户台的总噪声加干扰的影响较小。
举例来说，假设RF转发器502的噪声系数Nf为10dB，组合增益为40dB(GF+GAF，天线很可能是全方向的)，而路径损耗LMF为60dB。于是，在用户台的输入端上总噪声功率Nim将增加0.4dB。然而，路径损耗LMF如果下降为40dB，则用户台的输入端上总噪声功率Nim将增加10.4dB。对于PCS频率，40dB相应于离RF转发器的天线只有1米，通常用户台是不会那样靠近RF转发器的。
因此，在网络设计人员分析和确定一个采用本发明的RF转发器的小区的链路预算时，可能需要考虑以上这些。
已对此进行了模拟，分析附加一个RF转发器对一个CDMA小区的正向链路容量和服务质量(QOS)的影响。模拟情况为：
CDMA小区TX功率：         12W
CDMA小区天线：           增益为9dB的全向天线
干扰位置：               离小区相应119.4dB
干扰ERP：                在CDMA信道内为-5dBm
RF转发器TX功率：         +10dBm
RF转发器面积：           CDMA小区面积的1％(在这个区域内
                         特意布置了一些移动台，见下)
RF转发器位置：           与干扰源相同
RF转发器天线增益：       全向9dB(转发器至用户台)
RF转发器天线增益：       定向20dB(转发器至基站)
RF转发器噪声系数：       8dB模拟在一个嵌入系统内进行，受测的CDMA小区周围有47个其他CDMA小区(全向小区)。
下面参见图6，图中示出了服务质量(QOS)与位于干扰源(一个配置在CDMA小区覆盖区域内的另一个运营方的基站)附近的小区容量的百分比之间的关系。比较了三种情况下的QOS：(1)就一个CDMA小区(没有任何干扰，也没有RF转发器)；(2)CDMA小区在CDMA信道上受到一个功率为-5dBm的干扰源干扰，但没有配置RF转发器；以及(3)CDMA小区受到同样的干扰，但在干扰源处或附近配置了一个RF转发器。
服务质量(QOS)定义为：
QOS = N N + X
其中，N为与CDMA小区基站通信的用户台的数量，而X为在CDMA小区覆盖区域内不能保持与CDMA小区基站通信的用户台的数量。在每个情况下，特意将部分用户台(按百分比)布置在施害源附近。对于情况1和2，QOS随着用户台处在施害干扰源附近的百分比增大而下降，如图6中所示。正如可清楚地看到的那样，在CDMA小区内有一个施害源时，QOS变差。然而，如图6所示，在按照本发明在施害干扰源处或附近加了RF转发器后，这个CDMA小区的QOS明显得到改善。
现在参见图7，图中示出了对于以上三种模拟情况失败用户(不能建立一个与CDMA小区基站连接的链路的用户)的比例与处在干扰源附近的小区容量的百分比的关系。如图7所示，在CDMA小区覆盖区域内或小区边界附近有一个施害干扰源时，不能在用户台与CDMA小区基站之间建立链路的可能性较大。然而，用了本发明的RF转发器后，就明显地减小了这种可能性。因此，通过降低或减轻CDMA小区内干扰的影响改善了CDMA小区内通信的可靠性。
由其他业务运营方引起的干扰的影响对于采用CDMA技术方来说可能是很严重的，因为它要影响到链路预算，使CDMA小区覆盖区域缩小。为了减轻或降低这种干扰的影响，可以在一个产生干扰的另一个业务运营方的基站处或附近部署一个RF转发器。RF转发器通过使用户台接收到的信号的强度增强来改善与用户台的链接。它还使用户台以低发射功率工作，从而减少了它的带外辐射或互调产物，降低了施害基站接收到的干扰。在基站处或附近可以由另一个业务运营方部署一个第二RF转发器，这将使施害用户台以低发射功率工作，从而减少了这些用户台的带外辐射或互调产物，降低了对基站的干扰。
加一个RF转发器有两个主要作用。首先，RF转发器向处在施害基站附近的用户台发送一个强的基站信号。这降低了施害基站产生(或辐射)而被用户台接收的干扰的影响。这也有效地增大了小区的覆盖区域。第二，RF转发器起着基站的代理接收机的作用。由于RF转发器比基站更靠近用户台，因此用户台的较弱的发射信号也可以接收到，这使用户台可以降低它们的发射功率，从而降低了用户台产生而被施害基站接收的干扰。
虽然以上结合附图对本发明及其优点作了详细说明，但熟悉本技术领域的人员可以理解，本发明并不局限于这里所揭示的实施例，而是可以在不偏离如所附权利要求给出的本发明的精神实质和专利保护范围的情况下以各种方式重新配置、替换和修改。

Claims (22)

1.一种与一个基站(206)相关联的通信小区，所述基站(206)发射一个与一个预定地理区域内一个或多个用户台通信的基站信号，与一个或多个用户台通过一个通信信道相互通信，其特征包括：
一个与基站(206)配合工作、配置在充分接近一个干扰源的射频转发器(300)，所述转发器(300)降低了干扰源辐射的、被一个处在干扰源附近的用户台接收的干扰的影响，转发器(300)使处在干扰源附近的用户台能以较低的功率发射，从而降低了处在干扰源附近的用户台辐射的、被干扰源接收的干扰的影响。
2.一种根据权利要求1的通信小区，其中所述干扰源是一个第二基站(216)。
3.一种根据权利要求1的通信小区，其中所述通信信道是一个码分多址信道。
4.一种根据权利要求2的通信小区，所述通信小区还包括：
一个与第二基站(216)配合工作、配置在充分接近基站(206)的第二射频转发器(400)，用来在第二基站(216)和一个处在基站(206)附近的第二用户台之间提供一个通信链路，所述第二射频转发器(400)使第二用户台能以较低的功率发射，从而降低了第二用户台辐射入通信信道、被基站(206)接收的干扰，因此降低了对一个或多个用户台和基站(206)之间的通信信道的干扰。
5.一种根据权利要求4的通信小区，其中所述通信信道是一个码分多址信道。
6.一种和一个与一个预定地理区域内一个或多个用户台通信的基站(206)相关联的通信小区，所述基站(206)与一个或多个用户台通过一个通信信道相互通信，其特征包括：
一个配置在充分接近一个第二基站(216)的射频转发器(300)，用来在基站(206)和一个处在第二基站(216)附近的用户台之间提供一个通信链路，第二基站(216)辐射的干扰进入通信信道，从而干扰在用户台和基站(206)之间的直接链路的建立或维护，所述射频转发器(300)降低了第二基站(216)辐射的干扰对用户台和基站(206)之间的通信的影响，转发器(300)使处在第二基站(216)附近的用户台能以较低的功率发射，从而降低了处在第二基站(216)附近的用户台辐射的、被第二基站(216)接收的干扰。
7.一种根据权利要求6的通信小区，其中所述通信信道是一个码分多址信道。
8.一种根据权利要求6的通信小区，其中所述射频转发器(300)用来有效地增大小区覆盖的地理区域。
9.一种根据权利要求6的通信小区，所述通信小区还包括：
一个与第二基站(216)配合工作、配置在充分接近基站(206)的第二射频转发器(400)，用来在第二基站(216)和一个处在基站(206)附近的第二用户台之间提供一个通信链路，所述第二射频转发器(400)使第二用户台能以较低的功率发射，从而降低了第二用户台辐射入通信信道、被基站(206)接收的干扰，因此降低了对一个或多个用户台和基站(206)之间的通信信道的干扰。
10.一种根据权利要求9的通信小区，其中所述通信信道是一个码分多址信道。
11.一种根据权利要求9的通信小区，其中所述第二射频转发器像一个在第二基站(216)和处在基站(206)附近的第二用户台之间的通信中继器那样进行工作，从而降低了基站(206)辐射的、被第二用户台接收的干扰的影响。
12.一种降低一个位于一个小区的覆盖区域内或附近的干扰源产生的干扰对这个小区内的通信的影响的方法，其特征包括：
从一个配置在小区内的基站(206)发射一个基站信号，所述基站信号在一个处在干扰源附近的用户台处的信号强度使得用户台和基站(206)之间的直接通信受到干扰源产生的干扰的干扰；
用一个配置在充分接近干扰源的射频转发器(300)接收基站信号，进一步包括以下步骤：
从射频转发器(300)转发处在干扰源附近的用户台需接收的基站信号，从射频转发器(300)发射的基站信号在处在干扰源附近的用户台处的信号强度足以保证用户台和基站(206)之间通过射频转发器(300)进行通信，所述射频转发器(300)通过使处在干扰源附近并由干扰源接收的用户台以较低功率发射，来降低处在干扰源附近的用户台辐射的、被干扰源接收的干扰。
13.一种根据权利要求12的方法，其中所述在用户台和基站(206)之间的通信是码分多址通信，所用的是一个码分多址信道。
14.一种根据权利要求13的方法，其中所述干扰源产生一些频率在码分多址信道的频带内的射频信号。
15.一种根据权利要求12的方法，其中所述干扰源是一个第二基站(216)。
16.一种根据权利要求15的方法，所述方法还包括下列步骤：
利用一个第二射频转发器(400)在一个处在基站(206)附近的第二用户台和第二基站(216)之间提供一个通信链路，所述第二射频转发器(400)配置在充分接近基站(206)处，降低了第二用户台的发射功率，从而降低了第二用户台产生的、被基站(206)接收的干扰。
17.一种降低一个位于一个小区的覆盖区域内或附近的干扰源产生的干扰对这个小区内的通信的影响，从一个配置在小区内的基站(206)发射一个基站信号并用一个射频转发器(300)接收基站信号的方法，其特征包括：
从射频转发器(300)发射一个处在干扰源附近的用户台需接收的基站信号，从射频转发器(300)发射的基站信号在处在干扰源附近的用户台处的信号强度足以保证用户台和基站(206)之间通过射频转发器(300)进行通信，从而降低了用户台从干扰源接收到的干扰的影响，所述射频转发器(300)使处在干扰源附近的用户台能以较低的功率发射，从而降低了处在干扰源附近的用户台辐射的、被干扰源接收的干扰。
18.一种根据权利要求17的方法，其中所述在用户台和基站(206)之间的通信是码分多址通信，所用的是一个码分多址信道。
19.一种根据权利要求18的方法，其中所述干扰源产生一些频率在码分多址信道的频带内的射频信号。
20.一种根据权利要求17的方法，其中所述干扰源是一个第二基站(216)。
21.一种根据权利要求20的方法，所述方法还包括下列步骤：
利用一个第二射频转发器(400)接收一个来自一个处在基站(206)附近的第二用户台的用户台信号，所述第二射频转发器(400)配置在充分接近基站(206)处，在第二用户台和第二基站(216)之间提供一个通信链路，降低第二用户台的发射功率，从而降低了第二用户台产生的、被基站(206)接收的干扰。
22.一种根据权利要求21的方法，其中所述第二用户台产生一些频率在基站(206)的一个码分多址反向信道的频带内的射频信号。
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