CN1215536A - 组合无线通信系统和有线电视系统的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明是一种将个人通信系统与有线电视设备组合起来的方法和装置,一组无线电天线装置(RAD)(50A－50I)与有线网设施(4)相连。RAD(50A－50I)提供频率转换,以及对从有线网设施接收的信号进行功率控制,用于无线传输到远端单元(24A－24C)。RAD(50A－50I)还提供从远端单元接收的无线信号的功率控制和频率转换,用于由RAD(50A－50I)传输到有线网设施(4)上。除了标准基站和中央化控制器的功能以外,CATV基站还必须补偿有线网设施(4)中的增益变化。下游功率控制由可以隐埋在CDMA信号中的RAD(50A－50I)参考信号调节以达到最大效率。

Description

组合无线通信系统和有线电视系统的方法和装置

发明背景

Ⅰ．发明领域

本发明涉及通信系统，尤其涉及在两个公共基站的扇区之间进行转换(handoff)的方法和装置。

Ⅱ．相关技术领域的描述

在码分多址(CDMA)蜂窝电话、无线本地环路或个人通信系统中，公共频带用作与系统中所有基站的通信。公共频带允许在远端单元与一个以上的基站之间进行同时通信。占据公共频带的信号在接收站处采用高速伪随机(PN)码通过扩展谱CDMA波形特性来鉴别。高速PN码用来调制从基站和远端单元发射的信号。采用不同PN码或有时间偏移的PN码的发射机站产生可以在接收站处分开接收的信号。高速PN调制还允许接收站接收来自单个发射站的一个公共信号形成的多个信号，由于无线电信道的多径特征或有意引入的分集，公共信号这时已经经过了几个不同的传播路径。

无线电信道的多径特征产生的多径信号在发射站和接收站之间通过几个传播路径传播。多径信道的一个特征是在通过信道传送的信号中引入了时间扩展。例如，如果在多径信道上传送的是理想脉冲，那么接收信号看上去就是一个脉冲流。多径信道的另一个特征是通过信道的每一路径会产生不同的衰耗因子。例如，如果在多径信道上传送一个理想脉冲，那么接收的脉冲流的每一脉冲通常具有与其他接收的脉冲不同的信号强度。多径信道的另一个特征是，通过信道的每一路径会对信号产生不同的相位。例如，如果在多径信道上传送的是理想脉冲，那么接收的脉冲流的每一脉冲通常具有与其他接收脉冲不同的相位。

在无线电信道中，多径是由于信号从环境障碍物(例如建筑物、树木、车辆、行人)的反射而产生的。一般情况下，由于产生多径的结构物的相对移动，无线电信道是时变的多径信道。例如，如果理想脉冲是在时变的多径信道上传送的，那么接收的脉冲流会改变时间位置、衰耗和相位，成为传送理想脉冲的时间的函数。

信道的多径特征会产生信号衰落。衰落是因多径信道的相位形成特征而产生的。衰落出现在多径矢量相减叠加的时候，产生比其他任何矢量都小的接收信号。例如，如果通过具有两条路径的多径信道传送正弦波，并且第一条路径的衰耗因子是X dB(分贝)，时间延迟是δ，相移是Θ弧度，而第二条路径的衰耗因子是X dB，时间延迟是也δ，相移是Θ+π弧度，那么，在信道的输出端处就不会接收到任何信号。

在窄带调制系统如传统的无线电电话系统采用的模拟FM调制中，无线电信道中由于存在多径而导致严重的多径衰落。然而，正如上面指出宽带CDMA那样，不同的路径可以在解调过程中在接收站处鉴别。多径信号的鉴别不仅大大减小了多径衰落的严重性，而且对CDMA系统是有利的。

在典型的CDMA系统中，每一基站发射具有公共PN扩展码的导频信号，公共PN扩展码在编码相位上偏移其他基站的导频信号。系统操作期间，远端单元具有编码相移表，编码相移对应于通过基站建立通信时该基站周围相邻的基站。远端单元配备有一个搜寻元件，该搜寻元件能够跟踪来自包括相邻基站在内的基站组的导频信号的信号强度。

在转换期间通过一个以上的基站与远端单元进行通信的方法和系统见转让给本发明受让人的、授权日为1993年9月30日、标题为“Mobile Assisted SoftHandoffin a CDMA Cellular Telephone System”的美国专利5,267,261。采用该系统，远端单元和终端用户之间的通信就不会因原始基站到后续基站的最终转换而中断。这种类型的转换可以被认为是在终断与原始基站的通信前建立与后续基站的通信意义上的“软”转换。当远端单元与两个基站进行通信时，远端单元采用与组合来自公共基站的多径信号相同的方式组合从每一基站接收到的信号。

在典型的宏蜂窝(macrocellular)系统中，系统控制器可以被用来从每一基站接收的信号中产生用于其他终端用户的单个信号。每一基站内，从公共远端单元接收的信号可以在被译码之前被组合起来，并且因此利用了接收的多径信号的全部优点。将来自每一基站的译码结果提供到系统控制器。一旦信号被译码，则它就无法与其他信号“组合”。所以，系统控制器必须在由单个的远端单元建立通信的每一基站所产生的多个译码信号之间进行选择。从基站中选择出最有利的译码信号，并将其他信号废弃。

帮助远端单元进行软转换是根据远端单元所测量的几个基站集的导频信号强度而进行的。活动组是建立活动通信的基站组。相邻组是包围活动基站的一组基站，它们有高的概率包含具有足以建立起通信的充分电平的信号强度的基站。候选组是具有导频信号强度处于足以建立通信的信号电平上的一组基站。

当一开始建立通信时，远端单元通过第一个基站进行通信，并且活动组仅包含这第一个基站。远端单元监视活动组、候选组和相邻组的基站的导频信号强度。当相邻组中基站的导频信号超过预定的阈值电平时，该基站被加到候选组内，并在远端单元处从相邻组中去掉。远端单元将消息传送到识别新基站的第一个基站。蜂窝或个人通信系统控制器决定是否在新基站和远端单元之间建立通信。如果蜂窝或个人通信系统控制器决定在新基站和远端单元之间建立通信，那么蜂窝或个人通信系统控制器就向新基站发送有关远端单元的识别信息，并命令在它们之间建立起通信。消息还通过第一个基站传送到远端单元。该消息识别包括第一基站和新的基站的新的活动组。远端单元搜寻新基站发送的信息信号，并在不终断通过第一基站的通信的情况下建立起与新基站的通信。该过程可以对附加基站继续进行。

当远端单元通过多个基站进行通信时，它继续监视活动组、候选组和相邻组中基站的信号强度。如果在预定的时间内与活动组的一个基站相应的信号强度低于预定的阈值，远端单元就产生并发送一消息，报告该事件。蜂窝或个人通信系统控制器通过与远端单元进行通信的至少一个基站接收该消息。蜂窝或个人通信系统控制器还可以决定终断通过具有弱导频信号强度的基站的通信。

一当决定终断通过一个基站的通信的蜂窝或个人通信系统产生识别新的基站活动组的消息。新的活动组不包含要终断通过其通信的基站。通过其建立通信的基站向远端单元发送一消息。蜂窝或个人通信系统控制器还向基站传送信息，终断与远端单元的通信。因此，仅通过新活动组中识别的基站来选择远端单元通信的路由。

因为在软转换过程的所有时间内，远端单元是通过至少一个基站与终端用户进行通信的，所以在远端单元和终端用户之间不会出现通信的终断。软转换的一个显著的优点是其固有的“先合后断”式通信，而在其他蜂窝通信系统中采用的是传统的“先断后合”技术。

在蜂窝或个人通信电话系统中，按照可以处理的同时电话呼叫个数使系统容量为最大是极其重要的。如果控制每一远端单元的发射功率从而每一发射信号在相同的电平下到达基站接收机，则可以使扩展谱系统中的系统容量为最大。在实际系统中，每一远端单元可以发送最小信号电平，该最小信号电平产生允许可接受数据恢复的信噪比。如果远端单元发射的信号在太低的功率电平下到达基站接收机，则由于来自其他远端单元的干扰，位差错率会太高而无法进行高质量的通信。另一方面，如果远端单元发射的信号在基站接收时处于太高的功率电平下，则与该特定远端单元进行的通信是可接受的，但该高功率信号对其他远端单元起干扰作用。该干扰会对与其他远端单元的通信产生不利的影响。

所以，为了使典型CDMA扩展谱系统中的容量最大，由基站控制基站覆盖区内每一远端单元的发射功率，从而在该基站处产生相同的标称接收信号功率。在理想情况下，基站处接收的总信号功率等于从每一远端单元接收的标称功率乘以基站覆盖区内发射的远端单元数加上在该基站处从相邻基站覆盖区内的远端单元接收的功率。

无线电信道的路径损耗有两个主要特征：平均路径损耗和衰落。从基站到远端单元的前向链路与从远端单元到基站的反向链路工作在不同的频率下。但是，因为前向链路频率和反向链路频率处在相同的频带内，所以两条链路的平均路径损耗之间存在显著的相关性。另一方面，衰落是前向链路和反向链路独立的现象，并且随时间而变。

在典型的CDMA系统中，每一远端单元根据输入到远端单元的总功率估算前向链路的路径损耗。总功率是在远端单元觉察的相同频率分配下工作的所有基站的功率和。根据平均前向链路路径损耗的估算，远端单元设置反向链路信号的发射电平。如果与用于相同远端单元的前向链路信道相比，由于两个信道的独立衰落而使一个远端单元的反向链路信道突然改善，则信号在基站处从该远端单元接收时会提高其功率。功率的提高会增加对共享相同频率分配的所有信号的附加干扰。所以，对信道中突然提高的远端单元发射功率的快速响应将改进系统的性能。因此，必须使基站连续地对远端单元的功率控制机构作出贡献。

远端单元发射功率可以由一个或多个基站来控制。远端单元与之进行通信的每一基站测量来自远端单元的接收信号强度。将测得的信号强度与用于该特定远端单元的要求的信号强度水平比较。功率调整命令由每一基站产生，并在前向链路上发送到远端单元。响应于基站功率调整命令，远端单元使远端单元发射功率增加或降低一个预定量。采用这一方法，实现对信道变化的快速响应，并提高平均系统性能。注意，在典型的蜂窝系统中，基站不是紧靠着相连的，每一基站是不知道其他基站接收远端单元信号的功率电平的。

当远端单元与一个以上的基站进行通信时，功率调整命令是从每一基站提供的。远端单元根据这些多基站功率调整命令而动作，以避免会对其他远端单元通信产生干扰的发射功率，并提供足够的功率，支持从远端单元到至少一个基站的通信。该功率控制机构是通过使远端单元仅当远端单元与之进行通信的每一基站请求增加功率电平时增加其发射信号电平来完成的。如果远端单元与之进行通信的任何一个基站请求降低功率，则远端单元降低其发射信号电平。一种用于基站和远端单元功率控制的系统见转让给本发明受让人的、授权日为1991年10月8日、标题为“Method and Apparatus for Controlling Transmission Power in a CDMACellular Mobile Telephone System”的美国专利5,056,109。

远端单元处的基站分集是软转换过程中的重要考虑之处。上述功率控制方法用在远端单元与可能进行通信的每一基站进行通信时最佳。这时，远端单元避免了在过量的电平下对通过接收远端单元信号的基站的通信的干扰，但无法将过量调整命令传送到远端单元，因为没有与之建立起通信。

典型的蜂窝或个人通信系统包含某些具有多个扇区的基站。多扇区的基站含有多个独立的发射天线和接收天线。与相同基站的两个扇区进行同时通信的过程称为更软转换。软转换的过程和更软转换的过程从远端单元看来是相同的。然而，更软转换中的基站操作与软转换中的是不同的。当远端单元与相同基站的两个扇区进行通信时，两个扇区的解调数据信号在被传送到蜂窝或个人通信系统控制器之前在基站内进行组合。因为公共基站的两个扇区共享电路和控制功能，所以独立基站间不存在对公共基站的扇区所具有的各种信息。同样，公共基站的两个扇区将相同的功率控制信息发送到远端单元(如下所述)。

更软转换的组合过程使来自不同扇区的解调数据在译码前组合起来，因此产生单个的软判断输出值。组合过程可以根据每一信号的相对信号电平来进行，因此提供最可靠的组合过程。

正如上面指出的那样，基站可以接收多个相同的远端单元信号。将每一解调的到达信号分配到解调元件。组合解调元件的解调输出。对组合信号进行译码。可以将解调元件不分配到单个的扇区，而是分配到来自基站中任何一组扇区的信号。所以，通过向最强信号分配解调元件，基站可以高效率地利用其资源。

将来自公共基站的几个扇区的信号组合起来还使得扇区化的基站能够用单一的功率调整命令进行远端单元功率控制。因此，来自公共基站每一扇区的功率调整命令是相同的。功率控制的这种一致性使得远端单元处扇区分集的灵活转换操作对功率控制过程来说不是严格的。更软转换过程的进一步细节见转让给本发明受让人的、标题为“Method and Apparatus for Performing Handoff BetweenSectors of a Common Base Station”、申请日为1993年10月30日的美国专利申请08/144,903。更软转换的好处和应用将转让给本发明受让人的、标题为“Method and Apparatus for Reducing the Average Transmit Power From aSectorized Base Station”、申请日为1993年10月30日的美国专利申请08/144,901，以及标题为“Method and Apparatus for Reducing the AverageTransmit Power of a Base Station”、申请日为1994年9月30日的美国专利申请08/316,155。

蜂窝系统中的每一基站具有前向链路覆盖区和反向链路覆盖区。这些覆盖区限定的物理边界外，基站与远端单元进行的通信质量下降。换言之，如果远端单元位于基站的覆盖区内，那么远端单元可以与基站进行通信，但如果远端单元在该覆盖区外，那么通信是勉强的。基站可以具有单个或多个扇区。单个扇区基站近似具有圆形的覆盖区。多扇区基站具有形成从基站辐射的波瓣的独立的覆盖区。

基站覆盖区具有两个转换边界。转换边界定义为不管远端单元是与第一个基站进行通信还是与第二个基站进行通信，链路执行相同功能的两个基站之间的物理位置。每一基站具有前向链路转换边界和反向链路转换边界。前向链路转换边界定义为不管是哪一个基站处于被接收状态，远端单元接收机执行相同功能的位置。反向链路转换边界定义为，相对于远端单元来说两个基站接收机执行相同功能的远端单元的位置。

理想情况是，这些边界是平衡的，这就是说，它们应当具有相同的物理位置。如果它们是不平衡的，那么系统容量会因功率控制过程受干扰或转换区域的不合理的膨胀而减小。注意，转换边界平衡是时间的函数，反向链路覆盖区随出现在其中的远端单元数增加而收缩。随每一附加远端单元增加而增加的反向链路功率反比于反向链路覆盖区。接收功率的增加使基站的反向链路覆盖区的有效大小的减小，并使反向链路转换边界朝基站方向向内移动。

为了在CDMA或其他的蜂窝系统中实现高性能，重要的是仔细并精确地控制系统中基站和远端单元的发射功率电平。发射功率控制限制了由系统产生的自干扰的量。另外，在前向链路上，精确的发射功率电平可以用来平衡基站或多扇区基站中单个扇区的前向和反向链路转换边界。这种平衡有助于减小转换区域的大小、增加整个系统的容量，并提高转换区域中远端单元的性能。

在将新基站加到现有网络中前，新基站的前向链路(即发射)功率和反向链路(即接收)信号功率二者近似等于零。为了开始加入新基站的过程，将新基站接收路径中的衰耗器设置在高衰耗电平，产生高电平的人工噪声接收功率。同样，将发射路径中的衰耗器也设置在高衰耗电平，这接着就产生低的发射功率电平。高电平的人工噪声接收功率使新基站的反向链路覆盖区很小。类似地，因为前向链路覆盖区直接正比于发射功率，所以很低的发射功率电平和前向链路覆盖区也很小。

过程通过同时调整接收路径和发射路径中的衰耗器而继续。接收路径中衰耗器的衰耗电平降低，从而降低了人工噪声接收功率的电平，增加了自然信号电平，并且因此增加了反向链路覆盖区的大小。发射路径衰耗器的衰耗电平也降低，从而使新基站的发射功率电平增加，并使其前向链路覆盖区扩展。发射功率增加和人工噪声接收功率降低的速率必须充分慢，从而当将新基站加入系统中或从系统中去除时，可以进行新基站和周围基站之间呼叫的转换。

开始时校准系统中的每一个基站，从而使未加载的接收机路径噪声和要求的导频功率之和等于某一常数。校准常数在整个基站系统中是一致的。随着系统的加载(即，远端单元开始与基站进行通信)，补偿网络使在基站处接收的反向链路功率和从基站发射的导频功率之间保持恒定的关系。基站的加载有效地使反向链路转换边界朝基站方向更靠近。所以，为了在前向链路上模拟相同的效果，导频功率随加载的增大而下降。使前向链路转换边界与反向链路转换边界平衡的过程称为基站呼吸(breathing)，详见转让给本发明受让人的、授权日为1996年8月20日的、标题为“Method and Apparatus for Balancing the Forward Link HandoffBoundary to the Reverse Link Handoff Boundary in a Cellular CommunicationSystem”的美国专利5,548,812。在系统中加入基站或从该系统中去掉基站期间使前向链路转换边界与反向链路转换边界平衡的过程称为基站开花(blossoming)或枯萎(wilting)，详见转让给本发明受让人的、授权日为1995年12月12日、标题为“Apparatus and Method for Adding and Removing a Base Station from aCellular Communication System”的美国专利5,475,870。

要求根据每一远端单元发射的控制信息控制基站发射的每一前向链路的相对功率。提供这种控制的主要原因是为了适应这样的事实，即，在某些地方，前向链路可能是异常地不利的。除非提高发射到不利远端单元的功率，否则信号质量可能变成为不可接受。一个这种地方的例子是一个或两个相邻基站的路径损耗近似与和远端单元进行通信的基站的路径损耗相同的点。这时，总干扰将是在相当靠近其基站的点处远端单元所感觉到的干扰的三倍。另外，来自相邻基站的干扰不随来自活动基站的信号一起衰落，这与来自活动基站的干扰的情况是相同的。这种情况下远端单元可以要求来自活动基站的3到4dB的附加信号功率，以达到合适的性能。

在其他时间，可以在信噪比非常好的情况下确定远端单元的位置。这时，基站可以用比标称发射功率低的功率发射相应的前向链路信号，以减小对由系统发射的其他信号的干扰。

为了实现上述目的，可以在远端单元接收机内提供信噪比测量能力。信噪比测量是通过将所要求的信号的功率与总干扰和噪声功率比较来进行的。如果测得的比值小于预定值，则远端单元向基站发送一请求，请求在前向链路上增加功率。如果比值超过预定值，则远端单元发送一请求，请求减小功率。远端单元接收机可以监视信噪比的一种方法是监视生成信号的帧差错率(FER)。

基站从每一远端单元接收功率调整请求，并通过将分配到相应前向链路的功率调整预定量作出响应。调整量通常较小，通常在0.5到1.0dB或约12％。功率的变化率略低于反向链路的变化率，也许是每秒一次。在本较佳实施例中，前向链路调整量的动态范围通常局限于小于标称值的4dB到大于标称发射功率的6dB。

CDMA基站具有对发射功率电平提供精确控制的能力。为了提供精确的功率控制，必须在包含基站发射链的各个元件中补偿增益的变化。增益的变化通常因温度或老化而出现，使得配置时的简单校准过程不能确保输出的发射功率随时间推移而具有精确的电平。增益的变化可以这样来补偿，即，调整发射链中的全部增益，使得基站的实际发射功率与计算的要求发射功率匹配。每一基站扇区产生几个工作在各种数据速率和相对信号电平下的信令信道，相对电平的组合产生了原始射频发射信号。每一个均与信道对应的信道元件调制器计算每一信道信号的期望功率。基站还包括通过将每一信道的期望功率相加来产生扇区要求的输出功率的收发机系统控制器(BTSC)。

构成无线通信系统的一个主要方面是在整个覆盖区内放置天线，从而使远端单元可以处于的整个覆盖区中的每一个地方均由充分的信号电平来支持。为了产生一个分布式天线，基站的发射输出被馈送到由延迟时间分开的天线元件串。分布式天线利用直接序列CDMA的能力，以鉴别满足识别标准的精确的(deliberate)多径产生的多径。

用并行的离散天线串来提高分布式天线系统的性能的技术见转让给本发明受让人的、授权日为1994年1月18日、标题为“CDMA Microcellular TelephoneSystem and Distribution Antenna System Therefor”的美国专利5,280,472，其中，公共串上的每一天线与相邻天线分开一个延迟。分布式天线概念的进一步的发展见转让给本发明的受让人的、申请日为1993年8月27日、标题为“DualDistribution Antenna System”的美国专利申请08/112,392。在分布式天线结构中，从公共节点处不同天线元件的天线发射的信号在基站和天线之间具有不同的延迟路径。天线元件可以包含下变频电路，以减少天线元件和基站之间的电缆布线路径损耗，并且可以采用已有的SAW装置作为延迟元件。

分布式天线排列的另一个优点是所需的站安装工程较小。通常，天线的配置仅由物理限制来确定，要求服务的每一处必须被由二个天线构成的一组天线覆盖。不必考虑天线分布图形的重叠。事实上，要求重叠的覆盖区向重叠区中的所有终端提供分集操作。然而，重叠是不要求的。

个人移动通信网的目的是在大的地理范围内提供覆盖区。这样广大的地理覆盖区是基本的，必须在第一天服务时就提供，以吸引目前经济条件下的用户。大的地理范围内提供覆盖的主要费用是获得地产或土地使用权，以及提供总的地理覆盖区的一部分的覆盖的基站的安装。

注意，有线电视(CATV)网几乎在所有的郊区范围内提供广泛的覆盖。所以，如果称为有线网设施(cable plant)的CATV网可以用作无线通信网，则获得地产和土地使用权的任务和安装分散的基站的费用就可以免除的。所以，中央化的端部处理器可以在该地理区域内单个位置处提供必要的信号处理功能，并且电缆分配装置可以用来将无线信号传送到用户。

发明概述

本发明是将个人通信系统与有线电视厂组合起来的方法和装置。一组无线电天线装置(RAD)与有线网设施相连。RAD对从有线网设施接收的信号进行频率转换和功率控制以用于向远端单元作无线传输。RAD还向从远端单元接收的无线信号提供功率控制和频率转换以用于由RAD向到有线网设施发送。

在有线网设施的端部处，安装了一个基站，用作RAD和公共交换电话网(PSTN)之间的接口。基站提供标准宏蜂窝基站功能，如：下变频、解调、信号组合和信号译码以及调制、功率控制和上变频。基站还可以执行通常是由标准宏蜂窝系统中的中央化系统控制器执行的某些功能，如选择声码处理功能。

除了标准基站和中央化系统控制器的功能以外，CATV基站还必须补偿有线网设施中的增益变化。由RAD参考信号来调整下游功率控制，该RAD参考信号可以隐藏在CDMA信号中，以使效率为最大。上游(upstream)功率控制由上游增益参考信号来调整，该信号是在上游链路上由每一RAD单独发射的。

本发明的结构因其自身的原因而具有许多灵活性。每一RAD可以用作分布式天线的元件，或基站扇区的元件。作为分布式天线或扇区的每一RAD的功能可以从端部处理器从远端来编程。所以，可以从地理上改变系统的容量密度，以适应变化的业务密度。

在配置系统时，灵活性也很重要。当配置系统时，整个系统在基站处只需要一个扇区，来向一开始数量较少的用户提供服务。随着系统用户的增加，可以简单地在端部处增加更多的资源，以提供更高的容量。RAD从端部处远端编程，从而用新增加的资源工作。

基站资源之间的密切关系使得系统可以在解调后和译码前将整个系统内达到相应不同扇区的信号组合起来。从而可在整个服务区域实行更软转换。

附图简述

在结合附图对本发明作了详细描述以后，本发明的特征、目的和优点将变得更清楚，图中，相同的标号表示相同的意义。

图1是典型有线网设施的图；

图2是与个人通信系统组合的典型有线网设施的方框图；

图3描绘的是典型无线电天线装置(RAD)的前向链路信号处理结构；

图4描绘的是典型RAD的反向链路信号处理结构；

图5描绘的是典型的三个扇区基站的天线图形；

图6描绘的是一组向中央化覆盖区提供覆盖的分布式天线；

图7描绘的是给出三个单个扇区基站的标准蜂窝系统的典型实施例；

图8描绘的是标准蜂窝系统的三个扇区基站的典型实施例；

图9A是下游有线网设施链路上的典型功率谱分布；

图9B是上游有线网设施链路上的典型功率谱分布；

图10描绘的是按照本发明的基站的典型方框图；

图11描绘的是处于CDMA扇区信号中央处RAD参考信号的情况；以及

图12是数字层(digital shelf)的局部功能的方框图。

较佳实施例的详细描述

图1是一个典型的有线网设施。卫星信号天线10和12在端部4处接收通常处于Ku或C带频率范围内的电视(T.V.)信号。端部14内的TV接收机14将信号转换成更低的RF频率，用于在整个有线网设施内的传输。通常下游的TV信号位于54兆赫(MHz)到550MHz的频率范围内。从TV接收机14输出的RF电信号被传送到电-光信号转换器16A-16I。每一电-光信号转换器16A-16I将电RF信号转换成光信号，用光纤进行光传输到多个光纤节点20A-20I所服务的地理覆盖区分组。例如，光纤2将光信号从电-光信号转换器16A传送到光纤节点20A。光纤节点20A-20I分布在由来自光纤2的信号所服务的地理区域内。光纤节点20A-20I中的每一个将信号通过电信号电缆提供到多个目的地24A-24I，例如，房屋、住宅建筑物和商用建筑物。沿电信号电缆的长度方向上是多个双向放大器22A-22I。电信号电缆和放大器还可以排列成并行和和/或星形的结构，而不是如图1所示的串联结构。

TV信号从端部4到目的地24A-24I的路径称为下游路径。通常具有一百万人口的城市具有三到四个端部。光纤线路(例如光纤2)沿地下管道中或在地面柱(ground pole)子上作长距离延伸。根据目的地的数目，从每一光纤节点20A-20I，电信号电缆通常延伸约一英里或更小。沿电信号电缆，可以每隔1000英尺插入双向放大器22A-22I。通常，由于每一放大器加入的内调制失真，沿任何一个电信号电缆，可以有不超过5个双向放大器级联起来。

联邦通信委员会(FCC,Federal Communication Commission)规则要求有线网设施提供与目的地的双向通信。这样，除了向目的地提供TV信号的下游系统以外，上游系统提供从目的地24A-24I回到端部4的信令路径。上游路径试图携带比下游路径更低数量的信令业务。例如，上游路径可以用来指示由用户进行的“按观看付费”的选择项目。

上游链路的工作方式基本与下游链路的反向工作方式相同。通常，上游链路工作在更有限的频率范围内，如从5-40MHz。来自目的地24A-24I的信号通过电信号电缆和双向放大器22A-22I传送到光纤节点20A。信号从电形式转换成光形式，用于在光纤2上传输。在端部4处，上游信号由光-电转换器18A-18I转换成电形式。上游信号由用户信号处理器6处理。

典型的结构中，在电-光信号转换器16A-16I与光纤节点20A-20I之间存在一对一的映射(mapping)关系。光纤2中的唯一的电缆单独携带每个下游信号和上游信号。

图2描绘的是实施与图1所示典型有线网设施组合的本发明的典型结构。端部4由端部40代替，端部40提供无线通信的功能。端部40内是使无线通信网与公共交换电话网(PSTN)30接口链接的基站44。另外，基站44提供在下游链路上分布的前向链路码分多址(CDMA)呼叫信号以及导频信号和其他的开销信号。基站44还如在上游链路上接收的那样提供反向链路CDMA呼叫信号和开销信号的选择或组合。下文中将更详细地说明基站44。

如上所述，下游CATV设施通常携带处在54MHz-550MHz的频带内的TV信号。然而，下游CATV设施能够提供高达700MHz的信号通信。一些很新的系统能够在高达850MHz的频率下工作。在那些仅工作在350到450MHz的较老的系统中，需要清除(clear)几个电视频道，以便由PCS使用。在本发明的较佳实施例中，CDMA前向链路信号携带在550MHz-700MHz的频率范围内。CDMA前向链路的每一扇区在CATV设施内被分配有一部分已有的频带。来自基站44的前向链路输出与来自TV接收机14的TV信号由加法器42相加。前向链路CDMA信号基本上是以与通过下游CATV链路传送的TV信号相同的方式传送的。正如将在下文中详细说明的那样，某些前向链路CDMA信号的目的地是无线电天线装置(RAD)50A-50I。RAD50A-50I将前向链路CDMA信号辐射到与光纤节点20A相关的服务区内。RAD50A-50I沿与光纤节点20A相关的电缆长度方向间隔分布，通常为1000-1500英尺的间隔。前向链路CDMA信号是与TV信号一起通过双向放大器22A-22I传送的。很明显，必须配置RAD50A-50I，使得它们提供的信号可以在要求的覆盖区内用足够的能量电平辐射。这样，如果与光纤节点20A相关的电缆处在地下，RAD50A-50I可以安装在一个或更多的目的地24A-24I处。例如，即使电缆处于地下，电缆从地上会集，以连接与每一目的地相关的物理结构。RAD50A-50I可以安装在居所的屋顶上。如果与光纤节点相关的电缆处于地上，RAD50A-50I可以放置在沿电缆方向的任何地方，或与支持电缆的一个柱子安装在一起。

如上所述，上游链路工作在5-40MHz的频率范围内。如果接收路径中存在分集，从而RAD50A-50I中的每一个具有两个不同的接收天线，而每一个天线向基站44提供独立的信号，反向链路CDMA系统的工作情况最佳。所以，如果反向链路CDMA信号在CATV设施内频率多路复用，那么与用作前向链路CDMA信号的情况相比，在反向链路上需要两倍的频谱带宽。但是，在上游CATV设施，仅有35MHz的带宽。所以，如图2所示，每一光纤节点20A-20I与对应于光-电信号转换器18A-18I中的一个对应的直接路径对应。每一光-电信号转换器18A-18I与端部处理器40相连。基站44将信号输出到PSTN30，并从PSTN30接收信号。

如上所述，CDMA通信系统的一个重要方面是对前向链路和反向链路的功率控制。在现有技术的CDMA基站中，信号发生装置和天线装置是位于同一处的。因此，现有技术的CDMA基站可以简单地直接设置发射功率电平。与此类似，现有技术的CDMA基站可以直接测量它接收的信号的信号电平。

相反，在基于CATV设施的系统中，基站44和RAD50A-50I的位置可以相隔数英里。同时，从图2可以很快地看到，每一RAD50A-50I到基站44的路径是不同的。除了路径之间的固定物理差异以外，CATV设施的增益随时间变化很大，例如响应于系统必须工作的宽温度范围内。CATV设施也受各种动态侵入信号的影响。侵入信号是进入有线网设施的不需要的信号。大量的侵入信号是在如从其他通信系统(例如本地电视系统、商业广播无线电系统、民用波段无线电)和从产生随机分散辐射(例如因车辆的启动产生的辐射)的机械装置的城市环境中产生的。侵入信号是无法预测并强烈地依赖时间而变。

已知对CDMA系统的功率控制的重要性和有线网设施幅度响应的复杂性和可变性，功率控制就成为本发明的重要方面。前向链路功率控制补偿是采用在下游链路上发射的RAD参考信号来完成的。反向链路功率控制补偿是采用在上游链路上发射的上游增益参考信号来完成的。下面说明RAD参考信号和上游增益参考信号的形式和功能。

在说明功率控制补偿机制之前，首先让我们检查一下RAD的结构。每一RAD同时提供前向链路信号处理和反向链路信号处理。图3描绘的是含有本较佳实施例的典型RAD的前向链路信号处理结构。图3中，耦合器60耦合来自电缆的RF信号。分裂器62划分输入信号，使之可以由不同的处理元件使用。RAD参考信号处理器84从出现在电缆上的种种信号中获取RAD参考信号。RAD参考信号有三个用途：用作信道增益参考、用作频率合成器的参考，以及用来将控制数据发射到RAD。每一种功能详述如下。RAD参考信号处理器84从RAD参考信号获取频率参考信号，并将其提供给锁相环路(PLL)64和68。RAD参考信号处理器84还获取增益参考信号，该增益参考信号由RAD微处理器88进一步处理，并最后提供到增益控制器72。RAD参考信号处理器84接着获取控制数据，并将其提供到RAD微处理器88作进一步分析。控制数据可以包含仅用于该RAD的来自端部40的命令。例如，控制数据可以指示PLL68或PLL64的频率应当变更为新的频率了。

中间频率(IF)处理器70还从分裂器62接收信号。IF处理器70对输入信号进行频率转换，从而将所要求的信号的中心频率处于预定的IF频率附近。如上所述，前向链路CDMA信号在有线网设施内是频率多路复用。PLL64产生的频率与来自分裂器62的输入信号混合，从而将所要求的波形中心频率大约处于预定的IF频率处。通常，IF处理器70采用表面声波(SAW)滤波器或其他与信号波形匹配的滤波器，该信号波形由RAD发射并由RAD拒绝来自分裂器62的其他信号。如果RAD之间的距离不足以提供延迟以产生有用的多径延迟，则IF处理器70还可以含有可替换或可编程字段(field)或固定延迟的元件。

IF频率信号从IF处理器70输出到增益控制器72。增益控制器72根据来自RAD微处理器88的控制信号设定RAD的发射输出功率。混合器74将来自增益控制器72输出的增益受控信号上变频成发射频率。功率放大器76提供标称固定增益，并将信号放大成适合于发射的功率。滤波器77对用于发射的信号进行滤波，以抑制不想要的混合器产物。耦合器78从该RAD经天线80发射的功率中耦合出一小部分。来自耦合器78的耦合功率由功率检测器测量，并将结果报告回RAD微处理器88。

图4描绘的是本较佳实施例中含有的典型RAD的反向链路信号处理结构。图4中，天线100和126中的每一个与该RAD相关。采用在每一RAD处分开一定距离的两个共同配置的天线引入所要求的分集。天线的间距应当能使两个天线在提供独立的衰落时大体具有相同的覆盖区。在一个基站处放置两个天线用以获得分集在宏蜂窝系统中是很普通的。在宏蜂窝系统中，具有相当大覆盖区(通常在几英里的数量级)的两个天线放置在一个基站处。通常，天线放置成约5到20个波长的间距，以获得路径分集和衰落中的独立性。如上所述，为了获得路径分集的全部优越性，在将所得解调信号相加求和以产生总和结果之前，分开解调每一不同的信号。解调过程是在端部40中执行的。因此，在本发明中，独立的接收信号从每一RAD传送回端部40，每一个与分别称为第一信号路径和第二信号路径的天线100和126中的一个对应。因此，有线网设施中的上游信号需要近似两倍于下游信令所需的带宽。

从天线100，第一接收信号进入可控衰耗器102，并且从天线126，第二接收信号进入可控衰耗器128。尽管在天线100和126以后直接放置可控衰耗器102和128似乎是反直觉的，但可控衰耗器102和128用作两个重要的作用。为了使在端部40处解调的信号能够恰当地组合起来，要组合的每一信号的相对信号电平必须是已知的，从而可以对信号进行恰当加权，而与其他信号组合起来。因为仅产生一个上游增益参考信号以便进行来自每一RAD的这一处理，所以上游增益参考信号用来指示来自一个RAD的两个接收信号的相对电平。所以，两条路径必须平衡，使得它们向它们接收的信号提供相同的接收性能(噪声数和增益)。可控衰耗器102和128可以用来校准第一路径和第二路径。可控衰耗器102和128的第二个用途是实现RAD呼吸和开花。呼吸是前向链路转换边界和反向链路转换边界相对于相邻RAD平衡的过程。开花是在操作中加入RAD或去除RAD的过程。RAD微处理器88控制可控衰耗器102和128的衰耗，以实现这些过程。上述美国专利5,548,812和5,475,870中均详细说明了包括各种变异的呼吸和开花。

接着，在每一条路径中，接收信号由低噪声放大器104和130放大。被放大的信号接着由混频器106和132转换成固定IF频率的信号。固定IF保持在相同的频率下，而不管是天线100和126接收的频率还是在有线网设施上将信号从RAD发射到端部40的频率。混频器106和132受PLL118的驱动，PLL118产生由RAD微处理器88编程并参照RAD参考信号(为清楚起见未画出连接)的频率。

混频器106和132的输出分别由滤波器108和134进行带通滤波，以去除不需要的频率。时间延迟单元110和136可以是固定的、字段(filed)可替换的、或中可控延迟的装置。如果(例如)组合从每一天线100和126起的两条信号路径，或者将信号与有线网设施中的其他RAD的信号组合，则需要在接收链中提供延迟。进一步的细节见上述美国专利5,280,472和美国专利申请08/112,392。

混频器112采用PLL120提供的混频信号将第一信号转换成恰当的频率，用于在有线网设施上传输。混频器138采用PLL122提供的混频信号将第二信号转换成恰当的频率用于在有线网设施上传输。PLL120和122由RAD微处理器88编程，并被提供给RAD参考信号(为清楚起见未示出连接)作参考。加法器144在公共输出上将第一信号和第二信号以及上游增益参考信号相加。增益控制器146调整组合信号的增益，而放大器148放大组合的信号。耦合器150将组合信号耦合到有线网设施上。

图4中，为清楚起见，再一次示出了RAD微处理器88。在该较佳实施例中，RAD微处理器88是一个在RAD的接收部分和发射部分上提供控制的单个处理单元。图4中还示出的是电压受控温度补偿晶体振荡器(VCTCXO)154。VCTCXO154提供用于RAD微处理器88的时钟信号，和用于上游增益参考信号发生装置152的参考信号。在拥有了RAD参考信号以后，RAD微处理器88可以使VCTCXO154的输出与RAD参考信号同步，并使它们的输出相位相互锁定。当RAD第一次接收到功率时，VCTCXO154可以提供可以实现自举(bootstrapping)功能的时钟和参考。

上游增益参考信号发生装置152为RAD提供功率控制机构。每一RAD将可识别的上游增益参考信号发送回端部40，在该端部40处测量信号，并将该信号与接收的其他上游增益参考信号电平比较。端部40通过RAD参考信号向各个指向它的RAD发送一条消息，指示其增加或降低它提供到有线网设施的信号的功率电平。如上所述，有线网设施提供可以随时间而显著变化的增益。有线网设施的增益和随时间的变化对于不同的频率是不同的。每一RAD需要具有上游增益参考信号，由它产生的该信号即使与来自其他RAD的信号组合也是在端部40处可识别的。下面给出有关上游增益参考信号操作的进一步的细节。

如上所述，典型的蜂窝系统由多个具有相关配置天线的相距一定距离的基站组成。典型的蜂窝基站可以由三个或更多的扇区组成。扇区是相互紧密相关的基站的分割(subdivision)。每一扇区发送与基站中每一其他扇区发射的一组信号不同的一组信号。因为扇区电路是并置(collocated)的，所以，可以在扇区间容易地共享和相互连接。典型的三扇区基站的天线图形如图5所示，图5中，覆盖区300A用最细宽度的线表示。覆盖区300B用中等宽度的线表示。覆盖区300C用最粗的线表示。图5中所示的三个覆盖区的形状是用标准的方向性双极天线产生的。覆盖区的边缘可以被认为是远端单元接收支持通过该扇区的通信所必须的最小信号电平的位置。当有关远端单元进入该扇区时，远端单元感觉到的从基站接收的信号强度增加。点302处的远端单元可以通过扇区300A通信。点303处的远端单元可以通过扇区300A和扇区300B进行通信。点305处的远端单元通过扇区300B进行通信。当远端单元通过扇区的边缘时，通过该扇区的通信质量下降。在图5中所示基站和未示出的相邻基站之间工作在软转换方式下的远端单元可能靠近一个扇区的边缘处。

分布式天线结构的描述见上述美国专利5,280,472。在’472专利中所描述的天线系统中，一系列天线由延迟元件隔开而串连在一起。天线系列可以用来提供对细长区域或具有大量衰耗物体的区域的覆盖。例如，分布式天线可以用来提供两个很高建筑物之间沿人行道长度方向的信号。分布式天线可以容易地提供被如图5所示由大建筑物阻塞的标准基站在转角周围覆盖区的覆盖。

分布式天线系统可以用来向集中而不是细长覆盖区的覆盖。例如，图6示出了一组分布式天线306A-306J，这些天线分别提供覆盖区305A-305J。分布式天线系统通常与单扇区基站一起使用。所以，每一分布式天线306A-306J发射相同的信号组。即使当延迟元件用在天线之间时，每一分布式天线306A-306J提供相同的信号组。除了覆盖区形状灵活性较大以外，分布式天线的优点是向覆盖区内的远端单元提供相对恒定的信号功率。所以，远端单元能够避免在快速消耗电池能量的很高的发射电平下进行发射。

在图6所示的分布式天线结构中，由于远端单元在覆盖区305A-305J之间移动，所以，基站或远端单元不执行任何形式的转换。通过一个以上的分布式天线306A-306J进行通信的信号对于基站和远端单元来说似乎是多径传播是以与自然出现的多径传播相同的方式被发现、解调和组合的。

图7描绘的是给出三个单扇区基站362、364和368的标准蜂窝系统的典型实施例。图7中，天线310、326和344中的每一个是分别用于基站362、364或368的接收天线。基站362、364和368相互靠近，而天线310、326和344具有重叠覆盖区，从而单个远端单元信号可以一次与三个基站处于软转换。天线310、326和344中的任何一个天线可以是如图6所示的分布式天线。通常，基站使用的分集接收天线意味着每一扇区处采用两个独立的天线。每一分集天线与其自身的RF接收处理解调元件相连，可以分配用来服务来自天线的信号。这样一种分集排列为清楚起见未在图7中示出。

天线310、326和344提供接收信号，分别接收处理过程312、328和346。接收处理过程312、328和346处理RF信号，并将该信号转换成数字位。接收处理过程312、328和346还可以对数字位进行筛选。接收处理过程312将经筛选的数字位提供到解调元件316A-316N。接收处理过程328将经筛选的数字位提供到解调元件332A-332N。与此类似，接收处理过程346将经筛选的数字位提供到解调元件350A-350N。

解调元件316A-316N通过互联320受控于控制器318。控制器318将解调元件316A-316N如基站362所感觉的那样，分配到来自同一远端单元的信息信号。各信号可以因环境的多径特征而产生。解调元件316A-316N产生在符号(symbol)组合器324中组合的数据位322A-322N。符号组合器324的输出可以被组合成适合于维特比(Viterbi)译码的软判断数据。经组合的数据由译码器314译码，并输出作为消息1，且传送到蜂窝或个人通信系统控制器370。

来自基站362用于远端单元的功率调整命令是由控制器318从由解调元件316A-316N解调的所有信号的组合信号强度产生。控制器318可以将功率控制信息传送到基站362的发射电路(未示出)，用于转接到远端单元。

解调元件332A-332N通过互联线336受控制器334控制。控制器334将解调元件332A-332N分配到来自同一远端单元的各个信息信号。解调元件332A-332N产生在符号组合器340中组合的数据位338A-338N。符号组合器340可以组合成适用于维特比译码的软判断数据。经组合数据由译码器342译码，并输出作为消息2，且传送到蜂窝或个人通信系统控制器370。

用于远端单元的功率调整命令由控制器334从由解调元件332A-332N解调的所有信号的组合信号强度产生的。控制器334将功率控制信息传送到基站364的发射电路(未示出)，用来转接到远端单元。

解调元件350A-350N通过互联线354受控于控制器352。控制器352将解调元件350A-350N如基站368感觉的那样，分配到来自相同远端单元的信息信号中的一个信息信号。解调元件350A-350N产生在符号组合器358组合的数据位。符号组合器的输出可以组合成适合于维特比译码的软判断数据。组合数据由译码器360译码，并输出作为消息3，并传送到蜂窝或个人通信系统控制器370。

用于远端单元的功率调整命令由控制器352从由解调元件350A-350N解调的所有信号的估算信号强度产生。控制器352可以将功率控制信息传送到基站368的发射电路(未示出)，转接到远端单元。

对于工作在系统中软转换下的每一远端单元，蜂窝或个人天线系统控制器370从至少两个基站接收经译码的数据。例如，在图7中，蜂窝或个人通信系统控制器370从分别来自基站362、364和368的公共远端单元以消息1、2和3的形式接收译码数据。译码数据是不能被组合，以产生通过在译码前将数据组合起来而得到的优点的。所以，通常蜂窝或个人通信系统控制器370是不将来自每一基站的译码数据组合起来的，而是从具有最高信号质量指数的三个译码数据消息1、2或3中选择出一个，并舍弃另外两个。图7中，选择器372一个一个帧地执行选择过程，并将结果提供到声码器或其他的数据处理单元。有关选择过程的更多的信息见转让给本发明的受让人的、标题为“采用重复数据选择的通信系统”的共同待批的美国专利申请08/519,670。

从符号组合器324、340和358输出的组合的但未译码的数据不是分别从基站362、364和368传送到系统控制器370的原因是因为解调过程在很高的速率下产生数据。大块的数据在译码过程中用来产生经译码的数据。必须对数据符号进行译码的数据量与指定译码符号和质量指数的数据量之比可以高达1000比1。除了复杂以外，除非采用很高速率的链路，否则传送这样大的数据量的固有延迟是禁止的。所以，系统中几百个基站(图7中示出了其中的大多数)与系统控制器370之间的互联系统通过仅仅传送译码数据和质量指示而不是适合于组合的未译码数据而大大简化。

除了传送与组合但未译码的数据相关的大量数据的复杂性以外，价格也过高。通常，系统的基站远离系统控制器。从基站到系统控制器的路径通常包含租用线路如T1接口线路。这些线路的价格主要是由它们所携带的数据量决定的。所以，增加从基站传送到系统控制器的数据量不仅费用高，而且技术上困难。

在略差于最佳的系统中，可以将图7所示的软转换的选择方法通过将公共基站的每一扇区当作分开的、独立的基站而直接应用于扇区化的基站。基站的每一扇区可以组合来自公共远端单元的多径信号，并对这些信号进行译码。经译码的数据可以由基站的每一扇区直接传送到蜂窝或个人通信系统控制器，或者在基站处比较和选择，将结果传送到蜂窝或个人通信系统控制器。但一种好得多的处理公共基站的扇区见的转换的方法是采用上述美国专利申请08/144,903中所描述的更软转换。提供更软转换的电路见图8所示。

图8中，天线222A-222C中的每一个是用于一个扇区的接收天线，并且天线230A-230C中的每一个天线是用于一个扇区的发射天线。天线222A和天线230A与公共覆盖区对应，并且在理想情况下，可以具有相同的天线图形。与此类似，天线222B和230B以及天线222C和230C分别与公共覆盖区对应。图8代表典型的基站，其中，天线222A-222C具有重叠的覆盖区，从而每次一个远端单元信号可以出现在一个以上的天线处。天线222A-222C可以提供如图5所示的天线图形，或者一个或多个天线222A-222C可以是分布式天线。

再参见图8，天线222A、222B和222C将接收信号分别提供到接收处理过程224A、224B和224C。接收处理过程224A、224B和224C对RF信号进行处理，并将该信号转换成数字位。接收处理过程224A、224B和224C可以对数字位进行筛选，并将所得数字位提供到接口端226。接口端226可以在控制器200的控制下通过互联线212，将三个输入信号路径中的任何一个与任何一个解调元件204A-204N相连。

解调元件204A-204N通过互联线212受控于控制器200。控制器200将解调元件204A-204N分配给从来自任何一个扇区的一个远端单元的一个信息信号。解调元件204A-204N产生数据位220A-220N，每一个数据位代表来自一个远端单元的数据的估算。数据位220A-220N在符号组合器208中组合，产生来自远端单元的数据的一个估算。符号组合器208的输出可以组合成适合于维特比译码的软判断数据。组合符号被传送到译码器228。

解调元件204A-204N还通过互联线212向控制器200提供几个输出控制信号。传送到控制器200的信息包括分配到特定解调元件的信号的信号强度预算。每一解调元件204A-204N测量解调的信号的信号强度估算，并将估算的信号强度提供给控制器200。

注意符号组合器208可以组合只从一个扇区而来的信号，产生一个输出，或者如接口端226选择的那样，可以组合来自多个扇区的符号。从接收信号的所有扇区的估算信号强度中由控制器200产生一个功率控制命令。控制器200可以将功率控制信息传送到基站每一扇区的发射电路。所以，基站中的每一扇区将相同的功率控制信息传送到一个远端单元。

当符号组合器208是来自远端单元的组合信号而该远端单元通过一个以上的扇区进行通信时，远端单元就处在更软转换。基站可以将译码器228的输出发送到蜂窝或个人通信系统控制器。在蜂窝或个人通信系统控制器处，来自与远端单元对应的该基站和其他基站的信号可以采用上述选择过程用来产生一个输出。

图8所示的发射过程通过蜂窝或个人通信系统控制器从终端用户接收用于远端单元消息。消息可以在一个或多个天线230A-230C上发送。接口端口236将用于远端单元的消息如控制器200设置的那样与多个调制元件234A-234C中的一个相连。调制元件234A-234C用合适的PN码调制远端单元的消息。来自调制元件234A-234C的调制数据分别被传送到发射处理过程232A-232C。发射处理过程232A-232C将消息转换成RF频率，并分别通过天线230A-230C，在合适的信号电平下发送信号。注意，接口端口236和接口端口226独立工作指的是，通过一个天线222A-222C中的一个从特定的远端单元接收信号不一定就意味着相应的发射天线230A-230C将信号传送到特定的远端单元。同时要注意的是，通过每一天线发送的功率控制命令是相同的，所以，对于最佳功率控制性能，来自公共基站的扇区分集不是必须的。这些优点见上述美国专利申请08/144,901和08/316,155，通过一个称为发送选通(transmit gating)的过程。

注意基站资源的灵活性增加。比较图7和图8，灵活性是明显的。在图7所示的三个基站中，假设基站362载有许多信号，从而输入信号的数量大于解调元件可以处理的数量。基站364的负载较少并且拥有未使用的解调元件无助于基站362。然而在图8中，每一解调元件可以被赋予多个扇区中的一个扇区，从而使资源分配到负载最多的扇区。

本发明中，端部40处只有一个中央化的基站。(见图2)。所以，系统中的所有解调元件可以被认为是以与标准系统的扇区那样以相同的方式而密切相关的。来自任何RAD的信号在译码前可以与来自任何其他RAD的信号组合起来，因此提供了一种改进的系统性能。在大多数理想的结构中，去掉了这一选择过程，并且可以在系统的整个覆盖区内提供更软的转换。注意，考虑到结构的简化，可以限制解调元件之间的互联性，并且有时采用选择来组合某些信号。

除了在整个系统中提供更软转换的优点以外，这种系统的极端的灵活性使得它能够简单地开始系统的初始部署，并重新组成系统，以适合于系统中的变化。灵活性是因为在上述系统中，每一系统可以作为分布式天线的节点而工作，或者作为独立的扇区而工作，并且RAD的作用可以由端部40简单地、快速地和远程控制地改变。

图9A是下游有线网设施链路上的典型的频谱分布。因为有线网设施上传统的电视信道约为6MHz的带宽，所以较佳实施例中，前向链路信令采用6MHz的频率块。同时，一个典型的基站由三个扇区组成。因此，为了使得与传统的蜂窝设备一致，参照三个相关的扇区来分配频率。很明显，许多其他频率分布和资源分配可以容易地适合于本发明的概念。图9A中示出了用于三个扇区的CDMA波形。在本较佳实施例中，CDMA波形对于每一扇区近似为1.25MHz宽。图9A中还示出了通过发射所示三个扇区中的任何一个扇区的RAD来监视的RAC参考信号。RAD中尖锐的SAW滤波器可以将RAD处的其他CDMA波形和RAD参考信号抑制到足够的电平上，从而仅使要求的信号在无线链路上传送到远端单元。

图9B是上游有线网设施链路上的典型的频谱分布。反向链路信令因传统的上游频谱分配而较少受到限制。在图9B所示的分配中，假设至少某些RAD配置有如图4所示典型RAD的第一分集天线和第二分集天线。所以，需要更大的上游带宽分配来为三个扇区服务。在如图9B所示的典型结构中，分配13MHz，一部分频谱分配用于RAD特有的上游增益参考信号。

除了图9A和9B，扇区信号被频率多路复用到电缆上。可以通过RAD参考信号来向RAD发布命令，以调谐其PLL，从而从RAD发射扇区1频率，并且RAD将其接收的信号提供到扇区一第一频率和扇区一第二频率。也可以命令具有邻接覆盖区的第二RAD发射和接收扇区1。所以第二RAD就象是分布式天线结构中具有第一RAD的另一个天线。无论第一RAD和第二RAD是与相同的光纤节点还是与不同的光纤节点(例如图中的光纤节点20A-20I)相连，都是这样。因此，从第一RAD的覆盖区到第二RAD的覆盖区的远端单元不会进行转换。远端单元和基站的处理过程将覆盖区中的变化简单地视为新多径传播的产生。

另外，可以通过RAD参考信号向第二RAD发命令，以调谐其PLL，从而从RAD发射扇区2频率，并且RAD将其接收的信号提供到扇区2第一频率和扇区二第二频率。这时，当远端单元从第一RAD的覆盖区移动到第二RAD的覆盖区时，远端单元执行转换的情况与上面的相同。根据基站的结构，基站执行远端单元的软或更软转换。通常，从远端单元看来，软转换和更软转换是相同的。

图10描绘的是按照本发明的基站的典型方框图。特别是，图10详细绘出了图2所示的基站44。基站44从光-电信号转换器18A-18I接收输入。在大多数一般情况下，每一光-电信号转换器18A-18I可以含有由基站44支持的K个不同扇区中的任何一个。双排下变频器410A-410N通过互联线414与光-电信号转换器18A-18I相连。下变频器410A-410N的双排性质反映了这样一个事实，即，光纤束可以同时含有第一分集接收和第二分集接收。如果有某些RAD不提供分集接收，则某些下变频器在本质上就不必是双排的。在大多数一般情况下，互联线414能够将任何一个光-电信号转换器18A-18I与任何一个双排下变频器410A-410N相连，并且能够将来自两个或多个光-电信号转换器18A-18I的信号组合起来。

参照图9B，可以容易地看到，在将每一信号从每一输入扇区下变频成公共IF频率时，在下变频器和光-电信号转换器之间是没有一一对应关系的。例如，如果光-电信号转换器18A仅提供与图9B中所示的三个扇区对应的信号，则必须有六个不同的下变频器-分别与扇区1-第一、1-第二、2-第一、2-第二、3-第一和3第二对应-从光-电信号转换器18A接收信号。在本较佳实施例中，如果光-电信号转换器18A和光-电信号转换器18B中的每一个携带有相同的频率下与扇区1-第一对应的信号，则这些信号可以在下变频前在互联线414中组合。

在大多数一般情况下，在有线网设施中的第一光纤上在第一频率下携带由基站44支持的K个不同扇区中一个给定扇区这样的事实并不一定意味着其他光纤也在第一频率下携带相同的扇区。因此，即使在具有仅三个扇区并且具有在互联线414中在RF下组合信号的能力的系统中，也要求在双排(N)中支持的扇区数(K)与双排下变频器数之间大于二比一的比例。例如，如果光-电信号转换器18A携带中心位于约12MHz处如图9B所示的三扇区组，而光-电信号转换器18B携带中心位于约25MHz的如图9B所示的三扇区组，那么12个不同下变频器必须服务于三个扇区。

双排下变频器410A-410N提供输入信号的下变频和滤波。在本较佳实施例中，来自每一双排下变频器410A-410N的信号输出是公共IF频率。

与双排下变频器410A-410N并行的是上游增益参考信号处理器412A-412M。互联线414还提供从光-电信号转换器18A-18I到上游增益参考信号处理器412A-412M的上游增益参考信号(典型的如图9B所示)之间的互联接。来自每一RAD的上游增益参考信号必须在基站44处单独分析，因此上游增益参考信号处理器(M)的数量不是由双下变频器(N)的数量设置的。在本较佳实施例中，仅需要在不连续的时间间隔上而不是连接地监视上游增益参考信号。例如，每一上游增益参考信号处理器412A-412M可以分配用来通过顺序测量每一信号中的功率电平一次监视多达12个不同的上游增益参考信号。这样，可以降低上游增益参考信号处理器(M)的实际数量。

上游增益参考信号处理器412A-412M测量每一RAD的上游增益参考信号的幅度。上游增益参考信号的测量提供了上游信号相对幅度的估算。测量结果经互联线408报告到有线网设施通信控制器430。消息通过RAD参考信号被送回到命令RAD增加或降低它所提供的上游信号电平的相应RAD。所以，从每一RAD输出的相对信号电平受到控制，从而信号可以在有线网设施或基站44内恰当组合起来。上游增益参考信号处理器412A-412M还可以提供其他的功能，如监视来自RAD或差错管理的消息。

互联线408执行双排下变频器410A-410N到双排加法器407A-407K之间的互联接。双排加法器407A-407K将与相同扇区对应的每一下变频器410A-410N的输出相加。

除了来自每一RAD的上游功率需要相对于其他功率受到控制从而可以完成有效的组合以外，端部40还必须调整上游信号的绝对电平。如上所述，采用有线网设施来提供个人通信系统的分配的一个特有的问题是存在侵入信号(ingresssignal)。由于系统中采用的信息信号的宽带本质和反向链路功率控制机制，即使在无线环境中注入相当大量的阻塞干扰，以及在有线网设施中注入侵入信号，因此本较佳实施例的CDMA系统能够容忍这些负面的影响。反向链路功率控制机制将反向链路信号控制在如RAD接收的很有限的动态范围内。每一远端通信单元调整其发射功率，从而不管远端单元和RAD之间的间距如何，RAD在相同的电平下接收远端单元信号。因为反向链路功率具有相当低的动态范围，所以，上游有线网设施信号可以在有线网设施中具有始终如一的高功率电平工作点，因此具有低功率电平的侵入信号的优点。

然而，同样重要的是上行链路的工作点保持足够低，从而不会使路径中的电-光信号转换器和其他的装置过载。反向链路上游信号的工作点也必须足够低，从而不会使其他上游有线网设施信号(如来自有线电视用户的“按观看收费”指示信令)劣化。所以，端部40还必须解决对有线网设施上的上游信号的绝对电平问题。

采用如图10所示的结构，有许多种控制绝对电平的方法。记住，不管从相应的RAD接收到的实际信号是什么，上游增益参考信号在相同的电平下达到端部40。所以，必须采用其他的方法来确定总功率。一种方法是使每一活动双排下变频器410A-410N向有线网设施通信控制器430报告它所接收的信号的绝对电平。响应于此，有线网设施通信控制器430可以命令每一RAD增加或降低它提供上游信号的信号电平。

每一双排加法器407A-407K的输出被提供到自动增益控制(AGC)单元406A-406K中相应的一个。每一双排自动增益控制406A-406K提供IF信号处理，如滤波。在本较佳实施例中，双排下变频器410A-410N输出由模拟双排加法器407A-407K组合的模拟信号。经组合的模拟信号在双排自动增益控制单元406A-406K中被转换成数字信号。为了使模-数转换器进行恰当工作，必须仔细地控制模-数转换器中输入的模拟信号的幅度。双排自动增益控制单元406A-406K的自动增益控制功能是将组合的模拟信号设置成恰当的电平用于转换，并且不会影响有线网设施的功率控制环路。另外，A、D转换器可以位于调制解调器400内。

调制解调器400通过互联线404与双排自动增益控制单元406A-406K相连。每一数字层(shelf)由信道元件(channel element)调制解调器排(bank)组成。信道元件调制解调器执行解调元件(如图8中所示的解调元件204A-204N)的功能。在大多数一般情况下，调制解调器排400中的每一解调元件可以被分配给来自任何一个双排自动增益控制单元406A-406K的任何一个扇区信号。

图12描绘的是采用与如图8所示元件类似的元件的相同编号的数字层402中一个信道元件调制解调器的局部方框图。图12中所示的信道元件调制解调器用来处理与一个远端单元对应的信号。在大多数理想的较佳实施例中，每一解调元件204A-204N可以分配用来对通过互联线404来自任何一个双排自动增益控制单元406A-406K的多径信号进行解调。所以，如果从同一双排自动增益控制单元406A-406K接收到一个以上的可用多径信号，那么一个以上的解调元件204A-204N可以分配用于同一双排自动增益控制单元406A-406K。同样，如果通过有线网设施在两个不相交的路径上接收远端单元信号，则解调元件204A-204N可以被分配到不同的双排自动增益控制器406A-406K。注意，每一解调元件204A-204N的输出在符号组合器208中组合，按照独立于提供信号的双排自动增益控制单元406A-406K的信号质量进行加权，并且不采用选择过程，因此在整个覆盖区上提供软转换。

图12还描绘了数字层402中一个信道元件调制解调器的调制部分。在该较佳实施例中，前向链路业务信道信号是在传输前由导频序列调制的。如果从工作在与不同的导频信号偏置相关的两个RAD单元提供产生的前向链路信号，那么前向链路信号需要由两个不同的调制元件产生。调制解调器排控制器237通过图8所示的总线237到控制器200执行模拟控制功能。

互联线414、互联线404、互联线426和互联线408在理想情况下可以将任何一个输入与任何一个输出相连。特别是在很大的系统中，实际的具体结构会因成本、空间或其他的实际原因而限制相互连接。例如，可能会因限制相互连接而使第一组光-电信号转换器与第一组下变频器耦合，而无法与第二组下变频器耦合。互联线414、互联线408、互联线426以及互联线404的连接结构是由有线网设施通信控制器430动态控制的。(为清楚起见，图10中未示出某些连接)。

发射信号是在数字层402中产生的。对于每一活动扇区，包含导频信道、同步信道、寻呼信道和所有业务(即特定的移动通信)信道的完整的信号组是从数字层402输出，并输入到互联线404的。从调制解调器排(bank)400输出的每一扇区信号由上变频器422A-422P中至少一个进行上变频。如果要在不同的频率下在多个导线束上传送扇区信号，则扇区信号被提供到一个以上的上变频器422A-422P。

对于每一扇区信号，要求的发射信号电平的数字指示被发送到一个或多个RAD参考发生器420A-420L。携带扇区信号的每一导线束还必须携带相应的RAD参考信号，该RAD参考信号提供下游功率控制信息、上游功率控制信息，以及监视一个扇区信号的线束上相应于RAD的任何其他控制信息。

如果在另一种实施例中，要求的发射信号的数字指示不是由数字层402产生的，则可以在测量进入扇区信号的功率的上变频器422A-422P的前面加入功率监视电路。测得的功率电平可以直接或间接地报告给RAD参考发生器420A-420L中合适的一个，RAD参考发生器将根据要求的发射信号电平的数字指示，以与较佳实施例中相同的方式对测得的值动作。

如果单个的线束如图9A所示的那样向相同线束上的RAD提供三种不同的扇区信号，则三种不同的要求发射信号电平的数字指示被发送到RAD参考发生器420A-420L中的一个。对于监视该线束上扇区信号的每一RAD，还必须提供上游功率控制信息。该信息是从有线网设施通信控制器430提供，而从上游增益参考信号处理器412A-412M得出的。

互联线426必须能够将从多个上变频器422A-422P得到的输出与一个或多个电-光信号转换器16A-16I耦合。如果多个线束在相同的频率下发射有线网设施中携带的相同的扇区信息，则同一上变频器可以驱动多个电-光信号转换器16A-16I。如果在如图9A所示的相同线束上传送多个驱动，则一个以上的上变频器422A-422P与相同的一个电-光信号转换器16A-16I耦合。互联线426还将来自一个RAD参考转换器420A-420L的相应的RAD参考信号与每一电-光信号转换器16A-16I耦合。如果RAD参考信号具有足够的信息带宽以提供功率控制和其他的控制信息，则同一RAD参考信号可以与多个电-光信号转换器16A-16I耦合。另外，即使线束携带相同的扇区信号，也可以为每一线束产生不同的RAD参考信号。这样，RAD参考信号仅携带与线束上的那些RAD相应的控制信息。

与上游链路相似的是，还必须控制下游链路的绝对电平。典型的电缆下游TV信号工作在约112dB/Hz(分贝/赫兹)下。在本较佳实施例中，可以从该电平中减去CDMA信号电平约10dB，以确保CATV性能不会受CDMA信令的影响。

互联线414还提供从光-电信号转换器18A-18I到侵入处理器416的连接。下面详细描述侵入处理器416的功能。

在典型宏蜂窝系统中，基站不是与PSTN直接接口相连的。通常，中央化的系统控制器在一组基站上提供控制。例如，图7绘出包括用于基站362、364和368的选择过程的系统控制器370。本较佳实施例中，可以去掉选择过程，但还有其他现在可以委托(delegate)给端部40的中央化控制器的功能。例如，按照“双模式宽带扩展谱蜂窝系统的移动站-基站兼容性标准(Mobile Station-BaseStation Compatibility Standardfor Dual-Mode Wideband Spread Spectrum CellularSystem)”TIA/EIA/IS-95(通常简称为IS-95)设计的CDMA系统提供声码处理成帧的话音数据。系统控制器370提供用于在PSTN上的脉冲编码调制(PCM)信令和用在CDMA系统中声码处理帧之间的转换。

在本较佳实施例中，系统提供来自远端单元的话音和数据服务操作。端部还需要提供通常是由宏蜂窝系统中的系统控制器执行的各种数据服务功能。端部还需要执行计费功能和其他通常需要系统控制器处理的呼叫处理功能。端部还可以包含在CATV系统和PSTN之间交换呼叫的交换机。

各种结构和功能分配与本发明是一致的。例如，系统控制器的传统功能可以保留委托给独立的系统控制器，并且端部可以被当作是更大系统的一个或几个基站。

如上所述，RAD用三种方式使用RAD参考信号。第一种方式是，RAD参考信号要将数字信息传送到RAD，第二种方式是，它被用作RAD中的频率参考。第三种方式是RAD参考信号用作测量有线网设施增益的参考。使RAD参考信号能够执行所有三种功能的一种方法是，如果RAD参考信号是一个幅度调制(AM)信号。

在本较佳实施例中，系统中的每一RAD被赋予其自身的唯一地址。实际上，只有分配用来监视公共RAD参考信号的每一RAD具有唯一的地址并且因此地址可以在整个系统中重复是必要的。在大多数灵活的设计中，即使RAD地址也是可以由端部40来远端控制的，但是地址也必须在硬件中固定。RAD信令格式可以采用标准的信令格式，在这种信令格式中，每一RAD监视用于其自身地址的RAD参考信号。当在RAD参考信号上传送的地址与RAD地址或通用地址对应，RAD对后面的消息进行译码，并在必要时，根据其而动作。如果该地址不与RAD地址或通用地址对应，则RAD简单地忽略以后的消息，但继续监视RAD参考信号。需要RAD参考信号的期望信号速率仅约每秒300位(bps)，但也可以采用9.6千bps(kbps)或19.2kbps的标准调制解调器速率。

RAD参考信号的第二个用途是用作RAD中PLL的频率参考。RAD参考信号也用作RAD时钟的频率参考，用来使数据的转移(transfer)同步。作为AM(调幅)调制信号，信号的频率不随时间而变，信号几乎可以直接用作参考。另外，为了避免幅度和相位调制失真，所使用的调制应当相当快，并且没有DC(直流)成份。可以采用诸如提供“M”个成形频谱密度的分相调制或Manchester调制的调制技术，从而使失真不会位于接近载波的地方。

RAD参考信号的第三个用途是近似(approximate)端部40和每一RAD之间有线网设施的增益。如果仔细设计调制方案的话，调幅信号可以用作幅度参考。例如，AM(调幅)调制指数应当保持相当低。传送的数字数据应当在相当短的时间内含有相等数量的逻辑“1”和“0”。还必须使RAD在某些时间内对RAD参考信号的功率取平均。

正如在背景技术中指出的那样，下游有线网设施上携带的组合前向链路CDMA信号是组合产生组合前向链路信号的信号的数量和功率的函数。同样由于上文中指出的原因，重要的是恰当控制每一RAD传送的相对功率，从而转换边界在RAD之间恰当保持对齐。产生表示合适的组合信号强度的增益信号的方法和装置详见转让给本发明的受让人的、标题为“Apparatus and Method forControlling Transmission Powerin a Cellular Communications System”、申请日为1995年9月8日的美国专利申请08/525,899。

系统中每一扇区根据所传送的每一信号的数量和相对信号强度具有独立的组合信号强度。产生信号的数字层402的每一调制输出叠加到从产生用于相同扇区的信号的调制元件所输出的其他指示的数字信号。这样，可以按照上述美国专利申请08/525,899产生的组合发送电平指示表示调制解调器组(modem bank)400产生的每一扇区信号的组合信号强度。

同时，不管要求的输出功率如何，RAD参考信号在所有时刻是由端部40在固定的电平下传送的。RAD参考信号可以用作有线网设施增益的粗估算。再参照图3,RAD辐射能量时，输出功率由功率检测器90检测，并报告回RAD微处理器88。RAD微处理器88将测得的发射功率电平与有关RAD参考信号的数字信息中接收的用数字形式表示的电平进行比较。通过比较，产生表示输出功率应当降低或增加的量的合成差信号(resultant difference signal)。用第一时间常数执行功率控制环路，第一时间常数与在RAD参考信号上从端部40接收的功率控制命令的速率一致。注意，辐射与该扇区对应的信号的每一RAD接收有关RAD参考信号的数字信息中的相同功率指示。由于功率控制环路的目的是使输出功率保持在+/-1dB的要求的输出电平内，所以，第一环路可能需要较慢地工作，以便提供所要求的精确的输出功率。

同时，RAD微处理机88执行第一功率控制环路，它还同时监视RAD参考信号的绝对电平。注意，每一RAD和端部40之间的增益是不同的，并且在每一RAD中是有些独立的，这主要体现在每一RAD具有与每一其他RAD的通往端部40的不同的路径。没有第二环路，如果端部40和RAD之间的路径中的条件变化，则RAD的输出功率也会变化，直到第一功率控制环路会使电平回到所要求的电平上。

然而，RAD采用第二功率控制环路来补偿有线网设施增益中的变化。RAD参考信号处理器84监视RAD参考信号的绝对电平，并将其与固定的参考基准比较。将第二比较的结果加到第一功率控制环路的比较结果上。相加信号输出到设置RAD输出功率的增益控制器72。因此，当有线网设施的增益变化时，RAD的增益也作相应的变化。

在其他的实施例中，只可以实施前述功率控制方法中的一种方法。这些修改也在本发明的保护范围内。

从前面前向链路功率控制的描述中，很明显，RAD参考信号越接近代表有线网设施中的实际增益或变化，上游功率控制就工作地越精确。有线网设施中，增益随时间的变化可以显著地有赖于频率。所以，扇区信号和相应的RAD参考信号之间的频率偏移越大，扇区信号的增益变化对RAD参考信号的增益变化的相关性就越小。例如，再参照图9A，图示的RAD参考信号的幅度可以提供扇区3的良好指示，并提供精确性较小的扇区1的幅度估算。

从图9A可以明显看到的另一个因素是RAD参考信号自身占据可以用于其他目的如另一扇区信号或电视信号的带宽。

更接近地将RAD参考信号的幅度特征和扇区信号的幅度特征耦合的一种方法是在1.25MHz的CDMA扇区信号带宽内的某一频率下发射RAD参考信号。图11示出这样一种情况，即，RAD参考信号处在CDMA扇区信号的中心。CDMA波形中存在RAD参考信号不会对系统的性能有大的影响。远端单元中使用PN扩展序列来解调扇区信号相对于RAD参考信号的“阻塞”能量向CDMA信号提供显著的编码增益。

将RAD参考信号放置在CDMA扇区信号的中心与将RAD参考信号放在扇区信号中的其他地方相比具有附加的好处。远端单元中，CDMA波形被转换成基带，从而RF信号的中心频率变换成基带内的DC值。模拟CDMA波形的DC值在被数字转换之前由模拟电路阻断，因此提供了在该频率下的附加拒绝机制。

类似的技术可以用于上游增益参考信号。然而，这种技术用于上游链路好处不大，这是因为每一扇区的上游增益参考信号数很大，因而成正比地增加了干扰量。

如上所述，有线网设施射频(RF)环境特别不好。有线网设施很容易受侵入信号的影响，而侵入信号容易随时间发展而变化。同样如上所述，CDMA波形特征不受窄带干扰的影响。所以，如果在上游扇区信号的频谱内建立起窄带阻塞，则系统性能略微劣化。然而，CDMA电路中不存在检测这种劣化原因的实际机制。

图10中的侵入(ingress)处理器416执行这一功能。侵入处理器416调查(survey)窄带增量的整个可用频谱，以产生阻塞位置的数据库。例如，侵入处理器416在10毫秒(msec)时间内取样一个125kHz的频谱片(piece)。如果在该带宽中观察到的能量超过可归因于CDMA波形的能量(由于CDMA信号的宽带本质和测量的窄带本质该能量相当小)，则侵入(ingress)处理器416在该频率下寄存一“阻塞”。一个扇区信号中阻塞能量之和超过一门限，扇区信号可以移动到另一频率。新的频率可以根据侵入处理器416中存储的阻塞数据库来选择，从而使用可能为最清楚的频谱。

转变为新的频率可以容易地在不中断RAD和端部之间的通信的情况下来完成。通过RAD参考信号通知在受影响的带宽下提供信号的RAD组，从而在新的频率下提供信号。例如，在图4中，PLL112或PLL138或二者可以重新编程为新的频率。在端部40处，一个双排下变频器410A-410N接受命令，开始处理在新频率下到达的信号。注意，整个过程可以在没有人的干扰下自动进行。

上述系统在它所提供的灵活性方面具有大量的优点。当首次部署系统时，用户数相当少。一开始部署时，端部40可以含有一个扇区的资源，这就是说，系统中的每一RAD提供相同的信号组。远端单元可以移动通过整个系统，而不必执行转换。

随着远端用户数的增加，可以在基站处加入提供附加扇区的附加资源。例如，新扇区需要附加的数字层，并且可能需要附加的上变频器和下变频器。当适当安置了新的基站电路，若干RAD可以由端部编程，并工作作为新的扇区信号。随着远端单元数的进一步增加，在基站处增加更多的资源，更多的RAD在远端处编程。注意，新扇区的增加不要求对实际的RAD进行任何变更。必须发生的编程是由远端远端编程。所以，除了上述系统所需的启动成本较低以外，系统的扩展可以慢速地、容易地并且费用不高地进行。

RAD可以被重新编程作为新扇区的容易程度也可以被用作系统变更时的优点。例如，假设一个普通的城市被一个5-RAD的系列覆盖，而所有的RAD发射相同的信号组作为公共扇区的分布式天线。在由5个RAD覆盖的小区域中，试图使用系统的远端单元数由于不期望事件如车辆事故而阻塞交通而突然增加三倍。基站认识到这样的事实，即，试图通过相应的扇区访问系统的数量急剧增加。基站可以对5个RAD中的一个或多个进行重新编程，以开始工作作为另一个扇区，从而增加了区域中可以被服务的同时电话呼叫的总数。在最极端的情况下，5个RAD中的每一个会变成对其自身的一个扇区。基站几乎可以立即这样做，而无需借助于人的干扰。

这种灵活性的特征与传统的宏蜂窝系统相比是本发明的一个很独特的特征，具有无限的可能性。用途的另一个例子是零散的使用领域。例如，体育场在一周内数次在几小时内较挤，而在其余的时间内几乎是空着的。在传统的固定系统中，如果提供充足的资源而在赛事期间为所有的远端单元提供服务，则在大多数时间内资源是空闲的。然而在本发明中，资源可以在需要时分配到体育场区域，并且在体育场不用时由其余的系统使用，从而降低了系统的费用，并增加了有效容量。考虑到已知的和期望的事件，可以在端部重新对分配进行编程，或者可以使用对上述车辆事件中增加所使用的业务的相同的自动响应。

各种修改都在本发明的保护范围内。例如如上所述，图3中的IF处理器70可以包含一个固定的延迟元件，以提供必要的延迟，来产生可以在远端单元处单独解调的分集信号。在另一种实施例中，可以在有线网设施的下游链路上传送一种形式以上的扇区信号。信号可以在端部处理器处或系统中的其他地方延迟，用作公共分布式天线的分布式元件的各个RAD可以除了提供其自身的延迟以外还发射具有不同延迟的不同信号。

在上游链路上提供更大信号携带能力的另一种方式是在光纤节点20A-20I中提供频率转换机构。在从RAD到光纤节点的链路上，系统的上游带宽限制在5-40MHz的范围内，而系统的下游带宽限制在54MHz到700MHz的范围内。光纤网络实际上能够在更大的带宽如200MHz的范围内携带信号。每一光纤节点可以使用共同的频率组，来将上游信号从RAD传送到光纤节点。光纤节点可以将上游信号频率多路复用成下游链路工作频率以上的一组频率，而在光纤网到光-电信号转换器18A-18I之间传送信号。光-电信号转换器18A-18I或者在将信号提供到基站44之前对信号进行下变频，或者由下变频器410A-410N提供必要的下变频。

在本发明的第一个发生装置中，从宏蜂窝系统中使用的现有电路在端部40处建立起电路可能在费用上是最有利的。典型的固定位置的宏蜂窝基站由三个不同的区站组成。执行更软转换/组合，在公共基站的三个扇区之间进行软转换，并且软转换/选择用来在任何一个扇区和另一基站的扇区之间加载转换。为了利用现有的设备，端部的结构可以用三重(triple)扇区组的形式来实现。三重扇区组的扇区之间的转换更软，未耦合的三重扇区间的转换是软转换。这样一种系统的最有利的实施方式是以相互实际接近的方式对RAD进行编程，以对应于三重扇区组的三个扇区，增加更软转换的数量，并减少软转换系统的数量。所以，就保持了系统的灵活性和优点，并进一步降低了系统实现的初始费用。

对结构作简单的变化，可以使本发明具有许多种不同的变异。上述较佳实施例的描述使得本领域的技术人员可以使用和制作本发明。很明显，对本领域的技术人员来说，还可以对这些实施例作各种修改，在不借助于发明专门人员的情况下，还可以将所述的基本原理应用于其他的实施例。所以，本发明并非仅限于上述实施例，应当从最宽的范围来理解所揭示的原理和新特征。

Claims (1)

1．一种在包含有线电视设备的整个通信系统中提供通信覆盖区的装置，其特征在于，它包含：

一系列沿电缆间隔的无线电天线装置，简称为RAD，所述每一RAD系列具有电缆输入和电缆输出以及无线输入和无线输出，其中，每一所述RAD系列通过所述电缆输入从所述电缆接收输入前向链路通信信号和RAD参考信号，并通过所述无线输出提供输出前向链路通信信号，通过所述无线输入接收输入反向链路通信信号，通过所述电缆输入提供输出反向链路通信信号和上游增益参考信号；以及

与具有基站的所述电缆耦合的端部处理器，所述基站具有一组解调元件，所述解调元件可编程地与多个所述RAD系列中的至少一个耦合；

其中，如果开头的两个所述RAD系列传送公共前向链路通信信号，那么所述开头的两个RAD系列作为分布式天线的节点，而如果所述开头的两个RAD系列传送不同的前向链路公共信号，则所述开头的两个RAD系列作为通信系统的扇区，并且所述RAD参考信号对所述开头两个RAD系列是作为节点还是作为扇区实施控制。

Images