DE60219213T2

DE60219213T2 - Rückstreckenleistungsgeregelter zwischenverstärker

Info

Publication number: DE60219213T2
Application number: DE60219213T
Authority: DE
Inventors: Richard F. Lyons DEAN
Original assignee: Qualcomm Inc
Current assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 2001-11-20
Filing date: 2002-11-20
Publication date: 2008-01-24
Anticipated expiration: 2022-11-21
Also published as: EP1527527A2; AU2002366178C1; AU2002366178B2; WO2003044970A2; KR100941339B1; RU2300839C2; US7924751B2; EP1783926B1; ZA200403871B; NZ532847A; CN1640007A; AU2002366178A1; ATE358360T1; RU2004118500A; EP1783926A2; ATE463093T1; JP2006505146A; US8665774B2; DE60219213D1; US20110305172A1

Description

HINTERGRUND
I. Bereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen drahtlose Kommunikationssysteme und insbesondere eine Verstärkerstation zur Verwendung in drahtlosen Kommunikationssystemen mit einer eingebetteten, drahtlosen Kommunikationseinheit geeignet zum Zusammenwirken mit Basisstationen, die mit und durch die Verstärkerstation kommunizieren zum Beeinflussen der Kontrolle von der Verstärkerstationsverstärkung und Ausgangsleistung.
II. Betroffener Stand der Technik
Drahtlose Kommunikationssysteme wurden in den letzten Jahren viel entwickelt und erfreuen sich einer weit ausgebreiteten Verwendung. Zurzeit werden viele verschiedene Arten von drahtlosen Kommunikationssystemen verwendet, beinhaltend zellulare und persönliche Kommunikationsdienste (Personal Communication Service, PCS) Systeme. Beispiele von bekannten zellularen Systemen beinhalten das zellulare Analogue Advanced Mobile Phone System (AMPS) und digitale zellulare Systeme basierend auf Codemulitplex Mehrfachzugriff (Code Division Multiple Access, CDMA), Zeitmultiplex Mehrfachzugriff (Time Division Multiple Access, TDMA), die globale System für mobilen Zugriff (Global System for Mobile Access, GSM) Variationen von TDMA und neuere Hybrid digitale Kommunikationssysteme die beide, TDMA und CDMA Technologien verwenden.
Die Verwendung von CDMA Techniken in einem Mehrfachzugriffs Kommunikationssystem ist offenbart in U.S. Patent Nr. 4,901,307 mit dem Titel „Spread Spectrum Multiple Access Communication System Using Satellite Or Terrestrial Repeaters" und U.S. Patent Nr. 5,103,459 mit dem Titel „System And Method For Generating Signal Waveforms In A CDMA Cellular Telephone System", beide sind zugewiesen dem Inhaber von der vorliegenden Erfindung.
Das Verfahren zum Bereitstellen von CDMA mobilen Kommunikationen wurde in den Vereinigten Staaten standardisiert durch die „Telecommunications Industry Association/Electronic Industries Associations" in TIA/EIA/IS-95-A mit dem Titel „Mobile Station – Base Station Compability Standard for Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System", hierin bezeichnet als IS-95. Kombinierte AMPS und CDMA Systeme sind beschrieben in TIA/EIA Standard IS-98. Andere Kommunikationssysteme sind beschrieben in IMT-2000/UM oder International Mobile Telecommunications System 2000/Universal Mobile Telecommunications System, Standards, die abdecken was als Breitband CDMA (wideband CDMA, WCDMA), cdma2000 (wie CDMA2000 1X oder 3X Standard, zum Beispiel) oder TD-SCDMA bezeichnet werden.
In drahtlosen Kommunikationssystemen empfangen mobile Stationen oder Benutzerstationen Signale von Basisstationen an festen Positionen (auch bezeichnet als Zellenstellen oder Zellen), die die Kommunikationsverknüpfungen oder -dienste in bestimmten geographischen Regionen benachbart zu oder umgebend die Basisstationen unterstützen. Um beim Bereitstellen der Abdeckung zu unterstützen, ist jede Zelle oft in mehrere Sektoren unterteilt, wobei jeder einem schmaleren Dienstbereich oder einer geographischen Region entspricht. Eine Anordnung oder Serie von Basisstationen angeordnet benachbart zueinander bildet ein Kommunikationssystem, welches geeignet ist zum Bedienen einer Anzahl von Systembenutzern über eine größere Region.
Bedauerlicherweise so groß wie der Gesamtabdeckungsbereich von vielen drahtlosen Systemen erscheinen mag, ist das Bereitstellen von Diensten oder Abdeckung für mehrere mobile Stationen nicht ohne Schwierigkeit. Das Verwenden oder Positionieren von Basisstationen in einem System kann „Spalten" oder „Löcher" in dem Abdeckungsbereich zurück lassen. Das heißt, die Anordnung von den Basisstationen, welche durch verschiedene bekannte Systemkonstruktionskriterien, wirtschaftliche Gegebenheiten, Zweckmäßigkeit oder lokale Gebietsbeschränkungen bestimmt werden kann, ermöglicht nicht, dass die Signalabdeckung von einigen Basisstationen bestimmte Bereiche erreicht, die benachbart sind zu oder sogar umgeben sind durch eine Gruppe von Basisstationen. Außerdem können Hindernisse von geologischen Merkmalen oder von Menschenhand geschaffenen Konstruktionen die Signale in bestimmten Bereichen einfach blocken. Basisstationen können auch als zu teuer erachtet werden, um sie in Bereichen mit niedriger Bevölkerungsdichte oder ländlichen Gebieten anzuordnen, was größere Gebiete ergibt, die einfach nicht abgedeckt sind. Natürlich bedeutet jeder nicht abgedeckte Bereich oder Region verlorene Einkünfte für Kommunikationssystembetreiber oder Dienstanbieter.
Verstärkerstationen können eine kosteneffektive Art bereitstellen für Träger und Dienstanbieter, um die Löcher in dem Abdeckungsbereich zu füllen oder den Bereich von der Abdeckung zu erhöhen. Zum Beispiel kann anstatt dem Installieren einer teureren und komplizierten Basisstation eine Verstärkerstation verwendet werden, um die Reichweite von existierenden Basisstationen auszudehnen. Deshalb kann ein Träger ein Füllen von Löchern erzielen und andernfalls ein Erhöhen des Bereichs der Abdeckung für einen vorgegebenen Sektor, um eine Kapazität in einem Bereich bereit zu stellen, der vorher nicht abgedeckt war. Ein Kennzeichen von einer Lochfüllungsanwendung ist, dass der Bereich im Allgemeinen durch Abdeckung umgeben ist, oft mit genau dem Sektor der auch mit der Verstärkerstation kommuniziert. Erhöhen oder Verschieben des Abdeckungsbereiches von einer Zelle oder einem Sektor verschiebt gewissermaßen den Ort oder die Form von dem Abdeckungsbereich von einem Sektor. Ein Beispiel für diese Art von Anwendung kann sein das Bereitstellen einer Abdeckung für eine Autobahn. Unter der Annahme, dass zwei Sektoren eine Autobahn benachbart zu einer Basisstation abdecken, kann die Verwendung von einer Verstärkerstation berücksichtigt werden, um Abdeckung für einen Bereich der hinter dem sofort „sichtbaren" ist bereitzustellen oder der erreicht werden kann von dem Ort der Basisstation. Insbesondere für eine mehr ländliche Gegend.
Die Verwendung von Verstärkertechnologie ist beschrieben in U.S. Patent Nr. 6,108,364 mit dem Titel „Time Division Duplex Repeater for Use in a CDMA System" und die Verwendung von Verstärkerstationen zur Erzielung von Signaldiversität im Hinblick auf städtische Schluchten ist beschrieben in U.S. Patent Nr. 5,991,345 mit dem Titel „Method and Apparatus for Diversity Enhancement Using Pseudo-Multipath Signals". WO 01/50635 beschreibt einen leistungskontrollierten Vorgang für ein drahtloses Basisstationssystem, welches eine bidirektionale Leistungskontrolle zwischen einer Basisstation und einer Verstärkerstation beinhaltet und in welchem das Signalniveau gemessen wird und zurück übertragen wird zu der ursprünglichen Quelle.
Aber die Verwendung von Verstärkerstationen selber ist in bestimmten Situationen auch nicht ohne Probleme. Wie weiter unten erläutert wird, ist eine Verstärkerstation nicht eine rauschlose Einheit und wird beitragen zu dem thermischen Rauschen in dem Sektor der Basisstation, der als Kommunikationsverknüpfung tätig wird, was als Hinzufügen zu dem Grundrauschen von der Basisstation bezeichnet wird. Die Verwendung von Verstärkerstationen wird weiter durch Umgebungsfaktoren behindert, die Schwankungen der Verstärkerverstärkung verursachen und durch den Beitrag zum thermischen Rauschen durch die Verstärkerstation an der Basisstation. Insbesondere wird die Verstärkung, die durch die Verstärkerstation bereit gestellt wird, beeinflusst durch Faktoren wie z. B.: die täglichen Temperaturveränderungen (+1-6 dB), die saisonalen Temperaturverände rungen (typischerweise +/–3 dB), Dämpfung verursacht durch Blätter oder Blätterwechsel während dem Frühjahr und Sommer oder neue Hindernisse, die entlang dem Basisstation-zu-Verstärkerstations Pfad errichtet werden.
Das oben beschriebene Phänomen ergibt Schwankungen bezüglich der Gesamtmenge vom dem thermischen Rauschen an der Basisstation, beeinflusst nachteilig die Abdeckung sowie den Dienst in beiden, der Basisstation und den Verstärkerstation Abdeckungsbereichen. Es kann gesehen werden, dass es wünschenswert ist die Verstärkung von der Verstärkerstation konstant zu halten. Deshalb ist es wünschenswert die Fähigkeit zu haben eine Änderung zu erkennen und zu Quantifizieren und die Verstärkung von der Verstärkerstation auf einem vorbestimmten Niveau wieder herzustellen.
Was benötigt wird, ist eine neue Vorrichtung oder Technik zum Beeinflussen der Ausgangsleistung von einer Verstärkerstation in der Art, dass sie die Abdeckung verbessern kann ohne Hinzufügen von ungewünschtem Rauschen zu einem Kommunikationssystem. Dies sollte erzielt werden mit einem Minimum von Komplexität und einem Maximum an Einfachheit zur Verwendung. Die vorliegende Erfindung erfüllt diesen Bedarf.
ZUSAMMENFASUNG
Die vorliegende Erfindung erfüllt diesen Bedarf mit Verfahren gemäß den unabhängigen Ansprüchen 1 und 26 und mit Vorrichtungen gemäß den unabhängigen Ansprüchen 13 und 27. Die Erfindung stellt bereit einen Mechanismus zum automatischen Setzen eines Betriebspunktes für die Rückwärtsverknüpfung für eine Verstärkerstation, die in einem Kommunikationssystem verwendet wird, durch die Verwendung der Rückwärtsverknüpfung Leistungskontrolle von einer eingebauten drahtlosen Einheit, z. B. eines Spreizspektrumtelefons, welches CDMA oder WCDMA Standardprotokolle verwendet. Durch Einbetten einer drahtlosen Kom munikationseinheit (WCD) in die Verstärkerstation und Einspeisen der Rückwärtsverknüpfung von der eingebetteten WCD in die Rückwärtsverknüpfung von der Verstärkerstation, wird die Verstärkung von der Verstärkerstation relativ konstant gehalten. Die eingebettete WCD kann auch auf einer periodischen Basis aktiviert werden, um Gespräche durchzuführen und die Rückwärtsverknüpfung Leistungskontrolle zu verwenden zum Kalibrieren oder erneut Kalibrieren der Verstärkung von der Verstärkerstation. Deshalb wird die Verstärkerstation eine leistungskontrollierte Verstärkerstation.
Die Erfindung kann realisiert werden unter Verwendung eines Verfahrens oder einer Vorrichtung zum Kontrollieren der Ausgangsleistung für eine Verstärkerstation, die mit einer oder mehreren Basisstationen und entfernten Stationen in einem drahtlosen Kommunikationssystem kommuniziert, durch Anpassen der Verstärkung von Verstärkungsstadien oder Elementen, die in der Verstärkerstation verwendet werden. Diese Erfindung kontrolliert auch das Rauschen, das zu einer Spenderbasisstation geschoben wird, die mit der Verstärkerstation und einer oder mehreren entfernten Stationen kommuniziert.
In einer Ausführungsform beinhaltet das Verfahren Koppeln oder Transferieren eines vorgewählten Bereichs von einem Kommunikationssignal einer Spenderbasisstation, welches bestimmt ist für entfernte Stationen zu einer eingebetteten, drahtlosen Kommunikationseinheit in der Verstärkerstation und Herstellen einer Kommunikationsverknüpfung zwischen der drahtlosen Kommunikationseinheit und der Spenderbasisstation als Antwort auf das Empfangen des vorgewählten Bereiches. Dies wird erzielt durch Übertragen eines Rückwärtsverknüpfungssignals über eine Rückwärtssignalpfad, der sich im Wesentlichen gleich erstreckt mit Kommunikationssignalen von entfernten Stationen, die zu der Basisstation transferiert werden, dann Empfangen von Leistungsanpassungsinformationen von der Spenderbasisstation und Generieren mindestens eines Leistungskontrollsignals zum Anpassen der Ausgangsübertragungsleistung. Diese Rückwärtsverknüp fungsverstärkung von der Verstärkerstation wird angepasst als Antwort auf das Leistungskontrollsignal.
In einem weiteren Aspekt wird ein Kommunikationssignal empfangen von der Spenderbasisstation, welches zu transferieren ist zu den entfernten Stationen, während Kommunikationssignale empfangen werden von einer oder mehreren entfernten Stationen, die zu transferieren sind zu den Basisstationen entlang eines vorbestimmten Signalpfad. Typischerweise werden die Kommunikationssignale ausgewählt von der Gruppe von CDMA, WCDMA, TDMA, TD-SCDMA und GSM (beinhaltend GPRS und EDGE)-artigen Kommunikationssignalen. Der vorgewählte Signalbereich wird verarbeitet in der drahtlosen Kommunikationseinheit, um eine Vorwärtskommunikationsverknüpfung zu erstellen, welche beinhaltet Generieren eines Rückwärtsverknüpfung Kommunikationssignals zum Transferieren zu der Spenderbasisstation. Das Rückwärtsverknüpfungssignal wird transferiert entlang mit den Signalen empfangen von den entfernten Stationen entlang des vorbestimmten Signalpfads zu der Spenderbasisstation. Ein Kommunikationssignal von der Spenderbasisstation gerichtet zu der drahtlosen Kommunikationseinheit wird empfangen und ein Leistungskontrollsignal wie z. B. ein automatisches Verstärkungskontrollsignal oder Kommando wird generiert als Antwort auf Informationen in dem Signal. Die Verstärkerstation passt die Verstärkung von der Rückwärtsverknüpfung an basierend auf dem Leistungskontrollsignal oder Kommando.
Weitere Aspekte vor der Erfindung beinhalten transferieren von verstärkten Kommunikationssignalen von entfernten Stationen und Empfangen von Kommunikationssignalen von Spenderbasisstationen durch einen ersten Duplexer; Leistungskoppeln eines vorgewählten Bereichs von einem Kommunikationssignal von einer Spenderbasisstation zu der drahtlosen Kommunikationseinheit, was beinhalten kann Dämpfen der Signale durch einen vorgewählten Betrag in einigen Ausführungsformen und Transferieren der verstärkten Kommunikationssignale von der Spenderbasisstation und empfangenen Kommunikationssignale der entfernten Station durch einen zweiten Duplexer. Der Rückwärtsverknüpfung Signalausgang von der drahtlosen Kommunikationseinheit wird kombiniert mit Kommunikationssignalen der entfernten Stationen und kann in einigen Ausführungsformen auch gedämpft werden vor dem Kombinieren.
Das Verfahren kann weiter beinhalten periodisches Herstellen einer Kommunikationsverknüpfung zwischen der drahtlosen Kommunikationseinheit und Spenderbasisstation und generieren mindestens eines Leistungskontrollsignals basierend auf Informationen bezüglich der Signalleistung bestimmt während einer Zeitdauer der Kommunikationsverknüpfung. Dieses Merkmal ist insbesondere hilfreich wenn anfänglich eine Verstärkerstation eingerichtet wird, da die Verstärkerstation effizient „einschalten (call in)" kann zu der Basisstation und ein geeignetes Leistungsniveau herstellen kann ohne manuellen Eingriff.
Vorrichtung zum Kontrollieren der Ausgangsleistung für eine Verstärkerstation, die mit einer oder mehreren Spenderbasisstationen und entfernten Stationen in einem drahtlosen Kommunikationssystem kommuniziert, aufweisend Mittel zum Koppeln oder transferieren eines vorgewählten Bereichs von einem Spenderbasisstation Kommunikationssignals, bestimmt für entfernte Stationen zu einer eingebetteten, drahtlosen Kommunikationseinheit in der Verstärkerstation und Mittel zum Herstellen einer Kommunikationsverknüpfung zwischen der drahtlosen Kommunikationseinheit und der Spenderbasisstation als Antwort auf den vorgewählten Bereich durch Übertragen eines Rückwärtsverknüpfungssignals über einen Rückwärtssignalpfad gemeinsam mit Kommunikationssignalen von entfernten Stationen, die transferiert werden zu der Basisstation. Außerdem sind Mittel beinhaltet, zum Empfangen von Leistungsanpassungsinformationen von der Spenderstation und Generieren mindestens eines Leistungskontrollsignals zum Anpassen der Ausgangsübertragungsleistung und Mittel zum Anpassen der Rückwärtsverknüpfungsverstärkung von der Verstärkerstation basierend auf dem Leistungskontrollsignal.
Die Vorrichtung kann weiter aufweisen Mittel zum Empfangen verschiedener Kommunikationssignale von einer Spenderbasisstation oder entfernten Station zusammen mit Mitteln zum Verstärken dieser Signale und zum erneuten Übertragen dieser. Diese Signale werden transferiert durch Duplexer zu Verstärkungsstadien. Mittel werden bereitgestellt zum Verarbeiten des vorgewählten Bereichs zum Herstellen einer Vorwärtskommunikationsverknüpfung und zum Generieren eines Rückwärtsverknüpfung Kommunikationssignals in der drahtlosen Kommunikationseinheit. Die Vorrichtung transferiert das Rückwärtsverknüpfungskommunikationssignal von der drahtlosen Kommunikationseinheit zusammen mit Signalen empfangen von abgedeckten entfernten Stationen entlang eines gemeinsamen Signalpfads zu der Basisstation. Außerdem werden Mittel bereitgestellt zum Empfangen eines Kommunikationssignals von der Basisstation gerichtet zu der drahtlosen Kommunikationseinheit und zum Generieren eines Leistungskontrollsignals. Das Leistungskontrollsignal kann erkannt werden unter Verwendung von Mitteln zum Erkennen in der Verstärkerstation und die Rückwärtsverknüpfungsverstärkung kann dann angepasst werden unter Verwendung von Mitteln zum Anpassen der Verstärkung, basierend auf dem erkannten Leistungskontrollsignal.
Der Signaleingang zu oder -ausgang von der drahtlosen Kommunikationseinheit können verarbeitet werden durch ein oder mehrere Mittel zum Dämpfen vor dem Transferieren in oder von der drahtlosen Kommunikationseinheit, wie gewünscht. Ein ergebender gedämpfter Rückwärtsverknüpfungssignalausgang von der drahtlosen Kommunikationseinheit wird kombiniert mit entfernten Station Kommunikationssignalen. Die Dämpfung vor dem Transferieren in oder von der drahtlosen Kommunikationseinheit ist normalerweise nur notwendig in dem Fall von der Verwendung einer serienmäßig hergestellten drahtlosen Kommunikationseinheit, wenn eine kundenspezifische Einheit für diese Anwendung konstruiert wurde, kann die Dämpfung vermieden werden.
Die Vorrichtung weist weiter auf Mittel zum periodischen Herstellen einer Kommunikationsverknüpfung zwischen der drahtlosen Kommunikationseinheit und der Spenderbasisstation, so dass zumindest ein Leistungskontrollsignal generiert wird, basierend auf Informationen bezüglich der Signalleistung bestimmt während einer Zeitdauer von der Kommunikationsverknüpfung.
In einigen Ausführungsformen hat das Kommunikationssignal von der Spenderbasisstation eine erste Frequenz und Kommunikationssignale von einer oder mehreren entfernten Stationen haben eine zweite Frequenz, die unterschiedlich ist von der ersten.
In weiteren Ausführungsformen werden mehr als eine Verstärkerstation verwendet mit einer, die direkt mit der Basisstation kommuniziert und den anderen, die entweder mit der ersten als eine Serie von entfernten Stationen kommunizieren oder in einer Serie einer zu der anderen und dann der ersten Verstärkerstation.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Merkmale, Aufgaben und Vorteile von der vorliegenden Erfindung werden ersichtlich werden von der detaillierten Beschreibung, die unten dargelegt ist, wenn sie in Verbindung genommen wird mit den Zeichnungen, in welchen gleiche Bezugszeichen die gleichen oder funktional ähnliche Elemente durchweg identifizieren. Außerdem bezeichnet die am weitesten links stehende Zahl von den Bezugszeichen die Figur, in welcher das Bezugszeichen in den beiliegenden Zeichnungen zuerst erscheint.
1 veranschaulicht ein typisches drahtloses Kommunikationssystem, das mehrere Basisstationen und Verstärkerstationen verwendet;
2 veranschaulicht eine vereinfachte Ansicht auf hoher Ebene von einer Verstärkerstationskonstruktion;
3 veranschaulicht ein Modell von äquivalenten Funktionen von den Verstärkerstationen in 1;
4 veranschaulicht eine Verstärkerstationskonstruktion auf hoher Ebene, die die Erfindung benutzt;
5 veranschaulicht eine weitere Verstärkerstationskonstruktion auf hoher Ebene, die die Erfindung benutzt;
6 veranschaulicht eine Art von einer eingebetteten, drahtlosen Kommunikationseinheit;
7 veranschaulicht eine andere Art von einer eingebetteten, drahtlosen Kommunikationseinheit;
8 veranschaulicht Schritte beim Anwenden und Betreiben einer leistungskontrollierten Verstärkerstation;
9 veranschaulicht eine alternative Verwendung von mehreren leistungskontrollierten Verstärkerstationen zum Bereitstellen von Abdeckung für verschiedene Regionen; und
10 veranschaulicht eine graphische Darstellung von Alpha gegenüber Gamma Werten für verschiedene Schubraten (push rates).
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN VON DER ERFINDUNG
I. Einleitung
Die vorliegende Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kontrollieren der Verstärkung und der Übertragungsleistung von einer Verstärkerstation, die in einem drahtlosen Kommunikationssystem verwendet wird, durch Einbetten einer drahtlosen Kommunikationseinheitsschaltung in die Verstärkerstation. Die drahtlose Kommunikationseinheit ist leistungskontrolliert oder angepasst durch Basisstationen, mit welchen sie über eine Kommunikationsverknüpfung kommuniziert, die zusammen gehalten wird mit Verstärkerstation Rückwärtsverknüpfung Kommunikationssignalen. Eines oder mehrere Signale oder Kommandos generiert durch die drahtlose Einheit wirken zusammen mit der Verstärkerstation, um zu verursachen, dass die Verstärkerstation verstärkungs- und somit leistungskontrolliert ist. Wie es dem Fachmann ersichtlich sein wird, kann das Konzept von der vorliegenden Erfindung angewendet werden auf viele Arten von Kommunikationssystemen, wo Leistungskontrolle verwendet wird und wo ein Bedürfnis besteht, die Signalinterferenz oder Signalschwächung zu reduzieren.
Ausführungsformen von der Erfindung werden unten im Detail erläutert. Während spezifische Schritte, Konfigurationen und Anordnungen erläutert werden, sollte verstanden werden, dass dies nur zum Zwecke der Veranschaulichung getan wird. Es wird für den Fachmann ersichtlich sein, dass die Erfindung implementiert werden kann in vielen verschiedenen Ausführungsformen von Hardware, Software, Firmware und/oder Elementen veranschaulicht in den Figuren und das andere Schritte, Konfigurationen und Anordnungen verwendet werden können, ohne sich von dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung zu entfernen.
Vor dem detaillierten Beschreiben der Ausführungsformen der Erfindung ist es hilfreich, eine beispielhafte Umgebung zu beschreiben, in welcher die Erfindung hilfreich implementiert werden kann. Die vorliegende Erfindung ist insbesondere hilfreich in mobilen Kommunikationssystem Umgebungen. 1 veranschaulicht eine derartige Umgebung.
II. Beispielhafte Betriebsumgebung
1 ist ein Diagramm von einem typischen drahtlosen Kommunikationssystem 100 wie zum Beispiel ein zellulares Telefonsystem. Das drahtlose Kommunikationssystem („wireless communication system", WCS 100) verwendet eine oder mehrere Kontrollstationen 102, die manchmal als Basisstationskontroller („base station controllers", WSC) bezeichnet werden und eine Mehrzahl von Basisstationen 104A, 104B und 104C, die manchmal als Basisstation Sende/Empfänger System („base station transceiver system", BTS) bezeichnet werden. Die Basisstationen 104A bis 104C kommunizieren mit entfernten Stationen bzw. drahtlosen Kommunikationseinheiten (WCD) 106A bis 106C, die in den jeweiligen Dienstbereichen 108A bis 108C von Basisstationen 104A bis 104C sind. Das heißt, in diesem Fall kommuniziert die Basisstation 104A mit entfernter Station 106A in dem Dienstbereich 108A, Basisstation 104B mit entfernter Station 106B in dem Dienstbereich 108B und Basisstation 104C mit entfernter Station 106C in dem Dienstbereich 108C.
Die Basisstationen übertragen Informationen in der Form von drahtlosen Signalen zu Benutzerstationen über Vorwärtsverknüpfungen oder Vorwärtsverknüpfung Kommunikationskanäle und entfernte Stationen übertragen Informationen über Rückwärtsverknüpfungen oder Rückwärtsverknüpfung Kommunikationskanäle. Obwohl 1 drei Basisstationen 104A bis 104C veranschaulicht, können auch andere Anzahlen von diesen Elementen verwendet werden, um die gewünschte Kommunikationskapazität und geographische Reichweite zu erzielen, wie bekannt ist. Während feste Basisstationen beschrieben sind, sollte verstanden werden, dass in einigen Anwendungen transportierbare Basisstationen verwendet werden können oder selbst Stationen, die auf bewegbaren Plattformen, wie zum Beispiel Zügen, Frachtschiffen oder Lastwagen angeordnet sind, wie gewünscht.
Kontrollstation 102 kann verbunden sein mit anderen Kontrollstationen 102, zentralen Systemkontrollstationen (nicht gezeigt) für das Kommunikationssystem 100 oder anderen verbundenen Systemen Kommunikationssystemen wie zum Beispiel ein öffentliches Fernsprechwählnetz („public switched telephone network", PSTN) oder das Internet. Somit wird einem Systembenutzer an der entfernten Station 106 Zugang zu anderen Kommunikationsportalen bereitgestellt unter Verwendung des drahtlosen Systems 100.
Basisstationen 104A bis 104C können einen Teil bilden von terrestrisch basierten Kommunikationssystemen und Netzwerken, die eine Mehrzahl von PCS/zellularen Kommunikationszellseiten beinhalten. Sie können zugeordnet werden mit CDMA oder TDMA (oder Hybrid-CDMA/TDMA) digitalen Kommunikationssystemen, die CDMA- oder TDMA-artige Signale zu oder von den entfernten Stationen transferieren. Signale können formatiert sein in Übereinstimmung mit IMT-2000/UMT-Standards unter Verwendung von WCDMA, CDMA-2000 oder TD-SCDMA-artigen Signalen. Auf der anderen Seite können die Basisstationen 104 zugeordnet werden mit einem analog basierenden Kommunikationssystem (wie zum Beispiel AMPS) und analog basierte Kommunikationssignale transferieren.
Die entfernten Stationen 106A bis 106C haben jeweils oder weisen auf Vorrichtungen oder eine drahtlose Kommunikationseinheit (WCD) wie zum Beispiel, jedoch nicht darauf beschränkt, ein zellulares Telefon, ein drahtloses Handgerät, ein Daten Sender/Empfänger oder ein Ruf- oder Positionsbestimmung Empfänger. Außerdem können solche entfernten Stationen solche sein, die in der Hand gehalten werden, die transportierbar sind, wie solche, die in Fahrzeugen montiert sind (beinhaltend Autos, Lastwagen, Boote, Züge und Flugzeuge) oder fest, wie gewünscht. Zum Beispiel veranschaulicht 1 entfernte Station 106A als ein in einem transportierbaren Fahrzeug befestigtes Telefon oder WCD, entfernte Station 106B als eine in der Hand zu haltende Vorrichtung und entfernte Station 106C als eine feste Einheit.
Außerdem sind die Lehren von der Erfindung anwendbar auf drahtlose Einheiten wie zum Beispiel eine oder mehrere Datenmodule oder Modems, welche verwendet werden können zum Transferieren von Daten und/oder Sprachverkehr und mit anderen Einheiten kommunizieren können unter Verwendung von Kabeln oder anderen bekannten drahtlosen Verknüpfungen oder Verbindungen, zum Beispiel zum Transferieren von Informationen, Kommandos oder Tonsignalen. Außerdem können Kommandos verwendet werden zum Verursachen, dass Modems oder Module in einer vorbestimmt koordinierten oder zugewiesenen Art arbeiten zum Transferieren von Informationen über mehrere Kommunikationskanäle. Drahtlose Kommunikationseinheiten entfernte Stationen werden auch manchmal bezeichnet als Benutzerstationen, mobile Stationen, mobile Einheiten, Teilnehmereinheiten, mobile Funkgeräte oder Funktelefone, drahtlose Einheiten oder einfach als „Benutzer", „Telefon", „Station" oder „Mobiltelefon" in einigen Kommunikationssystemen, in Abhängigkeit von den Vorlieben.
In der vorliegenden beispielhaften Umgebung führen die entfernten Stationen 106A bis 106C und Basisstationen 104A bis 104C drahtlose Kommunikationen mit anderen Elementen in WCS 100 unter Verwendung von CDMA Kommunikationstechniken durch. Deshalb befördern die Signale, übertragen über die Vorwärts-(zu den entfernten Stationen) und Rückwärts Verknüpfungen (von den entfernten Stationen), Signale, die kodiert, gespreizt und kanalisiert sind, gemäß dem CDMA Übertragungsstandard. Eine Vorwärts-CDMA Verknüpfung beinhaltet einen Pilotkanal oder -signal, einen Synchronisation (sync) Kanal, mehrere Rufkanäle und eine größere Anzahl von Verkehrskanälen. Die Rückwärtsverknüpfung beinhaltet einen Zugangskanal und eine Anzahl von Verkehrskanälen. Das Pilotsignal wird verwendet zum Hinweisen von mobilen Stationen auf das Vorhandensein von einer CDMA konformen Basisstation. Die Signale verwenden Datenrahmen mit einer vorbestimmten Zeitdauer wie zum Beispiel 20 ms. Aber dies ist nur für die Einfachheit der Beschreibung, und die vorliegende Erfindung kann verwendet werden in Systemen, die andere Kommunikationstechniken ver wenden, wie zum Beispiel Zeitmultiplex Mehrfachzugriff („time division multiple access", TDMA) und Frequenzmultiplex Mehrfachzugriff („frequency division multiple access", FDMA) oder andere Wellenformen oder Techniken als oben aufgeführt, so lange das Kommunikationssystem oder Netzwerk Leistungskontrollkommandos zu der entfernten Station sendet.
Auf jeden Fall muss das drahtlose Signal auf Leistungsniveaus übertragen werden, die ausreichend sind, um das Rauschen und die Interferenz zu bewältigen, so dass der Transfer von Informationen innerhalb spezifizierter Fehlerraten stattfindet. Aber diese Signale müssen übertragen werden auf Leistungsniveaus, die nicht exzessiv sind, so dass sie nicht mit Kommunikationen, die andere entfernte Stationen involvieren, interferieren. Konfrontiert mit dieser Herausforderung können Basisstationen und entfernte Stationen dynamische Vorwärtsverknüpfung Leistungskontrolltechniken verwenden, um geeignete Vorwärtsverknüpfung Übertragungsleistungsniveaus herzustellen.
Konventionelle Vorwärtsverknüpfung Leistungskontrolltechniken verwenden geschlossene Schleifen (closed loop) Ansätze, in welchen Benutzerstationen den Basisstationen Rückmeldungen bereitstellen, die bestimmte Vorwärtsverknüpfung Übertragungsleistungsanpassungen angeben, bezeichnet als Hoch/Runter Kommandos, da sie entweder ein Leistungserhöhen oder ein Leistungsverringern anordnen. Zum Beispiel verwendet ein derartiger Ansatz eine Benutzerstation, die Signal-zu-Rauschen Verhältnisse („signal-to-noise ratios", SNRs) oder Bit-Fehlerraten („bit error rates", BER) von empfangenen Vorwärtsverknüpfung Verkehrssignalen bestimmt und beauftragt die Basisstation, entweder die Übertragungsleistung von Signalen gesendet zu der entfernten Station basierend auf diesen Ergebnissen zu erhöhen oder zu verringern. Zusätzlich zum Übertragen von Hoch/Runter Kommandos, können andere Arten von Informationen periodisch zu den Basisstationen übertragen werden beinhaltend verschiedene Leistungs- und Rauschmessungen zum Unterstützen des Betriebs, wie zum Beispiel die Übergaben („hand-offs") zwischen Basisstationen.
Typischerweise passen die Basisstationen 104A bis 104C die Leistung von den Signalen an, die sie über die Vorwärtsverknüpfungen von WCS 100 übertragen. Diese Leistung (hierin bezeichnet als Vorwärtsverknüpfung Übertragungsleistung) kann variiert werden in Übereinstimmung mit Anfragen durch, Informationen von oder Parameter für die entfernten Stationen 106A bis 106C und in Übereinstimmung mit der Zeit. Dieses Zeit-variierende Merkmal kann verwendet werden auf einer Rahmen-zu-Rahmen Basis. Derartige Leistungsanpassungen werden durchgeführt zum Aufrechterhalten der Vorwärtsverknüpfung BER oder SNR innerhalb spezifischer Anforderungen, zum Reduzieren der Interferenz und zum Schonen der Übertragungsleistung.
Typischerweise passen entfernte Stationen 106A bis 106C auch die Leistung an von den Signalen, die sie über die Rückwärtsverknüpfungen von WCS 100 übertragen, unter der Kontrolle der Kontrollstation 102 oder Basisstationen 104A bis 104C. Diese Leistung (hierin bezeichnet als Rückwärtsverknüpfung Übertragungsleistung) kann variieren in Übereinstimmung mit den Anfragen durch oder Kommandos von einer BTS, der empfangenen Signalstärke oder Charakteristiken oder Parameter für den Betrieb der entfernten Station und in Übereinstimmung mit der Zeit. Dieses Zeit-variierende Merkmal kann verwendet werden auf einer Rahmen-zu-Rahmen Basis. Derartige Leistungsanpassungen werden durchgeführt zum Aufrechterhalten der Rückwärtsverknüpfung Bit-Fehlerraten (BER), innerhalb spezifischer Anforderungen, zum Reduzieren der Interferenz und zum Schonen der Übertragungsleistung.
Beispiele von Techniken zum Durchführen von Leistungskontrolle in derartigen Kommunikationssystemen können gefunden werden in U.S. Patent Nr. 5,383,219 mit dem Titel „Fast Forward Link Power Control In A Code Division Multiple Access System", 5,396,516 mit dem Titel „Method And System For The Dynamic Modification Of Control Parameters In A Transmitter Power Control System" und 5,056,109 mit dem Titel „Method and Appartus For Controlling Transmission Power In A CDMA Cellular Mobile Telephone System".
III. Dienstbereiche
Wie erläutert, hat jede Basisstation einen Dienstbereich 108 (108A bis 108C), der allgemein beschrieben werden kann als die geographische Erstreckung von einer Anordnung von Punkten, an welchen eine entfernte Station 106 mit der Basisstation effektiv kommunizieren kann. Als ein Beispiel, wann eine entfernte Station 106 innerhalb eines Dienstbereiches 108 ist, können Nachrichten übertragen werden von dem Kontrollzentrum 102 zu einer Basisstation 104 (104A bis 104C) unter Verwendung einer Vorwärtsverknüpfung 110 (110A bis 110C) und von Basisstation 104 zu einer entfernten Station 106 unter Verwendung einer Vorwärtsverknüpfung 112 (112A bis 112C). Nachrichten werden übertragen von einer entfernten Station 106 zu einer Basisstation 104 über eine Rückwärtsverknüpfung 114 (114A bis 114C). Diese Nachrichten werden übertragen zu dem Kontrollzentrum 102 unter Verwendung einer Rückwärtsverknüpfung 116 (116A bis 116C).
Einige oder alle von den Kommunikationen zwischen einer Basisstation und Kontrollstationen 104 können getragen werden über andere drahtlose, wie zum Beispiel Mikrowellen, Funk oder satellitenartige Verknüpfungen oder nicht drahtlose Transfermechanismen, wie zum Beispiel, aber nicht beschränkt auf bestimmte drahtgebundene Dienste, optische oder elektronische Kabel und so weiter, alle angezeigt als Linie 118, wenn gewünscht. Nachrichten, übertragen unter Verwendung von Vorwärtsverknüpfungen 110 und 112, sind auch typischerweise moduliert in unterschiedlichen Frequenzbändern oder Modulationstechniken als die Nachrichten übertragen über Rückwärtsverknüpfungen 114 und 116. Die Ver wendung von unterschiedlichen Vorwärts- und Rückwärtsverknüpfungen ermöglicht volle Duplexkommunikationen zwischen dem Kontrollzentrum 102 und der entfernten Station 106. TD-SCDMA Systeme verwenden zeitgeteiltes Duplexen zum Erzielen der Vorwärts- und Rückwärtsverknüpfung, so dass eine leistungskontrollierte Verstärkerstation implementiert werden kann unter Verwendung von entweder zeitgeteilten Duplexen oder frequenzgeteilten Duplexen.
Der Dienstbereich von einer Basisstation wird in 1 der Einfachheit halber als im Allgemeinen kreisförmig oder ellipsenförmig veranschaulicht. In tatsächlichen Anwendungen diktieren die lokale Topographie, Hindernisse (Gebäude, Hügel und so weiter), Signalstärke und Interferenz von anderen Quellen die Form von der Region, die von einer bestimmten Basisstation bedient wird. Typischerweise überlappen sich mehrere Abdeckungsbereiche 108 (108A bis 108C), zumindest etwas, zum Bereitstellen einer kontinuierlichen Abdeckung oder Kommunikation über einen großen Bereich oder Region. Das heißt, um einen effektiven Mobiltelefon- oder Datendienst bereitzustellen, würden viele Basisstationen vervendet mit überlappenden Dienstbereichen, wo die Kanten geringere Leistung haben.
Ein Aspekt von der Kommunikationssystemabdeckung, veranschaulicht in 1, ist die Anwesenheit von einer nicht abgedeckten Region 130, welche oft bezeichnet werden kann als ein Loch, oder eine nicht abgedeckte Region 132, welche einfach außerhalb von dem normalen Abdeckungsbereich von WCS 100 ist. In dem Fall von einem „Loch" in einer Abdeckung, existieren umgebende Bereiche oder zumindest benachbart zu den abgedeckten Bereichen, welche bedient werden können durch Basisstationen, in diesem Fall Basisstation 104A bis 104C. Aber wie oben erläutert, gibt es eine Vielzahl von Gründen, warum Abdeckung in den Regionen 130 oder 132 nicht verfügbar sein kann.
Zum Beispiel kann die kostengünstigste Anordnung von Basisstationen 104A bis 104C diese an Orten anordnen, die einfach nicht ermöglichen, dass ihre Signale verlässlich die Regionen 130 oder 132 erreichen oder abdecken. Alternativ können topographische Merkmale wie zum Beispiel Berge oder Hügel 134, von Menschenhand geschaffene Konstruktionen 136, wie zum Beispiel hohe Gebäude oder städtische Schluchten, die oft gebildet sind in zentralen städtischen Korridoren oder Vegetationen 138, wie zum Beispiel hohe Bäume, Wälder oder Ähnliches jeweils teilweise oder komplette Signale blocken. Einige von diesen Effekten können vorübergehend sein oder sich über die Zeit verändern und machen somit die Systeminstallation, das Planen und die Verwendung noch komplexer.
Während es möglich ist, die Abdeckung von dem zellularen Telefonnetzwerk 100 durch einfaches Hinzufügen von mehr Basisstationen 104 zu erstrecken, um zusätzliches geografisches Territorium abzudecken, ist es manchmal sehr schwierig und unökonomisch, dies zu tun. Basisstationen sind nicht nur relativ komplex und teuer und schwierig einzuführen, aber Regionen, die abgedeckt werden sollen, können irreguläre Formen aufweisen mit unüblichen Multipfad- oder Überblendungscharakteristiken, die die Verwendung einer Basisstation schwierig machen. Der Bereich kann auch ein Bereich sein mit einer niedrigeren Kommunikationsverkehrsdichte, wo eine niedrigere oder nur gelegentliche Verwendung erwartet wird.
In vielen Fällen hat das Territorium, was abgedeckt werden soll, beispielsweise genug Verkehr, um die Verwendung von einer Verstärkerstation 120 zu rechtfertigen, aber nicht eine Basisstation. Es kann auch einfacher sein, mehrere Verstärkerstationen zu verwenden, um unüblich geformte Regionen abzudecken oder das Blockadeproblem zu umgehen. In dieser Situation akzeptieren einer oder mehrere Verstärkerstationen 120 (120A, 120B) Übertragungen von beiden, einer entfernten Station 106 (106D) und einer Basisstation 104 (104A) und agieren als ein Zwischenglied zwischen den beiden, im Wesentlichen arbeitend als ein „geboge nes Rohr" Kommunikationspfad. Mit der Verwendung einer Verstärkerstation 120 wird die effektive Reichweite von einer Basisstation 104 erstreckt zum Abdecken eines erstreckten Dienstbereiches 132.
Während die Verwendung von Verstärkerstationen 120 ein kostengünstigerer Weg ist, um die Reichweite oder die Abdeckung von Basisstationen zu erhöhen, hat dies auch einige Nachteile. Ein Hauptnachteil, der entdeckt wurde, ist die Erhöhung von Rauschen für Basisstationen, die die Verstärkerstation bedienen oder verwenden.
IV. Verstärkerstationsüberblick
2 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm von einer Verstärkerstation 200. Eine typischere kommerzielle Verstärkerstation würde höchst wahrscheinlich zusätzliche Komponenten aufweisen, beinhaltend zusätzliche Filter und Kontrollelemente, um das Rauschen und Emissionen außerhalb des Bands zu kontrollieren und die Verstärkung zu regulieren. Verstärkerstation 200 beinhaltet eine Spenderantenne 202 zum Empfangen von Signalen, einen Duplexer 204 und einen Verstärker 206 zum Verstärken von Signalen empfangen an der Spenderantenne, einen zweiten Duplexer 208 und eine Server- oder Abdeckungsantenne 212 zum Übertragen (oder Verstärken/Wiederholen) von Signalen empfangen durch die Verstärkerstation 200. Ein zweiter Verstärker 216 ist auch beinhaltet, der die Signale verstärkt empfangen an der Serverantenne 212 und der die verstärkten Signale der Spenderantenne bereitstellt.
Die zwei Duplexer (204, 208) werden verwendet zum Aufsplitten oder Separieren der Vorwärtsverknüpfung und Rückwärtsverknüpfung Signale (Frequenzen) zum Bereitstellen der notwendigen Isolierung zwischen den zweien, so dass diese nicht in die anderen Prozessketten von der Verstärkerstation 200 eindringen. Das heißt, zum Verhindern, dass Übertragungen in Empfänger eindringen und so weiter und die Leistung verringern. Der Empfänger oder Empfänger-Duplexer (204) ist gekoppelt mit einer Antenne, die bezeichnet wird als die Spenderantenne (202), da sie die Signale empfangt, die „gespendet" wurden von einer anderen Quelle, wie zum Beispiel einer Basisstation, die auch als eine Spenderzelle bezeichnet wird. Der Spender ist typischerweise nicht eine Zelle oder eine Zellseite, sondern ein Sektor innerhalb einer Zelle, der betrieben wird von der Spenderbasisstation. Die Antenne, die mit dem Duplexer auf der Übertraggungs- oder Ausgabeseite (208) von der Verstärkerstationverarbeitung gekoppelt ist, wird bezeichnet als die Ausgabe- oder Abdeckungsantenne (212).
Für Ausführungsformen, die verwendet werden in zellularen Telefonen oder drahtlosen Kommunikationssystemen wie solche, die oben erwähnt wurden, wird ein Duplexer gewählt, zum Betreiben in dem, was bezeichnet wird als das 800 MHz Band. Typischerweise würde dies bedeuten, mit einer Vorwärtsverknüpfung Frequenz von ungefähr 882,75 MHz und einer Rückwärtsverknüpfung Frequenz von ungefähr 837,75 MHz. Aber diese Frequenzen sind abhängig von dem spezifischen System, in welchem die Verstärkerstation verwendet wird, wie oben erläutert und der Duplexer würde entsprechend gewählt, wie es bekannt ist. Beispielsweise werden PCS Systeme um 1900 MHz betrieben, während typische GSM Systeme um 1800 MHz und UMTS um 2100 MHz betrieben werden.
Die Isolierung bereitgestellt zwischen zwei Frequenzen ist typischerweise größer als 100 dB, was ausreichend ist, um die Stabilität der Verstärkerstation aufrechtzuerhalten. Die Bandbreite von jeder Verknüpfung ist typischerweise in der Größenordnung von 5 MHz. Eine schmalere Bandbreite ist wünschenswert, um potentielle Interferenzen durch Signale von FM, GSM und anderen CDMA Trägern zurückzuweisen. Aber, um eine schmalere Bandbreite zu erzielen sind normalerweise SAW Filter notwendig, was nicht so wünschenswert ist, so dass dies vermieden werden kann für einige Ausführungsformen, wenn gewünscht.
Während die Basisverstärkerstation offensichtlich als ein gekrümmtes Rohr betrieben kann und Signale vor und zurück transferieren kann, wurde ein Problem entdeckt, wie oben erläutert, betreffend dem Beitrag der Verstärkerstation zum thermischen Rauschen, hierin bezeichnet als „Schub" (push) an der BTS und wie Schwankungen in der Verstärkerstationsverstärkung den Schub nachteilig beeinflussen. Es kann einfach gezeigt werden, dass es nicht wünschenswert ist, eine sich verändernde Menge von thermischem Rauschen an dem BTS zu haben, und Ausführungsformen von der Erfindung ermöglichen eine neue Art von Rückwärtsverknüpfung Leistungskontrolle in der Verstärkerstation, die einen im Wesentlichen konstanten Verstärkerstation thermisches Rauschen Schub an dem BTS aufrechterhalten kann.
V. Analyse der Rückwärtsverknüpfung der Verstärkerstation

Der effektive Rauschfaktor von der Verstärkerstation sowie der von dem BTS unter keine-Last Bedingungen kann verwendet werden zum Ableiten einer Verstärkerstation thermisches Rauschen Schubbeziehung. Wenn der Verstärkerstation thermisches Rauschen Schub quantifiziert ist, kann man die Beziehung zum Aufrechterhalten eines konstanten Verstärkerstation thermisches Rauschen Schub an dem BTS herstellen. Zum Durchführen dieser Analyse kann man mit einem WCS Modell 300 starten, wie in 3 gezeigt, welches zwei entfernte bzw. mobile Stationen 306A und 306B zeigt, die durch eine Basisstation 304 bzw. eine Verstärkerstation 320 kommunizieren in einem modellierten Kommunikationssystem 300. Das heißt, eine auf Funktion und Parameter basierende Kopie von den Vorgängen, die in dem WCS durchgeführt werden. Einige Parameter, die in diesem Modell verwendet werden, sind in Tabelle 1 gezeigt. TABELLE

Parameter	Definition
Allgemein
T_ol	Referenztemperatur, die gleich 290° K ist
K	Boltzman-Konstante oder 1,38 × 10^–23 Joule/Kelvin
W	Bandbreite von dem Signal. In diesem Beispiel W = 1,228 MHz
Verstärkerstation
T_aR	Antennentemperatur von der Verstärkerstation Abdeckungsantenne
S_c	Signalleistung an dem Verstärkerstation Abdeckung Antennenanschluss
N_c	Rauschen Leistung Dichte an Verstärkerstation Abdeckung/Server Antennenanschlüssen
G_R	Verstärkung von der Verstärkerstation
N_R	Verstärkerstation additives Rauschen Leistung Dichte, N_R = kT_eRG_R
FR	Verstärkerstation Rauschfaktor, F_R = 1 + T_eR/T₀
T_eR	Verstärkerstation effektives Rauschen Temperatur, T_eR = (F_R – 1)T₀
G_d	Verstärkung von der Verstärkerstation Spenderantenne
Pfadverlust zwischen BTS und Verstärkerstation
L_p	Pfadverlust zwischen Verstärkerstation Spenderantenne und BTS-Antenne
Basisstation
G_a	BTS Antennenverstärkung
T_aB	BTS Antennentemperatur
S_a	BTS Antennenanschluss Signalleistung
N_a	BTS Antennenanschluss Rauschen Leistung Dichte
G_B	BTS Verstärkung
S_O	BTS Ausgangssignalleistung
N_O	Rauschen Leistung Dichte an dem BTS-Ausgang
N_B	Additives Rauschen Leistung Dichte von BTS, N_B = kT_eBG_B
F_B	Rauschfaktor von der Basisstation, F_B = 1 + T_eB/T₀
T_eB	Effektive Rauschtemperatur von BTS, T_eB = (F_B – 1)T₀
G_T	_BTS _Verstärkerstation Verknüpfungsverstärkung G_T = G_RG_dL_pG_a
G_T	(unter der Annahme von vernachlässigbaren Kabelverlusten, welche addiert werden können)

1. Effektiver Rauschfaktor von der Verstärkerstation
Es ist zunächst sehr hilfreich, den effektiven Rauschfaktor von der Verstärkerstation, EF_R, unter keine-Last Bedingungen zu bestimmen. Bei dem Betrachten des Systemmodells gezeigt in 3 wird die thermisches Rauschen Dichte, die von der Verstärkerstation Spenderantenne ausgeht gegeben durch: NVerstärkerstation = k(TaR + TeR)GRGd (1)und der thermisches Rauschen Beitrag von der Verstärkerstation an dem Ausgang von dem BTS ist: N@BTSVerstärkerstation = NVerstärkerstationLpGaGB. (2)
In der Abwesenheit von einer Verstärkerstation in dem Abdeckungsbereich von der Basisstation, wird die nominelle thermisches Rauschen Dichte an dem Ausgang von dem BTS gegeben durch: NnomO = k(TaB +TeB)GB. (3)
Mit dem Hinzufügen von einer Verstärkerstation in den Abdeckungsbereich von dem BTS, kann die Gesamt thermisches Rauschen Dichte an dem Ausgang von dem BTS moduliert werden als die Summe von einem Beitrag von der Verstärkerstation (Formel 2) und dem nominellen Fall (Formel 3). Deshalb haben wir: N@BTSVerstärkerstation + NnomO (4)was wird: NO = NVerstärkerstationLpGaGB + k(TaB + TeB)GB = k(TaR + TeR)GRGdLpGaGB + k(TaB +TeB)GB, = k(TaR +TeR)GTGB +k(TaB TeB)GB. (5)
Durch diese Beziehung kann man sehen, dass die Gesamt thermisches Rauschen Dichte an dem Ausgangs von dem BTS zu einem nominellen Fall zurückkehrt, wenn: der Pfadverlust, L_p, zwischen der Verstärkerstation und dem BTS ansteigt und G_T sich 0 nähert, das Verstärkerstationssignal komplett geblockt wird von dem BTS oder die Verstärkerstation ausgeschaltet ist.
Ausgehend von diesem Modell von der Gesamt thermisches Rauschen Dichte an dem Ausgang des BTS wird der effektive Rauschfaktor von der Verstärkerstation EF_R definiert als das Signal-zu-Rauschen Verhältnis an dem Verstärkerstation Abdeckungsantenne Anschluss über das an dem Ausgang von der Basisstation, was ist:
Wenn T_aR gleich T₀ wird, dann wird der Ausdruck für den effektiven Rauschfaktor von der Verstärkerstation:
Aufgrund der Anwesenheit von der BTS Antenne unterscheidet sich die Formel 8 von dem für einen Satz von konventionellen geräuschvollen Verstärkerblöcken, da der Rauschbeitrag von beiden der BTS Antenne und der Verstärkerstation an dem Eingang von dem BTS vorliegen. In der Abwesenheit von der BTS Antenne ist der effektive Rauschfaktor von der Verstärkerstation:
Wenn wir den Zähler und den Nenner von Formel 8 mit der nominellen thermische Rauschen Dichte von dem BTS multiplizieren, können wir es umarrangieren und erhalten dann:
Der erste Teil von der Formel 11 ist der Schub angewendet von einer Verstärkerstation auf die nominelle thermisches Rauschen Dichte an dem BTS, während der zweite Teil einfach der nominelle Rauschfaktor von dem BTS ist. Deshalb, wenn wir P_thermisch als den Verstärkerstation thermisches Rauschen Schub an dem BTS definieren, haben wir
2. Effektiver Rauschfaktor von BTS
Zum Kalkulieren des effektiven Rauschfaktors von dem BTS, EF_B, unter keine-Last Bedingung, wird der thermisches Rauschen Beitrag von der Verstärkerstation modelliert als eine weitere additives Rauschen Quelle an dem Ausgang von dem BTS. Deshalb ist der Ausdruck für den effektiven Rauschfaktor von dem BTS:
Durch Auswechseln von T_aR = T_aB = T₀ = 290° K wird es: EFB = FRGT + FB. (15)und es wird klar, dass der effektive Verstärkerstation Rauschfaktor und der effektive BTS Rauschfaktor im Zusammenhang stehen durch die BTS Verstärkerstation Verknüpfungsverstärkung, EFB = EFRGT(16)und deshalb, in dB, ist der Unterschied zwischen dem effektiven BTS Rauschens Betrag und dem effektiven Verstärkerstation Rauschens Betrag gleich G_T, der BTS Verstärkerstation Verknüpfungsverstärkung. Eine Betrachtung von der obigen Beziehung zeigt auch, dass, wenn G_T ansteigt, sich der effektive Verstärkerstation Rauschfaktor dem nominellen Verstärkerstation Rauschfaktor annähert. Auf der anderen Seite, wenn G_T abfällt nähert sich der effektive BTS Rauschfaktor dem nominellen BTS Rauschfaktor an.
3. Verstärkerstation thermisches Rauschen Schub
Ein Ausdruck kann gebildet werden für den Verstärkerstation thermisches Rauschen Schub an dem BTS mittels dem nominellen BTS Rauschfaktor F_B, dem nominellen Verstärkerstation Rauschfaktor, F_R und der BTS Verstärkerstation Verknüpfungsverstärkung, G_T. Insbesondere, von den Formeln 9 und 13 kann man sehen, dass:
Formel 17 repräsentiert die Verstärkerstation thermisches Rauschen Schub Gleichung, welche zeigt, dass der Verstärkerstation thermisches Rauschen Schub an dem BTS linear ist bezüglich der BTS Verstärkerstation Verknüpfungsverstärkung. Außerdem ist die Steigung von P_thermisch gegenüber G_T das Verhältnis von dem nominellen Verstärkerstation Rauschfaktor über dem nominellen BTS Rauschfaktor. Aber das Betrachten von Formeln 4 und 12 stellt eine andere Perspektive von dem Verstärkerstation thermisches Rauschen Schub dar, da:
welche verwendet werden kann zum Unterstützen beim Erstellen eines effektiven Vorgangs oder Algorithmus zum Betreiben einer leistungskontrollierten Verstärkerstation, wie unten erläutert.
VI. Überblick über Leistungskontrolle in einer Verstärkerstation
Das Obige beschreibt den Anstieg, der stattfindet in dem thermischen Rauschen Niveau an dem BTS verursacht durch das Hinzufügen von einer Verstärkerstation in einem BTS Abdeckungsbereich. Dieses Phänomen wird, wie oben erläutert, Schwankungen in der Gesamtmenge von dem thermischen Rauschen an dem BTS ergeben und nachteilig die Abdeckung sowie den Dienst in beiden, den BTS und den Verstärkerstation Abdeckungsbereichen beeinflussen. Für einen BTS mit einer Verstärkerstation in seinem Abdeckungsbereich hat es sich gezeigt, dass der effektive Verstärkerstation Rauschfaktor sowie der effektive BTS Rauschen Betrag in Relation zueinander stehen durch die BTS Verstärkerstation Verknüpfungsverstärkung. Von dem effektiven Verstärkerstation Rauschfaktor kann man auch sehen, dass der Verstärkerstation thermisches Rauschen Schub linear ist bezüglich der BTS Verstärkerstation Verknüpfungsverstärkung und die Steigung gegeben wird durch den nominellen Verstärkerstation Rauschfaktor über den nominellen BTS Rauschfaktor.
Dieses Phänomen, wie oben erläutert, ergibt Schwankungen in der Gesamtmenge von dem thermischen Rauschen an dem BTS und beeinflusst negativ die Abdeckung sowie den Dienst in beiden, den BTS und den Verstärkerstation Abdeckungsbereichen. Deshalb ist es wünschenswert, die Fähigkeit zu haben, die Änderungen zu erkennen und zu quantifizieren und die Verstärkung von der Verstärkerstation wieder herzustellen zurück zu einem vorbestimmten Niveau. Das heißt, es ist wünschenswert, die Verstärkung von einer Verstärkerstation relativ konstant zu halten.
Es wurde entdeckt, dass dies ökonomisch erreicht werden kann mit geringer Komplexität durch Einbetten einer drahtlosen Kommunikationseinheit oder äquivalenten Schaltung oder Fähigkeit darin, das heißt in der Betriebskonstruktion davon, der Verstärkerstation und durch Einspeisen des Rückwärtsverknüpfung Signalausgangs von dem eingebetteten WCD in die Rückwärtsverknüpfung von der Verstärkerstation. Mit einer gemeinsamen Rückwärtsverknüpfung kann die WCD Rückwärtsverknüpfung Leistungskontrolle verwendet werden zum Kalibrieren der Verstärkung von der Verstärkerstation. Dies gewährleistet ein automatisches Setzen von einem Verstärkerstation Rückwärtsverknüpfung Betriebspunkt durch die Verwendung von der Rückwärtsverknüpfung Leistungskontrolle von dem eingebauten WCD, was eine leistungskontrollierte Verstärkerstation ergibt, welche in Verbindung mit der Rückwärtsverknüpfung Leistungskontrolle einen im Wesentlichen konstanten oder mit niedrigen Schwankungen Verstärkerstation thermisches Rauschen Schub an dem BTS aufrechterhalten kann und die Leistung von der Verstärkerstation verbessern kann.
Mit der eingebetteten WCD kann man periodische Rufe oder Kommunikationssitzungen zwischen der Verstärkerstation und einer Basisstation erstellen und die Rückwärtsverknüpfung Leistungskontrolle von dem WCD verwenden zum Kalibrieren oder erneuten Kalibrieren der Verstärkung von der Verstärkerstation. Dies verbessert im Allgemeinen die Verstärkerstation Leistung und ermöglicht der Verstärkerstation, sich automatisch einzuwählen während der Installation der Verstärkerstation zum Erstellen und anschließendem Aufrechterhalten eines gewünschten Betriebspunkts durchweg in einer Verwendungszeitspanne, was die Nutzungsdauer sein kann von der Verstärkerstation. Dies kompensiert effektiv Variationen in dem Verstärkerstation-zu-BTS Pfadverlust, Umgebungsbedingungen, Verstärkeralterung und Änderungen in der Benutzerlast, die die Rückwärtsverknüpfung von der Verstärkerstation schädlich beeinflussen.
Die leistungskontrollierte Verstärkerstation stabilisiert auch den Rückwärtsverknüpfung Betriebspunkt durch im Wesentlichen Abhalten von entfernten Stationen in dem Verstärkerstation Abdeckungsbereich vom „Treffen" den BTS mit zu viel oder zu wenig Leistung.
VII. Leistungskontrollierte Verstärkerstation
Ein Blockdiagramm von einer Ausführungsform von einer beispielhaften leistungskontrollierten Verstärkerstation wird gezeigt in 4 und wird beschrieben im Hinblick auf die Basiselemente verwendet zur Implementierung von Verstärkerstation Vorwärts- und Rückwärtsverknüpfungen. In 4 ist eine Verstärkerstation 400 gezeigt mit einer Spenderantenne 402 und einer Abdeckungsantenne 414. Verstärkerstation 400 hat eine Vorwärtsverknüpfung, die zwei Duplexer 404 und 412, zwei Verstärker 406 und 410, einen Koppler 408 und einen festen Dämpfer 416 aufweist. Aber, der feste Dämpfer 416 ist nicht notwendig für die Implementierung von allen Ausführungsformen.
Verstärkerstation 400 wird auch gezeigt mit einer Rückwärtsverknüpfung, die zwei Duplexer 404 und 412, einen Kombinierer 418, einen Verstärker 420, einen anpassbaren oder variablen Verstärker 422 und einen festen Dämpfer 424 verwendet. Der variable Verstärker 422 kann auch implementiert werden unter Verwendung eines variablen Dämpfers. Eine drahtlose Vorrichtung oder Schaltung 430 ist gezeigt, gekoppelt zwischen den zwei Verknüpfungen (vorwärts und rückwärts) mit zumindest einem Ausgang verbunden mit einem Prozessor oder Kontroller 432, der gezeigt ist als ein Teil von der Rückwärtsverknüpfung.
Die zwei Duplexer 404 und 412 werden verwendet zum Aufteilen oder Separieren der Vorwärts- und Rückwärtsverknüpfungssignale, wie oben erläutert, während Kombinierer 418 verwendet wird zum Addieren des Ausgangs von der drahtlosen Vorrichtung 430, eingebettet in der Verstärkerstation, dem Übertragungssignal, zu dem Verstärkerstation Rückwärtsverknüpfungspfad. Dies ermöglicht der drahtlosen Vorrichtung mit zumindest einer und typischerweise nur einer Basisstation zu kommunizieren. Ein beispielhafter Duplexer, der sinnvoll ist für zellulare Kom munikationsfrequenzen, wird hergestellt durch Celwave mit der Teilenummer 5043-8-3.
Der Kombinierer ist angeordnet an dem Eingang von der Verstärkerkette von der Rückwärtsverknüpfung hauptsächlich zum Aufrechterhalten der Verstärkerstation Stabilität, obwohl dies nicht unbedingt notwendig ist für jede Ausführungsformen. Da die Rückwärtsverknüpfung Signalniveaus die kleinsten sind an diesem Ort, wird die Menge von der Rückwärtsverknüpfungsleistung, die gekoppelt ist zu der Verstärkerstation Vorwärtsverknüpfung durch die Verstärkerstation drahtlose Vorrichtung Schleife minimiert. Ein beispielhafter Kombinierer, der sinnvoll ist zum Implementieren von Ausführungsformen, wird hergestellt durch Minicircuits mit der Teilenummer ZFSC-2-2.
Der Koppler oder Leistungskoppler 408 wird verwendet zum Koppeln von etwas von der Vorwärtsverknüpfungsleistung zu einem Eingang für die drahtlose Vorrichtung 430 eingebettet in die Struktur von der Verstärkerstation 400, was weiter unten erläutert ist. Ein typischer Wert, der ausgewählt ist für die Signalleistung, um in die drahtlose Vorrichtung gekoppelt zu werden, ist 20 dB, ein Wert, der im Allgemeinen angesehen wird als ausreichend niedrig, um die Vorwärtsverknüpfungsleistung nicht zu schwächen. Aber in Abhängigkeit von dem Aufbau von den restlichen von den Verstärkerstationskomponenten kann ein Fachmann leicht einen anderen Koppelkoeffizienten verwenden, wenn gewünscht. Ein beispielhafter Koppler hilfreich für die Implementierung von Ausführungsformen wird hergestellt durch Narda mit der Teilenummer 4242-20.
Für das Verstärkerstation Vorwärtsverknüpfungssignal bereitgestellt durch das Mobiltelefon 430, werden Antenne 402, Duplexer 404, Verstärker 406 zusammen mit dem festen Dämpfer 416 verwendet.
Der feste Dämpfer 416 wird verwendet zum Setzen der Vorwärtsverknüpfungsverstärkung in dieser Ausführungsform. Die Vorwärtsverknüpfungsverstärkung wird gesetzt für unterschiedliche Verstärkerstation-zu-BTS Pfadverluste und unterschiedliche BTS Übertragungsleistungsniveaus. Die Anpassung kann durchgeführt werden einfach durch manuelles Einfügen unterschiedliche Koaxialdämpfer oder unter Verwendung anderer mehr automatisierter Ansätze, die im Stand der Technik bekannt sind. Das Mobiltelefon 430 sollte geeignet sein zum Implementieren des Leistungskontrollalgorithmus für die ausgewählte Funktechnologie. Für ein typisches CDMA Mobiltelefon bestimmt die Vorwärtsverknüpfungsleistung die offene Schleifenabschätzung für das Rückwärtsverknüpfung Übertragungsniveau, so dass der Aufbau dieses Kriterium erfüllen sollte mit dem Leistungsniveau von dem Vorwärtsverknüpfungssignal angewandt auf das Mobiltelefon und den Wert von dem Dämpfer 426.
Die Verstärkung von der Rückwärtsverknüpfung Verstärkungskette aufweisend Verstärker 420, fester Dämpfer 426 und anpassbarer Verstärker 422 wird verwendet zum Setzen der Rückwärtsverknüpfungsverstärkung von der Verstärkerstation. Als Teil von diesem Vorgang sind mehrere Parameter wichtig. Der Verstärkerstation Rauschbetrag, welcher so gesetzt wird, dass er den Schub minimiert, den das Verstärkerstation thermisches Rauschen hat auf den Basisstation thermisches Rauschboden. Dies wird erzielt hauptsächlich durch Anordnen von festem Dämpfer 426 und einstellbarem Verstärker 422 an dem Ausgang. Die Verstärkung von den Verstärkern wird hoch genug gesetzt zum Minimieren des Einflusses, den die Dämpfer auf den Verstärkerstation Rauschbetrag haben.
Der feste Dämpfer 426 wird verwendet zum Setzen des Leistungsniveaus, auf welchem eine entfernte Station innerhalb einer Verstärkerstation Abdeckung „trifft" oder Signale zu der Basisstation transferiert. Das Setzen von diesem Dämpfer ist weiter unten beschrieben. Einstellbare Verstärkung 422 wird verwendet zum Einstellen der Rückwärtsverknüpfungsverstärkung von der Verstärkersta tion zu einem gewünschten bezeichnet als „richtigen" Betriebspunkt, während dem Verstärkerstationsbetrieb in dem Bereich. Das Setzen wird kontrolliert durch das, was bezeichnet wird als Verstärkerstation WCD oder Telefon Schleife, was weiter unten beschrieben wird.
Eine Verstärkerstationstelefon Schleife besteht aus einem Verstärkerstationstelefon oder WCD, einem Mikrokontroller und dem einstellbaren Verstärkerelement in der Rückwärtsverknüpfung (422) und eventuell einem festen Dämpfer (426). Wenn eine Verstärkerstation 400 in einem CDMA-artigen Kommunikationssystem verwendet wird, würde das Verstärkerstationstelefon ausgewählt für diese Ausführungsform ein IS-95CDMA, CDMA2000 1X, CDMA2000 1X/EV, oder WCDMA-artige drahtlose Einheit sein, in Abhängigkeit von dem verwendeten Kommunikationsprotokoll. Ein typischer WCD 430 ist weiter unten erläutert. Aber andere Vorrichtungsarten würden verwendet mit anderen Signalprotokollen, wie solchen, die oben erwähnt sind, wie das wohl verstanden wird.
WCD oder Telefon 430 wird verwendet zum Kommunizieren mit einem BTS, zum Empfangen von Gesprächen, zum Interpretieren von BTS Leistungskontrollkommandos und zum Übertragen von Daten. Im Wesentlichen verhält es sich wie jegliches andere CDMA Telefon in einem Kommunikationssystem oder Netzwerk. Ein signifikanter Unterschied in dem Verstärkerstationstelefon im Vergleich zu einer typischen CDMA entfernten Station ist, dass die Verstärkerstation Rückwärtsverknüpfung Verstärkungskette verwendet wird als der Verstärkerstationstelefon Übertragungsverstärker. Leistungskontrollfunktionen für das Verstärkerstationstelefon werden durchgeführt durch diese Verstärkerkette und nicht durch einen internen WCD oder Telefon Übertragungsverstärker. Dies gibt dem Verstärkerstationstelefon die Möglichkeit, die Rückwärtsverknüpfungsverstärkung von der Verstärkerstation zu Leistungskontrollieren.
Dies wird in einer Ausführungsform erzielt durch Abfangen oder Herausbrechen des internen automatischen Verstärkungskontrolle („automatic gain control", AGC) Signals, generiert in der Verstärkerstation WCD oder Telefon. Im Wesentlichen wird die AGC Linie in dem WCD gebrochen an einem Übertragungsverstärkereingang und zu dem einstellbaren Verstärkungsverstärker 422 (G4) geleitet nach dem Leiten durch einen Mikrokontroller. Dies wird einfach erzielt durch eine neue Konstruktion von dem WCD für diese Funktion oder selbst durch Zurückeinpassen einer Vorrichtung durch einfaches Modifizieren von Schaltungsverbindungen zum Koppeln der AGC Signallinie an einen Verbinder zum Weiterverbinden mit einer Schaltung in der Verstärkerstation. Die Fachmänner werden einfach verstehen, wie eine derartige Modifizierung erzielt werden kann. Der interne Verstärkerstation WCD Übertragungsverstärker wird dann verwendet als ein „feste Verstärkung" Vorverstärker zu der Verstärkerstation Rückwärtsverknüpfung Verstärkerkette, da das AGC Signal nicht mehr seine Ausgangsleistung einstellen wird. In einer CDMA Ausführungsform wird die Verstärkung von dem Verstärkerstation WCD Übertragungsverstärker gesetzt zum Übertragen mit ungefähr –50 dBm an dem WCD Übertragungsausgangsanschluss, was normalerweise ein Antennenausgang sein wird. Dieses Übertragungsleistungsniveau ist typischerweise ein minimales Übertragungsleistungsniveau für den Verstärkerstation WCD und ist ausgewählt für die Verstärkerstationsstabilität.
Es ist wünschenswert, den Verstärkerausgang für mindestens Verstärker 422 ausgewählt zu haben als relativ hoch, wenn die Verstärkerstation angeordnet ist an oder sehr nahe zu der Kante von der Zellenabdeckung für BTS. Eine Ausführungsform setzt den Verstärker ungefähr 10 dB unter einem erwarteten Spitzenwert als den allgemeinen maximalen Wert, was der Verstärkerstation ermöglicht, installiert zu werden an der Kante von der BTS Abdeckung und immer noch 10 dB Schwung zu haben zum Kompensieren von derartigen Dingen wie Temperaturveränderung und Verstärkerstation Verstärkeraltern. Diese 10 dB minimale Dämpfung von der Verstärkerverstärkung ist eine konservative Abschätzung und sollte ausreichend sein, um eine gute Verstärkerstationsfunktionalität sicherzustellen.
Mikrokontroller 432 wird verwendet zum Erzielen verschiedener WCD Vorgänge oder Beeinflussungen, die andernfalls bereitgestellt werden durch einen WCD Benutzer oder ein automatisiertes System. Zum Beispiel kommuniziert Mikrokontroller 432 mit dem WCD oder Telefon 430 zum Beantworten oder versucht eine Kommunikationsverknüpfung zu öffnen, wenn da ein ankommendes „Gespräch" ist, zum Senden von Leistungskontrollkommandos von dem WCD 430 zu dem Verstärker 422 durchweg in dem Gespräch, zum Festlegen des Verstärkerausgabeniveaus, sobald die Leistungskontrolle reguliert ist und dann „das Telefon auflegt" oder anderswie den Dienst beendet oder ein Gespräch abbricht, wenn eine Verknüpfung nicht länger gewünscht oder geeignet ist.
Mikrokontroller 432 kann implementiert werden hauptsächlich in Hardware unter Verwendung, zum Beispiel von einem Softwarekontrolliertem Prozessor oder Kontroller programmiert zum Durchführen der Funktionen, die hierin beschrieben sind, einer Vielzahl von programmierbaren elektronischen Vorrichtungen oder Computern, ein Mikroprozessor, einen oder mehrere digitale Signalprozessoren (DSP), bestimmte Funktionsschaltungsmodule und Hardwarekomponenten wie zum Beispiel anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs) oder programmierbare Gatteranordnungen (PGAs). Die Implementierung von einer Hardwarestatusmaschine, um die Funktionen, die hierin beschrieben sind durchzuführen, wird dem Fachmann ersichtlich sein. Mikrokontroller 432, wie unten erläutert, kann implementiert werden in dem WCD, um Hardware zu sparen, wenn der WCD ausreichende Verarbeitungsleistung hat. Mikrokontroller 432 ist gezeigt in 400 zum Veranschaulichen der Funktion und kann auch außerhalb von dem WCD 430 sein oder innerhalb von dem WCD.
Wo Ausführungsformen implementiert werden unter Verwendung von Software, kann die Software gespeichert werden in einem Computerprogrammprodukt und geladen werden in das System unter Verwendung eines Laufwerks für entfernbare Speicher, Speicherchips oder Kommunikationsschnittstellen. Die Kontrolllogik (Software) verursacht, wenn ausgeführt, dass der Kontroller bestimmte Funktionen durchführt wie hierin beschrieben.
Der Mikrokontroller empfängt die Rückwärtsverknüpfung Verstärkungskontrollkommandos vom WCD 430, verlangsamt die Kommandos runter unter ungefähr eine 800 dB/sec. Rate und gibt die Kommandos zu dem Verstärker 422 aus. Das Verlangsamen von den Leistungskontrollkommandos wird getan, um die Leistungskontrolle von den entfernten Stationen in dem Verstärkerstation Abdeckungsbereich davon abzuhalten, gegen die Leistungskontrolle von dem WCD 430 zu kämpfen.
Da entfernte Stationen in dem Verstärkerstation Abdeckungsbereich die Verstärkerstation Rückwärtsverknüpfung durchleiten, wird jede Veränderung in der Verstärkerstation Rückwärtsverknüpfung den BTS veranlassen, Leistungskontrollkommandos zu diesen entfernten Stationen zu senden zum Kompensieren. Wenn WCD 430 dabei ist, die Verstärkerstation Rückwärtsverknüpfungsverstärkung mit Leistungskontrolle zu ändern und die Übertragungsleistung von entfernten Stationen in der Verstärkerstationsabdeckung noch nicht ausgeglichen wurde, dann können diese entfernten Stationen zusätzliche Interferenz an dem BTS erzeugen. Diese Interferenz verursacht zusätzliche Leistungskontrollkommandos, die zu allen entfernten Stationen herausgehen, inklusive WCD 430, die einen instabilen Effekt haben.
Diese potentielle Instabilität wird dadurch stabilisiert, dass WCD 430 die Rückwärtsverknüpfungsverstärkung von Verstärkerstation 400 mit einer wesentlich niedrigeren Rate kontrolliert als die Leistungskontrolle von den entfernten Stationen in der Verstärkerstationsabdeckung. Im Wesentlichen wird ausreichend Zeit gewährt zwischen Verstärkerstation Rückwärtsverknüpfung Verstärkungsanpassungen, um entfernten Stationen zu ermöglichen, ihre eigenen Leistungskontrollwerte auszugleichen.
In einer Ausführungsform wird eine Leistungskontrollrate für die Verstärkerstation Rückwärtsverknüpfungsverstärkung gesetzt auf ungefähr 80 dB/sec., was ungefähr 10 mal langsamer ist als die Leistungskontrollrate, die typische CDMA-artige entfernte Stationen in der Verstärkerstationsabdeckung erfahren. Dies ist eine konservative Abschätzung, die ausreichend sein sollte zum Aufrechterhalten der Leistungskontrollstabilität. Für andere Arten von Kommunikationssignalstandards wie die, die auf GSM oder TDMA basieren, erscheint die Leistungskontrollrate im Allgemeinen noch geringer, so dass eine Leistungskontrollrate für diese Systeme mit einem geeigneten Wert oder Rate entwickelt werden müssen.
Im Allgemeinen wird ein Gespräch vermittelt von einem anderen Telefon, Modem oder WCD (wie in BTS) zu WCD 430 und dieses Gespräch sollte aufrechterhalten werden für eine minimale Zeitspanne. Dieses Zeitfenster sollte ausreichend sein, um dem Mikrokontroller 432 zu ermöglichen, die Verstärkung von Verstärker 422 einzustellen und die Rückwärtsverknüpfungsverstärkung auf ihren richtigen Betriebspunkt auszugleichen, bevor das Gespräch endet. Dies nimmt an, dass der BTS das Gespräch aufrechterhält für ein Minimum von ungefähr 30 Sekunden und dass der Verstärkerstationsmikrokontroller Verstärkungsanpassungen durchführt innerhalb eines ungefähren 20 Sekunden Fensters. Dieses sind konservative Abschätzungen die ausreichend sein sollten, um gute Funktionalität in einer typischen Verstärkerstationskonstruktion vernünftig zu garantieren und kann entsprechend geändert werden.
In einer kommerziellen Verstärkerstation kann der Mikrokontroller auch verwendet werden für Verstärkerstationsalarmüberwachungen und andere Funktionen, wie gewünscht.
Wie oben erwähnt, wird der feste Verstärker 426 verwendet zum Setzen wie das Leistungsniveau einer entfernten Station in der Verstärkerstationsabdeckung den BTS trifft. Es ist wünschenswert, entfernte Stationen in der Verstärkerstationsabdeckung zu haben, welche anfänglich den BTS treffen auf einem Leistungsniveau unter deren erforderlichen Eb/Nt. Dies stellt sicher, dass die entfernten Stationen in der Verstärkerstationsabdeckung keine zusätzliche Interferenz bilden durch Treffen des BTS mit überhöhter Leistung. In einer Ausführungsform wird der Wert für Dämpfer 426 derart gewählt, dass das übertragene Leistungsniveau von einer entfernten Station in der Verstärkerstationsabdeckung den BTS ungefähr 5 dB unter seiner erforderlichen E_b/N_t trifft. Dieser Wert wird ausgewählt als ein geschlossene-Schleife Einstellungsfaktor. Die entfernte Station in der Verstärkerstationsabdeckung wird ihre erforderliche E_b/N_t erreichen, nachdem die geschlossene-Schleife Leistungskontrolle eingreift und ausgleicht. Es wird angenommen, dass die erforderliche E_b/N_t für eine entfernte Station im Verstärkerstationsabdeckung ungefähr 6 dB ist und dass dieses E_b/N_t einer Rahmenfehlerrate von ungefähr 1 %, wie typischerweise erforderlich bei dem BTS, entspricht, obwohl andere Raten einfach verwendet werden können, wenn gewünscht. Diese Werte werden gewählt als Startpunkt und können sich ändern, nachdem empirische Daten gesammelt wurden, denn es wird verstanden, dass der erforderliche Eb/Nt sich ändern kann in Abhängigkeit von Bedingungen in dem Netzwerk oder Kommunikationssystem.
Wie es gewünscht ist für Situationen, wo eine entfernte Station im Verstärkerstationsabdeckungsbereich ist, ist es ebenfalls wünschenswert, dass WCD 430 den BTS anfänglich trifft mit einem Leistungsniveau unter dem erforderlichen E_b/N_t zum Sicherstellen, dass der WCD nicht zusätzliche Interferenz an dem BTS bil det. Deshalb wird der variable Verstärkungsverstärker derart gesetzt, dass das übertragene Leistungsniveau von dem Verstärkerstationstelefon den BTS mit 10 dB unter dem erforderlichen E_b/M_t trifft oder zu einem geschlossene-Schleife Einstellungsfaktor von 10 dB. Dieser 10 dB Wert wird ausgewählt zum Beherbergen der 10 dB minimal erforderlichen Dämpfung oder Spielraum, der vorher erläutert wurde. Wenn der minimale Spielraum von dem Verstärker abgesenkt wird, wie dies passieren kann nach oder als Antwort auf das Sammeln von empirischen Daten oder Systemtests, dann kann auch der geschlossene-Schleife Korrekturfaktor abgesenkt werden durch den gleichen Betrag.
Während ein variabler Verstärkungsverstärker 422 in 4 gezeigt ist, sollte von dem Fachmann verstanden werden, dass auch andere Techniken verfügbar sind zum effektiven Kontrollieren der Ausgangsleistung. Zum Beispiel ein fester Verstärkungsverstärker kann verwendet werden anstatt dem Verstärker 422 zusammen mit einem variablen Dämpfer angeordnet in Serie mit dem Eingang zum Einstellen des Betrags von der Signalverstärkung durch Einstellen des Eingangssignal Leistungsniveaus wie oben erwähnt. Dies ist veranschaulicht in 5, wo eine Verstärkerstation 500 gezeigt wird, welche viele von den gleichen Elementen verwendet, wie in Verstärkerstation 400 mit Änderungen, die gemacht wurden zum Beherbergen alternativer Signalverarbeitungen und Signalkoppeln für den WCD.
In 5 wird ein Schrittdämpfer 522 verwendet mit einem festen Verstärker 524 anstatt des variablen Verstärkungsverstärkers 422. Kontrollsignale oder Kommandos vom Mikrokontroller 432 agieren zum Ändern der Werte von Schrittdämpfer 522 Eingang zum Anpassen des Betrags der Signalverstärkung durch Einstellen des Eingangssignal Leistungsniveaus. Ein Schrittdämpfer, wie einer der verfügbar ist von Weinschel unter Modellnummer 3206-1 kann für diese Funktion verwendet werden.
Außerdem ist die Verstärkerstation von 5 konfiguriert zum Zusammenwirken mit einem WCD, der mehr arbeitet wie ein unabhängiges Telefon, was beinhalten würde Schaltungen zum Treiben oder Transferieren von Signalen durch eine Antenne. Hier kann ein kompletteres oder aktuelles Telefon verwendet werden in der Verstärkerstation durch Verwendung einer Ladestation oder ähnliche Vorrichtung zum Sicherstellen, dass das Telefon da ist und zum Bereitstellen von Verbindungen zu externen Schaltungen innerhalb der Verstärkerstation. In dieser Situation, obwohl es nicht notwendig ist, ist es wahrscheinlicher, dass ein separater Mikrokontroller 432 verwendet wird. Es ist auch möglich, dass alternative Mittel zum Koppeln von Signalen in und aus dem Telefon verwendet werden können.
In dieser alternativen Konfiguration können Signale in und aus dem Telefon gekoppelt werden unter Verwendung eines Zirkulators 514 zum Transferieren von Signalen zu und von einer Verstärkerstationstelefon 530 Antenne oder Antennenverbinder oder ähnlichem Eingang/Ausgang. Ein Zirkulator, wie zum Beispiel einer, der verfügbar ist von Ute Microwave unter der Modellnummer CT-1058-0 kann verwendet werden für diese Funktion. Zirkulator 514. Der Zirkulator wird verwendet zum Aufteilen der Verstärkerstationstelefon Empfangs- und Übertragungssignale und zum Bereitstellen von Isolation zwischen diesen zwei Signalen. Der Zirkulator, der für diese Konstruktion ausgewählt wird, hat typischerweise eine Isolation von ungefähr 20 dB, welche ausreichend ist, um Verstärkerstationsstabilität sicherzustellen.
Zwei Dämpfer 516 und 526 sind gezeigt in 5. Dämpfer 516 kann verwendet werden zum Anpassen der Leistungsmenge, die transferiert wird in Zirkulator 514 während Dämpfer 526 verwendet wird zum Anpassen der Leistungsmenge, die transferiert wird in Kombinierer 418 in gleicher Art wie bei dem vorher beschriebenen Dämpfer 416 bzw. 426.
VIII. Typische drahtlose Kommunikationseinheit
Zwei typische drahtlose Kommunikationseinheiten geeignet zum Implementieren von WCD 430 sind gezeigt in 6 und 7.
In 6 wird ein Verstärkerstationstelefon 630 gezeigt mit einem Modem 602, welches Eingangssignale von einem analogen oder digitalen Signalempfänger 604 empfängt, welcher wiederum verbunden ist zum Empfangen von Eingangssignalen von dem festen Dämpfer 416, wie oben erläutert. Ein beispielhaftes Modem würde eines von zahlreichen wohlbekannten mobile Stationen Modems (MSM) sein, hergestellt durch Qualcomm Incorporated unter den Modellnummern wie zum Beispiel MSM 3100, MSM 5xxx (5050, 5100, 5200, 5500, usw.) oder 6xxx (6050, 6100, 6200, 6500, usw.) zur Verwendung in CDMA Telefonen. Verstärkerstationstelefon 630 hat auch ein AGC Ausgang, welcher gerichtet ist zu einem Übertragungsleistungsverstärker 608, typischerweise durch einen RC Filter 606. Das AGC Signal wird transferiert entlang einer AGC Steuerungslinie 610. Steuerungslinie 610 ist gezeigt in 6 mit einer Unterbrechung 612, welche symbolisch ist für die Änderung, die implementiert ist, um das Telefon geeignet zu machen, zum Einbetten in Verstärkerstation 400. Die AGC Linie ist umgeleitet zum Bilden eines AGC Ausgangs 616, welcher zum Mikrokontroller 432 transferiert ist, wie oben erläutert. Im Allgemeinen, um die Übertragungsschaltung oder Verstärker auf ein wünschenswertes minimales Ausgangsniveau zu setzen, kann der Eingang, der für das AGC Signal verwendet wird, verbunden werden mit einem Grundniveau 614.
Es sollte bemerkt werden, dass Mikrokontroller 432 getrennt werden kann von Verstärkerstationstelefon 630 oder beinhaltet sein kann als ein Teil vom Verstär kerstationstelefon 630, wenn die Verarbeitungsleistung von dem Verstärkerstationstelefon ausreichende Fähigkeiten hat. Zum Beispiel verwendet eine typische CDMA drahtlose Einheit eine oder mehrere integrierte Schaltungen, die eingebettete Prozessoren verwenden, die relativ leistungsstark sind, und eine bestimmte Menge von zugeordnetem Speicher und Programmspeicher. Zum Beispiel können einige Ausführungsformen einen eingebetteten ARM-artigen Prozessor oder ähnliches beinhalten. Derartige Elemente können verwendet werden zum Implementieren der Funktionen, die dem Mikrokontroller 432 zugeordnet sind und eine Verbindung oder Signalausgang bereitstellen zum Kontrollieren des Betriebs von den einstellbaren Verstärkungsverstärkern oder Signaldämpfern. Aus diesem Grund wird eine gestrichelte Linie 632 verwendet zum Hinweisen, dass die Funktionen oder Vorgänge von Mikrokontroller 432 eingebunden sind in die verwendete Kommunikationsvorrichtung.
6 zeigt auch die Ausgangs/Eingangslinie 618, die verbunden ist mit Schaltungen zugeordnet mit oder in Modem 602, welches eine Gesprächsmeldung bereitstellt, wie zum Beispiel ein Hinweis, dass das Telefon „klingelt", obwohl eine Klingel in dieser Anwendung im Allgemeinen nicht sinnvoll ist und zum Bereitstellen von Signalen zu dem Modem, um die Verbindung für das Telefon entweder „anzunehmen" oder „aufzulegen". Der Eingang wird bereitgestellt von dem Mikroprozessor, da nun nicht mehr eine Anzahl von Knöpfen existiert, die gedrückt werden durch einen Telefonbenutzer, um diese Auswählen zu machen.
Außerdem, während Modem 602 einen Kontroller und einen internen Speicher zum Beherbergen von Kommandos, die hierin beschrieben sind, enthalten kann, können auch ein oder mehrere separate oder zusätzliche Speicher oder Speicherelemente 620 in dem Verstärkerstationstelefon 630 beinhaltet sein, zum Bereitstellen von Orten zum Speichern von Kommandos, Daten, Instruktionen, und so weiter, wie gewünscht. Speicher bezeichnen jegliche prozessorlesbaren Medien beinhaltend, aber nicht beschränkend auf, RAM, ROM, EPROM, PROM, EEPROM, Festplatte, Diskette, CD-ROM, DVD oder ähnliche, auf welche man eine Serie von Instruktionen speichern kann, ausführbar durch einen Prozessor.
In 7 ist eine typische Spreizspektrum drahtlose Benutzerstation 700 gezeigt, welche einen analogen Empfänger 704 verwendet zum Empfangen, runter Konvertieren, Verstärken und Digitalisieren der empfangenen Signale. Digitale Kommunikationssignale ausgegeben durch den analogen Empfänger 704 werden transferiert zu mindestens einem digitalen Datenempfänger 706A und zumindest einem Sucherempfänger 708. Zusätzliche digitale Datenempfänger 706B bis 706N können verwendet werden zum Erlangen der gewünschten Niveaus von Signaldiversität, in Abhängigkeit von dem zulässigen Niveau der Komplexität der Einheit, wie es dem Fachmann ersichtlich sein wird.
Zumindest ein Kontrollprozessor 720 ist gekoppelt zu digitalen Datenempfängern 216A bis 216N zusammen mit dem Sucherempfänger 718 zum Bereitstellen neben anderen Funktionen Basissignalverarbeitung, Takten, Leistungs- und Übergabekontrolle oder Koordination. Andere Basiskontrollfunktionen, die oft durchgeführt werden durch den Kontrollprozessor 720, sind die Auswahl oder Veränderung von PN Codesequenzen oder orthogonalen Funktionen, verwendet zum Verarbeiten von CDMA Kommunikationssignalen Wellenformen. Die Kontrollprozessor 720 Signalverarbeitung kann das Bestimmen von der relativer Signalstärke und Berechnung von verschiedenen betroffenen Signalparametern beinhalten, was beinhalten kann die Verwendung von zusätzlichen oder separaten Schaltungen, wie zum Beispiel ein Empfangene Signalstärke Indikator („received signal strength indicator", RSSI) 714.
Ausgänge von digitalen Datenempfängern 706A bis 706N sind gekoppelt zu einer digitalen Basisbandschaltung 712 innerhalb der Teilnehmereinheit. Die Benutzer der digitalen Basisbandschaltung 712 verwenden normalerweise Verarbeitungs- und Präsentationselemente zum Transferieren von Informationen zu und von einem Stationsbenutzer wie zum Beispiel Signale oder Datenspeicherelemente, wie zum Beispiel dauerhafte oder Langzeit- digitale Speicher; Eingangs- und Ausgangseinheiten wie zum Beispiel Anzeigebildschirme, Lautsprecher, Tastaturstationen und Handapparate. Diese Elemente sind nicht notwendig in dieser Anwendung außer für den Bereich der Wartung vielleicht. Außerdem sind beinhaltet A/D-Elemente, Vocoder und andere Sprache und analoge Signalverarbeitungselemente, die alle Teile von der Stationsbasisbandschaltung bilden, unter Verwendung von Elementen, die wohl bekannt sind. Falls Diversitätssignalverarbeitung verwendet wird, kann die Benutzer digitale Basisbandschaltung 712 aufweisen einen Diversitätskombinierer und Decoder. Einige von diesen Elementen können auch betrieben werden unter der Kontrolle von oder in Kommunikation mit dem Kontrollprozessor 710.
Außerdem während Basisbandschaltung 712 normalerweise Speicher enthält zum Beherbergen von Kommandos und Vorgängen, die hierin beschrieben sind, können ein oder mehrere separate oder zusätzliche Speicher oder Speicherelemente 722 (wie oben erläutert) auch beinhaltet werden in Verstärkerstationstelefon 700 zum Bereitstellen von Orten zum Speichern von Kommandos, Daten, Instruktionen und so weiter, wie gewünscht.
Wenn Sprache oder andere Daten verarbeitet werden als Ausgangsnachricht oder Kommunikationen von Signalen, entstehend in der Teilnehmereinheit, wird die Benutzer digitale Basisbandschaltung 712 verwendet zum Empfangen, Speichern, Verarbeiten und auf andere Weise Erstellen der gewünschten Daten für die Übertragung. In der vorliegenden Anwendung würden solche Daten minimal sein und einfach verwendet werden zum Erstellen einer Kommunikationsverknüpfung oder Anzeigen der erkannten Signalstärke. Basisbandschaltung 712 stellt bereit diese Daten zu einem Übertragungsmodulator 716, der unter der Kontrolle von Kontrollprozessor 710 arbeitet, der einen Ausgang hat, der verbunden ist mit einem digitalen Übertragungsleistungskontroller 718, der bereitstellt Ausgangsleistungskontrolle zu einem analogen Übertragungsleistungsverstärker 730 zur Endübertragung. Informationen über die gemessenen Signalstärke für empfangene Kommunikationssignale oder eine oder mehr geteilte Ressourcensignale können gesendet werden zu der Basisstation unter Verwendung einer Mehrzahl von Techniken, die bekannt sind im Stand der Technik, zum Beispiel durch Anhängen der Informationen an andere Nachrichten erstellt durch die Basisbandschaltung 712. Alternativ können die Informationen eingefügt werden als vorbestimmte Kontrollbits unter der Kontrolle von Kontrollprozessor 710.
Der analoge Empfänger 704 kann bereitstellen einen Ausgang, der anzeigt die Leistung oder Energie in den empfangenen Signalen. Alternativ können empfangene Signalstärke anzeigende Elemente 714 diesen Wert bestimmen durch Sammeln eines Ausgangs von analogen Empfänger 704 und Durchführen von Verarbeitung, die wohl bekannt ist im Stand der Technik. In der normalen Verwendung kann diese Information verwendet werden direkt durch den Übertragungsleistungsverstärker 720 oder Übertragungsleistungskontroller 718 zum Anpassen der Leistung von den übertragenen Signalen. Diese Information kann auch verwendet werden durch den Kontrollprozessor 710 zum Bilden der AGC Kontrollsignale für diese anderen Elemente.
Die digitalen Empfänger 706A bis N und Sucherempfänger 708 sind konfiguriert mit Signalvergleichselementen zum Demodulieren und Verfolgen von spezifischen Signalen. Sucherempfäger 708 wird verwendet zum Suchen nach Pilotsignalen, während digitale Empfänger 706A bis N verwendet werden zum Demodulieren anderer Signale (Verkehr) zugeordnet mit den erkannten Pilotsignalen. Deshalb können die Ausgänge von diesen Einheiten überwacht werden zum Bestimmen der Energie in dem Pilotsignal oder anderer Signale mit geteilten Ressourcen. Hier wird dies erzielt auch unter Verwendung entweder von Signalstärke Erkennungselementen 714 oder Kontrollprozessor 710.
Wie bereits vorgeschlagen durch 4 und 5, können die Elemente, die gezeigt sind für die WCDs in 6 und 7, einen Teil von einem einfachen Kontrollmodul oder Einheit bilden im Gegensatz zu einem vollständigeren „Telefon". In diesem Fall, wie vorher erläutert, kann die Vorrichtung konstruiert sein, dass sie Signale innerhalb bestimmter Leistungsbereiche oder Amplituden und Takte akzeptiert und als solche können die Dämpfer 416 oder 426 nicht verwendet werden, entweder einer oder beide.
Für die vorliegende Erfindung ist es die Fähigkeit, Signale zu empfangen von einem BTS, Betreiben auf oder Antworten zu diesen Signalen und Generieren oder Verwenden von geeigneten Leistungskommandos oder Signalen, welche beinhalten können, Leistungs Hoch/Runter Kommandos, was wichtig ist für den Betrieb von dem eingebetteten WCD. Deshalb, neben dem Bilden dieser Leistungskontrollfunktionalität implementiert durch WCD 430 sind irrelevante Elemente zum Verarbeiten anderer Signale, wie zum Beispiel Bildschirmanzeigen, Klingeltöne, Musik, Video und so weiter nicht notwendig für diese Funktion. Außerdem, wenn ein weniger komplexer Modulansatz verwendet wird zum Konstruieren von WCD 430 ist es wahrscheinlicher, dass der Prozessor oder Kontroller verwendet wird in WCD 430 ausreichend ist oder sogar zusätzliche Leistungen oder Verarbeitungszyklen verfügbar hat zum Durchführen der Funktionen von beidem, WCD 430 und Mikrokontroller 432, was hilfreich ist zum Reduzieren der Kosten und Komplexität. Außerdem können Speicher und andere Elemente, welche verwendet werden können zum Speichern von Informationen zugewiesen zu anderen Operationen, freigegeben werden zum Handhaben von Leistungskontrollfunktionen.
IX. Analyse von dem Betrieb einer leistungskontrollierten Verstärkerstation
Mit einer Verstärkerstation in einem BTS Abdeckungsbereich, unter einheitlichen Lastbedingungen und in der Abwesenheit von Störern, ist die Rückwärtsverknüpfung E_b/N_O Gleichung unter perfekter Leistungskontrolle für eine entfernte Station:
wo S die empfangene Signalleistung von der entfernten Station ist, M die Anzahl von Benutzern, υ ist ein Sprachaktivitätsfaktor und i ist das Verhältnis von Interferenz von anderen Sektoren.
Wenn S_R definiert ist als die Übertragungsleistung von dem eingebetteten WCD, dann ist die E_b/N₀ für die eingebettete WCD in der leistungskontrollierten Verstärkerstation:
was im Hinblick auf den Verstärkerstation thermisches Rauschen Schub, P_thermisch ist:
Mit einer Störung von γ in der Verstärkerstation Rückwärtsverknüpfungsverstärkung (G3 und G4 in 4) werden beide die BTS Verstärkerstation Verknüpfungsverstärkung und der Verstärkerstation thermisches Rauschen Beitrag an dem BTS auch durch γ gestört. Wenn die Rückwärtsverknüpfung geschlossene-Schleife Leistungskontrolle eine Änderung von α in der Übertragungsleistung von dem eingebetteten WCD fordert zum Erzielen derselben E_b/N₀ wie die in Formel 20, dann:
Von den obigen Gleichungen kann man die Änderung in dem Verstärkerstation thermisches Rauschen Schub an dem BTS beschreiben, der entspricht der Störung in der Verstärkerstation Rückwärtsverknüpfungsverstärkung. Spezieller, ρ ist die Änderung in dem Verstärkerstation thermisches Rauschen Schub an dem BTS. Deshalb:
mit Austausch von oben kann man erlangen:
Von Formel 26, um dasselbe E_b/N₀ wie in den vorherigen Ausdrücken unter perfekter Leistungskontrolle zu erzielen, ist es offenkundig, dass αγ = ρ ist. Deshalb:
Von Formel 27, wenn der nominelle Verstärkerstation thermisches Rauschen Schub an dem BTS gegeben ist, können wir abschätzen und versetzen die Änderung in der Verstärkerstation Rückwärtsverknüpfungsverstärkung von der Änderung in der Übertragungsleistung von dem eingebetteten WCD und deshalb einen im Wesentlichen konstanten Verstärkerstation thermisches Rauschen Schub an dem BTS aufrechterhalten. Die Beziehung zwischen γ und α für den Verstärkerstation thermisches Rauschen Schub an dem BTS, mit Schubwerten von 1, 2 und 3 dB ist gezeigt in 10 als Linien 1002, 1004 bzw. 1006.
X. Konstruktion von leistungskontrollierter Verstärkerstation
Da sind zahlreiche spezifische Punkte, die berücksichtigt werden müssen, wenn man eine leistungskontrollierte Verstärkerstation für ein gegebenes System konstruiert unter Verwendung von bekannten Merkmalen und Parameter von dem Kommunikationssystem, in welchem es verwendet wird. Dies betrifft den Vorwärtsverknüpfung Leistungsverstärkerausgang in der Verstärkerstation, Verstärkerstationsverstärkung, Verteilung von Verstärkung auf der Vorwärtsverknüpfung, Verteilung von Verstärkung auf der Rückwärtsverknüpfung, nominellen Rauschfaktor von der Verstärkerstation und Verteilung von Verstärkung für die eingebettete drahtlose Kommunikationsvorrichtung.
1. Vorwärtsverknüpfung Leistungsverstärkerausgang
Die Konstruktionsparameter für ein Vorwärtsverknüpfung Leistungsverstärkungsausgang sind hauptsächlich bestimmt durch die Größe von der gewünschten geografischen Abdeckung oder Dienstbereich. Dieser Ausgang wird typischerweise ausgedrückt mittels der maximalen durchschnittlichen Leistung W_R. Aber da die augenblickliche Leistung auf der Vorwärtsverknüpfung von der Verstärkerstation substantiell höher sein kann als W_R, wählen oder setzen Ausführungsformen die Vorwärtsverknüpfung Leistungsverstärkungsausgangsfähigkeiten so hoch, wie die maximale augenblickliche Leistung von der Verstärkerstation. Obwohl die nicht unbedingt notwendig ist, sollte dies getan werden, um Sättigung zu verhindern und die maximale augenblickliche Leistung steht im Bezug zu der maximalen durchschnittlichen Leistung durch das Spitze-zu-Durchschnitts Verhältnis von CDMA Netzwerken.
2. Verstärkerstationsverstärkung
Beim Kalkulieren der Verstärkung von einer Verstärkerstation kann man annehmen, dass die Vorwärtsverknüpfungsverstärkung G_F und die Rückwärtsverknüpfungsverstärkung G_R im Wesentlichen identisch sind. Die BTS Verstärkerstationsverknüpfungsverstärkung G_T ist einfach das Verhältnis von dem Ziel Vorwärtsverknüpfungsleistung Verstärkerausgang W_R und dem Leistungsverstärkerausgang von dem BTS, W_B, welcher typischerweise einen Wert von 25 W hat.
Um die Verstärkung von dem Verstärker G_R abzuleiten, teilt man G_T durch die Verstärkung der Verstärkerstation Spenderantenne G_D, dem Zielpfadverlust zwischen der Verstärkerstation Spenderantenne und der Basisstationsantenne L_p und der Antennenverstärkung von der Basisstationsantenne G_a. Deshalb kann G_R ausgedrückt werden als:
3. Verteilung von Verstärkung, auf Verstärkerstation Vorwärtsverknüpfung
Von 4, in dB, kann die Vorwärtsverknüpfungsverstärkung von der leistungskontrollierten Verstärkerstation aufgespaltet werden in: GR = G1 + G2 + Kopplerverlust + 2(Duplexerverlust) (29)
Beim Auswählen des Wertes G1 für den Verstärker 406, einem Vorwärtsverknüpfungskoppler (408) für das eingebettete WCD und den Vorwärtsverknüpfungsdämpfer (426) für das eingebettete WCD ist es wichtig, sicherzustellen, dass das eingebettete WCD eine adäquate Menge von Vorwärtsverknüpfung Overhead Kanalleistung (zur Verwendung durch Signale wie zum Beispiel Pilot, Rufen oder Synchronisation in einem CDMA System) empfangt und die minimalen Anforderungen zum Erzielen von diesen sind im Allgemeinen in der Größenordnung von –85 dBm für ein CDMA-artiges Kommunikationssystem, andere Arten von Systemen oder Protokollen können andere Werte haben.
4. Verteilung von Verstärkerstationsverstärkung auf der Rükwärtsverknüpfung
Da es sicher angenommen werden kann, dass die Vorwärtsverknüpfungs- und Rückwärtsverknüpfungsverstärkung im Wesentlichen identisch sind (oder genug um die Beziehung zu halten) ist die Rückwärtsverknüpfungsverstärkung von der leistungskontrollierten Verstärkerstation auch G_R und von 4 können wir sehen, dass in dB es zerlegt werden kann in: GR = G3 + G4 + Kombiniererverlust + 2(Duplexerverlust) (30)
Von dem Obigen, stellt WCD 430 den Wert G4 vom Verstärker 422 ein zum Aufrechterhalten eines im Wesentlichen konstanten Verstärkerstation thermisches Rauschen Schubs an dem BTS. Theoretisch verändert das Ändern von G4 den nominellen Rauschfaktor von der Verstärkerstation F_R. Aber man kann sicher annehmen, dass FR konstant ist und man kann F_R im Wesentlichen konstant machen durch Zuweisen von ausreichend Verstärkung im Verstärker 420 (G3).
Insbesondere von den voraussichtlichen Änderungen in G4 (für WCD) und den voraussichtlichen Rauschfaktor von Verstärker 422 (G4) kann man kalkulieren, wie viel dB der Wert von Verstärkung G3 überschreiten sollte, den nominellen G4 Wert, damit F_R sich weniger verändert als ein vorbestimmter Betrag. Falls zum Beispiel erwartet wird, dass G4 sich um 10 dB ändern wird und von dem vorhergesagten Rauschfaktor von G4 es geschlossen werden kann, dass G3 den nominellen G4 um ungefähr 40 dB übersteigen sollte, damit F_R sich weniger als 1 % ändert, dann ist da eine Bedingung von: G3 = G4 + 10 dB + 40 dB = G4 + 50dB. (31)was bedeutet, dass der Ausdruck für G_R in dB wird: GR = (G4 + 50 dB) + G4 + Kombiniererverlust + 2(Duplexerverlust), und G4 = 0,5 (GR – Kombiniererverlust – 2(Duplexerverlust) – 50 dB). (32)
Deshalb sobald der Wert für die Verstärkung G4 bestimmt ist, kann die Verstärkung G3 erlangt werden durch Gleichung 31 unter Berücksichtigung, dass andere Werte für Änderungen in der Verstärkung (G4) oder um wie viel eine Verstärkung eine andere übersteigen sollte (G3, G4) für einen gegebenen Variationsprozentsatz (F_R) verwendet werden würden, wenn dies gewünscht ist oder benötigt wird.
5. Nomineller Rauschfaktor von der Verstärkerstation
Ein nomineller Rauschfaktor von der Verstärkerstation, F_R kann abgeleitet werden von der Bedingung angeordnet durch die offene-Schleife Windung um Konstante k. In CDMA Kommunikationssystemen ist die offene-Schleife Windung um Konstante k „hart verdrahtet" in der drahtlosen Kommunikationsvorrichtung aufgrund bekannter Gründe und die ersten drei Begriffe sind: k = (pt)c – 134 + (NF)c + ..., wo (pt)c = 10log10(WB) = maximaler BTS Leistungsverstärkerausgang (dBm) und (NF)c = 10log10(FB) = BTS Rauschzahl (dB).
Für eine entfernte Station in dem Verstärkerstation Abdeckungsbereich sollte (pt)_C der Vorwärtsverknüpfung Leistungsverstärkungsausgang von der Verstärkerstation sein, 10log₁₀(W_R). Außerdem sollte (NF)_C ausdrücken die effektive Rauschzahl von der Verstärkerstation. Aber, da k „hart verdrahtet" in der entfernten Station ist, kann man (NF)_C setzen zum Versetzen der Änderung (pt)_C. Insbesondere für die entfernten Stationen in dem Verstärkerstation Abdeckungsbereich haben wir stattdessen (NF)_C ^{Verstärkerstation} und
Deshalb, um die „hart verdrahtete" offene-Schleife Windung um Konstante k gültig zu halten von der Perspektive von den entfernten Stationen in dem Verstärkerstation Abdeckungsbereich, sollte man berücksichtigen, zu erzielen einen effektiven Verstärkerstation Rauschfaktor von:
was wird:
da die BTS-Verstärkerstation Verknüpfungsverstärkung (G_T) gesetzt wird zu dem Verhältnis von dem Verstärkerstation Vorwärtsverknüpfung Leistungsverstärkerausgang über BTS Leistungsverstärkungsausgang, produziert dies:
Beim Betrachten dieser Beziehung kann es erscheinen, dass man die Bedingung, die in Gleichung 33 gezeigt ist, nicht exakt treffen kann, aber man sollte fähig sein, einen effektiven Verstärkerstation Rauschfaktor zu bekommen, der nahe bei dem gewünschten Wert ist, wenn:
6. Verteilung von Verstärkung für die eingebettete WCD
Für die eingebettete WCD sollte die Verstärkung von ihrem Vorwärtsverknüpfungspfad in der Verstärkerstation gleich der Verstärkung auf ihrem Rückwärtsverknüpfungspfad in der Verstärkerstation sein. Insbesondere der Rückwärtsverknüpfungsdämpfer (426) von der eingebetteten WCD 430, ATT2 sollte gesetzt werden, so dass: G1 + Kopplerverlust + ATT1 = ATT2 + Kombiniererverlust + G3 + G4. (35)
XI. Verwendung von einer leistungskontrollierten Verstärkerstation
Die Verwendung von einer leistungskontrollierten Verstärkerstation ist gezeigt in 3 und ist sehr ähnlich zu der von konventionellen Verstärkerstationen mit lediglich der Beteiligung von einem zusätzlichen Schritt. Dieser Extraschritt ist das Platzieren eines Gesprächs auf dem eingebetteten WCD zum Erzielen einer Referenzübertragungsleistung zum Fortfahren mit dem nominellen Verstärkerstation thermisches Rauschen Beitrag an dem BTS. Andernfalls, wie in 8 gezeigt, zum Verwenden einer leistungskontrollierten Verstärkerstation wird es zuerst physikalisch installiert oder zitiert in einem gewünschten Dienstbereich in Schritt 800, dann wird die Vorwärtsverknüpfungsverstärkung von der Verstärkerstation eingestellt in einem Schritt 802 zum Erzielen eines Ziel Vorwärtsverknüpfung Leistungsverstärkerausgangs, die Rückwärtsverknüpfungsverstärkung von Verstärkerstation oder BTS wird eingestellt in einem Schritt 804 zum Ausgleichen der Vorwärtsverknüpfung und der Rückwärtsverknüpfung und eine Referenzübertragungsleistung von der eingebetteten WCD wird erstellt in einem Schritt 806. Während der Installationsprozess in Schritt 808 endet, kann periodisch ein „Gespräch" platziert werden in einem Schritt 810 für ein BTS, um die Verstärkerstationseinstellungen zu aktualisieren, basierend auf den Änderungen in den Pfadcharakteristiken und ähnlichem.
1. Setzen des Verstärkerstation Vorwärtsverknüpfung Leistungsverstärkerausgangs
Wie früher erläutert, wird der Ziel Verstärkerstation Vorwärtsverknüpfung Leistungsverstärkerausgang W_R getrieben durch die Größe von dem gewünschten Abdeckungsbereich. Zum Treffen von W_R, wird der Wert von G2 für Verstärker 410 in 4 angepasst, da die Verstärkung G1 von Verstärker 406 ausgewählt ist zum Bereitstellen adäquater Vorwärtsverknüpfung Overhead Kanalleistung für den eingebetteten WCD 430.
2. Ausgleichen von Vorwärtsverknüpfungen und Rückwärtsverknüpfun en
Wenn die Vorwärtsverknüpfungsverstärkung von den leistungskontrollierten Verstärkerstationen gesetzt ist, ist der nächste Schritt die Vorwärtsverknüpfung und die Rückwärtsverknüpfung in beiden, den BTS und den Verstärkerstation Abde ckungsbereichen, auszugleichen. Die Rückwärtsverknüpfungsverstärkung von dem BTS wird angepasst zum Erzielen dieser Aufgabe, da die Anpassung von der Rückwärtsverknüpfungsverstärkung von der Verstärkerstation die Vorwärtsverknüpfung und Rückwärtsverknüpfung von dem BTS Abdeckungsbereich unausgeglichen lässt.
Aber wenn es im Allgemeinen nicht möglich ist, die Rückwärtsverknüpfungsverstärkung von dem BTS anzupassen, dann kann der Wert von der Verstärkung G3 für den Verstärker 410 in 4 angepasst werden zum Ausgleichen der Verknüpfungen, da die meisten von den Rückwärtsverknüpfungsverstärkungen von der Verstärkerstationen in dem Wert von G4 gehalten werden sollen.
Sobald die Vorwärtsverknüpfung und die Rückwärtsverknüpfung ausgeglichen sind, wird auch der nominelle Verstärkerstation thermisches Rauschen Schub an dem BTS gesetzt.
3. Erstellen einer Referenzübertragungsleistung von der eingebetteten Teilnehmereinheit
In dem vorhergehenden Absatz wird der nominelle Verstärkerstation thermisches Rauschen Schub an dem BTS gesetzt, nachdem die Vorwärtsverknüpfung und die Rückwärtsverknüpfung ausgeglichen sind. Mit dem nominellen Schub gesetzt an der Stelle, ist der letzte Schritt in der Verwendung das Platzieren eines Gesprächs auf dem eingebetteten Telefon oder WCD zum Erstellen einer Referenzübertragungsleistung, die zu dem nominellen Schub passt.
Nach dem Verwenden können periodische Gespräche durchgeführt werden auf dem eingebetteten WCD zum Erkennen, Abschätzen und Versetzen von Änderungen in der Rückwärtsverknüpfungsverstärkung von der Verstärkerstation.
XII. Mehrfrequenz Verstärkerstationen
Während die oben erläuterten Ausführungsformen zeigen, dass eine leistungskontrollierte Verstärkerstation geringere Rauschniveaus in einer Basisstation erzielt, die mit oder durch die Verstärkerstation kommuniziert, können zusätzliche Vorteile realisiert werden durch Verwendung von Mehrfrequenz Verstärkerstationen. Das heißt, die Verstärkerstation ist geeignet zum Kommunizieren auf zwei oder mehreren Frequenzen f₁ und f₂.
Die obigen Erläuterungen verwendeten eine einzige Mittelfrequenz f₁ für Signale, transferiert zwischen der Basisstation und der Verstärkerstation, welches dieselbe Frequenz ist, wie die Frequenz, die verwendet wird zum Transferieren von Signalen zwischen der Verstärkerstation und entfernten Stationen. Das heißt, neben dem eventuellen Aufspalten der Vorwärts- und Rückwärtsverknüpfungen auf separate Kanäle sind die entfernten Stationen konfiguriert zum Wechselwirken oder Kommunizieren mit der Verstärkerstation auf denselben Frequenzen, die sie verwenden würden zum Kommunizieren mit der Basisstation.
Dies ist wie eine Verstärkerstation typischerweise konfiguriert ist, und macht Sinn, wenn angenommen wird, dass die entfernten Stationen sich in Zellen oder Sektoren hinein- oder herausbewegen, und von Zeit zu Zeit mit Basisstationen kommunizieren, und nicht mit Verstärkerstationen. Es ist ein Bedürfnis, den Betrieb mit entfernten Stationen einigermaßen gleichmäßig aufrechtzuerhalten, so dass die Basisstationen und Verstärkerstationen nicht zusätzliche Komplexität benötigen zum Handhaben von Kommunikationen. Außerdem ist da ein Bedürfnis zu sehen, dass die Kommunikationsvorrichtungen aufgenommen werden können ohne übermäßige Änderungen oder Komplexität zu denen hinzugefügt wird.
Aber, wenn die Verstärkerstation entweder mit den entfernten Stationen oder der Basisstation auf einer zweiten Frequenz f₂ kommuniziert, dann kann das Kommunikationssystem verbesserte Lasten oder zusätzliche Kapazität erzielen, wenn die entfernten Stationen, die gehandhabt werden durch die Verstärkerstation oder die Verstärkerstation selber, geringere Interferenzen zu dem BTS und den entfernten Stationen verursachen.
Durch Auswählen einer Verstärkerstationskonstruktion, die eine andere Frequenz für die Verstärkerstation-zu-Basisstations Verknüpfung (f₂) verwendet, als die Verstärkerstation-zu-entfernte Station Verknüpfung (f₁), könnte die eingebettete WCD auf der zweiten Frequenz f₂ betrieben werden, während die Leistungskommandos für die WCD verursachen würden, dass beide f₁ und f₂ Verstärkerstadien ihre jeweiligen Verstärkungen ändern würden, um die Leistungskontrolle zu befriedigen. Alternativ kann die Leistungskontrollanpassung konfiguriert werden, so dass der WCD die gesamte Verstärkungskontrolle bereitstellt unter Verwendung von Signalen nur an f₁ oder an f₂ oder an einige Kombinationen von diesen beiden Frequenzen.
In einer anderen Ausführungsform, wenn das Kommunikationssystem mehr als eine Frequenz für Kapazität oder Last verwendet, kann die Verstärkerstation Breitband in ihrer Natur sein, und mehrere Frequenzsignale von der Basisstation zu den entfernten Stationen weiterleiten und mehrere Frequenzen (Kanäle) von den entfernten Einheiten empfangen und diese zurück zu der Basisstation senden. In dieser Konfiguration können die Leistungskontrollkommandos von der WCD in der Verstärkerstation von einem von den Kanälen kommen, und der Kanal kann verursachen, dass die Verstärkung für alle Kanäle sich in ähnlicher Weise ändert, oder die WCD kann ein Gespräche auf anderen Kanälen erfassen und die Leistungskontrollkommandos auf diesen Kanälen verarbeiten und verursachen, dass die Verstärkung für alle diese Kanäle sich in ähnlicher Weise ändert, oder die WCD kann ein Gespräch auf unterschiedlichen Kanälen beginnen und verursachen, dass die Verstärkung sich nur für einen Kanal ändert.
XIII. Mehrere Verstärkerstationen
Eine andere Art, in der die vorliegende Erfindung in vorteilhafter Weise die Reichweite von einem Kommunikationssystem erstrecken kann, ist durch die Verwendung von mehr als einer Verstärkerstation oder einer Kette von Verstärkerstationen, welche durch einander kommuniziert. Das heißt, eine Verstärkerstation ist in Kommunikation oder erstellt Kommunikationsverknüpfungen mit einer Basisstation, aber zusätzliche Verstärkerstationen erstellen Kommunikationsverknüpfungen mit der ersten Verstärkerstation, im Wesentlichen wie entfernte Stationen es machen würden. 9 veranschaulicht eine Konfiguration für ein Kommunikationssystem, in welchem mehrere Verstärkerstationen verwendet werden zum Kommunizieren untereinander.
Wie in 9 gezeigt, kann dieses Konzept erstreckt werden, so dass eine Verstärkerstation eine oder mehrere Verstärkerstationen bedienen kann zum Adressieren eines breiteren Bereichs von Abdeckungen außerhalb der Reichweite einer Basisstation oder mit einer unüblichen Form, die zusätzliche Ressourcen benötigt. Dies ist gezeigt als Verstärkerstation 902 mit einem Dienstbereich 910, die mit einem oder mehreren Verstärkerstationen 904, 906 und 908 kommuniziert, die jeweils einen Dienstbereich von 914, 916 und 918 haben, um einen Abdeckungsbereich mit einer komplexeren Form oder einen großen Abdeckungsbereich bereitzustellen.
Alternativ kann eine Serie von Verstärkerstationen verwendet werden „in einer Linie" oder linearen Art, jeder kommuniziert mit der nächsten zum Erstrecken der Abdeckung über eine längere Distanz, aber eventuell eng beschränkt, relativ gesprochen, in eine Dimension (Breite). Dies ist gezeigt in 9 als Verstärkerstation 902, kommunizierend mit Verstärkerstation 906, welche wiederum kommuniziert durch den Dienstbereich 916 mit Verstärkerstation 920, welche mit Verstärkerstation 922 im Dienstbereich 930 kommuniziert, welche den Dienstbereich 932 verwendet zum Kommunizieren mit Verstärkerstation 924 und so weiter. Die letztere Technik kann verwendet werden zum effektiveren Bedienen von Bedürfnissen entlang langer schmaler Transportkorridore, z. B. wo Kommunikationsverkehr tendiert, konzentriert zu sein, zumindest während bestimmter Spitzenzeiten oder in entfernten oder ländlichen Bereichen, ohne zu versuchen, Bereiche mit niedriger Verwendung in der Nähe abzudecken.
Aber, wie gezeigt durch Verstärkerstation 926 und Dienstbereich 934, kann die Linie von Verstärkerstationen wieder „verbreitert" werden, wenn gewünscht durch Bedienen von zwei oder mehr Verstärkerstationen gleichzeitig anstatt nur einem entlang der Linie. Alternativ kann sozusagen eine weitere Linie von Verstärkerstationen abgezweigt werden in eine andere Richtung. Deshalb, sobald ein Bereich für welchen Abdeckung nicht gewünscht ist, oder sehr schwierig ist oder nicht möglich ist zu erzielen freigelegt ist, wird die Dienstbereichabdeckung ausgedehnt oder umgeleitet.
Es kann auch verwendet werden zum Verknüpfen von zwei Basisstationen, die in einem bestimmten Abstand voneinander getrennt sind durch Ermöglichen der letzen Verstärkerstation in der Kette zum Kommunizieren mit der Basisstation und Transferieren von einigen Kontroll- oder Zeitinformationen zwischen denen, während die Verstärkerstationen auch Kommunikationsbedarf erfüllen, neben dem Ort, wo sie angeordnet sind. Es ist außerdem möglich, dies mit einem mehrere Frequenzen Zuweisungsschema, wie oben erläutert, zu kombinieren, zum Modifizieren der Frequenzen an einem oder mehreren Punkten entlang der Verstärkerstationskette oder Bereich zum Erfüllen anderer Interferenzbedürfnisse oder Muster, die angetroffen werden oder wie gewünscht. Die Kommunikationssignale, die für entfernte Stationen bestimmt sind, können ihre eigenen jeweiligen Signale generiert haben oder betrieben werden an einer Frequenz, während die eingebetteten WCDs Signale verwenden können, die betrieben werden an einer zweiten Frequenz oder selbst an einer dritten, vierten und so weiter, in Abhängigkeit davon, wie viele Verstärkerstationen verwendet werden.
Auf jeden Fall sollte verstanden werden, dass für diese Mehrfachverstärkerstationskonfigurationen Ausführungsformen der Erfindung, jeder Verstärkerstation ermöglichen eine leistungskontrollierte Verstärkerstation zu sein oder nicht, wie gewünscht. Die leistungskontrollierten Verstärkerstationen haben einen Vorteil von einem eingebetteten WCD, und die Signale werden transferiert von einer Verstärkerstation zu der nächsten zum Anpassen der Leistung, wie oben erläutert.
XIV. Schlussfolgerung
Die vorhergehende Beschreibung von Ausführungsformen wurde bereitgestellt zum Ermöglichen eines Fachmanns, die Erfindung zu machen oder zu verwenden. Während die Erfindung insgesamt gezeigt wurde und beschrieben wurde mit Bezug zu Ausführungsformen hiervon, wird der Fachmann verstehen, dass verschiedene Änderungen in der Form und an Details durchgeführt werden können, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen.
Die Erfindung wurde oben beschrieben mit der Hilfe von funktionalen Bausteinen, veranschaulichend die Leistungen von spezifischen Funktionen und Beziehungen dazwischen. Die Grenzen von diesen funktionalen Bausteinen wurden beliebig definiert hierin für die Einfachheit der Beschreibung. Wechselnde Grenzen können definiert werden, solange die spezifischen Funktionen und Beziehungen dazwischen geeignet durchgeführt werden. Jegliche derartige wechselnde Grenzen sind deshalb innerhalb des Schutzbereichs und innerhalb des Geistes der beanspruchten Erfindung. Der Fachmann wird bemerken, dass diese funktionalen Bausteine implementiert werden können durch diskrete Komponenten, Anwendungsspezifische integrierte Schaltungen, Prozessoren, die geeignete Software ausführen, und Ähnliches oder viele Kombinationen davon. Deshalb soll die Breite und der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung nicht beschränkt werden durch jegliche, von den oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen, sondern sollte definiert werden nur in Übereinstimmung mit den folgenden Ansprüchen und deren Äquivalente.

Claims

Ein Verfahren zum Kontrollieren der Ausgangsleistung für eine Verstärkerstation (120, 200, 320, 400, 500, 902, 904, 906, 908), die mit einer oder mehreren Basisstationen (104, 304) in einem drahtlosen Kommunikationssystem (100, 300) kommuniziert, aufweisend: Koppeln eines vorgewählten Bereichs von einer Spender-Basisstation, die Signale kommuniziert bestimmt für entfernte Stationen (106, 306) zu einer eingebetteten, drahtlosen Kommunikationseinheit (430, 530, 630, 700) in der Verstärkerstation (120, 200, 320, 400, 500, 902, 904, 906, 908); Herstellen einer Rückwärtskommunikationsverknüpfung zwischen der drahtlosen Kommunikationseinheit (430, 530, 630, 700) und der Spender-Basisstation (104, 304) als Antwort auf den vorgewählten Bereich unter Verwendung eines Rückwärtsverknüpfungssignalpfads gemeinsam mit Kommunikationssignalen von entfernten Stationen, die transferiert werden zu der Basisstation (104, 304); und Empfangen von Leistungsanpassungsinformationen für die drahtlose Kommunikationseinheit (430, 530, 630, 700) von der Spender-Basisstation (104, 304) und Generieren mindestens eines Leistungskontrollsignals zum Anpassen der Rückwärtsverknüpfungsverstärkung von der Verstärkerstation (120, 200, 320, 400, 500, 902, 904, 906, 908).
Das Verfahren von Anspruch 1, wobei das Anpassen der Rückwärtsverknüpfungsverstärkung von der Verstärkerstation (120, 200, 320, 400, 500, 902, 904, 906, 908) aufweist: Empfangen von Leistungsanpassungsinformationen für die drahtlose Kommunikationseinheit (430, 530, 630, 700) von der Spender-Basisstation (104, 304); Generieren mindestens eines Leistungskontrollsignals zur Anpassung der Ausgangsübertragungsleistung von der drahtlosen Kommunikationseinheit (430, 530, 630, 700); und Anpassen der Rückwärtsverknüpfungsverstärkung von der Verstärkerstation (120, 200, 320, 400, 500, 902, 904, 906, 908) basierend auf dem Leistungskontrollsignal.
Das Verfahren von Anspruch 2, weiter aufweisend Generieren eines automatischen Verstärkungskontrollsignals in der drahtlosen Kommunikationseinheit (430, 530, 630, 700) als das zumindest eine Leistungskontrollsignal.
Das Verfahren von Anspruch 1, weiter aufweisend: Empfangen eines Kommunikationssignals von der Spender-Basisstation (104, 304), die zu transferieren ist zu den entfernten Stationen (106, 306); Empfangen von Kommunikationssignalen von einer oder mehreren entfernten Stationen (106, 306), die zu transferieren ist/sind zu der Basisstation (104, 304), entlang eines vorbestimmten Signalpfads; Verarbeiten des vorgewählten Bereichs in der drahtlosen Kommunikationseinheit (430, 530, 630, 700) um eine Vorwärtskommunikationsverknüpfung herzustellen; Generieren eines Rückwärtsverknüpfungskommunikationssignals in der drahtlosen Kommunikationseinheit (430, 530, 630, 700) für die Spender-Basisstation (104, 304); Transferieren des Rückwärtsverknüpfungskommunikationssignals von der drahtlosen Kommunikationseinheit (430, 530, 630, 700) zusammen mit den Signalen empfangen von den abgedeckten, entfernten Stationen (106, 306) entlang einer vorbestimmten Rückwärtsverknüpfung gemeinsam mit Kom munikationssignalen von entfernten Stationen zu der Spender-Basisstation (104, 304); Empfangen eines gerichteten Kommunikationssignals von der Spender-Basisstation (104, 304) für die drahtlose Kommunikationseinheit (430, 530, 630, 700) und Generieren des Leistungskontrollsignals; Erkennen des Leistungskontrollsignals durch die Verstärkerstation (120, 200, 320, 400, 500, 902, 904, 906, 908); und Anpassen der Rückwärtsverknüpfungsverstärkung basierend auf dem erkannten Leistungskontrollsignal.
Das Verfahren von Anspruch 1, weiter aufweisend: Verstärken von Kommunikationssignalen empfangen von der Spender-Basisstation (104, 304); Übertragen von verstärkten Spendersignalen zu zumindest einer entfernten Station (106, 306); Verstärken von Kommunikationssignalen empfangen von einer oder mehreren entfernten Stationen (106, 306); Übertragen von verstärkten, abdeckenden Signalen zu der Basisstation (104, 304); Transferieren von verstärkten, abgedeckten, entfernten Kommunikationssignalen und empfangenen von Kommunikationssignalen von der Spender-Basisstation durch einen Duplexer; und Transferieren von verstärkten Kommunikationssignalen von der Spender-Basisstation und empfangenen Kommunikationssignalen von der Spender-Basisstation durch einen Duplexer; und Transferieren von verstärkten Kommunikationssignalen von der Spender-Basisstation und empfangenen Kommunikationssignalen von entfernten Stationen durch einen Duplexer.
Das Verfahren von Anspruch 5, weiter aufweisend: Dämpfen des vorgewählten Bereichs von einem Kommunikationssignal von einer Spender-Basisstation vor dem Transferieren zu der drahtlosen Kommunikationseinheit (430, 530, 630, 700) durch einen vorgewählten Betrag; Dämpfen des Rückwärtsverknüpfungssignalausgangs durch die drahtlose Kommunikationseinheit (430, 530, 630, 700); und Kombinieren eines resultierenden, gedämpften Rückwärtsverknüpfungssignals von der drahtlosen Kommunikationseinheit (430, 530, 630, 700) mit Kommunikationssignalen von entfernten Stationen.
Das Verfahren von Anspruch 1, weiter aufweisend: Empfangen eines Kommunikationssignals von der Spender-Basisstation (104, 304) mit einer ersten Frequenz; und Empfangen von Kommunikationssignalen von einer oder mehreren entfernten Stationen (106, 306) mit einer zweiten Frequenz unterschiedlich von der ersten.
Das Verfahren von Anspruch 7, weiter aufweisend: Herstellen einer Vorwärtskommunikationsverknüpfung zwischen der drahtlosen Kommunikationseinheit (430, 530, 630, 700) und der Spender-Basisstation (104, 304) unter Verwendung der ersten Frequenz; und Herstellen einer Rückwärtskommunikationsverknüpfung zwischen der drahtlosen Kommunikationseinheit (430, 530, 630, 700) und der Spender-Basisstation (104, 304) unter Verwendung der zweiten Frequenz.
Das Verfahren von Anspruch 7, weiter aufweisend Anpassen der Verstärkerstationsverstärkung für die zweite Frequenz, basierend auf Leistungsanpassungsinformationen für die erste Frequenz.
Das Verfahren von Anspruch 7, weiter aufweisend Anpassen der Verstärkerstationsverstärkung für die zweite Frequenz, basierend auf Leistungsanpassungsinformationen für beide: erste und zweite Frequenzen.
Das Verfahren von Anspruch 1, weiter aufweisend Herstellen der Kommunikationssignale unter Verwendung eines Standards, ausgewählt von der Gruppe von CDMA, WCDMA, TDMA, TD-SCDMA und GSM.
Das Verfahren von Anspruch 1, weiter aufweisend periodisches Herstellen einer Kommunikationsverknüpfung zwischen der drahtlosen Kommunikationseinheit (430, 530, 630, 700) und der Spender-Basisstation (104, 304) und Empfangen von Leistungsanpassungsinformationen für die drahtlose Kommunikationseinheit (430, 530, 630, 700) von der Spender-Basisstation (104, 304) und Kalibrieren einer Verstärkungsvorgabe für die Verstärkerstation (120, 200, 320, 400, 500, 902, 904, 906, 908).
Vorrichtung zum Kontrollieren der Ausgangsleistung von einer Verstärkerstation (120, 200, 320, 400, 500, 902, 904, 906, 908), die mit einer oder mehreren Spender-Basisstationen (104, 304) in einem drahtlosen Kommunikationssystem (100, 300) kommuniziert, aufweisend: Mittel zum Koppeln eines vorgewählten Bereichs von einer Spender-Basisstation, die Signale kommuniziert, bestimmt für entfernte Stationen (106, 306) zu einer eingebetteten, drahtlosen Kommunikationseinheit (430, 530, 630, 700) in der Verstärkerstation (120, 200, 320, 400, 500, 902, 904, 906, 908); Mittel zum Herstellen einer Kommunikationsverknüpfung zwischen der drahtlosen Kommunikationseinheit (430, 530, 630, 700) und der Spender-Basisstation (104, 304) als Antwort auf den vorgewählten Bereich, unter Verwendung eines Rückwärtsverknüpfungssignalpfads gemeinsam mit Kommunikationssignalen von entfernten Stationen; und Mittel zum Empfangen von Leistungsanpassungsinformationen für die drahtlose Kommunikationseinheit (430, 530, 630, 700) von der Spender-Basisstation (104, 304) und zum Generieren mindestens eines Leistungskon trollsignals zum Anpassen der Rückwärtsverknüpfungsverstärkung von der Verstärkerstation (120, 200, 320, 400, 500, 902, 904, 906, 908).
Die Vorrichtung von Anspruch 13, wobei die Mittel zum Empfangen und Anpassen aufweisen: Mittel zum Empfangen von Leistungsanpassungsinformationen für die drahtlose Kommunikationseinheit (430, 530, 630, 700) von der Spender-Basisstation (104, 304); Mittel zum Generieren mindestens eines Leistungskontrollsignals zur Anpassung der Ausgangsübertragungsleistung von der drahtlosen Kommunikationseinheit (430, 530, 630, 700); und Mittel zum Anpassen der Rückwärtsverknüpfungsverstärkung von der Verstärkerstation (120, 200, 320, 400, 500, 902, 904, 906, 908), basierend auf dem Leistungskontrollsignal.
Die Vorrichtung von Anspruch 14, weiter aufweisend Mittel zum Generieren eines automatischen Verstärkerkontrollsignals in der drahtlosen Kommunikationseinheit (430, 530, 630, 700) als das zumindest eine Leistungskontrollsignal.
Die Vorrichtung von Anspruch 13, weiter aufweisend: Mittel zum Empfangen eines Kommunikationssignals von der Spender-Basisstation (104, 304), die zu transferieren ist zu entfernten Stationen (106, 306); Mittel zum Empfangen von Kommunikationssignalen von einer oder mehreren entfernten Stationen (106, 306), die zu transferieren ist/sind zu der Basisstation (104, 304) entlang eines vorbestimmten Signalpfads; Mittel zum Verarbeiten des vorgewählten Bereichs in der drahtlosen Kommunikationseinheit (430, 530, 630, 700) um eine Vorwärtskommunikationsverknüpfung herzustellen; Mittel zum Generieren eines Rückwärtsverknüpfungskommunikationssignals in der drahtlosen Kommunikationseinheit (430, 530, 630, 700) für die Spender-Basisstation (104, 304); Mittel zum Transferieren des Rückwärtsverknüpfungskommunikationssignals von der drahtlosen Kommunikationseinheit (430, 530, 630, 700) zusammen mit den Signalen, empfangen von den abgedeckten, entfernten Stationen (106, 306) entlang dem vorbestimmten Signalpfad zu der Spender-Basisstation (104, 304); Mittel zum Empfangen eines gerichteten Kommunikationssignals von der Spender-Basisstation (104, 304) für die drahtlose Kommunikationseinheit (430, 530, 630, 700) und Generieren des Leistungskontrollsignals; Mittel zum Erkennen des Leistungskontrollsignals durch die Verstärkerstation (120, 200, 320, 400, 500, 902, 904, 906, 908); und Mittel zum Anpassen der Rückwärtsverknüpfungsverstärkung, basierend auf dem erkannten Leistungskontrollsignal.
Die Vorrichtung von Anspruch 13, weiter aufweisend: Mittel zum Verstärken von Kommunikationssignalen, empfangen von der Spender-Basisstation (104, 304); Mittel zum Übertragen von verstärkten Spendersignalen zu zumindest einer entfernten Station (106, 306); Mittel zum Verstärken von Kommunikationssignalen, empfangen von einer oder mehreren entfernten Stationen (106, 306); Mittel zum Übertragen von verstärkten, abdeckenden Signalen zu der Basisstation (104, 304); Mittel zum Transferieren von verstärkten, abgedeckten, entfernten Kommunikationssignalen und empfangenen Kommunikationssignalen von der Spender-Basisstation durch einen Duplexer; und Mittel zum Transferieren verstärkter Kommunikationssignale von der Spender-Basisstation und empfangenen Kommunikationssignalen von entfernten Stationen durch einen Duplexer.
Die Vorrichtung von Anspruch 14, weiter aufweisend: Mittel zum Dämpfen des vorgewählten Bereichs von einem Kommunikationssignal von einer Spender-Basisstation vor dem Transferieren zu der drahtlosen Kommunikationseinheit (430, 530, 630, 700), durch einen vorgewählten Betrag; und Mittel zum Dämpfen des Rückwärtsverknüpfungssignalausgangs durch die drahtlose Kommunikationseinheit (430, 530, 630, 700); und Kombinieren eines resultierenden, gedämpften Rückwärtsverknüpfungssignals von der drahtlosen Kommunikationseinheit (430, 530, 630, 700) mit Kommunikationssignalen von entfernten Stationen (106, 306).
Die Vorrichtung von Anspruch 13, weiter aufweisend: Mittel zum Empfangen eines Kommunikationssignals von der Spender-Basisstation (104, 304) mit einer ersten Frequenz; und Mittel zum Empfangen von Kommunikationssignalen von einer oder mehreren entfernten Stationen (106, 306) mit einer zweiten Frequenz unterschiedlich von der ersten.
Die Vorrichtung von Anspruch 19, weiter aufweisend: Mittel zum Herstellen einer Vorwärtskommunikationsverknüpfung zwischen der drahtlosen Kommunikationseinheit (430, 530, 630, 700) und der Spender-Basisstation (104, 304), unter Verwendung der ersten Frequenz; und Mittel zum Herstellen einer Rückwärtskommunikationsverknüpfung zwischen der drahtlosen Kommunikationseinheit (430, 530, 630, 700) und der Spender-Basisstation (104, 304) unter Verwendung der zweiten Frequenz.
Die Vorrichtung von Anspruch 19, weiter aufweisend Anpassen der Verstärkerstationsverstärkung für die zweite Frequenz, basierend auf Leistungsanpassungsinformationen für die erste Frequenz.
Die Vorrichtung von Anspruch 19, weiter aufweisend Anpassen der Verstärkerstationsverstärkung für die zweite Frequenz basierend auf Leistungsanpassungsinformationen für beide: erste und zweite Frequenzen.
Die Vorrichtung von Anspruch 19, weiter aufweisend: Mittel zum Übertragen von verstärkten Spendersignalen zu zumindest einer entfernten Station (106, 306) und zum Übertragen von verstärkten Signalen von entfernten Stationen (106, 306) zu der Basisstation (104, 304) mit der ersten Frequenz; und Mittel zum Übertragen von Rückwärtsverknüpfungssignalen von der drahtlosen Kommunikationseinheit (430, 530, 630, 700) zu der Spender-Basisstation (104, 304) mit einer zweiten Frequenz.
Die Vorrichtung von Anspruch 13, weiter aufweisend Mittel zum Herstellen der Kommunikationssignale unter Verwendung eines Standards, ausgewählt aus der Gruppe von CDMA, WCDMA, TDMA, TD-SCDMA und GSM.
Die Vorrichtung von Anspruch 13, weiter aufweisend Mittel zum periodischen Herstellen einer Kommunikationsverknüpfung zwischen der drahtlosen Kommunikationseinheit (430, 530, 630, 700) und der Spender-Basisstation (104, 304) und Empfangen von Leistungsanpassungsinformationen für die drahtlose Kommunikationseinheit (430, 530, 630, 700) von der Spender-Basisstation (104, 304) und Kalibrieren einer Verstärkungsvorgabe für die Verstärkerstation (120, 200, 320, 400, 500, 902, 904, 906, 908).
Ein Verfahren zum Kontrollieren von Rauschen in einer Spender-Basisstation (104, 304) in Kommunikation mit einer Verstärkerstation (120, 200, 320, 400, 500, 902, 904, 906, 908) kommunizierend mit der Basisstation (104, 304) und einer oder mehreren entfernten Stationen (106, 306) in einem drahtlosen Kommunikationssystem (100, 300), aufweisend: Transferieren eines vorgewählten Bereichs von einer Spender-Basisstation, die Signale kommuniziert, bestimmt für entfernte Stationen (106, 306) zu einer eingebetteten drahtlosen Kommunikationseinheit (430, 530, 630, 700) in der Verstärkerstation (120, 200, 320, 400, 500, 902, 904, 906, 908); Herstellen einer Kommunikationsverknüpfung zwischen der drahtlosen Kommunikationseinheit (430, 530, 630, 700) und der Spender-Basisstation (104, 304) als Antwort auf den vorgewählten Bereich durch Übertragen eines Rückwärtssignals über einen Rückwärtssignalpfad geteilt mit Kommunikationssignalen von entfernten Stationen (106, 306), die transferiert werden zu der Basisstation (104, 304); Empfangen von Leistungsanpassungsinformationen für die drahtlose Kommunikationseinheit (430, 530, 630, 700) von der Spender-Basisstation (104, 304) und Generieren mindestens eines Leistungskontrollsignals zum Anpassen der Ausgangsübertragungsleistung von der drahtlosen Kommunikationseinheit (430, 530, 630, 700) und Anpassen der Rückwärtsverknüpfungsverstärkung von der Verstärkerstation (120, 200, 320, 400, 500, 902, 904, 906, 908) basierend auf dem Leistungskontrollsignal.
Vorrichtung zum Kontrollieren von Rauschen in einer Spender-Basisstation (104, 304), in Kommunikation mit einer Verstärkerstation (120, 200, 320, 400, 500, 902, 904, 906, 908) kommunizierend mit der Basisstation (104, 304) und einer oder mehreren entfernten Stationen (106, 306) in einem drahtlosen Kommunikationssystem (100, 300), aufweisend: Mittel zum Transferieren eines vorgewählten Bereichs von einem Kommunikationssignal von einer Spender-Basisstation bestimmt für entfernte Stationen (106, 306), zu einer eingebetteten, drahtlosen Kommunikationseinheit (430, 530, 630, 700) in der Verstärkerstation (120, 200, 320, 400, 500, 902, 904, 906, 908); Mittel zum Herstellen einer Kommunikationsverknüpfung zwischen der drahtlosen Kommunikationseinheit (430, 530, 630, 700) und der Spender-Basisstation (104, 304) als Antwort auf den vorgewählten Bereich durch Übertragen eines Rückwärtsverknüpfungssignals über einen Rückwärtssignalpfad geteilt mit Kommunikationssignalen von entfernten Stationen, die transferiert werden zu der Basisstation (104, 304); Mittel zum Empfangen von Leistungsanpassungsinformationen für die drahtlose Kommunikationseinheit (430, 530, 630, 700) von der Spender-Basisstation (104, 304) und Generieren mindestens eines Leistungskontrollsignals zum Anpassen der Ausgangsübertragungsleistung von der drahtlosen Kommunikationseinheit (430, 530, 630, 700); und Mittel zum Anpassen der Rückwärtsverknüpfungsverstärkung von der Verstärkerstation (120, 200, 320, 400, 500, 902, 904, 906, 908), basierend auf dem Leistungskontrollsignal.