DE69627353T2

DE69627353T2 - Duplexverstärker mit zeitverschachtelung für cdma-anordnung

Info

Publication number: DE69627353T2
Application number: DE69627353T
Authority: DE
Inventors: A. Lindsay WEAVER; P. Franklin ANTONIO; F. Richard DEAN
Original assignee: Qualcomm Inc
Current assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 1995-08-31
Filing date: 1996-08-29
Publication date: 2004-03-04
Anticipated expiration: 2016-08-30
Also published as: BR9610551A; EP0847634A2; FI980278A0; AU718662B2; IL123442A; CN1196279C; CN1229545A; FI115581B; HK1010949A1; WO1997008854A2; IL123442A0; KR19990044217A; ATE237204T1; US6108364A; CA2229641C; WO1997008854A3; MX9801621A; CA2229641A1; DE69627353D1; JP3964461B2

Description

Hintergrund der Erfindung
I. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Bandspreiznachrichtensysteme und insbesondere auf einen HF-Signal-Repeater.
II. Beschreibung von verwandter Technik
In einem drahtlosen Telefonnachrichtensystem können viele Teilnehmer über einen drahtlosen Kanal kommunizieren, um die Verbindung zu einem verdrahteten Telefonsystem herzustellen. Die Nachrichtenübertragung über den drahtlosen Kanal kann gemäss unterschiedlicher Mehrfachzugriffstechniken erfolgen, die es ermöglichen dass eine große Anzahl von Teilnehmern in einem begrenzten Frequenzspektrum vorgesehen sein kann. Zu diesen Mehrfachzugriffstechniken gehören TDMA, FDMA und CDMA. Das CDMA-Verfahren hat viele Vorteile und in beispielhafterweise ist das CDMA-System in US-Patent 4,901,307 vom 13. Februar 1990 beschrieben, und zwar ausgegeben an K. Gilhousen et al. mit dem Titel "SPREAD SPECTRUM MULTIPLE ACCESS COMMMUNICATION SYSTEM USING SATELLITE OR TERRE-STRIAL REPEATERS". Dieses Patent ist auf den Inhaber der vorliegenden Erfindung übertragen.
In dem soeben genannten Patent ist ein Mehrfachzugriffsverfahren offenbart, wo eine große Anzahl von Mobiltelefonsystemteilnehmern vorhanden ist und jeder einen Transceiver aufweist, wobei die Verbindung über Satelliten-Repeater oder terrestrische Basisstationen erfolgt, und zwar unter Verwendung von CDMA-Spreizspektrumnachrichtensignalen. Bei der Verwendung der CDMA-Übertragungen kann das Frequenzspektrum mehrfache Male wiederverwendet werden, was eine Erhöhung der Systembenutzerkapazität gestattet.
Die CDMA-Modulationstechniken sind in dem '307 Patent offenbart und besitzen viele Vorteile gegenüber Schmalbandmodulationstechniken die in Kommunikationssystemen unter Verwendung von Satelliten oder terrestrischen Kanälen verwendet werden. Der terrestrische Kanal beinhaltet spezielle Probleme für jedes Nachrichten- oder Kommunikationssystem insbesondere hinsichtlich der Mehrpfadsignale. Die Verwendung von CDMA-Techniken gestattet, dass die speziellen Probleme des terrestrischen Kanals überwunden werden, dadurch, dass man den nachteiligen Effekt des Mehrfachpfades beispielsweise Fading überwindet, während die Vorteile ausgenutzt werden.
In einem CDMA-Zellentelefonsystem kann das gleiche Frequenzband für die Nachrichtenübertragung in sämtlichen Basisstationen verwendet werden. An dem Empfänger kann ein trennbarer Mehrfachpfad wie beispielsweise ein Sichtlinienpfad oder ein von einem Gebäude reflektierter Pfad diversitykombiniert werden für eine verbesserte Modemleistung. Die CDMA-Wellenformeigenschaften sehen Verarbeitungsverstärkung vor, die dazu verwendet wird, um zwischen Signalen zu unterscheiden, die das gleiche Frequenzband einnehmen. Die Hochgschwindigkeitspseudorausch (PN = pseudonoise) Modulation gestattet viele unterschiedliche Fortpflanzungspfade des gleichen Signals, die getrennt werden müssen, vorausgesetzt, dass die Differenz der Pfadverzögerungen die PN-Chipdauer übersteigt. Wenn eine PN-Chiprate von annähern 1 MHz in einem CDMA-System verwendet wird, so kann die volle Spreizspektrumverarbeitungsverstärkung gleich dem Verhältnis der Spreizbandbreite zur Systemdatenrate gegenüber Pfaden verwendet werden, die Verzögerungen besitzen, die sich um mehr als 1 Mikrosekunde un- terscheiden. Eine ein Mikrosekundenpfadverzögerungsdifferenz entspricht einem Diffferenzpfadabstand von annähern 300 Meter. Die städtische Umgebung sieht typischerweise Differenzverzögerungen oberhalb einer Mikrosekunde vor.
Die Mehrfachpfadcharakteristik eines Kanals kann dazu führen, dass Signalfading auftritt. Das Fading ist das Ergebnis der Phasencharakteristika des Mehrfachpfadkanals. Fading tritt dann auf, wenn Mehrfachpfadvektoren in de struktiver Weise addiert werden, was ein Empfangssignal ergibt, das kleiner ist als jeder einzelne Vektor. Wenn beispielsweise eine Sinuswelle durch einen Mehrpfadkanal mit zwei Pfaden übertragen wird, wo der erste Pfad einen Dämpfungsfaktor von X dB, eine Zeitverzögerung von δ mit einer Phasenverschiebung von θ Radian besitzt und der zweite Pfad einen Dämpfungsfaktor von X dB eine Zeitverzögerung von δ mit einer Phasenverschiebung von θ + π Radian besitzt, würde kein Signal am Ausgang des Kanals empfangen.
Die schädlichen Effekte des Fadings können ferner in einem gewissen Ausmaß in einem CDMA-System durch Steuern der Sendeleistung kontrolliert werden. Ein System zur Leistungssteuerung an der Basisstation und der Mobileinheit ist folgenden US-Patent beschrieben: 5,056,109 mit dem Titel "ME-THOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING TRANSMISSION POWER IN A CDMA CELLULAR MOBILE TELEPHONE SYSTEM" ausgegeben am 8. Oktober 1991 ebenfalls auf den Inhaber der vorliegenden Erfindung übertragen.
In dem CDMA-Zellensystem beschrieben in dem oben genannten '307 Patent sieht jede Basisstation eine Abdeckung für ein begrenztes geographisches Gebiet vor und verbindet die Mobileinheiten in dem Abdeckgebiet durch ein Zellenschaltsystem mit dem öffentlichen Telefonnetzwerk. Wenn eine Mobileinheit sich in das Abdeckungsgebiet einer neuen Basisstation bewegt, so wird die Übertragung bzw. das Routing des Anrufs dieses Teilnehmers zu der neuen Basisstation transferiert. Der Basisstation-zu-Mobileinheit-Signalübertragungspfad wird als die Vorwärtsverbindung bezeichnet und der Mobileinheit-zu-Basisstation-Signalübertragungspfad wird als die Rückwärtsverbindung bezeichnet.
Wie oben beschrieben, definiert das PN-Chipintervall die minimale Trennung die zwei Pfade haben müssen damit sie kombiniert werden können. Bevor die unterschiedlichen Pfade demoduliert werden können müssen die relativen Ankunfstzeite (oder Versetzungen (Offsets)) der Pfade in dem empfangenen Signal zuerst bestimmt werden. Ein Kanalelementmodem führt diese Funktion aus, und zwar durch "Suchen" (searching) durch eine Sequenz von potentiellen Pfad-"Offsets" und durch Messung der bei jeder potentiellen Pfadversetzung (Offset) empfangenen Energie. Wenn die mit einer Potentialversetzung assoziierte Energie eine bestimmte Schwelle überschreitet, kann ein Demodulationselement dieser Versetzung oder diesem Offset zugewiesen werden. Nachdem Demodulieren kann sodann das an dieser Pfadversetzung vorhandene Signal mit den Beiträgen anderer Demodulationselemente an ihren entsprechenden Offsets oder Versetzungen summiert werden. Ein Verfahren und eine Vorrichtung der Demodulationselementzuweisung basierend auf Search-Element-Energiepegeln ist in US-Patent 5,490,165 beschrieben, und zwar mit dem Titel "DEMODULATION ELEMENT ASSGNMENT IN A SYSTEM CAPABLE OF RECEIVING MULTIPLE SIGNALS", eingereicht am 28. Oktober 1993 und auf den Inhaber der vorliegenden Erfindung übertragen. Ein derartiger Diversityoder Rake-Empfänger sieht eine robuste Digitalverbindung vor, da alle Pfade zusammen faden müssen, bevor das kombinierte Signal in signifikanter Weise degradiert oder verschlechtert wird.
In einem zellulären oder persönlichen Nachrichtentelefonsystem ist die Maximierung der Kapazität des Systems hinsichtlich der Zahl der gleichzeitigen Telefonanrufe die gehandhabt werden können extrem wichtig. Die Systemkapazität in einem Spreizspektrumsystem kann maximiert werden, wenn die Sendeleistung jeder Mobileinheit derart gesteuert wird, dass jedes übertragene oder gesendete Signal am Basisstationempfänger mit dem gleichen Pegel ankommt. In einem tatsächlichen System kann jede Mobileinheit den minima- len Signalpegel übertragen, der ein Signal-zu-Rausch-Verhältnis erzeugt, welches eine akzeptable Datenwiedergewinnung gestattet. Wenn ein durch eine Mobileinheit übertragenes Signal am Basisstationempfänger mit einem Leistungspegel ankommt, der zu niedrig ist, kann die Bitfehlerrate zu hoch sein, um Nachrichtenübertragungen mit hoher Qualität zu gestatten, und zwar in Folge der Interferenz von anderen Mobileinheiten. Wenn andererseits das von der Mobileinheit gesendete Signal einen Leistungspegel besitzt, der zu hoch dann ist, wenn er an der Basisstation empfangen wird, wird die Übertra gung mit dieser speziellen Mobileinheit akzeptabel aber dieses eine hohe Leistung besitzende Signal wirkt als Interferenz bei anderen Mobileinheiten. Diese Interferenz kann in nachteiliger Weise die Nachrichtenübertragung mit anderen Mobileinheiten beeinflussen.
Um daher die Kapazität in einem beispielhaften CDMA-Spreizspektrumsystem zu maximieren, muss die Sendeleistung jeder Mobileinheit in Nachrichtenübertragung mit einer Basisstation durch die Basisstation gesteuert werden, um die gleiche nominell empfangene Signalleistung an der Basisstation zu erzeugen. Der ideale Fall ist der wo die Gesamtsignalleistung empfangen an der Basisstation gleich der nominalen Leistung empfangen von jeder Mobileinheit ist, und zwar multipliziert durch die Anzahl von Mobileinheiten die innerhalb des Abdeckbereichs der Basisstation senden, und zwar plus die Leistung empfangen an der Basisstation von Mobileinheiten in Abdeckgebieten von benachbarten Basisstationen.
Der Pfadverlust im Radio- oder Übertragungskanal kann durch zwei separate Phänomene charakterisiert werden: der durchschnittliche Pfadverlust und das Fading. Die Vorwärtsverbindung von der Basisstation zur Mobileinheit arbeitet auf einer unterschiedlichen Frequenz als die Rückwärtsverbindung von der Mobileinheit zur Basisstation. Da jedoch die Vorwärtsverbindungs- und Rückwärtsverbindungs-Frequenzen innerhalb des gleichen Frequenzbandes liegen existiert eine signifikante Korelation zwischen dem durchschnittlichen oder mittleren Pfadverlust der zwei Verbindungen. Andererseits ist das Fading ein unabhängiges Phänomen für die Vorwärts- und die Rückwärtsverbindung und verändert sich als eine Funktion der Zeit. Die Charakteristika des Fading auf dem Kanal sind die gleichen für sowohl die Vorwärts- als auch die Rückwärtsverbindung, da die Frequenzen sich innerhalb des gleichen Bandes befinden. Daher ist der Durchschnitt des Fading über die Zeit hinweg für beide Verbindungen typischerweise der gleiche.
In einem beispielhaften CDMA-System schätzt jede Mobileinheit den Pfadverlust der Vorwärtsverbindung basierend auf der Gesamtleistung am Eingang der Mobileinheit. Die Gesamtleistung ist die Summe der Leistung von sämtlichen Basisstation, die auf der gleichen Frequenzzuweisung arbeiten, die durch die Mobileinheit erfasst wird. Aus der Schätzung des durchschnittlichen Vorwärtsverbindungspfadverlustes setzt die Mobileinheit den Sendepegel für das Rückwärtsverbindungssignal fest.
Die Mobileinheitsendeleistung wird also durch eine oder mehrere Basisstationen gesteuert. Jede Basisstation mit der die Mobileinheit in Verbindung steht misst die empfangene Signalstärke von der Mobileinheit. Die gemessene Signalstärke wird mit einem Sollsignalstärkepegel für diese spezielle Mabileinheit an der Basisstation verglichen. Ein Leistungseinstellbefehl wird durch jede Basisstation erzeugt und zu der Mobileinheit auf der Vorwärtsverbindung gesandt. Ansprechend auf die Basisstationleistungseinstellbefehle erhöht oder vermindert die mobile Einheit die Mobileinheitssendeleistung um einen vorbestimmte Größe.
Es existieren verschiedene Verfahren zum Schalten oder Umschalten der Mobileinheit von einer Basisstation zu einer anderen (dieser Vorgang ist als "handoff" oder Übergabe) bekannt. Ein solches Verfahren wird als ein "soff" handoff (weiche Übergabe oder weicher handoff) bezeichnet, bei dem die Verbindung zwischen der Mobileinheit und dem Endteilnehmer durch das schließliche handoff von der ursprünglichen Basisstation zu einer darauffolgenden Basisstation nicht unterbrochen wird. Diese Verfahren wird als soff handoff in der Nachrichtenübertragung betrachtet, wobei die darauffolgende Basisstation vor Beendigung der Übertragung mit der ursprünglichen Basisstation eingerichtet oder vorgesehen wird. Wenn die Mobileinheit mit zwei Basisstationen in Verbindung steht, so wird ein einziges Signal für den Endverbraucher aus den Signalen von jeder Basisstation durch einen Zellen oder persönlichen Nachrichtensystemsteuerer (personal communication system controller) geschaffen. U.S. Patent Nr. 5,267,261 welches auf den Inhaber der vorliegenden Erfindung übertragen ist, offenbart ein Verfahren und ein System zum Vorsehen einer Übertragung mit der Mobileinheit durch mehr als eine Basisstation während des handoff-Vorgangs, d. h. es wird ein weicher oder soft handoff vorgesehen.
Wenn eine Mobileinheit sich in Verbindung mit mehr als einer Basisstation befindet, so werden Leistungseinstellbefehle von jeder Basisstation vorgesehen. Die Mobileinheit arbeitet basierend auf diesen Mehrfachbasisstationsleistungseinstellbefehlen, um zu vermeiden, dass Leistungspegel übertragen werden, die nachteiligerweise mit anderen Mobileinheitsübertragungen interferieren, wobei aber doch hinreichend Leistung vorgesehen wird zur Unterstützung der Übertragung von der Mobileinheit zu mindestens einer der Basisstationen. Dieser Leistungssteuermechanismus wird dadurch erreicht, dass man die Mobileinheit ihren Sendesignalpegel nur erhöhen lässt, wenn jede Basisstation mit der die Mobileinheit in Verbindung steht, einen Erhöhung des Leistungspegels anfordert. Die Mobileinheit vermindert den Sendesignalpegel wenn irgendeine Basisstation mit der die Mobileinheit in Verbindung steht, anfordert, dass die Leistung vermindert wird. Ein System für die Basisstation und Mobileinheitsleistungssteuerung ist in U.S. Patent 5,056,109, wie oben erwähnt gezeigt. Weitere Informationen für ein System der Basisstation und Mobileinheitsleistungssteuerung ist in U.S. Patent 5,265,199 beschrieben mit dem Titel "Method and Apparatus for Controlling Transmission Power in a CDMA Cellular Mobil Telephone System" ausgegeben am 23. November 1993 ebenfalls übertragen auf den Inhaber der vorliegenden Erfindung.
Die Basisstationdiversität oder -diversity an der Mobileinheit ist eine wichtige Betrachtung bei dem soft handoff Prozess. Das oben beschriebene Lei- stungssteuerverfahren arbeitet optimal, wenn die Mobileinheit mit jeder Basisstation in Verbindung steht durch die Übertragung möglich ist. Wenn dieser folgt, so vermeidet die Mobileinheit unbeabsichtigte Interferenz mit Übertragungen durch eine Basisstation die das Signal der Mobileinheit mit einem exzessiven Pegel empfängt, aber nicht in der Lage ist, einen Leistungseinstellbefehl zur Mobileinheit zu übertragen, da keine Übertragung damit eingerichtet ist.
Es ist auch erwünscht, die relative Leistung zu steuern, die in jedem Datensignal verwendet wird und zwar übertragen durch die Basisstation ansprechend auf die Steuerinformation übertragen durch jede entfernte Einheit. Der Hauptgrund für das Vorsehen einer derartigen Steuerung ist die Tatsache, dass in bestimmten Stellen der Vorwärtskanalverbindung unüblicherweise Nachteile vorhanden sein können. Wenn die, der benachteiligten entfernt gelegenen Einheit übertragene Leistung erhöht wird, so wird die Signalqualität nicht akzeptabel. Ein Beispiel einer solchen Lage ist ein Punkt, wo der Pfadverlust zu einer oder zwei benachbarten Basisstation nahezu der gleiche ist, wie der Pfadverlust zur Basisstation, die mit der entfernt gelegenen Einheit in Verbindung steht. An einer solchen Stelle würde die Gesamtinterferenz um das dreifache vergrößert werden gegenüber der Interferenz die bei einer entfernt gelegenen Einheit auftritt, an einem Punkt relativ nahe zu ihrer Basisstation. Zudem nimmt die von benachbarten Basisstationen kommende Interferenz nicht gleichmäßig mit dem Signal von der aktiven Basisstation ab, wie dies der Fall sein würde für die Interferenz, die von der aktiven Basisstation kommt. Eine entfernte Einheit kann in einer solchen Situation 3 bis 4 dB zusätzliche Signalleistung von der aktiven Basisstation erfordern, um adäquate Leistungsfähigkeit zu erreichen.
Zu anderen Zeiten kann die entfernte Einheit dort angeordnet sein, wo das Signal-zu-Interferenzverhältnissen unüblich gut ist. In einem solchen Fall könnte die Basisstation das gewünschte Signal unter Verwendung einer niedrigeren als der normalen Sendeleistung übertragen, was die Interferenz für andere durch das System übertragene Signale reduziert.
Um die oben genannten Ziele zu erreichen, kann eine Signal-zu-Interferenz Messfähigkeit vorgesehen werden und zwar innerhalb des Mobileinheitempfängers. Diese Messung wird dadurch ausgeführt, dass man die Leistung des gewünschten oder Sollsignals mit der Gesamtinterferenz und Rauschleistung vergleicht. Wenn das gemessene Verhältnis kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, überträgt oder sendet die Mobileinheit eine Anforderung an die Basisstaion für zusätzliche Leistung auf dem Vorwärtsverbindungssignal. Wenn das Verhältnis den vorbestimmten Wert übersteigt, sendet die Mobileinheit eine Anforderung für eine Leistungsreduktion. Ein Verfahren durch das der Empfänger der entfernten Einheit die Signal-zu-Interferenz Verhältnisse überwachen kann besteht in der Überwachung der Rahmenfehlerrate (FER = frame error rate) des resultierenden Signals.
Die Basisstation empfängt die Leistungseinstellanforderungen von jeder Mobileinheit und spricht darauf an, durch Einstellen der zugewiesenen Leistung für das entsprechende Vorwärtsverbindungssignal um einen vorbestimmte Größe. Die Einstellung würde normalerweise klein sein, typischerweise in der Größenordnung von 0,5 bis 1,0 dB oder ungefähr 12%. Die Rate der Leistungsänderung kann etwas langsamer sein als die, die für die Rückwärtsverbindung verwendet wird, möglicherweise einmal pro Sekunde. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der dynamische Bereich der Einstellung typischerweise beispielsweise begrenzt auf: 4 dB kleiner als nominal bis ungefähr 6 dB größer als nominale Sendeleistung.
Alle Zellenradiotelefonsysteme arbeiten in der Weise, dass Basisstationen über eine geographische Region hinweg angeordnet werden, und zwar derart, dass jede Basisstation die Übertragung mit Mobileinheiten vorsieht, die innerhalb einer begrenzten geographischen Abdeckfläche oder einem Abdeckgebiet der Basisstation angeordnet sind. Bei dem anfänglichen Einsatz des CDMA Systems, muss diesen in Gebieten arbeiten, die derzeit von AMPS oder TDMA Systemen abgedeckt werden, wo zwei Systeme sich überlappen. Die AMPS und die TDMA Basisstation stellen und die entsprechenden Abdeckgebiete können gesondert und unterschieden von den CDMA Basisstationen und Abdeckgebieten sein. In gleicher Weise gibt es im Allgemeinen zwei konkurrierende Serviceprovider innerhalb eines gegebenen Gebiets innerhalb eines speziellen Technologiesystems CAMPS, CDMA oder TDMA) was typischerweise als die A und B Träger oder Provider bezeichnet wird. Diese Serviceprovider wählen oftmals Örtlichkeiten für ihre Basisstationen die sich von denen von der Konkurrenz unterscheiden. In jeder dieser Situationen könnte eine Mobileinheit, die in Übertragung steht unter Verwendung eines ersten Trägers oder einer ersten Technologie weit weg von der Basisstation sein, mit der die Verbindung besteht, aber dicht benachbart sein zu einer anderen Basisstation mit der keine Verbindung besteht. In einer solchen Situation ist das gewünschte oder Sollempfangssignal schwach und zwar bei Anwesenheit einer starken Mehrfachtoninferenz, was Probleme für eine Mobileinheit hervorrufen kann.
Die Mehrtachton oder Multitoninterferenz, die durch die Mobileinheit von dem Schmalband AMPS oder TDMA Signal verursacht wird, kann eine Verformung oder Störung innerhalb der Mobileinheit erzeugen. Wenn die Störungsprodukte Spitzen erzeugen, die in das CDMA Band fallen, welches durch die Mobileinheit verwendet wird, können Empfänger und Demodulator Leistungsfähigkeit verschlechtert werden.
Störungsprodukte dritter Ordnung können dann auftreten, wenn zwei Töne in einen Empfänger eingegeben werden. Wenn beispielsweise ein Ton auf der Frequenz f₁ mit einem Leistungspegel P₁ liegt und ein zweiter Ton auf der Frequenz f₂ in einen Empfänger eingegeben wird, so werden Störprodukte dritter Ordnung auf den Frequenzen 2 × f₁ – f₂ und 2 × f₂ – f₁ mit Leistungspegeln P₁₂ bis bzw. P₂₁ erzeugt. Beispielsweise innerhalb des zellulären Bandes angenommen, dass der CDMA Betrieb von 880 MegaHertz (MHz) bis 881,25 MHz vorgesehen ist. Es sein ferner angenommen, dass ein AMP System ein FM Signal bei 881,5 MHz und ein zweites FM Signal bei 882 MHz vorsieht. Es sei bemerkt, dass Störende Produkte dritter Ordnung bei 2 × 881,5 – 882 = 881 MHz auftreten, was direkt innerhalb des CDMA Bandes liegt.
Der Leistungspegel der erzeugten Störprodukte dritter Ordnung hängt von den Leistungspegeln der zwei Signale ab, die dies erzeugen und von der Intermodulationsleistungsfähigkeit der Mobileinheit. Die Störungs- oder Verformungsgröße erzeugt durch das Störprodukt dritter Ordnung hängt von dem Verhältnis der gesamten CDMA-Leistung ab zu der gesamten Störproduktleistung dritter Ordnung. Zwei unterschiedliche Mittel zur Begrenzung der Störung hervorgerufen durch die Produkte dritter Ordnung sind offensichtlich: begrenze die Störprodukte dritte Ordnung erzeugt die Mobileinheit oder erhöhe den Pegel des CDMA-Signals im Bezug auf die erzeugten Produkte dritter Ordnung. Die Erhöhung der Intermodulationperformance der Mobileinheit erhöht den Preis und den Leistungsverbrauch der Mobileinheit was natürlich außerordentlich unerwünscht ist. Eine elegantere Lösung besteht darin den CDMA-Signalpegel in der Nähe der störenden Basisstationen zu erhöhen.
Ein Verfahren zur Erhöhung des Signalpegels eines Signals in einer gegeben geographischen Zone ohne zusätzliche Signalerzeugungsmittel vorzusehen, ist das Vorsehen eines Repeaters. Ein Repeater ist eine Vorrichtung zum Empfang von entweder Einweg- oder Zweiwegnachrichtensignalen und zur Lieferung entsprechender Signale, die verstärkt wiedergeformt oder beides sind. Ein Repeater wird dazu verwendet, die Länge, Topologie oder Verbindung des physikalischen Mediums über das hinaus zu erstrecken, was durch ein einziges Segment vorgesehen ist. Ein Repeater empfängt typischerweise ein Signal erzeugt durch eine erste üblicherweise entfernte Nachrichten- oder Sendeeinheit und sendet oder überträgt wieder das Signal zu einer zweiten üblicherweise entfernt liegenden Nachrichteneinheit (communication unit) wo das Signal verarbeitet wird.
Ein Hauptproblem der Repeater ist die Tendenz zur Instabilität. Ein Repeater kann instabil sein, wenn er große Verstärkungen des wiederholten (repeated) Signals vorsieht. Wenn das übertragene oder gesendete Signal in den Empfangsteil des Repeaters zurückgekoppelt wird, so kann der Repeater oszillieren oder schwingen. Wenn der Repeater oszilliert oder schwingt hört er auf das wiederholte oder repeated Signal vorzusehen, und in der Tat, schädigt das System durch das Vorsehen von Störsignalen.
EP-A-O 536 068 offenbart Nachrichtensystem zwischen Satelliten einer niedrigen Umlaufbahn und Erdterminals, wobei die Strahlen jedes versorgten Gebietes entsprechend einer strahlspringenden räumlichen Abtastung "beleuchtet" wird. Für jeden Satelliten und für jedes Erdterminal sind Sendung und Empfang zeitlich getrennt und synchronisiert. Zeitdivisionduplex wird verwen det. Die Technik ist besonders anwendbar auf dem Gebiet der Raumtelekommunikation beispielsweise der Nachrichtenübertragung zwischen einem Satelliten und einem Erdterminal in der Form einer Mobileinheit wie beispielsweise einem Telefon. Information empfangen vom Satelliten von einer terrestrischen Basisstation wird zu einem ausgewählten Erdterminal (Mobileinheit) während einer Zeitperiode übertragen. Zurück von dem Erdterminal (Mobileinheit) übertragenen Information wird sodann durch den Satelliten während einer Zeitperiode empfangen, die von der Zeitperiode getrennt ist, für die die Übertragung oder Sendung der Information vom Satelliten zum Erdterminal (Mobileinheit) erfolgte. Diese durch den Satelliten von dem Erdterminal (Mobileinheit) empfangene Information wird sodann zu der terrestrischen Basisstation in einer weiteren Nachrichtenübertragungsaktion geschickt und zwar unterschiedlich von der Übertragung zwischen dem Satelliten und dem Erdterminal (Mobileinheit).
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Vorsehen eines zuverlässigen Repeaters zur Verwendung in einem Code Division Multiple Access (CDMA) System. Die vorliegende Erfindung kann eine hohe Verstärkung für das wiederholte (repeated) Signal vorsehen, ohne das Risiko einer Oszillation.
Die vorliegende Erfindung ist ein Zeitdivisionsduplex (TDD) Repeater zur Verwendung in einem CDMA-System. In einem CDMA-System werden Hochgeschwindigkeitspseudorausch (PN) Codes dazu verwendet, um Informationssymbole mit einer ersten Symbolrate zu modulieren. Am CDMA-Empfänger wird das ankommende Signal unter Verwendung der gleichen Hochgeschwindigkeits-PN-Codes die zur Modulation des Informationssignals an der Basisstation verwendet wurden demoduliert. Der Demodulationsprozess umfasst das Multiplizieren auf einer Chip-by-Chip-Basis des ankommenden Signals mit der Serie von PN-Chips in dem Hochgeschwindigkeits-PN- Code. Während jedes Symbols wird über die Periode des Symbols hinweg Energie akkumuliert.
Der erfindungsgemäße Repeater sieht eine hohe Verstärkung für das RF-Signal vor, wobei er aber immun gegenüber Oszillation ist. Der Repeater arbeitet durch eine Kaskadenanordnung eines Schalters, einer Verzögerungsvorrichtung (wie beispielsweise eines SAW-Filter (standing acoustic wave = stehende akustische Welle)) und einer Reihe von Verstärkern. Der Schalter schaltet mit einer Rate ein und aus die höher ist als die Symbolrate. Die Verzögerungsvorrichtung liefert eine Verzögerung gleich annähernd einer Hälfte der Dauer der Schaltperiode. Die Verzögerungsvorrichtung veranlaßt eine Analogspeichervorrichtung das Signal für die spätere Übertragung oder Sendung zu speichern. Der Verstärker verstärkt die verzögerte Signalausgangsgröße von der Verzögerungsvorrichtung. Der Schalter ist offen und kein Signal wird empfangen während der Repeater das verzögerte Signal sendet, auf welche Weise die Notwendigkeit eine große Menge an Isolierung vorzusehen zwischen den Sende- und Empfangsantennen entfällt. Der Repeater arbeitet somit in einer Zeitdivisionsmultiplex Art und Weise, und zwar durch periodisches Abwechseln zwischen Sendung und Empfang.
Am Empfänger wird das geschaltete Signal des Repeaters in der üblichen Weise demoduliert. Das Signal-zu-Rausch-Verhältnis wird um einen Faktor von annähernd 3 dB reduziert, und zwar verglichen mit dem Signal-zu-Rausch-Verhältnis eines Signals empfangen mit der gleichen Signalleistung welches als ein kontinuierliches Signal mit dem gleichen Leistungspegel empfangen wurde. Das Signal wird aber mit einem viel höheren Pegel empfangen, als es empfangen würde, wenn der Repeater nicht verwendet würde.
Es sei bemerkt, dass keine Notwendigkeit besteht das Schalten am Repeater auf die PN-Codes oder Symbolgrenzen zu synchronisieren. Wenn es notwendig ist eine Serie von solchen Repeatern kaskadenartig anzuordnen, kann die kaskadenartige Anordnung der Repeater ohne Synchronisierung des Schaltens erfolgen. Um zwei Repeater kaskadenartig zu schalten, schaltet der zweite Repeater einfach bei der höheren oder niedrigeren Rate des ersten Schalters. Wenn somit der erste TDD-Repeater mit dem 20-fachen der Symbolrate arbeitet, kann der zweite TDD-Repeater auf dem Zehnfachen der Symbolrate arbeiten.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine exemplarische Zellenabdeckgebietstruktur;
2 zeigt eine beispielhafte Zellenabdeckgebietstruktur einschließlich einer Basisstation die mit einer alternativen Technologie arbeitet;
3 ist ein Blockdiagramm eines TDD-Repeaters gemäss der Erfindung;
4 ist ein Blockdiagramm eines bidirektionalen TDD-Repeaters mit einer Verstärkungsausgleichsschaltung;
5 ist ein Zeitsteuerdiagramm welches den TDD-Betrieb veranschaulicht; und
6 zeigt eine kaskadenartige Repeater-Konfiguration.
BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNSBEISPIELS
1 veranschaulicht einen beispielhaften Basisstationsabdeckgebietaufbau. In einem derartigen beispielhaften Aufbau einer solchen Struktur stoßen hexagonale Basisstationsabdeckgebiete aneinander an einer symmetrisch ausgebildeten Anordnung aneinander. Jede Mobileinheit ist innerhalb des Abdeckgebietes einer der Basisstationen angeordnet. Beispielsweise ist die Mobileinheit 10 innerhalb des Abdeckgebietes der Basisstation 20 angeordnet. In einem CDMA-Zellenystem der drahtlosen örtlichen Schleifen oder der Personennachrichtentelefonbauart wird ein gemeinsames Frequenzband für die Verbindung oder Übertragung mit allen Basisstationen im System verwendet, wodurch die gleichzeitige Übertragung zwischen einer Mobileinheit und mehr als einer Baisstation gestattet wird. Die Mobileinheit 10 ist sehr nahe an der Basisstation 20 angeordnet und empfängt daher ein starkes Signal von der Basisstation 20 und relativ schwache Signale von darum herum liegenden Ba- sisstationen. Die Mobileinheit 30 ist jedoch in dem Abdeckgebiet der Basisstation 40 angeordnet, aber dicht an dem Abdeckgebiet der Basisstation 100 und 110. Die Mobileinheit 30 empfängt ein relativ schwaches Signal von der Basisstation 40 und größenmäßig ähnliche Signale von den Basisstationen 100 und 110. Wenn jeder der Basisstationen 40, 100 und 110 für den CDMA-Betrieb geeignet ist, so könnte die Mobileinheit 30 sich in einer Soft-handoff-Beziehung mit den Basisstationen 40, 100 und 110 befinden.
In dieser Diskussion wird der Ausdruck "Mobileinheit" dazu benutzt, um allgemein für die Zwecke der Beschreibung auf eine entfernte gelegene Teilnehmerstation hinzuweisen. Es sei jedoch bemerkt, dass die Mobileinheit auch an ihrem Platz festgelegt sein kann. Die Mobileinheit kann Teil eines viele Teilnehmer aufweisenden konzentrierten Teilnehmersystems sein. Die Mobileinheit kann dazu verwendet werden um Sprach, Daten oder eine Kombination von Signalarten zu übertragen. Der Ausdruck "Mobileinheit" ist ein Ausdruck des Standes der Technik und soll den Rahmen und der Funktion der Einheit nicht einschränken.
Die in den 1 und 2 gezeigten Basisstationsabdeckgebietstrukturen sind außerordentlich idealisiert dargestellt. Bei einer tatsächlichen Zellenoder Personalübertragungsumgebung können die Basisstationsabdeckgebiete in größeren Formen variieren. Die Basisstationsabdeckgebiete können sich überlappen, wobei sich Abdeckgebietgrenzen ergeben, die Abeckgebietformen definieren unterschiedlichen von der idealen Hexagonalform. Ferner können die Basisstationen auch sektorartig vorgesehen sein, wie beispielsweise könnten drei Sektoren vorgesehen sein, was im Stand der Technik bekannt ist.
Die Basisstation 60 der 1 repräsentiert eine idealisierte 3-sektorige Basisstation. Die Basisstation 60 hat 3 Sektoren, jeder von denen mehr als 120 Grad der Basisstationsabdeckfläche bzw. des Basisstationsabdeckgebiets abdeckt. Der Sektor 50 hat ein Abdeckgebiet was durch die ausgezogenen Linien 55 angezeigt ist, überlappt das Abdeckgebiet des Sektors 70 der ein Abdeckgebiet hat welches durch die grobgestrichelten Linien 75 angegeben ist. Der Sektor 50 überlappt auch den Sektor 80 der ein Abdeckgebiet besitzt, was durch die feingestrichelten Linien 85 angezeigt ist. Beispielsweise ist die Stelle 90 die durch X gekennzeichnet ist in sowohl dem Abdeckgebiet des Sektor 50 als auch des Sektors 70 vorhanden.
Im allgemeinen ist eine Basisstation sektorisiert, um die Gesamtinterferenzleistung zu und von den Mobileinheiten angeordnet innerhalb des Abdeckgebietes der Basisstation zu reduzieren, während die Anzahl der Mobileinheiten vergrößert wird die durch die Basisstation kommunizieren oder in Verbindung stehen können. Beispielsweise würde der Sektor 80 ein Signal vorgesehen für eine Mobileinheit an Stelle 90 nicht übertragen und somit würde keine im Sektor 80 angeordnete Mobileinheit in signifikanter Weise durch die Verbindung oder Übertragung einer Mobileinheit an Stelle 90 mit der Basisstation 60 in Interferenz geraten. Für eine an der Stelle 90 positionierte Mobileinheit hat die Gesamtinterferenz Beiträge von den Sektoren 50 und 70 und von Basisstation 20 und 120. Eine Mobileinheit an der Stelle 90 kann gleichzeitig in Soft-Handoff mit den Basisstationen 20 und 120 und Sektoren 50 und 70 stehen. Obwohl viele Benutzer oder Teilnehmer für die vorliegende Erfindung ins Auge gefaßt werden, repräsentiert die 2 eine Situation in der die vorliegende Erfindung einen signifikanten Vorteil bietet. Es sei unter Bezugnahme auf 2 angenommen, dass die Basisstation 40, 100 und 110 Nachrichtensignale unter Verwendung von CDMA-Signalen liefern. Ferner sei angenommen, dass ein zweiter Träger AMPS-Basisstationen in dem gleichen geographischen Gebiet betreibt, und zwar beispielsweise Basisstation 115 mit einer realistischerweise unregelmäßigen Abdeckfläche bzw. einem unregelmäßigen Abdeckgebiet wie dies in 2 gezeigt ist. Man beachte die Signalbedingungen unter denen die Mobileinheit 10 arbeiten muss. Wie oben erwähnt, empfängt die Mobileinheit 30 ein relativ schwaches Signal von der Basisstation 40 und ähnliche bemessene Signale von den Basisstationen 100 und 110. Die Mobileinheit 30 ist in sehr enger Nachbarschaft zur Basisstation 115 und empfängt daher eine signifikante Menge oder Größe an Interferenzenergie. Die Basisstationen 40, 100 und 110 liefern Nachrichtensignale unter Verwen dung von CDMA-Signalen in einem ersten Frequenzband und die AMPS-Basisstation 115 liefert Signale in einem benachbarten Band.
In realen Situationen dieser Art könnte die Mobileinheit 30 einen gesamten CDMA-Energiepegel in der Größenordnung von –80 dBm empfangen, wobei gleichzeitig 20 unterschiedliche AMP-Signale von Basisstation 115 empfangen werden, deren jedes eine Leistung von –20 dBm besitzt, was ein Gesamtwert von –7 dBm an Interferenzleistung ergibt. Die Differenz zwischen der CDMA-Signalleistung von –80 dBm und der gesamten AMP-Signalenergie von –7 dBm ist 73 dBm oder ein Verhältnis von ungefähr 20 Millionen zu 1. Obwohl die AMP-Signale frequenzmäßig gegenüber den CDMA-Signalen versetzt sind, wird eine große Menge an Isolation oder Trennung benötigt, um zu erreichen, dass die AMP-Signale keine Interferenz mit dem CDMA-Betrieb hervorrufen.
Der am meisten schädliche Effekt in dieser Situation ist der Effekt der Intermodulationsperformance der Mobileinheit. Typischerweise sind die AMPS-Signale schmalbandige FM-Signale die 210 kHz im Frequenzband beabstandet sind und zwar benachbart zu dem CDMA-Betriebsband. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel ist das CDMA-Signal mit einer PN-Chiprate von 1,25 MHz gespreizt, was ein Signal mit einer 1,25 MHz Bandbreite ergibt. Auf diese Weise werden in dieser Situation einige Intermodulationsprodukte innerhalb der Mobileinheit erzeugt, die mit Wahrscheinlichkeit in das CDMA-Band mit einem signifikanten Signalpegel fallen, verglichen mit dem Energiepegel des CDMA-Signals.
Der Bau einer Mobileinheit die keine Intermodulationsprodukte bei diesen hohen Signalpegeln erzeugt ist nicht praktikabel. Typischerweise ist eine deart hohe Immunitätsintermodulationsperformance nicht erforderlich. Wenn beispielsweise die Basisstationen 40, 100 und 110 AMPS-Kommunikations- oder Nachrichtenfähigkeiten vorsehen, die CDMA-Signalpegel ansteigen und abnehmen in der gleichen Art und Weise wie die AMPS-Signalpegel wenn sich die Mobileinheit zu der Basisstation hin und von dieser weg bewegt, ergibt sich somit, dass das Verhältnis irgendwelcher Intermodulationsprodukte zu dem CDMA-Signalpegel mit Wahrscheinlichkeit nicht signifikant ist. Somit ist die hohe Immunitätsintermodulationsperformance nur in dem Fall notwendig, wie dies gezeigt ist, wo sich die Mobileinheit 30 und die Basisstation 115 in 2 befinden. Um die Intermodulationsperformance einer Mobileinheit zu erhöhen ist es erforderlich, dass die Mobileinheit ein hohes Ausmaß an Linearität beim Vorhandensein großer HF-Signalpegel in den ersten Verstärkungsstufen der Empfangskette vorsieht, wo die unerwünschten Signale noch nicht gefiltert sind. Linearität kann in diesen Stufen jedoch nur auf Kosten höheren Leistungsverbrauchs vorgesehen werden, was die Batterielebensdauer des Telefons zu allen Zeiten nachteilig beeinflusst, wobei nur die relativ seltene Situation gemäss 2 kompensiert wird.
Es ist somit erwünscht ein Verfahren aufzufinden, welches die Verschlechterungssituation gemäss 2 vermeidet, ohne die Performance der Mobileinheit signifikant zu verändern. Eine Möglichkeit der Vermeidung dieser Situation wie sie in 2 gezeigt ist, besteht darin, den Signalpegel des CDMA-Signals in der Region oder Zone zu erhöhen, die in enger Nachbarschaft zur Basisstation 115 liegt. Der Träger der das CDMA-System betreibt hat in den meisten Fällen keinen Zugriff zu der Basisstation 115 des AMPS-Trägers, was es schwierig macht eine CDMA-Betriebsbasisstation zusätzlich mit der Basisstation 115 anzuordnen.
Ein Verfahren zur Vergrößerung des Signalpegels in einer Zone oder Region ohne Hinzufügen einer vollständigen neuen Basisstation besteht darin einen Signalrepeater zu verwenden. Ein Signalrepeater wird dazu verwendet, um das Abdeckgebiet auszudehnen oder die Topologie zu modifizieren, und zwar über dieses einer einzigen Antenne hinaus. Repeater führen grundsätzliche Signalprozesse aus, wie beispielsweise eine Restauration oder eine Erneuerung der Signalamplitude, der Wellenformgestalt oder des Timings. Das Repeaterausführungsbeispiel in seinem grundsätzlichsten Aufbau empfängt verstärkt das Signal und sendet es wieder aus. Der Repeater ist typischerweise in der Nähe des Gebietes installiert, in dem eine vergrößerte Abdeckung er wünscht ist. Beispielsweise könnte der Repeater auf einem Nachbargebäude zur Basisstation 115 installiert sein. Der Repeater hat allgemeine Anwendung bei der Abdeckung von Löchern wie sie im "Schatten" eines großen Gebäudes oder in einem Autobahntunnel auftreten. Offensichtlich eine außerordentlich erwünschte Charakteristik eines Repeaters, die dass er leicht zu installieren ist und für den Betrieb nur eine Leistungsverbindung benötigt. Eine der schwierigen Konstruktionsprobleme bei einem Repeater besteht darin, eine signifikante Verstärkung vorzusehen, ohne dass eine Rückkopplung in den Empfangseingang des Repeaters auftritt. Wenn das Sendesignal in den Empfangseingang des Repeaters rückgekoppelt wird, kann der Repeater in Schwingung geraten. Ein typischer Repeater muss daher sorgfältig konstruiert sein um eine signifikante Menge an Trennung oder Isolation zwischen den Sende- und Empfangsanschlüssen vorzusehen. Wenn wie im bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung die Signale als HF-Signale durch Antennen gesendet und empfangen werden, ist die Isolation oder Trennung im großen und ganzen eine Funktion der Anordnung der Sende- und Empfangsantennen. Die vorliegende Erfindung vermeidet das Problem der Repeaterschwingungen und vermeidet auch das Problem der Notwendigkeit einer sorgfälktigen Installation der Empfangs- und Sendeantennen.
Der Zeitdivisionsduplex (TDD = time division duplex) Repeater der Erfindung nützt die Pseudorausch-PN-Modulation aus, die in dem CDMA-System verwendet wird, und zwar durch Empfang des Signals, Verzögerung und somit Speichern des Signals und wieder Senden des Signals. Die Schritte des Sendens und Empfangens werden gegenseitig ausschließlich ausgeführt, derart, dass der Repeater während der Zeiten während er sendet nicht empfängt.
In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein CDMA-Signal an einer Sendestation erzeugt, d. h. einer Basisstation oder Mobileinheit, und zwar aus einem neuen, 9,6 Kilobit pro Sekunde (kbps) Datenstrom. Als erstes werden die Datenbits durch Faltung mit einer Rate von 1/2 kodiert um eine 19,2 Kilosymbol pro Sekunden (ksps) Datenstrom zu erzeugen. Der 19,2 ksps Datenstrom wird Block-ineinandergeschachtelt und durch eine lan ge PN-Code-Maske auch bei 19,2 ksps laufen "gescrambled". Der resultierende 19,2 ksps gescrambelte Datenstrom wird ferner mit einer Walsh-Funktion mit einer 1,2288 Megachip pro Sekunde (Mcps) Rate moduliert. Die 1,2288 Mcps Walsh modulierte Sequenz wird quadraturmoduliert, und zwar mit einem Paar von I und Q 1,2288 Mcps PN-Pilotsequenzen für die Sendung.
Am CDMA-Empfänger wird das ankommende Signal unter Verwendung des gleichen Paars von I und Q 1,2288 Mcps PN-Pilotsequenzen und der gleichen Walsh-Sequenz demoduliert wie sie zum Modulieren des Informationssignals am Sender verwendet wurden. Der Demodulationsprozess umfaßt das Multiplizieren auf einer Chip-für-Chip-Basis des ankommenden Signals mit dem gleichen Paar von I und Q 1,2288 Mcps PN-Pilotsequenzen und der gleichen Walsh-Sequenz. Der entspreizte Datenstrom wird sodann entscrambled, und zwar unter Verwendung der gleichlangen PN-Code-Maske. Die Chipenergien werden über eine Periode eines Symbols akkumuliert eine zusammengefaßte Symbolenergie zu erzeugen.
Die vorliegende Erfindung nutzt die Energieakkumulation über die Dauer eines Symbols hinweg aus. Es sei bemerkt, dass die Energie über die gesamte Dauer eines Symbols akkumuliert wird. Wenn somit das Signal während nur eines Teils der Symboldauer fades wird während des Fades sehr wenig Energie akkumuliert aber hinreichend Energie kann während des Rests der Symboldauer akkumuliert werden um ein zuverlässiges Decodieren vorzusehen. Die vorliegende Erfindung nützt die Tatsache aus, dass der Akkumulationsprozess nicht erfordert, dass das Signal kontinuierlich vorhanden ist, um brauchbare Akkumulationsergebnisse zu erreichen.
In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Symbolrate 19,2 ksps was äquivalent ist zu einer Symboldauer von annähernd 52 Mikrosekunden (μsek). Auf diese Weise ist im bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung die Schaltrate in der Größenordnung von 10 Mal schneller als die Symbolrate. Wie man unten sieht ist die entsprechende Verzögerung Idealerweise eine Hälfte der Schaltrate. Beispielsweise könnte das bevorzugte Aus führungsbeispiel eine 3 μsek. Schaltrate und eine 1,5 μsek. Verzögerung besitzen. Der Hauptfaktor bei der Auswahl der Schaltrate ist die Symbolrate, Die Schaltrate muss etwas schneller sein als die Symbolrate, so dass ganze Symbole infolge des Schaltprozesses nicht verloren gehen. Jedoch beeinflussen mehrere andere Faktoren die Auswahl der Schaltrate.
Ein weiterer Faktor bei der Wahl der Schaltrate ist die Tatsache, dass je schneller die Schaltrate ist, umso höher die Intermodulationsprodukte sind, die innerhalb der geschalteten CDMA Wellenform erzeugt werden. Das CDMA Wellenformspektrum ähnelt bandbegrenztem weißen Rauschen. Wenn die CDMA Wellenform ein- und ausmoduliert wird, werden Seitenwände in dem benachbarten Bändern geschaffen. Anders ausgedrückt. Je schneller die Schaltrate ist, um so höher werden die Energiepegel der erzeugten Seitenwände.
Eine weitere Betrachtung sind die verfügbaren realisierbaren Verzögerungswerte. SAW Filter können RF Verzögerung in der Größenordnung von mehreren 100 Nanosekunden bis zehner von Mikrosekunden bei den Zellen oder zellulären Frequenzen erzeugen SAW Filter sind ausgezeichnet für die Verwendung bei dieser Anwendungsart und zwar in Folge der Tatsache, dass sie Verzögerung mit flacher Gruppenverzögerung erzeugen, was bedeutet, dass alles Frequenzen, die durch den SAW laufen, um annähernd die gleiche Größe verzögert werden. Auch kann der Filtereffekt einer SAW Vorrichtung dazu verwendet werden, um Frequenzen herauszufiltern, die nicht durch den Repeater verstärkt werden sollen, wie beispielsweise diejenigen Frequenzen, die der AMPS Sendung im bevorzugten Ausführungsbeispiel entsprechen.
Es können viele Verfahren zur Verzögerung des Signals verwendet werden. Beispielsweise kann das Signal analog zur digitalen umgewandelt werden, verzögert werden durch ein digitales Verzögerungselement und digital zu analog umgewandelt werden. In einem solchen Falle könnte die größte der Verzögerung in der digitalen Verzögerungsvorrichtung über die Zeit hinweg variiert oder verändert werden, was den TDD Betrieb von einem periodischen Schaltmechanismus für maximale Effizienz befreit. Die Verzögerung könnte so abgestimmt werden, dass sie an die Dauer der laufenden Schaltperiode angepasst ist.
3 zeigt ein einfaches Blockdiagramm der Erfindung. Die Antenne 150 empfängt das HF Signal. Der Schalter 152 leitet das Signal wenn er geschlossen ist und blockiert das Signal wenn er offen ist. Der Verstärker 154 sieht die Verstärkung des geschalteten Signals vor. Typischerweise bewirken SAW Filter eine große Dämpfungsgröße für die Signale die sie hindurch lassen. Der Schaltvorgang selbst vermindert in inhärenter Weise das Signal-zu-Rausch Verhältnis des sich ergebenden Signals. Es ist jedoch wichtig, die Größe der durch den Repeater verursachten Verschlechterung des Signals zu begrenzen. Durch Einfügen einer gewissen Größe der Verstärkung vor dem SAW Filter und durch Anheben der Signalpegel weit oberhalb des Rauschbodens oder des Rauschniveaus können die Effekte des Dämpfungsverlustes am Signal-zu-Rauschverhältnis minimiert werden. In einigen Fällen kann es vorteilhaft sein, selbst vor dem Schalter 152 Verzögerung hinzuzugeben. Die Verzögerung 156 sieht eine Verzögerung in der Größenordnung von einer halben Schaltperiode des Schalters 152 vor. Wie oben erwähnt, arbeitet die Verzögerungsvorrichtung zur Speicherung des empfangenen Signals für die spätere Sendung. Der Verstärker 158 verstärkt die verzögerte und geschaltete Ausgangsgröße der Verzögerungsvorrichtung 156 für die Übertragung durch Antenne 160.
5 zeigt zeitlich den Betrieb des TDD Repeaters. Die Zeitlinie 200 zeigt den Zustand des TDD Repeaters und zwar entweder sendend oder empfangend. Theoretisch könnte der Betrieb des TDD Repeaters genau einen 50% Arbeitszyklus (duty cycle, Tastverhältnis oder Arbeitszyklus) haben. Wie dies in der Zeitlinie 200 dargestellt ist. Aus praktischen Gründen einschließlich der Veränderung der exakten Verzögerungszeit in der Verzögerungsvorrichtung kann das Tastverhältnis der Sendezeit zur Gesamtzeit etwas weniger als 50% sein. Die Zeitlinie 2002 zeigt das empfangene Signal und zwar aufgeteilt in Zeitsegmente, die ein jedes eine Länge gleich der durch die Verzögerungsvor richtung hervorgerufene Verzögerung besitzt. Die Zeitsegmente sind Zahlenmäßig bezeichnet, und die Zeitlinie 204 zeigt die entsprechende Ausgangsgröße der Verzögerungsvorrichtung. Es sei bemerkt, dass der Schalter, der die Verzögerungsvorrichtung mit der Antenne koppelt nur während des Empfangsprozesses geschlossen ist. Daher enthalten nur diejenigen Signale, die mit ungeraden Zahlen bezeichnet sind tatsächlich Datensignale. In gleicher Weise sei bemerkt, dass am Ausgang der Verzögerungsvorrichtung nur diejenigen Segmente, die ungeradzahligen Zahlen entsprechend entsprechen mit diesen Sendeanzeigen auf der Zeitlinie 200 ausgerichtet sind. Somit werden nur diejenigen Zeitsegmente, die ungeradzahligen Zahlen entsprechen durch den TDD Repeater gesendet. Die den geradzahligen Zeitsegmenten entsprechende Signalenergie geht in Folge der TDD Natur des Repeaters verloren.
In dem hier im Einzelnen gezeigten Ausführungsbeispiel wird der TDD Repeater dazu verwendet Signale zur Verwendung in einer mobilen Nachrichten Übertragungsumgebung zu verwenden. In der mobilen Übertragungsumgebung erfolgt die Nachrichtenübertragung biirektional zwischen einer Basisstation und einer Mobileinheit. In dem exemplarischen CDMA System, was oben im Detail beschrieben wurde, schätzt jede Mobileinheit die Pfadverluste der Vorwärtsverbindung ab, und zwar basierend auf der Gesamtleistung am Eingang der Mobileinheit. Aus dieser Abschätzung des Durchschnitts des Vorwärtsverbindungspfadverlustes setzt die mobile Einheit den Sendepegel des Rückwärtsverbindungssignals. Auf diese Weise wird die durch die Mobileinheit übertragene Leistung proportional zur durch die mobile Einheit empfangenen Leistung. Wenn daher ein Repeater in dieser Bauart eines Zellensystems verwendet werden soll, muss er bidirektional mit ausgeglichener Verstärkung arbeiten. D. h.: der Repeater muss das Vorwärtsverbindungssignal und das Rückwärtsverbindungssignal wiederholen (repeat) und die Verstärkung, die der Repeater in die Vorwärtsverbindung einsetzt einschließlich des Effektes des Schaltens, muss auch durch ihn in die Rückwärtsverbindung eingesetzt werden, wenn nicht der Leistungssteuermechanismus ins Ungleichgewicht fallen soll.
4 veranschaulicht einen Repeater mit einem bidirektionalen Betrieb. In 4 werden die Vorwärtsverbindungsfrequenzen durch Antenne 150 empfangen und durch Antenne 160 gesendet. Das Rückwärtsverbindungssignal von den Mobileinheiten zur Basisstation wird an Antenne 170 empfangen durch Schalter 172 geschaltet durch Verzögerungsvorrichtung 176 verzögert, durch Verstärker 162 und 178 verstärkt und durch Antenne 190 übertragen bzw. gesendet. Wenn die Verzögerungseinheit 176 unter Verwendung eines SAW Filters implementiert wird, sollte dieser auf das Rückwärtsverbindungsfrequenzband abgestimmt werden, während die Verzögerungsvorrichtung 156 auf das Vorwärtsverbindungsfrequenzband abgestimmt werden sollte. Es besteht keine Notwendigkeit das Schalten der Vorwärts- und Rückwärtsverbindungsabschnitte des Repeaters zu synchronisieren, solange eine hinreichende Frequenztrennung innerhalb des Repeaters vorhanden ist, derart, dass die Sendung in eine Richtung keine Oszilation während des Empfangs in der entgegengesetzten Richtung hervorruft. Es ist nicht einmal notwendig, dass die zwei Richtungen die gleiche Schaltfrequenz verwenden.
Für die optimale Arbeitsweise der Leistungssteuerung muss, wie oben erwähnt, der Repeater ausgeglichen sein, um die gleiche Verstärkung sowohl an den Vorwärts- als auch den Rückwärtsverbindung vorzusehen. Der Repeater wird typischerweise außen verwendet, wo er sehr unterschiedlichen Umgebungsänderungen wie beispielsweise Temperaturänderungen ausgesetzt ist, was dazu führen kann, dass der anfangs im Gleichgewicht befindliche Repeater sein Gleichgewicht verliert. Es kann daher vorteilhaft sein, im Repeater einen Mechanismus vorzusehen, zum automatischen Einstellen der relativen Verstärkung der Rückwärtsverbindung bezüglich der Verstärkung der Vorwärtsverbindung.
Während des normalen Betriebs des exemplarischen CDMA Systems wird zusätzlich zu der sogenannten Leistungssteuerung mit "offener Schleife" ausgeführt, durch die Mobileinheit, wenn sie ihre Sendeleistung auf die angenommene Empfangsleistung basiert, die Sendeleistung einer jeden Mobileinheit auch durch eine oder mehrere Basisstationen in einen Betrieb mit ge schlossener Schleife gesteuert werden. Jede Basisstation mit der die Mobileinheit in einer Verbindung steht, mißt die Empfangssignalstärke von der Mobileinheit. Die gemessene Signalstärke wird mit dem Sollsignalstärkenpegel für die bestimmte Mobileinheit an der Basisstation verglichen. Ein Leistungseinstellbefehl wird durch jede Basisstation erzeugt und zu der Mobileinheit auf der Vorwärtsverbindung geschickt. Ansprechend auf die Leistungseinstellbefehle der Basisstation integriert die Mobileinheit dann die Leistungseinstellbefehl um ein Verstärkungssteuersignal zu erzeugen und zwar typischerweise als ein Sendeverstärkungseinstellsignal bezeichnet. Die Mobileinheit vergrößert oder verkleinert ihre Sendeleistung um eine vorbestimmte Größe basierend auf dem Wert des Sendeverstärkungseinstellsignals. Es sei bemerkt, dass das Sendeverstärkungseinstellsignal eine Anzeige bildet für das Gleichgewicht zwischen den Vorwärts- und Rückwärtsverbindungssignalen an der Stelle, wo die Mobileinheit angeordnet ist.
Das Sendeverstärkungseinstellsignal kann dazu verwende werden, um das Gleichgewicht innerhalb eines TDD Repeaters der Erfindung aufrecht zu erhalten. 4 zeigt ein derartiges Ausführungsbeispiel, bei dem die Mobileinheit 166 als ein Teil des TDD Repeaters vorgesehen ist. Die Mobileinheit 166 partizipiert entweder kontinuierlich oder intermittierend, in einem aktiven Anruf mit den Basisstationen deren Signale, sie wiederholt. Die Mobileinheit 166 empfängt auf der Antenne 168 das wiederholte Vorwärtsverbindungssignal 164 von Antenne 160 und sendet das Rückwärtsverbindungssignal 182 auf Antenne 168 zu Antenne 170. Die Mobileinheit 166 basiert den Leistungspegel des Rückwärtsverbindungssignals 182 auf den Pegel des wiederholten Vorwärtsverbindungssignals 164 einschließlich der Effekte des Schaltens. Genau wie jede andere Mobileinheit im System verwendet die Mobileinheit 166 sowohl die Leistungssteuerung mit offener und geschlossener Schleife, wie dies in den oben erwähnten U.S. Patenten Nr. 5,056,109 und 5,265,199 beschrieben wurde und auch in dem EIA/TIA/IS-95 Dokument mit dem Titel "Mobile Station – Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System." Die Mobileinheit 166 basiert den Leistungspegel ihres Sendesignals auf Leistungssteuereinstellbefehle emp fangen von der Basisstation durch Schaffung des Sendeverstärkungseinstellsignals. Wenn die zwei Verbindungen ausgeglichen oder im Gleichgewicht sind, zeigt der Wert des Senderverstärkungseinstell (Signals) an, dass sehr wenig Einstellung für die Schätzung mit offener Schleife erforderlich ist und dass der Sendeverstärkungseinstellwert ziemlich klein ist.
Wenn die zwei Verbindungen in einen Nichtgleichgewichtszustand geraten fängt das Sendeverstärkungseinstellsignal an das Ausmaß und die Polarität des Nichtgleichgewichts anzuzeigen. Wenn die Vorwärtsverbindung mehr Verstärkung besitzt als die Rückwärtsverbindung, so zeigt das Sendeverstärkungseinstellsignal an, dass die Mobileinheit ihr Rückwärtsverbindungssignal vergrößern muss. Wenn die Vorwärtsverbindung weniger Verstärkung besitzt als die Rückwärtsverbindung, dann zeigt das Sendeverstärkungseinschaltsignal an, dass die Mobileinheit das Rückwärtsverbindungssignal verringern muss. Es sei bemerkt, dass der Wert des Sendeverstärkungseinstellsignals direkt proportional ist zum Ausmaß des Nichtgleichgewichts zwischen der Vorwärts- und Rückwärtsverbindungsrepeaterperformance. Auf diese Weise kann die Performance oder die Leistungsfähigkeit des TDD-Repeaters durch die Verwendung des Sendeverstärkungseinstellsignals ins Gleichgewicht gebracht werden. 4 zeigt eine derartige Implementierung der bidirektionale TDD-Repeater wurde mit der Mobileinheit 166 geeicht, und zwar einschließlich der relativen Positionierung der Antennen 160, 168 und 170 derart, dass dann, wenn der Wert des Sendeverstärkeeinstellsignals an den variablen Verstärker 162 angelegt wird, die zwei Verbindungen ins Gleichgewicht gebracht werden.
Es gibt viele Abwandlungen der Konfiguration gemäss 4 derart, dass die Antenne 150 und die Antenne 180 die gleiche Antenne sein können mit einem wahlweisen Duplexer 184 verwendet, um Energie mit den Empfangsfrequenzen an den Schalter 152 zu koppeln und mit den Sendefrequenzen vom Verstärker 178. In gleicher Weise könnte die Antenne 160 und die Antenne 170 die gleiche Antenne sein. Die Antenne 150 und die Antenne 180 können stark bidirektionale Antennen sein, und zwar gerichtet zu der Quelle des Vor wärtsverbindungssignals bzw. der Bestimmung des Rückwärtsverbindungssignals. Die Ausrichtung- oder Richtungsempfindlichkeit der Antenne kann dazu verwendet werden den TDD-Repeater daran zu hindern, unerwünschte Signale von anderen Basisstationen zu verstärken. In einigen Fällen kann es möglich sein, die Vorrichtung gemäss 4 unter Verwendung einer einzigen Antenne zu implementieren.
Es kann auch vorteilhaft sein einen gewissen Abstand zwischen der Antenne angekoppelt an die Basisstation und der Antenne angekoppelt an die Mobileinheiten vorzusehen. Wenn beispielsweise der Repeater dazu verwendet wird den Signalpegel in einer Zone anzuheben, die von der Signalquelle durch ein großes Hindernis abgeblockt ist, so kann die Antenne gekoppelt mit der Basisstation auf der gleichen Seite des Hindernisses wie die Basisstation positioniert werden, während die Antenne gekoppelt mit den Mobileinheiten auf der weiter weg gelegenen Seite des Hindernisses positioniert sein kann, wo das Abdeckflächen- oder Abdeckgebietsloch angeordnet ist.
Der TDD-Repeater der vorliegenden Erfindung kann in einfacher Weise kaskadenartig ausgewählt sein. Wenn beispielsweise ein TDD-Repeater verwendet wird, um ein Signal in einer Tunnelumgebung zu verstärken und ein zweiter Repeater erforderlich ist um dem Bereich auszudehnen, so kann ein zweiter TDD-Repeater das Signal vom ersten Repeater empfangen und verstärken und kann ein Signal liefern das durch den ersten Repeater empfangen und verstärkt wird. Beispielsweise zeigt 6 eine kaskadenartige Repeaterkonfiguration. Der TDD-Repeater 252 empfängt Signale von der Basisstation 250 und überträgt diese zum TDD-Repeater 254. Der TDD-Repeater 254 sendet die Signale zur Mobileinheit 256 zurück. In gleicher Weise empfängt der TDD-Repeater 254 ein Signal von der Mobileinheit 256 und sendet dieses zu dem TDD-Repeater 252 zurück. Der TDD-Repeater 252 sendet das Signal zur Basisstation 250 zurück. Wenn die gleiche Schaltfrequenz verwendet würde, würden die zwei kaskadenartig angeordneten Repeater synchronisiert werden müssen, und zwar jedwede Verzögerungseffekte zwischen den zwei Einheiten berücksichtigend. Der Synchronisationsprozess würde schwierig sein und würde in einer Zeit verriegelten Art und Weise ausgeführt werden müssen, um Zeitsteuerdrifts zu berücksichtigen.
Die Synchronisation ist jedoch nicht zur kaskadenartigen Anordnung der zwei TDD-Repeater erforderlich. Um zwei Repeater kaskadenartig anzuordnen, schaltet der zweite Repeater einfach bei einer höheren oder niedrigeren Rate des ersten Schalters. Beispielsweise dann, wenn der erste TDD-Repeater mit dem zwanzigfachen der Symbolrate arbeitet, kann der zweite TDD-Repeater mit der zehnfachen Symbolrate arbeiten. Die Ausgangsgröße des zweiten kaskadieren Repeaters ist ein Sub- oder Untersatz der Ausgangsgröße des ersten kaskadierten Repeaters. Wie oben im Beispiel 5 erläutert werden nur ungeradzahlige Zeitsegmente vom ersten Repeater gesendet. Ein zweiter kaskadierter Repeater würde nur die Hälfte der Energie der ungeradzahligen Zeitsegmente übertragen bzw. senden. Es besteht keine Notwendigkeit die Schaltkanten oder -flanken der zwei kaskadierten Repeater zu synchronisieren. Wiederum brauchen die Vorwärts- und Rückwärtsverbindungen nicht synchronisiert werden oder sogar mit der gleichen Schaltfrequenz arbeiten. Die zwei kaskadierten Abschnitte haben ein Signal zur Folge, das um mindestens 6 dB degradiert oder verschlechtert ist verglichen mit dem Signal-zu-Rausch-Verhältnis eines Signals empfangen mit der gleichen Signalleistung welches als ein kontinuierliches Signal des gleichen Leistungspegels empfangen wurde.
5 zeigt auch zeitabhängig den Betrieb eines zweiten Kaskaden-TDD-Repeaters der mit einer Schaltrate der Hälfte des ersten TDD-Repeaters arbeitet. Die Zeitlinie 206 zeigt den Zustand des zweiten TDD-Repeaters, und zwar entweder Senden oder Empfangen. Wie oben erwähnt, braucht die Zeitsteuerung des ersten und des zweiten Repeaters nicht miteinander ausgerichtet zu sein. Für die Einfachheit der Darstellung ist die Zeitsteuerung der zwei TDD-Repeater synchronisiert und die Sendepfadverzögerung zwischen dem ersten und dem zweiten Repeater wird als vernachlässigbar angenommen. Die Zeitlinie 208 zeigt das empfangene Signal des zweiten Empfanges veranschaulichend in Zeitsegmente aufgeteilt, deren jedes eine Länge gleich der Verzögerung besitzt, eingeführt durch die Verzögerungsvorrichtung des ersten Repeaters und ausgerichtet mit Bezug auf die Ausgangsgröße der ersten TDD-Verzögerungsvorrichtung. Die Zeitlinie 210 zeigt die entsprechende Ausgangsgröße der Verzögerungsvorrichtung. Die Verzögerung im zweiten TDD-Repeater ist das Doppelte der Verzögerung des ersten TDD-Repeaters. Es sei bemerkt, dass diejenigen Segmente, die mit ungeradzahligen Zahlen bezeichnet sind tatsächlichen Datensignale infolge der TDD-Natur des ersten Repeaters enthalten. In gleicher Weise sei bemerkt, dass am Ausgang der Verzögerungsvorrichtung nur diejenigen Zeitsegmente entsprechend jeder zweite ungeradzahligen Zahl (d. h. 1, 5, 9, 13, 17) mit den Sendeanzeigen auf Zeitlinie 206 ausgerichtet sind. Die Signalenergie entsprechend den verbleibenden ungeradzahligen Zeitsegmenten (d. h. 3, 7, 11, 15) wird infolge der TDD-Natur des zweiten Repeaters verloren.
Die vorstehende Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele soll den Fachmann in die Lage versetzen die vorliegende Erfindung zu verwenden. Verschiedene Modifikationen dieser Ausführungsbeispiele ergeben sich für den Fachmann und die allgemeinen Prinzipien die hier definiert werden können bei anderen Ausführungsbeispielen ohne erfinderische Tätigkeit angewandt werden.

Claims

Ein Verfahren zum Verstärken eines Bandspreizsignals, wobei Pseudorauschcodes für die Modulation von Informationssymbolen eingesetzt werden, und das Bandspreizsignal aus einer Serie von Codesymbolen besteht, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Empfangen des Bandspreizsignals; Verstärken des empfangenen Bandspreizsignals; Verzögern des empfangenen Bandspreizsignals; und Senden des verstärkten, verzögerten und empfangenen Bandspreizsignals; wobei die Schritte des Empfangens und Sendens sich gegenseitig ausschließende Ereignisse sind; dadurch gekennzeichnet, dass ein alternierendes Schalten von Sendung und Empfang nicht synchronisiert ist mit den Pseudorauschcodes oder mit Symbolgrenzen; und das empfangene Bandspreizsignal um einen vorbestimmten Betrag, der durch eine Verzögerungseinheit vorgesehen wird, verzögert ist.
Verfahren zum Verstärken eines Bandspreizsignals nach Anspruch 1, wobei der Verstärkungsschritt vor dem Verzögerungsschritt stattfindet.
Verfahren zum Verstärken eines Bandspreizsignals nach Anspruch 2, das den weiteren Schritt des Verstärkens des verzögerten verstärkten Bandspreizsignals nachfolgend zu dem Verzögerungsschritt und vor dem Sendeschritt aufweist.
Verfahren zum Verstärken eines Bandspreizsignals nach Anspruch 1, wobei jedes Symbol der Serie von Codesymbolen eine Länge einer Symboldauer hat und wobei der vorbestimmte Verzögerungsbetrag kleiner ist als die Symboldauer.
Verfahren zum Verstärken eines Bandspreizsignals nach Anspruch 1, wobei die Schritte des Empfangens und Sendens periodisch sind, und zwar mit einer Periode die ungefähr gleich dem Doppelten des vorbestimmten Verzögerungsbetrages ist.
Verfahren zum Verstärken eines Bandspreizsignals nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Verzögerns mittels eines Standing-Acoustic-Wave- bzw. SAW- Filter, für die Verzögerungseinheit erreicht wird.
Verfahren zum Verstärken eines Bandspreizsignals nach Anspruch 1, wobei die Schritte des Empfangens, Verstärkens, Verzögerns und Sendens an einer ersten Stelle bzw. Ort durchgeführt werden, und zwar entfernt von einer Quelle, die das Bandspreizsignal liefert, wobei das Verfahren die weiteren Schritte aufweist: Empfangen des gesendeten Bandspreizsignals an einem zweiten Ort; Verstärken des empfangenen Bandspreizsignals an dem zweiten Ort; Verzögern des empfangenen Bandspreizsignals um einen zweiten vorbestimmten Betrag an dem zweiten Ort; und Senden des verzögerten, verstärkten und empfangenen Bandspreizsignals an bzw. bei dem zweiten Ort; wobei der Schritt des Empfangens und der Schritt des Sendens an dem zweiten Ort sich gegenseitig ausschließende Ereignisse sind.
Verfahren zum Verstärken eines Bandspreizsignals nach Anspruch 7, wobei die Schritte des Empfangens und Sendens an dem zweiten Ort periodisch sind, und zwar mit einer Periode die ungefähr das Doppelte des zweiten vorbestimmten Verzögerungsbetrages ist und wobei der zweite vorbestimmte Verzögerungsbetrag zumindest doppelt so lang ist wie der erwähnte vorbestimmte Verzögerungsbetrag.
Verfahren zum Verstärken eines Bandspreizsignals nach Anspruch 7, wobei die Schritte des Empfangens und Sendens an dem zweiten Ort periodisch sind, und zwar mit einer Periode die ungefähr gleich dem doppelten des zweiten vorbestimmten Verzögerungsbetrages ist, und wobei der zweite vorbestimmte Verzögerungsbetrag weniger als halb so lang wie der erwähnte vorbestimmte Verzögerungsbetrag ist.
Verfahren zum Verstärken eines Bandspreizsignals nach Anspruch 7, wobei der Schritt des Verzögerns an dem zweiten Ort durchgeführt wird durch Durchlaufen des empfangenen Bandspreizsignals durch einen Standing-Acoustic-Wave- bzw. SAW-Filter, der auf die Mittelfrequenz des Bandspreizsignals eingestellt ist.
Verfahren zum Verstärken eines Bandspreizsignals nach Anspruch 1, das weiterhin die folgenden Schritte aufweist: Empfangen eines zweiten Bandspreizsignals; Verstärken des zweiten empfangenen Bandspreizsignals; Verzögern des zweiten empfangenen Bandspreizsignals um einen zweiten vorbestimmten Betrag; und Senden des zweiten verstärkten, verzögerten und empfangenen Bandspreizsignals.
Verfahren zum Verstärken eines Bandspreizsignals nach Anspruch 11, wobei das Bandspreizsignal während eines ersten Intervalls empfangen wird und das zweite Bandspreizsignal während eines dritten Intervalls empfangen wird und wobei das erste Intervall und das dritte Intervall sich zeitlich überlappen.
Verfahren zum Verstärken eines Bandspreizsignals nach Anspruch 11, wobei das Bandspreizsignal während eines ersten Intervalls empfangen wird und das zweite Bandspreizsignal während eines dritten Intervalls empfangen wird und wobei das erste Intervall und das dritte Intervall demselben Zeitintervall entsprechen.
Verfahren zum Verstärken eines Bandspreizsignals nach Anspruch 11, wobei das Bandspreizsignal während eines ersten Intervalls empfangen wird und das zweite verzögerte, verstärkte, empfangene Bandspreizsignal während eines vierten Intervalls gesendet wird und wobei das erste Intervall und das vierte Intervall sich zeitlich überlappen.
Verfahren zum Verstärken eines Bandspreizsignals nach Anspruch 11, wobei das Bandspreizsignal während eines ersten Intervalls empfangen wird und das zweite verzögerte, verstärkte, empfangene Bandspreizsignal während eines vierten Intervalls gesendet wird und wobei das erste Intervall und das vierte Intervall demselben Zeitintervall entsprechen.
Verfahren zum Verstärken eines Bandspreizsignals nach Anspruch 11, wobei der zweite vorbestimmte Betrag derselbe ist wie der erwähnte vorbestimmte Betrag.
Verfahren zum Verstärken eines Bandspreizsignals nach Anspruch 11, wobei der zweite vorbestimmte Betrag sich von dem erwähnten vorbestimmten Betrag unterscheidet.
Verfahren zum Verstärken eines Bandspreizsignals nach Anspruch 11, das weiterhin die folgenden Schritte aufweist: Detektieren einer Verstärkung bzw. den Gain des gesendete Bandspreizsignals; und Einstellen der Verstärkung in dem Schritt des Verstärkens des zweiten empfangenen Bandspreizsignals basierend auf der detektierten Verstärkung.
Verfahren zum Verstärken eines Bandspreizsignals nach Anspruch 11, das weiterhin die folgenden Schritte aufweist: Senden eines Kommunikationssignals der Rückwärtsverbindung innerhalb des zweiten Bandspreizsignals; Empfangen und Demodulieren eines Kommunikationssignals der Vorwärtsverbindung innerhalb des Bandspreizsignals um ein Verstärkungseinstellsignal, das darin enthalten ist, zu bestimmen; und Einstellen der Verstärkung in dem Schritt des Verstärkens des zweiten empfangenen Bandspreizsignals gemäss dem Verstärkungseinstellsignal.
Verfahren zum Verstärken eines Bandspreizsignals nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Verzögerns weiterhin die folgenden Schritte aufweist: Konvertieren des verstärkten empfangenen Bandspreizsignals zu einem digitalen Signal; Verzögern des konvertierten Signals mittels einer digitalen Speichereinheit; und Konvertieren des verzögerten, konvertierten Signals in ein analoges Signal.
Verfahren zum Verstärken eines Bandspreizsignals nach Anspruch 20, wobei der vorbestimmte Betrag sich zeitlich bzw. während der Zeit verändert.
Verfahren zum Verstärken eines Bandspreizsignals nach einem der Ansprüche 1 bis 21, wobei die Schritte des Empfangens und Sendens periodisch sind und die Periode der Empfangs- und Sendeschritte, sowie der vorbestimmte Verzögerungsbetrag und die Symbolrate bzw. Symbolgeschwindigkeit der Codesymbole so ausgewählt werden, dass eine ausreichende Energie während der Symboldauer akkumuliert wird, um eine zuverlässige Decodierung zu ermöglichen.
Eine Vorrichtung zum Verstärken eines Bandspreizsignals, wobei Pseudorauschcodes eingesetzt werden, um Informationssymbole zu modulieren, und das Bandspreizsignals aus einer Serie von Codesymbolen besteht, wobei die Vorrichtung folgendes aufweist: Mittel (150) zum Empfangen des Bandspreizsignals; Mittel (154) zum Verstärken des empfangenen Bandspreizsignals; Mittel (156) zum Verzögern des empfangenen Bandspreizsignals; und Mittel (160) zum Senden des verstärkten, verzögerten und empfangenen Bandspreizsignals; wobei die Mittel (150) zum Empfangen und die Mittel (160) zum Senden auf sich gegenseitig ausschließende Weise betrieben werden, so dass das verstärkte, verzögerte, empfangene Bandspreizsignal nur gesendet oder das Bandspreizsignal nur empfangen wird; dadurch gekennzeichnet, dass ein alternierendes Schalten der Sendemittel (160) und der Empfangsmittel (150) nicht mit den Pseudorauschcodes oder mit den Symbolgrenzen synchronisiert ist; und die Verzögerungsmittel (156) einer Verzögerungseinheit (156) zum Verzögern des empfangenen Bandspreizsignals um einen vorbestimmten Betrag ist.
Vorrichtung zum Verstärken eines Bandspreizsignals nach Anspruch 23, wobei die Verstärkungsmittel (154) den Verzögerungsmitteln (156) vorgeschaltet sind bzw. upstream angeordnet sind.
Vorrichtung zum Verstärken eines Bandspreizsignals nach Anspruch 24, das weiterhin Mittel (158) zum Verstärken des verzögerten, verstärkten Bandspreizsignals aufweist, wobei die Verstärkungsmittel (158) den Verzögerungsmitteln (156) nachgeschaltet sind bzw. downstream hiervon angeordnet sind und den Sendemitteln (160) vorgeschaltet sind.
Vorrichtung zum Verstärken eines Bandspreizsignals nach einem der Ansprüche 23 bis 25, die weiterhin gestufte bzw. kaskadenförmige erste und zweite Empfangs-(150), Verstärkungs-(154), Verzögerungs-(156) und Sende(160)-Mittel aufweist, wobei die ersten Empfangs-(150), Verstärkungs-(154), Verzögerungs-(156) und Sende-(160)-Mittel sich an einem ersten Ort befinden und die zweiten Empfangs-(150), Verstärkungs-(154), Verzögerungs-(156), und Sende-(160)-Mittel sich an einem zweiten Ort befinden.
Vorrichtung zum Verstärken eines Bandspreizsignals nach Anspruch 23, die weiterhin folgendes aufweist: Mittel (170, 172) zum Empfangen eines zweiten Bandspreizsignals; Mittel (162) zum Verstärken des zweiten empfangenen Bandspreizsignals; Mittel (176) zum Verzögern des zweiten empfangenen Bandspreizsignals um einen zweiten vorbestimmten Betrag; und Mittel (172, 180) zum Senden des zweiten verstärkten, verzögerten, empfangenen Bandspreizsignals.
Vorrichtung zum Verstärken eines Bandspreizsignals nach Anspruch 27, die weiterhin folgendes aufweist: Mittel (166) zum Detektieren einer Verstärkung des intermittierend bzw. mit Unterbrechungen gesendeten Bandspreizsignals; und Mittel (166, 162) zum Einstellen der Verstärkung der Mittel (162) zum Verstärken des zweiten empfangenen Bandspreizsignals basierend auf der detektierten Verstärkung.
Vorrichtung zum Verstärken eines Bandspreizsignals nach Anspruch 27, die weiterhin folgendes aufweist: Mittel (180) zum Senden eines Kommunikationssignals der Rückwärtsverbindung innerhalb des zweiten Bandspreizsignals; Mittel (168, 166) zum Empfangen und Demodulieren eines Kommunikationssignals für die Vorwärtsverbindung innerhalb des Bandspreizsignals um ein darin enthaltenes Verstärkungseinstellsignal zu bestimmen; und Mittel (166, 162) zum Einstellen der Verstärkung der Mittel (162) zum Verstärken des zweiten empfangenen Bandspreizsignals gemäss dem Verstärkungseinstellsignal.
Vorrichtung zum Verstärken eines Bandspreizsignals nach einem der Ansprüche 23 bis 29, wobei die Rate bzw. Geschwindigkeit des alternierenden Schaltens der Sendemittel (160) und der Empfangsmittel (150), sowie der vorbestimmte Verzögerungsbetrag und die Symbolrate der Codesymbole so gewählt wird, dass eine ausreichende Energie während der Symboldauer akkumuliert wird um eine zuverlässige Decodierung vorzusehen.
Ein Repeater für ein Zeitgetrenntlageverfahren (time division duplex repeater) (252; 254) zum Verstärken eines Bandspreizsignals, bei dem Pseudorauschcodes eingesetzt werden, um Informationssymbole zu modulieren und wobei das Bandspreizsignal aus einer Serie von Codesymbolen besteht, und wobei der Repeater folgendes aufweist: eine erste Antenne (150) zum Empfangen eines Vorwärtsverbindungssignals; ein Verstärker (154), der an die erste Antenne (150) gekoppelt ist; eine zweite Antenne (160), die in Serie mit der ersten Antenne (150) und dem Verstärker (154) gekoppelt ist, zum Vorsehen eines wiederholten Vorwärtsverbindungssignals (repeated forward link signal); und Mittel (156) zum Verzögern des empfangenen Vorwärtsverbindungssignals; wobei die erste Antenne (150) und die zweite Antenne (160) in einer sich gegenseitig ausschließenden Weise betrieben werden, so dass nur das wiederholte Vorwärtsverbindungssignal gesendet wird oder nur das Vorwärtsverbindungssignal empfangen wird; dadurch gekennzeichnet, dass ein alternierendes Schalten der zweiten Antenne (160) und der ersten Antenne (150) nicht mit den Pseudorauschcodes oder mit den Symbolgrenzen synchronisiert ist; die Verzögerungsmittel (156) eine Verzögerungseinheit (156) ist, die in Serie mit der ersten Antenne (150), dem Verstärker (154) und der zweiten Antenne (160) gekoppelt ist; und die Verbindung des Vorwärtsverbindungssignals zu der Verzögerungseinheit (156) intermittierend bzw. periodisch durch eine Trenneinheit (152), die in Serie mit dem Verstärker (154), den ersten (150) und zweiten (160) Antennen und der Verzögerungseinheit (156) gekoppelt ist, unterbricht, während das wiederholte Vorwärtsverbindungssignal durch die zweite Antenne (160) vorgesehen wird.
Repeater für ein Zeitgetrenntlagevertahren (252; 254) zum Verstärken eines Bandspreizsignals nach Anspruch 31, wobei der Verstärker (154) der Verzögerungseinheit (156) vorgeschaltet ist.
Repeater für ein Zeitgetrenntlageverfahren (252; 254) zum Verstärken eines Bandspreizsignals nach Anspruch 32, das weiterhin Mittel (158) zum Verstärken des verzögerten Vorwärtsverbindungssignals aufweist, wobei die Verstärkungsmittel (158) der Verzögerungseinheit (156) nachgeschaltet und der zweiten Antenne (160) vorgeschaltet sind.
Repeater für ein Zeitgetrenntlageverfahren (252; 254) zum Verstärken eines Bandspreizsignals nach Anspruch 31, wobei die ersten (150) und die zweiten (160) Antennen dieselbe physikalische Struktur bzw. Aufbau sind.
Repeater für ein Zeitgetrenntlagevertahren (252; 254) zum Verstärken eines Bandspreizsignals nach Anspruch 31, wobei die erste Antenne (150) eine Richtungsantenne, die in Richtung einer Quelle des Vorwärtsverbindungssignals gerichtet ist, ist.
Repeater für ein Zeitgetrenntlageverfahren (252; 254) zum Verstärken eines Bandspreizsignals nach Anspruch 31, wobei die erste Antenne (150) und die zweite Antenne (160) mit einem Abstand zueinander angeordnet sind.
Repeater für ein Zeitgetrenntlageverfahren (252; 254) zum Verstärken eines Bandspreizsignals nach Anspruch 31, wobei die Verzögerungseinheit (156) ein Standing-Acoustic-Wave-Filter bzw. ein SAW-Filter ist.
Repeater für ein Zeitgetrenntlageverfahren (252; 254) zum Verstärken eines Bandspreizsignals nach Anspruch 31, wobei die Verzögerungseinheit (156) folgendes aufweist: einen Analog-zu-Digital-Wandler; eine digitale Speichereinheit, die an eine Ausgabe bzw. einen Ausgang des Analog-zu-Digital-Wandlers gekoppelt ist; und ein Digital-zu-Analog-Wandler, der an eine Ausgabe der digitalen Speichereinheit gekoppelt ist.
Repeater für ein Zeitgetrenntlageverfahren (252; 254) zum Verstärken eines Bandspreizsignals nach Anspruch 31, das weiterhin folgendes aufweist: eine dritte Antenne (170) zum Empfangen eines Rückwärtsverbindungssignals; ein Rückwärtsverbindungsverstärker (162), der an die dritte Antenne (170) gekoppelt ist; eine Rückwärtsverbindungsverzägerungseinheit (176), die in Serie mit der dritten Antenne (170) und dem Rückwärtsverbindungsverstärker (162) gekoppelt ist; eine vierte Antenne (180), die in Serie mit der dritten Antenne (170), dem Rückwärtsverbindungsverstärker (162) und der Rückwärtsverbindungsverzögerungseinheit (176) gekoppelt ist zum Vorsehen eines wiederholten Rückwärtsverbindungssignals; und eine Rückwärtsverbindungstrenneinheit (170), die in Serie mit dem Rückwärtsverbindungsverstärker (162), den dritten (170) und vierten (180) Antennen und der Rückwärtsverbindungsverzögerungseinheit (176) gekoppelt ist, und zwar zum intermittierenden Unterbrechen einer Verbindung des Rückwärtsverbindungssignals zu der Rückwärtsverbindungsverzögerungseinheit (176), während das wiederholte Rückwärtsverbindungssignal von der vierten Antenne (180) vorgesehen wird.
Repeater für ein Zeitgetrenntlageverfahren (252; 254) zum Verstärken eines Bandspreizsignals nach Anspruch 39, wobei die ersten (150), zweiten (160), dritten (170) und vierten (180) Antennen dieselbe physikalischer Struktur sind.
Repeater für ein Zeitgetrenntlageverfahren (252; 254) zum Verstärken eines Bandspreizsignals nach Anspruch 39, wobei die dritten (170) und vierten (180) Antennen dieselbe physikalische Struktur sind.
Repeater für ein Zeitgetrenntlageverfahren (252; 254) zum Verstärken eines Bandspreizsignals nach Anspruch 39, wobei die ersten (150) und die dritten (170) Antennen dieselbe physikalischer Struktur sind.
Repeater für ein Zeitgetrenntlageverfahren (252; 254) zum Verstärken eines Bandspreizsignals nach Anspruch 39, wobei die ersten (150) und dritten (170) Antennen eine einzelne Richtungsantenne sind.
Repeater für ein Zeitgetrenntlageverfahren (252; 254) zum Verstärken eines Bandspreizsignals nach Anspruch 39, das weiterhin folgendes aufweist: einen Verstärker mit variabler Verstärkung (162), der in Serie mit der Rückwärtsverbindungstrenneinheit (172), dem Rückwärtsverbindungsverstärker (162), der dritten (170) und vierten (180) Antenne und der Rückwärtsverbindungsverzögerungseinheit (176) ist und ein Verstärkungssteuerungssignal empfängt; und eine Mobileinheit (166) die ein erstes Kommunikationssignal innerhalb des Rückwärtsverbindungssignals vorsieht und ein zweites Kommunikationssignal aus dem wiederholten Vorwärtsverbindungssignal empfängt, sowie das Verstärkungssteuerungssignal vorsieht.
Repeater für ein Zeitgetrenntlageverfahren (252; 254) zum Verstärken eines Bandspreizsignals nach einem der Ansprüche 31 bis 44, wobei die Rate bzw. Geschwindigkeit des alternierenden Schattens der zweiten Antenne (160) und der ersten Antenne (150), der vorbestimmte Verzögerungsbetrag, und die Symbolrate der Codesymbole so gewählt wird, dass eine ausreichende Energie während der Symboldauer akkumuliert wird, um eine zuverlässige Decodierung vorzusehen.
Eine kaskadenförmige Repeaterkonfiguration, die zumindest zwei Repeater für ein Zeitgetrenntlageverfahren (252; 254) für das Verstärken eines Bandspreizsignals vorsieht, und zwar gemäss einem der Ansprüche 31 bis 45.