TW406489B - Method and apparatus for reducing the effect of a fading condition in a communication system - Google Patents

Description

406489 五、發明說明（1) 發明之所屬領域 大體上本發明係有關於無線式通訊系統，特別是，有關 於蜂巢式通訊系統。 習知技術 無線式（RF )通訊系統經常係以採用功率控制系統來減少 有關於RF訊號傳播通道所產生問題之影響而得以改善系統 之操作性，因當經由RF通道而傳播電波於發射單元與接收 單元之間時，在RF訊號上係會有通常所謂之衰減之狀況。 而在RF通道之衰減狀況之影響係導致於在天線上之叢集的 散射線。而散射線在正常上係由到達或接近於接收單元之 一或更多之主射線所產生。當在天線上射線之向量彼此相 加而導致合成訊號之品質相較於平均或某些其他臨限值為 下降之結果，於是發生衰減之狀況。而訊號品質之下降係 因為在接收天線所接收之叢集的散射線和主射線之破壞狀 況所造成。衰減係更進而可以合成訊號之振幅和相位正在 改變之速度來加以描述，在快速衰減之狀況時，合成訊號 之振幅和相位係很快地改變。而在緩慢衰減之狀況時，平 均之振幅和相位係實質上可於一長週期之時間保持為一’ 定。不管快速或緩慢之衰減均可出現於任何時間，而緩慢 之衰減係通常發生在發射或接收單元為靜止之場所。 在蜂巢式通訊系統裏，移動單元係因為保持固定速度移 動所以無法碰到在一持續之週期中之破壞影響。而只要一 輕微改變天線之位置便足以離開由具有緩慢衰減狀況之叢 集的射線之破壞狀況所創造出之R F訊號振幅裏之深零

\\BILL4\C\patent\55624. ptd 苐5頁 406489 五、發明說明（2) (deep null)。热論如何，最近所提倡之雙工無線電話系 統（dupleX radio telephone system)之類型係被稱呼做 固定式無線終端機（FWT)為需要在固定場所之終端機。洛 :端機係靜止不動時’、緩慢衰減便报有可能會發生，並"且 弋糸絲伤播-μ甘 、吊而5 ，為降低农減狀況，蜂巢 式系統係透過其通訊協定標準予以命令發 射功率以響應發生在接收單元之衰減狀：”加發 為發射機係只有一受m / …、駟如何，因 所增加之功率準位所得之解決係受到限制二射早元之 有效功率係由於功率放大器為飽：到限制之 最大極限。再者’ ▲前向鏈路 2預，義之操作 系統限制所建造出 < 系統預先定義由於實際之 因此當一到達受到限制之功率準位時，2發射功率限制。 號功率予以響應緩慢之衰減狀況則通1 2如需要額外之訊 低品質。 1通訊鏈路將會嚴重地降 因此，需要有-改善之方法以降 狀況之影響。 &在通訊系統中之衰減 圖式之簡單說明 圖1係顯示蜂巢式通訊系統之通常 圖2係顯示本發明方面之無線收發機。 圖3係顯示習知技術之功率控制 之通*方塊圖。 圖4係顯示本發明各方面之功率之流程圖。 圖5係顯示本發明之另外 :1迴圈之流程圖。 圖。 …、線收發機之通常方塊

五、發明說明（3) 卫心貫施例之詳細說明 在根據本發明之iS $ ^ ^ ^ ^ 、訊系統中，聲頻訊號係從發射來源予 W發射亚在接收單 1祙夕吝凡中予以接收’在接收器之為降低聲頻 訊虎之农減狀況之影樂 而不丨、,K &拉 办響的方法係包含予以檢測衰減狀況、 率限制：；檢測發生在發射來源之發射功 ^ .田發射功率限制條件和衰減狀況存在時予 以改變通訊系統之关迨 & # . ^ ^ 4t ^天線特性6在天線特性上之改變係包含 改變天線之指向性、掸 射機之發射天線或在^播、及在發 (λ . 接收機之接收天線或在兩者之零位置 :之菸：:atlon)»或天線位置之改變。發射機功率限制條 '二I操作監控步驟之單元來加以報告。聲頻訊 況。而發射機功率吁可決定在接收單元之衰減狀 或預先定義之最大發射功率限制條件。在監控步驟中條： 發射來源失敗於響應功率增加命令或到達其最大最大功； 設定時發射機功率限制條件係被檢測丨。再者 有關於功率増加命令之累積次數之臨限值係 :牛：：I : ί過—時間週期而被到達時發射機功率限制條 +不被檢測出而監控系統係操作在發射來源或接收單、 或兩者都有。因此，結果為當衰減狀況存在時，本 可克服有關於受限制之發射機功率準位。 則 參考圖1，蜂巢式通訊系統丨〇 〇係概念性地顯示包含基地 局101 、及許多遠隔單元1〇21_1〇24。雖然只有四個遠隔。。 元被顯示在圖1，但在系統1 ο 〇中之遠隔單元之數目係g二

\\BILL4\C\patent\55624. ptd 第7頁 406489

五、發明說明（4) 局101之容量而可超過成千個。而每一個遠隔單元 與基地局101之雙向通訊鏈路。每一通訊鏈路之方 圖1上之箭頭方向予以顯示。而從基地局至遠隔單 一通訊鏈路係稱之為前向鏈路’而在相反方向之通 係稱之為反向鏈路。以其他名稱例如上行鏈接做為 而下行鏈接做為前向係也早就使用於其他通訊系 -遠隔單元係至少有-天線。而多於一支天線係普 用來為了接收和發射分集結合之目的。以設置分集 發射，天線係被分隔以固定距離。而且，天線係^ 在減少所需之遠距離分隔之不同之偏極。 ’ 照基地 均具有 向係以 元之每 訊鏈路 反向， 統。每 遍地使 接收和 可設定 大部分通訊系統例如域碼多重進接（CDMA)和數位蜂巢系 統（GSM)，係具有一可被納入其標準協定之發射功率控制 機構。參考圖2，例如以其控制器201而響應於命令之工遠隔 單元1021係可調整發射機20 2之輸出功率。其結果為，反 向鏈路訊號1 0 5係可在基地局1 〇 1接收以較高之功率準位。 在201之命令係被產生來響應於可攜帶—接收在基地局1 〇1 之被減st*訊號之訊息之前向鏈路，.因而需要訊麥功率 之增加。在訊號之減能係由於距離發射單元之遠隔〜單元 1021之遙遠位置所引起之很大之傳播損失或在=通^ =衰 減狀況。因此發射和接收單元若在固定位置之有如在Η T 乐統裏’訊號之減能係很有可能會是由於緩慢之衰減狀況 所引起。假如發射機2 0 2係處於飽和條件，或者其"係已達 到預先疋義之最大限制’則結果為增加功率之命^令'係不合 具有任何效果於發射功率準位。最大功率準位係:可設^

406489 五、發明說明（5) " ---- 在如系統要求所定義之任何有效的發射功率準位。 根據本發明’方塊2 5 0係已加到天線組件以調整天線特 性°控制器2 Π 1太檢測砉減狀況和發射限制條件上，係可

在被發射之前調整發射訊號之—的相 .^ A 調整係可單獨允許建 =相位和振幅。雖然相位 裏面。方塊2 5 0係包八八 μ 、Ό果’但振幅係也被包含在 2 6 0 »訊號之振幅與二分路态261、及相位與振幅調整器 加以調整。可控制之位係也可以已知技藝之各種方法來 號之振幅，並且可扣；，線係可根據控制訊號25 1來調整訊 來延遲做為相位調^制之延遲電路係可根據控制訊號Zb i 強從接收單元觀測而：訊號。相位和振幅之調整係允許加 則可消除從靠近接吹《之整肚發射天線式&，如此-來， 置之深零。而深零 元之八先刖位置移到另一不同的位 減少在接收單元之笋、：置更改係很有可能是由於距離於可 遠所造成。 、4狀況之影響之其先前位置為過於遙 根據習知技術之功 圖予以顯示。假如埃 制器2 0 1係在步驟3 〇 1 邏輯0.，例如在此例 位。無論如何，假如 發射機不應減少其# 邏輯1，例如在此例 位，則發射功率係被 之步驟301-306。 率控制迴圈之機構係藉由圖3之流程 收訊號係攜帶一功率控制位元，則控 將其檢測出。假如功率控制位元係為 則其意為發射機應減少其功率準 1力率準位係已在預定之最小準位，則 射功率準位。假如功率控制位元係為 且發射功率準位係不在其最大準 增加。整個處理過程係顯示在圖3中

4如489 五、發明說明（6) '~--- ”為了在固定之單元（FWT)、或者也可將之稱呼為使用者 單疋之發射功率上保持一功率控制迴圈，— 功率控制位元係從基於CDMA協定之基地局予以通訊至固定 單元。控制位元流係包含以8 0 0 Hz之速率交替地予以上升^ (step up)及下降（step d〇wn)功率控制位元。假如每一 上升係繼之以下降，然後功率準位係將以大約一dBX予以觸 發向上及向下而使得平均功率準位保持於固定準位。假如 訊號功率準位為低的，則基地局係以比起功率二 用較多之間隔來通訊出功率上升命令。為 二二二 機上f持功率控制，使用者係送出需來自從基地局發射機 之更多之發射功率之要求。使用者要求功率增加很有可能 係由於檢測出不良之接收訊框之訊號品質。而在響應中， 假如其尚未達到其最大設定則基地局係發射以預定之較 功率準位。 根據如圖4之本發明，當在步驟305被決定為發射機是在 飽和條件或已達到預定最大限制並且衰減狀況存在於接收 單元k功率控制迴圈係被修正成包含可啟動天線特性改變 之步驟4 0 7。在技術上要指定某些準位低於飽和條件以做 為安全操作點係為普通之事。而此也可用來建立最大限 制。此限制準位係也可如以低於發射功率飽和準位之下i 〇 到2 0 d B來控制干涉之影響或在許多其他理由之間予以改善 電池壽命。另外’為了可依賴於發射單元之位置之發射單 元來設定不同之功率限制係為普通之事。由於衰減之訊號 減能之影響係緊密地連結於發射或接收天線特性或兩者皆

\\BILL4\C\patent\55624. ptd 第10頁 406489

五 '發明說明（7) 有’因而甚至於在天線特性上之微小比率改變就會改變在 接收器上之射線之向量和。因此，衰減狀況係在不同之天 線特性上通常也都是不相同的。當發射機係在限制條件中 時以響應於功率上升命令之發射機天線式樣之改變係彳卩 可能來改變在遠隔接收單元所發生之衰減影響。’、又有 參考圖5，所顯示之單元1022係包含可女耸 1 2 2與1 2 5之間之天線開關5 5 0。在本發明；刀、在天線 天線係具有預定義之發射式樣。為了要 /下，母一 樣，控制器501係可切換發射天線。當發變發射天線式 件以及在接收單元之衰減狀況存在時*來自射機係在限制條 制訊號551孫予以切換發射天線以響應功：控制器5〇1之控 有效的天線1 2 2和1 2 5係以某一預定之距率上升命令。而 每一天線因而可提供不同之天線特性。離予以分開以使得 1 2 5係可被設定成具有不同之偏極以減小#且’天線1 2 2和 要求。因此，以切換一天線至另_ '夕需遠距離分開之 D ~天線以偷+ , 之功率準位限制條件以及在接收單元 < «應在發射單元 除或實質上減少在接收單元之衰二=$衰減狀況，而可消 改變天線式樣也有效果，例如以利^ :其他機構係對於 動天線而來改變發射電子束之方向 馬達或機械裝置來轉 干疋係調替拉》 在接收單元之衰減狀況係可被減少钱故天線之特性明 予以切換其接收天線至物理上被^ Γ除。此係以接收器 而予以說明在550。因此，在參考圖;4同位置之另一天轉 決定來修正可響應於衰減狀況 之步驟40 7，係下 耵喂制條件之接收天綠

\\BILL4\C\patent\55624. ptd 406489 五、發明說明

特性。接收天線之改變係可選 無論如何’改變發射和接收天 發明之結果。而且發射和接收 指向性之改變 '增益、式樣形 之改變#之相同方式來加以修 當發射機係在飽和條件時、 最大限制時係有許多方法可在 係當所要求之發射功率增加之 假如發射功率準位係因此而不 處在飽和條件，或以其最大限 要了解發射機功率輸出特性， 可利用此特性而來監控發射機 之最大限制。 擇來改變發射天線之特性， 線特性之組合係也可達成本 天線特性係可以包括在天線 狀、及天線之零位置或位置 正0 或當發射機係以其預定義之 步驟305予以決定。一方法 時需要監控發射功率準位。 改變，則發射機可被看待成 制。另一方法係在安裝之前 然後於操作期間，控制者係 以找尋飽和條件或其預定義 假如步 複地從發 法改善而 予以下出 將被送出 正地正在 改善。訊 誤或接收 被接收單 預定義之 參考圖4 ’則接收單元係重 收之訊號之品質無 元係可在步驟3 〇 5 決定。然後訊息即 假定發射單元係真 品質通常都可獲得 強度上之接收的錯 。在此種情形時， 求次數係應超過用 件之發生次數。以 時當根據本發明而 射單元接收功率增加。當所接 在接收單元被碰到時，接收單 發射單元為處在限制條件中之 以表示發射單元之限制條件。 増加訊號發射功率準位則訊號 號品質係以基於所接收之訊號 的訊號強度表示器來加以量測 元所決定需增加功率準位之要 臨限值準位來決定發射限制條 所顯示之方塊408係在不論何

406489 五 發明說明（9) 改變天線之特性所造成之狀況一 訊號4 0 9 »例如，假定功率上 ？滿足時即產生一臨限值 期上超過臨限值之次數，則+升命令之次數係在一時間週 件係已被滿足。假使功率上二=f啟動改變天線特性之條 其功率準位，則當基地局重〜I :係為了基地局要來增加 上升功率要求後基地局 =從使用者單元接收到許多 大功率準位時要改變天線^配至使用者之預定之最 在步驟407用來改變發射天線樣件係^滿足。 命令係可由發射單元或接收_羡或接收器天線位置之 飽和條件或預定義最大限制=二執行°在此發射機 单兀也可啟動改變發射天線式 相门之 理。假如被決定要改變接此大 線之位置之處 如^疋要改變接收天線位置，則發射機將因此 & :訊‘。至接收早7L。在另一位置上，碰到衰減狀況之 杉β之接收早兀係可啟動改變發射天線之式樣或改 收天線之位置之處理。hx改變發射天線之式樣，則接^ 窃係發射一訊息至發射單元以改變其發射天線式樣。二 系統中所較喜歡之以改變發射天線式樣或可從一除了 限制條件為被監控之單元或衰減狀況為被檢測出之單元^ 外之單元來加以啟動之接收器天線位置之通常之接近方 $，將訊息予以發射至較佳之單元。訊息係表示已在發 單兀被檢測出之功率限制條件以及在接收單元之衰減^ 況。 ^ 在本發明已特別地以參考特殊之實施例加以顯示及敘 之時，其係容易地為熟習此技藝之人士所了解，因而在^

406489 五、發明說明（ίο) 種不同形式上之改變及可以不違背本發明之精神和視野即 可做得很詳細。以下申請專利範圍中之相關構造、材料、 動作及所有裝置之均等者或步驟加功能元件係企圖可包含 任何構造、材料、或動作用以執行可與其餘特別地予以主 張之專利範圍内元件相組合之功能。

\\BILL4\C\patent\55624. ptd 第14頁

Claims (1)

1. 406489 六、申請專利範圍 1. 一種方法，在聲頻訊號為從具有第一天線之發射來源 被發射及在具有第二天線之接收單元被接收之通訊系統 中，可減少在該接收單元之該聲頻訊號之衰減狀況之影 響，該方法係包含： 檢測該聲頻訊號之該衰減狀況； 監控該聲頻訊號做為發生在該發射來源之發射功率限 制條件；及 當該發射功率限制條件和該衰減狀況存在時予以改變 該通訊系統之.天線特性。 2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，該改變該通訊 系統之該天線特性係正在改變該第一天線與該第二天線中 之至少一個之特性。 3 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中，該檢測步驟、 及在該接收單元之該聲頻訊號之品質係決定該衰減狀況。 4 _如申請專利範圍第3項之方法，其中，該品質係為該 聲頻訊號之位元錯誤率。 5. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，該發射功率限 制條件係為發射功率飽和條件與預定義之最大發射功率限 制條件中之一。 6. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，該發射功率限 制條件係當該發射來源失敗於響應功率增加命令時；及當 達到有關於功率增加命令之累積次數之臨限值時中之一， 且其中達到有關於該功率增加命令之該累積次數之臨限值 係超過一時間週期。

   \\BILL4\C\patent\55624.ptd 第15頁 406489 六'申請專利範圍 7. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，該監控步驟係 執行在該接收單元。 8. 如申請專利範圍第7項之方法，其中，更進而包含發 射一表示該發射功率限制條件之訊息。 9. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，該監控步驟係 執行在該發射來源。 1 0. —種控制器，在通訊系統中，用來控制發射訊號之 功率準位，該控制器包含： 一接收器，用來檢測功率控制資料位元； 一發射器，用來輸出該發射訊號在一功率準位以響應 該功率控制資料位元；及 一臨限值訊號產生器，當該發射訊號之該功率準位達 到限制準位及該發射訊號之衰減狀況存在時，可產生一控 制訊號來表示該通訊系統之天線特性之改變。 1 1 .如申請專利範圍第1 0項之控制器，其中，當檢測多 數個功率控制資料位元之該接收器；及包含許多功率上升 命令之該多數個功率控制資料位元係在時間週期中超過臨 限值時，控制訊號係被產生。

   \\BILL4\C\patent\55624. ptd 第16頁