專利名稱：在中繼器中穩(wěn)定邊際確定的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及在以輸入和輸出之間預定的延遲操作并且所述輸出和所述輸入之間具有反饋路徑的射頻中繼器中相對于可能的自激振蕩確定穩(wěn)定邊際的方法和裝置。本發(fā)明也涉及裝備有這樣一個裝置的中繼系統(tǒng)。
主要地，本發(fā)明涉及在蜂窩電信系統(tǒng)中使用的中繼器，包括兩個天線和用于放大分別來自基站(下行鏈路)的信號和來自蜂窩移動電話機(上行鏈路)的信號的兩組放大器鏈。在這樣的系統(tǒng)中，該中繼器在兩個方向接收、放大和轉發(fā)該基站和該移動電話機之間的信號。但是，本發(fā)明也可以應用在只有一個信號通路的中繼器。
特別地，本發(fā)明處理保證中繼器由于自激振蕩不達到不穩(wěn)定度狀態(tài)的問題，這可能在增益變得太高時發(fā)生。由于在輸出和輸入之間的不可避免的反饋，太強地放大的輸出信號將傳送回到該輸入并且再一次放大，以致在該系統(tǒng)中引起自激振蕩。
參見US-A-5,095,528(Leslie)，一種方法是連續(xù)地測量中繼器的平均輸出功率并且確定這個功率電平是否超過預定門限值，在這種情況下中繼器的放大器增益明顯地減少以便恢復操作的穩(wěn)定狀態(tài)。
另一種方式在以時隙工作的GSM系統(tǒng)中是特別有用的，參見WO97/33381(Allgon)，它是在輸入信號的功率電平超過一定的閾值期間測量時間比例，在這個時間比例相對大地比如90％甚至更大的情況下減少放大器增益。這種方法可以與測試該輸入信號水平的最大的和最小值之間的差是否小于一個給定值組合。
但是，在這兩種已知的方法中，象現(xiàn)在在中繼器中使用的所有的其它方法那樣，需要響應信號電平檢測的上升而相當明顯地調整增益?；旧希@在因為僅僅在達到不穩(wěn)定狀態(tài)時符合使用的標準。因此在已知的系統(tǒng)中，不可能獲得如此穩(wěn)定邊際的量化值。因此，難于提供中繼器的放大器增益的平滑的控制。
另一個目的是提供能夠平滑的控制該中繼器而不使得放大器增益急劇變化的方法。因此，應該可能建立如此穩(wěn)定邊際的量化值。
根據(jù)本發(fā)明采取兩個基本的步驟實現(xiàn)這些和其它目的，就是在一個頻帶(它應該相對地寬)中作為頻率的函數(shù)建立中繼器的放大，和在作為頻率的函數(shù)建立的放大中觀察波形變化幅度，這個幅度構成穩(wěn)定邊際的測量，使得增加幅度相應于減小穩(wěn)定邊際。
用這種方式，可能獲得穩(wěn)定邊際的測量，即使當系統(tǒng)正常地工作并且仍然是穩(wěn)定的。因此，系統(tǒng)接近不穩(wěn)定狀態(tài)之前很長時間可以采取任何控制測量，因此可以即以相對小的調整該系統(tǒng)的放大器增益執(zhí)行平滑控制。
當使用適當?shù)目刂扑惴〞r，系統(tǒng)可以保持在沒有自激振蕩的穩(wěn)定狀態(tài)。
該方法可以利用依靠定向耦合器連接到該中繼器的輸入以及/或者輸出的測量接收機進行，最好通過在輸入和輸出之間交替的開關。
有利地，為了建立在特定的頻帶中的放大或者頻率響應，倘若輸入信號的頻譜屬性是已知的，測量作為頻率函數(shù)的輸出信號是足夠的。然后，可以計算頻率響應和穩(wěn)定邊際。
在下面進一步參見


本發(fā)明，

用于根據(jù)本發(fā)明確定穩(wěn)定邊際的中繼器和測量接收機。

圖1示意地說明在蜂窩電話系統(tǒng)中使用的中繼器和用于測量系統(tǒng)的穩(wěn)定邊際的相關的裝置；圖2和3是示意的顯示作為簡單的反饋放大系統(tǒng)的該中繼器和相關的天線；圖4是代表在一個頻帶中作為頻率函數(shù)的輸出功率的圖；和圖5是代表作為中繼器的穩(wěn)定邊際的函數(shù)的波峰到波峰變化的(在圖4中表示的功率或者放大的)幅度。
第一和第二天線1，2通過雙工濾波器3，4連接到兩個相反方向的鏈路，即用于從移動電話機始發(fā)向著相關的基站的傳送信號的上行線路10，服務該中繼器和該移動電話機所在的網(wǎng)孔，和用于在相反方向傳送信號的下行鏈路20。每個鏈路包括許多互相平行的放大器鏈，每個這樣的鏈路處理特定的頻率或者頻帶。在圖1中，這些鏈路中的放大器以上行線路10中的放大器11和下行鏈路20中的放大器21表示。
在連接相應的天線1，2和相應的雙工濾波器3，4的傳輸線路5，6中，排列定向耦合器30和40使其能夠檢測相應的傳輸線路段5，6中的信號。檢測的信號通過開關31，41和帶通濾波器32，42饋給連接到測量接收機60的通用開關50。在測量接收機60中，分析特定的信號，以使獲得在特定的頻帶中作為頻率函數(shù)的信號電平。
應該理解，定向耦合器和開關是以這樣的方式連接的可以分析在相應的傳輸線路5，6中的任何輸入或者輸出信號(該系統(tǒng)的輸入或者輸出)。
本發(fā)明的概念是基于正如在圖2和3中表示的中繼器的簡化模型。輸入RF信號I(來自移動電話機，未表示)在微波載波上在空中傳播并且碰撞圖2中的第一天線1，于是信號通過由放大器11表示的上行鏈路轉移給第二天線2。不可避免地，該信號的(正常地很小)部分B通過由泄漏路徑12表示的空氣反饋。在圖3中，中繼器R和兩個天線1，2表示為示意的標準化的控制系統(tǒng)，其具有一個求和單元S，一個主放大器11，一個延遲元件13和相應于在兩個天線之間的漏泄路徑的一個反饋環(huán)路12。該延遲元件相應于在濾波器和正常地包括在上面指出的類別的中繼器的放大器鏈中的其它部件中出現(xiàn)的不可避免的延遲。
由于該延遲元件13，圖3的系統(tǒng)的有效放大取決于該頻率。正如可以由系統(tǒng)的Laplace變換表示法表示的，使用頻域而不是使用時域，在圖3的系統(tǒng)中在輸出和輸入信號之間的比率(或者傳遞函數(shù)，如控制理論中正常地表示的)可以表示為g1e-ds1-g1g2e-ds]]>在這里g1是放大器11的增益，g2是在反饋環(huán)路12中的該(示意的)放大器14的增益，而d是在延遲元件13中的延遲。從這個公式，這是清楚的該放大是該頻率的諧波函數(shù)。
接收器中的信號的輸出功率的頻率響應圖表示在圖4中。該曲線表示作為頻率f函數(shù)的功率P的諧波變化的型式。通過實際的測量，已經(jīng)證實這樣的變化的幅度是一個度量，雖然在該穩(wěn)定邊際的反比關系中。因此，當例如波峰到峰值的變化的幅度減小時，穩(wěn)定邊際將增加，反之亦然。
圖5說明隔離或者穩(wěn)定邊際SM(水平軸或者橫坐標以dB為單位)和波峰到波峰值或者放大變化的幅度MA(垂直軸或者縱坐標以dB為單位)之間的關系。
因此，使用圖1表示的裝置，可能建立輸入和輸出信號之間的函數(shù)關系并利用圖5表示的函數(shù)的關系相對于可能的自激振蕩計算該穩(wěn)定邊際。
當輸入信號的頻譜的屬性是預先已知的，測量作為頻率f的函數(shù)的輸出功率電平P是足夠的，正如圖4表示。
當然，穩(wěn)定邊際的計算值可以形成控制中繼器增益的控制信號的基礎，以致在期望電平上保持該穩(wěn)定邊際基本上恒定。為此目的，測量接收機60可以連接到適合于實現(xiàn)這樣的控制的控制器70。如果需要的話，例如可以通過電話機調制解調器80或者其它的電信鏈路從操作與監(jiān)視中心(未表示)遠離地開始測量和控制。
權利要求
1.在以輸入(5)和輸出(6)之間的預定的延遲操作并且在所述輸出和所述輸入之間具有反饋路徑的射頻中繼器中相對于可能的自激振蕩確定穩(wěn)定邊際的方法，包括步驟建立作為在一個頻帶中的頻率的函數(shù)的中繼器的放大，和觀察在作為頻率函數(shù)的所述放大中的波形變化的幅度(MA)，所述幅度構成穩(wěn)定邊際的度量，使得增加的幅度對應于減少的穩(wěn)定邊際。
2.根據(jù)權利要求1的方法，其中輸入信號的頻譜屬性是已知的，和其中通過測量作為所述頻帶中的頻率(f)的函數(shù)的輸出信號(P)執(zhí)行建立作為頻率函數(shù)的放大的步驟，和根據(jù)第一步驟的結果計算所述波形變化的所述幅度(MA)和所述穩(wěn)定邊際(SM)。
3.一種控制射頻中繼器的方法，該中繼器以在輸入和輸出之間的預定的延遲工作并且在所述輸出和所述輸入之間具有反饋路徑，包括步驟根據(jù)權利要求1或者2確定該中繼器的穩(wěn)定邊際，并且響應確定的穩(wěn)定邊際控制該中繼器的增益。
4.在以輸入(5)和輸出(6)之間的預定的延遲操作并且在所述輸出和所述輸入之間具有反饋路徑的射頻中繼器中相對于可能的自激振蕩確定穩(wěn)定邊際的裝置，包括連接到該中繼器的至少一個所述輸入和所述輸出的至少一個檢測元件(30、40)，和連接到所述至少一個傳感元件、用于測量來自所述中繼器的至少一個輸出信號的至少一個測量接收機(60)，在此基礎上計算穩(wěn)定邊際(SM)。
5.根據(jù)權利要求4的裝置，其中所述至少一個檢測元件包括至少一個定向耦合器。
6.根據(jù)權利要求5的裝置，其中兩個定向耦合器通過一個開關(50)連接到單個測量接收機，用于分別交替測量在該輸出和該輸入的信號。
7.根據(jù)權利要求4的裝置，其中所述測量接收機(60)連接到一個控制單元(70)，用于控制所述中繼器的增益。
8.根據(jù)權利要求4的裝置，其中所述測量接收機通過一個調制解調器(80)可連接到一個中心操作監(jiān)視單元，因此可以通過遙控進行確定所述穩(wěn)定邊際的測量和計算。
9.根據(jù)權利要求4的裝置，其中一個帶通濾波器(32、42)插入在所述檢測元件和所述測量接收機之間。
10.一個中繼系統(tǒng)，包括具有兩個天線(1、2)和它們之間的兩條鏈路的那種類別的射頻中繼器，所述兩條鏈路包括用于放大從移動電話機到基站的信號的上行線路(10)和用于放大從所述基站到所述移動電話機的信號的下行鏈路(20)，所述中繼系統(tǒng)裝備有在權利要求4-9的任何一個權利要求定義的裝置。
全文摘要
一種確定射頻中繼器的穩(wěn)定邊際的方法和裝置。該方法以兩個步驟進行,即建立作為一個頻帶中的頻率的函數(shù)的中繼器的放大,和觀察建立的頻率響應中的波形變化的幅度,這個幅度構成穩(wěn)定邊際的度量,使得增加幅度對應于減小穩(wěn)定邊際。
文檔編號H04B17/02GK1354912SQ0080855
公開日2002年6月19日 申請日期2000年5月18日 優(yōu)先權日1999年6月11日
發(fā)明者丹尼爾·可勒克 申請人:奧根公司