專利名稱：短距離蜂窩增強(qiáng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信系統(tǒng)，具體涉及無線通信系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)發(fā)器、或者短距離蜂窩增強(qiáng)器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的蜂窩網(wǎng)絡(luò)，如用于移動(dòng)通信的全球系統(tǒng)(GSM)和IS95，意圖提供蔓延和連續(xù)的覆蓋，以便支持這樣的系統(tǒng)期望的高終端移動(dòng)性。但是，盡管仔細(xì)地設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)，這樣的網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)(建筑物中)覆蓋或具有高遮蔽(shadowing)衰減的地方(例如隧道)的覆蓋經(jīng)常是“打補(bǔ)丁的”，最好時(shí)具有“覆蓋缺口(holes)”，而在最壞的情況下沒有覆蓋。削弱的室內(nèi)覆蓋的原因是蜂窩基站通常放在建筑物外，比平均建筑物高度更高，以提供大的區(qū)域覆蓋。雖然信號(hào)在“街道級”可能是足夠的，但它由建筑材料嚴(yán)重地衰減，降低了建筑物中的信號(hào)功率，導(dǎo)致差的收斂。信號(hào)功率的損失(衰減)依賴于建筑材料并且可能是對穿過每道墻幾十dB。在第三代系統(tǒng)如寬帶碼分多址(WCDMA)和cdma2000中，問題加重了，因?yàn)檫@些新系統(tǒng)具有高數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪芰?，這導(dǎo)致較低的信息比特能量(Eb)，以及大大降低的鏈路預(yù)算(budget)和蜂窩覆蓋區(qū)?，F(xiàn)在，用于提供室內(nèi)覆蓋的通常的解決方案是I)在同一地理區(qū)域中更多的室外基站，支持更小的小區(qū)大小。
II)微小區(qū)。
III)微微小區(qū)(建筑物中小區(qū))。
IV)傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)發(fā)器。
清楚的是，所有上面的解決方案(除了轉(zhuǎn)發(fā)器解決方案)很昂貴，并且涉及蜂窩網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的昂貴投資，并且規(guī)劃和操作復(fù)雜得多。存在其它解決方案，如能夠在給定地理區(qū)域中增強(qiáng)信號(hào)的轉(zhuǎn)發(fā)器。
轉(zhuǎn)發(fā)器解決方案雖然比基站便宜，但是有幾個(gè)缺點(diǎn)。這些室外轉(zhuǎn)發(fā)器對私人用戶仍然太昂貴，并且涉及仔細(xì)的規(guī)劃。大多使用大的定向天線或者額外的回程頻率以降低天線增益規(guī)格，這導(dǎo)致較低的頻譜效率并且容量受限。轉(zhuǎn)發(fā)器趨向于發(fā)射最大允許的發(fā)射功率，并且經(jīng)常在網(wǎng)絡(luò)中導(dǎo)致增大的干擾，因此可能不適合網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商。室內(nèi)轉(zhuǎn)發(fā)器盡管比室外版本便宜，但是通常涉及在房頂上安裝高度定向天線以及確保的天線隔離，產(chǎn)生對熟練安裝和操作的花費(fèi)高的要求。因此，系統(tǒng)一般對無技能的使用者太復(fù)雜，并且對非常局部化的覆蓋區(qū)域中的使用不是足夠便宜。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)通信設(shè)備的一實(shí)施例，一種轉(zhuǎn)發(fā)器，在無線通信系統(tǒng)中傳遞網(wǎng)絡(luò)收發(fā)信機(jī)和用戶收發(fā)信機(jī)之間的業(yè)務(wù)。該轉(zhuǎn)發(fā)器包含網(wǎng)絡(luò)單元，它保持和網(wǎng)絡(luò)收發(fā)信機(jī)的網(wǎng)絡(luò)鏈路；用戶單元，它保持和用戶收發(fā)信機(jī)的用戶鏈路；網(wǎng)絡(luò)單元和用戶單元之間的雙向通信路徑，其幫助自治轉(zhuǎn)發(fā)器跳中網(wǎng)絡(luò)收發(fā)信機(jī)和用戶收發(fā)信機(jī)之間的信號(hào)通信，該轉(zhuǎn)發(fā)器跳在網(wǎng)絡(luò)收發(fā)信機(jī)和網(wǎng)絡(luò)單元之間，在用戶收發(fā)信機(jī)和用戶單元之間，以及在網(wǎng)絡(luò)單元和用戶單元之間；以及各波束成形器，它分別耦合到網(wǎng)絡(luò)單元和用戶單元，并且適于傳達(dá)網(wǎng)絡(luò)和用戶收發(fā)信機(jī)的工作頻帶中的信號(hào)，并且控制有效的輻射功率。


通過參考下面的說明和附圖，可以最好地理解與操作的結(jié)構(gòu)和方法有關(guān)的本發(fā)明的實(shí)施例，附圖中圖1是說明具有兩個(gè)基站的蜂窩網(wǎng)絡(luò)的實(shí)施例的示意方塊圖；圖2是描述轉(zhuǎn)發(fā)器的前向鏈路部分的實(shí)施例的示意方塊圖；圖3是顯示轉(zhuǎn)發(fā)器的反向鏈路部分的實(shí)施例的示意方塊圖；圖4是說明包括網(wǎng)絡(luò)單元和用戶單元的系統(tǒng)的實(shí)施例的示意方塊圖；圖5是說明包括實(shí)現(xiàn)天線分集的網(wǎng)絡(luò)單元的系統(tǒng)的實(shí)施例的示意方塊圖；圖6是描述使用兩個(gè)天線用于天線分集的轉(zhuǎn)發(fā)器的實(shí)施例的示意方塊圖；圖7A、7B、7C和7D是描述用于網(wǎng)絡(luò)單元的系統(tǒng)操作流的實(shí)施例的流程圖；圖8A、8B、8C和8D是描述用于用戶單元的系統(tǒng)操作流的實(shí)施例的流程圖；
圖9是說明網(wǎng)絡(luò)單元的數(shù)字實(shí)現(xiàn)的實(shí)施例的示意方塊圖，該網(wǎng)絡(luò)單元包含可以用于天線分集的多個(gè)天線；圖10是說明用戶單元的數(shù)字實(shí)現(xiàn)的實(shí)施例的示意方塊圖，該用戶單元包含可以用于天線分集的多個(gè)天線；圖11是顯示背靠背(back-to-back)轉(zhuǎn)發(fā)器的模擬實(shí)現(xiàn)的實(shí)施例的示意方塊圖；圖12是顯示背靠背轉(zhuǎn)發(fā)器的數(shù)字實(shí)現(xiàn)的實(shí)施例的示意方塊圖；圖13A、13B和13C是顯示背靠背轉(zhuǎn)發(fā)器的操作流的實(shí)施例的流程圖；圖14A和14B是說明信道濾波操作的簡化方塊圖和頻譜圖；圖15A、15B和15C分別說明用于信道濾波器的實(shí)施例的信道濾波器的方塊圖、顯示信道濾波器系數(shù)的頻譜圖和描述系數(shù)的表格；以及圖16-19是顯示其它轉(zhuǎn)發(fā)器實(shí)施例的示意方塊圖。
具體實(shí)施例方式
這里公開的系統(tǒng)提供更好并且局部化的室內(nèi)覆蓋，而不導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)中的過度干擾、昂貴的設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的使用。系統(tǒng)增大了總的網(wǎng)絡(luò)容量，降低了移動(dòng)臺(tái)和BTS發(fā)射功率，延長了電池壽命并降低了對用戶的“有害的”輻射。
所說明的實(shí)施例的描述基于GSM(用于通信的全球系統(tǒng))網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)是基于時(shí)分多址-頻分復(fù)用(TDD/FDD)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)依賴于國家和地區(qū)的規(guī)定工作在不同頻段。但是，通過小的修改，本公開可以同樣地應(yīng)用到任何其它蜂窩系統(tǒng)，包括(但不限于)IS95、cdma2000和WCDMA，并且通過進(jìn)一步地修改可以應(yīng)用到無線LAN系統(tǒng)如802.11a、b和g。雖然對蜂窩系統(tǒng)給出說明，但是，通過小的修改，它可以同樣地應(yīng)用到其它系統(tǒng)，如GPS或其它任何使用信號(hào)增強(qiáng)能力的系統(tǒng)。工作頻率可以在用于移動(dòng)通信的通信頻譜(如PCS1900或DCS1800或GSM900或UMTS2000、ISM或UNII頻帶)的所選擇的部分。這里的說明只是打算作為例子，并且同樣地，增強(qiáng)器的利用不僅限于建筑物中覆蓋，并且可以用在其它地方如火車、飛機(jī)、汽車、隧道等。該例子也可能不包括微小的或不重要的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)。以下討論和說明的單元和子單元符合各許可和未許可工作頻帶的規(guī)定。因此，對公開的不同示例實(shí)現(xiàn)和實(shí)施例，包括最大發(fā)射功率、頻譜掩碼(mask)、帶外輻射的規(guī)范和其它用于發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、轉(zhuǎn)發(fā)器和增強(qiáng)器的規(guī)范，對許可和未許可工作頻帶都滿足。
模擬實(shí)現(xiàn)例子圖1顯示具有兩個(gè)基站(BTS1(101)&BTS2(102))的蜂窩網(wǎng)絡(luò)100。典型的網(wǎng)絡(luò)支持多于兩個(gè)基站。所公開的系統(tǒng)可以應(yīng)用在任何大小的網(wǎng)絡(luò)中，不管支持的基站數(shù)。BTS1101連接到基站控制器BSC1107。BTS2102連接到基站控制器BSC2108。BTS2102還可以連接到基站控制器BSC1107代替BSC2108。BSC1107連接到移動(dòng)交換中心MSC109。BSC2108連接到MSC109，或者可以連接到網(wǎng)絡(luò)中的另一個(gè)MSC。MSC109連接到PSTN110。BTS1101具有關(guān)聯(lián)的覆蓋區(qū)域103。BTS2102具有關(guān)聯(lián)的覆蓋區(qū)域104。這些覆蓋區(qū)域可以或可以不交迭。但是，通常規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)使得存在相當(dāng)大的交迭以便于切換。移動(dòng)終端105在覆蓋區(qū)域103中的建筑物106內(nèi)，使用業(yè)務(wù)信道與BTS1101通信，該業(yè)務(wù)信道圍繞前向鏈路中的頻率f1以及它的相關(guān)聯(lián)的反向鏈路頻率fl’發(fā)射。業(yè)務(wù)信道可以是BCCH載波上可用的時(shí)隙之一，或者可以在TCH載波上，那里可以使用跳頻以降低干擾。移動(dòng)終端105可以或可以不在覆蓋區(qū)域104中，但是移動(dòng)單元105完全在覆蓋區(qū)域103中，并且在建筑物106內(nèi)和移動(dòng)單元105的位置，來自BTS1 101的平均信號(hào)功率比來自BTS2102的平均信號(hào)功率強(qiáng)得多。由于墻穿透損失α，建筑物106外的均方根(rms)前向鏈路信號(hào)電平1高于建筑物內(nèi)rms信號(hào)電平2損失α可以使得對移動(dòng)單元105保持與BTS1 101或BTS2 102或BTS1 101和BTS2 102兩者的可靠通信，2位于不足夠高的電平。進(jìn)一步地，信號(hào)電平2可以使得移動(dòng)單元105可能難于建立和保持與BTS1 101或BTS2 102或BTS1 101和BTS2 102兩者的通信鏈路，或者通信鏈路在所有或一些建筑物中區(qū)域中沒有所選擇的性能和可靠性。通過下行鏈路中來自BTS1 101的更高的發(fā)射功率抗擊由墻穿透損失α導(dǎo)致的信號(hào)損失，可以解決建筑物106內(nèi)的覆蓋問題。由于墻穿透損失α’，建筑物106內(nèi)的rms反向鏈路信號(hào)電平1比建筑物外的rms信號(hào)電平2高。損失α’可以使得對移動(dòng)單元105保持與BTS1 101或BTS2 102或BTS1 101和BTS2 102兩者的可靠通信，2位于不足夠高的電平。進(jìn)一步地，信號(hào)電平2可以使得移動(dòng)單元105可能難于建立和保持與BTS1 101或BTS2 102或BTS1 101和BTS2 102兩者的通信鏈路，或者通信鏈路在所有或一些建筑物中區(qū)域中沒有所選擇的性能和可靠性。通過上行鏈路中來自移動(dòng)單元105的受高的發(fā)射功率以抗擊由墻穿透損失α’導(dǎo)致的信號(hào)損失，可以解決建筑物106內(nèi)的覆蓋問題。通常前向和反向鏈路頻率對足夠近，使得α水平與α’基本上近似。
圖2描述轉(zhuǎn)發(fā)器200的前向鏈路部分230。通過增強(qiáng)建筑物中蜂窩網(wǎng)絡(luò)的前向鏈路的信號(hào)電平，前向鏈路部分230以簡單的形式提供改善的室內(nèi)覆蓋。BTS1 213具有基本上靠近f1發(fā)射的BCCH無線信道(信標(biāo)信道)。BTS1213與移動(dòng)單元214在基本上靠近f1的頻率(BCCH載波頻率)或另一個(gè)載波頻率f2通信，它們可以或可以不是跳頻。在同一區(qū)域中可以或可以不存在由BTS1 213或其它基站發(fā)射的其它頻率，它們在圖2中未顯示。
該設(shè)備具有兩個(gè)獨(dú)立的單元“前向鏈路網(wǎng)絡(luò)單元”201，它放置在室內(nèi)或室外存在好的信號(hào)覆蓋的地方；以及“前向鏈路用戶單元”202，它放置在室內(nèi)或室外不存在好的信號(hào)覆蓋的地方。前向鏈路網(wǎng)絡(luò)單元201連接到天線203，調(diào)整該天線以工作在蜂窩網(wǎng)絡(luò)工作頻帶。前向鏈路網(wǎng)絡(luò)單元201也連接到天線204，調(diào)整該天線以工作在適合的未許可國家信息基礎(chǔ)設(shè)施(稱為U-NII)頻帶，其中設(shè)計(jì)系統(tǒng)以工作在U-NII頻帶。遵照有關(guān)規(guī)定，也可以設(shè)計(jì)系統(tǒng)以工作在未許可個(gè)人通信服務(wù)(U-PCS)頻帶或工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療(ISM)頻帶。未許可頻率的選擇依賴于設(shè)備的設(shè)計(jì)和系統(tǒng)規(guī)范。可以在一些實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)在稱為U-NII頻帶的無線頻譜部分中定義的頻率。對ISM頻帶操作，一些設(shè)計(jì)修改是有用的。修改與為ISM頻帶操作指定的最小擴(kuò)頻因子10和最大允許發(fā)射功率有關(guān)。如果設(shè)計(jì)系統(tǒng)以工作在ISM頻帶，信號(hào)可以使用進(jìn)一步的頻譜擴(kuò)展調(diào)制/解調(diào)以及其它修改，以滿足FCC47 Part15，subpart E規(guī)范。
為U-NII操作定義的頻帶如下1)5.15-5.25 GHz@最大發(fā)射功率2.5mW/MHz2)5.25-5.35 GHz@最大發(fā)射功率12.5mW/MHz3)5.725-5.825 GHz@最大發(fā)射功率50mW/MHz只要信號(hào)發(fā)射滿足FCC47 CFR Part-15，就允許任何U-NII頻帶中的未許可操作。所以所述增強(qiáng)器的操作通常符合FCC47 CFR Part-15標(biāo)準(zhǔn)(subpartE用于U-NII頻率)。規(guī)定通常指明發(fā)射功率、發(fā)射限制和天線增益限制并被實(shí)現(xiàn)用于可接受的設(shè)備。
“前向鏈路用戶單元”202連接到天線205，調(diào)整天線205以工作在與天線204相同的頻帶，該頻帶在某些實(shí)施例中是U-NII頻帶。前向鏈路用戶單元202也連接到天線206，調(diào)整該天線以工作在蜂窩網(wǎng)絡(luò)工作頻帶。
天線203連接到(低噪聲放大器)LNA單元207，該LNA單元207進(jìn)而連接到帶通濾波器232。LNA單元207可以是高性能放大器，它具有15dB的典型增益以及1.5dB的噪聲系數(shù)，具有足夠的帶寬以手動(dòng)或自動(dòng)地覆蓋頻譜的適當(dāng)部分?？梢栽O(shè)計(jì)帶通濾波器232以讓感興趣的蜂窩頻譜的所有或希望部分通過，或者可以是一排交迭的帶通濾波器，覆蓋感興趣的蜂窩系統(tǒng)的完整頻譜，具有RF開關(guān)使得可以選擇所選頻帶或帶寬。帶通濾波器232連接到變頻器208。變頻器208能夠?qū)⒎涓C網(wǎng)絡(luò)工作頻帶轉(zhuǎn)換到U-NII頻譜的希望部分，并且為了校正操作(correct operation)包括如混頻器和濾波器的組件。變頻器208連接到前向鏈路網(wǎng)絡(luò)單元發(fā)射機(jī)209。設(shè)計(jì)發(fā)射機(jī)單元209以工作在U-NII頻帶并符合FCC47 CFR Part-15，subpart E規(guī)定，并且可以與工作在希望的U-NII工作頻帶的單個(gè)放大器一樣簡單，或者可以是具有放大器和濾波器的更復(fù)雜的發(fā)射機(jī)，或者甚至可以是WLAN發(fā)射機(jī)如802.11a。發(fā)射機(jī)單元209連接到天線204。
天線205連接到前向鏈路用戶單元接收機(jī)210，設(shè)計(jì)該接收機(jī)以接收由單元201發(fā)射的信號(hào)。連接到變頻器211的接收機(jī)210可以與工作在設(shè)備工作的希望的U-NII頻帶的單個(gè)LNA一樣簡單，或者可以更好地設(shè)計(jì)它以具有額外的功能如自動(dòng)增益控制(AGC)、多個(gè)串連的放大級和可變信道選擇濾波器，或者甚至無線局域網(wǎng)(WLAN)接收機(jī)如802.11a(其中802.11a的發(fā)射機(jī)部分用在網(wǎng)絡(luò)單元209中)。如果自動(dòng)增益控制(AGC)用在接收機(jī)210中，并且設(shè)計(jì)該單元用于碼分多址(CDMA)蜂窩網(wǎng)絡(luò)，就通過選擇AGC帶寬基本上小于CDMA系統(tǒng)的功率控制重復(fù)速率，例如在WCDMA網(wǎng)絡(luò)中小于1.5kHz，使得AGC操作不干擾閉環(huán)功率控制，從而增強(qiáng)性能。連接到接收機(jī)單元210和可變增益放大器單元212的變頻器211，將輸入信號(hào)從U-NII頻帶轉(zhuǎn)換到蜂窩網(wǎng)絡(luò)工作頻率，并且為校正操作包括如混頻器和濾波器的所有組件。變頻器單元211執(zhí)行與變頻器單元208相反的轉(zhuǎn)換操作，并且為校正操作包括所有組件如混頻器和濾波器。變頻器211連接到工作在蜂窩網(wǎng)絡(luò)工作頻帶的可變增益(VG)放大器212?？勺冊鲆娣糯笃?12連接到天線206，該天線發(fā)射具有與由基站213發(fā)射的頻率基本上相似的頻率的信號(hào)，并且符合蜂窩系統(tǒng)規(guī)范。
由天線208發(fā)射的信號(hào)在返回和重新進(jìn)入天線203之前將經(jīng)受功率電平的一些損失，該信號(hào)是由天線單元203接收的原始入射信號(hào)的放大重復(fù)版本。重新進(jìn)入天線203的信號(hào)以下稱為“下行鏈路返回信號(hào)”。在天線203端子的輸出端下行鏈路返回信號(hào)的rms信號(hào)值和原始入射信號(hào)的rms值的比值，除掉天線單元208和203之間的系統(tǒng)和傳播路徑延遲，是下行鏈路返回信號(hào)路徑損失，并且這里稱為“下行鏈路系統(tǒng)路徑損失”，并且稱為PLdl。
進(jìn)一步地，“下行鏈路系統(tǒng)鏈路增益”，這里稱為Gdl，定義為“在天線208端子的輸入端的rms信號(hào)值與在天線203端子的rms信號(hào)值的比值，其中如上定義的下行鏈路系統(tǒng)路徑損失PLdl是無窮大(例如，天線208和天線203之間沒有EM耦合路徑)，并且除掉所有系統(tǒng)和傳播延遲(從天線203通過系統(tǒng)到天線208)”。
設(shè)置可變增益放大器單元212增益，使得下行鏈路系統(tǒng)鏈路增益Gdl比下行鏈路系統(tǒng)路徑損失PLdl小dgdl，以便避免系統(tǒng)中的“正反饋”環(huán)路，例如Gdl＝PLdl-dgdl(dB)注意所有值PLdl、Gdl和dgdl都是dB單位。dgdl的值的范圍從0到PLdl，并且這里為了說明的目的可以假定為3dB。但是，可能為dgdl選擇更好的值，其中進(jìn)一步優(yōu)化系統(tǒng)性能。
圖3說明轉(zhuǎn)發(fā)器300的反向鏈路部分330的實(shí)施例。通過增強(qiáng)建筑物中蜂窩網(wǎng)絡(luò)的反向鏈路的信號(hào)電平到獲得可接受的鏈路性能這樣的電平，反向鏈路部分330以簡單的形式改善室內(nèi)覆蓋。BTS1302具有基本上靠近f1發(fā)射的BCCH無線信道(信標(biāo)信道)以及反向鏈路上的頻率對f’1。BTS1302與移動(dòng)單元324在基本上靠近f’1(BCCH載波頻率)的頻率或另一個(gè)載波頻率f’2通信，它們可以或可以不是跳頻。在同一區(qū)域中可以或可以不存在由BTS1302或其它基站發(fā)射的其它頻率，它們在圖3中未顯示。
該設(shè)備具有兩個(gè)獨(dú)立的單元，“反向鏈路網(wǎng)絡(luò)單元”326，它放置在室內(nèi)或室外存在好的信號(hào)覆蓋的地方，以及“反向鏈路用戶單元”328，它放置在室內(nèi)或室外不存在好的信號(hào)覆蓋的地方。反向鏈路網(wǎng)絡(luò)單元326連接到天線304，調(diào)整該天線以工作在蜂窩網(wǎng)絡(luò)工作頻帶。反向鏈路網(wǎng)絡(luò)單元326也連接到天線312，調(diào)整該天線以工作在適合的未許可國家信息基礎(chǔ)設(shè)施(U-NII)頻帶，其中設(shè)計(jì)系統(tǒng)以工作在U-NII頻帶。遵照有關(guān)規(guī)定，也可以設(shè)計(jì)系統(tǒng)以工作在未許可個(gè)人通信服務(wù)(U-PCS)頻帶或工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療(ISM)頻帶。未許可頻率的選擇依賴于設(shè)備的設(shè)計(jì)和系統(tǒng)規(guī)范?？梢栽谝恍┫到y(tǒng)設(shè)計(jì)中使用在稱為U-NII頻帶的無線頻譜部分中定義的頻率。一些設(shè)計(jì)修改用于ISM頻帶操作。修改與用于ISM頻帶操作的最小擴(kuò)頻因子10和最大允許發(fā)射功率有關(guān)。如果設(shè)計(jì)系統(tǒng)以工作在ISM頻帶，那么信號(hào)使用進(jìn)一步的頻譜擴(kuò)展調(diào)制/解調(diào)以及其它修改，以滿足FCC47 Part15，subpart E規(guī)范。
為U-NII操作定義的頻帶如下1)5.15-5.25 GHz@最大發(fā)射功率2.5mW/MHz2)5.25-5.35 GHz@最大發(fā)射功率12.5mW/MHz3)5.725-5.825 GHz@最大發(fā)射功率50mW/MHz只要信號(hào)發(fā)射滿足FCC47 CFR Part-15，允許任何U-NII頻帶中的未許可操作。說明性的增強(qiáng)器的操作滿足規(guī)范FCC47 CFR Part-15(subpart E用于U-NII頻率)。
“反向鏈路用戶單元”328連接到天線314，調(diào)整該天線以工作在與天線312相同的頻帶，該頻帶例如是U-NII頻帶。反向鏈路用戶單元328也連接到天線322，調(diào)整該天線以工作在蜂窩網(wǎng)絡(luò)工作頻帶。
天線322連接到LNA單元320，該LNA單元320進(jìn)而連接到帶通濾波器321。LNA單元320可以是高性能放大器，它具有15dB的典型增益以及1.5dB的噪聲系數(shù)，具有足夠的帶寬以覆蓋頻譜的適當(dāng)部分?？梢栽O(shè)計(jì)帶通濾波器321以讓蜂窩頻譜的所有或希望部分通過，或者可以是一排交迭帶通濾波器，覆蓋感興趣的蜂窩系統(tǒng)的完整頻譜，具有RF開關(guān)使得可以手動(dòng)或自動(dòng)地選擇所選頻帶或帶寬。帶通濾波器321連接到變頻器318。變頻器318能夠?qū)⒎涓C網(wǎng)絡(luò)工作頻帶轉(zhuǎn)換到U-NII頻譜的希望的部分，并且為了校正操作包括所有組件如混頻器和濾波器。變頻器318連接到反向鏈路用戶單元發(fā)射機(jī)316。設(shè)計(jì)發(fā)射機(jī)單元316以工作在U-NII頻帶并符合FCC 47 CFRPart-15，subpart E規(guī)定，并且可以與工作在希望的U-NII工作頻帶的單個(gè)放大器一樣簡單，或者可以是具有放大器和濾波器的更復(fù)雜的發(fā)射機(jī)，或者甚至是WLAN發(fā)射機(jī)如802.11a。發(fā)射機(jī)單元316連接到天線314。用于增強(qiáng)器的反向鏈路部分的操作的U-NII頻帶的所選擇部分，不同于用于增強(qiáng)器的前向鏈路部分的操作的U-NII頻帶的所選擇部分，并且充分分離，使得從一個(gè)鏈路的操作到另一個(gè)基本上不經(jīng)受干擾。
天線312連接到反向鏈路網(wǎng)絡(luò)單元接收機(jī)310，設(shè)計(jì)該接收機(jī)以接收由單元328發(fā)射的信號(hào)。連接到變頻器308的接收機(jī)310可以與工作在設(shè)備工作頻率的希望的U-NII頻帶的單個(gè)LNA一樣簡單，或者可以更好地設(shè)計(jì)它以具有額外的功能如自動(dòng)增益控制(AGC)、多個(gè)串連的放大級和可變信道選擇濾波器，或者甚至WLAN接收機(jī)如802.11a(其中802.11a的發(fā)射機(jī)部分用在用戶單元316中)。如果自動(dòng)增益控制(AGC)用在接收機(jī)310中，并且設(shè)計(jì)該單元用于CDMA蜂窩網(wǎng)絡(luò)，通過選擇AGC帶寬以基本上小于CDMA系統(tǒng)的功率控制重復(fù)速率，例如在WCDMA網(wǎng)絡(luò)中小于1.5kHz，使得AGC操作不干擾閉環(huán)功率控制，從而增強(qiáng)性能。連接到接收機(jī)單元310和可變增益放大器單元306的變頻器308，將輸入信號(hào)從U-NII頻帶轉(zhuǎn)換到蜂窩網(wǎng)絡(luò)工作頻率，并且為校正操作包括所有組件如混頻器和濾波器。變頻器單元308執(zhí)行與變頻器單元318相反的轉(zhuǎn)換操作。變頻器308連接到工作在蜂窩網(wǎng)絡(luò)工作頻帶的可變增益放大器306?？勺冊鲆娣糯笃?06連接到天線304。天線304將發(fā)射具有與由移動(dòng)單元324發(fā)射的頻率基本上相似的頻率的信號(hào)。
由天線304發(fā)射的信號(hào)在返回和重新進(jìn)入天線322之前將經(jīng)受功率電平的一些損失，該信號(hào)是由天線單元322接收的原始入射信號(hào)的放大重復(fù)版本。重新進(jìn)入天線322的信號(hào)以下稱為“上行鏈路返回信號(hào)”。上行鏈路返回信號(hào)的rms信號(hào)值和原始入射信號(hào)的rms值在天線322端子的輸出端的比值，除掉天線單元304和322之間的系統(tǒng)和傳播路徑延遲，是上行鏈路返回信號(hào)路徑損失，并且這里稱為“上行鏈路系統(tǒng)路徑損失”，并且稱為PLul。
進(jìn)一步地，“上行鏈路系統(tǒng)鏈路增益”，這里稱為Gul，定義為“在天線304端子的輸入端的rms信號(hào)值與在天線322端子的rms信號(hào)值的比值，其中如上定義的上行鏈路系統(tǒng)路徑損失PLul是無窮大(例如，天線304和天線322之間沒有EM耦合路徑)，并且除掉所有系統(tǒng)和傳播延遲(從天線322通過系統(tǒng)到天線304)”。
設(shè)置可變增益放大器單元306增益，使得上行鏈路系統(tǒng)鏈路增益Gul比上行鏈路系統(tǒng)路徑損失PLul小“上行鏈路增益余量”的量dgul，避免系統(tǒng)中的“正反饋”環(huán)路，例如，Gul＝PLul-dgul(dB)注意所有值PLul、Gul和dgul都是dB單位。dgul的值的范圍從0到PLul，并且這里為了說明的目的可以假定為3dB。但是，可能為dgul選擇更好的值，其中進(jìn)一步優(yōu)化系統(tǒng)性能。
通常前向和反向鏈路頻率對充分靠近，使得Gul水平基本上相似于Gdl水平，并且PLul水平基本上相似于PLdl水平，以及dgul水平基本上相似于dgdl水平。
唯一的增強(qiáng)器單元身份碼和可選的設(shè)備位置可以發(fā)射到蜂窩網(wǎng)絡(luò)。該信息可以用于在室內(nèi)環(huán)境中定位用戶，例如通過產(chǎn)生重度編碼(保護(hù))的低比特速率的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)包含長的已知先導(dǎo)序列、反向鏈路網(wǎng)絡(luò)單元326的唯一的身份碼、可選的精度和緯度。然后在反向鏈路網(wǎng)絡(luò)單元326內(nèi)，通過適合的調(diào)制方法，該信息可以為低頻譜泄漏而脈沖成形，并且疊加到給定信道的反向鏈路信號(hào)上。調(diào)制方法的選擇依賴于工作的蜂窩系統(tǒng)。例如，對經(jīng)過恒定包絡(luò)調(diào)制如高斯最小相移鍵控(GMSK)的GSM，可以使用幅度調(diào)制(具有低調(diào)制指數(shù)(index))。對具有快速反向鏈路功率控制的CDMA系統(tǒng)，可以使用差分二進(jìn)制相移鍵控(DBPSK)作為調(diào)制方法。在基站從接收的信道信號(hào)提取信息可能涉及基站接收機(jī)修改，但是不影響蜂窩鏈路的正常工作。
圖4在同一張圖中顯示包括網(wǎng)絡(luò)單元502以及用戶單元504的系統(tǒng)500的實(shí)施例。前向鏈路網(wǎng)絡(luò)單元514(圖2中的201)和反向鏈路網(wǎng)絡(luò)單元516(圖3中的326)現(xiàn)在在一個(gè)單元中，以下稱為網(wǎng)絡(luò)單元502。前向鏈路用戶單元518(圖2中的202)和反向鏈路用戶單元520(圖3中的328)現(xiàn)在在一個(gè)單元中，以下稱為用戶單元504。在圖4中，圖2中的發(fā)射/接收天線203和圖3中的發(fā)射/接收天線304，由單個(gè)天線506和雙工濾波器528代替。為最優(yōu)性能設(shè)計(jì)雙工濾波器單元528，并且滿足用于蜂窩操作的規(guī)范。圖2中的發(fā)射/接收天線204和圖3中的發(fā)射/接收天線312，也由單個(gè)天線508和雙工濾波器526代替。進(jìn)一步地，圖2中的發(fā)射/接收天線205和圖3中的發(fā)射/接收天線314由圖4中的單個(gè)天線510和雙工濾波器524代替。而且，圖2中的發(fā)射/接收天線206和圖3中的發(fā)射/接收天線322由圖4中的單個(gè)天線512和雙工濾波器522代替。為最優(yōu)性能設(shè)計(jì)雙工濾波器單元522，并且遵從用于蜂窩操作的規(guī)范。GSM系統(tǒng)是FDD系統(tǒng)，如此，反向鏈路頻率不同于前向鏈路頻率。在這樣的系統(tǒng)中，雙工濾波器提供適當(dāng)?shù)墓δ?。但是，如果網(wǎng)絡(luò)單元502和用戶單元504為TDD系統(tǒng)設(shè)計(jì)，那么雙工器528和522可由混合合并器或“循環(huán)器”代替。但是，仍然使用雙工器526和524，因?yàn)樵赨-NII頻帶中前向鏈路和反向鏈路頻率保持分離(例如FDD)。通過小的修改，同軸電纜(如RG58或IS inch heliax)可能代替天線508和510用于連接網(wǎng)絡(luò)單元502和用戶單元504。在這樣的安排中，其中同軸電纜用于鏈路連接，雖然仍然是可能，但上變頻到U-NII頻帶是多余的，并且系統(tǒng)可以工作而前向和反向鏈路信號(hào)保持在原始的蜂窩頻率。
蜂窩頻帶中用于網(wǎng)絡(luò)單元502的發(fā)射功率電平在-10dBm到37dBm的范圍，下行鏈路接收機(jī)靈敏度大約是-110dBm到-120dBm。蜂窩頻帶中用于用戶單元504的發(fā)射功率電平在-20dBm到0dBm的范圍，上行鏈路接收機(jī)靈敏度大約是-110dBm到-120dBm。
所述的增強(qiáng)器系統(tǒng)通常圓滿地工作在有限的場合，那里天線506和512之間的隔離大于上行鏈路和下行鏈路系統(tǒng)鏈路增益。為確保增強(qiáng)器系統(tǒng)在所有傳播和工作條件下的校正操作，并且不需要定向天線，系統(tǒng)設(shè)計(jì)中可以包括幾個(gè)特征1.因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)單元502和用戶單元504大多數(shù)時(shí)間互相之間相對固定，并且可能使用其它網(wǎng)絡(luò)元件如基站、天線(空間)分集用于發(fā)射和接收操作。
2.在反向鏈路中由天線506發(fā)射的信號(hào)基本上與由天線512接收的反向鏈路信號(hào)處于相同的工作頻帶。同樣地，在前向鏈路中，由天線512發(fā)射的信號(hào)基本上與由天線單元506接收的前向鏈路信號(hào)處于相同的工作頻帶。因?yàn)橛汕跋蜴溌肪W(wǎng)絡(luò)單元514接收的信號(hào)通過天線單元508和510發(fā)射到前向鏈路用戶單元518，并且進(jìn)而因?yàn)槿缓笤谕ㄟ^天線單元512的重新發(fā)射之前放大由前向鏈路用戶單元518接收的信號(hào)，所以通過天線512和506，在兩個(gè)前向鏈路網(wǎng)絡(luò)單元514和前向鏈路用戶單元518之間存在反饋環(huán)路。環(huán)路中的任何增益導(dǎo)致“正反饋”，該正反饋導(dǎo)致不穩(wěn)定操作，一種對網(wǎng)絡(luò)單元502和用戶單元504的反向鏈路操作也成立的現(xiàn)象。為保持兩個(gè)反饋環(huán)路處于穩(wěn)定工作區(qū)，在前向鏈路中，下行鏈路系統(tǒng)鏈路增益Gdl比下行鏈路系統(tǒng)路徑損失PLdl小dgdl，以便避免系統(tǒng)中的“正反饋”環(huán)路，例如Gdl＝PLdl-dgdl(dB)。同樣地，在反向鏈路中，上行鏈路系統(tǒng)鏈路增益Gul比上行鏈路系統(tǒng)路徑損失PLul小dgul，以便避免系統(tǒng)中的“正反饋”環(huán)路，例如Gul＝PLul-dgul(dB)。傳播損失PLdl和PLul可能因?yàn)檎诒巍⒕嚯x和天線輻射模式，以及多徑傳播和墻穿透損失。這些傳播損失PLdl和PLul的水平不容易得到并且被測量。
3.監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)單元502和用戶單元504的連續(xù)和正確的操作。在網(wǎng)絡(luò)單元502或用戶單元504的任何操作問題能夠?qū)е虑跋蚧蚍聪蜴溌?或兩者)中不想要的傳輸。系統(tǒng)進(jìn)而可以依賴工作在未許可頻帶的無線信道，其傾向于受其它未許可設(shè)備的干擾。而且，網(wǎng)絡(luò)單元502和用戶單元504的操作被協(xié)調(diào)。因此，在兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)502和用戶504單元之間插入控制信令信道。
4.網(wǎng)絡(luò)單元502和用戶單元504的本地振蕩器頻率上基本相似，因?yàn)槿魏尉W(wǎng)絡(luò)502和用戶504單元之間的大的頻率誤差將導(dǎo)致不可接受的蜂窩鏈路性能。在一些實(shí)施例中，導(dǎo)頻信號(hào)可以在控制鏈路中從網(wǎng)絡(luò)單元502發(fā)射到用戶單元504，并且用于兩個(gè)單元的本地振蕩器的同步。在其它例子中，可以使用電源提供波形用于兩個(gè)單元中本地振蕩器的同步。
5.在傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)發(fā)器中，通過使用定向天線，通常提供對應(yīng)于天線512和506的天線之間的充分隔離。這樣的定向天線固有地具有大的孔徑，導(dǎo)致大尺寸天線。為使能天線間的最大RF隔離，使用先進(jìn)的自適應(yīng)時(shí)間和空間信號(hào)處理技術(shù)，使得能夠緩和天線定向要求。
高級特征說明性的高級特征包括在反擊列舉的問題中有用的設(shè)計(jì)解決方案。
圖5顯示系統(tǒng)600，包括網(wǎng)絡(luò)單元602(圖4中的502)，其具有新的設(shè)計(jì)特征。兩個(gè)天線610和608用于天線分集以代替圖4中的單天線506。兩個(gè)天線636和638用于也天線分集以代替圖4中的單天線512。雖然任何分集合并方法如最大比合并或其它的可以用于接收機(jī)鏈，并且發(fā)射分集方法如一個(gè)或兩個(gè)天線中的隨機(jī)相位改變可以用于發(fā)射機(jī)鏈，但是這里建議基于天線切換分集的簡單方法用于接收機(jī)部分。切換可以是連續(xù)的或基于接收的信號(hào)功率電平。因此，連接到雙工器614和613的RF開關(guān)612和前向鏈路網(wǎng)絡(luò)單元604執(zhí)行切換操作，用于網(wǎng)絡(luò)單元602的蜂窩接收操作。而且，連接到雙工器636和638的RF開關(guān)634和雙工濾波器632執(zhí)行切換操作，用于網(wǎng)絡(luò)單元602的U-NII頻帶發(fā)射/接收操作。雙工濾波器614和613也在一端連接到天線610和608，而在另一端連接到復(fù)權(quán)重單元648以及RF開關(guān)單元612。復(fù)權(quán)重單元648連接到功率分割器(混合合并器)646和微控制器626。功率分割器(混合合并器)646通過定向耦合器618連接到反向鏈路網(wǎng)絡(luò)單元606。在一個(gè)實(shí)施例中，所有定向耦合器可以是17dB定向耦合器。而且，雙工濾波器632通過通過定向耦合器630連接到前向鏈路網(wǎng)絡(luò)單元604，而反向鏈路網(wǎng)絡(luò)單元606通過定向耦合器616連接。否則可以使用混合合并器代替定向耦合器618、630和616。在一些實(shí)施例中可能是有利的配置中，圖600中，反向鏈路網(wǎng)絡(luò)單元606接收機(jī)單元310內(nèi)部LNA可以位于定向耦合器616或者混合合并器替代之前。
校準(zhǔn)信號(hào)產(chǎn)生器/發(fā)射機(jī)單元622通過定向耦合器618耦合到網(wǎng)絡(luò)單元602的反向鏈路發(fā)射機(jī)路徑。單元622提供信道監(jiān)聽信號(hào)(channel-soundingsignal)，該信號(hào)用于確立網(wǎng)絡(luò)單元602天線608和610以及到校準(zhǔn)信號(hào)接收機(jī)620的輸入端之間的復(fù)信道特性。由單元622產(chǎn)生的信道監(jiān)聽信號(hào)通過復(fù)權(quán)重單元648和分集天線610和608以最大發(fā)射電平發(fā)射，該電平基本上低于來自蜂窩網(wǎng)絡(luò)的任何期望信號(hào)電平(例如比最小期望蜂窩信號(hào)電平低20dB)。合并發(fā)射的信道監(jiān)聽信號(hào)電平和校準(zhǔn)信號(hào)接收機(jī)單元620使用的處理增益等于或小于上行鏈路鏈路增益余量(dgul)。由單元622產(chǎn)生的信道監(jiān)聽信號(hào)是由已知偽隨機(jī)(PN)碼調(diào)制的直接序列擴(kuò)頻信號(hào)，該偽隨機(jī)碼具有已知的碼相位(以下稱為“自己的碼”相位)，并且具有與網(wǎng)絡(luò)單元602和用戶單元702(圖6中)的前向和反向鏈路工作帶寬可比較的碼片速率(例如對5MHz帶寬，5M碼片/秒)，以及提供足夠處理增益的最小碼長度，它也具有比最大預(yù)期路徑延遲更長的碼時(shí)間持續(xù)時(shí)間。1000個(gè)碼片的碼長度對大多數(shù)情況就足夠了。信道監(jiān)聽信號(hào)可以連續(xù)地發(fā)射或只在需要時(shí)發(fā)射。選擇碼相位使得最小碼相位差別大于以碼片的倍數(shù)測量的最大預(yù)期路徑延遲，并且其后碼相位應(yīng)該是最小碼相位的整數(shù)倍。校準(zhǔn)信號(hào)接收機(jī)單元620由定向耦合器616耦合到網(wǎng)絡(luò)單元602的反向鏈路接收路徑。校準(zhǔn)信號(hào)接收機(jī)單元620使用已知的PN碼和發(fā)射碼相位，檢測和解調(diào)由單元622發(fā)射的信道監(jiān)聽信號(hào)，該信號(hào)通過閉環(huán)機(jī)制進(jìn)入反向鏈路路徑，該機(jī)制存在于網(wǎng)絡(luò)單元602和圖6中的用戶單元702之間，該用戶單元702在圖4中顯示為用戶單元504。配置校準(zhǔn)信號(hào)接收機(jī)單元620以確立接收信號(hào)強(qiáng)度和相位-復(fù)信道沖激響應(yīng)，該響應(yīng)存在于網(wǎng)絡(luò)單元602天線608和610的合并輸出與到校準(zhǔn)信號(hào)接收機(jī)620的輸入之間。通過類似于RAKE接收機(jī)路徑搜索器的相關(guān)操作，或者通過對采樣的接收信號(hào)的適當(dāng)?shù)膲K的矩陣逆操作，校準(zhǔn)信號(hào)接收機(jī)單元620確立接收信號(hào)強(qiáng)度和相位，這些在附錄A中更詳細(xì)地討論。校準(zhǔn)信號(hào)接收機(jī)單元620包括很多子單元，包括變頻器以將校準(zhǔn)信號(hào)變回到基帶頻率，以及圖中未顯示的其它單元如A/D變換器和基帶處理器以執(zhí)行基帶算法。可以唯一地分配PN碼相位，或者根據(jù)隨機(jī)算法導(dǎo)出，使得兩個(gè)單元具有相同碼相位的幾率可很低。其它碼偏移分配策略也是可能的，如動(dòng)態(tài)分配，在該動(dòng)態(tài)分配中如果在那個(gè)地理區(qū)域中未檢測到這樣的偏移，那么選擇該碼偏移。該特征使校準(zhǔn)信號(hào)接收機(jī)620能夠掃描和接收“其它碼”相位，并且因此確立是否任何其它信號(hào)耦合到可能正工作在同一地理區(qū)域的其它單元或從其它單元耦合。可以使用多于一個(gè)碼相位確立復(fù)信道沖激響應(yīng)，使得由其它系統(tǒng)檢測的幾率增大。用于信道監(jiān)聽信號(hào)的PN碼可以用關(guān)于網(wǎng)絡(luò)單元602的身份的信息調(diào)制。發(fā)射的信道監(jiān)聽信號(hào)的載波頻率可以位于工作蜂窩系統(tǒng)頻帶。但是，可以使用其它頻帶中的載波頻率，如位于2.4GHz的ISM頻帶，用于信道監(jiān)聽信號(hào)的發(fā)射。當(dāng)使用其它頻帶中的載波頻率時(shí)，校準(zhǔn)信號(hào)產(chǎn)生器和發(fā)射機(jī)622載波頻率盡可能接近工作頻帶。信道監(jiān)聽信號(hào)PN碼的碼片速率和發(fā)射功率以如下的方式實(shí)現(xiàn)信道監(jiān)聽信號(hào)遵從FCC47 CFR Part-15規(guī)則。ISM頻帶不同于蜂窩工作頻帶，但是足夠靠近，以使系統(tǒng)能夠收斂空間算法權(quán)重，并確立復(fù)權(quán)重單元648中使用的權(quán)重W0和W1。在操作實(shí)現(xiàn)中，可以考慮ISM和蜂窩工作頻帶之間的天線特性和平均信號(hào)功率的任何天線和傳播差別。
設(shè)備ID和參考頻率單元624主要產(chǎn)生二進(jìn)制相移鍵控(BPSK)信號(hào)，該信號(hào)由設(shè)備ID號(hào)調(diào)制并且置于U-NII頻帶的適合的部分，并且通過定向耦合器630耦合在網(wǎng)絡(luò)單元602的前向鏈路的發(fā)射機(jī)路徑中。該單元“頻率鎖定”到網(wǎng)絡(luò)單元602的本地振蕩器。選擇信號(hào)的載波頻率，以避免對網(wǎng)絡(luò)單元602的前向鏈路的發(fā)射機(jī)路徑中的主要蜂窩信號(hào)的不可接受的干擾，但是為了最優(yōu)傳輸帶寬充分靠近。在網(wǎng)絡(luò)單元602和用戶單元702為了它們的操作使用電源供應(yīng)的情形，60Hz或50Hz電源振蕩可以用于“鎖定”兩個(gè)單元的本地振蕩器到公共頻率源。60Hz或50Hz電源振蕩由適合的電路轉(zhuǎn)換到為網(wǎng)絡(luò)單元602和用戶單元702的操作所選擇的頻率。
控制鏈路單元628是那兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)單元602和圖6中的用戶單元702之間的無線鏈路。它可以是工作在未許可頻帶之一中的簡單私有鏈路，或者可以是與蜂窩信號(hào)路徑復(fù)用的帶內(nèi)控制信令。它也可以是標(biāo)準(zhǔn)的無線鏈路如802.11b、802.11a或藍(lán)牙，被設(shè)計(jì)工作在未許可頻帶中?？刂奇溌穯卧?28連接到微控制器單元626，并且能夠通過適當(dāng)?shù)慕涌谕ㄐ??？刂奇溌穯卧?28也連接到用于發(fā)射和接收控制信號(hào)的天線644和642。如果工作帶寬和頻率允許，通過對單元602小的修改，天線單元636和638也可以用于控制鏈路單元628的操作。在一些實(shí)施例中，用戶單元702可以是很簡單的設(shè)備，所有信號(hào)處理和控制功能在網(wǎng)絡(luò)單元602中支持。如果這樣，在用戶單元702中，控制鏈路單元628可以被除去，或者可以實(shí)現(xiàn)非常簡單的控制信令，如帶內(nèi)頻率狀況(tone)以設(shè)置系統(tǒng)帶寬和增益。只要天線帶寬允許，通過對單元602小的修改，天線單元636和638也可以用于控制鏈路單元628操作。
微控制器單元626可以是簡單的微控制器，如具有適當(dāng)?shù)拇鎯?chǔ)器和接口的ARM7或ARM9。微控制器單元626正在控制網(wǎng)絡(luò)單元602的操作，并且可以在有用的情形執(zhí)行一些額外的信號(hào)調(diào)節(jié)和處理，如信號(hào)電平平均、估計(jì)，以及自適應(yīng)算法，如最小均方(LMS)和回歸最小平方(RLS)。微控制器單元626的操作包括設(shè)置工作帶寬和設(shè)置權(quán)重W0和W1，從而通過控制鏈路單元628通信并控制圖6中的用戶單元702，通信并控制校準(zhǔn)信號(hào)產(chǎn)生器和發(fā)射機(jī)622和校準(zhǔn)信號(hào)接收機(jī)620，為接收機(jī)天線分集操作切換，并且監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)單元602和用戶單元702的校正操作。微控制器單元626的其它任務(wù)作為圖8A、8B、8C和8D中的例子公開。微控制器單元626連接到單元627、628、622、606、604、620、648和624，以及RF開關(guān)634和612。微控制器626使用在校準(zhǔn)信號(hào)接收機(jī)單元620的輸出端的復(fù)信道沖激響應(yīng)，并且使用最小均方(LMS)、回歸最小平方(RLS)、QR-RLS或QR分解，計(jì)算復(fù)權(quán)重W0和W1的值，使得在幅度上降低或最小化在校準(zhǔn)信號(hào)接收機(jī)單元620的輸出端接收的復(fù)信道沖激響應(yīng)。在這樣的發(fā)射權(quán)重安排下，用于網(wǎng)絡(luò)單元602和用戶單元702之間的上行鏈路頻率的RF隔離，被適配在傳播信道內(nèi)，使能來自天線608和610的最大可能總ERP(有效發(fā)射功率)，因此使能最大覆蓋區(qū)域。
單元628、622、606、604、620、624全部連接到本地振蕩器單元640，并且從本地振蕩器640信號(hào)得出時(shí)鐘和參考頻率。簡單的用戶接口單元627，例如鍵盤、簡單的變光開關(guān)(dipswitch)或類似設(shè)備，連接到微控制器單元626。網(wǎng)絡(luò)單元602具有可以由用戶接口單元627設(shè)置的唯一“身份碼”，可以由微控制器單元626訪問，并且可以發(fā)送給用戶單元702微控制器單元728或可能在網(wǎng)絡(luò)單元602的操作范圍內(nèi)的任何其它用戶單元。
圖6顯示包括用戶單元702(圖4中的504)的轉(zhuǎn)發(fā)器700的實(shí)施例，該用戶單元包括新的設(shè)計(jì)特征。兩個(gè)天線734和736用于天線分集以代替圖4中的單天線512。而且，兩個(gè)天線704和706用于天線分集以代替圖4中的單天線510。雖然任何分集合并方法如最大比合并等可以用于接收機(jī)鏈，并且發(fā)射分集方法如一個(gè)或兩個(gè)天線中的隨機(jī)相位改變可以用于發(fā)射機(jī)鏈，但是可以實(shí)現(xiàn)基于天線切換分集的簡單方法用于接收機(jī)。切換可以是連續(xù)的或基于接收的信號(hào)功率電平。因此，連接到雙工器754和756的RF開關(guān)732和反向鏈路用戶單元726執(zhí)行切換操作，用于用戶單元702的蜂窩接收操作。而且，連接到雙工器704和706的RF開關(guān)712和雙工濾波器714執(zhí)行切換操作，用于用戶單元702的U-NII頻帶發(fā)射/接收操作。雙工器754和756也在一端連接到天線734和736，而在另一端連接到復(fù)權(quán)重單元748以及RF開關(guān)單元732。復(fù)權(quán)重單元748連接到功率分割器(混合合并器)745和微控制器728。功率分割器(混合合并器)745通過定向耦合器746連接到前向鏈路用戶單元724。所有定向耦合器可以是17dB定向耦合器。而且，雙工濾波器714可以通過通過定向耦合器740和718連接到前向鏈路用戶單元724，并且也連接到反向鏈路用戶單元726。前向鏈路用戶單元328接收機(jī)210內(nèi)部LNA可以位于圖700(可以增強(qiáng)性能的配置)中的定向耦合器718和740之前。
校準(zhǔn)信號(hào)產(chǎn)生器/發(fā)射機(jī)單元744通過定向耦合器746耦合到用戶單元702的前向鏈路發(fā)射機(jī)路徑。單元744產(chǎn)生信道監(jiān)聽信號(hào)，該信號(hào)用于確立用戶單元702天線734和736以及到校準(zhǔn)信號(hào)接收機(jī)742的輸入端之間的復(fù)信道特性。由單元744產(chǎn)生的信道監(jiān)聽信號(hào)通過復(fù)權(quán)重單元748和分集天線734和736以最大發(fā)射電平發(fā)射，該電平基本上低于來自蜂窩網(wǎng)絡(luò)的任何期望信號(hào)電平，例如比最小期望蜂窩信號(hào)電平低20dB。合并發(fā)射的信道監(jiān)聽信號(hào)電平和校準(zhǔn)信號(hào)接收機(jī)單元742中使用的處理增益，小于或等于下行鏈路鏈路增益余量dgdl。由單元744產(chǎn)生的信道監(jiān)聽信號(hào)是由已知偽隨機(jī)(PN)碼調(diào)制的直接序列擴(kuò)頻信號(hào)，該偽隨機(jī)碼具有已知的碼相位，例如稱為“自己的碼”相位，并且具有與用戶單元702和圖5中所示的網(wǎng)絡(luò)單元602的前向和反向鏈路工作帶寬可比較的碼片速率，例如對5MHz帶寬為5M碼片/秒。PN碼進(jìn)而可以具有足夠提供適合的處理增益的最小碼長度，并且它超過最大預(yù)期路徑延遲。1000個(gè)碼片的PN碼長度對大多數(shù)情況就足夠了。信道監(jiān)聽信號(hào)可以連續(xù)地發(fā)射或只有由條件喚醒時(shí)發(fā)射。選擇碼相位使得最小碼相位差別大于以多個(gè)碼片測量的最大預(yù)期路徑延遲。隨后的碼相位可以是最小碼相位的整數(shù)倍。校準(zhǔn)信號(hào)接收機(jī)單元742由定向耦合器740耦合到用戶單元702的前向鏈路接收路徑，并且使用已知的PN碼和發(fā)射碼相位檢測和解調(diào)由單元744發(fā)射的信道監(jiān)聽信號(hào)。信道監(jiān)聽信號(hào)通過閉環(huán)機(jī)制進(jìn)入反向鏈路路徑，該機(jī)制存在于用戶單元702和圖5中的網(wǎng)絡(luò)單元602之間，該網(wǎng)絡(luò)單元602在圖4中也顯示為單元502。校準(zhǔn)信號(hào)接收機(jī)單元742適合確立接收的信號(hào)強(qiáng)度和相位。復(fù)信道沖激響應(yīng)存在于用戶單元702合并天線734和736的輸出與到校準(zhǔn)信號(hào)接收機(jī)742的輸入端子之間。通過例如類似于RAKE接收機(jī)路徑搜索器的相關(guān)操作，或者通過對采樣的接收信號(hào)的適當(dāng)?shù)膲K的矩陣逆操作，校準(zhǔn)信號(hào)接收機(jī)單元742設(shè)置接收信號(hào)幅度和相位，如在附錄A中公開的。校準(zhǔn)信號(hào)接收機(jī)單元742包括很多子單元，如將校準(zhǔn)信號(hào)變回到基帶頻率的變頻器，以及其它單元，如A/D變換器和基帶處理器以執(zhí)行基帶算法。子單元在圖中未顯示?？梢晕ㄒ坏胤峙銹N碼相位，或者根據(jù)隨機(jī)算法導(dǎo)出，使得兩個(gè)單元具有相同碼相位的幾率很低。其它碼偏移分配策略也是可能的。例如，可以使用動(dòng)態(tài)分配，使得選擇碼偏移以避免同一地理區(qū)域中其它這樣的偏移。動(dòng)態(tài)分配使校準(zhǔn)信號(hào)接收機(jī)742能夠掃描和接收“其它碼”相位，并且因此確立是否任何其它信號(hào)耦合到可能正工作在同一地理區(qū)域的其它單元或從該單元耦合。進(jìn)一步地，可以使用多于一個(gè)碼相位確立復(fù)信道沖激響應(yīng)，使得由其它系統(tǒng)檢測到的幾率增大。用于信道監(jiān)聽信號(hào)的PN碼可以用關(guān)于用戶單元702的身份的信息調(diào)制。發(fā)射的信道監(jiān)聽信號(hào)的載波頻率可以位于工作蜂窩頻帶。但是，可以使用其它頻帶中的載波頻率，如位于2.4GHz的ISM頻帶，用于信道監(jiān)聽信號(hào)的發(fā)射。其它頻帶的使用使校準(zhǔn)信號(hào)產(chǎn)生器和發(fā)射機(jī)744載波頻率盡可能接近工作頻帶。選擇信道監(jiān)聽信號(hào)PN碼的碼片速率和發(fā)射功率，使得信道監(jiān)聽信號(hào)遵從FCC47 CFR Part-15規(guī)則。雖然ISM頻帶不同于蜂窩工作頻帶，但是足夠靠近以使系統(tǒng)能夠收斂空間算法權(quán)重，并確立復(fù)權(quán)重單元748中使用的權(quán)重W0和W1。平均信號(hào)功率和天線特性中ISM和蜂窩工作頻帶之間的任何天線和傳播差別可以在設(shè)計(jì)階段研究，并且在最后系統(tǒng)設(shè)計(jì)中考慮。
參考信號(hào)接收機(jī)單元716連接到定向耦合器718，該接收機(jī)單元能夠接收由圖5中的設(shè)備ID和參考頻率單元624產(chǎn)生的發(fā)射信號(hào)。接收機(jī)能夠提取由網(wǎng)絡(luò)單元602設(shè)備ID和參考頻率產(chǎn)生器624發(fā)射的參考頻率和ID碼。然后，提取的參考頻率用于提供參考本地振蕩器722。定向耦合器718連接到前向鏈路用戶單元724。反向鏈路用戶單元726連接到雙工濾波器714?；蛘撸瑓⒖夹盘?hào)和本地振蕩器單元722可以基于控制鏈路單元720振蕩器，如果單元726能夠鎖定到接收的信號(hào)載波頻率，該載波頻率已經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)單元602的控制鏈路單元628發(fā)射。
控制鏈路單元720是那兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)單元602和用戶單元702之間的無線鏈路。它可以是工作在未許可頻帶之一中的私有鏈路，或者可以是標(biāo)準(zhǔn)的無線鏈路如802.11b、802.11a或藍(lán)牙，被設(shè)計(jì)工作在未許可頻帶中?？刂奇溌穯卧?20連接到微控制器單元728，并且能夠通過適當(dāng)?shù)慕涌谕ㄐ??？刂奇溌穯卧?20也連接到用于發(fā)射和接收控制信號(hào)的天線708和710。注意只要天線帶寬和工作帶寬允許，通過對單元702小的修改，天線單元704和706也可以用于控制鏈路單元720操作。
微控制器單元728是簡單的微控制器，如具有適當(dāng)?shù)拇鎯?chǔ)器和接口的ARM7或ARM9。微控制器單元728正在控制用戶單元702的操作，并且可以在適當(dāng)條件下執(zhí)行一些額外的信號(hào)調(diào)節(jié)和處理，如信號(hào)電平平均和估計(jì)，以及自適應(yīng)算法如LMS和RLS。微控制器單元728可以設(shè)置工作帶寬和設(shè)置權(quán)重W0和W1，從而通過控制鏈路單元720通信并控制圖5中的網(wǎng)絡(luò)單元602，并且通信并控制校準(zhǔn)信號(hào)產(chǎn)生器和發(fā)射機(jī)744和校準(zhǔn)信號(hào)接收機(jī)742。微控制器單元728也可以為接收機(jī)天線分集操作切換，并且監(jiān)視用戶單元702的校正操作。微控制器728的其它任務(wù)作為圖8A、8B、8C和8D中說明的例子公開。微控制器單元728連接到單元720、742、744、716、748、726和724，以及RF開關(guān)732和712。微控制器728可使用在校準(zhǔn)信號(hào)接收機(jī)單元742的輸出端的復(fù)信道沖激響應(yīng)，并且使用最小均方(LMS)、回歸最小平方(RLS)、QR-RLS或QR分解，以計(jì)算復(fù)權(quán)重W0和W1的最優(yōu)值，使得降低或最小化在校準(zhǔn)信號(hào)接收機(jī)單元742的輸出端的接收的復(fù)信道沖激響應(yīng)。在公開的發(fā)射權(quán)重安排下，用于網(wǎng)絡(luò)單元602和用戶單元702之間的下行鏈路頻率的RF隔離被適配在傳播信道內(nèi)，使能來自天線734和736的最大可能總ERP(有效發(fā)射功率)以及最大覆蓋區(qū)域。
單元720、726、724、742、744和728被說明連接到本地振蕩器單元722，并且從本地振蕩器722信號(hào)得出時(shí)鐘和參考頻率。簡單的用戶接口單元721，例如鍵盤或簡單的變光開關(guān)，可以連接到微控制器單元728。網(wǎng)絡(luò)單元702具有可以由用戶接口單元721設(shè)置的唯一“身份碼”，對微控制器單元728可訪問，并且可以通信給網(wǎng)絡(luò)單元602微控制器單元626或可能在用戶單元702的操作范圍內(nèi)的其它網(wǎng)絡(luò)或用戶單元。
如對天線單元610和608使用垂直極化以及對天線734和736使用水平極化的技術(shù)，可以進(jìn)一步改善系統(tǒng)性能。如在傳統(tǒng)的增強(qiáng)器和轉(zhuǎn)發(fā)器系統(tǒng)中，通過使用定向天線也可能改善系統(tǒng)性能。
唯一的網(wǎng)絡(luò)單元602身份碼和可選的設(shè)備位置可以發(fā)射到蜂窩網(wǎng)絡(luò)。該信息可以用于在室內(nèi)環(huán)境中定位用戶，例如通過產(chǎn)生重度編碼(保護(hù))的低比特速率的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)包含長的已知先導(dǎo)序列、唯一的身份碼以及可選的網(wǎng)絡(luò)單元602的精度和緯度。然后在網(wǎng)絡(luò)單元602內(nèi)，通過適合的調(diào)制方法，該信息為了低頻譜泄漏可以脈沖成形，并且疊加到給定信道的反向鏈路信號(hào)上。調(diào)制方法的選擇依賴于工作的蜂窩系統(tǒng)。例如，對經(jīng)過恒定包絡(luò)調(diào)制如高斯最小相移鍵控(GMSK)的GSM，可以使用幅度調(diào)制(具有低調(diào)制指數(shù))。對具有快速反向鏈路功率控制的碼分多址(CDMA)系統(tǒng)，可以使用差分二進(jìn)制相移鍵控(DBPSK)作為調(diào)制方法。在基站從接收的信道信號(hào)提取上述信息可能涉及基站接收機(jī)修改，但是不影響蜂窩鏈路的正常工作。
上面系統(tǒng)操作的例子在圖7A、7B、7C、7D、8A、8B、8C和8D中顯示。圖7A、7B、7C和7D是用于網(wǎng)絡(luò)單元602的系統(tǒng)操作流程圖，而圖8A、8B、8C和8D是用于用戶單元702的流程圖。例子不包括用于網(wǎng)絡(luò)單元602和用戶單元702的完整操作的所有可能的功能。例子顯示用于網(wǎng)絡(luò)單元602和用戶單元702的基本操作的最小控制流的一個(gè)例子。在微控制器626上可以同時(shí)執(zhí)行兩個(gè)獨(dú)立的控制流操作。第一個(gè)控制流建立增強(qiáng)器的正常操作。第二個(gè)控制流監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)單元602和用戶單元702之間的控制鏈路的操作。對“加電”、“復(fù)位”或“停止”指令，網(wǎng)絡(luò)單元602默認(rèn)設(shè)置復(fù)權(quán)重單元648權(quán)重W0和W1到“初始值”。權(quán)重的“初始值”是這樣的值它允許從兩個(gè)天線608和610的最小功率輻射，兩個(gè)輻射的場之間沒有相位差別，例如垂射輻射(broadside radiation)。對網(wǎng)絡(luò)單元602的“加電”或“復(fù)位”指令，假定感興趣的用戶單元702的“身份碼”已知或通過用戶接口單元627預(yù)先輸入到網(wǎng)絡(luò)單元602中，微控制器單元626開始圖7A中的控制流802。微控制器單元626指示控制鏈路單元628與用戶單元702建立804鏈路?？刂奇溌穯卧?28使用適合的協(xié)議繼續(xù)嘗試與用戶單元702的控制單元720建立通信鏈路，直到這樣的鏈路建立806。如果希望，微控制器單元626選擇808工作的U-NII頻帶，并且指示校準(zhǔn)信號(hào)接收機(jī)單元620嘗試接收810 U-NII頻帶中所有可能的碼偏移，確保沒有來自其它用戶單元的信號(hào)路徑工作在進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)單元602的緊靠的區(qū)域(immediate area)中，并且便于選擇未使用的碼偏移和傳輸信道。如果網(wǎng)絡(luò)單元602和其它工作的用戶單元之間存在812非期望的信號(hào)路徑，依賴于耦合路徑的嚴(yán)重性和“其它單元”接收的信道監(jiān)聽信號(hào)強(qiáng)度，比較接收信號(hào)信噪比(SNR)和閾值SNRth之后，可以采取幾個(gè)不同動(dòng)作，該閾值SNRth基于對可接受性能的最大允許干擾加噪聲電平8141)如果從其它用戶單元接收的信道監(jiān)聽信號(hào)的強(qiáng)度低于閾值SNRth，指示沒有對網(wǎng)絡(luò)單元602和用戶單元702的操作的干擾，那么微控制器626如正常一樣前進(jìn)到動(dòng)作824。
2)如果從其它用戶單元接收的信道監(jiān)聽信號(hào)的強(qiáng)度高于閾值SNRth，指示對網(wǎng)絡(luò)單元602和用戶單元702的操作有干擾，那么網(wǎng)絡(luò)單元602將試圖選擇另一個(gè)U-NII工作頻帶(步驟816)，并且如果更多的U-NII工作頻帶可用，就重復(fù)步驟808、810和812(步驟816)。
3)如果從其它用戶單元接收的信道監(jiān)聽信號(hào)的強(qiáng)度高于閾值SNRth，指示對網(wǎng)絡(luò)單元602和用戶單元702的操作有干擾，并且不能找到新的干凈的U-NII工作頻帶，那么網(wǎng)絡(luò)單元602將發(fā)出適合的差錯(cuò)信號(hào)(塊818)，并指示用戶單元720停止工作(步驟9)，并且網(wǎng)絡(luò)單元602停止工作(步驟822)。
在網(wǎng)絡(luò)單元602和用戶單元702之間成功建立控制鏈路并且成功選擇U-NII工作頻帶之后，微控制器626通過控制鏈路單元628指示用戶單元702在選擇的U-NII頻帶中掃描824可能的碼偏移。微控制器626等待來自用戶單元702的掃描報(bào)告。如果任何其它單元正在附近工作并且被用戶單元702檢測到，那么微控制器626尋找816另一個(gè)U-NII頻帶并且遵從隨后的所述步驟。如果沒有其它的工作單元被用戶單元702檢測到，那么微控制器626如圖7B中所示，選擇828稱為“自己的碼”相位的未使用的碼偏移。微控制器626通過控制鏈路單元628通知830用戶單元702所選擇的“自己的碼”相位。網(wǎng)絡(luò)單元602進(jìn)入832“信道監(jiān)聽”模式之后，微控制器626通過控制鏈路單元628指示用戶單元702也進(jìn)入834“信道監(jiān)聽”。在“信道監(jiān)聽”模式，網(wǎng)絡(luò)單元602中的分集開關(guān)612和634和用戶單元702中的732和712保持在當(dāng)前位置，例如不切換。微控制器626通過控制鏈路單元628指示836用戶單元702開始信道監(jiān)聽操作。微控制器626設(shè)置838復(fù)權(quán)重單元648權(quán)重W0和W1到“初始值”。微控制器626指示840校準(zhǔn)信號(hào)產(chǎn)生器和發(fā)射機(jī)單元622用指定的“自己的碼”相位開始發(fā)射。微控制器626也指示842校準(zhǔn)信號(hào)接收機(jī)單元620嘗試接收信道監(jiān)聽信號(hào)，用于上述由發(fā)射機(jī)單元622使用的碼偏移。如果使用復(fù)權(quán)重單元648的指定權(quán)重組沒有檢測到844基本的信道監(jiān)聽信號(hào)，并且上行鏈路系統(tǒng)鏈路增益Gul小于指定的最大允許系統(tǒng)增益846，那么微控制器626修改并發(fā)出848新的權(quán)重值給復(fù)權(quán)重單元648，使得信道監(jiān)聽信號(hào)的發(fā)射功率增大預(yù)先確定的步長dG，同時(shí)保持權(quán)重W0和W1的相對相位相同。重復(fù)動(dòng)作842、844、846和848，直到檢測到基本的信道監(jiān)聽信號(hào)或達(dá)到最大允許系統(tǒng)增益。如果達(dá)到最大允許系統(tǒng)增益，就保持850最近的權(quán)重不變，作為用于正常操作的最優(yōu)權(quán)重。如果未達(dá)到最大允許系統(tǒng)增益，并且在校準(zhǔn)信號(hào)接收機(jī)620的輸出端出現(xiàn)基本的信道監(jiān)聽信號(hào)，那么使用自適應(yīng)收斂算法如LMS進(jìn)一步修改852權(quán)重W0和W1，使得信道監(jiān)聽信號(hào)功率降低或最小化。新權(quán)重發(fā)給854復(fù)權(quán)重單元648用于信道監(jiān)聽信號(hào)的發(fā)射。如果權(quán)重充分收斂856，控制流就繼續(xù)，否則重復(fù)動(dòng)作840到856。成功收斂網(wǎng)絡(luò)單元602權(quán)重W0和W1之后，微控制器626檢查858，并且如果被保證，就等待860用戶單元702權(quán)重收斂的確認(rèn)。成功收斂網(wǎng)絡(luò)單元602和用戶單元702權(quán)重W0和W1之后，微控制器626指示862用戶單元702退出信道監(jiān)聽模式，并且退出864信道監(jiān)聽模式。微控制器626指示866校準(zhǔn)信號(hào)接收機(jī)620繼續(xù)接收由校準(zhǔn)信號(hào)發(fā)射機(jī)622發(fā)射的信道監(jiān)聽信號(hào)。如果安全平均信道監(jiān)聽信號(hào)功率電平被超過足夠數(shù)量的時(shí)間868，那么微控制器626控制流到達(dá)動(dòng)作832，并且重新開始信道監(jiān)聽過程。如果平均信道監(jiān)聽信號(hào)功率電平在期望的范圍內(nèi)，那么校準(zhǔn)信號(hào)接收機(jī)620被指示用所有其它可能的碼偏移接收并檢測870信道監(jiān)聽信號(hào)。如果未檢測到具有足夠平均信號(hào)功率電平的信道監(jiān)聽信號(hào)，那么微控制器626檢查874以確立是否從用戶單元702報(bào)告任何消息或問題。如果沒有消息存在，那么微控制器626返回到動(dòng)作866。如果檢測到具有足夠平均信號(hào)功率電平的信道監(jiān)聽信號(hào)，或者由用戶單元702報(bào)告了問題，那么微控制器626到達(dá)876動(dòng)作802，并且重新開始控制流過程。為加速搜索和檢測其它碼偏移，可以實(shí)現(xiàn)校準(zhǔn)信號(hào)接收機(jī)620的兩個(gè)或更多復(fù)本，使得“自己的碼”檢測能夠連續(xù)并且不中斷，并且其它接收機(jī)復(fù)本可以搜索“其它的碼”偏移。
圖7D中顯示第二個(gè)控制流操作。第二個(gè)操作通過監(jiān)視這樣的量，如誤比特率(BER)、信噪比(SNR)、背景噪聲和干擾，檢查控制單元628和720操作的控制鏈路的質(zhì)量和性能(步驟860)。如果鏈路的操作不令人滿意(步驟882)，就標(biāo)記差錯(cuò)信號(hào)(步驟884)，并且將復(fù)權(quán)重單元648權(quán)重W0和W1設(shè)置到“初始值”(步驟886)，并且指示用戶單元702做同樣的事(步驟888)，并且最終微控制器626返回到步驟802(步驟890)。
圖7A、7B、7C和7D是用于用戶單元702的系統(tǒng)操作流程圖。在微控制器728上同時(shí)執(zhí)行兩個(gè)獨(dú)立的控制流操作。第一個(gè)控制流建立增強(qiáng)器的正常操作。第二個(gè)控制流監(jiān)視用戶單元702和網(wǎng)絡(luò)單元602之間的控制鏈路的校正操作。對“加電”、“復(fù)位”或“停止”指令，用戶單元702默認(rèn)設(shè)置復(fù)權(quán)重單元748權(quán)重W0和W1到“初始”值?！俺跏肌睓?quán)重值是這樣定義的值它使能從兩個(gè)天線734和736的最小功率輻射，兩個(gè)輻射的場之間沒有相位差別，例如垂射輻射。對用戶單元702的“加電”或“復(fù)位”指令，假定感興趣的網(wǎng)絡(luò)單元602的“身份碼”可用或通過用戶接口單元721預(yù)先輸入到用戶單元702中，微控制器單元728開始902圖8A中的控制流。微控制器單元728指示904控制鏈路單元720與網(wǎng)絡(luò)單元602建立通信?？刂奇溌穯卧?20使用適合的協(xié)議，并且繼續(xù)嘗試與網(wǎng)絡(luò)單元602的控制單元628建立906通信鏈路，直到鏈路建立。微控制器單元728嘗試908檢測來自網(wǎng)絡(luò)單元602的指令消息，并且繼續(xù)這樣做直到檢測到指令910。從網(wǎng)絡(luò)單元602接收到第一個(gè)指令時(shí)，微控制器單元728嘗試確定指令內(nèi)容。第一個(gè)分析912確定是否接收的指令是“停止”指令。對“停止”指令，微控制器單元728設(shè)置914復(fù)權(quán)重單元648權(quán)重W0和W1到“初始”值，并且繼續(xù)檢測新的指令。如果指令是“掃描指定U-NII頻帶中的所有碼偏移”，那么微控制器單元728指示校準(zhǔn)信號(hào)接收機(jī)單元742掃描918指定頻帶中的所有可能的碼偏移，確保不存在來自其它網(wǎng)絡(luò)單元的信號(hào)路徑工作在進(jìn)入用戶單元702的緊靠的區(qū)域中，并且便于選擇未使用的碼偏移和傳輸信道。用戶單元702通過控制鏈路720通知920網(wǎng)絡(luò)單元602對具有有效的信號(hào)電平的碼偏移的掃描結(jié)果，并且等待新的指令。微控制器單元728等待908來自網(wǎng)絡(luò)單元602的新指令。
如果新指令是“進(jìn)入信道監(jiān)聽模式”922，那么微控制器單元728通過設(shè)置分集開關(guān)732和712到固定的非切換狀態(tài)，進(jìn)入924該模式。微控制器728設(shè)置926復(fù)權(quán)重單元748權(quán)重W0和W1到“初始”值。微控制器728指示校準(zhǔn)信號(hào)產(chǎn)生器和發(fā)射機(jī)單元744用指定的“自己的碼”相位開始發(fā)射928。微控制器728也指示校準(zhǔn)信號(hào)接收機(jī)單元742嘗試接收930信道監(jiān)聽信號(hào)，用于上述由發(fā)射機(jī)單元744使用的碼偏移。如果使用復(fù)權(quán)重單元748的指定權(quán)重組沒有檢測到基本的信道監(jiān)聽信號(hào)，并且下行鏈路系統(tǒng)鏈路增益Gdl小于指定的最大允許系統(tǒng)增益934，那么微控制器728修改并發(fā)出936新的權(quán)重值給復(fù)權(quán)重單元748，使得信道監(jiān)聽信號(hào)的發(fā)射功率增大預(yù)先確定的步長dG，同時(shí)保持936權(quán)重W0和W1的相對相位。重復(fù)動(dòng)作930、932、934和936，直到檢測到基本的信道監(jiān)聽信號(hào)或達(dá)到最大允許系統(tǒng)增益。如果達(dá)到最大允許系統(tǒng)增益，那么保持944最近的權(quán)重作為用于正常操作的最優(yōu)權(quán)重。如果未達(dá)到最大允許系統(tǒng)增益，并且在校準(zhǔn)信號(hào)接收機(jī)742的輸出端存在基本的信道監(jiān)聽信號(hào)，那么使用自適應(yīng)收斂算法如LMS進(jìn)一步修改938權(quán)重W0和W1，使得信道監(jiān)聽信號(hào)功率降低或最小化。新權(quán)重發(fā)給940復(fù)權(quán)重單元748用于信道監(jiān)聽信號(hào)的發(fā)射。如果權(quán)重充分收斂，那么控制流繼續(xù)到下一個(gè)動(dòng)作，否則重復(fù)動(dòng)作928到942。成功收斂用戶單元702權(quán)重W0和W1之后，微控制器單元728通知946網(wǎng)絡(luò)單元602并確認(rèn)權(quán)重的收斂。微控制器單元728在動(dòng)作948和950中等待指令以退出信道監(jiān)聽模式。檢測到“退出信道監(jiān)聽模式”指令之后，微控制器單元728退出952該工作模式，并且指示校準(zhǔn)信號(hào)接收機(jī)742繼續(xù)接收954由校準(zhǔn)信號(hào)發(fā)射機(jī)744發(fā)射的信道監(jiān)聽信號(hào)。
如果安全平均信道監(jiān)聽信號(hào)功率電平被超過足夠數(shù)量的時(shí)間956，那么微控制器728設(shè)置926復(fù)權(quán)重單元748權(quán)重W0和W1到“初始”值，并且通知964網(wǎng)絡(luò)單元602，并且返回到動(dòng)作908。如果平均信道監(jiān)聽信號(hào)功率電平在期望的范圍內(nèi)，那么校準(zhǔn)信號(hào)接收機(jī)742被指示用其它可能的碼偏移接收并檢測958信道監(jiān)聽信號(hào)。如果檢測到具有基本的平均信號(hào)功率電平的信道監(jiān)聽信號(hào)，那么微控制器728到達(dá)960動(dòng)作962。如果未檢測到具有基本的平均信號(hào)功率電平的其它信道監(jiān)聽信號(hào)，那么微控制器728返回到動(dòng)作908。為加速搜索和檢測其它碼偏移，可以包括校準(zhǔn)信號(hào)接收機(jī)單元620的兩個(gè)或更多復(fù)本，使得“自己的碼”檢測能夠連續(xù)并且不中斷。其它接收機(jī)復(fù)本可以掃描“其它的碼”偏移。
圖8D中顯示第二個(gè)控制流操作。第二個(gè)操作通過監(jiān)視970這樣的量，如誤比特率(BER)、信噪比(SNR)、背景噪聲和干擾，檢查控制單元720和628的控制鏈路的質(zhì)量和性能(步驟860)。如果鏈路的操作不令人滿意972，就標(biāo)記差錯(cuò)信號(hào)974，并且將復(fù)權(quán)重單元748權(quán)重W0和W1設(shè)置976到“初始值”。微控制器728返回978到動(dòng)作902之前通知977網(wǎng)絡(luò)單元602。
該說明只是系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的例子?？梢詫?shí)現(xiàn)其它可能的方法和解決方案，并且省略了控制信令的一些說明。可以注意幾點(diǎn)。
1.網(wǎng)絡(luò)單元602可以控制幾個(gè)用戶單元，如用戶單元702。在這樣的設(shè)置中，可以修改圖7A、7B、7C、7D、8A、8B、8C和8D中顯示的示例控制流，使得網(wǎng)絡(luò)單元602可以首先獨(dú)立地初始化每個(gè)用戶單元，并且在最后的動(dòng)作中一起初始化。在具有多個(gè)用戶單元如用戶單元702的配置中，網(wǎng)絡(luò)單元602權(quán)重可以對用戶單元收斂，該用戶單元具有與網(wǎng)絡(luò)單元602的最小上行鏈路系統(tǒng)路徑損失PLul。因此，增強(qiáng)器網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)用戶單元702可以具有唯一的碼相位。
2.用戶單元在信道監(jiān)聽操作中活躍的網(wǎng)絡(luò)單元602的控制下，可以進(jìn)行另一個(gè)用于具有多個(gè)用戶單元702的配置的修改，包括網(wǎng)絡(luò)和用戶單元的增強(qiáng)器網(wǎng)絡(luò)中的單元的最后權(quán)重收斂。因此，合并的信號(hào)功率電平不超過安全限制。如果對反向或前向系統(tǒng)鏈路來自用戶單元的合并信號(hào)超過可接受的電平，那么適合的權(quán)重必須在迭代的步長中修改到滿足前向和反向鏈路的最大允許系統(tǒng)鏈路增益的水平。
3.雖然網(wǎng)絡(luò)單元602和用戶單元702中前向鏈路方向信號(hào)路徑總是活躍的以增強(qiáng)信標(biāo)，例如用于移動(dòng)通信的全球系統(tǒng)(GSM)中基站的廣播控制信道(BCCH)發(fā)射，但網(wǎng)絡(luò)單元602和用戶單元702的反向鏈路信號(hào)路徑不需要活躍，除非根據(jù)上行鏈路或者選通信號(hào)的存在檢測到基本的信號(hào)電平。當(dāng)心的是，反向鏈路選通操作不干擾信道監(jiān)聽信號(hào)路徑以及單元622和620通信。因此，選通操作是信道監(jiān)聽過程期間的連續(xù)操作，信道監(jiān)聽定期執(zhí)行。
4.可以實(shí)現(xiàn)硬件和控制軟件中的修改，以將網(wǎng)絡(luò)單元602和用戶單元702合并到單個(gè)單元中，“背靠背”(back-to-back)地連接。參考圖11說明背靠背選項(xiàng)的設(shè)計(jì)和操作。
5.唯一的網(wǎng)絡(luò)單元602身份碼和可選的設(shè)備位置可以發(fā)射到蜂窩網(wǎng)絡(luò)。該信息可以用于在室內(nèi)環(huán)境中定位用戶，例如通過產(chǎn)生重度編碼(保護(hù))的低比特速率的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)包含長的已知先導(dǎo)序列、網(wǎng)絡(luò)單元602的唯一身份碼和可選的精度和緯度。然后在網(wǎng)絡(luò)單元602內(nèi)，通過適合的調(diào)制方法，該信息可以為了低頻譜泄漏而脈沖成形，并且疊加到給定信道的反向鏈路信號(hào)上。調(diào)制方法的選擇依賴于工作的蜂窩系統(tǒng)。例如，對經(jīng)過恒定包絡(luò)調(diào)制如高斯最小相移鍵控(GMSK)的GSM，可以使用幅度調(diào)制(具有低調(diào)制指數(shù))。對具有快速反向鏈路功率控制的碼分多址(CDMA)系統(tǒng)，可以使用差分二進(jìn)制相移鍵控(DBPSK)作為調(diào)制方法。在基站從接收的信道信號(hào)提取上述信息可能涉及基站接收機(jī)修改，但是不影響蜂窩鏈路的正常工作。
6.對前向和反向鏈路中的未許可頻帶(U-NII)操作，系統(tǒng)設(shè)計(jì)也可以包括網(wǎng)絡(luò)單元602和用戶單元702之間的閉環(huán)功率控制。閉環(huán)功率控制可以基于很低速率例如10Hz的差分或絕對功率控制命令，基于接收信號(hào)功率，以增大或降低U-NII頻帶發(fā)射功率，使得只從網(wǎng)絡(luò)單元602側(cè)的天線636、638和用戶單元702側(cè)的天線704和706發(fā)射足夠的功率用于校正操作。可變增益放大器可以用于網(wǎng)絡(luò)單元602和用戶單元702中的U-NII頻帶的發(fā)射。閉環(huán)功率控制消息可以在網(wǎng)絡(luò)單元602和用戶單元702之間，通過控制鏈路單元628和720在前向和反向鏈路中交換。
7.在網(wǎng)絡(luò)單元602側(cè)，一旦復(fù)權(quán)重單元648權(quán)重W0和W1收斂，空間抖動(dòng)可以疊加到天線輻射模式上，使得多徑駐波模式被充分?jǐn)_亂以在上行鏈路上包括分集增益。第二組權(quán)重可以收斂以保持“零”的空間位置，同時(shí)充分改變輻射模式以產(chǎn)生天線輻射模式分集。通過首先執(zhí)行方向?qū)ふ遥鐚υ紮?quán)重使用離散傅立葉變換(DFT)以識(shí)別“零”位置，并且使用算法如最小方差線性約束波束成形算法(MVLCBF)形成新權(quán)重——該約束是空間“零”位置——從而可收斂權(quán)重。兩組權(quán)重之間重復(fù)的切換在上行鏈路上產(chǎn)生天線模式分集增益。可以在用戶單元702的下行鏈路路徑上實(shí)現(xiàn)類似的結(jié)構(gòu)和技術(shù)。
8.在網(wǎng)絡(luò)單元602和用戶單元702的說明性實(shí)施例中，在復(fù)權(quán)重單元648和748中只使用兩組復(fù)權(quán)重W0和W1，因?yàn)閮蓚€(gè)分集天線在兩個(gè)單元都容易可用。在其它實(shí)施例中，在網(wǎng)絡(luò)單元602和用戶單元702中，通過從公開的結(jié)構(gòu)和技術(shù)略微修改，可以使用多于兩個(gè)天線，并且因此多于兩個(gè)權(quán)重。
9.雖然網(wǎng)絡(luò)單元602中的復(fù)權(quán)重單元648和網(wǎng)絡(luò)單元702中的復(fù)權(quán)重單元748用于發(fā)射機(jī)波束成形，類似的復(fù)權(quán)重單元可以用在到網(wǎng)絡(luò)單元602中的前向鏈路網(wǎng)絡(luò)單元604和網(wǎng)絡(luò)單元702中的反向鏈路用戶單元726的接收機(jī)的輸入端，使得也可以進(jìn)行接收機(jī)波束成形。僅僅通過小的修改，接收機(jī)權(quán)重收斂可以基于與發(fā)射機(jī)實(shí)現(xiàn)類似的過程。
10.可以轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)單元602中的復(fù)權(quán)重單元648和網(wǎng)絡(luò)單元702中的復(fù)權(quán)重單元748的權(quán)重W0和W1，網(wǎng)絡(luò)單元602中的反向鏈路網(wǎng)絡(luò)單元606和網(wǎng)絡(luò)單元702中的前向鏈路用戶單元724完全“關(guān)閉”或“禁用”，使得不重復(fù)或者發(fā)射蜂窩信號(hào)。因此，網(wǎng)絡(luò)單元602中的復(fù)權(quán)重單元648和網(wǎng)絡(luò)單元702中的復(fù)權(quán)重單元748的權(quán)重W0和W1的收斂，可以在增強(qiáng)器開始正常操作之前首先收斂。
上面的討論可以適用于所有各種公開的增強(qiáng)器的所有不同的模擬實(shí)現(xiàn)。
數(shù)字實(shí)現(xiàn)例子圖9顯示網(wǎng)絡(luò)單元602(圖9中標(biāo)記為1002)的數(shù)字實(shí)現(xiàn)的例子，該網(wǎng)絡(luò)單元置于室內(nèi)或室外存在好的信號(hào)覆蓋的地方。對網(wǎng)絡(luò)單元1002的蜂窩頻帶發(fā)射機(jī)和接收機(jī)，兩個(gè)天線1004和1006用于天線分集。而且，兩個(gè)天線1036和1038用于網(wǎng)絡(luò)單元1002的U-NII頻帶操作的天線分集。雖然任何分集合并方法如最大比合并或其它可以用于接收機(jī)鏈，并且發(fā)射分集方法如一個(gè)或兩個(gè)天線中的隨機(jī)相位改變可以用于發(fā)射機(jī)鏈，但是公開的是基于天線切換分集的簡單方法。切換可以是連續(xù)的或基于接收的信號(hào)功率電平。因此，RF開關(guān)1008可以連接到雙工器1007和1010，并且低噪聲放大器(LNA)單元1012對網(wǎng)絡(luò)單元1002的蜂窩接收操作執(zhí)行切換操作。而且，連接到天線1036和1038以及雙工器1034的RF開關(guān)1032和雙工濾波器1034，對網(wǎng)絡(luò)單元1002的U-NII頻帶發(fā)射/接收操作執(zhí)行切換操作。雙工濾波器1007和1010也在一端連接到天線1004和1006，而在另一端連接到復(fù)權(quán)重單元1072以及RF開關(guān)單元1008。復(fù)權(quán)重單元1072連接到功率分割器混合合并器1070和微控制器1060。功率分割器混合合并器1070通過定向耦合器1056連接到功率放大器單元1054。所有定向耦合器可以是17dB定向耦合器。低噪聲放大器(LNA)1012連接到變頻器單元1014。變頻器1014連接到自動(dòng)增益控制(AGC)單元1018。變頻器1014將進(jìn)來的信號(hào)的頻帶從蜂窩頻帶變換到基帶或“接近基帶”的頻帶。變頻器單元1014包括用于接收機(jī)鏈的校正操作的所有濾波。變頻器單元1014的工作頻率由微控制器單元1060設(shè)置。AGC單元1018連接到模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)單元1020和信號(hào)調(diào)節(jié)(SC)單元1022。AGC 1018是可選的并且將接收信號(hào)電平放在基本上靠近ADC 1020的動(dòng)態(tài)范圍的中間。如果被包括，AGC 1018就被配置使得在出現(xiàn)低信號(hào)功率的情況下，工作帶寬內(nèi)的噪聲不主導(dǎo)AGC單元1018的操作。也配置AGC 1018使得在最終的下行鏈路系統(tǒng)鏈路增益Gdl計(jì)算中，補(bǔ)償AGC單元1018的增益貢獻(xiàn)，或者在信號(hào)調(diào)節(jié)(SC)單元1022中補(bǔ)償AGC 1018的增益值。如果在網(wǎng)絡(luò)單元1002中使用AGC單元1018，并且為碼分多址(CDMA)蜂窩網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)該單元，就選擇AGC帶寬比CDMA系統(tǒng)的功率控制重復(fù)速率小得多，例如在WCDMA網(wǎng)絡(luò)中小于1.5kHz，使得AGC操作不干擾閉環(huán)功率控制。如果不包括AGC單元1018，就設(shè)計(jì)ADC單元1020以提供足夠的動(dòng)態(tài)范圍，該范圍可能高達(dá)192dB(32比特)。ADC單元1020連接到信號(hào)調(diào)節(jié)單元1022。信號(hào)調(diào)節(jié)單元1022執(zhí)行的任務(wù)包括用于選擇的工作頻帶的信道選擇濾波、頻率變換、參考頻率插入、信號(hào)電平估計(jì)、AGC算法、WLAN發(fā)射機(jī)算法以及其它信號(hào)調(diào)節(jié)和處理特征。例如，信道選擇濾波器可以作為多相位濾波器實(shí)現(xiàn)，并且為選擇的1.3、5、10和15MHz的工作帶寬設(shè)置，工作在前向鏈路蜂窩或個(gè)人通信服務(wù)(PCS)或選擇的頻譜內(nèi)的任何位置。信號(hào)調(diào)節(jié)單元1022時(shí)鐘頻率從本地參考頻率單元1070獲得并且由時(shí)鐘單元1024提供。信號(hào)調(diào)節(jié)單元1022依賴于系統(tǒng)參數(shù)、工作帶寬和所支持操作的負(fù)載如濾波，可以由多種技術(shù)實(shí)現(xiàn)，如現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、專用集成電路(ASIC)和通用數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)，如Texas Instrument TMS320C6416-7E3處理器。信號(hào)調(diào)節(jié)單元1022包括所有適合的接口和存儲(chǔ)器。信號(hào)調(diào)節(jié)單元1022連接到數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DA/C)單元1026。數(shù)模轉(zhuǎn)換之后，DA/C單元1026包括充分的后濾波。DA/C單元1026連接到變頻器單元1028。變頻器單元1028將輸入信號(hào)的頻率上變頻到U-NII頻帶的所選擇部分。變頻器單元1028包括充分的濾波用于發(fā)射機(jī)鏈的校正操作。變頻器單元1028的工作頻率由微控制器單元1060設(shè)置。因此，動(dòng)態(tài)信道分配(DAC)算法可以用于選擇最好的工作頻帶。變頻器單元1028連接到可變增益放大器單元1030。放大器1030的增益由微控制器單元1060設(shè)置，并且可以設(shè)置到用于U-NII頻帶中發(fā)射的最大允許功率?？勺冊鲆娣糯笃鲉卧?030連接到雙工濾波器1034。雙工濾波器1034連接到反向鏈路LNA 1040和VG放大器1030。LNA 1040連接到變頻器單元1042。變頻器單元1042連接到定向耦合器單元1041。變頻器單元1042將進(jìn)來的信號(hào)的頻帶從U-NII頻帶變換到基帶或“接近基帶”的頻帶。變頻器單元1042包括用于接收機(jī)鏈的校正操作的適合的濾波。變頻器單元1042的工作頻率由微控制器單元1060設(shè)置。定向耦合器單元1041連接到自動(dòng)增益控制(AGC)單元1044和校準(zhǔn)信號(hào)接收機(jī)單元1016。AGC單元1044連接到模數(shù)轉(zhuǎn)換器(AD/C)單元1046和信號(hào)調(diào)節(jié)單元1048。AGC 1044是可選的并且用于將接收信號(hào)電平放在基本上靠近AD/C 1046的動(dòng)態(tài)范圍的中間。如果被包括，AGC 1044被實(shí)現(xiàn)使得在出現(xiàn)低信號(hào)功率的情況下，工作帶寬內(nèi)的噪聲不主導(dǎo)AGC單元1044的操作。選擇AGC單元1044的增益貢獻(xiàn)，以在最終的上行鏈路系統(tǒng)鏈路增益Gul計(jì)算中被補(bǔ)償，或者在信號(hào)調(diào)節(jié)(SC)單元1048中補(bǔ)償AGC 1044的增益值。如果在網(wǎng)絡(luò)單元1002中使用AGC單元1044，并且為CDMA蜂窩網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)該單元，就選擇AGC帶寬比CDMA系統(tǒng)的功率控制重復(fù)速率小得多，例如在WCDMA網(wǎng)絡(luò)中小于1.5kHz，使得AGC操作不干擾閉環(huán)功率控制機(jī)制。如果不包括AGC單元1044，就配置AD/C單元1046以提供適合的動(dòng)態(tài)范圍，該范圍可能高達(dá)192dB(32比特)。AD/C單元1046連接到信號(hào)調(diào)節(jié)單元1048。信號(hào)調(diào)節(jié)單元1048執(zhí)行的任務(wù)包括用于選擇的工作頻帶的信道選擇濾波、頻率變換、信號(hào)校準(zhǔn)接收機(jī)、信號(hào)電平估計(jì)、AGC算法、WLAN發(fā)射機(jī)算法以及任何其它使用信號(hào)調(diào)節(jié)和處理的特征。例如，信道選擇濾波器可以作為多相位濾波器實(shí)現(xiàn)，并且為選擇的1.3、5、10或15MHz的工作帶寬設(shè)置，工作在前向鏈路U-NII或選擇的頻譜內(nèi)的任何位置。信號(hào)調(diào)節(jié)單元1048時(shí)鐘頻率從本地參考頻率單元1070獲得并且由時(shí)鐘單元1024提供。依賴于系統(tǒng)參數(shù)如工作帶寬以及所支持操作負(fù)載如濾波，信號(hào)調(diào)節(jié)單元1048可以由多種技術(shù)實(shí)現(xiàn)，如現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、專用集成電路(ASIC)和通用數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)如TexasInstrument TMS320C6416-7E3處理器。信號(hào)調(diào)節(jié)單元1048包括適合的接口和存儲(chǔ)器。信號(hào)調(diào)節(jié)單元1048連接到數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DA/C)單元1050。DA/C單元1050連接到變頻器單元1052。數(shù)模轉(zhuǎn)換之后，DA/C單元1050實(shí)現(xiàn)適合的后濾波。變頻器單元1052將輸入信號(hào)的頻率上變頻到蜂窩或個(gè)人通信服務(wù)(PCS)頻帶的所選擇部分。變頻器單元1052包括適合的濾波用于發(fā)射機(jī)鏈的校正操作。變頻器單元1052的工作頻率由微控制器單元1060設(shè)置。變頻器單元1052連接到功率放大器單元1054。功率放大器單元1054連接到定向耦合器1056。
校準(zhǔn)信號(hào)產(chǎn)生器/發(fā)射機(jī)單元1058通過定向耦合器1056耦合到網(wǎng)絡(luò)單元1002的反向鏈路發(fā)射機(jī)路徑。單元1058產(chǎn)生信道監(jiān)聽信號(hào)，該信號(hào)用于確立網(wǎng)絡(luò)單元1002天線1004和1006以及到校準(zhǔn)信號(hào)接收機(jī)1016的輸入端之間的復(fù)信道特性。由單元1058產(chǎn)生的信道監(jiān)聽信號(hào)通過復(fù)權(quán)重單元1072和分集天線1004和1006以最大發(fā)射電平發(fā)射，該電平基本上低于來自蜂窩網(wǎng)絡(luò)的任何期望信號(hào)電平，例如比最小期望蜂窩信號(hào)電平低20dB。合并發(fā)射的信道監(jiān)聽信號(hào)電平和校準(zhǔn)信號(hào)接收機(jī)單元1016中使用的處理增益小于或等于上行鏈路鏈路增益余量dgul。由單元1058產(chǎn)生的信道監(jiān)聽信號(hào)是由已知偽隨機(jī)(PN)碼調(diào)制的直接序列擴(kuò)頻信號(hào)，該偽隨機(jī)碼具有已知的碼相位，稱為“自己的碼”相位，并且具有與網(wǎng)絡(luò)單元1002和圖10中顯示的用戶單元2002的前向和反向鏈路工作帶寬可比較的碼片速率，例如對5MHz帶寬為5M碼片/秒，以及最小碼長度以提供適合的處理增益。提供比最大預(yù)期路徑延遲更長的碼長度。1000個(gè)碼片的碼長度對大多數(shù)情況就足夠了。信道監(jiān)聽信號(hào)可以連續(xù)地發(fā)射或只有由發(fā)射提示時(shí)才發(fā)射。選擇碼相位使得最小碼相位差別大于以碼片的倍數(shù)測量的最大預(yù)期路徑延遲。隨后的碼相位是最小碼相位的整數(shù)倍。校準(zhǔn)信號(hào)接收機(jī)單元1016使用由定向耦合器1041已知PN碼耦合到網(wǎng)絡(luò)單元1002的反向鏈路接收路徑。發(fā)射碼相位能夠檢測和解調(diào)由單元1058發(fā)射的信道監(jiān)聽信號(hào)，該信號(hào)通過網(wǎng)絡(luò)單元1002和圖10中的用戶單元2002之間存在的閉環(huán)進(jìn)入反向鏈路路徑。校準(zhǔn)信號(hào)接收機(jī)單元1016適合確立接收信號(hào)強(qiáng)度和相位。復(fù)信道沖激響應(yīng)存在于網(wǎng)絡(luò)單元1002天線1004和1006合并的輸出與到校準(zhǔn)信號(hào)接收機(jī)1016的輸入端之間。通過類似于RAKE接收機(jī)路徑搜索器的相關(guān)操作，或者通過對采樣的接收信號(hào)的適當(dāng)?shù)膲K的矩陣逆操作，校準(zhǔn)信號(hào)接收機(jī)單元1016確立該信號(hào)。校準(zhǔn)信號(hào)接收機(jī)單元1016包括很多子單元，例如變頻器以將校準(zhǔn)信號(hào)變回到基帶頻率。其它子單元是A/D變換器和基帶處理器以執(zhí)行基帶算法。PN碼相位可以唯一地分配或根據(jù)隨機(jī)算法確定，使得兩個(gè)單元具有相同碼相位的幾率可以很低。其它碼偏移分配策略也是可能的，如動(dòng)態(tài)分配，在該動(dòng)態(tài)分配中只要在那個(gè)地理區(qū)域中未檢測到具有相同偏移的其它信號(hào)，就選擇一碼偏移。動(dòng)態(tài)分配使校準(zhǔn)信號(hào)接收機(jī)1016能夠掃描和接收“其它碼”相位，并且因此確立是否存在任何其它信號(hào)耦合到可能正工作在同一地理區(qū)域的其它單元或從其它單元耦合?？梢允褂枚嘤谝粋€(gè)碼相位確立復(fù)信道沖激響應(yīng)，使得由其它系統(tǒng)檢測到的幾率增大。用于信道監(jiān)聽信號(hào)的PN碼可以用關(guān)于網(wǎng)絡(luò)單元1002的身份的信息調(diào)制。發(fā)射的信道監(jiān)聽信號(hào)的波頻率可以是工作的蜂窩頻帶。在其它實(shí)施例中，可以使用其它頻帶中的載波頻率，如位于2.4GHz的ISM頻帶，用于信道監(jiān)聽信號(hào)的發(fā)射。在其它頻帶中，校準(zhǔn)信號(hào)產(chǎn)生器和發(fā)射機(jī)1058載波頻率盡可能接近工作頻帶。實(shí)現(xiàn)信道監(jiān)聽信號(hào)PN碼的碼片速率和發(fā)射功率，使得信道監(jiān)聽信號(hào)遵從FCC47 CFR Part-15規(guī)則。ISM頻帶雖然不同于蜂窩工作頻帶，但是足夠靠近以使系統(tǒng)能夠收斂空間算法權(quán)重并確立復(fù)權(quán)重單元1072中使用的權(quán)重W0和W1?？梢苑治鯥SM和蜂窩工作頻帶之間平均信號(hào)功率和天線特性中的任何天線和傳播差別，并且通過選擇濾波參數(shù)來最小化。
校準(zhǔn)發(fā)射機(jī)單元1058和校準(zhǔn)接收機(jī)單元1016基帶功能以及復(fù)權(quán)重單元1072可以集成，并由信號(hào)調(diào)節(jié)單元1048支持。在這個(gè)示例中，復(fù)權(quán)重單元1072結(jié)合兩個(gè)放大器如位于雙工濾波器1007和1010之前的放大器1054實(shí)現(xiàn)。也在該說明性的示例中，校準(zhǔn)信號(hào)產(chǎn)生器和發(fā)射機(jī)單元1058和校準(zhǔn)信號(hào)接收機(jī)1016都在網(wǎng)絡(luò)單元1002中。在其它實(shí)施例中，一個(gè)或更多校準(zhǔn)信號(hào)產(chǎn)生器1016、發(fā)射機(jī)單元1058和校準(zhǔn)信號(hào)接收機(jī)1016也可以置于用戶單元2002中，具有各種修改并且考慮設(shè)計(jì)因素。圖6中顯示的前向鏈路路徑中的設(shè)備ID和參考頻率單元624可以由數(shù)字網(wǎng)絡(luò)單元1002中的信號(hào)調(diào)節(jié)單元1022支持。說明和功能可以與單元624的相同。
控制鏈路單元1062可以是那兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)單元1002和圖10中顯示的用戶單元2002之間的無線鏈路。控制鏈路單元1062可以是工作在未許可頻帶之一中的私有鏈路，或者可以是標(biāo)準(zhǔn)的無線鏈路如802.11b、802.11a、802.11g或藍(lán)牙鏈路，被設(shè)計(jì)工作在未許可頻帶中?？刂奇溌穯卧?062連接到微控制器單元1060，并且適合通過適當(dāng)?shù)慕涌谂c網(wǎng)絡(luò)或用戶單元通信?？刂奇溌穯卧?062也連接到用于發(fā)射和接收控制信號(hào)的天線1066和1064。通過對單元1002小的修改，天線帶寬和工作頻帶可以使天線單元1036和1038能夠執(zhí)行控制鏈路單元1062的操作。對單元1002小的修改和適當(dāng)選擇工作頻率使控制鏈路單元1062的基帶功能能包括在信號(hào)調(diào)節(jié)單元1022和1048中。發(fā)射/接收控制鏈路單元1062信號(hào)可以在頻率或者時(shí)間上與前向鏈路和反向鏈路網(wǎng)絡(luò)單元1002的發(fā)射/接收信號(hào)復(fù)用，它們由天線1038和1036發(fā)射和接收。
微控制器單元1060可以是簡單的微控制器，如具有適當(dāng)?shù)拇鎯?chǔ)器和接口的ARM7或ARM9。微控制器單元1060可以控制網(wǎng)絡(luò)單元1002的操作，并且可以執(zhí)行額外的信號(hào)調(diào)節(jié)和處理，如信號(hào)電平平均和估計(jì)，以及自適應(yīng)算法如最小均方(LMS)和回歸最小平方(RLS)。微控制器單元1060也可以設(shè)置工作帶寬和權(quán)重W0和W1，從而通過控制鏈路單元1062通信并控制用戶單元2002，并且通信并控制校準(zhǔn)信號(hào)產(chǎn)生器和發(fā)射機(jī)1058和校準(zhǔn)信號(hào)接收機(jī)1016，從而對接收機(jī)天線分集操作切換，并且監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)單元1002和用戶單元2002的校正操作。微控制器1060的其它任務(wù)在圖7A、7B、7C和7D中的說明中詳細(xì)公開。說明性的微控制器單元1060連接到單元1062、1016、1058、1052、1048、1042、1030、1028、1022、1072和1014，以及RF開關(guān)1008和1032。微控制器1060使用在校準(zhǔn)信號(hào)接收機(jī)單元1016的輸出端的復(fù)信道沖激響應(yīng)，并且可以使用最小均方(LMS)、回歸最小平方(RLS)、QR-RLS或QR分解來計(jì)算復(fù)權(quán)重W0和W1的最優(yōu)值，使得降低或最小化在校準(zhǔn)信號(hào)接收機(jī)單元1016的輸出端接收的復(fù)信道沖激響應(yīng)。確定的發(fā)射權(quán)重在傳播信道內(nèi)使能用于網(wǎng)絡(luò)單元1002和用戶單元2002之間的上行鏈路頻率的射頻(RF)隔離，并且進(jìn)而可以使能來自天線1004和1006的最大可能總ERP(有效發(fā)射功率)，導(dǎo)致最大覆蓋區(qū)域。
在一個(gè)安排中，描述單元1062、1016、1058、1052、1042、1060、1028、1046、1020、1024和1014連接到本地振蕩器單元1070，或者可從本地振蕩器1070信號(hào)獲得時(shí)鐘和參考頻率。簡單的用戶接口單元1061可以連接到微控制器單元1060，該接口單元可以是鍵盤、簡單的變光開關(guān)或類似設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)單元1002具有可以由用戶接口單元1061設(shè)置的唯一“身份碼”，可以由微控制器單元1060訪問，并且可以通信給用戶單元2002微控制器單元2054或可能在網(wǎng)絡(luò)單元1002的操作范圍內(nèi)的任何其它用戶單元。
圖10顯示例如圖10中標(biāo)記為2002的用戶單元702的數(shù)字實(shí)現(xiàn)的例子，該用戶單元可能處于室內(nèi)或室外信號(hào)覆蓋差的位置。對用戶單元2002的蜂窩頻帶發(fā)射機(jī)和接收機(jī)，兩個(gè)天線2034和2036可以用于天線分集。兩個(gè)天線2004和2006可以用于用戶單元2002的U-NII頻帶操作的天線分集。雖然任何分集合并方法如最大比合并或其它可以用于接收機(jī)鏈，而且發(fā)射分集方法如一個(gè)或兩個(gè)天線中隨機(jī)相位改變用于發(fā)射機(jī)鏈，但也可以使用基于天線切換分集的簡單方法。切換可以是連續(xù)的或基于接收的信號(hào)功率電平。因此，連接到雙工器2030和2031以及低噪聲放大器(LNA)單元2038的RF開關(guān)2032對用戶單元2002的蜂窩接收操作執(zhí)行切換操作。連接到天線2004和2006以及雙工濾波器2010的RF開關(guān)2008對用戶單元2002的U-NII頻帶的發(fā)射/接收操作執(zhí)行切換操作。雙工濾波器2030和2031也在一端連接到天線2036和2034，而在另一端連接到復(fù)權(quán)重單元2072以及RF開關(guān)單元2032。復(fù)權(quán)重單元2072連接到功率分割器混合合并器2070和微控制器2054。功率分割器混合合并器2070通過定向耦合器2027連接到功率放大器單元2028。定向耦合器可以是17dB定向耦合器。低噪聲放大器(LNA)2038連接到變頻器單元2040。變頻器單元2040連接到自動(dòng)增益控制(AGC)單元2042。變頻器單元2040將進(jìn)來的信號(hào)的頻帶從蜂窩頻帶變換到基帶或“接近基帶”的頻帶。變頻器單元2040對接收機(jī)鏈的校正操作執(zhí)行適合的濾波。變頻器單元2040的工作頻率由微控制器單元2054設(shè)置。自動(dòng)增益控制(AGC)單元2042連接到模數(shù)轉(zhuǎn)換器(AD/C)單元2044和信號(hào)調(diào)節(jié)(SC)單元2046。AGC 2042是可選的并且用于設(shè)置接收信號(hào)電平基本上靠近AD/C 2044的動(dòng)態(tài)范圍的中間。如果被包括，AGC 2042被適配使得在出現(xiàn)低信號(hào)功率的情況下，工作頻帶內(nèi)的噪聲不占統(tǒng)治地位，并且在最終的上行鏈路系統(tǒng)鏈路增益Gul計(jì)算中補(bǔ)償增益貢獻(xiàn)。或者，在信號(hào)調(diào)節(jié)(SC)單元2046中補(bǔ)償AGC 2042的增益值。如果在用戶單元2002中使用AGC單元2042，并且為CDMA蜂窩網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)該單元，那么選擇AGC帶寬比CDMA系統(tǒng)的功率控制重復(fù)速率小得多，例如在WCDMA網(wǎng)絡(luò)中小于1.5kHz，使得AGC操作不干擾閉環(huán)功率控制。如果不包括AGC單元2042，那么AD/C單元2044提供適合的動(dòng)態(tài)范圍，該范圍可能高達(dá)192dB(32比特)。AD/C單元2044連接到信號(hào)調(diào)節(jié)單元2046。
信號(hào)調(diào)節(jié)(SC)單元2046執(zhí)行的任務(wù)包括用于選擇的工作頻帶的信道選擇濾波、頻率變換、參考頻率插入、信號(hào)電平估計(jì)、AGC算法、WLAN發(fā)射機(jī)算法以及其它信號(hào)調(diào)節(jié)和處理特征。例如，信道選擇濾波器可以作為多相位濾波器實(shí)現(xiàn)并且為選擇的1.3、5、10或15MHz的工作帶寬設(shè)置，工作在前向鏈路蜂窩或個(gè)人通信服務(wù)(PCS)或選擇的頻譜內(nèi)的任何位置。信號(hào)調(diào)節(jié)單元2046時(shí)鐘頻率從本地參考頻率單元2023獲得，并且由時(shí)鐘單元2022提供。依賴于系統(tǒng)參數(shù)、工作帶寬和所支持操作的負(fù)載如濾波，信號(hào)調(diào)節(jié)單元2046可以由多種技術(shù)實(shí)現(xiàn)，如現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、專用集成電路(ASIC)和通用數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)，如Texas InstrumentTMS320C6416-7E3處理器。信號(hào)調(diào)節(jié)單元2046包括適合的接口和存儲(chǔ)器。信號(hào)調(diào)節(jié)單元2046連接到數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DA/C)單元2048。DA/C單元2048包括數(shù)模轉(zhuǎn)換之后適合的后濾波。DA/C單元2048連接到變頻器單元2050。變頻器單元2050將輸入信號(hào)的頻率上變頻到U-NII頻帶的所選擇部分。變頻器單元2050包括適合的濾波用于發(fā)射機(jī)鏈的校正操作。變頻器單元2050的工作頻率由微控制器單元2054設(shè)置?？梢允褂脛?dòng)態(tài)信道分配(DAC)選擇最好的工作頻帶。變頻器單元2050連接到可變增益放大器單元2052。這個(gè)放大器2052的增益由微控制器單元2054設(shè)置，并且可以設(shè)置到用于U-NII頻帶中發(fā)射的最大允許功率?？勺冊鲆娣糯笃鲉卧?052連接到雙工濾波器2010。雙工濾波器2010連接到前向鏈路LNA 2012和VG放大器2052。低噪聲放大器(LNA)2012連接到變頻器單元2014。變頻器單元2014連接到定向耦合器單元2017。變頻器單元2014將進(jìn)來的信號(hào)的頻帶從U-NII頻帶變換到基帶或“接近基帶”的頻帶。變頻器單元2014包括用于接收機(jī)鏈的校正操作的濾波。變頻器單元2014的工作頻率由微控制器單元2054設(shè)置。定向耦合器單元2017連接到自動(dòng)增益控制(AGC)單元2016和校準(zhǔn)信號(hào)接收機(jī)單元2015。AGC單元2016連接到模數(shù)轉(zhuǎn)換器(AD/C)單元2018和信號(hào)調(diào)節(jié)單元2020。AGC 2016是可選的，并且設(shè)置接收信號(hào)電平基本上靠近AD/C2018的動(dòng)態(tài)范圍的中間。如果被包括，AGC 2016就被配置使得在出現(xiàn)低信號(hào)功率的情況下，工作頻帶內(nèi)的噪聲不主導(dǎo)操作，并且在最終的下行鏈路系統(tǒng)鏈路增益Gdl計(jì)算中補(bǔ)償增益貢獻(xiàn)。否則，在信號(hào)調(diào)節(jié)(SC)單元2020中補(bǔ)償AGC 2016的增益值。如果在用戶單元2002中使用AGC單元2016，并且為碼分多址(CDMA)蜂窩網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)該單元，那么選擇AGC帶寬比CDMA系統(tǒng)的功率控制重復(fù)速率小得多，例如在WCDMA網(wǎng)絡(luò)中小于1.5kHz，使得AGC操作不干擾閉環(huán)功率控制。如果不包括AGC單元2016，那么AD/C單元2018提供適合的動(dòng)態(tài)范圍，該范圍可能高達(dá)192dB(32比特)。AD/C單元2018連接到信號(hào)調(diào)節(jié)單元2020。信號(hào)調(diào)節(jié)單元2020執(zhí)行的任務(wù)包括用于選擇的工作頻帶的信道選擇濾波、頻率變換、信號(hào)校準(zhǔn)接收機(jī)、信號(hào)電平估計(jì)、AGC算法、WLAN發(fā)射機(jī)算法以及其它信號(hào)調(diào)節(jié)和處理特征。例如，信道選擇濾波器可以作為多相位濾波器實(shí)現(xiàn)，并且為給定的1.3、5、10或15MHz的工作帶寬設(shè)置，工作在前向鏈路U-NII或選擇的頻譜內(nèi)的任何位置。信號(hào)調(diào)節(jié)單元2020時(shí)鐘頻率從時(shí)鐘單元2022獲得，參考頻率單元由單元2023提供。依賴于系統(tǒng)參數(shù)如工作帶寬以及所支持的操作負(fù)載如濾波，信號(hào)調(diào)節(jié)單元2020可以由多種技術(shù)實(shí)現(xiàn)，如現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、專用集成電路(ASIC)和通用數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)，如Texas InstrumentTMS320C6416-7E3處理器。信號(hào)調(diào)節(jié)單元2020包括適合的接口和存儲(chǔ)器。信號(hào)調(diào)節(jié)單元2020連接到數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DA/C)單元2024。DA/C單元2024連接到變頻器單元2026。DA/C單元2024包括數(shù)模轉(zhuǎn)換之后適合的后濾波。變頻器單元2026將輸入信號(hào)的頻率上變頻到蜂窩或個(gè)人通信服務(wù)(PCS)頻帶的所選擇部分。變頻器單元2026包括濾波用于發(fā)射機(jī)鏈的校正操作。變頻器單元2026的工作頻率由微控制器單元2054設(shè)置。變頻器單元2026連接到功率放大器單元2028。功率放大器單元2028連接到定向耦合器2027。
校準(zhǔn)信號(hào)產(chǎn)生器/發(fā)射機(jī)單元2025通過定向耦合器2027耦合到用戶單元2002的前向鏈路發(fā)射機(jī)路徑，并且產(chǎn)生信道監(jiān)聽信號(hào)，該信號(hào)用于確立用戶單元2002天線2034、2036以及到校準(zhǔn)信號(hào)接收機(jī)2015的輸入端之間的復(fù)信道特性。由單元2025產(chǎn)生的信道監(jiān)聽信號(hào)通過復(fù)權(quán)重單元2072和分集天線2034和2036以最大發(fā)射電平發(fā)射，該電平基本上低于來自蜂窩網(wǎng)絡(luò)的任何期望信號(hào)電平，例如比最小期望蜂窩信號(hào)電平低20dB。合并發(fā)射的信道監(jiān)聽信號(hào)電平和校準(zhǔn)信號(hào)接收機(jī)單元2015中使用的處理增益小于或等于下行鏈路鏈路增益余量dgdl。由單元2025產(chǎn)生的信道監(jiān)聽信號(hào)是由已知偽隨機(jī)(PN)碼調(diào)制的直接序列擴(kuò)頻信號(hào)，該偽隨機(jī)碼具有已知的碼相位，該相位可以稱為“自己的碼”相位。信道監(jiān)聽信號(hào)具有與用戶單元2002和圖9中的網(wǎng)絡(luò)單元1002的前向和反向鏈路工作帶寬可比較的碼片速率，例如對5MHz帶寬為5M碼片/秒，以及提供適當(dāng)?shù)奶幚碓鲆娴淖钚〈a長度。產(chǎn)生的信道監(jiān)聽信號(hào)具有比最大預(yù)期路徑延遲更長的時(shí)間碼長度。1000個(gè)碼片的碼長度對大多數(shù)情況就足夠了。信道監(jiān)聽信號(hào)可以連續(xù)地發(fā)射或只有當(dāng)由發(fā)射提示時(shí)發(fā)射。選擇碼相位使得最小碼相位差別大于以碼片的倍數(shù)測量的最大預(yù)期路徑延遲。隨后的碼相位是最小碼相位的整數(shù)倍。校準(zhǔn)信號(hào)接收機(jī)單元2015由定向耦合器2017使用已知PN碼耦合到用戶單元2002的前向鏈路接收路徑。發(fā)射碼相位能夠檢測和解調(diào)由單元2025發(fā)射的信道監(jiān)聽信號(hào)，該信號(hào)通過閉環(huán)機(jī)制進(jìn)入反向鏈路路徑，該機(jī)制存在于用戶單元2002和網(wǎng)絡(luò)單元1002之間。通過類似于RAKE接收機(jī)路徑搜索器的相關(guān)操作，或者通過對采樣的接收信號(hào)的適當(dāng)?shù)膲K的矩陣逆操作，校準(zhǔn)信號(hào)接收機(jī)單元2015適合確立接收信號(hào)強(qiáng)度和相位。復(fù)信道沖激響應(yīng)存在于用戶單元2002天線2034、2036合并的輸出和到校準(zhǔn)信號(hào)接收機(jī)2015的輸入端之間。
校準(zhǔn)信號(hào)接收機(jī)單元2015包括很多子單元。變頻器子單元將校準(zhǔn)信號(hào)變回到基帶頻率。其它單元如A/D變換器和基帶處理器執(zhí)行基帶算法?？梢晕ㄒ坏胤峙銹N碼相位，或者根據(jù)隨機(jī)算法確定，由此兩個(gè)單元具有相同碼相位的幾率可以很低。否則可以使用其它碼偏移分配策略，如動(dòng)態(tài)分配，由此只要在那個(gè)地理區(qū)域中未檢測到這樣的偏移，就選擇一碼偏移。偏移確定使校準(zhǔn)信號(hào)接收機(jī)2015能夠掃描和接收“其它碼”相位，確立是否任何其它信號(hào)耦合到可能正工作在同一地理區(qū)域的其它單元?？梢允褂枚嘤谝粋€(gè)碼相位確立復(fù)信道沖激響應(yīng)，使得由其它系統(tǒng)檢測到的幾率增大。用于信道監(jiān)聽信號(hào)的PN碼可以用關(guān)于用戶單元2002的身份的信息調(diào)制。發(fā)射的信道監(jiān)聽信號(hào)的載波頻率可以設(shè)置到工作蜂窩頻帶，或者可以設(shè)置到其它頻帶中的載波頻率，如位于2.4GHz的ISM頻帶，用于信道監(jiān)聽信號(hào)的發(fā)射。對蜂窩頻帶外的工作頻率，校準(zhǔn)信號(hào)產(chǎn)生器和發(fā)射機(jī)2025載波頻率盡可能接近工作頻帶。實(shí)現(xiàn)信道監(jiān)聽信號(hào)PN碼的碼片速率和發(fā)射功率，使得信道監(jiān)聽信號(hào)遵從FCC47 CFR Part-15規(guī)則。ISM頻帶雖然不同于蜂窩工作頻帶，但是足夠靠近以使系統(tǒng)能夠收斂空間算法權(quán)重，并且確立復(fù)權(quán)重單元2072中使用的權(quán)重W0和W1。在濾波器實(shí)現(xiàn)中可以考慮平均信號(hào)功率和天線特性中ISM和蜂窩工作頻帶之間的任何天線和傳播差別。
校準(zhǔn)發(fā)射機(jī)單元2025和校準(zhǔn)接收機(jī)單元2015基帶功能以及復(fù)權(quán)重單元2072可以集成，并由信號(hào)調(diào)節(jié)單元2020支持。在說明性的示例中，兩個(gè)放大器2028位于雙工濾波器2031和2030之前。說明的示例也包括校準(zhǔn)信號(hào)產(chǎn)生器和發(fā)射機(jī)單元2025和校準(zhǔn)信號(hào)接收機(jī)2015，兩個(gè)都包含在用戶單元2002內(nèi)。在其它實(shí)施例中，在網(wǎng)絡(luò)和用戶單元之一或兩個(gè)中，校準(zhǔn)信號(hào)產(chǎn)生器和發(fā)射機(jī)單元2025和校準(zhǔn)信號(hào)接收機(jī)2015也可以置于網(wǎng)絡(luò)單元1002中，帶有一些修改。圖7中顯示的前向鏈路路徑中的參考頻率接收機(jī)單元716可以由數(shù)字用戶單元2002中的信號(hào)調(diào)節(jié)單元2020支持，具有與單元716相似的結(jié)構(gòu)和功能。
控制鏈路單元2056可以是網(wǎng)絡(luò)單元1002和用戶單元2002之間的無線鏈路，可以是工作在未許可頻帶之一中的私有鏈路，或者可以是標(biāo)準(zhǔn)的無線鏈路如802.11b、802.11a或藍(lán)牙，被設(shè)計(jì)工作在未許可頻帶中?？刂奇溌穯卧?056連接到微控制器單元2054，并且可以適合通過適當(dāng)?shù)慕涌谂c該單元通信。控制鏈路單元2056也連接到用于發(fā)射和接收控制信號(hào)的天線2058和2060。在適合的天線帶寬和工作頻率，通過對單元2002小的修改，天線單元2004和2006也可以用于控制鏈路單元操作。而且，通過對單元2002小的修改和適當(dāng)選擇工作頻率，控制鏈路單元2056的基帶功能可以包括在信號(hào)調(diào)節(jié)單元2046和2020中，發(fā)射/接收控制鏈路單元2056信號(hào)在頻率或時(shí)間上復(fù)用。前向和反向用戶單元2002的發(fā)射/接收信號(hào)由天線2004和2006發(fā)射和接收。
微控制器單元2054可以是簡單的微控制器，如具有適當(dāng)?shù)拇鎯?chǔ)器和接口的ARM7或ARM9。微控制器單元2054控制用戶單元2002的操作，并且可以執(zhí)行一些額外的信號(hào)調(diào)節(jié)和處理操作，如信號(hào)電平平均和估計(jì)以及自適應(yīng)算法。適合的自適應(yīng)算法包括最小均方(LMS)和回歸最小平方(RLS)。微控制器單元2054設(shè)置工作帶寬和設(shè)置權(quán)重W0和W1，從而通過控制鏈路單元2056通信并控制圖9中的網(wǎng)絡(luò)單元1002，通信并控制校準(zhǔn)信號(hào)產(chǎn)生器和發(fā)射機(jī)單元2025和校準(zhǔn)信號(hào)接收機(jī)2015，對接收機(jī)天線分集操作切換，并且為用戶單元2002的校正操作監(jiān)視。其它微控制器2054操作的示例參考圖7A、7B、7C和7D說明。微控制器單元2054連接到單元2056、2052、2050、2046、2040、2026、2020、2015、2025、2072和2014，以及RF開關(guān)2032和2008。微控制器2054使用在校準(zhǔn)信號(hào)接收機(jī)單元2015的輸出端的復(fù)信道沖激響應(yīng)，并且使用最小均方(LMS)、回歸最小平方(RLS)、QR-RLLS或QR分解，計(jì)算復(fù)權(quán)重W0和W1的最優(yōu)值，使得在校準(zhǔn)信號(hào)接收機(jī)單元2015的輸出端接收的復(fù)信道沖激響應(yīng)降低或最小化。通過發(fā)射權(quán)重安排，用于用戶單元2002和網(wǎng)絡(luò)單元1002之間的下行鏈路頻率的射頻(RF)隔離，被適配在傳播信道內(nèi)，使能來自天線2034和2036的最大可能總ERP(有效發(fā)射功率)，并且產(chǎn)生最大覆蓋區(qū)域。
單元2056、2050、2040、2026、2054、2018、2044、2022、2025、2015和2014連接到本地振蕩器單元2023，或者從本地振蕩器2023信號(hào)獲得時(shí)鐘和參考頻率。簡單的用戶接口單元2055連接到微控制器單元2054，該接口單元可以是鍵盤、簡單的變光開關(guān)或類似設(shè)備。用戶單元2002具有唯一的“身份碼”，該“身份碼”可以由用戶接口單元2055設(shè)置，并且可以由微控制器單元2054訪問，并且可以通信給網(wǎng)絡(luò)單元1002微控制器單元1060。
為圖7A、7B、7C、7D、8A、8B、8C和8D給出的控制流說明也可以用于網(wǎng)絡(luò)單元1002和用戶單元2002的數(shù)字實(shí)現(xiàn)，并且關(guān)于圖9和10說明。
在網(wǎng)絡(luò)單元1002和用戶單元2002的反向鏈路操作中，例如，通過天線單元2034和2036接收的信號(hào)通過天線單元1004和1006以更高的信號(hào)功率重新發(fā)射。重新發(fā)射的信號(hào)可以通過天線單元2034和2036重新接收，并且可以稱為“上行鏈路返回信號(hào)”，產(chǎn)生可能導(dǎo)致增強(qiáng)器操作中不穩(wěn)定的信號(hào)返回路徑。在網(wǎng)絡(luò)單元1002和用戶單元2002的數(shù)字實(shí)現(xiàn)中，返回的“上行鏈路返回信號(hào)”的幅度可以通過各種信號(hào)處理技術(shù)降低。
技術(shù)的選擇、設(shè)計(jì)和有效性依賴于系統(tǒng)參數(shù)和工作條件。大多數(shù)多徑緩和算法可以應(yīng)用于返回信號(hào)降低。但是，由于網(wǎng)絡(luò)單元1002和用戶單元2002之間極小的傳播延遲和有限的系統(tǒng)時(shí)間分辨率，傳統(tǒng)算法的實(shí)際實(shí)現(xiàn)在最好的情況下可能是困難和昂貴的，而在最壞的情況下可能是有害的。因此，在“新穎的信道濾波”部分中說明“新穎的濾波技術(shù)”的示例。在接收信號(hào)的重新發(fā)射中插入有意的延遲，從而在天線單元2034和2036的輸出端從原始入射信號(hào)分離返回信號(hào)(“上行鏈路返回信號(hào)”)。例如，約μsec的延遲確保重新發(fā)射信號(hào)從原始接收信號(hào)的時(shí)間分離，并且通過使用“信道濾波”技術(shù)使重新發(fā)射的信號(hào)能夠緩和。延遲可以在信號(hào)調(diào)節(jié)單元1048引入，給定足夠大小的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)緩存器可用性。信道濾波操作可以由信號(hào)調(diào)節(jié)單元1048或信號(hào)調(diào)節(jié)單元2046執(zhí)行，或者可以由連接到AD/C單元1046和信號(hào)調(diào)節(jié)單元1048的獨(dú)立的ASIC或FPGA執(zhí)行。在另一個(gè)實(shí)施例中，通過小修改，信道濾波ASIC或FPGA單元可以置于用戶單元2002中，連接到AD/C單元2044和信號(hào)調(diào)節(jié)單元2046。信道監(jiān)聽信號(hào)可以用于信道估計(jì)，使得用于設(shè)置信道濾波器抽頭的復(fù)權(quán)重單元1072權(quán)重W0和W1收斂之后，在信道監(jiān)聽模式期間，可以估計(jì)包括返回路徑的總的信道響應(yīng)的幅度和相位。信號(hào)路徑中引入信道濾波器也對天線分集方法的操作有影響。復(fù)信道估計(jì)執(zhí)行期間，同步天線切換操作，使得在可能的切換天線組合中只存在兩種可能性。天線切換或選擇可以由網(wǎng)絡(luò)單元1002中的微控制器單元1060和用戶單元2002中的微控制器單元2054控制。信道估計(jì)可以對兩個(gè)傳播路徑進(jìn)行，并且可以確定兩組信道濾波器系數(shù)用于濾波操作。因此，可以與天線選擇同步和協(xié)調(diào)地將有關(guān)的濾波器系數(shù)選擇或切換入操作。信道濾波不用于完全緩和返回信號(hào)，而是用于充分抑制該信號(hào)，使得某些系統(tǒng)增益對信號(hào)增強(qiáng)操作是可能的。有意引入延遲也可以結(jié)合其它已知的信號(hào)處理算法使用，以降低兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)單元1002和用戶單元2002之間的耦合。類似的分析應(yīng)用到網(wǎng)絡(luò)單元1002和用戶單元2002的前向鏈路。因此，在圖10中顯示的前向鏈路校準(zhǔn)信號(hào)的幫助下，在用戶單元2002的前向鏈路中執(zhí)行“延遲”和“信道濾波”。
其它技術(shù)，如對天線單元1004、1006使用垂直極化以及對天線2034、2036使用水平極化，可以進(jìn)一步改善系統(tǒng)性能。系統(tǒng)性能也可以通過使用定向天線改善。
為了在網(wǎng)絡(luò)單元1002和用戶單元2002的數(shù)字實(shí)現(xiàn)中包括“信道濾波”信道估計(jì)，可以修改為圖7A、7B、7C、7D、8A、8B、8C和8D給出的控制流說明。
說明性的描述只是系統(tǒng)可以如何實(shí)現(xiàn)的例子，并且不是唯一可能的方法和解決方案。注意如下幾點(diǎn)1.網(wǎng)絡(luò)單元1002可以控制幾個(gè)用戶單元，如用戶單元2002。在這樣的配置中，可以實(shí)現(xiàn)圖7A、7B、7C、7D、8A、8B、8C和8D中顯示的示例控制流，使得網(wǎng)絡(luò)單元1002可以首先獨(dú)立地并且在最后的步驟中組合地初始化每個(gè)用戶單元。在具有幾個(gè)用戶單元如2002的情況下，網(wǎng)絡(luò)單元1002可以收斂用于用戶單元的權(quán)重，該用戶單元與網(wǎng)絡(luò)單元1002有最小上行鏈路系統(tǒng)路徑損失PLul。因此，增強(qiáng)器網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)用戶單元2002可以具有唯一的碼相位。
2.另一個(gè)用于多用戶單元操作的修改是所有用戶單元在信道監(jiān)聽操作中活躍的網(wǎng)絡(luò)單元的控制下，進(jìn)行具有網(wǎng)絡(luò)和用戶單元的增強(qiáng)器網(wǎng)絡(luò)中單元的最后權(quán)重收斂，使得合并的信號(hào)功率電平不超過安全限制。如果對反向或前向系統(tǒng)鏈路來自用戶單元的合并信號(hào)超過可接受的電平，那么在迭代步驟中修改適合的權(quán)重到一個(gè)水平，使得滿足前向和反向鏈路的最大系統(tǒng)鏈路增益。
3.雖然網(wǎng)絡(luò)單元1002和用戶單元2002中的信號(hào)路徑，通常在前向鏈路方向總是活躍的以增強(qiáng)信標(biāo)，例如用于移動(dòng)通信的全球系統(tǒng)(GSM)中基站的廣播控制信道(BCCH)發(fā)射。網(wǎng)絡(luò)單元1002和用戶單元2002的反向鏈路信號(hào)路徑不需要活躍，除非根據(jù)上行鏈路“選通信號(hào)”的出現(xiàn)檢測到基本的信號(hào)電平。管理反向鏈路“選通操作”以避免干擾涉及單元1058和1016的技術(shù)以及信道監(jiān)聽信號(hào)路徑。“選通操作”變?yōu)樾诺辣O(jiān)聽過程期間連續(xù)的操作，信道監(jiān)聽在定期的基礎(chǔ)上執(zhí)行。
4.可以實(shí)現(xiàn)硬件和控制軟件中的修改，以合并網(wǎng)絡(luò)單元1002和用戶單元2002到單個(gè)單元中，其“背靠背”(back-to-back)地連接。參考圖12顯示和公開背靠背選項(xiàng)的設(shè)計(jì)和操作。
5.唯一的網(wǎng)絡(luò)單元1002身份碼和可選的設(shè)備位置可以發(fā)射到蜂窩網(wǎng)絡(luò)。通過產(chǎn)生包含長的已知先導(dǎo)序列的重度編碼保護(hù)的低比特速率數(shù)據(jù)，該信息可以用于在室內(nèi)環(huán)境中定位用戶。網(wǎng)絡(luò)單元1002的唯一身份碼和可選的精度和緯度也可以發(fā)射。在網(wǎng)絡(luò)單元1002內(nèi)，該信息可以為了低頻譜泄漏脈沖成形，并且通過適合的調(diào)制方法，疊加到給定信道的反向鏈路信號(hào)上。根據(jù)工作的蜂窩系統(tǒng)選擇調(diào)制方法。例如，GSM具有恒定包絡(luò)調(diào)制如高斯最小相移鍵控(GMSK)，使得可以使用具有低調(diào)制指數(shù)的幅度調(diào)制。對具有快速反向鏈路功率控制的CDMA系統(tǒng)，可以使用差分二進(jìn)制相移鍵控(DBPSK)作為調(diào)制方法。在基站從接收的信道信號(hào)提取信息涉及基站接收機(jī)修改，但是不影響蜂窩鏈路的正常工作。
6.對前向和反向鏈路中的未許可頻帶(U-NII)操作，也可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)單元1002和用戶單元2002之間的閉環(huán)功率控制能力。閉環(huán)功率控制可以基于很低速率例如10Hz的差分或絕對功率控制命令，基于接收信號(hào)功率，以增大或降低U-NII頻帶發(fā)射功率。閉環(huán)功率控制將從網(wǎng)絡(luò)單元1002側(cè)的天線1036、1038和用戶單元2002側(cè)的2004和2006發(fā)射的功率、限制到足夠用于校正操作的最小水平。網(wǎng)絡(luò)單元1002和用戶單元2002中的可變增益放大器可以用于U-NII頻帶的發(fā)射。閉環(huán)功率控制消息可以在網(wǎng)絡(luò)單元1002和用戶單元2002之間、通過控制鏈路單元1062和2056在前向和反向鏈路中交換。
7.在網(wǎng)絡(luò)單元1002側(cè)，一旦復(fù)權(quán)重單元1072權(quán)重W0和W1收斂，空間抖動(dòng)可以疊加到天線輻射模式上，使得多徑駐波模式被充分?jǐn)_亂，以在上行鏈路上提供一些分集增益。也可以變換第二組權(quán)重，該權(quán)重保持“零”的空間位置，同時(shí)充分改變輻射模式以產(chǎn)生天線輻射模式分集。通過首先進(jìn)行方向?qū)ふ?，例如，對原始?quán)重使用離散傅立葉變換以識(shí)別“零”位置，并且使用算法如最小方差線性約束波成束形算法(MVLCBF)構(gòu)成新權(quán)重，該約束是空間“零”位置，從而可以收斂權(quán)重。兩組權(quán)重之間的重復(fù)切換在上行鏈路上執(zhí)行天線模式分集增益。對下行鏈路路徑，類似的操作適用于用戶單元2002。
8.在網(wǎng)絡(luò)單元1002和用戶單元2002的示例中，在復(fù)權(quán)重單元1072和2072中只使用兩組復(fù)權(quán)重W0和W1，因?yàn)樵趦蓚€(gè)單元兩個(gè)分集天線都容易地可用。但是，在網(wǎng)絡(luò)單元1002和用戶單元2002中，根據(jù)略微修改的類似分析，可以使用多于兩個(gè)天線，并且因此多于兩個(gè)權(quán)重。
9.雖然在網(wǎng)絡(luò)單元1002和2002中的復(fù)權(quán)重單元1072和2072分別用于發(fā)射機(jī)波束成形，但類似的復(fù)權(quán)重單元可以分別用在到網(wǎng)絡(luò)單元1002和2002的前向鏈路的接收機(jī)的輸入端，以代替RF開關(guān)1008和2032，使得可以進(jìn)行接收機(jī)波束成形。僅僅通過小的修改，接收機(jī)權(quán)重收斂可以基于與發(fā)射機(jī)類似的過程。
10.在網(wǎng)絡(luò)單元1002和2002中的復(fù)權(quán)重單元1072和2072的權(quán)重W0和W1分別可以收斂，網(wǎng)絡(luò)單元1002的反向鏈路不工作，例如在信號(hào)調(diào)節(jié)單元1048內(nèi)不接收和發(fā)射上行鏈路蜂窩頻帶信號(hào)，而用戶單元2002的前向鏈路不工作，例如在信號(hào)調(diào)節(jié)單元2020內(nèi)不接收和發(fā)射下行鏈路蜂窩頻帶信號(hào)，使得不重復(fù)和發(fā)射蜂窩信號(hào)。因此，在開始正常的增強(qiáng)器操作之前，該操作使網(wǎng)絡(luò)單元1002和用戶單元2002中的復(fù)權(quán)重單元1072和2072的權(quán)重W0和W1能夠首先收斂。
列舉的要點(diǎn)適用于很多不同的數(shù)字增強(qiáng)器實(shí)現(xiàn)。
背靠背增強(qiáng)器在背靠背(back-to-back)安排中，可以去除網(wǎng)絡(luò)單元602和用戶單元702之間的控制鏈路以及U-NII頻帶的發(fā)射和接收。圖11說明合適的背靠背安排的模擬實(shí)現(xiàn)的例子。增強(qiáng)器可以位于室內(nèi)或室外具有好的信號(hào)覆蓋的位置。背靠背單元2252包括天線2254、2256、2282和2280，所有工作在感興趣的蜂窩頻譜中。天線2254和2256分別連接到雙工濾波器2260和2259。RF開關(guān)2258也連接到雙工濾波器2260和2259，從而為接收操作提供天線切換分集操作，如關(guān)于網(wǎng)絡(luò)單元602和用戶單元702的操作公開的。在前向鏈路中，射頻(RF)開關(guān)單元2258通過定向耦合器2261連接到前向鏈路單元2264中的低噪聲放大器(LNA)2288。定向耦合器單元2261也可以連接到校準(zhǔn)信號(hào)接收機(jī)單元2263。低噪聲放大器(LNA)2288被顯示連接到濾波器單元2286。帶通濾波器單元2286，可以被設(shè)計(jì)通過感興趣的蜂窩頻譜的所有或希望部分，或者可以是一排交迭的帶通濾波器。交迭的帶通濾波器可以覆蓋蜂窩系統(tǒng)中感興趣的完整頻譜，包括RF開關(guān)使得可以手動(dòng)或自動(dòng)地選擇所選擇的頻帶和帶寬。濾波器單元2286連接到功率放大器2284。功率放大器單元2284連接到定向耦合器2267。定向耦合器2267連接到功率分割器單元混合合并器2299，并且連接到校準(zhǔn)信號(hào)產(chǎn)生器和發(fā)射機(jī)單元2265。功率分割器單元混合合并器2299連接到復(fù)權(quán)重單元2269。復(fù)權(quán)重單元2269連接到雙工濾波器2276和2277以及微控制器2270。雙工濾波器2276和2277連接到天線2280和2282，并且連接到RF開關(guān)2278。在反向鏈路上，RF開關(guān)單元2278連接到定向耦合器單元2274。定向耦合器單元2274連接到校準(zhǔn)信號(hào)接收機(jī)2272和反向鏈路單元2266中的低噪聲放大器(LNA)2290。校準(zhǔn)信號(hào)接收機(jī)單元2272適合確立復(fù)信道沖激響應(yīng)中的接收信號(hào)強(qiáng)度和相位，該復(fù)信道沖激響應(yīng)存在于天線2254和2256合并的輸出端與到校準(zhǔn)信號(hào)接收機(jī)2272的輸入端之間。接收信號(hào)強(qiáng)度和相位通過類似于RAKE接收機(jī)路徑搜索器的相關(guān)操作，或通過對采樣的接收信號(hào)的適當(dāng)?shù)膲K的矩陣逆操作確立。校準(zhǔn)信號(hào)接收機(jī)單元2272可以具有很多子單元，包括適合將校準(zhǔn)信號(hào)變回到基帶頻率的變頻器、A/D變換器和基帶處理器以執(zhí)行基帶算法。低噪聲放大器(LNA)2290連接到濾波器單元2292，該濾波器單元又可以連接到功率放大器單元2294。帶通濾波器2292可以被設(shè)計(jì)通過感興趣的蜂窩頻譜的所有或希望部分，或者可以是一排交迭的帶通濾波器，覆蓋感興趣的蜂窩系統(tǒng)的完整頻譜?？梢园ㄉ漕l開關(guān)以手動(dòng)或自動(dòng)地選擇頻帶和帶寬。功率放大器2294連接到定向耦合器單元2262。定向耦合器單元2262連接到校準(zhǔn)信號(hào)產(chǎn)生器和發(fā)射機(jī)單元2268和功率分割器單元、混合合并器2296。功率分割器單元、混合合并器2296連接到復(fù)權(quán)重單元2298。復(fù)權(quán)重單元2298連接到雙工濾波器2260和2259以及微控制器2270。雙工濾波器2260和2259連接到天線2254和2256以及RF開關(guān)2258。微控制器2270連接到校準(zhǔn)信號(hào)產(chǎn)生器和發(fā)射機(jī)單元2268和2265、校準(zhǔn)信號(hào)接收機(jī)單元2272和2263、反向鏈路單元2266和前向鏈路單元2264。簡單的用戶接口單元，例如鍵盤、簡單變光開關(guān)或其它開關(guān)單元連接到微控制器單元2270。
雖然在背靠背單元2252中去除了網(wǎng)絡(luò)單元602和用戶單元702的很多功能單元，但增強(qiáng)器的操作和其它單元功能上保持與為網(wǎng)絡(luò)單元602和用戶單元702說明的組件基本相同。校準(zhǔn)信號(hào)產(chǎn)生器和發(fā)射機(jī)單元2268和2265以及反向鏈路和前向鏈路中的校準(zhǔn)信號(hào)接收機(jī)單元2272和2263的操作和說明，基本上類似于為網(wǎng)絡(luò)單元602和用戶單元702說明的具有相似功能的組件。天線單元2254、2256、2282和2280放置得互相極接近，額外的天線隔離可由高度定向的天線和相關(guān)聯(lián)的增大的前后輻射比提供。
唯一單元2252身份碼和可選的設(shè)備位置也可以發(fā)射到蜂窩網(wǎng)絡(luò)，以提供定位室內(nèi)環(huán)境中的用戶時(shí)有用的信息。該信息可以作為重度編碼、保護(hù)的低比特速率數(shù)據(jù)發(fā)射，該數(shù)據(jù)包含先導(dǎo)序列、唯一的身份碼，并且可以可選地包含單元2252的精度和緯度。該信息可以為了低頻譜泄漏脈沖成形，并且通過適合的調(diào)制方法，疊加到所選擇信道的反向鏈路信號(hào)上。數(shù)據(jù)處理可以在單元2252內(nèi)執(zhí)行。調(diào)制方法的選擇依賴于工作的蜂窩系統(tǒng)。例如，用于移動(dòng)通信的全球系統(tǒng)(GSM)使用恒定包絡(luò)調(diào)制如高斯最小相移鍵控(GMSK)，使得可以使用具有低調(diào)制指數(shù)的幅度調(diào)制。碼分多址(CDMA)系統(tǒng)具有快速反向鏈路功率控制，使得可以使用差分二進(jìn)制相移鍵控(DBPSK)作為調(diào)制方法。在基站從接收的信道信號(hào)提取信息可能使用基站接收機(jī)修改，雖然蜂窩鏈路保持正常工作。
圖12說明增強(qiáng)器置于室內(nèi)或室外具有好的信號(hào)覆蓋位置的背靠背安排的數(shù)字實(shí)現(xiàn)例子。背靠背單元2302包括天線2304、2306、2328和2330，它們工作在感興趣的蜂窩頻譜中。天線2304和2306分別連接到雙工濾波器2310和2309。RF開關(guān)2308也連接到雙工濾波器2310和2309以執(zhí)行天線切換分集操作，用于如為網(wǎng)絡(luò)單元1002和用戶單元2002說明的接收操作。在前向鏈路中，RF開關(guān)單元2308連接到低噪聲放大器(LNA)2312。定向耦合器單元2311連接到LNA 2312的輸出端和校準(zhǔn)接收機(jī)單元2305。校準(zhǔn)接收機(jī)2305也連接到微控制器2350。定向耦合器單元2311也連接到變頻器單元2313。變頻器2313連接到自動(dòng)增益控制(AGC)單元2314。變頻器2313將進(jìn)入信號(hào)的頻帶從蜂窩頻帶轉(zhuǎn)換為基帶或“接近基帶”頻帶。變頻器單元2313包括用于接收機(jī)鏈的校準(zhǔn)操作的濾波。變頻器單元2313的工作頻率由微控制器單元2350設(shè)置。AGC單元2314連接到模數(shù)轉(zhuǎn)換器(AD/C)單元2316。AGC 2314是可選的并且設(shè)置接收信號(hào)電平基本上靠近AD/C 2316的動(dòng)態(tài)范圍的中間。如果被包括，AGC 2314被配置使得在出現(xiàn)低信號(hào)功率的情況下，工作頻帶內(nèi)的噪聲不主導(dǎo)操作。在最終的下行鏈路系統(tǒng)鏈路增益Gdl計(jì)算中補(bǔ)償AGC單元2314的增益貢獻(xiàn)。否則，可在信號(hào)調(diào)節(jié)單元2318中補(bǔ)償AGC2314的增益值。如果在增強(qiáng)器單元2300中使用AGC單元2314，并且為碼分多址(CDMA)蜂窩網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)增強(qiáng)器單元，那么選擇AGC帶寬比CDMA系統(tǒng)的功率控制重復(fù)速率小得多，例如在WCDMA網(wǎng)絡(luò)中小于1.5kHz，使得AGC操作不干擾閉環(huán)功率控制。如果不包括AGC單元2314，那么AD/C單元2316可提供合適的動(dòng)態(tài)范圍，該范圍可能高達(dá)192dB(32比特)。AD/C單元2316連接到信號(hào)調(diào)節(jié)單元2318。信號(hào)調(diào)節(jié)單元2318執(zhí)行這樣的任務(wù)，如用于選擇的工作頻帶的信道選擇濾波、頻率變換、信號(hào)電平估計(jì)、AGC算法以及其它信號(hào)調(diào)節(jié)和處理特征。例如，作為多相位濾波器實(shí)現(xiàn)的信道選擇濾波器，可以為給定的1.3、5、10或15MHz的工作帶寬設(shè)置，工作在前向鏈路蜂窩或個(gè)人通信服務(wù)(PCS)或其它選擇的頻譜內(nèi)的任何位置。依賴于系統(tǒng)參數(shù)，如工作帶寬和所支持的操作負(fù)載如濾波，信號(hào)調(diào)節(jié)單元2318可以由多種技術(shù)實(shí)現(xiàn)，如現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、專用集成電路(ASIC)和通用數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)，如Texas Instrument TMS320C6416-7E3處理器。信號(hào)調(diào)節(jié)單元2318包括適合的接口和存儲(chǔ)器，并且連接到數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DA/C)單元2320。DA/C單元2320包括數(shù)模轉(zhuǎn)換之后適合的后濾波。DA/C單元2320連接到變頻器單元2321。變頻器單元2321將輸入信號(hào)的頻率上變頻到蜂窩頻率的原始頻帶。變頻器單元2321包括適合的濾波用于發(fā)射機(jī)鏈的校正操作。變頻器單元2321的工作頻率由微控制器單元2350設(shè)置。變頻器單元2321連接到功率放大器單元2322，該功率放大器單元連接到定向耦合器單元2325。定向耦合器單元2325連接到校準(zhǔn)信號(hào)產(chǎn)生器和發(fā)射機(jī)單元2323和功率分割器單元、混合合并器2358。功率分割器單元、混合合并器2358連接到復(fù)權(quán)重單元2360。復(fù)權(quán)重單元2360連接到雙工濾波器2324和2327以及微控制器2350。雙工濾波器2324和2327連接到天線2328和2330以及連接到RF開關(guān)2326。校準(zhǔn)信號(hào)產(chǎn)生器和發(fā)射機(jī)單元2323也連接到微控制器2350。在反向鏈路上，RF開關(guān)單元2326連接到微控制器2350，并且也連接到LNA單元2332。LNA單元2332連接到定向耦合器單元2334。定向耦合器單元2334連接到變頻器單元2335。變頻器2335連接到自動(dòng)增益控制(AGC)單元2336。變頻器2335將進(jìn)來的信號(hào)的頻帶從蜂窩頻帶變換到基帶或“接近基帶”的頻帶。變頻器單元2335包括用于接收機(jī)鏈的校正操作的濾波。變頻器單元2335的工作頻率由微控制器單元2350設(shè)置。定向耦合器單元2334也連接到校準(zhǔn)信號(hào)接收機(jī)單元2348。變頻器單元2335連接到AGC單元2336。AGC單元2336連接到模數(shù)轉(zhuǎn)換器(AD/C)單元2338。AGC 2336是可選的并且設(shè)置接收信號(hào)電平基本上靠近AD/C 2338的動(dòng)態(tài)范圍的中間。如果被包括，AGC 2336被配置使得在出現(xiàn)低信號(hào)功率的情況下，工作頻帶內(nèi)的噪聲不主導(dǎo)AGC單元2336的操作。也用增益貢獻(xiàn)設(shè)計(jì)AGC單元2326，該增益貢獻(xiàn)在最終的上行鏈路系統(tǒng)鏈路增益Gul計(jì)算中補(bǔ)償。否則，可以在信號(hào)調(diào)節(jié)單元2340中補(bǔ)償AGC單元2336的增益值。如果在增強(qiáng)器單元2300中使用AGC單元2336，并且為碼分多址(CDMA)蜂窩網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)該單元，那么選擇AGC單元帶寬比CDMA系統(tǒng)的功率控制重復(fù)速率小得多，例如在WCDMA網(wǎng)絡(luò)中小于1.5kHz，使得AGC操作不干擾閉環(huán)功率控制。
如果不包括AGC單元2336，那么AD/C單元2338提供適合的動(dòng)態(tài)范圍，該范圍可能高達(dá)192dB(32比特)。AD/C單元2338連接到信號(hào)調(diào)節(jié)單元2340。信號(hào)調(diào)節(jié)單元2340執(zhí)行這樣的任務(wù)，如用于選擇的工作頻帶的信道選擇濾波、頻率變換、信號(hào)電平估計(jì)、AGC算法以及任何其它信號(hào)調(diào)節(jié)和處理特征。例如，可以作為多相位濾波器實(shí)現(xiàn)的信道選擇濾波器，可以為給定的1.3、5、10或15MHz的工作帶寬設(shè)置，工作在前向鏈路蜂窩或個(gè)人通信服務(wù)(PCS)或其它選擇的頻譜內(nèi)的任何位置。依賴于系統(tǒng)參數(shù)，如工作帶寬以及所支持的操作負(fù)載如濾波，信號(hào)調(diào)節(jié)單元2340可以由多種技術(shù)實(shí)現(xiàn)，如現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、專用集成電路(ASIC)和通用數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)，如Texas Instrument TMS320C6416-7E3處理器。信號(hào)調(diào)節(jié)單元2340包括適合的接口和存儲(chǔ)器。信號(hào)調(diào)節(jié)單元2340連接到數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DA/C)單元2342。DA/C單元2342包括數(shù)模轉(zhuǎn)換之后適合的后濾波。DA/C單元2342連接到變頻器單元2343，該變頻器單元將進(jìn)入的信號(hào)的頻率上變頻到蜂窩或個(gè)人通信服務(wù)(PCS)頻帶的所選擇部分。變頻器單元2343包括用于發(fā)射機(jī)鏈的校正操作的濾波。變頻器單元2343的工作頻率由微控制器單元2350設(shè)置。變頻器單元2343連接到功率放大器單元2344，該功率放大器單元連接到定向耦合器單元2346。定向耦合器單元2346連接到校準(zhǔn)信號(hào)產(chǎn)生器和發(fā)射機(jī)單元2352和功率分割器單元、混合合并器2354。功率分割器單元、混合合并器2354連接到復(fù)權(quán)重單元2356。復(fù)權(quán)重單元2356連接到雙工濾波器2309和2310以及微控制器2350。雙工濾波器2310和2309連接到天線2304和2306以及連接到RF開關(guān)2308。微控制器2350連接到校準(zhǔn)信號(hào)產(chǎn)生器和發(fā)射機(jī)單元2352、2323、校準(zhǔn)信號(hào)接收機(jī)單元2348和2305。簡單的用戶接口單元2351連接到微控制器單元2350，該用戶接口單元可以是鍵盤、簡單變光開關(guān)或其它設(shè)備。單元2305、2323、2313、2321、2348、2335、2343、2352和2350連接到本地振蕩器單元2356，或者通過單元2353從本地振蕩器2356獲得時(shí)鐘或參考頻率。信號(hào)調(diào)節(jié)單元2318和2340時(shí)鐘頻率由時(shí)鐘單元2353提供。
雖然網(wǎng)絡(luò)單元1002和用戶單元2002的很多功能單元在背靠背單元2302中不使用，但增強(qiáng)器2302中很多單元的操作和功能保持與為網(wǎng)絡(luò)單元1002和用戶單元2002說明的基本相同。在增強(qiáng)器單元2302的數(shù)字實(shí)現(xiàn)中，用于校準(zhǔn)信號(hào)產(chǎn)生器和發(fā)射機(jī)單元2352和校準(zhǔn)信號(hào)接收機(jī)單元2348的功能塊，可以包括在用于上行鏈路的信號(hào)調(diào)節(jié)單元2340和用于下行鏈路操作的信號(hào)調(diào)節(jié)單元2318中。反向鏈路和前向鏈路中校準(zhǔn)信號(hào)產(chǎn)生器和發(fā)射機(jī)單元2352和2323以及校準(zhǔn)信號(hào)接收機(jī)單元2348和2305的操作和說明，與為網(wǎng)絡(luò)單元1002和用戶單元2002說明的基本上類似。因?yàn)樘炀€單元2304、2306、2328和2330放置得極接近，天線隔離可由具有增大的前后輻射比的高度定向的天線提供。
對增強(qiáng)器2302的反向鏈路操作，通過天線單元2328和2330接收的信號(hào)，可以通過天線單元2304和2306以更高的信號(hào)功率重新發(fā)射。重新發(fā)射的信號(hào)可以通過天線單元2328和2330重新接收，并且稱為“上行鏈路返回信號(hào)”。信號(hào)返回路徑可能在增強(qiáng)器操作中導(dǎo)致不穩(wěn)定。在增強(qiáng)器單元2302的數(shù)字實(shí)現(xiàn)中，返回信號(hào)，“上行鏈路返回信號(hào)”的幅度可以通過各種信號(hào)處理技術(shù)降低。信號(hào)處理技術(shù)的選擇、配置和有效性依賴于系統(tǒng)參數(shù)和工作條件。大多數(shù)多徑緩和算法也可以應(yīng)用于返回信號(hào)降低。但是，由于天線單元2304、2306和天線單元2328和2330之間極小的傳播延遲和有限的系統(tǒng)時(shí)間分辨率，傳統(tǒng)多徑緩和算法的實(shí)際實(shí)現(xiàn)在最好的情況下可能是困難和昂貴的，并且經(jīng)常對系統(tǒng)操作有害。
這里在“新穎的信道濾波”部分中公開了避免系統(tǒng)困難的新穎的濾波技術(shù)的例子。新穎的濾波在接收信號(hào)的重新發(fā)射中施加“有意的”延遲，從而在天線單元2328和2330的輸出端從原始入射信號(hào)分離稱為上行鏈路返回信號(hào)的返回信號(hào)。大約1μsec的延遲確保重新發(fā)射信號(hào)從原始接收信號(hào)的時(shí)間分離，并且使重新發(fā)射的信號(hào)能夠緩和。延遲可以在信號(hào)調(diào)節(jié)單元2340中引入，只要足夠大小的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)緩存器可用。信道濾波操作也可以由信號(hào)調(diào)節(jié)單元2340執(zhí)行，或者可以由連接到AD/C單元2338和信號(hào)調(diào)節(jié)單元2340的獨(dú)立的ASIC或FPGA執(zhí)行。復(fù)權(quán)重單元2356權(quán)重W0和W1收斂之后，校準(zhǔn)信號(hào)可以用于信道估計(jì)，使得可以估計(jì)包括返回路徑的總的信道響應(yīng)的幅度和相位，從而使信道濾波器抽頭能夠設(shè)置。在信號(hào)路徑中包括信道濾波器也對天線分集的操作有影響。當(dāng)執(zhí)行信道估計(jì)時(shí)，同步天線切換操作以消除四個(gè)可能傳播路徑中的兩個(gè)。天線切換選擇由微控制器單元2350控制，使得信道估計(jì)可以對兩個(gè)傳播路徑進(jìn)行，并且可以確定兩組信道濾波器系數(shù)用于濾波操作。因此，可以與天線選擇操作同步和協(xié)調(diào)地選擇和切換有關(guān)的濾波器系數(shù)。信道濾波技術(shù)不完全緩和返回信號(hào)，而是用于充分抑制該返回信號(hào)，使得某些系統(tǒng)增益對信號(hào)增強(qiáng)操作是可能的?！坝幸獾难舆t”也可以結(jié)合任何其它已知的信號(hào)處理算法使用，以降低兩個(gè)天線組2304、2306和2330、2328之間的耦合。增強(qiáng)器單元2302的前向鏈路可以以類似的方式修改以包括延遲和信道濾波。
其它技術(shù)，如對天線單元2304、2306使用垂直極化以及對天線2328、2330使用水平極化，可以進(jìn)一步改善系統(tǒng)性能。類似地，系統(tǒng)性能可以通過使用定向天線改善，如在傳統(tǒng)的增強(qiáng)器和轉(zhuǎn)發(fā)器系統(tǒng)中那樣。
唯一單元2302身份碼和可選的設(shè)備位置可以發(fā)射到蜂窩網(wǎng)絡(luò)，并且通過產(chǎn)生重度編碼、保護(hù)的低比特速率數(shù)據(jù)用于定位室內(nèi)環(huán)境中的用戶，該數(shù)據(jù)包含長的已知先導(dǎo)序列、唯一的身份碼以及可選的單元2302的精度和緯度。在單元2302內(nèi)，該信息可以為了低頻譜泄漏脈沖成形，并且通過適合的調(diào)制方法，疊加到所選擇信道的反向鏈路信號(hào)上。調(diào)制方法的選擇基于工作的蜂窩系統(tǒng)。例如，對用于移動(dòng)通信的全球系統(tǒng)(GSM)，它使用恒定包絡(luò)調(diào)制如高斯最小相移鍵控(GMSK)，可以使用具有低調(diào)制指數(shù)的幅度調(diào)制。對具有快速反向鏈路功率控制的CDMA系統(tǒng)，可以使用差分二進(jìn)制相移鍵控(DBPSK)作為調(diào)制方法。在基站從接收的信道信號(hào)提取信息可以通過基站接收機(jī)修改進(jìn)行，該修改不影響蜂窩鏈路的正常工作。
用于圖11或12中顯示的增強(qiáng)器單元的系統(tǒng)操作的流程圖的示例在圖17A、17B中顯示。示例不包括用于增強(qiáng)器單元2302或2252的完整操作的所有可能的功能?？梢哉J(rèn)為示例顯示用于增強(qiáng)器單元2302或2252的大多數(shù)基本操作的最小控制流。對“加電”、“復(fù)位”或“停止”指令，增強(qiáng)器單元2302或2252默認(rèn)設(shè)置復(fù)權(quán)重單元2360和2356權(quán)重W0和W1到“初始”值?！俺跏肌睓?quán)重值使能從兩個(gè)連接天線的最小功率輻射，兩個(gè)輻射的場之間沒有相位差別，例如垂射輻射。對增強(qiáng)器單元2302或2252的“加電”或“復(fù)位”指令，微控制器單元2350開始2402圖17A中的控制流。微控制器2350指示反向鏈路校準(zhǔn)接收機(jī)2348掃描2404所有可能的碼偏移。如果由接收機(jī)單元2348檢測到2406由工作在相同地理區(qū)域內(nèi)的其它單元發(fā)射的基本的信號(hào)功率，就存儲(chǔ)2408接收到的信號(hào)功率。如果未檢測到2410基本的信號(hào)，那么微控制器2350指示前向鏈路校準(zhǔn)接收機(jī)2305掃描2410所有可能的碼偏移。如果基本的信號(hào)功率由工作在相同地理區(qū)域內(nèi)的其它單元發(fā)射，并且由接收機(jī)單元2305檢測到2416，就存儲(chǔ)2414接收到的信號(hào)功率。對系統(tǒng)的前向鏈路和反向鏈路，用于所有可能的碼偏移的測試完成之后，并且如果檢測到2417其它單元信號(hào)功率，就測試用于每個(gè)偏移的接收信號(hào)，并且選擇2412最大的信號(hào)功率。如果選擇的信號(hào)功率高于安全閾值2418，那么單元2302顯示2419差錯(cuò)消息并且停止操作2422。如果選擇的信號(hào)功率低于安全閾值，那么單元前進(jìn)到動(dòng)作2420。如果沒有檢測到基本的信號(hào)或檢測到的信號(hào)低于安全閾值2416，那么微控制器2350選擇2420未使用的碼偏移，用于前向和反向信道監(jiān)聽發(fā)射。微控制器2350設(shè)置2424增強(qiáng)器單元2302或2252到“信道監(jiān)聽”模式。在“信道監(jiān)聽”模式中，分集開關(guān)2308和2326保持在當(dāng)前位置并且不切換。微控制器2350設(shè)置2426復(fù)權(quán)重單元2356和2360權(quán)重W0和W1到“初始”值。微控制器2350指示校準(zhǔn)信號(hào)產(chǎn)生器和發(fā)射機(jī)單元2352和2323，用指定的“自己的碼”相位連續(xù)地開始發(fā)射2428。微控制器2350也指示上行鏈路校準(zhǔn)信號(hào)接收機(jī)單元2348，嘗試接收2430信道監(jiān)聽信號(hào)，用于由發(fā)射機(jī)單元2352使用的碼偏移。如果使用復(fù)權(quán)重單元2356的指定權(quán)重組沒有檢測到基本的信道監(jiān)聽信號(hào)，并且上行鏈路系統(tǒng)鏈路增益Gul小于指定的最大允許系統(tǒng)增益2434，微控制器2350修改并發(fā)出2436新的上行鏈路權(quán)重值給復(fù)權(quán)重單元2356，使得來自天線單元2304和2306的信道監(jiān)聽信號(hào)的發(fā)射功率增大預(yù)先確定的步長dG，同時(shí)保持權(quán)重W0和W1的相對相位。重復(fù)動(dòng)作2430、2432、2434和2436，直到對上行鏈路路徑檢測到基本的信道監(jiān)聽信號(hào)或達(dá)到最大允許上行鏈路系統(tǒng)增益。如果達(dá)到最大允許上行鏈路系統(tǒng)增益，就保持最近的權(quán)重不變2438，作為用于正常操作的最優(yōu)權(quán)重。如果未達(dá)到最大允許系統(tǒng)增益，并且在校準(zhǔn)信號(hào)接收機(jī)2348的輸出端不存在基本的信道監(jiān)聽信號(hào)，那么使用自適應(yīng)收斂算法如最小均方(LMS)進(jìn)一步修改權(quán)重W0和W1，使得信道監(jiān)聽信號(hào)功率最小化2442。新權(quán)重發(fā)給復(fù)權(quán)重單元2356用于信道監(jiān)聽信號(hào)的發(fā)射2444。如果上行鏈路權(quán)重充分收斂，那么控制流繼續(xù)，否則重復(fù)動(dòng)作2430到2446。成功收斂上行鏈路權(quán)重W0和W1之后，微控制器2350在動(dòng)作2448到2460中以與上行鏈路權(quán)重很大程度相同的方式收斂下行鏈路權(quán)重。成功收斂上行鏈路和下行鏈路權(quán)重之后，微控制器2350退出2462信道監(jiān)聽模式。微控制器2350指示校準(zhǔn)信號(hào)接收機(jī)2348和2305繼續(xù)2464接收由校準(zhǔn)信號(hào)發(fā)射機(jī)單元2352和2323發(fā)射的信道監(jiān)聽信號(hào)。如果對上行鏈路或下行鏈路路徑，安全平均信道監(jiān)聽信號(hào)功率電平被超過基本數(shù)量的時(shí)間2468，那么微控制器2350設(shè)置2470上行鏈路和下行鏈路權(quán)重到“初始”值，并且返回2474到動(dòng)作2402。如果平均信道監(jiān)聽信號(hào)功率電平在期望的范圍內(nèi)，那么指示校準(zhǔn)信號(hào)接收機(jī)單元2348和2305，用所有其它可能的碼偏移接收并檢測2469信道監(jiān)聽信號(hào)。如果在上行鏈路或下行鏈路中未檢測到具有基本的平均信號(hào)功率電平的信道監(jiān)聽信號(hào)，那么微控制器2350檢返回2472到動(dòng)作2464。在定期的基礎(chǔ)上可以啟動(dòng)信道監(jiān)聽操作，從而確保增強(qiáng)器2302、2252路徑的上行鏈路或下行鏈路中檢測超出信號(hào)之前的校正操作。
信道濾波例子該例子可以應(yīng)用到增強(qiáng)器系統(tǒng)，以抵消可能存在于系統(tǒng)的反向鏈路中的上行鏈路返回信號(hào)和可能存在于系統(tǒng)的前向鏈路中的下行鏈路返回信號(hào)以及反饋環(huán)路的效應(yīng)。用于前向和反向鏈路的“信道濾波”是自治的，并且可以應(yīng)用到系統(tǒng)的前向和反向鏈路兩者或其一，并且可以在網(wǎng)絡(luò)單元1002、用戶單元2002或兩者中實(shí)現(xiàn)。圖17中顯示隔離的具有信道濾波能力的增器的簡化方塊圖。為網(wǎng)絡(luò)單元1002和用戶單元2002單獨(dú)說明反向鏈路操作。信道濾波可以應(yīng)用到所有數(shù)字實(shí)現(xiàn)。在表示中，沒有為基本相似于圖9中的1002的網(wǎng)絡(luò)單元2452或基本相似于圖10中的2002的用戶單元2454假定天線分集。增強(qiáng)器系統(tǒng)中的處理和傳播延遲可以分類如下τUs＝用戶單元2454處理延遲(相對可以忽略)。
τP1＝未許可頻帶傳播延遲。
τNrx＝網(wǎng)絡(luò)單元2452接收機(jī)處理延遲(相對可以忽略)。
τNtx＝網(wǎng)絡(luò)單元2452發(fā)射機(jī)處理延遲(相對可以忽略)。
τd＝網(wǎng)絡(luò)單元2452的發(fā)射路徑中引入的“有意的”延遲。
τP2＝上行鏈路返回信號(hào)的未許可頻帶傳播延遲。
顯示增強(qiáng)器單元2451的總的沖激響應(yīng)2464。原始入射脈沖從天線2462(A1)進(jìn)入，并且在τf的延遲之后到達(dá)網(wǎng)絡(luò)單元2452接收機(jī)的輸入端，顯示的脈沖2468中τf＝τUs+τP1≌τP1脈沖被放大并且在“有意的”時(shí)間延遲τd之后從天線2456(圖17中標(biāo)為A4)發(fā)射2470。發(fā)射的信號(hào)在傳播延遲τP2之后重新進(jìn)入天線2462(A1)，并且在τf的延遲2472之后到達(dá)網(wǎng)絡(luò)單元2452接收機(jī)的輸入端。在網(wǎng)絡(luò)單元2452接收機(jī)的輸入端，上行鏈路返回信號(hào)總的延遲是τt，并且基本上等于τt＝τNrx+τd+τNtx+τP2+τf≌τd+τP1+τP2返回的脈沖2472被延遲了傳播路徑延遲τP1和τP2，它們在增強(qiáng)器的工作環(huán)境中可能很小。引入“有意的”延遲以從原始入射脈沖充分分離上行鏈路返回信號(hào)，使得可以容易地估計(jì)濾波器系數(shù)，并且可以更有效率地執(zhí)行濾波。在用戶單元2454的發(fā)射路徑中引入另一個(gè)“有意的”延遲，確保增強(qiáng)的發(fā)射脈沖和上行鏈路返回信號(hào)的分離，一個(gè)可期望的條件，以減小增強(qiáng)的發(fā)射脈沖經(jīng)歷的多徑對信道濾波的操作的影響。
在該例子中，圖18中顯示的“信道濾波”單元2512僅僅放在網(wǎng)絡(luò)單元1002的反向鏈路上。信道濾波過程涉及對直到最大預(yù)期多徑延遲的所有時(shí)間延遲，估計(jì)包括幅度和相位的復(fù)傳播信道沖激響應(yīng)。復(fù)信道沖激響應(yīng)C(t，τ)可以由圖9中顯示的校準(zhǔn)信號(hào)接收機(jī)單元1016提供，因?yàn)樵撔畔ο到y(tǒng)的反向鏈路路徑在該單元的輸出端容易得到。根據(jù)說明的圖13A、13B和13C中顯示的校準(zhǔn)信號(hào)技術(shù)的設(shè)計(jì)，由校準(zhǔn)信號(hào)接收機(jī)單元1016提供的信道沖激響應(yīng)不包括“有意的”延遲(τd)和τNrx+τNtx成分的延遲貢獻(xiàn)。雖然τNrx+τNtx足夠小到可以忽略，但是在網(wǎng)絡(luò)單元1002中的總沖激響應(yīng)中增加“有意的”延遲(τd)，用于信道濾波器系數(shù)的估計(jì)。類似地，如果信道濾波操作也用于前向鏈路，那么單獨(dú)的復(fù)信道沖激響應(yīng)用于該鏈路。作為結(jié)果，對反向鏈路的類似的校準(zhǔn)技術(shù)在前向鏈路上執(zhí)行。圖15A、15B和15C中顯示在校準(zhǔn)信號(hào)接收機(jī)1016的輸出端、信道沖激響應(yīng)C(t，τ)2510的估計(jì)的功率的示例。沖激響應(yīng)2510用于1μsec的最大延遲，假定5M碼片/秒的校準(zhǔn)信號(hào)PN碼碼片速率和每個(gè)碼片2個(gè)采樣。在圖15A中，C(t，τ)2510分別在0.2(P1)、0.4(P2)和1.0P(3)μsec的延遲具有三個(gè)基本可區(qū)別的傳播路徑。最大預(yù)期時(shí)間延遲對應(yīng)于大約300米的信號(hào)路徑，這對增強(qiáng)器范圍和工作環(huán)境是合理的。使用21抽頭復(fù)有限沖激響應(yīng)(FIR)濾波器可以實(shí)現(xiàn)1.0μsec最大時(shí)間延遲結(jié)合1μsec的“有意的”延遲τd，半個(gè)碼片抽頭間距用于信道濾波操作。
圖15A顯示信道濾波器單元2512。信道濾波器單元2512包含21抽頭FIR濾波器2506，具有間隔D＝0.1μsec的抽頭延遲以及具有設(shè)置到表2508中顯示的值的可變復(fù)系數(shù)。FIR濾波器2506輸出端連接到加法器單元2504的輸入端之一，而FIR濾波器單元2506的輸入端連接到加法器單元2504的輸出端。加法器單元2504的另一個(gè)輸入端連接到AD/C 2502。在示例中，AD/C是圖9中的單元1046。FIR濾波器2506使用指定接收的上行鏈路返回信號(hào)的幅度和相位的相應(yīng)復(fù)系數(shù)，在所選擇的時(shí)間延遲產(chǎn)生接收信號(hào)的復(fù)本，以“去除”進(jìn)入的第一(P1)、第二(P2)和第三(P3)返回信號(hào)成分。FIR濾波器2506可以由現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、專用集成電路(ASIC)或由圖9中的信號(hào)調(diào)節(jié)單元1048實(shí)現(xiàn)。用依賴于信道相干(coherence)時(shí)間的更新速率，連續(xù)地執(zhí)行信道估計(jì)C(t，τ)和更新FIR濾波器2506濾波器系數(shù)的過程。對該示例，可以假定100msec的值，因?yàn)槭覂?nèi)信道顯示大的相干時(shí)間。其它實(shí)施例可以包括自適應(yīng)算法，如歸一化最小均方(NLMS)和遞歸最小平方(RLS)，它們在網(wǎng)絡(luò)單元1002接收的校準(zhǔn)信號(hào)上收斂，以在進(jìn)行的基礎(chǔ)上估計(jì)濾波器系數(shù)。
有線連接的增強(qiáng)器圖17顯示網(wǎng)絡(luò)單元600的模擬實(shí)現(xiàn)的例子，該網(wǎng)絡(luò)單元使用傳輸電纜作為物理媒體用于與用戶單元4000通信，該用戶單元顯示為圖6中的單元702。圖5中顯示的網(wǎng)絡(luò)單元602修改到圖16中顯示的單元3005的形式，從而在電纜上發(fā)射和接收來自用戶單元4005的信號(hào)，配置該電纜以支持網(wǎng)絡(luò)單元3005和用戶單元4005信號(hào)的工作帶寬和頻率。圖17中顯示的用戶單元4005是圖6中顯示的用戶單元702的修改版本。電纜接口單元3020包含線路接口單元3160，該線路接口單元連接到發(fā)射/接收電纜3170以及網(wǎng)絡(luò)子單元3010的前向鏈路上的混合合并器3140和反向鏈路上的混合合并器3150。線路接口單元3160執(zhí)行用于到傳輸線3170的連接的負(fù)載匹配，并且包括其它適合的組件，如放大器、具有調(diào)制解調(diào)器功能的調(diào)制和頻率轉(zhuǎn)換器，用于傳輸線3170上的可靠傳輸。線路接口單元3160的設(shè)計(jì)依賴于傳輸線3170特性。例如，內(nèi)置的電源線或電話線可以用作傳輸線3170，如在homePNA和homeNetworking(家用聯(lián)網(wǎng))中那樣，其中線路接口單元3160為這樣的傳輸設(shè)計(jì)?；旌虾喜⑵骰蚨ㄏ蝰詈掀?140可以用于合并控制鏈路3110信號(hào)和前向鏈路信號(hào)。否則，從定向耦合器單元3040和控制鏈路單元3110的輸出線路可以直接連接到線路接口單元3160，其中為了到用戶單元4005的同時(shí)傳輸在相鄰載波上調(diào)制信號(hào)?；旌虾喜⑵骰蚨ㄏ蝰詈掀?150用于為控制鏈路3110接收信號(hào)的接收和檢測提取足夠的信號(hào)。在另一個(gè)實(shí)施例中，如果控制和數(shù)據(jù)信號(hào)為了從用戶單元4005同時(shí)傳輸而在相鄰載波上調(diào)制，那么到定向耦合器單元3130和控制鏈路單元3110的輸入線路可以直接連接到線路接口單元3160?？梢允褂没旌虾喜⑵鞔娑ㄏ蝰詈掀?040、3130和3085。反向鏈路網(wǎng)絡(luò)單元3060接收機(jī)內(nèi)部LNA放大器，可以位于圖16中的定向耦合器3130或混合合并器代替物之前。
圖16中的單元3015、3030、3050、3120、3110、3060、3100、3105、3070、3074、3078、3080、3085、3040、3130、3072、3092、3094和3090的操作分別類似于單元640、624、604、620、628、606、626、627、614、610、608、612、618、630、616、613、646、648和622的操作，如圖5的說明中討論的那樣。在修改的網(wǎng)絡(luò)單元3005中，定向耦合器3040(圖5中的630)連接到混合合并器3140，而定向耦合器3130(圖5中的616)連接到混合合并器3150。
圖16顯示用戶單元702(圖6)的模擬實(shí)現(xiàn)的例子，該用戶單元使用傳輸電纜作為物理媒體用于與網(wǎng)絡(luò)單元3005(圖5中的602)通信。圖6中顯示的用戶單元702修改為圖17中顯示的單元4005的形式，從而在電纜上發(fā)射和接收來自網(wǎng)絡(luò)單元3005的信號(hào)，該電纜能夠支持網(wǎng)絡(luò)單元3005和用戶單元4005的信號(hào)的工作帶寬和頻率。網(wǎng)絡(luò)單元3005是圖5中顯示的網(wǎng)絡(luò)單元602的修改版本。電纜接口單元4020包含線路接口單元4150，該線路接口單元連接到發(fā)射/接收電纜4160以及用戶子單元4010的前向鏈路上和反向鏈路上的兩個(gè)混合合并器3140和4140。線路接口單元4150執(zhí)行用于到傳輸線4160的連接的負(fù)載匹配。可以使用其它適合的組件如放大器、具有調(diào)制解調(diào)器功能的調(diào)制和頻率轉(zhuǎn)換器，以使能在傳輸線4160上的可靠傳輸。線路接口單元4150的設(shè)計(jì)依賴于傳輸線4160特性。例如，甚至內(nèi)置的電源線或電話線可以用作傳輸線4160，如在homePNA和homeNetworking應(yīng)用中那樣，其中線路接口單元4150為這樣的操作設(shè)計(jì)。混合合并器、混合器或定向耦合器4140用于合并控制鏈路4120信號(hào)和反向鏈路信號(hào)?；旌虾喜⑵骰螂p工器4130用于為控制鏈路4120接收信號(hào)的接收和檢測提取足夠的信號(hào)。混合合并器也用于代替定向耦合器4110。在一些實(shí)施例中，前向鏈路網(wǎng)絡(luò)單元4080內(nèi)部LNA放大器可以位于圖17中顯示的定向耦合器4110或混合合并器代替物之前。
圖17中的單元4015、4030、4040、4050、4070、4075、4080、4090、4100、4110、4060、4062、4152、4154、4128、4126、4124、4122和4120的操作分別類似于單元722、734、736、732、728、721、724、726、716、71 8、754、756、745、748、746、744、742、740和720的操作，如關(guān)于圖6說明的那樣。在修改的用戶單元4005中，定向耦合器4110(圖6中的718)連接到混合合并器4130，而反向鏈路用戶單元4090(圖6中的726)連接到混合合并器4140。
網(wǎng)絡(luò)單元3010的操作類似于網(wǎng)絡(luò)單元602的操作，而用戶單元4010的操作類似于用戶單元702的操作。
為圖7A、7B、7C、7D、8A、8B、8C和8D給出的控制流說明也可以用于參考圖16和17說明的網(wǎng)絡(luò)單元3005和用戶單元4005的數(shù)字實(shí)現(xiàn)。
圖18顯示網(wǎng)絡(luò)單元5005(圖9中的1002)的數(shù)字實(shí)現(xiàn)的例子，該網(wǎng)絡(luò)單元使用傳輸電纜作為物理媒體用于與用戶單元6005(圖10中的2002)通信。圖9中顯示的網(wǎng)絡(luò)單元1002修改為圖18中顯示的單元5005，從而在電纜上發(fā)射和接收來自圖19中顯示的用戶單元6005的信號(hào)，該電纜能夠支持網(wǎng)絡(luò)5005和用戶單元6005信號(hào)的工作帶寬和頻率。用戶單元6005是圖10中顯示的用戶單元2002的修改版本。修改的電纜接口單元5020包含線路接口單元5220，該線路接口單元連接到發(fā)射/接收電纜5210和線路調(diào)制解調(diào)單元5250。
線路接口單元5220和線路調(diào)制解調(diào)單元5250執(zhí)行用于到傳輸線5210的連接的負(fù)載匹配。可以包括其它適合的組件，如放大器和調(diào)制和頻率轉(zhuǎn)換器，從而使能傳輸線5210上的可靠傳輸。線路接口單元5220的設(shè)計(jì)依賴于傳輸線5210特性。例如，甚至內(nèi)置的電源線或電話線可以用作傳輸線5210，如在homePNA應(yīng)用中那樣，其中線路接口單元5220為這樣的操作設(shè)計(jì)。線路調(diào)制解調(diào)單元5250可以用于調(diào)制和解調(diào)AD/C、DA/C和所有其它調(diào)制解調(diào)器功能，用于由單元5010產(chǎn)生的信號(hào)的發(fā)射和由單元6010產(chǎn)生的信號(hào)的接收。而且，調(diào)制解調(diào)單元5250的設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)示例技術(shù)，如homePNA和HomeNetworking。線路調(diào)制解調(diào)單元5250連接到數(shù)據(jù)復(fù)用器單元5260和數(shù)據(jù)解復(fù)用器單元5270。線路調(diào)制解調(diào)單元5250可以以模擬、數(shù)字或混合技術(shù)實(shí)現(xiàn)。在說明性的示例中，線路調(diào)制解調(diào)單元5250在數(shù)字域?qū)崿F(xiàn)。
數(shù)據(jù)復(fù)用器單元5260也連接到信號(hào)調(diào)節(jié)單元5110和控制鏈路單元5145，并且用于復(fù)用由控制鏈路單元5145產(chǎn)生的控制采樣和由信號(hào)調(diào)節(jié)單元5110產(chǎn)生的信號(hào)采樣。復(fù)用器單元5260可以集成到信號(hào)調(diào)節(jié)單元5110內(nèi)。否則，信號(hào)調(diào)節(jié)單元5110和控制鏈路單元5140的輸出線路可以分別連接到線路調(diào)制解調(diào)單元5250，并且在相鄰載波上調(diào)制，用于到用戶單元6005的同時(shí)發(fā)射。
數(shù)據(jù)解復(fù)用器單元5270也連接到信號(hào)調(diào)節(jié)單元5130和控制鏈路單元5145，并且用于對由用戶單元6005產(chǎn)生的接收控制采樣和信號(hào)采樣解復(fù)用。解復(fù)用器單元5270可以集成到信號(hào)調(diào)節(jié)單元5130內(nèi)。否則，如果控制和數(shù)據(jù)信號(hào)在相鄰載波上調(diào)制用于由用戶單元6005的同時(shí)發(fā)射，那么到信號(hào)調(diào)節(jié)單元5130和控制鏈路單元5140的輸入線路可以分別連接到線路調(diào)制解調(diào)單元5250。
在網(wǎng)絡(luò)單元5005中，校準(zhǔn)信號(hào)接收機(jī)單元(圖9中的1016)不再單獨(dú)實(shí)現(xiàn)。在網(wǎng)絡(luò)單元5005的反向鏈路中沒有模擬信號(hào)路徑可用，所以校準(zhǔn)信號(hào)接收機(jī)單元(圖9中的1016)被集成并且工作在信號(hào)調(diào)節(jié)單元5130中。
圖18中的單元5110、5120、5130、5140、5141、5145、5386、5100、5150、5090、5160、5080、5170、5070、5180、5190、5060、5050、5040、5082、5060、5064和5030的操作分別類似于單元1022、1024、1048、1060、1061、1062、1070、1020、1050、1018、1052、1014、1054、1012、1056、1058、1010、1008、1004、1007、1010、1072和1016的操作，如關(guān)于圖9說明的那樣。
圖19顯示用戶單元6005(圖10中的2002)的數(shù)字實(shí)現(xiàn)的例子，該用戶單元使用傳輸電纜作為物理媒體用于與網(wǎng)絡(luò)單元5005(圖9中的1002)通信。圖10中顯示的用戶單元2002修改為圖19中顯示的單元6005的形式，從而在電纜上發(fā)射和接收來自網(wǎng)絡(luò)單元5005的信號(hào)，該網(wǎng)絡(luò)單元是圖9中顯示的網(wǎng)絡(luò)單元1002的修改版本，該電纜能夠支持網(wǎng)絡(luò)單元5005和用戶單元6005信號(hào)的工作帶寬和頻率。修改的電纜接口單元6020包含線路接口單元6230，該線路接口單元連接到發(fā)射/接收電纜6240以及線路調(diào)制解調(diào)單元6220。
線路接口單元6230和線路調(diào)制解調(diào)單元6220執(zhí)行用于到傳輸線6240的連接的負(fù)載匹配?？梢园ㄆ渌m合的組件，如放大器、調(diào)制和頻率轉(zhuǎn)換器，用于傳輸線6240上的可靠傳輸。線路接口單元6230的設(shè)計(jì)依賴于傳輸線6240特性。例如，甚至內(nèi)置的電源線或電話線可以用作傳輸線6240，如在homePNA操作中那樣，其中線路接口單元6230因此而設(shè)計(jì)。線路調(diào)制解調(diào)單元6220可以用于調(diào)制和解調(diào)AD/C、DA/C和其它功能，用于由單元6010產(chǎn)生的信號(hào)的發(fā)射和由單元5005產(chǎn)生的信號(hào)的接收。調(diào)制解調(diào)單元6220的設(shè)計(jì)可以在各種示例技術(shù)如homePNA和HomeNetworking中實(shí)現(xiàn)。線路調(diào)制解調(diào)單元6220連接到數(shù)據(jù)復(fù)用器單元6200和數(shù)據(jù)解復(fù)用器單元6210。線路調(diào)制解調(diào)單元6220可以以模擬、數(shù)字或混合技術(shù)實(shí)現(xiàn)。在說明性的示例中，假定線路調(diào)制解調(diào)單元6220在數(shù)字域?qū)崿F(xiàn)。
數(shù)據(jù)復(fù)用器單元6210也連接到信號(hào)調(diào)節(jié)單元6140和控制鏈路單元6150，并且用于復(fù)用由控制鏈路單元6150產(chǎn)生的控制采樣和由信號(hào)調(diào)節(jié)單元6140產(chǎn)生的信號(hào)采樣。復(fù)用器單元6210可以集成到信號(hào)調(diào)節(jié)單元6140內(nèi)。否則，信號(hào)調(diào)節(jié)單元6140和控制鏈路單元6150的輸出線路可以分別連接到線路調(diào)制解調(diào)單元6220，并且在相鄰載波上調(diào)制，用于到網(wǎng)絡(luò)單元5005的同時(shí)發(fā)射。
數(shù)據(jù)解復(fù)用器單元6200也連接到信號(hào)調(diào)節(jié)單元6100和控制鏈路單元6150，并且可以用于對由網(wǎng)絡(luò)單元5005產(chǎn)生的接收控制采樣和信號(hào)采樣解復(fù)用。解復(fù)用器單元6200可以集成到信號(hào)調(diào)節(jié)單元6100內(nèi)。否則，如果控制和數(shù)據(jù)信號(hào)在相鄰載波上調(diào)制用于由網(wǎng)絡(luò)單元5005的同時(shí)發(fā)射，那么到信號(hào)調(diào)節(jié)單元6100和控制鏈路單元6150的輸入可以分別連接到線路調(diào)制解調(diào)單元6220。
圖19中的單元6150、6100、6110、6140、6155、6151、6120、6130、6090、6160、6170、6080、6180、6070、6190、6060、6050、6030、6062、6064、6066、6068、6072和6040的操作分別類似于單元2056、2020、2022、2046、2054、2055、2021、2023、2024、2044、2042、2026、2040、2028、2038、2030、2032、2034、2031、2072、2070、2027、2025和2036的操作，如圖10的說明中說明的那樣。
為圖7A、7B、7C、7D、8A、8B、8C和8D給出的控制流說明也可以用于上述圖18和19中說明的網(wǎng)絡(luò)單元5005和用戶單元6005的數(shù)字實(shí)現(xiàn)。
網(wǎng)絡(luò)單元5010的操作類似于網(wǎng)絡(luò)單元1002的操作，而用戶單元6010的操作類似于用戶單元2002的操作。
通過矩陣求逆的信道估計(jì)大多數(shù)數(shù)字通信系統(tǒng)使用一種類型的信道估計(jì)。信道估計(jì)通?；谝阎陌l(fā)射序列，其中名稱稱為“先導(dǎo)序列(preamble)”或“中導(dǎo)序列(midamble)”或“串序列(training sequence)”。該已知序列用于信道估計(jì)，因?yàn)楦鞣N算法使用先驗(yàn)知識(shí)估計(jì)傳播信道復(fù)參數(shù)和特性?；旧蟽蓚€(gè)基本信號(hào)處理域用于信道估計(jì)，包括(1)時(shí)域方法，以及(2)頻域方法。時(shí)域方法包括很多算法，最引人注目的是“基于相關(guān)”和“矩陣求逆”算法。雖然主要由于簡單和低運(yùn)算要求，經(jīng)常使用基于相關(guān)的信道估計(jì)，但矩陣求逆信道估計(jì)以更高的運(yùn)算成本產(chǎn)生更好的性能。否則可以使用“矩陣求逆”信道估計(jì)算法。
長度為n的傳播信道的復(fù)沖激響應(yīng)系數(shù)可以使用單個(gè)發(fā)射序列估計(jì)，該序列使用長度為s個(gè)采樣的已知PN碼，其中s＞n。時(shí)變信道系數(shù)可以由矩陣H表示，給出如下HT＝[h1h2…h(huán)n]而發(fā)射的PN序列為M給出如下MT＝[m1m2…ms]對信道監(jiān)聽操作，不需要該碼的所有s個(gè)采樣。信道系數(shù)和發(fā)射序列之間的卷積產(chǎn)生接收信號(hào)et，給出如下e1＝mn·h1+…+m2·hn-1+m1·hne2＝mn+1·h1+…+m3·hn-1+m2·hn···ek＝mk+n·h1+…+mk+1·hn-1+mk·hn其中t表示時(shí)間，而k表示最大要求估計(jì)長度，并且假定關(guān)系s＞k+n。
上面表示et的方程組可以以矩陣表示如下E＝V.H其中接收的復(fù)采樣E可以表示如下ET＝[e1e2...ek]并且mnmn-1…m1mn+1mn…m2V＝ ··mk+nmk+n-1…mk復(fù)信道沖激響應(yīng)可以通過V矩陣的矩陣逆計(jì)算如下I.H＝V1.E其中I是n×n維單位矩陣。如果k＝n，那么信道沖激響應(yīng)的唯一值可以使用上面的矩陣求逆方法計(jì)算。V矩陣可以預(yù)先計(jì)算并存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，使得避免了高計(jì)算復(fù)雜度。
權(quán)利要求
1.一種轉(zhuǎn)發(fā)器，用于在無線通信系統(tǒng)中傳遞網(wǎng)絡(luò)收發(fā)信機(jī)和用戶收發(fā)信機(jī)之間的業(yè)務(wù)，該轉(zhuǎn)發(fā)器包含網(wǎng)絡(luò)單元，它保持和網(wǎng)絡(luò)收發(fā)信機(jī)的網(wǎng)絡(luò)鏈路；用戶單元，它保持和用戶收發(fā)信機(jī)的用戶鏈路；網(wǎng)絡(luò)單元和用戶單元之間的雙向通信路徑，適于幫助自治轉(zhuǎn)發(fā)器跳中網(wǎng)絡(luò)收發(fā)信機(jī)和用戶收發(fā)信機(jī)之間的信號(hào)通信，該轉(zhuǎn)發(fā)器跳在網(wǎng)絡(luò)收發(fā)信機(jī)和網(wǎng)絡(luò)單元之間，在用戶收發(fā)信機(jī)和用戶單元之間，以及在網(wǎng)絡(luò)單元和用戶單元之間；以及各波束成形器，它分別耦合到網(wǎng)絡(luò)單元和用戶單元，并且適于傳達(dá)網(wǎng)絡(luò)和用戶收發(fā)信機(jī)的工作頻帶中的信號(hào)，并且控制有效的輻射功率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)發(fā)器，其中各波束成形器適于控制有效的輻射功率，以增大用戶單元的覆蓋區(qū)域。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)發(fā)器，其中各波束成形器適于控制有效的輻射功率，以改善網(wǎng)絡(luò)單元的鏈路質(zhì)量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)發(fā)器，進(jìn)而包含各發(fā)射天線，它耦合到波束成形器，由此發(fā)射天線工作在網(wǎng)絡(luò)和用戶收發(fā)信機(jī)工作頻帶，并且波束成形器控制網(wǎng)絡(luò)單元和用戶單元的有效的輻射功率，以增大用戶單元的覆蓋區(qū)域。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)發(fā)器，進(jìn)而包含各接收機(jī)天線，它分別耦合到波束成形器，由此接收機(jī)天線工作在網(wǎng)絡(luò)和用戶收發(fā)信機(jī)工作頻帶，并且波束成形器控制網(wǎng)絡(luò)單元和用戶單元的天線輻射模式，以增大用戶單元的覆蓋區(qū)域。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)發(fā)器，其中網(wǎng)絡(luò)單元和用戶單元之間的自治轉(zhuǎn)發(fā)器跳調(diào)整為工作在從如下組選擇的頻帶，該組包含未許可國家信息基礎(chǔ)設(shè)施(U-NII)頻帶、未許可個(gè)人通信服務(wù)(U-PCS)頻帶、工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療(ISM)頻帶以及任何未許可頻帶。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)發(fā)器，進(jìn)而包含增益控制器，它單獨(dú)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)單元和用戶單元之間的傳播損失。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)發(fā)器，進(jìn)而包含增益控制器，它單獨(dú)至少補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)單元和用戶單元之間的傳播損失。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)發(fā)器，進(jìn)而包含網(wǎng)絡(luò)單元，配置該單元以置于結(jié)構(gòu)的外面；用戶單元，配置該單元以置于該結(jié)構(gòu)的里面；以及增益控制器，它獨(dú)立補(bǔ)償室內(nèi)-室外傳播損失。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)發(fā)器，其中通信路徑上的網(wǎng)絡(luò)單元和用戶單元之間的自治轉(zhuǎn)發(fā)器跳在載波信號(hào)上通信，該載波信號(hào)獨(dú)立于轉(zhuǎn)發(fā)器以及網(wǎng)絡(luò)和用戶收發(fā)信機(jī)之間通信的信號(hào)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)發(fā)器，其中通信路徑上的網(wǎng)絡(luò)單元和用戶單元之間的自治轉(zhuǎn)發(fā)器跳在載波頻率上通信，該載波頻率獨(dú)立于轉(zhuǎn)發(fā)器以及網(wǎng)絡(luò)和用戶收發(fā)信機(jī)之間通信的信號(hào)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)發(fā)器，其中通信路徑上的網(wǎng)絡(luò)單元和用戶單元之間的自治轉(zhuǎn)發(fā)器跳用一信號(hào)波形通信，該信號(hào)波形獨(dú)立于轉(zhuǎn)發(fā)器以及網(wǎng)絡(luò)和用戶收發(fā)信機(jī)之間通信的信號(hào)波形。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)發(fā)器，進(jìn)而包含工作在未許可頻帶的用戶單元和網(wǎng)絡(luò)單元之間的通信路徑中的各專用無線數(shù)據(jù)和/或控制鏈路。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)發(fā)器，進(jìn)而包含工作在未許可頻帶的用戶單元和網(wǎng)絡(luò)單元之間的通信路徑中的各專用無線私有數(shù)據(jù)和/或控制鏈路。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)發(fā)器，進(jìn)而包含基于無線標(biāo)準(zhǔn)的用戶單元和網(wǎng)絡(luò)單元之間的通信路徑中的各專用無線數(shù)據(jù)和/或控制鏈路。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)發(fā)器，進(jìn)而包含為工作在降低的發(fā)射功率而被功率控制的用戶單元和網(wǎng)絡(luò)單元之間的通信路徑中的各專用無線數(shù)據(jù)和/或控制鏈路。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)發(fā)器，進(jìn)而包含網(wǎng)絡(luò)單元和用戶單元之間的通信路徑中的各專用有線數(shù)據(jù)和/或控制鏈路，它從包含電線、電話線和同軸電纜的組中的鏈路選擇。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)發(fā)器，進(jìn)而包含網(wǎng)絡(luò)單元和用戶單元之間的通信路徑中的各專用有線數(shù)據(jù)和/或控制鏈路，它基于有線標(biāo)準(zhǔn)。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)發(fā)器，進(jìn)而包含網(wǎng)絡(luò)單元和用戶單元之間的通信路徑中的帶內(nèi)或帶外控制鏈路。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)發(fā)器，進(jìn)而包含網(wǎng)絡(luò)單元和用戶單元之間的通信路徑中的無線控制鏈路，它從包含藍(lán)牙、任何基于802.11的標(biāo)準(zhǔn)和其它無線標(biāo)準(zhǔn)的組中選擇。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)發(fā)器，進(jìn)而包含網(wǎng)絡(luò)單元和用戶單元之間的通信路徑中的專用無線或有線私有控制鏈路，它基于頻率音調(diào)。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)發(fā)器，其中網(wǎng)絡(luò)單元和/或用戶單元進(jìn)而包含一對天線；以及連接到天線對的開關(guān)，它為發(fā)射/接收操作執(zhí)行切換操作，在所有或一些轉(zhuǎn)發(fā)器跳和通信鏈路中使能切換天線分集。
23.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)發(fā)器，進(jìn)而包含網(wǎng)絡(luò)單元和用戶單元中的各本地振蕩器；以及從網(wǎng)絡(luò)單元到用戶單元的通信路徑中的控制和/或數(shù)據(jù)鏈路，它運(yùn)載同步信號(hào)以和本地振蕩器互相同步。
24.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)發(fā)器，進(jìn)而包含網(wǎng)絡(luò)單元和用戶單元中的各本地振蕩器，其使用電源電信號(hào)振蕩同步，從而與本地振蕩器互相同步。
25.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)發(fā)器，其中分配唯一的識(shí)別號(hào)碼給網(wǎng)絡(luò)單元和用戶單元。
26.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)發(fā)器，進(jìn)而包含識(shí)別和參考頻率單元，它產(chǎn)生由識(shí)別號(hào)碼調(diào)制的二進(jìn)制相移鍵控(BPSK)信號(hào)，在工作的未許可頻帶的適合部分調(diào)制信號(hào)，并且耦合該信號(hào)到網(wǎng)絡(luò)單元的前向鏈路的發(fā)射機(jī)路徑中。
27.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)發(fā)器，進(jìn)而包含識(shí)別和位置單元，它通過編碼的低比特率調(diào)制，調(diào)制反向鏈路通信波形上的識(shí)別和位置信息，該調(diào)制是幅度調(diào)制或差分正交相移鍵控(DQPSK)調(diào)制。
28.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)發(fā)器，進(jìn)而包含校準(zhǔn)信號(hào)產(chǎn)生器/發(fā)射機(jī)，它產(chǎn)生擴(kuò)頻信號(hào)用于復(fù)信道沖激響應(yīng)產(chǎn)生。
29.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)發(fā)器，進(jìn)而包含校準(zhǔn)信號(hào)產(chǎn)生器/發(fā)射機(jī)，它使用碼產(chǎn)生技術(shù)產(chǎn)生擴(kuò)頻信號(hào)用于復(fù)信道沖激響應(yīng)產(chǎn)生，該碼產(chǎn)生技術(shù)從下述組中的一種或多種技術(shù)中選擇，該組包含由偽隨機(jī)、Gold或?qū)λ袉卧闰?yàn)已知的其它碼產(chǎn)生擴(kuò)展頻譜波形；產(chǎn)生已知碼的碼相位以唯一識(shí)別所有用戶單元和所有網(wǎng)絡(luò)單元；由動(dòng)態(tài)分配策略分配碼或碼相位；使用多于一個(gè)碼用于復(fù)信道沖激響應(yīng)產(chǎn)生；使用多于一個(gè)碼相位用于復(fù)信道沖激響應(yīng)產(chǎn)生；由單元標(biāo)識(shí)符調(diào)制擴(kuò)展頻譜信號(hào)；以及在工作蜂窩頻帶或未許可頻帶中產(chǎn)生擴(kuò)展頻譜波頻率。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的轉(zhuǎn)發(fā)器，其中校準(zhǔn)信號(hào)產(chǎn)生器/發(fā)射機(jī)，使用相關(guān)產(chǎn)生復(fù)信道沖激響應(yīng)。
31.根據(jù)權(quán)利要求29所述的轉(zhuǎn)發(fā)器，其中校準(zhǔn)信號(hào)產(chǎn)生器/發(fā)射機(jī)，使用矩陣求逆產(chǎn)生復(fù)信道沖激響應(yīng)。
32.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)發(fā)器，進(jìn)而包含校準(zhǔn)信號(hào)產(chǎn)生器/發(fā)射機(jī)，使用相關(guān)產(chǎn)生復(fù)信道沖激響應(yīng)。
33.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)發(fā)器，進(jìn)而包含校準(zhǔn)信號(hào)產(chǎn)生器/發(fā)射機(jī)，使用矩陣求逆產(chǎn)生復(fù)信道沖激響應(yīng)。
34.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)發(fā)器，進(jìn)而包含至少一個(gè)放大器，用于在所有或部分分配的信號(hào)譜中增強(qiáng)進(jìn)入轉(zhuǎn)發(fā)器的想要的信號(hào)。
35.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)發(fā)器，進(jìn)而包含網(wǎng)絡(luò)單元和用戶單元之間的通信路徑具有使用從如下組的一個(gè)或更多選擇的技術(shù)確定的工作頻帶，該組包含預(yù)先選擇工作頻帶、手動(dòng)選擇工作頻帶和根據(jù)檢測的信號(hào)自動(dòng)選擇工作頻帶。
36.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)發(fā)器，進(jìn)而包含至少一個(gè)放大器，用于增強(qiáng)進(jìn)入轉(zhuǎn)發(fā)器的想要的信號(hào)，由此該信號(hào)來自從如下組中的一個(gè)或更多選擇的無線系統(tǒng)，該組包含用于移動(dòng)通信的全球系統(tǒng)(GSM)和所有它的派生系統(tǒng)、cdma2000(碼分多址)、寬帶碼分多址(WCDMA)和任何其它標(biāo)準(zhǔn)，和工作在蜂窩或無線頻帶中的系統(tǒng)以及全球定位系統(tǒng)(GPS)。
37.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)發(fā)器，進(jìn)而包含各定向天線，它能夠使工作在增強(qiáng)的信號(hào)頻帶中的網(wǎng)絡(luò)單元和用戶單元互相隔離。
38.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)發(fā)器，進(jìn)而包含網(wǎng)絡(luò)和用戶單元的每個(gè)中的回音消除器，它互相隔離網(wǎng)絡(luò)單元和用戶單元，并且工作在增強(qiáng)的信號(hào)頻帶中。
39.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)發(fā)器，進(jìn)而包含網(wǎng)絡(luò)和用戶單元的每個(gè)中的回音消除器，它在增強(qiáng)的信號(hào)路徑中插入延遲。
40.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)發(fā)器，進(jìn)而包含網(wǎng)絡(luò)和用戶單元的每個(gè)中的回音消除器，它在信號(hào)路徑中插入延遲，該延遲從如下組中選擇，該組包含網(wǎng)絡(luò)單元中的有意延遲、用戶單元中的有意延遲以及網(wǎng)絡(luò)單元和用戶單元兩個(gè)中的有意延遲。
41.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)發(fā)器，其中網(wǎng)絡(luò)單元和用戶單元之間的通信路徑中的反向鏈路路徑、以及網(wǎng)絡(luò)單元和網(wǎng)絡(luò)收發(fā)信機(jī)之間的反向鏈路，根據(jù)信號(hào)出現(xiàn)被選通，從而降低干擾和功率消耗。
42.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)發(fā)器，其中配置網(wǎng)絡(luò)單元與多個(gè)用戶單元工作。
43.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)發(fā)器，其中網(wǎng)絡(luò)單元和用戶單元在單個(gè)機(jī)殼中機(jī)械地背靠背地連接和配置。
44.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)發(fā)器，其中轉(zhuǎn)發(fā)器工作在未許可頻帶中，并且能夠在不干擾工作在未許可頻帶中的其它設(shè)備的頻率選擇工作頻帶。
全文摘要
一種轉(zhuǎn)發(fā)器，在無線通信系統(tǒng)中傳遞網(wǎng)絡(luò)收發(fā)信機(jī)和用戶收發(fā)信機(jī)之間的業(yè)務(wù)。該轉(zhuǎn)發(fā)器包含網(wǎng)絡(luò)單元，它保持和網(wǎng)絡(luò)收發(fā)信機(jī)的網(wǎng)絡(luò)鏈路；用戶單元，它保持和用戶收發(fā)信機(jī)的用戶鏈路；網(wǎng)絡(luò)單元和用戶單元之間的雙向通信路徑，其幫助自治轉(zhuǎn)發(fā)器跳中網(wǎng)絡(luò)收發(fā)信機(jī)和用戶收發(fā)信機(jī)之間的信號(hào)通信，該轉(zhuǎn)發(fā)器跳在網(wǎng)絡(luò)收發(fā)信機(jī)和網(wǎng)絡(luò)單元之間，在用戶收發(fā)信機(jī)和用戶單元之間，以及在網(wǎng)絡(luò)單元和用戶單元之間；以及各波束成形器，它分別耦合到網(wǎng)絡(luò)單元和用戶單元，并且適于傳達(dá)網(wǎng)絡(luò)和用戶收發(fā)信機(jī)的工作頻帶中的信號(hào)，并且控制有效的輻射功率。
文檔編號(hào)H04B3/36GK1981315SQ200580007391
公開日2007年6月13日 申請日期2005年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月12日
發(fā)明者貝扎德·B·莫赫比 申請人:貝扎德·B·莫赫比