專利名稱:具檢測及媒體接入控制的非變頻中繼器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明主要涉及無線網(wǎng)絡，特別地，本發(fā)明涉及非變頻中繼器的動態(tài)頻率與時隙檢測及媒體接入控制。
技術背景用于一般稱為WLANs的無線局域網(wǎng)或一般稱為WMANs的無線城域網(wǎng)的若干新興協(xié)議及/或規(guī)范已越來越流行，包括諸如802.11、802.16d/e的協(xié)議，以及被稱為“WiFi”或“WiMAX”、時分同步碼分多址接入(TDS-CDMA)、個人手持電話系統(tǒng)(PHS)的相關協(xié)議及類似者。許多該些協(xié)議，例如PHS，作為發(fā)展中國家用于提供WMAN或蜂窩基礎設施(cellular-like infrastructure)中網(wǎng)絡接入的低成本選擇已開始流行。
盡管使用上述標準無線協(xié)議的產(chǎn)品通常標明一定的數(shù)據(jù)率及覆蓋范圍，但該些性能級別的實現(xiàn)面臨諸多挑戰(zhàn)。實際的與規(guī)定的性能級別間的性能缺失具有多種原因，包括射頻信號輻射路徑的衰減，其對于802.16d/e典型地是與2.3至2.4GHz執(zhí)照頻帶中的10MHz信道有關，盡管802.16可支持最大至66GHz的發(fā)送頻率。如前述PHS的使用時分雙工(TDD)協(xié)議工作的系統(tǒng)理應得到重視，部分原因為其在全球市場的廣泛接受。
一些如需無線網(wǎng)絡支持建筑物的結構中存在著問題，該些結構可能有包括阻隔壁布置及類似者的布局而且可能包括由可使射頻信號衰減的材料制成的構造，所有這些都可能會使覆蓋不足。再者，使用上述標準無線協(xié)議工作的裝置的數(shù)據(jù)率極其依賴信號強度。隨著覆蓋區(qū)域內(nèi)距離的增加，典型地，無線系統(tǒng)的性能下降。最后，該些協(xié)議其本身的結構會影響工作范圍。
無線業(yè)界通常使用中繼器來擴大無線系統(tǒng)的范圍。然而，在一個分配時隙之內(nèi)工作的任何給定裝置(例如TDD系統(tǒng))中系統(tǒng)接收器及發(fā)送器中存在著問題及復雜性。該種系統(tǒng)中，當多發(fā)送器同時工作時(中繼器工作中可能的情況)會產(chǎn)生困難。一些TDD協(xié)議提供定義的接收及發(fā)送時期藉此防止沖突。
TDD系統(tǒng)中，接收與發(fā)送信道是通過時間而不是頻率來分離，此外，一些諸如PHS系統(tǒng)及802.16系統(tǒng)的TDD系統(tǒng)使用用于特定上行鏈路/下行鏈路發(fā)送的預定時間。其它如802.11的TDD系統(tǒng)不使用預定時隙來構造。TDD系統(tǒng)的接收器及傳送器可由包括物理分離、天線方向圖、頻率變換或極化隔離在內(nèi)的任何數(shù)量的方法隔離?；诘?0/414,888號美國臨時申請、代理人案號為WF02-05/27-003-PCT、標題為“WIRELESS LOCAL AREA NETWORK WITHREPEATER FOR ENHANCING NETWORK COVERAGE(具有用于加強網(wǎng)絡覆蓋的中繼器的無線局域網(wǎng))”、國際申請?zhí)枮镻CT/US03/28558的國際專利申請公開了一中使用頻率轉換隔離的示例。然而應當指出的是，為了保證工作穩(wěn)健，非變頻中繼器為有效工作必須能夠快速檢測信號的存在并且與媒體接入控制及所有與該非變頻中繼器中繼的TDD系統(tǒng)相關的協(xié)議協(xié)同工作以有效地中繼時隙上的發(fā)送。
如本領域一般技術人員所熟知的，PHS系統(tǒng)為具有指定控制時隙及多個業(yè)務時隙的TDD系統(tǒng)，該些指定控制時隙用于帶寬為300KHz的指定頻率信道上的上行鏈路及下行鏈路，該些業(yè)務時隙中之每一都可分配給20MHz帶寬內(nèi)的其它頻率載波。PHS系統(tǒng)中建立的每一連接，該上行鏈路與下行鏈路工作于相同的頻率載波及“信道”，然而該上行鏈路與下行鏈路占用不同的時隙。更應重視的是，如應理解的，TDD系統(tǒng)工作于802.16標準及所有時隙使用已知頻率的協(xié)議。
發(fā)明內(nèi)容因此，在多種示范及代替示范實施例中，本發(fā)明擴展如WLAN環(huán)境的無線環(huán)境的覆蓋范圍，且一般地說，擴展任何時分雙工系統(tǒng)中的覆蓋范圍，包括IEEE802.16、IEEE802.20、PHS及TDS-CDMA，且具有可在使用預定上行鏈路及下行鏈路時隙或非預定隨機接入(例如在基于802.11的系統(tǒng)中使用的)系統(tǒng)中執(zhí)行的動態(tài)頻率檢測方法及中繼方法。此外，一示范中繼器可工作于諸如上行鏈路與下行鏈路的中繼方向可藉由一段觀測或藉由接收廣播系統(tǒng)信息來確定之802.16及PHS系統(tǒng)的同步TDD系統(tǒng)。一示范WLAN非變頻中繼器允許兩個或兩個以上典型地具有非預定發(fā)送的WLAN節(jié)點，或諸如用戶單元與基站單元的同步及預定單元藉由與例如窄帶下行鏈路控制信道上(如PHS系統(tǒng)中)的控制時隙間隔或任何有序下行鏈路間隔同步來通信，并且中繼一組較寬帶寬的載頻至寬帶中繼下行鏈路。在如802.16的其它系統(tǒng)中，該控制時隙檢測帶寬與該被中繼的帶寬相同。在該上行鏈路側，該中繼器最好藉由執(zhí)行寬帶監(jiān)控來監(jiān)控一或多用于用戶側發(fā)送的時隙，且當測得上行鏈路發(fā)送時，該接收到的信號可在該上行鏈路上朝該基站設備中繼。根據(jù)多種示范實施例，該中繼器最好提供直接中繼解決方案，該方案實現(xiàn)在基本相同的時隙上(包括任何中繼器延遲)發(fā)送所述接收到的信號。
下文所附圖示及詳細說明共同合并在此且構成本說明書的一部分以進一步說明多種實施例并且解釋根據(jù)本發(fā)明的多種原理及優(yōu)點，該些附圖中，相同的標號指代各獨立圖示中的相同或功能類似的元件。
圖1為闡明根據(jù)多種示范實施例的示范非變頻中繼器的圖示；圖2為闡明包括用戶側及基站側的示范非變頻中繼器環(huán)境的圖示；圖3為闡明與示范非變頻中繼器相關的示范檢測及中繼器電路的示意圖；圖4為闡明與示范非變頻中繼器的多種實施例相關的接收信號強度指示器(RSSI)比示范檢測時間的圖表；圖5為闡明與示范非變頻中繼器的多種實施例相關的TDD間隔的中繼器同步的流程圖；圖6為闡明與示范非變頻中繼器的多種實施例相關的同步及預定TDD中繼器的正常工作的流程圖；圖7為闡明與示范非變頻中繼器的多種實施例相關的PHS頻率分配計劃的圖表。
具體實施方式現(xiàn)參見圖1，示出了示范性非變頻中繼器110。中繼器110可包括通過如鏈路112(可為RS-232連接或類似者)的通信鏈路連接至中繼器110用以進行諸如配置中繼器110、收集多種量度或類似者的多種目的串行通信的控制終端111。應理解，中繼器110的產(chǎn)量模式中，由于在生產(chǎn)過程中完成該配置或者中繼器110在如微處理器、控制器的控制下自動配置或類似者，可能不使用該連接。中繼器110系統(tǒng)亦可包括用于通過無線接口121與如基站122的TDD中繼器連接的一側進行通信的外部天線120。應理解，基站122可指任何能服務多用戶的基礎設施節(jié)點，如PHS小區(qū)站(cell station，CS)或類似者。天線120可通過使用同軸電纜及SMA連接器的直接耦接或本領域一般技術人員公知的其它直接連接而實現(xiàn)的連接114耦接至中繼器110。
可使用另一天線130來通過無線接口131與如用戶終端132的該TDD中繼器連接的另一側進行通信。此處使用用戶終端132來指代配置成作為用戶實體、用戶設備、終端設備從基站122接收服務的裝置，如PHS個人站(personalstation，PS)或類似者的。天線130可通過使用如前述同軸電纜及SMA連接器完成的連接15耦接至中繼器110。由標準外部DC電源為中繼器110供電。
亦應理解，在一些實施例中，天線120及130可為定向天線，亦可連同與中繼器110相關的中繼器電路一起集成入單封裝中，以使例如當該封裝安裝于結構的窗上或外墻上時，該封裝的一側可指向一個方向(如朝基站)且該封裝或外殼的另一側可指向另一方向(如朝用戶或類似者)。此外，天線120及130在其輻射方向圖中可為有向或全向的。對于個人互聯(lián)網(wǎng)(PI)中繼器，預期一天線應安裝于建筑物的外部且另一天線應位于該建筑物的內(nèi)部。該PI中繼器亦可位于該建筑物的內(nèi)部。亦應理解可使用許多不同的形狀因素(form factor)以完成適當?shù)牟贾煤团渲?。如本領域一般技術人員熟知的，例如可使用如交叉極化貼片天線、平面天線、帶狀天線或類似者的交叉極化天線。此外，應理解可使用兩根該類天線，一根用于輸入而一根用于輸出或類似者。典型情況下，天線120及130之一(本示例中為天線120)定義為施主天線，即耦接至基站122的天線。
參見圖2以更佳地理解根據(jù)多種示范實施例的示范中繼器或中繼器系統(tǒng)的工作環(huán)境。例如，由基于802.16、TDS-CDMA、PHS的系統(tǒng)或類似者的服務提供商運行的基站222可與例如位于建筑物內(nèi)部的用戶終端232進行通信。定向天線220可位于諸如窗、外表面或類似者的墻200的外壁部分202并且可通過鏈路214耦接至非變頻中繼器210。用戶終端232與基站222之間發(fā)送的封包可以下文更詳細描述之方式中繼。
尤其應注意的是，考慮到中繼器210的物理結構方面，會作一些系統(tǒng)的基本假設。本論述中，盡管應理解在一些實施例中可包括多用戶及/或基站，假設中繼器210工作于由單基站222與單用戶終端232組成的環(huán)境中。預先知道幀持續(xù)時間、接收/發(fā)送變換間隙(receive/transmit transition gap，R/T-TG，詳見下文)及根據(jù)該幀長度分配給下行鏈路子幀(subframe)的時間百分比，而且一些實施例中允許可變幀持續(xù)時間。典型會話(session)中，該預期幀持續(xù)時間為5ms，R/T-TG間隙預期至少為持續(xù)的5μs。預期該幀的上行鏈路及下行鏈路子幀部分之間為50％的分割。盡管有該些假設，應要求中繼器210自發(fā)地以下文描述之方法與該幀的起始定時同步。此外，例如根據(jù)基于802.16的示范實施例，2.3至2.4GHz傳輸頻段中的10MHz工作信道可通過該服務提供商得知且可在中繼器210處手動設置，如使用控制終端或類似者。
此外，根據(jù)基于PHS的示范實施例，典型基站222可支持多條信道，典型地為包括一條帶寬為300KHz的控制信道在內(nèi)的4信道。該些剩余的業(yè)務信道中之每一可分配給20MHz內(nèi)的另一頻率載波且提供基站222與多個用戶終端232之間的雙工通信鏈路。對于PHS系統(tǒng)中建立的每一連接，該上行鏈路與下行鏈路工作于相同的頻率載波及成對的上行鏈路/下行鏈路時隙“信道”，然而該上行鏈路與下行鏈路占用不同的時隙(將參照圖7作更詳細的描述)。
若需要，可在該幀定時的適當同步完成時，使用LED指示器可視地提醒。此外，可設置一組LED指示器(例如不同顏色)來顯示相對信號強度以幫助布置該天線及/或該中繼器。如前所述，可設置RS-232連接器來連接控制終端，如含有由圖形用戶界面(GUI)驅動的中繼器配置軟件的筆記本計算機。該配置軟件可配置例如該工作信道、該上行鏈路及下行鏈路TDD分割且可圖形地觀察該工作中的繼器的關鍵參數(shù)。一旦該些參數(shù)確定或特定條件下應用特定值的方案確定，該工作控制可指派給具有工作程序的微處理器或類似者。然后該具有相關軟件及/或固件的微處理器/控制器可用作產(chǎn)量中繼器的參數(shù)控制。
出于全球市場商業(yè)應用之目的，應預期IEEE802.16d/e正交頻分多址(OFDMA)(TTA-PI Korea)標準的TDD格式應與示范非變頻中繼器的開發(fā)良好兼容。由于該些上行鏈路及下行鏈路幀將在給定系統(tǒng)的多個基站間同步，同時發(fā)生基站發(fā)送與用戶終端發(fā)送的風險很小，緩解了諸如遠近效應(far-neareffect)的問題以及緩解典型基站222傳輸時具有相較于該用戶終端232大得多的有效全向輻射功率(EIRP)電平這一事實。
為了完成TDD中繼，除了所需的信號放大，中繼器210對該無線信號的唯一修改是加入約1μs的傳播延遲。由于該1μs的附加延遲是恒定的，用戶終端232或基站222處的符號同步不成問題。用戶終端232可幾乎沒有影響地從基站222及中繼器210兩者處接收信號。假設循環(huán)前綴(CP)時間為12.8μs，對于示范性的802.16結構，該附加延遲是相對極小的，且接收到該直接及已中繼的信號時該OFDM子載波應保持正交。
應理解，根據(jù)一些如802.16的協(xié)議，用戶終端232定時地接收OFDMA功率控制信息元素(Power Control Information Element)，該功率控制信息元素包含指示了增量為0.25dB的功率電平改變的8位量化帶符號值。由于與用戶終端232相關之功率控制的可能性，中繼器210的自動增益控制設定需盡可能地保持在恒定的水平。任何供給中繼器210“輸入“天線的增益需以相容的方式通過該功率放大器。為了防止該功率放大器的飽和，可定時地進行如10dB步長或類似者修改的粗修改以重建可接受的功率基線。只要基站222處的粗功率電平調(diào)整率極小于每分鐘30dB的功率調(diào)整率，該種方式的調(diào)整不會產(chǎn)生問題。例如，該中繼器210可以每分鐘10dB的增量調(diào)整增益而不會對基于整體系統(tǒng)的功率控制方案造成嚴重破壞。應指出的是，可根據(jù)特定用戶的特定應用或一系列要求或類似者來決定該自動增益控制(AGC)回路的明確執(zhí)行方式。下行鏈路上，該信號并非以功率控制，而是該用戶終端232定時地向基站222報告增量為1dB、范圍為40dBm至-123dBm的測量到的RSSI及其方差。應預期，無論是否使用該些中繼器，所接收信號強度會適當落在此量化范圍內(nèi)。
應理解，以OFDMA，多個用戶可在不同的子載波上同時接收或發(fā)送。分配給每一用戶的子載波的數(shù)量以及用于用戶業(yè)務的子載波的總數(shù)量對于不同幀是不同的。因此，由于并不是每幀中的所有子載波都被分配，中繼器210的該天線輸入處的所接收的功率電平會發(fā)生變化。然而，由于許多活動用戶形成的平均值以及相較于幀的持續(xù)時間相對較慢的AGC回路，用戶的頻域復用對于中繼器210不是大問題。
本領域的一般技術人員應理解，雙工模式下中繼器210可向該些輸入及輸出信號施加例如60至70dB的增益并且可工作于該上行鏈路與下行鏈路時段兩者上的相同頻率。若該輸出信號的一部分帶有足夠增益地從外或從內(nèi)到達該輸入，會發(fā)生類似于在某些類型的CDMA中繼器中發(fā)生的輸入至輸出振蕩條件，極大地降低了系統(tǒng)性能。內(nèi)部及外部隔離量相應地限制了中繼器210可提供的放大量。因而，提供75dB的增益要求中繼器210的天線至天線隔離以及特定安裝的天線至天線隔離為大于該最大施加增益10dB的隔離或為85dB的隔離。為了實現(xiàn)所需的內(nèi)部隔離，電路設計時，特別是輸入信號與反饋路徑設計時，應仔細考慮泄漏與電磁干擾的相關事項。為了實現(xiàn)所需的外部隔離，假定至少使用例如用于基站222的鏈路221的定向天線。亦可設定服務至基站222的鏈路221的天線220位于墻200的外壁222上盡可能地離基站222的直線連接(1ineof site connection)近的位置。設定從中繼器210至用戶終端232的鏈路231使用典型的安裝與建筑物或結構內(nèi)部的全向天線。若信號振蕩繼續(xù)發(fā)生，中繼器210檢測到該振蕩且減少鏈路231的增益量，直至通過進一步分離該些天線或者通過優(yōu)化他們的方向或布置而達成的較好天線至天線隔離。
為了進行適當?shù)腡DD工作，例如在PHS與802.16的示范實施例中，中繼器210需通過判定與所述相應TDD協(xié)議相關的該下行鏈路及下行鏈路子幀的起始定時及結束定時以判定是以該下行鏈路方向還是該下行鏈路方向放大該信號。例如，在該下行鏈路子幀上，需放大該到達面對基站222的定向天線220(亦稱為施主端)的信號且將其在定向天線230處輸出。在該上行鏈路子幀上，需以相反方向放大該從用戶終端232到達定向天線230的信號并且在將其在定向天線220處輸出至基站222。
應注意的是，根據(jù)802.11TDD中繼，檢測該兩根天線其中之一上封包的存在并且動態(tài)改變該放大方向。如TDD遠程放大器(TDD remote amplifiers的其它TDD放大技術)可對封包的開始進行削波，其原因是該放大器在檢測到波形存在前是禁用的。若未對該波形的前文進行削波，可級聯(lián)802.11TDD中繼器以達到較深的室內(nèi)穿透。盡管對于802.11系統(tǒng)，級聯(lián)及相關檢測技術與802.11系統(tǒng)良好兼容，但多用戶發(fā)送時必須采用某些形式的上行鏈路/下行鏈路同步。若不使用更多系統(tǒng)信息，多用戶會使中繼器發(fā)生混亂。
根據(jù)多種示范實施例，可使用若干種方法來判定TDD成幀。因而中繼器210可使用多種策略以精確地判定該信號放大發(fā)生的方向。由于諸如離中繼器210間的傳播距離等因素以及來自鄰近小區(qū)站點的、在其被發(fā)送的子幀結束后到達的無用信號，該在此描述的技術不受定時差異(timing difference)的影響。
判定放大方向的方法可包括量度的組合，如使用第一到達門的信號并且閂鎖中繼器210。應注意的是，由于基站222通過根據(jù)多種協(xié)議的正常系統(tǒng)工作來決定提前或推遲來自不同用戶的發(fā)送以使封包發(fā)送在同一時間到達，中繼器210可配置為閂鎖第一到達信號且忽略該封包的其它任何信道檢測。
應理解，亦可使用作為時間函數(shù)的已接收功率電平的統(tǒng)計分析來判定放大方向。應預期，在該下行鏈路子幀期間，該朝對基站222的定向天線220中的已接收功率電平具有獨特的屬性。可進一步使用與該來自基站219的信號相關的已知發(fā)送特征以實現(xiàn)或幫助同步。
與定時相關的附加特征包括定義間隙及定時地連貫出現(xiàn)于該下行鏈路的控制信道時隙。由此，該使用該連貫性及定時性以及諸如下行鏈路時隙參數(shù)的已知系統(tǒng)信息來標識該基站的定時及與該基站的定時同步。
如前所述，特征檢測可包括該來自基站222的信號的詳細統(tǒng)計分析以標識該信號的已知特征及定時特性。因此，中繼器210可使用三個示范性步驟來判定該無線信號的放大方向。第一，藉由在初始化期間監(jiān)控定向天線220以部分地判定如下文所述的發(fā)送/接收變換間隙(T/R-TG)的位置。第二，可判定該5ms IEEE802.16幀內(nèi)的該下行鏈路子幀的起始定時及持續(xù)時間。最后，以每幀一次的調(diào)整率來調(diào)整該上行鏈路與下行鏈路子幀間的發(fā)送及接收定時。示范PHS實施例中，可使用該中繼信道中CS的已知頻率信道及控制信道時期。
另一種判定放大方向技術中，可使用基于調(diào)制解調(diào)器的同步?？墒褂肐EEE802.16、PHS或其它調(diào)制解調(diào)器來明確地接收關于該上行鏈路與下行鏈路子幀的信令信息且在同步中使用該信息。
根據(jù)一示范實施例，中繼器210的外觀及功能與基于cdma2000射頻的中繼器類似，但具有下文描述的普遍一般技術人員可理解的獨特的不同之處。如上文所述的典型中繼器系統(tǒng)包括增益約為10dBi室外定向天線且通過幾英尺長的同軸電纜與室內(nèi)中繼器模塊連接的。該中繼器模塊由外部直流電源供電。該中繼器亦連接至室內(nèi)全向天線，該天線增益約為5dBi、放大該信號至用戶住所、工作場所或類似場地的。只要有適當?shù)奶炀€至天線隔離，該室內(nèi)天線亦可為定向天線。
應理解，可能需要技術支持人員來將定向天線220安裝至該建筑物的墻200的外壁部分202并且將該線纜延伸至該建筑物的內(nèi)部。然而，無需安裝該室內(nèi)中繼器無需特殊布置，且住宅用戶可根據(jù)喜好自行定向該室內(nèi)天線。亦應注意，該個人中繼器可包括一或多LED以指示RSSI級別、同步或類似者以幫助中繼器210的布置、定向天線220及230的定向及布置，并且當中繼器210已與該TDD上行鏈路及下行鏈路子幀適當同步時來指示。
根據(jù)其它示范實施例，非變頻中繼器服務旨在于諸如地鐵服務或室內(nèi)服務等先前難以接入的服務區(qū)域提供高性能互聯(lián)網(wǎng)服務。例如，室內(nèi)中繼器可配置為小型室內(nèi)單元，該小型室內(nèi)單元具有一根用于室內(nèi)或鄰近室內(nèi)布置的天線以及另一根用于室內(nèi)布置(如前文所述)的天線的。其它中繼器模型更適合自助安裝。
可以預見的是，該些示范中繼器的規(guī)格與現(xiàn)有中繼器類似，如用于IS-2000系統(tǒng)的中繼器。該些中繼器可為多種形式，例如包括同頻率室內(nèi)中繼器、室外基礎設施中繼器(infrastructure repeater)，該基礎設施中繼器為用于補足室外安裝(如在小巷內(nèi))的不良或難以處理的覆蓋區(qū)域或者用于選擇地將覆蓋擴展至超出現(xiàn)有覆蓋區(qū)域的大功率中繼器。該室外基礎設施中繼器可放置于建筑物頂端、小區(qū)發(fā)射塔(cell tower)頂端及類似者。另一示范實施例可包括室內(nèi)分布系統(tǒng)(indoor distribution system)，該系統(tǒng)中中繼器與天線之間必須隔開極大距離而且該天線耦接至該用于地鐵或停車場的基站。再者，示范中繼器可包括有相對短光纜距離的光纜中繼器系統(tǒng)來完成“深度”建筑物內(nèi)覆蓋。應相信，長光纜距離會導致在此所述的中繼器系統(tǒng)的系統(tǒng)級別的問題。
圖3示出了示范中繼器300的方塊圖。天線301及天線302分別耦接至發(fā)送/接收(T/R)開關303及304。初始時，將每一T/R開關303及T/R開關304均設為將來自每一天線301及天線302的該信號饋入相應的低噪聲放大器(LNA)305及LNA306。然后，使用混頻器307及混頻器308將該已放大信號下變頻并且再將其輸入相應的信號檢測器，如用于天線301的檢測器309及用于天線302的檢測器311。藉由配置T/R開關303或T/R開關304其中之一，將信號經(jīng)檢測的該第一天線設為輸入天線，并且亦藉由配置T/R開關303或T/R開關304其中之另一將該另一天線設為輸出天線。應注意，在如802.16應用的典型應用中，該檢測過程耗時約500ns，且設置該發(fā)送開關的延遲約為200ns。發(fā)送開關315將該來自該輸入天線的、藉由在延遲組件310或延遲組件312之一中加入延遲量而延遲的信號輸入PA(功率放大器)316，該功率放大器將該已放大的信號通過另一發(fā)送開關317的工作饋入天線301或天線302之中如上指定為該輸出天線的一根。應理解，該延遲量不應超過甚至接近與該協(xié)議相關的超時值。此外，若該TDD協(xié)議要求同步，無需補償該檢測延遲。如本領域一般技術人員可理解地，可使用微控制器313及組合邏輯電路314來增大該檢測過程的可靠性以及執(zhí)行如系統(tǒng)維護、控制及類似程序附加程序，以及執(zhí)行一定的軟件來加強、補充或控制中繼器300的工作。亦應理解，一些實施例中，天線301與302間連接的至少之一可使用光纜耦接至該示范中繼器。同樣在一些實施例中，可使用如802.16調(diào)制解調(diào)器或類似者的調(diào)制解調(diào)器來解調(diào)例如與控制信道相關的信令信息以收集與該網(wǎng)絡相關的信道分配信息。調(diào)制解調(diào)器320亦可用于發(fā)送調(diào)制數(shù)據(jù)。
另外應注意的是，可單獨使用檢測器311來致能中繼，或者與該同步上行鏈路或下行鏈路幀定時共同使用。或者，檢測器311可僅用于保持上行鏈路及下行鏈路同步。例如，一旦同步，給定天線上的檢測器311將導致從該天線至該另一天線的中繼。然而，若檢測器311在不為該假定天線的已定義有效中繼器時隙中檢測到信號時，則不中繼該信息。
一些情況下可使用如前所述的中繼器300的NMS，如與該室內(nèi)分布中繼器及基礎設施中繼器一起使用時。然而，由于調(diào)制解調(diào)器、微處理器及存儲器的附加費用，不應預期典型的個人中繼器有NMS選項。NMS可包括遠程增益調(diào)整、遠程固件升級?；ヂ?lián)網(wǎng)防火墻、VPN、父母控制及垃圾郵件過濾，并且可與用戶駐地設備(CPE)提供商協(xié)調(diào)開發(fā)。
圖4中的圖表400示出了定向天線220上接收信號強度(RSSI)與時間的關系。應注意的是，由于僅為闡明之目的，并未按比例示出T/R-TG401、404及406的持續(xù)時間以及來自該前一幀的多徑功率?？墒褂脧乃鋈襟E獲得的信息來修改中繼器210的上行/下行發(fā)送選擇程序中的檢測門限，該門限相當于根據(jù)該上行鏈路及下行鏈路時隙的已知同步動態(tài)修改的該上行鏈路極下行鏈路檢測門限的先驗檢測算法。
在典型地規(guī)定為至少持續(xù)5μs的T/R-TG401、404及406期間，該上行鏈路或下行鏈路上俱無空活動(air activity)。可使用與該RSSI相關的開窗函數(shù)來標識該些TR間隙的位置。使用算術平均值的開窗可為該形式RSSI‾(n)=1WΣt=n-W+1nRSSI(n)]]>公式(1)其中，W為樣值數(shù)。指數(shù)n代表采樣RSSI信號402及405所持續(xù)的離散時間間隔并且可設為例如該5μs最小T/R-TG持續(xù)時間之1/25的采樣期，以精確判定該子幀定時。對于5μs的最小T/R-TG，采樣頻率應為5.0MHz。或者，為了強調(diào)更多的最新樣值，可使用如下表示的使用指數(shù)遺忘因子(forgetting factor)的開窗函數(shù)RSSI(n)＝λ
RSSI(n-1)+(1-λ)RSSI(n) 公式(2)公式2給出的形式中，例如記憶因子(memory factor)λ的選擇應使該遞歸公式的功率時間常數(shù)tc的63％極短于該最小T/R-TG間隙，如1μs。使用有限幾何級數(shù)公式，可將該記憶因子λ的形式表現(xiàn)如下λ=e-1fstc]]>等式(3)該下行鏈路及上行鏈路的開始典型地藉由濾波RSSI值的上升來標記。由此，檢測子幀起始的一種方法為搜索該濾波RSSI中的若干連續(xù)增加。即，若該與
RSSI(n)-
RSSI(n-1)相關的信號的若干連續(xù)樣值為正，可知處于子幀的開始。亦已知的是該幀的總持續(xù)時間為5ms，包括該發(fā)送間隙，并且可使用這一認知來驗證該兩個發(fā)送間隙及下行鏈路與上行鏈路子幀的總長度。類似地，該與RSSI(n)-
RSSI(n-1)相關的信號的若干連續(xù)樣值為負時，標識子幀的結束。
或者，可使用模擬比較器及可調(diào)基準電壓設置例如通過微控制器313來判定該RSSI大于或小于門限設置。該門限可根據(jù)已接收RSSI電平以及檢測概率中的錯誤報警概率來修正。時期內(nèi)與檢測相關的統(tǒng)計量可作為同步的準則之一。例如，若臨時時隙分配對于假定的協(xié)議環(huán)境是正確的，則以與該時隙中候選信號的相容接收相關的統(tǒng)計量來確認或驗證該協(xié)議環(huán)境的初始假設以及該環(huán)境內(nèi)的同步。
有若干方法可將子幀的開始與結束的錯誤檢測概率降到最低。例如，已知子幀結束處該
RSSI(n)功率電平顯著高于底噪，且
RSSI(n)的減少率為高。類似地，子幀開始處的該
RSSI(n)功率電平接近底噪，且
RSSI(n)的增大率為高。可使用該
RSSI(n)功率電平比對底噪的認知以及其導數(shù)的大小使錯誤檢測降到最低。
必須進一步判定該已檢測的子幀是上行鏈路方向還是下行鏈路方向。對于一些用戶信道分成一組的協(xié)議，如802.16，預期對于該基站側天線(如定向天線220)處的該已接收信號強度，該強度在下行鏈路子幀上要比其在上行鏈路子幀上強得多，其原因例如為使用定向室外天線時該上行鏈路與下行鏈路間的強隔離。因而，該具較高功率電平的子幀成為該下行鏈路子幀而該具較小功率電平成為該上行鏈路子幀。
一旦確定該下行鏈路及上行鏈路子幀的定時，初始例如該檢測算法的跟蹤模式?？墒褂弥T如非相干RSSI斜率檢測算法的算法來跟蹤該些幀的開始及結束次數(shù)。為了闡明該下行鏈路子幀起始時間回路，設該下行鏈路子幀的起始時間的估計值為s(n)。然后，從5ms幀至下一幀，調(diào)整該下行鏈路子幀起始時間s(n+1)=ws(n)+(1-w)d(n)|d(n)|>0s(n)|d(n)|=0]]>公式(4)其中d(n)為該下行鏈路子幀起始定時的調(diào)整方向，w為該與起始時間s(n)相關的記憶因子。應注意，d(n)藉由如下公式定義d(n)=-sign[Σk=-NN-1f(RSSI‾(n+k),RSSI‾(n+k-1))]]]>公式(5)其中N為該幀得起始定時每側的樣值數(shù)，且 公式(6)公式6中的門限應足夠大以使只有與下行鏈路子幀起始相關的RSSI(n)的顯著增大才賦予正值。參見圖4，門限403可代表基線門限值。
如上所述，該中繼器的規(guī)格要求該發(fā)送及返回天線間有75dB的隔離。實際上，由于該些天線的方向性及該外部天線與內(nèi)部天線間的墻，該隔離量可能更大。用于網(wǎng)絡的非變頻中繼器已存在實際使用，因此，經(jīng)驗證據(jù)表明隔離應不是大問題。諸如裝于窗上的單個單元的其它中繼器實施例僅達到40dB或50dB的隔離，在此情況下，可減小該放大。
然而，若發(fā)生導致不穩(wěn)定放大回路的反饋，自動增益控制(AGC)電路可辨識該反饋條件并且可配置為減少該信號的放大，以損失一些中繼器增益的代價消除不需要的振蕩。設x[n]為離散時間n時的該輸入信號。該輸入天線所接收信號的總增益量，如在該輸出天線處測得的，由ga項進行量化。離散時間n時的該輸出信號為y[n]。該反饋封包由該反饋增益及gf單位時間延遲組成。然后可由如下公式給出差分方程y[n]＝gax[n]+gfgay[n-1] 公式(7)為了達到穩(wěn)定性，該放大器增益與該反饋增益的乘積須小于1。換言之，由該增益gf量化的該發(fā)送及接收天線間的隔離需大于該通過該中繼器的信號的增益ga。
再參見圖3，應注意的是，根據(jù)示范實施例，需要時中繼器300可延遲該輸入射頻信號，所述延遲量等于例如前述的判定信號放大方向所費時間。剛好在該進入功率放大器316的已延遲輸入信號到達之前，將所有諸如T/R開關302、303及T/X開關315、317的發(fā)送及接收開關設置為正確方向，因此未削波該信號的任一部分?？筛鶕?jù)該定義時隙及該同步成幀得知該放大方向。這樣，可共同使用上述技術以致能中繼。例如，必須給出特定天線端上的同步及檢測以致能中繼。換言之，只有當在給定天線端上檢測到屆時應出現(xiàn)的信號時(如在根據(jù)該同步的有效上行鏈路或下行鏈路時隙期間)才會致能中繼。
在處理有關鄰小區(qū)干擾的問題時，由于該鄰小區(qū)干擾的增加，中繼器300可減少一些位于單網(wǎng)絡系統(tǒng)(single network system)中鄰小區(qū)邊緣處的一些用戶的比特率。與由于用戶側信號中繼至分離頻段而絕不會增加干擾的變頻中繼器形成對比的是，對于連接到該基站，中繼器300相對于所述用戶終端處于更有利的環(huán)境，因此該上行鏈路上，以該分配給該基站的頻率向鄰近小區(qū)生成的干擾實際為較低。由于相同原因，該下行鏈路上，該來自該基站的信號對該用戶終端生成較小的干擾。
對于非變頻中繼器，在該下行鏈路上可生成對于該鄰近小區(qū)站(cell site)的干擾，特別是若該中繼器增益為高。然而，足夠的天線下傾(down-tilt)可減輕干擾。此外，由于該中繼器顯然是在若不使用該中繼器只有最小信號強度的區(qū)域提供信號放大，因此預期該鄰近小區(qū)邊緣或結構內(nèi)部的總干擾信號功率不會很大。而且，在具有單位重用因子(unity reuse factor)的實際應用中，鄰近基站可選擇不同的OFDMA子載波來發(fā)送至其各自位于該小區(qū)邊緣的用戶，且這將進一步增大該小區(qū)邊緣所見的比特率。對于PHS實施例，由于每一基站或CS將執(zhí)行動態(tài)頻率分配而預期僅有稍許干擾。示范實施例中，該中繼器根據(jù)該已知時隙結構以及300KHz時隙信道之一(如僅在一頻率載波上的該控制信道)來同步及跟蹤。然后，該中繼器貫穿該20MHz頻段地中繼，引起僅根據(jù)該窄帶信道上的同步的、貫穿該整個20MHz頻段的上行鏈路及下行鏈路兩方向上的窄帶檢測與寬帶非變頻中繼。
在上行鏈路上，該目標基站處的干擾級別應相同，但由于該中繼器接近其相關基站，因此在該些鄰近基站處的干擾級別更低。根據(jù)基于IEEE802.16的系統(tǒng)，將位于小區(qū)外緣的用戶分配給分離的子載波，意味著即使該小區(qū)的大小隨所述中繼器增加些許，該干擾可通過該子載波計劃來限制。
應注意，使用有源射頻中繼器相較于使用工作在數(shù)據(jù)鏈路層或網(wǎng)絡層的儲存轉發(fā)中繼器在延遲、比特率及復雜性方面具有優(yōu)勢。儲存轉發(fā)中繼器恢復該信號以及及將該信號重發(fā)送以延伸該范圍或增進該系統(tǒng)的吞吐量。可使用簡單指數(shù)功率路徑損耗模型來檢查該中繼器系統(tǒng)的性能。設該信號遵循nth階路徑損耗模型且該中繼器位于該用戶終端與接入點的中間位置。該中繼器處與該用戶終端的已接收功率之比為PrPs=10log10(Ptrr-nPtrs-n)]]>=-3n]]>公式(8)因具有3階路徑損耗，該儲存轉發(fā)中繼器由此提供該已接收SNR中的9dB增益。表1指示所需的SNR級別及與該IEEE802.16標準相關的不同調(diào)制率及編碼方案的每塊比特數(shù)。對于三種最低的調(diào)制方案，該塊大小隨鏈路預算中的該9dB增大到2至3倍，意味著即盡管需發(fā)送該封包兩次，吞吐量仍有凈增大，盡管該增大非常小且有增加了的延遲。表1指示不同調(diào)制及碼率方案中塊大小的增大。若該鏈路預算中加入9dB，該塊大小增大比，例如為該塊所占用比特數(shù)的增加。亦應注意，隨著更高階的路徑損耗，可預期吞吐量甚至有更大的增大。
由于延遲的改善、吞吐量的改善以及復雜性的減少，相較存儲轉發(fā)中繼器，有源射頻中繼器具有優(yōu)勢。此外，因無需密鑰而使復雜性和管理量降低，從而保持數(shù)據(jù)安全方案與基于射頻的中繼器的完整性。該射頻中繼器的延遲為不到一微秒，且可能為幾百納秒，而該存儲轉發(fā)中繼器的延遲大于該幀時間(對于IEEE802.16為5ms)。這一量級延遲的增加對于多數(shù)延遲敏感應用是不可容忍的。應理解由于該達到的比特率受最慢點對點鏈路比特率的限制，該存儲轉發(fā)中繼器的比特率產(chǎn)生瓶頸。由于不可能總是將該中繼器放在該用戶與基站間準確的中間位置。該吞吐量及范圍的增大相當有限。而且，如表1所示，較小的塊大小的比特率增大最大，且較大塊大小的該比特率增大減小。由于每一封包需發(fā)送兩次，在R＝3/4 16-QAM及64QAM調(diào)制的情況下，該存儲轉發(fā)中繼器減少該小區(qū)吞吐量。最后，存儲轉發(fā)中繼器本質(zhì)上較復雜，其原因是其具有用于恢復及重發(fā)送該封包的附加處理從而增加該中繼器的價格以及增大功率消耗。涉及安全與服務質(zhì)量(QoS)的協(xié)議、安裝成本及網(wǎng)絡管理中的實際限制會阻礙存儲發(fā)送中繼器的廣泛采用。
如前所述，表1顯示接收器SNR及IEEE802.16信號群(Signal Constellations)未編碼塊大小，以及隨9dBSNR增大的塊大小增大比。
應理解，示范中繼器可提供該用戶及基站設備的內(nèi)功率控制回路與外功率控制回路的界限之內(nèi)的增益。例如，如上所述，該示范中繼器可通過配置工具進行編程以提供40與80dB間的增益，其受限于與該功率放大器相關的15dBm峰值功率限制。該自動控制增益(AGC)回路設計為可適應IEEE802.16d/e協(xié)議的最快上行鏈路功率控制，該最快上行鏈路功率控制由供應商指定，但要求調(diào)整為漸強至每秒30dBs。該中繼器的AGC回路之目的是為了防止由如前所述的振蕩或者從信源進入該輸入天線的過高功率而造成的該放大器飽和。然而，由于該些情況不太可能經(jīng)常發(fā)生，可預期如10dB調(diào)整的相對粗放及偶爾的AGC電平調(diào)整足以處理該些問題。
應注意，該AGC回路的大增益調(diào)整可能導致系統(tǒng)擾動，向下調(diào)整會導致幀刪除而向上調(diào)整會導致對鄰近小區(qū)干擾的增加。因此須有限制該調(diào)整頻率的策略。限制該調(diào)整的一種方法為簡單地以小于該功率放大器飽和電平的額定工作電平工作。另一策略為超標準設計(over-design)該功率放大器的散熱器以使其可在有限時間量內(nèi)保持超過額定峰值級別的熱量級別，并且若該功率輸出超過該設計限制一持續(xù)時間量，僅調(diào)整該AGC增益。
保持每一該上行鏈路及下行鏈路子幀的獨立AGC狀態(tài)亦有好處。獨立狀態(tài)的動機之一是減少與該用戶終端相關的功率消耗以及通過權衡用戶終端功率放大器增益與該上行鏈路中繼器增益來減少干擾的生成。由于該中繼器天線的較高方向性及該中繼器處可能更佳的無線傳播(radio propagation)條件，可能通過增大該中繼器的上行鏈路增益來達到具較小鄰近小區(qū)站點干擾的目標接收器靈敏度?？紤]到n階簡單指數(shù)功率路徑損耗，假設需一定的發(fā)送功率電平P_0來達到該目標接收器靈敏度P(r)，其中該基站離用戶終端232的距離為r米。接收器靈敏度可定義為如下P(r)＝P0r-n公式(9)第二種情況下，設r/2米外有一中繼器。
接收器靈敏度可定義為如下P′(r)=P1(r2)-n]]>公式(10)若希望該中繼器的輸入天線處與該基站的輸入天線處的接收功率相同，發(fā)送功率電平比為P1Po=2-n]]>=-3n dB]]>公式(11)由此，以相同接收器靈敏度到達該中繼器所需的總功率為-3n dB。通過將該信號路徑分為兩部分，相對于該直接發(fā)送，該用戶終端及該中繼器站的總發(fā)送功率為-3n+3dB。因3階路徑損耗，需要總共有降低-6dB的總發(fā)送功率電平。該3階路徑損耗和該中繼器天線與鄰近小區(qū)的較好隔離的結合意味著該置于該用戶與基站中間位置的上行鏈路中繼器的情況下，小區(qū)干擾顯著地降低。
應理解，通過中繼器的信號放大一般不會造成OFDM波形的信號失真。由于示范中繼器工作于射頻級，且由該中繼器施加的增益為貫穿例如根據(jù)IEEE802.16的10MHz通帶的平坦增益，因此OFDM子載波波形通過該中繼器而未被修改。應注意，若該未放大信號及該已放大信號都到達該接收器，RMS延遲擴展會增加。然而，由于通過該中繼器的延遲小于1000ns且很可能為幾百ns，該接收器的符號間干擾的增加為最小，因為該延遲適當?shù)卦诿恳籓FDM符號開始處的12.8μs的循環(huán)前綴之內(nèi)。
發(fā)送及接收天線分集方案亦與該示范中繼器協(xié)同工作。例如，IEEE802.16標準規(guī)定了空時編碼(STC)的結構，其與空時發(fā)送分集(STTD)類似，該STTD已標準化為與該示范中繼器兼容的3GPP/PP2標準。此外，由于該示范中繼器相等地放大該通帶中接收的信號，因此所有形式的發(fā)送及接收分集應與該示范中繼器兼容。盡管該有效無線信道由該中繼器修改，對于來自所有天線的已中繼信號的相位及增益修改是恒定的。因而，對于該發(fā)送及接收天線分集方案不會有不利影響。因此，使用例如多非變頻中繼器來支持多輸入多輸出(MIMO)系統(tǒng)。MIMO是指具有多發(fā)送器處天線及多接收器側天線的多無線鏈路。具有多天線的情況下，可使用該無線環(huán)境的空間維來增進該無線鏈路的性能。
對于PHS的工作，在整個系統(tǒng)使用固定頻率控制信道時隙可使PS知道與特定小區(qū)無關的控制信道位置，極大地方便了切換及類似者并且在小區(qū)間移動時尋找控制信道時無需使用PS。該CS基于根據(jù)動態(tài)信道分配(DCA)的使用及干擾級別來動態(tài)分配業(yè)務信道。應注意，DCA通過去除固定頻率分配使能有效使用頻譜。因此，每一回話或呼叫的實際業(yè)務信道時隙及頻率可不同。該DCA方法對于PHS及WiMAX是重要的，其原因是，例如對于PHS，對上行鏈路及下行鏈路時隙兩者上的該20MHz頻段內(nèi)的多載波提供支持。
應注意，若不同的OFDM子信道中發(fā)生多重同時發(fā)送(正如例如IEEE802.16OFDMA所允許的)，其允許時域及頻域兩者的復用，則該向單獨用戶的發(fā)送可同時占用不同的子載波。由于該示范中繼器與該上行鏈路子幀及該下行鏈路子幀的開始同步而不考慮有多少用戶正在這些子幀上發(fā)送，因此該中繼器可以順利放大該多重同時發(fā)送。然而，不同數(shù)目的所占用子載波可造成該AGC輸入功率的波動，但該增益控制算法應提供足夠的精確裕度。
為了更好地理解根據(jù)多種示范實施例的示范TDD中繼器的工作，圖5示出了顯示正常工作的流程圖。該工作可分為三個基本工作狀態(tài)初始化狀態(tài)510、捕獲狀態(tài)520及跟蹤與中繼狀態(tài)530。511處開始后，在512處對該中繼器加電并且以諸如增益參數(shù)、檢測門限或類似者的某些參數(shù)進行初始化以用于根據(jù)諸如PHS、802.16或類似者的協(xié)議環(huán)境工作。在將該中繼器預設置為根據(jù)特定協(xié)議工作的情況下，可在512處讀取及設定該預配置協(xié)議的配置參數(shù)。該中繼器可預設缺省工作模式或可配置為監(jiān)聽該無線環(huán)境并且判定哪些參數(shù)應被調(diào)用。還應注意的是，根據(jù)多種示范實施例，中繼器硬件應典型地配置為用于一種網(wǎng)絡環(huán)境，如PHS或802.16或類似者。由此，雖然圖5顯示了與基于PHS或802.16的網(wǎng)絡環(huán)境相關的判定塊，應理解該多網(wǎng)絡判定結構僅用于說明之目的?；蛘?，雖然該中繼器硬件典型地配置為僅在一網(wǎng)絡環(huán)境中操作，該中繼器軟件為能夠用于多種網(wǎng)絡環(huán)境通用軟件基線(common softwarebaseline)或者為專門用于一種網(wǎng)絡環(huán)境的軟件。由此，可例如通過預配置、分配或初始化期間的配置、檢測或類似者來在512處判定該工作網(wǎng)絡是PHS網(wǎng)絡或者在514處判定是802.16或其它網(wǎng)絡。
若該網(wǎng)絡環(huán)境為PHS網(wǎng)絡，在捕獲狀態(tài)520期間該中繼器可在521處檢測窄帶信號，其代表來自該施主天線的下行鏈路信號。檢測到信號時，可在522處通過比較觀察到的信號特征與指示該控制信道位置的已知信息來設置自動增益控制(AGC)參數(shù)或其它參數(shù)并且嘗試判定基本定時，該已知信息可如該下行鏈路的重復周期(repetition period)或其它先驗信息及或直接推斷(heuristics)。一旦捕獲該下行鏈路信號，可在523處例如以全20MHz帶寬向該用戶中繼該信號并且可執(zhí)行持續(xù)下行鏈路檢測及例如跟蹤。若該網(wǎng)絡為802.16或其它網(wǎng)絡，可在524處以全帶寬檢測該下行鏈路或施主側。檢測到信號時，可在525處通過比較觀察到的信號特征與指示該控制信道位置的已知信息來設置自動增益控制(AGC)參數(shù)或其它參數(shù)并且嘗試判定基本定時，該已知信息可如該下行鏈路的重復周期或其它先驗信息及或直接推斷。捕獲到該下行鏈路信號時，可在526以全帶寬向該用戶中繼該信號并且繼續(xù)執(zhí)行下行鏈路檢測。最后，一旦捕獲狀態(tài)520完成，在531處可在用戶側檢測到上行鏈路信號且將該信號向該基站或CS中繼。應理解，盡管示范程序指示為在532處結束，上述過程或程序可為如所示的更大循環(huán)過程的一部分，且由此本領域一般技術人員應理解可重復上述并非結尾的過程或者將其傳給其它過程或類似者。
圖6示出了根據(jù)多種示范實施例的示范過程之包括同步的更詳細視圖。應理解，設在開始611處，例如設如上所述的初始化已進行且已進入捕獲狀態(tài)610。開始后，即初始化后，該示范中繼器可在612檢測假定來自基站或CS且與施主側的與下行鏈路相關的信號。該中繼器可通過設定與AGC值相關的增益電平或類似者以及相關參數(shù)來改善該些用于捕獲的信號。捕獲后，可進入同步狀態(tài)620。同步狀態(tài)620中，該中繼器在621處可搜尋該些下行鏈路信號的定時規(guī)律性或定期性并且將該定時信息和與多種協(xié)議相關的已知信息比較以試圖識別該中繼器所在網(wǎng)絡的類型。應注意，如前所述，該中繼器可使用與RSSI及其它參數(shù)相關的統(tǒng)計信息來試圖定位可與已知下行鏈路及上行鏈路特性相關的間隙或間隔。可使用其它統(tǒng)計方法來驗證關于該網(wǎng)絡的假定。例如，若該中繼器假設其位于PHS網(wǎng)絡內(nèi)，其可建立用于該控制信道的假設位置，如時隙或時隙對(上行鏈路及下行鏈路)。通過積累對給定捕獲間隔上的統(tǒng)計量，該中繼器可以某種確切的程度驗證該假設信道為控制信道。亦應理解，在裝有如圖3中調(diào)制解調(diào)器320的調(diào)制解調(diào)器的中繼器中，如前所述，可在622處提取諸如控制信道位置、信道定時、業(yè)務信道分配、功率控制及類似信息的信息來增進該些中繼器的能力以有效地及精確地在所需時隙及/或頻段內(nèi)中繼。
一旦同步，該中繼器可進入跟蹤及中繼狀態(tài)630，在該處檢測可用于中繼而且保持同步以及用于中繼(如在631處向該用戶中繼)。應理解，如前所述，最好僅在檢測及同步為有效時進行中繼，即當該檢測到的信號在適當時隙之內(nèi)時。關于保持同步，若該關于業(yè)務信道時隙及類似者的定時信息與該使用檢測判定的定時之間有定時差異，可調(diào)整該中繼器保持的定時信息。同步后，可檢測到該用戶側的上行鏈路信號且將該信號中繼，例如在632處向該施主天線中繼。應注意，若，例如，在用戶側天線檢測到信號，但該信號發(fā)生在錯誤時隙，則不中繼該信號。該信號必須被檢測到且必須有適當?shù)耐讲攀怪欣^發(fā)生。應理解，盡管該示范過程指示為在633處結束，如前參考圖5所述，該示范過程可循環(huán)或者將執(zhí)行傳給其它過程或類似者。
因此，使用上述過程及電路，可完成多種協(xié)議環(huán)境中的中繼，該些環(huán)境需非再生、物理層(PHY)、TDD型中繼。一些協(xié)議環(huán)境中，如前述及將在圖7中進一步說明的PHS環(huán)境，該信道結構是固定的以更加方便地檢測及同步。圖7所示的顯示時隙分配與頻率之關系的圖表中，典型的PHS有多個頻率載波控制載波701、載波1 702、載波2 703及載波3 704。每一該些載波支持四信道(信道1-信道4)及八時隙，每一信道具有上行鏈路與下行鏈路時隙對，該些信道之一為分配給一載波(如載波701)的控制信道，該載波與業(yè)務載波(如載波701載波1 702-載波3 704)不同。由于該些業(yè)務信道通過時隙來區(qū)別，因此該些業(yè)務信道可有不同或相同的載波。應理解，該載波間距為300KHz且該頻段根據(jù)現(xiàn)行標準為服務77信道的1895.15-1917.95MHz。典型的PS以10mW或以下發(fā)送而典型的CS以500mW或以下發(fā)送。以π/4移位QOSK調(diào)制，該發(fā)送率約為384kbps。如圖7所示，用于PHS發(fā)送幀的幀時間721一般持續(xù)5ms，預留給上行鏈路幀722及上行鏈路幀723近2.5ms。每一下行鏈路幀722及下行鏈路723包含一條控制信道與三條業(yè)務信道。下行鏈路幀722包含下行鏈路控制信道711以及其后的業(yè)務信道1 712、業(yè)務信道2 713、業(yè)務信道3 714。在該上行鏈路側，上行鏈路幀723包含上行鏈路控制信道715以及其后的業(yè)務信道1 716、業(yè)務信道2 717、業(yè)務信道3 718。
本領域普通技術人員應理解，如上所述，本發(fā)明中可使用多種技術來確定不同信號檢測器的配置，以及設定檢測門限或類似者。此外，可將各個組件，例如檢測器元件309和311、組合邏輯元件314，以及微控制器313和其它元件的功能性，組合入單一的集成裝置。本領域中普通技術人員對特定部件進行其它改變和變化及其互連，但這些仍不脫離本發(fā)明的范圍和精神。
權利要求
1.一種非再生中繼方法，所述非再生中繼方法中繼根據(jù)時分雙工(TDD)協(xié)議從第一站發(fā)送至第二站的信號，所述第一站由下行鏈路與所述第二站通信并且所述第二站由上行鏈路與所述第一站通信，所述方法包括檢測與一或多所述上行鏈路及所述下行鏈路相關的間隔中所述信號的存在；若在所述上行鏈路檢測到所述信號，使用指向所述第一站的第一天線將所述信號從所述第二站重發(fā)送至所述第一站；及若在所述下行鏈路檢測到所述信號，使用指向所述第二站的第二天線與全向天線之一將所述信號從所述第一站重發(fā)送至所述第二站；其中與一或多所述第一天線、所述第二天線及所述全向天線相關的形狀因素便于所述檢測及重發(fā)送。
2.如權利要求
1所述的方法，其特征在于進一步包括在將所述信號從前加入延遲至所述信號以補償與所述檢測相關的時間。
3.如權利要求
2所述的方法，其特征在于所述延遲小于與所述協(xié)議相關的超時參數(shù)。
4.如權利要求
1所述的方法，其特征在于所述檢測包括使用與接收信號強度指示器(RSSI)相關的開窗函數(shù)來檢測上行鏈路間隔與下行鏈路間隔之間的一或多間隙。
5.如權利要求
4所述的方法，其特征在于所述檢測包括通過檢測與所述RSSI相關的增加來檢測一或多所述上行鏈路間隔及所述下行鏈路間隔的開始。
6.如權利要求
4所述的方法，其特征在于所述檢測包括將所述上行鏈路間隔識別為與相對較的低功率電平相關以及將所述下行鏈路間隔識別為與相對較高的功率電平相關。
7.如權利要求
1所述的方法，其特征在于進一步包括指示與所述上行鏈路及所述下行鏈路相關的參數(shù)，所述參數(shù)的指示便于一或多所述第一天線、所述第二天線及所述全向天線的放置。
8.如權利要求
1所述的方法，其特征在于所述參數(shù)包括與所述上行鏈路及所述下行鏈路相關的同步級別。
9.如權利要求
1所述的方法，其特征在于所述協(xié)議包括IEEE802.16協(xié)議、802.20協(xié)議、IEEE802.16(d)協(xié)議、IEEE802.16(e)協(xié)議、IEEE802.16(d/e)協(xié)議、個人手持電話系統(tǒng)(PHS)協(xié)議及時分同步碼分多址接入(TDS-CDMA)協(xié)議之一。
10.如權利要求
1所述的方法，其特征在于所述第一站包括基站且所述第二站包括用戶終端。
11.如權利要求
1所述的方法，其特征在于進一步包括保持用于所述上行鏈路的第一自動增益控制(AGC)電平以及用于所述下行鏈路的第二AGC電平，所述第二AGC電平獨立于所述第一AGC電平。
12.一種非再生非變頻中繼器，所述中繼器用于中繼根據(jù)時分雙工(TDD)協(xié)議從第一站發(fā)送至第二站的信號，所述第一站由與空中接口相關的下行鏈路與所述第二站通信并且所述第二站由與所述空中接口相關的上行鏈路與所述第一站通信，所述中繼器包括通過所述空中接口耦接至所述第一站的第一天線；通過所述空中接口耦接至所述第二站的第二天線與全向天線之一；及耦接至所述第一天線及所述第二天線與所述全向天線之一的中繼器模塊，所述中繼器模塊包括檢測一或多所述上行鏈路及所述下行鏈路上所述信號存在的檢測器電路；發(fā)送電路，若在所述上行鏈路檢測到所述信號，所述發(fā)送電路使用指向所述第一站的第一天線將所述信號從所述第二站重發(fā)送至所述第一站并且若在所述下行鏈路檢測到所述信號，所述發(fā)送電路使用指向所述第二站的第二天線與全向天線之一將所述信號從所述第一站重發(fā)送至所述第二站；其中與一或多所述第一天線、所述第二天線及所述全向天線相關的形狀因素便于所述信號的中繼，所述形狀因素包括放置。
13.如權利要求
12所述的中繼器，其特征在于所述第一天線之一及所述第二天線與所述全向天線之一通過所述中繼器模塊定義為耦接至施主天線，并且所述中繼器模塊配置為與從所述施主天線接收的所述信號同步，所述施主天線根據(jù)所述中繼器的安裝指導及與所述施主天線相關的所述信號的已知特性之一來定義。
14.如權利要求
13所述的中繼器，其特征在于所述施主天線根據(jù)信號質(zhì)量量度定義，所述量度包括接收信號強度指示器(RSSI)、信噪比(SNR)、及Eb/N0值。
15.如權利要求
12所述的中繼器，其特征在于所述第一天線至少之一及所述第二天線與所述全向天線之一使用光纜耦接至所述中繼器。
16.如權利要求
12所述的中繼器，其特征在于進一步包括指示器，所述指示器指示與所述上行鏈路及所述下行鏈路相關的參數(shù)，所述指示便于一或多所述第一天線、所述第二天線及所述全向天線的放置。
17.如權利要求
16所述的中繼器，其特征在于所述參數(shù)包括與所述下行鏈路及所述下行鏈路相關的同步級別。
18.如權利要求
12所述的中繼器，其特征在于所述中繼器模塊中進一步包括用于在藉由所述檢測器電路的所述檢測與藉由所述發(fā)送電路的所述發(fā)送之間加入延遲的延遲單元，所述延遲用于補償與藉由所述檢測器電路的檢測相關的時間。
19.如權利要求
12所述的中繼器，其特征在于所述協(xié)議包括IEEE802.16協(xié)議、802.20協(xié)議、IEEE802.16(d)協(xié)議、IEEE802.16(e)協(xié)議、IEEE802.16(d/e)協(xié)議、個人手持電話系統(tǒng)(PHS)協(xié)議及時分同步碼分多址接入(TDS-CDMA)協(xié)議之一。
20.如權利要求
12所述的中繼器，其特征在于所述第一站包括基站且所述第二站包括用戶終端。
21.如權利要求
12所述的中繼器，其特征在于所述檢測器電路包括配置為使用開窗函數(shù)來檢測上行鏈路間隔與下行鏈路間隔之間的一或多間隙的處理器，所述開窗函數(shù)與接收信號強度指示器(RSSI)相關，所述接收信號強度指示器與所述協(xié)議相關。
22.如權利要求
19所述的中繼器，其特征在于所述處理器進一步配置為通過檢測與所述RSSI相關檢測的增加來檢測一或多所述上行鏈路間隔及所述下行鏈路間隔的開始。
23.一種用于非再生中繼已發(fā)送信號的時分雙工(TDD)中繼器系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括第一站；通過根據(jù)協(xié)議的空中接口耦接至所述第一站的第二站，所述協(xié)議與網(wǎng)絡相關，所述第一站由與空中接口相關的下行鏈路與所述第二站通信并且所述第二站由與所述空中接口相關的上行鏈路與所述第一站通信；通過所述空中接口耦接至所述第一站的第一天線；通過所述空中接口耦接至所述第二站的第二天線與所述全向天線之一；及耦接至所述第一天線及所述第二天線與所述全向天線之一的中繼器模塊，所述中繼器模塊包括檢測一或多所述上行鏈路及所述下行鏈路上所述信號存在的檢測器；發(fā)送器，若在所述上行鏈路檢測到所述信號，所述發(fā)送器使用指向所述第一站的第一天線將所述信號從所述第二站重發(fā)送至所述第一站并且若在所述下行鏈路檢測到所述信號，所述發(fā)送器使用指向所述第二站的第二天線與全向天線之一將所述信號從所述第一站重發(fā)送至所述第二站；其中與一或多所述第一天線、所述第二天線及所述全向天線相關的形狀因素便于所述已發(fā)送信號的非再生中繼。
24.如權利要求
23所述的TDD中繼器系統(tǒng)，其特征在于所述網(wǎng)絡為具有多個載頻的個人手持電話系統(tǒng)(PHS)網(wǎng)絡；及所述中繼器模塊配置為同步及跟蹤所述多個載頻之一，并且在其它所述多個載頻上中繼。
25.如權利要求
23所述的TDD中繼器系統(tǒng)，其特征在于所述形狀因素包括用于一或多所述第一天線、所述第二天線及所述全向天線的放置位置。
26.如權利要求
23所述的中繼器系統(tǒng)，其特征在于進一步包括與所述中繼器模塊耦接的指示器，所述指示器指示與所述上行鏈路及所述下行鏈路相關的參數(shù)，所述指示便于一或多所述第一天線、所述第二天線及所述全向天線的放置。
27.如權利要求
26所述的中繼器系統(tǒng)，其特征在于所述參數(shù)包括與所述下行鏈路及所述下行鏈路相關的同步級別。
28.如權利要求
23所述的TDD中繼器系統(tǒng)，其特征在于所述中繼器模塊進一步包括用于在藉由所述檢測器電路的所述檢測與藉由所述發(fā)送電路的所述發(fā)送之間加入延遲的延遲單元，所述延遲用于補償與藉由所述檢測器電路的檢測相關的時間。
29.如權利要求
23所述的TDD中繼器系統(tǒng)，其特征在于進一步包括耦接至所述發(fā)送器的自動增益控制(AGC)模塊，所述AGC模塊用于控制與所述上行鏈路及所述下行鏈路上所述信號相關的發(fā)送電平，其中所述發(fā)送電平根據(jù)與所述網(wǎng)絡相關的條件保持在用于所述上行鏈路的第一預定電平及用于所述下行鏈路的第二預定電平。
30.如權利要求
29所述的TDD中繼器系統(tǒng)，其特征在于所述AGC模塊用于控制與所述上行鏈路及所述下行鏈路上所述信號相關的發(fā)送電平，其中所述發(fā)送電平根據(jù)與所述網(wǎng)絡相關的條件保持在預定電平。
31.如權利要求
23所述的TDD中繼器系統(tǒng)，其特征在于進一步包括耦接至所述發(fā)送器的自動增益控制(AGC)模塊，所述AGC模塊用于控制與所述上行鏈路及所述下行鏈路上所述信號相關的發(fā)送電平，其中所述發(fā)送電平根據(jù)與所述網(wǎng)絡相關的條件保持在用于所述上行鏈路上相應多個信道的第一多個預定電平與所述下行鏈路上相應多個信道的第二多個預定電平。
32.如權利要求
23所述的TDD中繼器系統(tǒng)，其特征在于所述協(xié)議包括IEEE802.16協(xié)議、802.20協(xié)議、IEEE802.16(d)協(xié)議、IEEE802.16(e)協(xié)議、IEEE802.16(d/e)協(xié)議、個人手持電話系統(tǒng)(PHS)協(xié)議及時分同步碼分多址接入(TDS-CDMA)協(xié)議之一。
33.如權利要求
23所述的TDD中繼器系統(tǒng)，其特征在于所述協(xié)議包括IEEE802.16協(xié)議、802.20協(xié)議、IEEE802.16(d)協(xié)議、IEEE802.16(e)協(xié)議、IEEE802.16(d/e)協(xié)議、個人手持電話系統(tǒng)(PHS)協(xié)議及時分同步碼分多址接入(TDS-CDMA)協(xié)議之一。
34.如權利要求
23所述的TDD中繼器系統(tǒng)，其特征在于所述第一站包括基站且所述第二站包括用戶終端。
35.如權利要求
24所述的TDD中繼器系統(tǒng)，其特征在于所述第一站包括基站且所述第二站包括用戶終端。
36.如權利要求
23所述的TDD中繼器系統(tǒng)，其特征在于所述檢測器包括配置為使用開窗函數(shù)來檢測上行鏈路間隔與下行鏈路間隔間的一或多間隙的處理器，所述開窗函數(shù)與接收信號強度指示器(RSSI)相關。
37.如權利要求
24所述的TDD中繼器系統(tǒng)，其特征在于所述處理器進一步配置為通過檢測與所述RSSI相關檢測的增加來檢測一或多所述上行鏈路間隔及所述下行鏈路間隔的開始。
38.一種用于非再生中繼已發(fā)送信號的時分雙工(TDD)中繼器系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括第一多輸入多輸出(MIMO)站；多個通過根據(jù)協(xié)議的空中接口耦接至所述第一MIMO站的第二站，所述協(xié)議與網(wǎng)絡相關，所述第一MIMO站由與空中接口相關的下行鏈路與所述多個第二站通信并且所述多個第二站由多個與所述空中接口相關的上行鏈路與所述第一MIMO站通信；通過所述空中接口耦接至所述第一MIMO站的第一多個天線；通過所述空中接口耦接至所述多個第二站的第二多個天線；及耦接至所述第一多個天線及所述第二多個天線的多個中繼器模塊。
39.一種非再生非變頻中繼器，所述中繼器用于中繼根據(jù)與網(wǎng)絡相關的時分雙工(TDD)協(xié)議從第一站發(fā)送的信號，所述第一站由與空中接口相關的下行鏈路通信，所述中繼器包括第一天線模塊，所述第一天線模塊具有在用于安裝于建筑物窗的包裝內(nèi)的第一天線對，所述第一天線對通過所述空中接口耦接至所述第一站；耦接至所述空中接口的第二天線模塊，所述第二天線模塊位于所述建筑物內(nèi)部；及耦接至所述第一天線模塊及所述第二天線模塊的中繼器模塊，所述中繼器模塊包括使用所述第一天線模塊檢測所述下行鏈路上所述信號存在的檢測器電路；使用所述第二天線模塊從所述第一站重發(fā)送所述信號至所述建筑物內(nèi)部的發(fā)送電路。
40.如權利要求
39所述的中繼器，其特征在于所述網(wǎng)絡為廣域網(wǎng)(WAN)、無線局域網(wǎng)(WLAN)及無線城域網(wǎng)(WMAN)之一。
41.如權利要求
39所述的中繼器，其特征在于所述檢測器進一步配置為使所述中繼器模塊與所述下行鏈路和所述上行鏈路之一的時隙定時同步，所述下行鏈路和所述上行鏈路與所述網(wǎng)絡相關的；及根據(jù)檢測所述信號及所述同步的存在選擇地致能或禁能中繼。
專利摘要
一種用于時分雙工(TDD)無線協(xié)議通信系統(tǒng)的非變頻中繼器(110，210，300)包括檢測、重發(fā)送及自動增益控制。通過檢測器(309，310)及處理器(313)執(zhí)行檢測。使用邏輯單元(314)的處理器(313)可代替檢測?？墒褂糜卸喾N形狀因素的天線(220，230)來耦接基站(222)與可用戶終端(232)，該用戶終端可位于諸如建筑或類似者深處的次最優(yōu)位置。
文檔編號H04L12/56GK1993904SQ20058001487
公開日2007年7月4日 申請日期2005年5月12日
發(fā)明者小詹姆斯A普羅克特, 肯尼思M蓋尼, 費薩爾M沙德 申請人:威德菲公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan