專利名稱：射頻基站數(shù)據(jù)中繼器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到射頻數(shù)據(jù)中繼器，并且更加具體而言涉及到RF中繼器的使用，即利用添加到中繼信號當(dāng)中的電子簽名去提高信號噪聲干擾比，從而消除位置測量誤差。
背景技術(shù)：
無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)被用于電子郵件、互聯(lián)網(wǎng)、公司信息和其它信息等的遠(yuǎn)端訪問。為了吸引新用戶以及現(xiàn)有用戶使用數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，運(yùn)營商需要支持能感覺得到的64kbps或者更高的數(shù)據(jù)速率。隨著例如GPRS和EDGE等無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的部署，用戶會逐漸發(fā)現(xiàn)隨著從小區(qū)基站附近位置移動到小區(qū)邊緣，他們可得到的數(shù)據(jù)速率會大大降低。典型地，在覆蓋有限的部署方案中，估計能有不到20％的區(qū)域能夠支持峰值數(shù)據(jù)速率。
無線網(wǎng)絡(luò)目前已經(jīng)得到改進(jìn)，可以提供位置測量能力。這些方法提供給網(wǎng)絡(luò)以估計移動單元位置的能力，例如用于緊急911(E911)移動電話業(yè)務(wù)。在基站內(nèi)典型地插入位置測量單元(LMU)，利用到達(dá)時間(TOA)信息處理裝置去估計從移動單元到LMU之間的距離，此時假設(shè)直線的無線傳播。
RF中繼器被用于增強(qiáng)在覆蓋區(qū)域邊緣處的移動臺發(fā)射的信號。然而，由于經(jīng)過該中繼器的無線路徑可能不是直接路徑，因此LMU測量的距離也不與從LMU到發(fā)射移動單元的真正直線距離相對應(yīng)。對中繼移動信號來說，這會導(dǎo)致明顯的位置測量誤差。
用于解決錯誤E911LMU距離計算問題的當(dāng)前方法就是LMU與每個RF中繼器處于同一位置，并且配備用于把距離測量信息傳回基于網(wǎng)絡(luò)的移動定位中心的裝置。該方法至少在如下兩點(diǎn)上，并不是十分有效的第一，它要求在每個中繼器站址處都配有一個LMU，這會增加成本，并且會造成每個中繼器站址更加龐大笨重；以及第二，需要添加單獨(dú)的數(shù)據(jù)鏈路或附加的數(shù)據(jù)比特，以便向基站發(fā)送距離信息。
相應(yīng)地，需要具有如下能力的RF中繼器即在小區(qū)站址的選擇區(qū)域內(nèi)能夠提高信號對噪聲干擾比，特別是可以提供無線數(shù)據(jù)系統(tǒng)所要求的高數(shù)據(jù)速率。
相應(yīng)地，需要具有如下能力的RF中繼器即利用獨(dú)特的電子簽名去標(biāo)記經(jīng)過中繼器的信號，使得可以識別發(fā)射移動單元的真正位置。
發(fā)明概述一方面，本發(fā)明提供一種數(shù)據(jù)中繼器，其中在每方向上包含兩個天線功能接收和發(fā)送。在下行鏈路或前向方向中(基站到移動單元)，接收天線功能接收基站發(fā)出的信號，以及發(fā)送天線功能重新向移動單元發(fā)送下行鏈路信號。在上行鏈路或反向方向中(移動單元到基站)，接收天線功能接收移動單元發(fā)出的信號，而且發(fā)送功能重新向基站發(fā)送上行鏈路信號。
在一個實(shí)施例中，一個雙工(組合不同頻率的發(fā)送和接收)天線指向想要的基站的方向，而且另一個雙工天線指向增加移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的想要的位置。天線被連接到RF處理模塊，該模塊分離下行和上行信號，對特定頻段進(jìn)行濾波，提供低噪聲放大與發(fā)射機(jī)功率放大電路和用于標(biāo)記上行信號的電路。
在該實(shí)施例中，數(shù)據(jù)中繼器包含調(diào)諧到預(yù)定上行鏈路頻段的雙工天線。接收天線一旦接收到上行信號，就會將其傳遞給雙工器(以便把該信號從發(fā)送的下行信號中分離出來)，并且再被傳遞到上行信號標(biāo)記設(shè)備，該設(shè)備會在上行信號中引入獨(dú)特的電子簽名，以識別哪一個數(shù)據(jù)中繼器被使用?？梢酝ㄟ^把接收到的上行信號利用附加的非干擾直接序列擴(kuò)頻信號進(jìn)行幅度或相位調(diào)制，從而執(zhí)行信號標(biāo)記。然后，把經(jīng)過調(diào)制的上行信號傳遞到輸出雙工器，并且利用雙工天線發(fā)送給基站。
在另一實(shí)施例中，數(shù)據(jù)中繼器能夠在經(jīng)過中繼器的下行和上行信號中引入信號標(biāo)記。可以通過把接收到的下行和上行信號利用附加的非干擾直接序列擴(kuò)頻信號進(jìn)行幅值或相位調(diào)制，從而執(zhí)行信號標(biāo)記。
在現(xiàn)有的和所提出的無線網(wǎng)絡(luò)中，基站包括位置測量單元(LMU)，以便提供移動單元定位確定能力。LMU包含到達(dá)時間(TOA)接收機(jī)，以測量移動單元與LMU之間的傳播時延，并且將這種時延測量轉(zhuǎn)換為距離測量，此時假設(shè)直線傳播。由于直線傳播的假設(shè)不再是正確的，因此在網(wǎng)絡(luò)中添加數(shù)據(jù)中繼器會在位置確定中引入誤差。
在優(yōu)選實(shí)施例中，由數(shù)據(jù)中繼器所引入的唯一上行信號標(biāo)記可以被LMU內(nèi)的附加電路進(jìn)行檢測。LMU內(nèi)的偽隨機(jī)(PN)碼相關(guān)器檢測上行信號標(biāo)記，并且向移動定位中心(MLC)報告中繼器標(biāo)記ID。MLC根據(jù)TOA接收機(jī)測量值、所報告的中繼器標(biāo)記ID信息以及包括所標(biāo)識中繼器的地理坐標(biāo)在內(nèi)的數(shù)據(jù)庫，去確定移動單元的真正位置。
相應(yīng)地，本發(fā)明的目的之一在于增強(qiáng)在想要的區(qū)域內(nèi)的信號電平，以支持更高的數(shù)據(jù)速率，而不必部署新的基站。本發(fā)明還有一個目的在于利用電子簽名對經(jīng)過中繼器的上行信號進(jìn)行標(biāo)記，使得可以識別發(fā)射移動單元的真正位置。
本發(fā)明的另一目的在于利用電子簽名對經(jīng)過中繼器的下行信號進(jìn)行標(biāo)記，使得可以識別發(fā)射基站的真正位置。
通過參考隨后的規(guī)定、權(quán)利要求以及附圖，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以進(jìn)一步理解并且體會本發(fā)明的這些以及其它目的和好處。
附圖簡述在此引入并且構(gòu)成該技術(shù)規(guī)范的一部分的附圖，其中說明了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并且與如下描述一起，用于解釋本發(fā)明的原理。在附圖中，類似的參考符號始終如一地表示相應(yīng)的功能。


圖1是無線通信小區(qū)站址的說明，其中包括由數(shù)據(jù)中繼器所提供的額外高流量覆蓋區(qū)域；圖2給出根據(jù)本發(fā)明的移動單元位置確定系統(tǒng)的概要結(jié)構(gòu)；圖3給出根據(jù)本發(fā)明的包括上行信號標(biāo)記的RF中繼器的概念框圖；圖4給出根據(jù)本發(fā)明的包括上行和下行信號標(biāo)記的RF中繼器的概念框圖；圖5給出根據(jù)本發(fā)明的包括檢測被標(biāo)記信號的電路的位置測量單元的概念框圖；圖6給出根據(jù)本發(fā)明的位置測量單元和移動定位中心之間的互動。
詳細(xì)描述現(xiàn)在詳細(xì)參考本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，以及附圖中說明的實(shí)例，其中在若干附圖中，類似的參考數(shù)字表示類似的元素。
本發(fā)明提供具有如下能力的RF中繼器即在小區(qū)站址的選擇區(qū)域內(nèi)能夠提高信號對噪聲干擾比，特別是可以提供無線數(shù)據(jù)系統(tǒng)所要求的高數(shù)據(jù)速率。相應(yīng)地，本發(fā)明可以提供具有如下能力的RF中繼器即利用唯一的電子簽名去標(biāo)記經(jīng)過中繼器的信號，使得可以識別發(fā)射移動單元的真正位置。
圖1是無線通信小區(qū)站址的說明，其中包括由數(shù)據(jù)中繼器所提供的額外高流量覆蓋區(qū)域?；?0具有定義的覆蓋區(qū)域或小區(qū)站址11。典型地，小區(qū)站址11內(nèi)所選擇的區(qū)域可以從數(shù)據(jù)速率改進(jìn)中獲得好處。通過把中繼器20或多個中繼器策略性地添加到小區(qū)站址當(dāng)中，以提高這些特定覆蓋區(qū)域內(nèi)的信號噪聲干擾比值。然而，由于經(jīng)過該中繼器20的無線路徑可能不是直接的直線路徑，因此LMU12所測量的距離不會與從LMU到達(dá)發(fā)射移動單元的真正直線距離相對應(yīng)。對中繼移動信號而言，這會導(dǎo)致明顯的位置測量誤差。
圖2給出根據(jù)本發(fā)明的移動單元定位確定系統(tǒng)(MUPDS)的概要結(jié)構(gòu)。MUPDS包含移動定位中心(MLC)1、基站10、LMU12以及中繼器20。MLC利用由圖5和6中所示的LMU12所提供的用戶定位信息，去確定每個移動用戶的位置。
圖3給出根據(jù)本發(fā)明的包含上行信號標(biāo)記的RF中繼器的概念框圖。在圖3中，RF中繼器中包括一個指向想要的基站方向的雙工(合并不同頻率的發(fā)射和接收)天線22，以及指向增加移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的想要的位置的另一雙工天線23。天線22和23被連接到RF處理模塊25，該模塊分離下行和上行信號，并且通過濾波器/雙工器26a和26b對特定頻段進(jìn)行濾波，提供低噪聲放大和發(fā)射機(jī)功率放大電路27，調(diào)制電路28a和28b，以及用于標(biāo)記上行信號的電路29a和29b。
在該實(shí)施例中，數(shù)據(jù)中繼器20包含調(diào)諧到預(yù)定上行頻段的雙工天線23。接收天線一旦接收到上行信號，將其傳遞到濾波器/雙工器26b(從被發(fā)送的下行信號中將其分離出來)，并且進(jìn)一步被傳遞到上行信號標(biāo)記電路29b，該電路在上行信號中引入獨(dú)特的電子簽名，以識別哪個數(shù)據(jù)中繼器被使用?？梢酝ㄟ^把接收到的上行信號與附加的非干擾直接序列擴(kuò)頻信號進(jìn)行幅度或相位調(diào)制28b，來執(zhí)行信號標(biāo)記。然后，把經(jīng)過調(diào)制的上行信號傳遞到輸出雙工器26a，并且利用雙工天線22發(fā)送給基站?？梢酝ㄟ^策略性地引入位于信號路徑中的放大器27(如圖3所示)，來實(shí)現(xiàn)信號的放大。
在另一實(shí)施例中，數(shù)據(jù)中繼器能夠在經(jīng)過中繼器的上行和下行信號中引入信號標(biāo)記?？梢匀鐖D4所示，通過把接收到的下行和上行信號與附加的非干擾直接序列擴(kuò)頻信號進(jìn)行幅度或相位調(diào)制，來執(zhí)行信號標(biāo)記。在該實(shí)施例中，數(shù)據(jù)中繼器20包含調(diào)諧到預(yù)定上行頻段的雙工天線23。接收天線一旦接收到上行信號，將其傳遞到濾波器/雙工器26b(從被發(fā)送的下行信號中將其分離出來)，并且進(jìn)一步被傳遞到上行信號標(biāo)記電路29b，該電路在上行信號中引入電子簽名，以識別哪個數(shù)據(jù)中繼器被使用?？梢酝ㄟ^把接收到的上行信號與附加的非干擾直接序列擴(kuò)頻信號進(jìn)行幅度或相位調(diào)制28b，來執(zhí)行信號標(biāo)記。然后，把經(jīng)過調(diào)制的上行信號傳遞到輸出雙工器26a，并且利用雙工天線22發(fā)送給基站。此外，數(shù)據(jù)中繼器20包含調(diào)諧到預(yù)定下行頻段的雙工天線23。雙工天線22一旦接收到下行信號，將其傳遞到濾波器/雙工器26a(從被發(fā)送的下行信號中將其分離出來)，并且進(jìn)一步被傳遞到下行信號標(biāo)記電路29a，該電路在下行信號中引入獨(dú)特的電子簽名，用于唯一的標(biāo)識?？梢酝ㄟ^把發(fā)送的下行信號利用附加的非干擾直接序列擴(kuò)頻信號進(jìn)行幅度或相位調(diào)制28a，來執(zhí)行信號標(biāo)記。然后，把經(jīng)過調(diào)制的下行信號傳遞到輸出雙工器26b，并且利用雙工天線23發(fā)送給中繼器或者直接發(fā)送給用戶?？梢酝ㄟ^策略性地引入位于信號路徑中的放大器27(如圖3所示)，來實(shí)現(xiàn)信號的放大。
圖5給出根據(jù)本發(fā)明的包含檢測標(biāo)記信號的電路的位置測量單元(LMU)12的概念框圖。在現(xiàn)有和所提出無線網(wǎng)絡(luò)中，基站內(nèi)包括可以提供移動單元定位確定能力的LMU12。LMU12中包含雙工天線31、濾波器/雙工器32、放大器33、混頻器37、IF鏈路34以及I/Q解調(diào)器35。LMU實(shí)施方案的這一部分的公開闡述只是出于說明的目的。這一LMU部分的其它實(shí)施可以被本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。在本發(fā)明中，LMU可以額外地包含到達(dá)時間(TOA)接收機(jī)36，以測量移動單元與LMU之間的傳播時延，并且隨后將這種時延測量轉(zhuǎn)換為距離測量，此時假設(shè)直線傳播。然而由于直線傳播的假設(shè)不再是正確的，因此在網(wǎng)絡(luò)中添加數(shù)據(jù)中繼器會引入位置確定的誤差。因此，獨(dú)特的信號標(biāo)記可以由如圖3和4所示的PN序列生成器29a和29b引入。這些獨(dú)特的信號標(biāo)記可以由LMU內(nèi)的偽隨機(jī)(PN)碼相關(guān)器38進(jìn)行檢測，其中檢測信號標(biāo)記，并且向MLC1報告中繼器標(biāo)記ID。MLC1根據(jù)TOA接收機(jī)測量、所報告的中繼器標(biāo)記ID信息以及包括所標(biāo)識中繼器的地理坐標(biāo)在內(nèi)的數(shù)據(jù)庫2，去確定移動單元的真正位置。
可以理解到，還可以構(gòu)造本發(fā)明的其它實(shí)施例，并且全部處于附加權(quán)利要求的精神實(shí)質(zhì)和覆蓋范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.RF數(shù)據(jù)中繼器系統(tǒng)包含指向移動單元方向的第一雙工天線；第二雙工天線；以及以電子方式連接在第一雙工天線和第二雙工天線之間的PN序列生成器；經(jīng)過第一雙工天線、PN序列生成器和第二雙工天線傳遞的數(shù)據(jù)信號；以及該P(yáng)N序列生成器利用非干擾直接序列擴(kuò)頻信號來標(biāo)記該數(shù)據(jù)信號。
2.權(quán)利要求1的RF數(shù)據(jù)中繼器，其中還包括以電子方式連接在第一雙工天線和第二雙工天線之間，并且以電子方式連接到PN序列生成器的調(diào)制器。
3.權(quán)利要求2的RF數(shù)據(jù)中繼器系統(tǒng)，其中該調(diào)制器執(zhí)行該數(shù)據(jù)信號的相位調(diào)制。
4.權(quán)利要求2的RF數(shù)據(jù)中繼器系統(tǒng)，其中該調(diào)制器執(zhí)行該數(shù)據(jù)信號的幅度調(diào)制。
5.權(quán)利要求1的RF數(shù)據(jù)中繼器系統(tǒng)，其中還包含以電子方式連接到該第一雙工天線的濾波器/雙工器單元，該濾波器/雙工器單元根據(jù)其頻率來濾波并且分離數(shù)據(jù)信號。
6.權(quán)利要求1的RF數(shù)據(jù)中繼器系統(tǒng)，其中還包括至少一個以電子方式連接到該第一雙工天線，放大該數(shù)據(jù)信號的信號電平的放大器。
7.RF數(shù)據(jù)中繼器系統(tǒng)包括指向移動單元方向的第一雙工天線；指向基站方向的第二雙工天線；以及以電子方式連接在第一雙工天線和第二雙工天線之間的第一PN序列生成器；以電子方式連接在第二雙工天線和第一雙工天線之間的第二PN序列生成器；經(jīng)過第一雙工天線、第一PN序列生成器和第二雙工天線傳遞上行數(shù)據(jù)信號，該第一PN序列生成器利用第一非干擾直接序列擴(kuò)頻信號標(biāo)記該上行數(shù)據(jù)信號；以及經(jīng)過第二雙工天線、第二PN序列生成器和第一雙工天線傳遞下行數(shù)據(jù)信號，該第二PN序列生成器利用第二非干擾直接序列擴(kuò)頻信號標(biāo)記該下行數(shù)據(jù)信號。
8.權(quán)利要求7的RF數(shù)據(jù)中繼器系統(tǒng)，其中還包括以電子方式連接在第一雙工天線和第二雙工天線之間，并且以電子方式連接到第一PN序列生成器的第一調(diào)制器。
9.權(quán)利要求8的RF數(shù)據(jù)中繼器系統(tǒng)，其中該第一調(diào)制器執(zhí)行該上行數(shù)據(jù)信號的相位調(diào)制。
10.權(quán)利要求8的RF數(shù)據(jù)中繼器系統(tǒng)，其中該第一調(diào)制器執(zhí)行該上行數(shù)據(jù)信號的幅度調(diào)制。
11.權(quán)利要求7的RF數(shù)據(jù)中繼器系統(tǒng)，其中還包括以電子方式連接在第二雙工天線和第一雙工天線之間，并且以電子方式連接到第二PN序列生成器的第二調(diào)制器。
12.權(quán)利要求11的RF數(shù)據(jù)中繼器系統(tǒng)，其中該第二調(diào)制器執(zhí)行該下行數(shù)據(jù)信號的相位調(diào)制。
13.權(quán)利要求11的RF數(shù)據(jù)中繼器系統(tǒng)，其中該第二調(diào)制器執(zhí)行該下行數(shù)據(jù)信號的幅度調(diào)制。
14.權(quán)利要求7的RF數(shù)據(jù)中繼器系統(tǒng)，其中還包括以電子方式連接到該第一雙工天線的濾波器/雙工器單元，該濾波器/雙工器單元根據(jù)其頻率濾波并且分離下行數(shù)據(jù)信號和上行數(shù)據(jù)信號。
15.權(quán)利要求14的RF數(shù)據(jù)中繼器系統(tǒng)，其中包括至少一個以電子方式連接到該第一雙工天線，放大該上行數(shù)據(jù)信號的信號電平的放大器。
16.權(quán)利要求14的RF數(shù)據(jù)中繼器系統(tǒng)，其中還包括至少一個以電子方式連接到該第二雙工天線，放大該下行數(shù)據(jù)信號的信號電平的放大器。
17.位置確定系統(tǒng)包括a)至少一個數(shù)據(jù)中繼器，該數(shù)據(jù)中繼器中還包括第一雙工天線；第二雙工天線；以及以電子方式連接在第一雙工天線和第二雙工天線之間的PN序列生成器；經(jīng)過第一雙工天線、PN序列生成器和第二雙工天線傳遞的數(shù)據(jù)信號；以及該P(yáng)N序列生成器利用非干擾直接序列擴(kuò)頻信號標(biāo)記來標(biāo)記該數(shù)據(jù)信號；b)至少一個移動單元；c)基站，該基站中還包括用于確定該數(shù)據(jù)信號達(dá)到基站的時間的位置測量單元，該位置測量單元內(nèi)還包含用于從該數(shù)據(jù)信號中提取該信號標(biāo)記的PN碼相關(guān)器；d)移動定位中心，用于處理該到達(dá)時間測量值和在該移動單元的位置估計值中加入的該信號標(biāo)記，該移動定位中心還包括用于存儲該中繼器的地理坐標(biāo)的數(shù)據(jù)庫。
18.權(quán)利要求17的位置確定系統(tǒng)，其中該位置估計被傳遞到緊急響應(yīng)中心。
全文摘要
數(shù)據(jù)中繼器系統(tǒng)(20)被添加到無線通信網(wǎng)絡(luò)中，用于通過增強(qiáng)下行(基站到移動用戶)和上行(移動用戶到基站)信號，提高在蜂窩覆蓋區(qū)域邊緣處的用戶數(shù)據(jù)速率。數(shù)據(jù)中繼器系統(tǒng)(20)中包括信號標(biāo)記裝置(61)，用于在中繼信號中添加獨(dú)特的電子簽名，使得能夠糾正由于非視距傳播路徑而造成的位置確定誤差。位置測量單元接收并且處理中繼信號，以確定到達(dá)時間，并且提取中繼信號的信號標(biāo)記。然后，在移動定位中心，處理到達(dá)時間測量值以及恢復(fù)的信號標(biāo)記，以便確定發(fā)射機(jī)的真正位置。
文檔編號G01S19/48GK1437828SQ01811437
公開日2003年8月20日 申請日期2001年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月19日
發(fā)明者R·L·杜蘭特, L·斯科特, J·K·里斯 申請人:舍爾科姆公司