СХЕМНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОМПЕНСАЦИИ ЗАТУХАНИЯ, ВОЗНИКАЮЩЕГО В АНТЕННОМ СИГНАЛЬНОМ СОЕДИНЕНИИ МЕЖДУ ОКОНЕЧНЫМ УСТРОЙСТВОМ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ И АНТЕННОЙ, А ТАКЖЕ СПОСОБ КОМПЕНСАЦИИ
CIRCUITRY TO COMPENSATE FOR A LOSS OCCURRING IN AN ANTENNA SIGNAL CONNECTION BETWEEN A MOBILE STATION AND AN ANTENNA AND METHOD FOR COMPENSATING THIS

Изобретение относится к схемному устройству для компенсации затухания, возникающего в антенном сигнальном соединении между оконечным устройством мобильной связи и антенной, с по меньшей мере одним усилителем антенного сигнала в антенном сигнальном соединении и с блоком управления для установки коэффициента усиления, на который антенный сигнал, проходящий через соответствующий усилитель антенного сигнала, усиливается или ослабляется.
Изобретение также относится к соответствующему способу компенсации.
При подсоединении устройства мобильной связи к наружной антенне, как это происходит, например, в устройствах громкой связи в автомобилях, в сигнальном тракте от оконечного устройства мобильной связи к антенне и, наоборот, возникает затухание. Хотя с помощью наружной антенны качество передачи и приема сигнала должно улучшаться, затухание приводит к ухудшению качества сигнала.
Затухание при кабельном соединении устройства мобильной связи с антенной на практике является приближенно постоянным и обеспечивает возможность работы схемы компенсации с постоянным коэффициентом усиления. При электромагнитной, емкостной или индуктивной связи устройства мобильной связи с усилителем антенного сигнала и подключенной к нему антенной затухание может, однако, варьироваться в зависимости от текущей рабочего состояния и применяемого устройства мобильной связи. Тогда заданный постоянный коэффициент усиления является неоптимальным и может привести к проблемам.
В DE 10 2010 045 244 А1 раскрыто схемное устройство для компенсации затухания в высокочастотной линии между устройством мобильной связи и антенной со средством управления для управления усилителем антенного сигнала. В режиме передачи рабочая точка усилителя устанавливается выше, чем в режиме приема, то есть усилитель работает тогда с повышенной мощностью. Наличие передаваемых радиосигналов детектируется детектором сигнала, причем детектор сигнала и средство управления выполнены таким образом, чтобы управлять усилителем с помощью управляющего сигнала так, что усилитель усиливает предаваемые радиосигналы при первой заданной рабочей точке усилителя и усиливает принимаемые радиосигналы при второй заданной рабочей точке усилителя.
ЕР 1 602 179 В1 раскрывает схемное устройство для работы передающего и приемного устройств с антенной с несколькими модулями усилителя постоянной мощности, через которые направляется соответствующий соотнесенный передаваемый сигнал соответствующего стандарта передачи. Так, например, передаваемый по стандарту GSM900 сигнал подается на 4 Вт усилительный модуль компенсатора, а GSM1800 сигнал - на его 2 Вт модуль.
ЕР 1 852 978 А2 описывает устройство для передачи сигналов через антенный фидер в пользовательской станции мобильной связи, которая имеет усилитель сигналов для усиления сигналов. Общее усиление сигналов, которые передаются между наружной антенной пользовательской станции мобильной связи и пользовательским устройством мобильной связи и/или наоборот, устанавливается в зависимости от затухания, вносимого подключением. Для этого предусмотрено установочное устройство для установки общего усиления и связанное с антенным фидером устройство детектирования для оценки передаваемых через антенный фидер сигналов и для детектирования установочного значения, на которое должно устанавливаться установочное устройство. В оцениваемых передаваемых сигналах должна содержаться информация об имеющемся затухании, вносимом подключением, или выбранном типе подключения и/или типе мобильного телефона. Это требует знания протокола передачи данных, а также способности устройства мобильной связи предоставлять такую информацию.
Исходя из вышеизложенного, задачей настоящего изобретения является создание усовершенствованного схемного устройства для компенсации затухания, возникающего в антенном сигнальном соединении между оконечным устройством мобильной связи и антенной, а также соответствующего способа компенсации, с помощью которого простым образом без доступа к информации оконечного мобильного устройства связи и без затратного измерения, фактически имеющегося в антенном сигнальном соединении текущего затухания, осуществляется согласованная с рабочим состоянием установка коэффициента усиления по меньшей мере одного усилителя антенного сигнала.
Эта задача решается с помощью схемного устройства с признаками п. 1 формулы изобретения, а также с помощью способа компенсации с признаками п. 9 формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления описаны в зависимых пунктах формулы изобретения.
Предлагается, что схемное устройство имеет блок детектирования для определения мощности антенного сигнала в сигнальном тракте антенного сигнального соединения, и что устройство управления выполнено с возможностью настройки коэффициента усиления со скоростью изменения, более медленной по отношению к скорости регулирования контура регулирования мощности антенного сигнала между присоединенным оконечным устройством мобильной связи и базовой станцией сети мобильной связи, с которой оконечное устройство мобильной связи находится в коммуникационном соединении, для регулирования мощности передачи оконечного устройства мобильной связи, с которой антенный сигнал передается от оконечного устройства мобильной связи, если определенная мощность антенного сигнала лежит в диапазоне заданного нижнего предельного значения для определенной мощности антенного сигнала и заданного верхнего предельного значения для определенной мощности антенного сигнала.
Контур регулирования мощности антенного сигнала между присоединенным оконечным устройством мобильной связи и базовой станцией сети мобильной связи, с которой оконечное устройство мобильной связи находится в коммуникационном соединении, для регулирования мощности передачи оконечного устройства мобильной связи далее кратко обозначается как «регулирование мощности сетевой стороны».
Схемное устройство использует прежде всего то, что оконечное устройство мобильной связи посредством контура регулирования с базовой станцией и без того настраивается на имеющееся общее затухание между оконечным устройством мобильной связи и базовой станцией, включая затухание в пространстве между антенной и базовой станцией. При этом базовая станция регулирует оконечные устройства мобильной связи таким образом, что оконечные устройства мобильной связи предают с минимально возможной мощностью, которая достаточна, чтобы обеспечить надлежащую связь между оконечным устройством мобильной связи и базовой станцией без создания помех связи с другими оконечными устройствами мобильной связи. Исходя из заданного минимального коэффициента усиления, оконечное устройство мобильной связи на основе контура регулирования с базовой станцией, таким образом, автоматически повышает свою мощность передачи настолько, чтобы во время работы компенсировать затухание антенного сигнального соединения, варьирующееся при известных обстоятельствах.
На этот имеющийся системно обусловленный контур регулирования, то есть регулирование мощности сетевой стороны, накладывается установка коэффициента усиления по меньшей мере одного соотнесенного усилителя антенного сигнала. Для этого нижним и верхним предельным значением для определенной мощности антенного сигнала задается диапазон, в котором посредством осуществляемой, дополнительно к регулированию мощности сигнала оконечного устройства мобильной связи, настройки коэффициента усиления соответствующего усилителя антенного сигнала оказывается позитивное воздействие в том отношении, что осуществляется противодействие переменному затуханию в антенном сигнальном соединении за счет соответствующего по меньшей мере одного усилителя антенного сигнала с его настраиваемым коэффициентом усиления. Это достигается, если и так уже имеющееся регулирование мощности передачи оконечного устройства мобильной связи взаимодействует с настраиваемым усилением. Для этого коэффициент усиления настраивается со скоростью изменения, более медленной по сравнению со скоростью регулирования контура регулирования мощности антенного сигнала между оконечным устройством мобильной связи (то есть регулирования мощности сетевой стороны) и базовой станцией. Это имеет следствием то, что основное регулирование мощности сетевой стороны поддерживается за счет настройки коэффициента усиления, не приводя к тому, что два контура регулирования противодействуют друг другу. С помощью диапазона, заданного предельными значениями, обеспечивается, что схемное устройство работает в допустимом диапазоне мощности и в заданном предельном диапазоне, в котором настройка коэффициента усиления является целесообразной, адаптируется к действительно имеющемуся затуханию в тракте антенного сигнала.
Особенно предпочтительно, если блок управления выполнен с возможностью настройки коэффициента усиления в предписанном диапазоне установки для коэффициента усиления. С помощью такого диапазона установки минимальный коэффициент усиления может, например, устанавливаться таким образом, что усиление при принимаемом наименьшем затухании на линии связи точно его компенсирует. Верхняя граница диапазона установки может соответственно устанавливаться таким образом, что для всех релевантных оконечных устройств мобильной связи при принимаемом наивысшем затухании на линии связи вновь достигается определенное значение усиления, чтобы при принимаемом наивысшем затухании на линии связи его компенсировать. С помощью такого диапазона установки удается выполнять компенсацию в диапазоне усиления, который согласован с реальными условиями и при котором можно избежать перерегулирования. Установка коэффициента усиления осуществляется с помощью такого диапазона установки, по существу, только для компенсации затухания на линии связи.
Коэффициент усиления может не только медленно увеличиваться. Также возможно, что коэффициент усиления медленно снижается, по сравнению со скоростью регулирования мощности на сетевой стороне, до заданного минимального коэффициента усиления. Более медленное снижение коэффициента усиления осуществляется при этом предпочтительно в диапазоне, после того как вновь был осуществлен выход из критического высокого диапазона мощности антенного сигнала. Для этапа этого медленного сброса коэффициента усиления в качестве запускающих критериев могут использоваться не только уменьшение мощности антенного сигнала ниже заданного минимального предельного значения. Также возможно, что сброс осуществляется только после определенной временной задержки, причем мощность антенного сигнала и после этой временной задержки должна быть меньше или равна релевантному предельному значению, при достижении которого инициируется снижение.
Предпочтительным образом блок управления выполнен с возможностью установки заданного минимального коэффициента усиления, если определенная мощность антенного сигнала меньше, чем заданное нижнее предельное значение. При этом такой минимальный коэффициент усиления предпочтительным образом согласуется, принимая во внимание минимальное затухание на линии связи для компенсации этого минимального затухания на линии связи, так что при мощности антенного сигнала ниже нижнего предельного значения все еще осуществляется по меньшей мере частичная компенсация затухания на линии связи.
Кроме того, является предпочтительным, если блок управления выполнен с возможностью снижения коэффициента усиления, если определенная мощность антенного сигнала больше, чем заданное максимальное предельное значение. Коэффициент усиления тогда снижается на значение, при котором определенная мощность антенного сигнала максимизируется на заданное максимальное предельное значение, но не превышает его. Тем самым предотвращается то, что излученный антенной сигнал превышает максимально допустимое верхнее предельное значение.
В той связи является особенно предпочтительным, если схемное устройство имеет память для сохранения максимально возможного коэффициента усиления, и блок управления выполнен с возможностью сохранения сниженного коэффициента усиления в памяти и для задания максимально возможного коэффициента усиления. Этот сниженный коэффициент усиления, установленный при превышении заданного максимального предельного значения посредством снижения коэффициента усиления, адаптивно устанавливается посредством его сохранения в качестве предельного значения, которое при дальнейшей настройке коэффициента усиления в цикле установки более не может превышаться. Тем самым обеспечивается, что дальнейшее превышение заданного максимального предельного значения при дальнейшей настройке коэффициента усиления в значительной степени предотвращается.
В этой связи особенно предпочтительно, если блок управления выполнен с возможностью сброса сохраненного, максимально возможного коэффициента усиления, если определена мощность антенного сигнала, которая меньше, чем заданное нижнее предельное значение. Следствием этого является то, что максимально возможный коэффициент усиления при последующей настройке вплоть до сохранения нового максимально возможного коэффициента усиления остается без учета. Сохраненный максимально возможный коэффициент усиления, таким образом, остается действительным до тех пор, пока не произойдет уменьшение ниже заданного нижнего предельного значения определенной мощности антенного сигнала. Затем начинается новый цикл установки, так как такое уменьшение ниже заданного предельного значения является указанием на извлечение оконечного устройства мобильной связи из адаптера связи или указанием на окончание коммуникационного соединения. Так как в данном случае условия связи существенным образом могут измениться, то при снижении мощности антенного сигнала ниже заданного нижнего предельного значения начинается новый цикл установки.
Блок детектирования предпочтительным образом сигнально-технически встроен в схемное устройство таким образом, что регистрируется мощность антенного сигнала на выходе по меньшей мере одного соотнесенного усилителя передачи, который служит для усиления антенного сигнала, передаваемого оконечным устройством мобильной связи. Регистрация мощности антенного сигнала в качестве мощности передачи оконечного устройства мобильной связи имеет преимущество, состоящее в том, что эта мощность сигнала передачи существенно выше, чем мощность сигнала приема. Изменение этой сигнальной мощности можно хорошо детектировать на основании шумов антенного сигнала с хорошей корреляцией для регулирования мощности контура регулирования мощности антенного сигнала между оконечным устройством мобильной связи и базовой станцией и использовать при адаптации коэффициента усиления в качестве применяемых параметров.
Особенно предпочтительным является, если блок управления выполнен с возможностью настройки коэффициента усиления по меньшей мере одного усилителя передачи, который служит для усиления антенного сигнала, передаваемого оконечным устройством мобильной связи. Затем следует установка по меньшей мере одного ассоциированного усилителя приема, который служит для усиления антенного сигнала, принимаемого через антенну, например, от базовой станции, в зависимости от настраиваемого коэффициента усиления ассоциированного усилителя передачи. Адаптация усиления компенсатора осуществляется, таким образом, предпочтительно на основе сигнала передачи подключенного оконечного устройства мобильной связи. Этот согласованный коэффициент усиления затем непосредственно или пропорциональным образом применяется для установки коэффициента усиления приема.
Соответствующим образом, для схемного устройства задача решается способом компенсации затухания, возникающего в антенном сигнальном соединении между оконечным устройством мобильной связи и антенной, с помощью по меньшей мере одного усилителя передачи в антенном сигнальном соединении, содержащем этапы:
определение мощности антенного сигнала для антенного сигнала в сигнальном тракте антенного сигнального соединения и
настройка коэффициента усиления с более медленной скоростью изменения по отношению к скорости регулирования контура регулирования мощности антенного сигнала между присоединенным оконечным устройством мобильной связи и базовой станцией сети мобильной связи, с которой оконечное устройство мобильной связи находится в коммуникационном соединении, для регулирования мощности передачи оконечного устройства мобильной связи, с которой антенный сигнал передается оконечным устройством мобильной связи, если определенная мощность антенного сигнала находится в диапазоне заданного нижнего предельного значения для определенной мощности антенного сигнала и заданного верхнего предельного значения для определенной мощности антенного сигнала.
Определение мощности антенного сигнала может выполняться блоком детектирования непрерывно или с регулярными или нерегулярными временными интервалами во время работы схемы компенсации. Соответствующее справедливо для этапа настройки коэффициента усиления, так что оба этапа определения мощности антенного сигнала и настройки коэффициента усиления взаимодействуют и повторно выполняются.
Предпочтительные формы выполнения описываются в зависимых пунктах формулы изобретения.
С помощью схемного устройства и способа достигается то, что компенсация выполняется в заданном диапазоне регулирования мощности. При этом обеспечивается, что при наименьшей мощности передачи оконечного устройства мобильной связи мощность антенного сигнала в точке основания антенны не превышает заданное нижнее предельное значение. Кроме того, может обеспечиваться, что при наивысшей мощности передачи оконечного устройства мобильной связи мощность антенного сигнала в точке основания антенны не превышает заданного верхнего предельного значения. К тому же может достигаться то, что при наивысшей мощности передачи оконечного устройства мобильной связи мощность антенного сигнала в точке основания антенны также достигает заданное верхнее предельное значение, так что мощность антенного сигнала предусмотрительно ограничивается не слишком сильно.
Изобретение далее поясняется более подробно со ссылками на чертежи, на которых показано следующее:
Фиг. 1 - блок-схема схемного устройства для компенсации затухания на линии связи между оконечным устройством мобильной связи и антенной;
Фиг. 2 - диаграмма характеристики установки коэффициента усиления в зависимости от определенной мощности антенного сигнала;
Фиг. 3 - диаграмма другой возможной характеристики установки коэффициента усиления в зависимости от определенной сигнальной мощности.
На фиг. 1 показана блок-схема схемного устройства 1 для компенсации затухания, возникающего в антенном сигнальном соединении 2 между оконечным устройством 3 мобильной связи и антенной 4. Схемное устройство 1 имеет по меньшей мере один усилитель 5а, 5b антенного сигнала. Верхний усилитель 5а антенного сигнала является усилителем передачи для усиления антенного сигнала, передаваемого оконечным устройством 3 мобильной связи в направлении антенны 4. Нижний усилитель 5b антенного сигнала является усилителем для усиления антенного сигнала, преданного базовой станцией 5 и принимаемого антенной 4, который направляется далее к оконечному устройству 3 мобильной связи.
Для режима работы, например, согласно 4G-стандарту (UMTS, LTE) усилитель 5а передачи и усилитель 5b приема работают одновременно. Антенный сигнал на стороне входа и стороне выхода усилителей 5а, 5b антенного сигнала в данном случае разделяется с помощью дуплексеров 6а, 6b, так что нижний частотный диапазон полосы частот, на которую рассчитано схемное устройство 1, направляется, например, через усилитель 5b приема, а верхний частотный диапазон направляется через усилитель 5а передаваемого сигнала, или наоборот.
Кроме того, показано, что блок 7 детектирования связан с выходом усилителя 5а передаваемого сигнала, чтобы определять мощность передаваемого антенного сигнала. Эта определенная мощность антенного сигнала прямо или как пропорциональная аналоговая или цифровая информация подается на блок 8 управления. Этот блок 8 управления может, например, представлять собой программируемый соответствующим образом микроконтроллер, микропроцессор или ASIC, FPGA или тому подобное. Но также возможно, что блок 8 управления выполнен как дискретная логическая схема. Выход блока 8 управления с одной стороны соединен с помощью первой линии управления с усилителем 5а передаваемого сигнала и с помощью второй линии управления - с усилителем 5b принимаемого сигнала. Через эти линии управления усилители 5а, 5b антенного сигнала управляются, чтобы устанавливать коэффициент усиления соответствующего усилителя 5а, 5b антенного сигнала.
Для случая, когда схемное устройство 1 должно быть выполнено с возможностью компенсации антенных сигналов в нескольких частотных диапазонах и при этом, при известных обстоятельствах, также должно поддерживать и другие стандарты связи, такие как GSM, для каждого дополнительного поддерживаемого частотного диапазона связи или для каждого дополнительного поддерживаемого стандарта связи должна быть параллельно включена соответствующая схема. Схема в этом случае может посредством высокочастотных переключателей или посредством частотных фильтров соединяться с антенной 4 и антенным фидером, проходящим от оконечного устройства 3 мобильной связи. Это само по себе в достаточной степени известно, например, из вышеуказанных документов ЕР 1 602 179 В1 или, например, DE 10 2007 004 911 А1.
В таком устройстве с несколькими парами усилителей 5а передаваемого сигнала и усилителей 5b принимаемого сигнала для различных стандартов мобильной связи или различных частотных диапазонов возможно использования общего блока 8 управления. При этом для каждой группы может иметься собственный блок 7 детектирования. Однако предпочтительным является, если мощность антенного сигнала определяется с помощью общего блока 7 детектирования в антенном фидере между антенной 4 и первым высокочастотным переключателем или дуплексером.
Кроме того, показано, что оконечное устройство 3 мобильной связи в показанных примерах выполнения не соединено напрямую посредством фидерного кабеля со схемным устройством 1. Напротив, предусмотрен адаптер 10 связи, с помощью которого антенный сигнал оконечного устройства 3 мобильной связи индуктивным, емкостным или электромагнитным способом вводится в схемное устройство 1 к усилителю 5а передаваемого сигнала. Соответственно, принимаемый сигнал, который принимается через антенну 4 и усиливается усилителем 5b принимаемого сигнала, через зарядный адаптер 10 индуктивным, емкостным или электромагнитным способом передается в антенну оконечного устройства 3 мобильной связи.
Антенный сигнал, передаваемый с выходной мощностью Pm(jω), испытывает из-за связи с антенной через адаптер 10 связи затухание на линии связи Ко(jω). Кроме того, имеется затухание в кабеле Ка1(jω) в антенном сигнальном соединении 2 между адаптером 10 связи и дуплексером 6а, также подключенным к нему усилителем 5а передаваемого сигнала. Между выходом усилителя 5а передаваемого сигнала и антенной 4 также имеет место затухание в кабеле Ка2(jω). Кроме того, имеется пространственное затухание G(jω), зависимое от удаленности антенны 4 от базовой станции 5 и условий окружающей среды (географии, погоды и т.д.).
При усилении V(jω) принимаемая базовой станцией 5 мощность Pb(jω) антенного сигнала, передаваемого с выходной мощностью Pm(jω) оконечным устройством 3 мобильной связи, составляет в данном случае:
Pb(jω)=Pm(jω)*Ko(jω)*Ka1(jω)*V(jω)*Ka2(jω)*G(jω)
Так как соответствующие диапазоны передачи являются относительно узкополосными, частотная зависимость может приниматься очень незначительной. Поэтому параметры Pb, Pm, Ko, Ka1, V, Ka2 и G могут приниматься как частотно-независимые переменные. Отсюда получается упрощенное выражение:
Pb=Pm*Ko*Ka1*V*Ka2*G
min
max
min
max
При работе оконечного устройства 3 мобильной связи в сети мобильной связи необходимо обеспечить, чтобы излученная антенной 4 мощность антенного сигнала использовалась в заданном диапазоне регулирования мощности с заданным минимальным предельным значением P и заданным максимальным предельным значением P. В случае UMTS P составляет, например, -50 дБ/мВт и P=+24 дБ/мВт.
min.
Кроме того, предписывается, что при наименьшей мощности передачи устройства 3 мобильной связи и схемного устройства 1 мощность антенного сигнала в точке основания антенны 4 не может превышать заданное минимальное предельное значение P
max
Кроме того, предписывается, что при наибольшей мощности передачи мощность в точке основания антенны 4 не может превышать заданное максимальное предельное значение P.
Кроме того, следует обеспечить, чтобы при наибольшей мощности передачи мощность в точке основания антенны также достигалось максимальное предельное значение.
Для возможности обеспечения сохранения при неизвестном и изменяющемся затухании этих указанных краевых условий по возможности для каждого оконечного устройства 3 мобильной связи, без знания типа и вида оконечного устройства 3 мобильной связи, осуществляется настройка коэффициента усиления V посредством блока 8 управления, как описано ниже.
При этом необходимо обеспечить, чтобы подаваемая в базовую станцию 4 принимаемая мощность Pb антенного сигнала для каждого оконечного устройства 3 мобильной связи, осуществляющего передачу в радиосоте, имела одинаковую величину.
Затухания Ка1 и Ка2 в кабеле постоянны и не изменяются в процессе работы схемного устройства, если, например, схемное устройство стационарно встроено в автомобиль. Таким образом, они могут приниматься как постоянные известные параметры затухания и объединяться как Ка=Ка1*Ка2.
Для цикла установки затухание на линии связи Ко также может считаться постоянным. Цикл установки может, например, представлять собой длительность телефонного разговора. Тем самым в качестве изменяющихся факторов остаются усиление V и пространственное затухание G. Если усиление V и пространственное затухание G изменяются, то базовая станция 4 не может различить, какой из обоих факторов изменяется. Изменение усиления V могло бы быть также изменением пространственного затухания G, например, когда водитель проезжает мимо дома, и антенный сигнал в направлении базовой станции 5 ослабляется.
f,
Решающим в данном случае является то, что с помощью блока управления вышеуказанные краевые условия могут соблюдаться. Для этого блок 8 управления выполняет стратегию по установке коэффициента усиления V описанную далее со ссылкой на диаграммы согласно фиг. 2 и 3.
min
min
min
min
Минимальный коэффициент усиления V устанавливается таким образом, что схемное устройство посредством усиления V, затухание в кабеле Ка и затухание на линии связи Ко через V*Ka*Ko имеет максимальное значение, равное 1. То есть передаваемый сигнал оконечного устройства 3 мобильной связи усиливается таким образом, что излученный антенной 4 антенный сигнал соответствует мощности антенного сигнала, передаваемого оконечным устройством 3 мобильной связи. С помощью минимального коэффициента усиления V, таким образом, затухание в кабеле Ка и затухание на линии связи Ко схемного устройства 1 компенсируются. При этом при определении минимального коэффициента усиления V исходят из оконечного устройства 3 мобильной связи с минимальным затуханием на линии связи Ко. При определении минимального коэффициента усиления V также возможно, что при использовании другого оконечного устройства 3 мобильной связи с повышенным затуханием на линии связи Ко или при смещении устройства 3 мобильной связи из адаптера 10 связи, следствием чего является повышение затухания на линии связи Ко, полное затухание схемного устройства 1 не полностью компенсируется усилением сигнала с помощью усилителя 5а, 5b антенного сигнала.
max
max
Кроме того, максимальный коэффициент усиления V устанавливается таким образом, что для всех релевантных оконечных устройств 3 мобильной связи, для которых предусматривается схемное устройство 1 и, в частности, адаптер 10 связи, с помощью усиления V при постоянном затухании в кабеле Ка и при принимаемом затухании на линии связи Ко может достигаться значение 1. При этом оконечное устройство 3 мобильной связи принимается с максимальным затуханием связи Ко для определения максимального коэффициента усиления V. Тем самым должно достигаться, что при наихудшей возможной связи оконечного устройства 3 мобильной связи с антенной полное затухание схемного устройства 1, включая затухание на линии связи Ко, полностью компенсируется.
min
Блок 8 управления устанавливает сначала коэффициент усиления на минимальный коэффициент усиления V. Затем мощность Р антенного сигнала определяется в цикле установки. Она представлена на фиг. 2 в единицах дБ/мВт.
Установка усиления V усилителя 5а передаваемого сигнала и пропорционально этому усилителя 5b приема выполняется следующим образом:
min
min
а) Если антенный сигнал не детектируется или детектируется антенный сигнал ниже заданного минимального предельного значения P, то усиление устанавливается на заданный минимальный коэффициент усиления. Тем самым обеспечивается, что выполняется краевое условие, состоящее в том, что при минимальной мощности передачи мощность в точке основания антенны 4 не превышает заданное минимальное предельное значение P. При минимальном коэффициенте усиления антенный сигнал не усиливается выше и так уже имеющегося затухания в кабеле и наименьшего возможного затухания на линии связи, так что мощность антенного сигнала в точке основания антенны 4 максимально соответствует и без того отрегулированной базовой станцией 5 мощности антенного сигнала оконечного устройства 3 мобильной связи, но на практике лежит ниже нее.
min
G1
G2
b) Если же детектируется антенный сигнал с мощностью Р антенного сигнала в диапазоне заданного минимального предельного значения P или, как изображено, в диапазоне от заданного нижнего предельного значения P до заданного верхнего предельного значения P, то усиление V медленно повышается со скоростью, например, 1 дБ/с. Эта скорость изменения показана на фиг. 2 как линейное нарастание усиления V при возрастающей мощности Р антенного сигнала. Эта скорость изменения медленнее, чем скорость регулирования мощности со стороны сети (то есть контура регулирования мощности антенного сигнала) между оконечным устройством 3 мобильной связи и базовой станцией 5. Мощность оконечного устройства 3 мобильной связи настраивается посредством базовой станции 5 на практике примерно 1500 раз в секунду. Скорость изменения посредством блока 8 управления имеет тем самым, по сравнению со скоростью регулирования контура регулирования мощности антенного сигнала, коэффициент 1:1500. Скорость изменения для установки коэффициента усиления должна, по сравнению со скоростью регулирования мощности со стороны сети, быть настолько медленной, чтобы быстрое регулирование мощности со стороны сети не перекрывалось. Она должна находиться примерно в диапазоне по меньшей мере 1:10 и более предпочтительно находится в диапазоне по меньшей мере 1:100, 1:1500 или менее чем 1:1000.
max
max
adapt
с) Если детектируется мощность антенного сигнала, которая превышает заданное максимальное предельное значение P, то усиление V посредством блока 8 управления мгновенно снижается, так что мощность антенного сигнала соответствует заданному максимальному предельному значению P. Это значение усиления V затем сохраняется и не может при дальнейшей адаптации в течение цикла разговора или соответственно цикла установки превышаться. Таким образом выполняется краевое условие, состоящее в том, что при максимальной мощности передачи мощность антенного сигнала в точке основания антенны 4 не может превышать заданное максимальное предельное значение.
adapt
min
Этот сохраненный максимально возможный коэффициент усиления V сбрасывается только в том случае, если детектируется мощность антенного сигнала ниже заданного минимального предельного значения P.
G1
min
На диаграмме усиления V в зависимости от мощности Р антенного сигнала явно отображено, что коэффициент усиления настраивается по типу кривой гистерезиса. При этом коэффициент усиления при меньшей мощности антенного сигнала вплоть до заданного нижнего предельного значения P устанавливается на заданный минимальный коэффициент усиления V и там сохраняется. То есть учитывается, что схемное устройство не полностью компенсирует затухание. Такая компенсация без проблем и с приемлемыми затратами энергии может также осуществляться самим оконечным устройством 3 мобильной связи через регулирование на сетевой стороне мощности оконечного устройства 3 мобильной связи с базовой станцией 5.
G1
G2
max
adapt
min
G1
G2
Только в области заданного нижнего предельного значения P, например +16 дБ/мВт, и заданного верхнего предельного значения P, например +23 дБ/мВт, осуществляется установка коэффициента усиления до тех пор, пока не будет достигнуто заданное максимальное предельное значение P. Схемное устройство 1 затем работает при этом значении коэффициента усиления V во время цикла установки до тех пор, пока мощность Р антенного сигнала не достигнет заданного значения, например заданного минимального предельного значения P или другого установленного значения, такого как P, P, или специально определенного для этого значения, или снижается ниже него.
adapt
min
adapt
min
min
min
G1
G2
Сброс повышенного коэффициента усиления V на заданный минимальный коэффициент усиления V может осуществляться резко, как показано на фиг. 2 и 3. Но также возможно, что коэффициент усиления V медленно по сравнению со скоростью регулирования сетевого регулирования мощности сбрасывается на заданный минимальный коэффициент усиления V. Медленное снижение коэффициента усиления V осуществляется предпочтительно в диапазоне, после того как вновь был осуществлен выход из критически высокого диапазона мощности Р антенного сигнала. Для этапа этого резкого или медленного возвращения назад сброса коэффициента усиления в качестве критерия срабатывания может применяться не только уменьшение мощности антенного сигнала ниже заданного минимального предельного значения P. Также возможно, что сброс осуществляется только после определенной временной задержки, причем мощность антенного сигнала должна и после временной задержки быть еще меньшей или, при известных обстоятельствах, равной релевантному предельному значению (например, P, P, P и т.п.).
G1
G1
G2
G2
max
max
На фиг. 3 показана диаграмма усиления V в зависимости от определенной мощности Р антенного сигнала для второго сценария. Вновь коэффициент усиления повышается с замедленной скоростью изменения, если мощность Р антенного сигнала достигает заданного нижнего предельного значения P, например +16 дБ/мВт, и лежит в диапазоне заданного нижнего предельного значения P и заданного верхнего предельного значения P, например +23 дБ/мВт. В этом представленном примере выполнения при достижении заданного верхнего предельного значения P достигается заданное верхнее предельное значение V для коэффициента усиления, так что коэффициент усиления устанавливается на этом заданном верхнем предельном значении для коэффициента усиления. Последний затем сохраняется в качестве максимально возможного коэффициента усиления. При этом сценарии заданное максимальное предельное значение P посредством усиления с помощью схемного устройства 1 сначала вообще не достигается. Однако за счет установления максимального коэффициента усиления как компенсации максимально возможного затухания между оконечным устройством 3 мобильной связи и антенной 4 обеспечивается, что оконечное устройство 3 мобильной связи точно так же функционирует в отношении радиосвязи с базовой станцией, как если бы не было промежуточно включенного схемного устройства 1. Влияние промежуточно включенного схемного устройства 1 посредством схемного устройства 1 и в этом сценарии по меньшей мере полностью компенсируется.
Таким образом, понятно, что усиление V в схемном устройстве 1 всегда изменяется на следующие уровни установки:
G1
adapt
grenz
а) Усиление повышается с некоторого определенного уровня передаваемой мощности P, если перед этим не было установлено заданное максимальное предельное значение V=V.
max
b) Усиление V снижается, если выходная мощность Р антенного сигнала выходит за пределы максимально допустимой мощности и превышает заданное максимальное предельное значение P.
min
с) Усиление V снижается, если выходная мощность падает ниже определенного уровня. Его надо снизить тогда в любом случае, если выходная мощность падает ниже заданного минимального предельного значения P.
min
G1
max
max
min
Адаптация усиления начинается постоянно заново, если система регулирования мощности задает очень малую мощность Р или если имеются паузы при передаче, то есть, если определенная мощность Р антенного сигнала меньше, чем заданное минимальное предельное значение P для мощности Р передаваемого антенного сигнала. Чтобы адаптацию инициировать по возможности реже, порог для увеличения усиления должен устанавливаться по возможности более высоким. То есть заданное нижнее предельное значение P лежит по возможности близко к заданному максимальному предельному значению P, во всяком случае ближе к заданному максимальному предельному значению P, чем к заданному минимальному предельному значению P. Так, это нижнее предельное значение могло бы составлять, например, +16 дБ/мВт.
min
G1
adapt
min
min
Порог для сброса или снижения усиления должен лежать при по возможности низкой мощности антенного сигнала, например, как представлено, при заданном минимальном предельном значении. Но также возможно, что представленное на фиг. 2 и 3 снижение осуществляется при пороговом значении мощности Р антенного сигнала, которая лежит в диапазоне между минимальным предельным значением P и заданным нижним предельным значением P. Так, является возможным, что это осуществляется при сбросе усиления с V до V при мощности антенного сигнала, например, -40 дБ/мВт, если минимальное предельное значение P составляет -50 дБ/мВт. Также предпочтителен учет временной задержки, чтобы избегать ненужного изменения коэффициента усиления лишь при кратковременном уменьшении мощности сигнала.
G1
С помощью этих мер достигается то, что при мощности передачи вплоть до заданного нижнего предельного значения P адаптация не происходит. Для линии мобильной радиосвязи адаптация усиления и без того представляет интерес только на краю соты базовой станции 5, чтобы достичь качества соединения до максимально возможного уровня в соте связи.
Настройка коэффициента усиления на основе двух сценариев поясняется далее. Предполагается оконечное устройство 3 мобильной связи с хорошей связью, например, Ко*Ка=0,1. Это соответствует затуханию 10 дБ.
Предполагается, что схемное устройство 1 с антенной 4 встроено в автомобиль, который перемещается относительно базовой станции 5. При этом оконечное устройство 3 мобильной связи вставлено в адаптер 10 связи схемного устройства 1.
min
max
G1
Предполагается также, что автомобиль находится на среднем расстоянии от базовой станции 5. Тогда мощность передачи оконечного устройства 3 мобильной связи в начале разговора поднимается примерно на -20 дБ. Усиление V схемного устройства медленно поднимается от V=10 дБ до V=18 дБ, если определенная мощность антенного сигнала превышает заданное нижнее предельное значение P. В этом состоянии потери затухания компенсируются с избытком 8-ю дБ (V=18 дБ - 10 дБ затухания =8 дБ). UMTS- система регулирования мощности базовой станции 5 регулирует через контур регулирования мощности антенного сигнала мощность передачи оконечного устройства 3 мобильной связи в сторону уменьшения на - 28 дБ/мВт, чтобы скомпенсировать перекомпенсацию 8 дБ и достичь того, чтобы передающая антенна излучала требуемую мощность передачи -20 дБ/мВт. Таким образом, не происходит нанесения ущерба другим оконечным устройствам 3 мобильной связи.
max
max
Если автомобиль движется к краю соты связи, то мощность передачи с помощью контура регулирования мощности антенного сигнала от оконечного устройства 3 мобильной связи путем регулирования базовой станцией ступенчато повышается на +24 дБ/мВт. Как только выходная мощность усилителя 5а передачи составляет более +24 дБ/мВт, она резко ограничивается посредством снижения коэффициента усиления на заданное максимальное предельное значение P=+24 дБ/мВт. UMTS- система регулирования мощности пытается увеличить мощность передачи оконечного устройства 3 мобильной связи до заданного максимального предельного значения P=+24 дБ/мВт. Путем уменьшения усиления V выходная мощность в антенне 4 и тем самым принимаемая мощность остается постоянной. Тот же эффект имеет место и в том случае, если оконечное устройство 3 мобильной связи без антенного усилителя 5а на краю соты двигалось бы, удаляясь еще дальше. При этом повышение мощности Р передачи компенсировалось бы ухудшением радиосвязи, и принимаемая от базовой станции 5 мощность Pb оставалась бы постоянной. Режим работы схемного устройства 1 поэтому не оказывает негативного воздействия на систему мобильной связи.
max
min
min
Если схемное устройство 1 находится в перекомпенсированном состоянии с усилением V=V=+18 дБ и автомобиль движется в направлении к базовой станции 5, то мощность передачи оконечного устройства 3 мобильной связи будет все больше снижаться. Ниже порогового значения мощности Р передачи, например -40 дБ/мВт или P, усиление V снова устанавливается на заданный минимальный коэффициент усиления V, чтобы перекомпенсация не привела к проблемам с сетью.
Во втором сценарии используется телефон с плохой связью, например, Ко*Ка=0,016. Это соответствует затуханию +18 дБ.
min
max
Принимается, что автомобиль находится на среднем расстоянии от базовой станции 5. Мощность передачи оконечного устройства 3 мобильной связи в начале разговора с помощью контура регулирования мощности антенного сигнала увеличивается примерно до -20 дБ/мВт. Усиление V схемного устройства 1 медленно повышается от заданного минимального коэффициента усиления V=10 дБ до заданного максимального коэффициента усиления V=18 дБ. В этом состоянии потери полностью скомпенсированы, и передающей антенной излучается требуемая мощность антенного сигнала -20 дБ/мВт. Таким образом, не наносится никакого ущерба другим устройствам мобильной связи.
max
Если же автомобиль движется к краю соты связи, то передаваемая мощность оконечного устройства 3 мобильной связи с помощью контура регулирования мощности антенного сигнала увеличивается системой ступенчато на +24 дБ/мВт. Также внешней антенной 4, за счет установки коэффициента усиления на заданный максимальный коэффициент усиления, который полностью компенсирует затухание схемного устройства 1, излучается требуемая максимальная мощность излучения P=+24 дБ/мВт.
max
min
min
min
Если схемное устройство 1 находится в состоянии усиления V=18 дБ, и автомобиль движется в направлении базовой станции 5, мощность передачи оконечного устройства мобильной связи с помощью контура регулирования мощности антенного сигнала между оконечным устройством 3 мобильной связи и базовой станцией 5 продолжает снижаться. Ниже порогового значения мощности передачи, например, -40 дБ/мВт или заданного предельного значения P усиление вновь устанавливается на заданный минимальный коэффициент усиления V=+10 дБ. Если мощность передачи регулируется на заданное минимальное предельное значение P=-50 дБ/мВт, то фактически выходная мощность Р антенного сигнала на передающей антенне 4 составляет -58 дБ/мВт. Эта мощность несколько меньше, чем ожидает базовая станция 5. Тот же эффект также возникает, когда автомобиль удаляется несколько дальше от базовой станции 5, так что данный режим работы не приводит к негативным эффектам в системе мобильной связи. Выходная мощность передачи настраивается через контур регулирования мощности антенного сигнала путем повышения мощности передаваемого сигнала устройства 3 мобильной связи до требуемого значения.