СОТОВЫЙ ДОБАВОЧНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ С МАЛЫМ РАДИУСОМ ДЕЙСТВИЯ
ADDITIONAL HONEYCOMB AMPLIFIER WITH SMALL OPERATING RANGE

Уровень техники
b
Существующие сотовые сети, такие как глобальная система мобильной связи (ГСМС) и IS95, предназначены для обеспечения непрерывного и сплошного покрытия, чтобы поддерживать высокую мобильность терминалов, ожидаемую от таких систем. Однако несмотря на тщательную разработку сети внутреннее покрытие (покрытие внутри зданий) или покрытие мест с высоким затуханием из-за затенения (например, туннели) таких сетей часто являются «пятнистыми», с «пробелами покрытия» в лучшем случае и без покрытия в худшем случае. Причина ухудшенного внутреннего покрытия заключается в том, что сотовые базовые станции обычно размещаются вне зданий, выше средней высоты зданий, для обеспечения покрытия с большой площадью. Хотя сигнал может быть надлежащим на «уровне улицы», строительный материал вызывает его сильное затухание, снижая мощность сигнала в здании, приводя к плохому покрытию. Потеря мощности сигнала (затухание) зависит от строительного материала и может составлять десятки дБ на каждое прохождение через стену. Проблема осложняется в системах 3-го поколения, таких как широкополосный многостанционный доступ с кодовым разделением каналов (ШМДКР) и cdma200, так как эти новые системы обладают возможностями передачи с высокой плотностью данных, что приводит к более низкой энергии (E) информационного бита и значительно сниженному энергетическому балансу линии и следу соты. В настоящее время общепринятыми решениями для обеспечения внутреннего покрытия являются:
I) Большее количество внешних базовых станций в одной и той же географической зоне, поддерживающих меньшие размеры сот.
II) Микросоты.
III) Пикосоты (соты внутри здания).
IV) Обычные ретрансляторы.
Безусловно, что все вышеупомянутые решения (за исключением решения с ретрансляторами) являются очень дорогими и включают в себя обширные капиталовложения в инфраструктуру сотовой сети и значительно более сложными при планировании и эксплуатации. Существуют другие решения, такие как ретрансляторы, которые могут использоваться для дополнительного усиления сигнала в данной географической зоне.
Решение с ретрансляторами, хотя дешевле, чем базовая станция, имеет несколько недостатков. Эти внешние ретрансляторы все же слишком дорогие для частного абонента и затрагивают тщательное планирование. Большинство используют большие направленные антенны или дополнительные частоты транзитного соединения для снижения технических требований на коэффициент усиления антенны, которые приводят к меньшей спектральной эффективности и ограничены по пропускной способности. Ретрансляторы часто обуславливают повышение помех в сети, так как они являются внешними устройствами, подобно базовым станциям, и, следовательно, не являются популярными в качестве жизнеспособного решения для обеспечения внутреннего покрытия при высоких рабочих характеристиках. Внутренние ретрансляторы являются все же более дешевыми, чем внешний вариант, но обычно включают в себя установку высоконаправленных антенн на крыше и гарантированную развязку антенн, создавая дорогостоящую потребность в квалифицированной установке и эксплуатации. Поэтому система обычно остается слишком сложной для неквалифицированного абонента и не является достаточно дешевой для использования в очень локализованной зоне покрытия.
Сущность изобретения
В соответствии с вариантом осуществления устройства связи ретранслятор является связующим звеном для трафика между приемопередатчиком сети и приемопередатчиком абонента в системе беспроводной связи. Ретранслятор содержит блок сети, который поддерживает линию связи сети с приемопередатчиком сети, блок абонента, который поддерживает линию связи абонента с приемопередатчиком абонента, двустороннюю магистраль связи между блоком сети и блоком абонента, которая способствует передаче сигналов между приемопередатчиком сети и приемопередатчиком абонента на автономных ретрансляционных участках между приемопередатчиком сети и блоком сети, между приемопередатчиком абонента и блоком абонента и между блоком сети и блоком абонента, и контроллер усиления, который компенсирует только потери на распространение между блоком сети и блоком абонента.
Краткое описание чертежей
Варианты осуществления изобретения, относящиеся как к конструкции, так и к способу работы, лучше всего будут понятны посредством ссылки на последующее описание и прилагаемые чертежи, на которых:
фиг.1 - схематическая блок-схема, иллюстрирующая вариант осуществления сотовой сети с двумя базовыми станциями;
фиг.2 - схематическая блок-схема, изображающая вариант осуществления узла прямой линии связи ретранслятора;
фиг.3 - схематическая блок-схема, изображающая вариант осуществления узла обратной линии связи ретранслятора;
фиг.4 - схематическая блок-схема, иллюстрирующая вариант осуществления системы, включающей в себя блок сети и блок абонента;
фиг.5 - схематическая блок-схема, которая иллюстрирует вариант осуществления системы, включающей в себя блок сети, реализующий антенное разнесение;
фиг.6 - схематическая блок-схема, изображающая вариант осуществления ретранслятора, который использует две антенны для антенного разнесения;
фиг.7-11 - блок-схемы последовательности операций, изображающие варианты осуществления последовательности операций работы системы для блока (7-9) сети и блока (10-11) абонента;
фиг.12 и 13 - схематические блок-схемы, изображающие варианты осуществления цифровых реализаций ретранслятора;
фиг.14 - схематическая блок-схема, изображающая вариант осуществления аналоговой реализации ретранслятора со встречно-параллельным включением;
фиг.15 - схематическая блок-схема, изображающая вариант осуществления цифровой реализации ретранслятора со встречно-параллельным включением;
фиг.16 - блок-схема последовательности операций, изображающая вариант осуществления последовательности операций во время работы ретранслятора со встречно-параллельным включением;
фиг.17 и 18 - упрощенная блок-схема для иллюстрации операции фильтрации канала;
фиг.19-22 - схематические блок-схемы, изображающие другие варианты осуществления ретранслятора.
Подробное описание
Система, описанная в данном документе, обеспечивает лучшее и локализованное внутреннее покрытие, не вызывающее чрезмерные помехи в сети, использование дорогостоящего оборудования или планирования сети. Система повышает общую пропускную способность сети, снижая мощность излучения мобильной станции и базовой приемо-передающей станции (БППС), повышая время работы от батарей и снижая «вредное» излучение для абонента.
Описания изображенных вариантов осуществления основываются на сети глобальной системы мобильной связи (ГСМС), которая представляет собой систему, основанную на многостанционном доступе с временным разделением каналов (МДВР), работающую в различных полосах спектра, в зависимости от страны и постановлений региона. Однако описание, с незначительными изменениями, в равной степени применимо к любой другой сотовой системе, включая (но не ограничиваясь ими) IS95, cdma2000 и ШМДКР, и к беспроводным системам локальной сети (ЛС), таким как 802.11а, b и g. Хотя описание приведено для сотовых систем, с незначительными изменениями оно в равной степени может быть применено к другим системам, таким как глобальная система позиционирования (ГСП), или к любой другой системе, которая использует возможности дополнительного усиления сигнала. Рабочая частота может быть в любой требуемой части спектра связи, используемого для мобильной связи (например, служба персональной связи (СПС) 1900, или цифровая сотовая система (ЦСС) 1800, или ГСМС900, или универсальная система мобильной связи (УСМС) 2000, полоса частот для промышленного, научного и медицинского применения (ПНМ) или нелицензируемой национальной информационной инфраструктуры (Н-НИИ)). Описание в данном документе предназначено только в качестве примера, и такое использование добавочного усилителя не ограничивается только покрытием внутри здания и может использоваться в других местах, таких как поезда, самолеты, автомобили, туннели и т.д. Также пример может не включать в себя все мелкие или незначительные детали конструкции. Блоки и субблоки, описанные и объясненные ниже в данном документе, удовлетворяют предписаниям касательно соответствующей лицензируемой и нелицензируемой рабочей полосы частот. Поэтому для различных описанных примерных реализаций и вариантов осуществления технические требования, включающие максимальную мощность излучения, спектральную маску, внеполосное излучение и другие для передатчиков, приемников, ретрансляторов и добавочных усилителей, выполняются как для лицензируемых, так и для нелицензируемых рабочих полос частот.
Пример аналоговой реализации
f1
f1'
На фиг.1 изображена сотовая сеть 100 с двумя базовыми станциями (БППС1 (101) и БППС2 (102)). Типовая сеть поддерживает более двух базовых станций. Описываемая система может быть применена в сети любого размера, независимо от поддерживаемого количества базовых станций. БППС1 101 подключена к контроллеру КБС1 107 базовой станции. БППС2 102 подключена к контроллеру КБС2 108 базовой станции. БППС2 102 также может быть подключена к контроллеру КБС1 107 базовой станции вместо КБС2 108. КБС 107 подключен к центру ЦКМС 109 коммутации мобильной связи. КБС2 108 подключен к ЦКМС 109 или, вместо этого, может быть подключен к другому ЦКМС в сети. ЦКМС 109 подключен к телефонной коммутируемой сети 110 общего пользования (ТфОП). БППС1 101 имеет связанную с ней зону 103 покрытия. БППС2 102 имеет связанную с ней зону 104 покрытия. Эти зоны покрытия могут перекрываться или могут не перекрываться. Однако обычно сеть планируется так, что существует значительное перекрытие для облегчения эстафетной передачи обслуживания. Мобильный терминал 105 находится внутри здания 106 в зоне 103 покрытия, устанавливающей связь с БППС1 101, используя канал трафика, передаваемого примерно на частоте  прямой линии связи и на связанной с ним частоте  обратной линии связи. Каналом трафика может быть один из доступных канальных интервалов на несущей широковещательного канала управления (ШКУ), или может быть на несущей канала трафика (КТ), где скачкообразное переключение частоты может использоваться для снижения помех. Мобильный терминал 105 может быть или может не быть в зоне 104 покрытия, но мобильный блок 105 определенно находится внутри зоны 103 покрытия, и средняя мощность сигнала от БППС1 101 значительно выше, чем средняя мощность сигнала от БППС2 102 в здании 106 и в местонахождении мобильного блока 105. Среднеквадратический уровень  сигнала прямой линии связи вне здания 106 выше, чем среднеквадратический уровень  сигнала внутри здания из-за потерь α на прохождение через стену. Потери α могут быть такими, что  не находится на достаточно высоком уровне для блока 105 абонента для поддержания надежной связи с БППС1 101, или БППС2 102, или обоими БППС1 101 и БППС2 102. Далее, уровень  сигнала может быть таким, что мобильному блоку 105 может быть трудно установить и поддерживать линию связи с БППС1 101, или БППС2 102, или обоими БППС1 101 и БППС2 102, или линия связи не имеет требуемых рабочих характеристик и надежности во всех или некоторых зонах внутри здания. Проблема покрытия внутри здания 106 может быть решена большей мощностью излучения от БППС1 101 на линии связи «вниз», чтобы преодолеть потери сигнала из-за потерь α на прохождение через стену. Среднеквадратический уровень  сигнала обратной линии связи внутри здания 106 больше, чем среднеквадратический уровень  сигнала вне здания на потери α' на прохождение через стену. Потери α' могут быть такими, что  не находится на достаточно высоком уровне для блока 105 абонента, чтобы поддерживать надежную связь с БППС1 101, или БППС2 102, или обоими БППС1 101 и БППС2 102. Далее, уровень  сигнала может быть таким, что мобильному блоку 105 может быть трудно устанавливать и поддерживать линию связи с БППС1 101, или БППС2 102, или обоими БППС1 101 и БППС2 102, или линия связи не имеет требуемых рабочих характеристик и надежности во всех или некоторых зонах внутри здания. Проблема покрытия внутри здания 106 может быть решена большей мощностью излучения от мобильного блока 105 на линии связи «вверх» для преодоления потерь сигнала из-за потерь α' на прохождение через стену. Обычно пары частот прямой линии связи и обратной линии связи достаточно близкие, так что уровень α, по существу, аналогичен уровню α'.
f1
f1
f2
На фиг.2 изображен узел 230 прямой линии связи ретранслятора 200. Узел 230 прямой линии связи в простой форме предоставляет улучшенное внутреннее покрытие посредством дополнительного усиления уровня сигнала в здании на прямой линии связи сотовой сети. БППС1 213 имеет радиоканал ШКУ (канал радиомаяка), передаваемый, по существу, близко к . БППС1 213 находится на связи с мобильным блоком 214 на частоте, которая, по существу, близка к  (частоте несущей ШКУ) или другой частоте  несущей, которая может иметь или может не иметь скачкообразное переключение частоты. Могут быть или могут не быть другие частоты, которые передаются посредством БППС1 213, или другие базовые станции в этой же зоне, которые не показаны на фиг.2.
Устройство имеет два отдельных блока, «блок 210 сети прямой линии связи», который размещается там, где существует хорошее покрытие сигнала, внутри помещения или снаружи, и «блок 202 абонента прямой линии связи», который размещается там, где не существует хорошее покрытие сигнала, внутри помещения или снаружи. Блок 201 сети прямой линии связи подсоединен к антенне 203, настроенной для работы в рабочей полосе частот сотовой сети. Блок 201 сети прямой линии связи также подсоединен к антенне 204, настроенной для работы в соответствующих полосах нелицензируемой национальной информационной инфраструктуры (известной как Н-НИИ), где система предназначается для работы в полосах спектра Н-НИИ. В зависимости от соответствующих постановлений система также может быть предназначена для работы в полосе частот нелицензируемой службы персональной связи (Н-СПС) или в полосе частот для промышленного, научного и медицинского применения (ПНМ). Выбор нелицензируемой частоты зависит от конструкции оборудования и технических требований на систему. Частоты, определенные в части радиоспектра, известной как полосы частот Н-НИИ, могут быть реализованы в некоторых вариантах осуществления. Некоторые модификации конструкции полезны для работы в полосе частот ПНМ. Модификации относятся к минимальному коэффициенту расширения 10, заданному для работы в полосе частот ПНМ, и максимально разрешенной мощности излучения. Если система разрабатывается для работы в полосе частот ПНМ, сигнал может использовать дополнительные модуляцию/демодуляцию с расширенным спектром и другие модификации, удовлетворяющие техническим требованиям подраздела Е, раздела 15, статьи 47 кода федерального законодательства (КФЗ) Федеральной комиссии связи (ФКС).
Полосами частот, определенными для работы Н-НИИ, являются следующие:
1) 5,15-5,25 ГГц и максимальная мощность излучения 2,5 мВт/МГц.
2) 5,25-5,35 ГГц и максимальная мощность излучения 12,5 мВт/МГц.
3) 5,725-5,825 ГГц и максимальная мощность излучения 50 мВт/МГц.
Разрешается любая нелицензируемая работа в полосе частот Н-НИИ до тех пор, пока передача сигналов удовлетворяет разделу 15 статьи 47 КФЗ ФКС. Поэтому работа описанного добавочного усилителя, в основном, соответствует стандартам раздела 15 (подраздела Е для частот Н-НИИ) статьи 47 КФЗ ФКС. Постановления, как правило, задают мощность излучения, ограничения на излучения и ограничения коэффициента усиления антенны и реализуются для допустимого устройства.
«Блок 202 абонента прямой линии связи» подсоединен к антенне 205, настроенной для работы в этой же полосе частот, что и антенна 204, которой является полоса частот Н-НИИ в некоторых вариантах осуществления. Блок 202 абонента прямой линии связи также подсоединен к антенне 206, настроенной для работы в рабочей полосе частот сотовой сети.
Антенна 203 подсоединена к блоку 207 малошумящего усилителя (МШУ), который дополнительно подсоединен к полосовому фильтру 232. Блоком 207 МШУ может быть усилитель с высокими рабочими характеристиками, типовой коэффициент усиления которого составляет 15 дБ и коэффициент шума равен 1,5 дБ с достаточной шириной полосы частот для охватывания соответствующей части спектра. Полосовой фильтр 232 может быть разработан для пропускания всей или требуемой части представляющего интерес спектра сотовой связи или может представлять собой гребенку перекрывающихся полосовых фильтров, охватывающих полный спектр представляющей интерес сотовой системы, с радиочастотным (РЧ) коммутатором, так что может выбираться требуемая полоса и ширина полосы частот. Полосовой фильтр 232 подсоединен к преобразователю 208 частоты. Преобразователь 208 частоты выполнен с возможностью преобразования рабочей полосы спектра сотовой сети в требуемую часть спектра Н-НИИ и включает в себя компоненты, такие как смесители и фильтры, для корректной работы. Преобразователь 208 частоты подсоединен к передатчику 209 блока сети прямой линии связи. Блок 209 передатчика предназначен для работы в полосе частот Н-НИИ и соответствует постановлениям подраздела Е раздела 15 статьи 47 КФЗ ФКС, и может быть максимально простым в виде одного усилителя, работающего в требуемой рабочей полосе частот Н-НИИ, или более сложным передатчиком с усилителями и фильтрами, или даже передатчиком беспроводной локальной сети (БЛС), таким как 802.11а. Блок 209 передатчика подсоединен к антенне 204.
Антенна 205 подсоединена к приемнику 210 блока абонента прямой линии связи, который предназначен для приема сигнала, передаваемого блоком 201. Приемник 210, который подсоединен к преобразователю 211 частоты, может быть максимально простым в виде МШУ, работающего в требуемой полосе Н-НИИ работы устройства, или он может быть с лучшей конструкцией, имеющей дополнительные функциональные возможности, такие как переменный аттенюатор и переменные фильтры выбора канала, или даже приемник БЛС, такой как 802.11а (где используется передающая часть по 802.11а в блоке 209 сети). Блок 211 преобразователя частоты, который подсоединен к блоку 210 приемника и блоку 212 усилителя с переменным коэффициентом усиления, преобразует входные сигналы из полосы частот Н-НИИ в рабочие частоты сотовой сети и включает в себя все компоненты, такие как смесители и фильтры, для корректной работы. Блок 211 преобразователя частоты выполняет операцию по преобразованию, противоположную операции блока 208 преобразователя частоты, и включает в себя все компоненты, такие как смесители и фильтры, для корректной работы. Преобразователь 211 частоты подсоединен к усилителю 212 с переменным коэффициентом усиления (ПКУ), работающему в рабочей полосе частот сотовой сети. Усилитель 212 с переменным коэффициентом усиления подсоединен к антенне 208. Антенна 208 передает сигналы с частотами, по существу, аналогичными частотам, передаваемым базовой станцией 213, и удовлетворяет техническим требованиям на сотовую систему.
исходного
повторным поступлением
исходного
PL
dl
Сигнал, излучаемый антенной 208, который представляет собой усиленный ретранслированный вариант  падающего сигнала, принимаемого антенным блоком 203, будет испытывать некоторые потери в уровне мощности перед возвращением и  на антенну 203. Сигнал, повторно поступаемый на антенну 203, называется ниже «возвратным сигналом линии связи «вниз»». Отношение среднеквадратического значения сигнала возвратного сигнала линии связи «вниз» к среднеквадратическому значению  падающего сигнала на выходе оконечной нагрузки антенны 203 с удаленными всеми задержками системы и тракта распространения между антенными блоками 208 и 203 представляет собой потери в тракте возвратного сигнала линии связи «вниз»» и называется в данном документе как «потери в тракте системы линии связи «вниз» и упоминается как .
G
PL
dl
dl
Далее, «коэффициент усиления линии связи системы линии связи «вниз»», который в данном документе упоминается как , определяется как «отношение среднеквадратического значения сигнала на входе оконечной нагрузки антенны 208 к среднеквадратическому значению сигнала на оконечной нагрузке антенны 203, где потери  в тракте системы линии связи «вниз», как определено выше, равны бесконечности (т. е. нет электромагнитной цепи связи между антенной 208 и антенной 203), и удалены все задержки системы и тракта распространения (от антенны 203, через систему к антенне 208)».
G
PL
dg
dl
dl
dl
Устанавливается коэффициент усиления блока 212 усилителя с переменным коэффициентом усиления, так что коэффициент  усиления линии связи системы линии связи «вниз» меньше, чем потери  в тракте системы линии связи «вниз» на , чтобы исключить петлю «положительной обратной связи» в системе, т. е
G
PL
=
-dg
dl
dl
dl
(дБ).
PL
G
dg
dg
PL
dg
dl
dl
dl
dl
dl
dl
Отметьте, что все значения ,  и  приведены в дБ. Значения  находятся в диапазоне от 0 до  и, как можно предположить, равны 3 дБ для целей настоящего описания. Однако можно выбрать лучшие значения для , когда рабочие характеристики системы дополнительно оптимизируются.
f1
f'1
f'1
f'2
На фиг.3 изображается вариант осуществления узла 330 обратной линии связи ретранслятора 300. Узел 330 обратной линии связи в простой форме улучшает внутреннее покрытие посредством дополнительного усиления уровня сигнала в здании на обратной линии связи сотовой сети до такого значения, при котором достигается приемлемые рабочие характеристики линии связи. БППС1 302 имеет радиоканал ШКУ (канал радиомаяка), передаваемый, по существу, близко к  и паре частот  на обратной линии связи. БППС1 302 находится на связи с мобильным блоком 324 на частоте, которая, по существу, близка к  (частоте несущей ШКУ) или другой частоте  несущей, которая может иметь или может не иметь скачкообразного переключения частоты. Могут быть или могут не быть другие частоты, которые передаются посредством БППС1 302 или другими базовыми станциями в этой же зоне, которые не показаны на фиг.3.
Устройство имеет два отдельных блока, «блок 326 сети обратной линии связи», который размещается там, где существует хорошее покрытие сигнала, внутри или снаружи, и «блок 328 абонента обратной линии связи», который размещается там, где не существует хорошего покрытия сигнала, внутри или снаружи. Блок 326 сети обратной линии связи подсоединен к антенне 304, настроенной для работы в рабочей полосе частот сотовой сети. Блок 326 сети обратной линии связи также подсоединен к антенне 312, настроенной для работы в соответствующих полосах нелицензируемой национальной информационной инфраструктуры (Н-НИИ), когда система предназначена для работы в полосах частот Н-НИИ. В зависимости от соответствующих постановлений система также может быть предназначена для работы в полосе частот нелицензируемой службы персональной связи (Н-СПС) или в полосе частот для промышленного, научного и медицинского применения (ПНМ). Выбор нелицензируемой частоты зависит от конструкции оборудования и технических требований на систему. Частоты, определенные в части радиоспектра, известной как полосы частот Н-НИИ, могут использоваться в некоторых конструкциях системы. Некоторые модификации конструкции используются для работы в полосе частот ПНМ. Модификации относятся к минимальному коэффициенту расширения 10, используемому для работы в полосе частот ПНМ, и максимально разрешенной мощности излучения. Если система предназначена для работы в полосе частот ПНМ, сигнал использует дополнительные модуляцию/демодуляцию с расширенным спектром и другие модификации, удовлетворяющие техническим требованиям подраздела Е раздела 15 статьи 47 КФЗ ФКС.
Полосами частот, определенными для работы Н-НИИ, являются следующие:
1) 5,15-5,25 ГГц и максимальная мощность излучения 2,5 мВт/МГц.
2) 5,25-5,35 ГГц и максимальная мощность излучения 12,5 мВт/МГц.
3) 5,725-5,825 ГГц и максимальная мощность излучения 50 мВт/МГц.
Разрешается любая нелицензируемая работа в полосах частот Н-НИИ до тех пор, пока передача сигналов удовлетворяет разделу 15 статьи 47 КФЗ ФКС. Работа иллюстративного добавочного усилителя удовлетворяет требованиям раздела 15 (подраздела Е для частот Н-НИИ) статьи 47 КФЗ ФКС.
«Блок 328 абонента обратной линии связи» подсоединен к антенне 314, настроенной для работы в этой же полосе частот, что и антенна 312, которой является, например, полоса частот Н-НИИ. Блок 328 абонента обратной линии связи также подсоединен к антенне 322, настроенной для работы в рабочей полосе частот сотовой сети.
Антенна 322 подсоединена к блоку 320 МШУ, который дополнительно подсоединен к полосовому фильтру 321. Блоком 320 МШУ может быть усилитель с высокими рабочими характеристиками, типовой коэффициент усиления которого составляет 15 дБ и коэффициент шума равен 1,5 дБ с достаточной шириной полосы частот для охватывания соответствующей части спектра. Полосовой фильтр 321 может быть разработан для пропускания всей или требуемой части спектра сотовой связи или может представлять собой гребенку перекрывающихся полосовых фильтров, охватывающих полный спектр представляющей интерес сотовой системы, с РЧ-коммутатором, так что может выбираться требуемая полоса частот и ширина полосы частот. Полосовой фильтр 321 подсоединен к преобразователю 318 частоты. Преобразователь 318 частоты выполнен с возможностью преобразования рабочей полосы спектра сотовой сети в требуемую часть спектра Н-НИИ и включает в себя все компоненты, такие как смесители и фильтры, для корректной работы. Преобразователь 318 частоты подсоединен к передатчику 316 блока абонента обратной линии связи. Блок 316 передатчика предназначен для работы в полосе частот Н-НИИ и соответствует постановлениям подраздела Е раздела 15 статьи 47 КФЗ ФКС, и может быть максимально простым в виде одного усилителя, работающего в требуемой рабочей полосе частот Н-НИИ, или более сложным передатчиком с усилителями и фильтрами, или даже передатчиком БЛС, таким как 802.11а. Блок 316 передатчика подсоединен к антенне 314. Требуемая часть рабочей полосы частот Н-НИИ для узла обратной линии связи добавочного усилителя отличается от требуемой части рабочей полосы частот Н-НИИ для узла прямой линии связи добавочного усилителя и в значительной степени удалена от нее, так что не испытываются существенные помехи от работы одной линии связи на другую.
Антенна 312 подсоединена к приемнику 310 блока сети обратной линии связи, который предназначен для приема сигнала, передаваемого блоком 328. Приемник 310, который подсоединен к преобразователю 308 частоты, может быть максимально простым в виде одного МШУ, работающего в требуемой рабочей полосе частот Н-НИИ устройства, или он может быть с лучшей конструкцией, имеющей дополнительные функциональные возможности, такие как переменный аттенюатор и переменные фильтры выбора канала или даже приемник БЛС, такой как 802.11а (где используется передающая часть по 802.11а в блоке 316 абонента). Блок 308 преобразователя частоты, который подсоединен к блоку 310 приемника и блоку 306 усилителя с переменным коэффициентом усиления, преобразует входные сигналы из полосы частот Н-НИИ в рабочие частоты сотовой сети и включает в себя все компоненты, такие как смесители и фильтры, для корректной работы. Блок 308 преобразователя частоты выполняет операцию по преобразованию, противоположную операции блока 318 преобразователя частоты. Преобразователь 308 частоты подсоединен к усилителю 306 с переменным коэффициентом усиления, работающему в рабочей полосе частот сотовой сети. Усилитель 306 с переменным коэффициентом усиления подсоединен к антенне 304. Антенна 304 передает сигналы с частотами, по существу, аналогичными частотам, передаваемым мобильным блоком 324.
поступлением
исходного
PL
ul
Сигнал, излучаемый антенной 304, который представляет собой усиленный ретранслированный вариант исходного падающего сигнала, принимаемого антенным блоком 322, будет испытывать некоторые потери в уровне мощности перед возвращением и повторным снова на антенну 322. Сигнал, повторно поступаемый на антенну 322, называется ниже «возвратным сигналом линии «вверх»». Отношение среднеквадратического значения сигнала возвратного сигнала линии связи «вверх» к среднеквадратическому значению  падающего сигнала на выходе оконечной нагрузки антенны 322 со всеми удаленными задержками системы и тракта распространения между антенными блоками 304 и 322 представляет собой потери в тракте возвратного сигнала линии связи «вверх» и называется в данном документе как «потери в тракте системы линии связи «вверх»» и упоминается как .
G
PL
ul
ul
Далее, «коэффициент усиления линии связи системы линии связи «вверх»», который в данном документе упоминается как , определяется как «отношение среднеквадратического значения сигнала на входе оконечной нагрузки антенны 304 к среднеквадратическому значению сигнала на оконечной нагрузке антенны 322, где потери  в тракте системы линии связи «вверх», как определено выше, равны бесконечности (т. е. нет электромагнитной цепи связи между антенной 304 и антенной 322) и удалены все задержки системы и тракта распространения (от антенны 322, через систему к антенне 304)».
G
PL
dg
ul
ul
ul
Устанавливается коэффициент усиления блока 306 усилителя с переменным коэффициентом усиления, так что коэффициент  усиления линии связи системы линии связи «вверх» меньше, чем потери  в тракте системы линии связи «вверх» на , чтобы исключить петлю «положительной обратной связи» в системе, т. е
G
PL
=
-dg
ul
ul
ul
(дБ).
PL
G
dg
dg
PL
dg
ul
ul
ul
ul
ul
ul
Отметьте, что все значения ,  и  приведены в дБ. Значения  находятся в диапазоне от 0 до  и, как можно предположить, равны 3 дБ для целей настоящего описания. Однако можно выбрать лучшие значения для , когда рабочие характеристики системы дополнительно оптимизируются.
G
G
PL
PL
dg
dg
ul
dl
ul
dl
ul
dl
Обычно являются достаточно близкими пары частот прямой и обратной линий связи, так что уровень , по существу, аналогичен уровню , и уровень , по существу, аналогичен уровню , и уровень , по существу, аналогичен уровню .
Уникальный код идентификации (идентификационный код) блока добавочного усилителя и, необязательно, расположение устройства могут передаваться сотовой сети. Информация может использоваться для определения расположения абонента во внутренней обстановке, например, посредством генерирования сильно кодированных (защищенных) данных с низкой скоростью передачи, содержащих длинную известную преамбулу, уникальный код идентификации, необязательно, географическую долготу и широту блока 326 сети обратной линии связи. Информации затем может быть придана импульсная форма для слабого просачивания спектральных составляющих, и она может быть наложена на сигнал обратной линии связи данного канала посредством соответствующей схемы модуляции в блоке 326 сети обратной линии связи. Выбор схемы модуляции зависит от рабочей сотовой системы. Например, для ГСМС, которая использует модуляцию с постоянной огибающей, такую как гауссова манипуляция с минимальным сдвигом (ГММС), может использоваться амплитудная модуляция (с низким коэффициентом модуляции). Для систем МДКР с быстродействующим управлением мощностью по обратной линии связи может использоваться дифференциальная двоичная фазовая манипуляция (ДДФМ) в качестве схемы модуляции. Извлечение информации из принятого сигнала канала на базовой станции может приводить к модификациям приемника базовой станции, но не оказывает воздействия на нормальную работу сотовой линии связи.
На фиг.4 изображен вариант осуществления системы 500, включающей в себя блок 502 сети, вместе с блоком 504 абонента на одной и той же схеме. Блок 514 (201 на фиг.2) сети прямой линии связи и блок 516 (326 на фиг.3) сети обратной линии связи теперь находятся в одном блоке, упоминаемом ниже как блок 502 сети. Блок 518 (202 на фиг.2) абонента прямой линии связи и блок 520 (328 на фиг.3) абонента обратной линии связи теперь находятся в одном блоке абонента, упоминаемом ниже как блок 504 абонента. На фиг.4 передающая/приемная антенна 203 по фиг.2 и передающая/приемная антенна 304 по фиг.3 заменены одной антенной 506 и дуплексным фильтром 528. Блок 528 дуплексного фильтра разработан для оптимальных рабочих характеристик и удовлетворяет техническим требованиям для работы сотовой связи. Также передающая/приемная антенна 204 по фиг.2 и передающая/приемная антенна 312 по фиг.3 заменены одной антенной 508 и дуплексным фильтром 526. Далее, передающая/приемная антенна 205 по фиг.2 и передающая/приемная антенна 314 по фиг.3 заменены одной антенной 510 и дуплексным фильтром 524 на фиг.4. Равным образом, передающая/приемная антенна 208 по фиг.2 и передающая/приемная антенна 322 по фиг.3 заменены одной антенной 512 и дуплексным фильтром 522 на фиг.4. Блок 522 дуплексного фильтра разработан для оптимальных рабочих характеристик и отвечает техническим требованиям для работы сотовой связи. Система ГСМС представляет собой систему дуплексной передачи с частотным разделением (ДЧР), и как таковые частоты обратной линии связи отличаются от частот прямой линии связи. В такой системе дуплексный фильтр обеспечивает соответствующие функциональные возможности. Однако, если блок 502 сети и блок 504 абонента предназначены для системы дуплексной передачи с временным разделением (ДВР), дуплексеры 528 и 522 могут быть заменены гибридными сумматорами или «циркуляторами». Однако дуплексеры 526 и 524 все же используются, так как частоты прямой линии связи и обратной линии связи в полосе частот Н-НИИ поддерживаются отдельными (т.е. ДЧР). С незначительными изменениями можно, чтобы вместо антенн 508 и 510 использовался коаксиальный кабель (такой как RG58 или IS inch Heliax) для подсоединения блока 502 сети к блоку 504 абонента. При такой конструкции, где коаксиальный кабель используется для канала передачи данных, хотя все же возможно, является избыточным преобразование с повышением частоты в полосы частот Н-НИИ, и система может работать с сигналами прямой линии связи и обратной линии связи, поддерживаемыми на исходных частотах сотовой связи.
Описанная система добавочного усилителя обычно удовлетворительно работает в ограниченных сценариях. Для обеспечения корректной работы системы добавочного усилителя при всех условиях распространения и эксплуатации несколько особенностей могут быть включены в конструкцию системы.
1. Поскольку как блок 502 сети, так и блок 504 абонента большую часть времени являются неподвижными относительно друг друга и, возможно, других сетевых элементов, таких как базовые станции, разнесение с помощью антенн (пространственное разнесение) используется для операций передачи и приема.
G
PL
dg
G
PL
=
-dg
G
PL
dg
G
PL
=
-dg
PL
PL
PL
PL
dl
dl
dl
dl
dl
dl
ul
ul
ul
ul
ul
ul
ul
dl
ul
dl
2. Сигналы, передаваемые антенной 506 по обратной линии связи, по существу, находятся в одной и той же рабочей полосе частот, что и сигналы обратной линии связи, принимаемые антенным блоком 512. В равной степени, сигналы, передаваемые антенной 512 по прямой линии связи, по существу, находятся в одной и той же рабочей полосе частот, что и сигналы прямой линии связи, принимаемые антенным блоком 506. Так как сигналы, принимаемые блоком 514 сети прямой линии связи, передаются на блок 518 абонента прямой линии связи при помощи антенных блоков 508 и 510, и, далее, так как сигнал, принимаемый блоком 518 абонента прямой линии связи, затем усиливается перед повторной передачей при помощи антенного блока 512, существует контур обратной связи через антенны 512 и 506 между двумя блоками, блоком 502 сети прямой линии связи и блоком 518 абонента прямой линии связи. Любой коэффициент усиления в контуре вызывает «положительную обратную связь», которая приводит к нестабильной работе, явлению, которое также верно для работы обратной линии связи блока 502 сети и блока 504 абонента. Для поддержания контуров обратной связи в области стабильной работы на прямой линии связи коэффициент  линии связи системы линии связи «вниз» меньше, чем потери  в тракте системы линии связи «вниз» на , чтобы исключить контур «положительной обратной связи» в системе, т. е.  (дБ). В равной степени, на обратной линии связи коэффициент  линии связи системы линии связи «вверх» меньше, чем потери  в тракте системы линии связи «вверх» на , чтобы исключить контур «положительной обратной связи» в системе, т.е.  (дБ). Потери  и  на распространение могут быть вследствие затенения, расстояния, диаграммы направленности антенны и многолучевого распространения, а также потерь на прохождение через стену. Уровни этих потерь  и  не являются легко доступными и измеряются.
3. Контролируется непрерывная и корректная работа блока 502 сети и блока 504 абонента. Любая проблема в работе блока 502 сети или блока 504 абонента может приводить к нежелательным передачам или по прямой, или по обратной (или обоим) линиям связи. Далее, система может полагаться на радиоканалы, работающие в нелицензируемых полосах частот, которые подвержены помехам от других нелицензированных устройств. Также координируется работа блока 502 сети и блока 504 абонента. Поэтому вставляется канал управления и сигнализации между блоками сети 502 и абонента 504.
4. Местные гетеродины блока 502 сети и блока 504 абонента, по существу, аналогичны по частоте, так как любая большая ошибка в частоте между блоками сети 502 и абонента 504 будет приводить к недопустимым рабочим характеристикам сотовой линии связи. В некоторых вариантах осуществления пилот-сигнал может передаваться по линии связи управления от блока 502 сети к блоку 504 абонента и использоваться для синхронизации местных гетеродинов двух блоков. В других примерах форма волны источника электропитания может использоваться для синхронизации местных гетеродинов в двух блоках.
Улучшенные особенности
Иллюстративные улучшенные особенности включают в себя конструктивные решения, которые являются полезными при оказании противодействия перечисленным проблемам.
На фиг.5 изображена система 600, включающая в себя блок 602 сети (502 на фиг.4) с новыми включенными конструктивными особенностями. Две антенны 610 и 608 используются для антенного разнесения, вместо одной антенны 506 на фиг.4. Также две антенны 636 и 638 используются для антенного разнесения, вместо одной антенны 512 на фиг.4. Хотя любая схема сложения разнесенных сигналов, такая как оптимальное сложение и т. д., может использоваться для цепочки приемников, и схемы разнесения на передаче, такие как случайное изменение фазы в одной или обоих антеннах, для цепочки передатчиков, в данном документе предлагается простая схема, которая основывается на разнесении с коммутируемыми антеннами со стратегией «непрерывной коммутации». Стратегия непрерывной коммутации с частотой коммутации, выбираемой для оптимальных рабочих характеристик (например, равная частоте канальных интервалов ГСМС или ее удвоенной частоте, которая равняется ~4,6 мс), может использоваться для операций как передачи, так и приема и будет приводить к номинальной средней мощности сигнала передачи/приема при условии, что антенны размещены достаточно далеко друг от друга. Схема разнесения с непрерывной коммутацией также проста для реализации, используя только простой РЧ-коммутатор на входах антенны. Поэтому РЧ-коммутатор 612, подсоединенный к антеннам 610 и 608 и дуплексному фильтру 614, обеспечивает операции коммутации для сотовой операции передачи/приема блока 602 сети. Также РЧ-коммутатор 634, подсоединенный к антеннам 636 и 638 и дуплексному фильтру 634, обеспечивает операции коммутации для операции передачи/приема полосы частот Н-НИИ блока 602 сети. Дуплексный фильтр 614 подсоединен к блоку 604 (514 на фиг.4) сети прямой линии связи и блоку 606 (516 на фиг.4) сети обратной линии связи через направленный ответвитель 618. Направленными ответвителями могут быть направленные ответвители на 17 дБ. Также дуплексный фильтр 634 подсоединен к блоку 604 сети прямой линии связи через направленный ответвитель 630 и блоку 606 сети обратной линии связи через направленный ответвитель 616. Можно также использовать гибридные сумматоры вместо направленных ответвителей 618, 630 и 616. Также можно, и более желательно, разместить усилитель с внутренним МШУ блока 310 приемника сети обратной линии связи перед направленным ответвителем 616 (или заменой гибридным сумматором) на схеме 600.
PL
PL
PL
G
G
ul
ul
ul
ul
dl
Блок 622 генератора/передатчика калибровочного сигнала подсоединен к тракту передатчика обратной линии связи блока 602 сети через направленный ответвитель 618. Блок 622 обеспечивает калибровочный сигнал с требуемыми уровнями мощности, который используется для установления уровня вышеупомянутых потерь  в тракте системы линии связи «вверх», которые существуют между блоком 602 (502 на фиг.4) сети и блоком 702 абонента на фиг.6 (504 на фиг.4). Калибровочный сигнал, генерируемый блоком 622, передается при помощи антенн 610 и 608 разнесения с установленным уровнем передачи, который значительно ниже любого ожидаемого уровня сигнала от сотовой сети (например, на 20 дБ ниже минимального ожидаемого уровня сотового сигнала). Калибровочный сигнал, генерируемый блоком 622, представляет собой сигнал с расширенным спектром по методу прямой последовательности, модулированный известным псевдослучайным (псевдошумовым) кодом со сдвигом известного кода (упоминаемым в данном документе как сдвиг «собственного кода») и со скоростью передачи элементов сигнала, сравнимой с прямой и обратной линиями связи рабочей ширины полосы частот блока 602 сети и блока 702 абонента (на фиг.6). Сдвиги кода выбираются такими, чтобы минимальная разность сдвига кода была больше максимальной ожидаемой задержки в тракте (измеренной по большому количеству элементов сигнала), и после этого сдвиги кода должны быть кратны минимальному сдвигу кода. Блок 620 приемника калибровочного сигнала, который подсоединен к тракту приема обратной линии связи блока 602 сети посредством направленного ответвителя 616, используя известный псевдошумовой код и сдвиг кода передачи, затем может детектировать и демодулировать калибровочный сигнал, передаваемый блоком 622, который поступил в тракт обратной линии связи при помощи упомянутого механизма замкнутого контура, который существует между блоком 602 сети и блоком 702 абонента на фиг.6 (504 на фиг.4). Блок 620 приемника калибровочного сигнала выполнен с возможностью определения уровня принимаемого сигнала, который затем используется для оценки потерь  в тракте системы линии связи «вверх», которые существуют между блоком 602 (502 на фиг.4) сети и блоком 702 абонента на фиг.6 (504 на фиг.4). Блок 620 приемника калибровочного сигнала включает в себя многие субблоки, включая преобразователь частоты, аналогичный блоку 308 преобразователя частоты (на фиг.3), для возврата калибровочного сигнала на его исходную рабочую частоту. Сдвиг псевдошумового кода может назначаться уникальным образом или выводиться в соответствии со случайным алгоритмом, так что может быть очень низкой вероятность того, что два блока будут иметь одинаковый сдвиг кода. Также возможны другие стратегии назначения смещения кода, такие как динамическое назначение, когда смещение кода выбирается, если в этой географической зоне не было обнаружено такое смещение. Эта особенность дает возможность приемнику 620 калибровочного сигнала сканировать и принимать сдвиги «других кодов» и, следовательно, устанавливать, имеется ли какая-либо другая сигнальная связь к другим блокам или от них, которые могут работать в этой же географической зоне. Далее, может использоваться более одного сдвига кода для установления потерь  в тракте системы линии связи «вверх», так что повышается вероятность обнаружения другими системами. Псевдошумовой код, используемый для калибровочного сигнала, может модулироваться информацией об идентификации блока 602 сети. Частота несущей передаваемого калибровочного сигнала может находиться в рабочей полосе частот сотовой связи. Однако частоты несущих в других полосах частот, таких как полоса ПНМ при 2,4 ГГц, могут использоваться для передачи калибровочного сигнала, так что частота несущей генератора и передатчика 622 калибровочного сигнала размещается максимально близко к рабочей полосе частот. Конфигурируется скорость передачи элементов сигнала и мощность передачи псевдошумового кода калибровочного сигнала, так чтобы калибровочный сигнал соответствовал нормативам раздела 15 статьи 47 КФЗ ФКС. Хотя упомянутая полоса частот ПНМ не является аналогичной рабочей полосе частот сотовой связи, тем не менее полоса частот достаточно близка, чтобы предоставить системе возможность установления антенной развязки и коэффициентов (, ) усиления линии связи системы линии связи «вниз» в рабочей полосе частот сотовой связи (мгновенные значения амплитуды и фазы больше не являются существенными при работе в полосе частот ПНМ). Любые различия средней мощности сигнала, вызванные антенной и распространением, между полосой частот ПНМ и рабочими полосами частот сотовой связи могут быть исследованы на этапе проектирования и приняты во внимание при проектировании окончательной системы. Блок 622 генератора и передатчика калибровочного сигнала и приемник 620 калибровочного сигнала оба находятся в блоке 602 сети, работающем в требуемой полосе частот сотовой связи. Однако один или оба из блоков, включая блок 622 генератора и передатчика калибровочного сигнала и приемник 620 калибровочного сигнала, также могут быть размещены в блоке 702 абонента с некоторыми изменениями и соображениями. В некоторых случаях механизм калибровки для прямой линии связи, аналогичный описанному для обратной линии связи, включает в себя узлы, такие как блоки 622, 618, 616 и 620, которые могут быть размещены в блоке 702 абонента.
PL
PL
PL
PL
ul
dl
dl
ul
Далее, можно предположить, что потери  в тракте системы линии связи «вверх» и потери  в тракте системы линии связи «вниз» одинаковы, т. е.  ≈ . Предположение делает достаточным измерение только одной категории. Справедливость предположения может быть исследована для каждой системы и должна сохранять справедливость, если не является чрезмерно большим разнос частот между прямой и обратной линиями связи системы. Предположение упрощает описание. Однако, если не сделано предположение, может использоваться аналогичный метод на прямой линии связи блока 602 сети или блока 702 абонента на фиг.6.
Блок 624 опорной частоты и идентификации (ИД) оборудования, в основном, генерирует сигнал двоичной фазовой манипуляции (ДФМ), модулируемый идентификационным номером оборудования и размещаемый в подходящей части полосы частот Н-НИИ, и подсоединен к тракту передачи прямой линии связи блока 602 сети через направленный ответвитель 630. Блок «привязан по частоте» к местному гетеродину блока 602 сети. Частота несущей сигнала выбирается такой, чтобы исключить недопустимые помехи для основного сигнала сотовой связи в тракте передачи прямой линии связи блока 602 сети, но достаточно близко для оптимальной ширины полосы частот передачи. Когда блок 602 сети и блок 702 абонента используют электроснабжение питающей сети для других операций, колебания питающей сети частотой 60 Гц или 50 Гц могут использоваться для «привязки» местных гетеродинов двух блоков к общему источнику частоты. Колебания питающей сети частотой 60 Гц или 50 Гц преобразуются посредством соответствующих схем в требуемую частоту для работы блока 602 сети и блока 702 абонента.
Блок 628 линии связи управления представляет собой радиолинию между двумя блоками, блоком 602 сети и блоком 702 абонента на фиг.6. Она может представлять собой простую частную линию, которая работает в одной из нелицензируемых полос частот, или может быть внутриполосной сигнализацией управления, мультиплексной с трактом сигнала сотовой связи. Она также может быть стандартной беспроводной линией связи, такой как 802.11b, 802.11а или Bluetooth, предназначенной для работы в нелицензируемой полосе частот. Блок 628 линии связи управления подсоединен к блоку 626 микроконтроллера и может осуществлять связь через соответствующий интерфейс. Блок 628 линии связи управления также подсоединен к антеннам 644 и 642 для передачи и приема сигналов управления. Если ширина рабочей полосы частот и частоты позволяют, с незначительными изменениями в блоке 602, антенные блоки 636 и 638 также могут использоваться для работы блока 628 линии связи управления. В некоторых вариантах осуществления блок 702 абонента может представлять собой очень простое устройство со всеми функциональными возможностями по управлению и обработке сигнала, поддерживаемыми в блоке 602 сети. Если так, то линия связи управления может быть исключена или может реализовывать очень простую сигнализацию управления, такую как внутриполосные частотные тоны для установки ширины полосы частот системы и усиления в блоке 702 абонента. При условии, если позволяет ширина полосы частот антенны, с незначительными изменениями в блоке 602, антенные блоки 636 и 638 также могут использоваться для операций блока 628 линии связи управления.
Блок 626 микроконтроллера представляет собой простой микропроцессор, такой как ARM7 или ARM9 со всеми соответствующими запоминающими устройствами и интерфейсами. Блок 626 микроконтроллера управляет работой блока 602 сети и может выполнять некоторые дополнительные операции по приведению в определенное состояние и обработке сигнала, такие как усреднение и оценку уровня сигнала, где это полезно. Некоторыми задачами блока 626 микроконтроллера являются установка рабочей ширины полосы частот и коэффициента усиления прямой и обратной линий связи блоков 604 и 606 сети, осуществление связи с и управление блоком 702 абонента по фиг.6 через блок 628 линии связи управления, управление и осуществление связи с генератором и передатчиком 622 калибровочного сигнала и приемником 620 калибровочного сигнала. Другие задачи микроконтроллера 626 описываются ниже посредством примера, приведенного на фиг.7, 8 и 9. Блок 626 микроконтроллера подсоединен к блокам 628, 622, 606, 604, 620 и 624.
Блоки 628, 622, 606, 604, 620, 624, 602 все подсоединены к блоку 640 местного гетеродина и выводят свои тактовые и опорные частоты из сигнала местного гетеродина 640.
Блок 627 простого абонентского интерфейса, которым может быть клавишное поле или простой двухпозиционный переключатель, подсоединен к блоку 626 микроконтроллера.
Блок 602 сети имеет уникальный «код идентификации», который может быть задан блоком 627 абонентского интерфейса, который известен блоку 626 микроконтроллера и может передаваться блоку 728 микроконтроллера блока 702 абонента, или любым другим блокам абонента, которые могут находиться в рабочей области блока 602 сети.
На фиг.6 изображен вариант осуществления ретранслятора 700, включающего в себя блок 702 (504 на фиг.4) абонента с включенными новыми конструктивными особенностями. Две антенны 734 и 736 используются для антенного разнесения, вместо одной антенны 512 на фиг.4. Также две антенны 704 и 706 используются для антенного разнесения, вместо одной антенны 510 по фиг.4. Хотя любая схема сложения разнесенных сигналов, такая как оптимальное сложение и т. д., может использоваться для цепочки приемников, и схемы разнесения на передаче, такие как случайное изменение фазы в одной или обоих антеннах, для цепочки передатчиков, в данном документе предлагается простая схема, которая основывается на разнесении с коммутируемыми антеннами со стратегией «непрерывной коммутации». Стратегия непрерывной коммутации с частотой коммутации, выбираемой для оптимальных рабочих характеристик (например, равная частоте канальных интервалов ГСМС или ее удвоенной частоте, которая равняется ~4,6 мс), может использоваться для операций как передачи, так и приема и будет приводить к номинальной средней мощности сигнала передачи/приема при условии, что антенны размещены достаточно далеко друг от друга. Схема разнесения с непрерывной коммутацией легко может быть реализована с использованием простого РЧ-коммутатора на входах антенны. Поэтому РЧ-коммутатор 732, подсоединенный к антеннам 734 и 736 и дуплексному фильтру 730, обеспечивает операции коммутации для операции передачи/приема сотовой связи блока 702 абонента. Также РЧ-коммутатор 712, подсоединенный к антеннам 704 и 706 и дуплексному фильтру 714, обеспечивает операции коммутации для операции передачи/приема полосы частот Н-НИИ блока 702 абонента. Дуплексный фильтр 712 подсоединен к блоку 724 (518 на фиг.4) абонента прямой линии связи через направленный ответвитель 718 и блоку 726 (520 на фиг.4) абонента обратной линии связи. Также дуплексный фильтр 732 подсоединен к блоку 724 абонента прямой линии связи и блоку 726 абонента обратной линии связи. Можно также использовать гибридный сумматор вместо направленного ответвителя 718. Также можно, и более желательно, разместить внутренний МШУ приемника 210 блока 328 абонента прямой линии связи перед направленным ответвителем 718 (или заменой гибридным сумматором) на схеме 700.
Блок 716 приемника опорного сигнала, который может принимать передаваемый сигнал, генерируемый генератором 624 ИД (идентификатора) оборудования и опорной частоты на фиг.5, подсоединен к направленному ответвителю 718. Приемник выполнен с возможностью извлечения опорной частоты и идентификационного кода (кода ИД), передаваемых генератором 624 ИД оборудования и опорной частоты блока 602 сети. Извлеченная опорная частота затем используется для подачи на опорный местный гетеродин 722 в качестве сигнала опорной частоты. Направленный ответвитель 718 подсоединен к блоку 724 абонента прямой линии связи. Блок 726 абонента обратной линии связи подсоединен к дуплексным фильтрам 730 и 714. Блок 722 опорного сигнала и местного гетеродина альтернативно может быть основан на гетеродине блока 720 линии связи управления, если блок 726 выполнен с возможностью привязки к частоте несущей принимаемого сигнала, который был передан блоком 628 линии связи управления блока 602 сети.
Блок 720 линии связи управления представляет радиолинию между двумя блоками, блоком 602 сети и блоком 702 абонента. Она может представлять собой частную линию, которая работает в одной из нелицензируемых полос частот, или может быть стандартной беспроводной линией связи, такой как 802.11b, 802.11а или Bluetooth, предназначенной для работы в нелицензируемой полосе частот. Блок 720 линии связи управления подсоединен к блоку 728 микроконтроллера и может осуществлять связь через соответствующий интерфейс. Блок 720 линии связи управления также подсоединен к антеннам 708 и 710 для передачи и приема сигналов управления. Отметьте, что если позволяет диапазон рабочих частот антенны и рабочая частота, с незначительными изменениями в блоке 702, антенные блоки 704 и 706 также могут использоваться для операций блока 720 линии связи управления.
Блок 728 микроконтроллера представляет собой простой микропроцессор, такой как ARM7 или ARM9 со всеми соответствующими запоминающими устройствами и интерфейсами. Блок 728 микроконтроллера управляет работой блока 702 абонента и может выполнять некоторые дополнительные операции по приведению в определенное состояние и обработке сигнала, такие как усреднение и оценку уровня сигнала. Некоторыми задачами блока 728 микроконтроллера являются установка рабочей ширины полосы частот и усиления блоков 724 и 726 абонента прямой и обратной линий связи, связь с блоком 602 сети на фиг.5 при помощи блока 720 линии связи управления. Другие задачи микроконтроллера 728 описываются ниже посредством примера, приведенного на фиг.10 и 11. Блок 728 микроконтроллера подсоединен к блокам 720, 726, 724 и 722. Блок 720 микроконтроллера не является строго существенным, так как блок 626 управления может выполнять соответствующие задачи в блоке 702 абонента при помощи блоков 628 и 720 линии связи управления, основываясь на простой схеме подтверждения приема.
Блоки 720, 726, 724 и 728 все подсоединены к блоку 722 местного гетеродина и извлекают свои тактовые и опорные частоты из сигнала местного гетеродина 722.
Методы, такие как использование вертикальной поляризации антенных блоков 610 и 608 и горизонтальной поляризации для антенн 734 и 736, могут дополнительно улучшать рабочие характеристики системы. Также можно улучшить рабочие характеристики системы посредством использования направленных антенн, как в обычных системах добавочных усилителей и ретрансляторов.
Блок 721 простого абонентского интерфейса, которым может быть клавишное поле или простой двухпозиционный переключатель, подсоединен к блоку 728 микроконтроллера.
Блок 702 абонента имеет уникальный «код идентификации», который может быть установлен посредством блока 721 абонентского интерфейса, который известен блоку 728 микроконтроллера и может передаваться блоку 626 микроконтроллера блока 602 сети, или любым другим блокам сети, которые могут находиться в рабочей области блока 702 абонента.
Уникальный код идентификации блока 602 сети и, необязательно, расположение устройства могут передаваться в сотовую сеть. Информация может использоваться для определения расположения абонента во внутренней обстановке, например, посредством генерирования сильно кодированных (защищенных) данных с низкой скоростью передачи, содержащих длинную известную преамбулу, уникальный код идентификации и, необязательно, географическую долготу и широту блока 602 сети. Информации затем может быть придана импульсная форма для слабого просачивания спектральных составляющих, и она может быть наложена на сигнал обратной линии связи данного канала посредством соответствующей схемы модуляции в блоке 602 сети. Выбор схемы модуляции зависит от рабочей системы сотовой связи. Например, для ГСМС, которая использует модуляцию с постоянной огибающей, такую как ГММС, может использоваться амплитудная модуляция (с низким коэффициентом модуляции). Для систем МДКР с быстродействующим управлением мощностью по обратной линии связи может использоваться ДДФМ в качестве схемы модуляции. Извлечение вышеупомянутой информации из принятого сигнала канала на базовой станции может приводить к модификациям приемника базовой станции, но не оказывает влияния на нормальную работу линии сотовой связи.
SNR
th
Пример работы вышеупомянутой системы показан на фиг.7, 8, 9, 10 и 11. Фиг.7, 8 и 9 представляют собой блок-схемы последовательности операций работы системы для блока 602 сети, и фиг.10 и 11 представляют собой блок-схемы последовательности операций для блока 702 абонента. Существует, в основном, две независимые последовательности операций управления, которые выполняются одновременно на микроконтроллере 626. Первая последовательность операций управления предназначена для установления нормальной работы добавочного усилителя, а вторая - для контроля корректности работы линии связи управления между блоком 602 сети и блоком 702 абонента. При «включении питания» или «сбросе» (“reset”) блока 602 сети коэффициент усиления усилителя 306 с ПКУ всегда устанавливается на минимум и переключается в «Выкл.». Система, как считается, является «работающей», когда усилитель 306 с ПКУ переключен в «Вкл.», после установки правильного коэффициента усиления посредством инструкции от микроконтроллера 626. При «включении питания» или «сбросе» блока 602 сети (предполагая, что «код идентификации» представляющего интерес блока 702 абонента известен посредством или в результате предварительного ввода в блок 602 сети при помощи блока 627 абонентского интерфейса) блок 626 микроконтроллера начинает выполнение последовательности операций управления (этап 802) на фиг.7. Блок 626 микроконтроллера дает команды блоку 628 линии связи управления на установление линии связи с блоком 702 абонента (этап 804). Блок 628 линии связи управления, используя соответствующие протоколы, продолжает попытки установления линии связи с блоком 720 управления блока 702 абонента до тех пор, пока не будет установлена такая линия связи (этап 806). Блок 626 микроконтроллера выбирает требуемую рабочую полосу Н-НИИ (этап 808) и дает команды (инструктирует) блоку 620 приемника калибровочного сигнала на выполнение попыток приема всех возможных смещений кода (этап 8) в полосе частот, гарантируя, что не используются пути сигнала от других блоков абонента в географической зоне, предписанные блоку 602 сети, и способствуя выбору неиспользуемого смещения кода и канала передачи. Если существует непреднамеренный путь сигнала между блоком 602 сети и другими рабочими блоками абонента (этап 812), в зависимости от серьезности цепи связи и уровня принятого калибровочного сигнала(ов) «других блоков», могут быть предприняты несколько различных действий после сравнения отношения сигнал-шум (ОСШ, SNR) принятого сигнала с пороговым ОСШ () (этап 814).
SNR
th
1) Если уровень принятого калибровочного сигнала(ов) от других блоков абонента ниже порога (), указывая на отсутствие помех для работы блока 602 сети и блока 702 абонента, выбирается соответствующий другой сдвиг кода, и микроконтроллер продолжает нормальную работу.
SNR
th
2) Если уровень принятого калибровочного сигнала(ов) от других блоков абонента выше порога (), указывая на помехи для работы блока 602 сети и блока 702 абонента, блок 602 сети пытается выбрать другую рабочую полосу частот Н-НИИ (этап 816), и, если еще доступны рабочие полосы частот Н-НИИ, повторяются этапы 808, 8 и 812 (этап 816).
SNR
th
3) Если уровень принятого калибровочного сигнала(ов) от других блоков абонента выше порога (), указывая на помехи для работы блока 602 сети и блока 702 абонента, и не может быть найдена новая свободная рабочая полоса частот Н-НИИ, блок 602 сети выдает соответствующий сигнал ошибки (блок 818) и дает команду блоку 720 абонента на прекращение работы (этап 9), и блок 602 сети прекращает работу (этап 822).
dG
PL
G
PL
PL
PL
PL
ul
ul
ul
dl
dl
ul
После успешного установления линии связи управления между блоком 602 сети и блоком 702 абонента и успешного выбора рабочей полосы частот Н-НИИ последовательность операций управления будет в точке «А» на фиг.7. Точка «А», показанная на фиг.8, представляет собой продолжение точки «А» на фиг.7. С ссылкой на фиг.8, после точки «А» блок 602 сети выбирает неиспользуемое смещение кода (824) и начинает передачу калибровочного сигнала со смещением известного кода с минимально возможной мощностью излучения (этап 826). Задача выполняется посредством команды (инструкции) от микроконтроллера 626 на блок 622 генератора и передатчика калибровочного сигнала. Микроконтроллер 626 также дает команду блоку 620 приемника калибровочного сигнала на выполнение попытки приема калибровочного сигнала для вышеупомянутого смещения кода, используемого блоком 622 передатчика (блок 828). Блок 602 сети дает команду блоку 702 абонента при помощи линии 628 связи управления на начало работы с минимально возможной мощностью излучения для блоков 726 и 724 абонента обратной линии связи и прямой линии связи соответственно (этап 830). Если не детектируется сигнал с требуемым уровнем мощности при помощи приемника 620 (этап 832) и не была достигнута максимальная мощность излучения блока 622 передатчика (этап 834), блок 626 микроконтроллера дает команду блоку 622 передатчика на повышение мощности передаваемого сигнала на предопределенный размер шага  (этап 836). Работа продолжается до тех пор, пока не будет детектирован сигнал на выходе приемника 620, или до установления, что сигнал не может быть детектирован даже с максимальной мощностью излучения блока 622 передатчика. Тогда блок 602 сети может вычислить потери  в тракте системы линии связи «вверх» и, следовательно, коэффициент  усиления линии связи системы линии связи «вверх» и, следовательно, подает соответствующую мощность излучения блока 606 сети обратной линии связи (этап 838). Предполагая, что одинаковы потери  в тракте системы линии связи «вверх» и потери  в тракте системы линии связи «вниз», т. е.  ≈ , максимальный коэффициент усиления усилителя 212 передатчика блока 724 абонента прямой линии связи может быть вычислен (этап 838) и направлен блоку 702 абонента при помощи блока 628 линии связи управления (этап 840). После установления коэффициента усиления системы микроконтроллер 626 при помощи блока 628 линии связи управления информирует блок 702 абонента о корректной установке усиления усилителя 212 (блок 840). После завершения калибровки системы (этапы 804-840) микроконтроллер 626 устанавливает усилитель 306 на корректный коэффициент усиления для передачи (этап 842) и дает команду блоку 702 абонента на начало работы с указанной установкой коэффициента усиления усилителя 212 (блок 844). Приемник 620 калибровочного сигнала продолжает принимать сигнал, передаваемый передатчиком 622 калибровочного сигнала (этап 846). Если безопасный средний уровень мощности сигнала превышается в течение значительного периода времени (этап 848), микроконтроллер 626 инструктирует блок 702 абонента при помощи блока 628 линии связи управления на прекращение работы (этап 850), и также сеть 602 прекращает передачу сигналов посредством блока 606 сети обратной линии связи (этап 852), и повторяются этапы 802-844 системы. Если средний уровень мощности сигнала находится в пределах ожидаемого диапазона, приемник 620 калибровочного сигнала инструктируется на прием и детектирование сигналов с другими возможными смещениями кода (этап 856). Если не детектируется сигнал с существенным средним уровнем мощности сигнала, блок 602 сети возвращается на этап 846. Если детектируется сигнал с существенным средним уровнем мощности сигнала, блок 602 сети переходит на этап 850. Чтобы ускорить поиск и обнаружение других смещений кода, также можно иметь две (или более) копии приемника 620 калибровочного сигнала, так что обнаружение «собственного кода» может быть сплошным и непрерывным, в то время как другие копии приемника могут сканировать в отношении смещений «других кодов».
Вторая операция процесса управления начинается после этапа 806 и показана на фиг.9. На второй операции проверяется качество и рабочие характеристики линий связи управления блоков 628 и 720 управления посредством контролирования таких величин как вероятность ошибки на бит (ВОБ), ОСШ, фоновый шум и помехи (этап 860). Если работа линии связи является неудовлетворительной (этап 862), устанавливается сигнал ошибки (этап 864), прекращаются все передачи по прямой и обратной линиям сотовой связи блока 602 сети (этап 866), и блок 702 абонента инструктируется на прекращение работы (этап 868), и, наконец, блок 602 сети возвращается на этап 802 (этап 870).
Фиг.10 и 11 представляют собой блок-схемы последовательности операций работы системы для блока 702 абонента. Существует, в основном, две независимые последовательности операций управления, которые выполняются одновременно на микроконтроллере 728. Первая последовательность операций управления предназначена для установления нормальной работы добавочного усилителя (фиг.10), а вторая - для контроля корректной работы линии связи управления между блоком 602 сети и блоком 702 абонента (фиг.11). При «включении питания» или «сбросе» блока 702 абонента коэффициент усиления усилителя 212 с ПКУ всегда устанавливается на минимум и переключается в «Выкл.». Система, как считается, является «рабочей», когда усилитель 212 с ПКУ переключается в «Вкл.», после установки корректного коэффициента усиления посредством инструкции от микроконтроллера 728. При «включении питания» или «сбросе» блока 702 абонента (предполагая, что «код идентификации» представляющего интерес блока 602 сети известен посредством или в результате предварительного ввода в блок 702 абонента при помощи блока 721 абонентского интерфейса) микроконтроллер 728 запускает последовательность операций управления (этап 902 на фиг.10). Блок 728 микроконтроллера инструктирует блок 720 линии связи управления на установление линии связи с блоком 602 сети (этап 904). Блок 728 линии связи управления, используя соответствующие протоколы, продолжает попытки установления линии связи с блоком 620 управления блока 602 сети до тех пор, пока не будет установлена такая линия связи (этап 906). После успешного установления линии связи управления между блоком 702 абонента и блоком 602 сети блок 702 абонента контролирует канал управления в отношении инструкций от блока 602 сети (этап 908). Если выдается инструкция «остановить» блоком 602 сети (этап 11), блок 702 абонента прекращает передачи по прямой линии связи и обратной линии связи (этап 912). Если инструкцией является установка параметров (этап 916), таких как «рабочая ширина полосы частот», или «номер канала спектра Н-НИИ», или «номер канала сотовой связи», или любая или все из вышеупомянутых, и любых других параметров системы для установки, блок 702 абонента устанавливает параметры, заданные инструкцией (этап 918). Если инструкцией является «установка коэффициента усиления усилителя 212» (этап 920), блок 702 абонента устанавливает запрашиваемый коэффициент усиления для усилителя 212 с ПКУ (этап 922). Если инструкцией является «начать передачу» (этап 923), блок 702 абонента начинает работу по прямой 724 и обратной 726 линиям связи блока (этап 924). Могут использоваться другие инструкции, которые не упомянуты в примере. Инструкции исполняются блоком 702 абонента, если инструкции принимаются блоком 702 абонента (этап 925 и 926). После исполнения инструкции блок 702 абонента возвращается на этап 908.
Вторая последовательность операций управления начинается после этапа 906 и показана на фиг.11. Вторая последовательность операций проверяет качество и рабочие характеристики линий связи управления работы блоков 628 и 720 управления посредством контролирования таких величин как ВОБ, ОСШ и фоновый шум и помехи (этап 930). Если работа линии не является удовлетворительной (этап 932), устанавливается сигнал ошибки (этап 934), прекращаются все передачи в блоках прямой 724 и обратной 726 линий связи блоком 702 абонента (этап 936), и, наконец, блок 702 абонента возвращается на этап 902 (этап 938).
Описание представляет собой просто пример реализации системы. Могут быть реализованы другие возможные методы и решения. Могут быть отмечены несколько вопросов.
PL
PL
PL
PL
PL
PL
PL
ul
dl
ul
dl
ul
dl
dl
1. Блок 602 сети может управлять несколькими блоками абонента, такими как блок 702 абонента. При таком устройстве примерная последовательность операций управления, показанная на фиг.7, 8, 9, 10 и 11, может быть изменена, так что блок 602 сети может инициализировать каждый блок абонента независимо. Для стабильной работы коэффициент усиления усилителя 306 блока 606 сети обратной линии связи устанавливается на минимальные потери  в тракте системы линии связи «вверх» для работы со всеми активными блоками абонента. Таким образом, если потери  в тракте системы линии связи «вниз» основываются на вычислениях потерь  в тракте системы линии связи «вверх» (т.е.  ≈ ), минимальный коэффициент усиления усилителя 306 используется для всех блоков абонента на прямой линии связи под управлением блока 602 сети. Если потери  в тракте системы линии связи «вниз» НЕ основываются на потерях в тракте системы линии связи «вверх» (т.е. существует отдельный контур калибровки для оценки ), коэффициент усиления усилителя 306 может устанавливаться независимо для каждого блока абонента на прямой линии связи под управлением блока 602 сети.
PL
PL
G
G
dl
ul
dl
ul
2. Другой модификацией, используемой для работы со многими блоками абонентов (несколькими блоками 702 абонента), является такая, в которой окончательные измерения потерь  в тракте системы линии связи «вниз» и потерь  в тракте системы линии связи «вверх» могут выполняться со всеми активными блоками абонента под управлением блока 602 сети (включая блок 602 сети), так чтобы суммарные уровни мощности сигнала не превышали требуемого коэффициента  усиления линии связи системы линии связи «вниз» или требуемого коэффициента  усиления линии связи системы линии связи «вверх». Если объединенный сигнал от блоков абонента превышает допустимый уровень для любого из коэффициентов усиления обратной или прямой линий связи системы, коэффициенты усиления соответствующих усилителей уменьшаются посредством интерактивных пошаговых приращений до такого уровня, чтобы соответствовал требованиям максимально допустимый коэффициент усиления линии связи системы прямой или обратной линий связи.
PL
dl
3. Дополнительные аппаратные средства, аналогичные генератору и передатчику 622 калибровочного сигнала и приемнику 620 калибровочного сигнала, могут быть включены в тракт прямой линии связи или блока 602 сети, или блока 702 абонента для независимого определения потерь  в тракте системы линии связи «вниз» (для каждого блока 702 абонента, управляемого блоком 602 сети).
PL
PL
dl
ul
4. Хотя тракт сигнала как в блоке 620 сети, так и в блоке 702 абонента на прямой линии связи постоянно является активным для дополнительного усиления передач радиомаяка (ШКУ в ГСМС) базовых станций, может быть активным тракт сигнала тракта обратной линии связи блока 620 сети и блока 702 абонента, если только не детектируется (т.е. не «стробируется») существенный уровень сигнала. Поэтому в блоке 702 абонента, основываясь на уровне мощности принятого сигнала на обратной линии, который может измеряться после блока 320 МШУ или блока 321 фильтра, блок 728 микроконтроллера переключает блок 316 передатчика в «Выкл.», если уровень мощности сигнала ниже требуемого порога, или в «Вкл.», если уровень мощности сигнала выше требуемого порога. В равной степени, в блоке 602 сети, основываясь на уровне мощности принятого сигнала на обратной линии связи, который может измеряться после блока 310 приемника или блока 308 преобразователя, блок 626 микроконтроллера переключает блок 306 усилителя с переменным коэффициентом усиления в «Выкл.», если уровень мощности сигнала ниже требуемого порога, или в «Вкл.», если уровень мощности сигнала выше требуемого порога. Принимаются меры для того, чтобы операция «стробирования» обратной линии связи не создавала помех тракту и механизму калибровочного сигнала, включающим блоки 622 и 620. Поэтому любая операция «стробирования» заменяется непрерывной операцией во время процесса калибровки, или, где возможно, калибровка прямой линии связи располагается и используется таким образом, который аналогичен механизму обратной линии связи для вычисления как потерь  в тракте системы линии связи «вниз», так и потерь  в тракте системы линии связи «вверх».
5. С некоторыми модификациями аппаратных средств и программного обеспечения управления блок 602 сети и блок 702 абонента могут быть объединены в один блок, подсоединенные встречно-параллельно. Конструкция и принцип действия встречно-параллельного варианта показаны на фиг.14 и описаны ниже.
6. Уникальный код идентификации блока 602 сети и, необязательно, расположение устройства могут передаваться в сотовую сеть. Информация может использоваться для определения расположения абонента во внутренней обстановке, например, посредством генерирования сильно кодированных (защищенных) данных с низкой скоростью передачи, содержащих длинную известную преамбулу, уникальный код идентификации и, необязательно, географическую долготу и широту блока 602 сети. Информации затем может быть придана импульсная форма для слабого просачивания спектральных составляющих, и она может быть наложена на сигнал обратной линии связи данного канала посредством соответствующей схемы модуляции в блоке 602 сети. Выбор схемы модуляции зависит от рабочей системы сотовой связи. Например, для ГСМС, которая использует модуляцию с постоянной огибающей, такую как ГММС, может использоваться амплитудная модуляция (с низким коэффициентом модуляции). Для систем МДКР с быстродействующим управлением мощностью по обратной линии связи может использоваться ДДФМ в качестве схемы модуляции. Извлечение вышеупомянутой информации из принятого сигнала канала на базовой станции может приводить к модификациям приемника базовой станции, но не оказывает воздействия на нормальную работу линии сотовой связи.
Вышеупомянутое описание применимо ко всем различным аналоговым реализациям всех различных описанных добавочных усилителей.
Пример цифровой реализации
G
dl
На фиг.12 изображен пример цифровой реализации блока 602 сети (обозначенного 1002 на фиг.12), который размещается там, где существует хорошее покрытие сигнала, внутри или снаружи. Две антенны 1004 и 1006 используются для антенного разнесения для передатчика и приемника полосы частот сотовой связи блока 1002 сети. Также две антенны 1036 и 1038 используются для антенного разнесения при работе в полосе частот Н-НИИ блока 1002 сети. Хотя любая схема сложения разнесенных сигналов, такая как оптимальное сложение и т.д., может использоваться для цепочки приемников, и схемы разнесения на передаче, такие как случайное изменение фазы в одной или обоих антеннах, для цепочки передатчиков, в данном документе предлагается простая схема, которая основывается на разнесении с коммутируемыми антеннами со стратегией «непрерывной коммутации». Стратегия непрерывной коммутации с частотой коммутации, выбираемой для оптимальных рабочих характеристик (например, равной частоте канальных интервалов ГСМС или ее удвоенной частоте, которая равняется ~4,6 мс) может использоваться для операций как передачи, так и приема и будет приводить к номинальной средней мощности сигнала передачи/приема при условии, что антенны размещены достаточно далеко друг от друга. Схема разнесения с непрерывной коммутацией также может быть просто реализована, используя только простой РЧ-коммутатор на входах антенны. Поэтому РЧ-коммутатор 1008, подсоединенный к антеннам 1004 и 1006 и дуплексному фильтру 1010 и микроконтроллеру 1060, под управлением микроконтроллера 1060 обеспечивает операции коммутации для операции передачи/приема сотовой связи блока 1002 сети. Также РЧ-коммутатор 1032, подсоединенный к антеннам 1036 и 1038 и дуплексному фильтру 1034, обеспечивает операции коммутации для операции передачи/приема полосы частот Н-НИИ блока 1002 сети. Дуплексный фильтр 1010 подсоединен к МШУ 1012 прямой линии связи и направленному ответвителю 1056. МШУ 1012 подсоединен к блоку 1014 преобразователя частоты. Преобразователь 1014 частоты подсоединен к блоку 1018 автоматической регулировки усиления (АРУ). Преобразователь 1014 частоты преобразует полосу частот поступающего сигнала из полосы частот сотовой связи в основную полосу частот или «почти основную полосу частот». Блок 1014 преобразователя частоты может выполнять соответствующую фильтрацию для корректной работы цепочки приемников. Рабочая частота блока 1014 преобразователя частоты устанавливается блоком 1060 микроконтроллера. Блок 1018 АРУ подсоединен к блоку 1020 аналого-цифрового преобразователя (АЦП) и блоку 1022 приведения в определенное состояние сигнала (ПОСС). АРУ 1018 является необязательной, и ее задача заключается в расположении уровня принимаемого сигнала, по существу, около середины динамического диапазона АЦП 1020. Если блок 1018 включен в состав, то конфигурируется его конструкция и принцип действия, так что при присутствии малой мощности сигнала шум в рабочей ширине полосы частот не преобладает над работой блока 1018 АРУ. Также принимаются меры, чтобы вклад в коэффициент усиления блока 1018 АРУ компенсировался при вычислении окончательного коэффициента  усиления линии связи системы линии связи «вниз», или значение коэффициента усиления АРУ 1018 компенсировалось в блоке 1022 ПОСС. Если блок 1018 АРУ не включен в состав, блок 1020 АЦП должен обеспечивать соответствующий динамический диапазон, который может быть равен максимально 144 дБ (24 бита). Блок 1020 АЦП подсоединен к блоку 1022 приведения в определенное состояние сигнала. Блок 1022 приведения в определенное состояние сигнала выполняет такие задачи как фильтрация выбора канала для требуемой рабочей полосы частот, преобразование частоты, вставка опорной частоты, оценка уровня сигнала, алгоритм АРУ, алгоритмы передатчика БЛС и любые другие особенности, которые используют приведение в определенное состояние и обработку сигнала. Например, фильтры выбора канала, которые могут быть реализованы в виде многофазных фильтров, могут устанавливаться для данной рабочей ширины полосы частот в 1,3, 5, 10 или 15 МГц, работающие в любом расположении в спектре частот сотовой связи или СПС прямой линии связи или требуемого спектра частот. Тактовая частота блока 1022 приведения в определенное состояние сигнала выводится из местной опорной частоты 1070 и обеспечивается блоком 1024 тактовой частоты. В зависимости от параметров системы и соответствующей рабочей ширины полосы частот и загрузки поддерживаемых операций, таких как фильтрация, блок 1022 приведения в определенное состояние сигнала может быть реализован при помощи многочисленных технологий, таких как программируемые вентильные матрицы (ПВМ), специализированные интегральные схемы (специализированные ИС) и цифровые процессоры сигналов (ЦПС) общего назначения, такие как процессор TMS320C6416-7E3 компании Texas Instruments. Блок 1022 приведения в определенное состояние сигнала может включать в себя все соответствующие интерфейсы и запоминающие устройства. Блок 1022 приведения в определенное состояние сигнала подсоединен к блоку 1026 цифроаналогового преобразователя (ЦАП). Блок 1026 ЦАП может включать в себя соответствующую постфильтрацию после цифроаналогового преобразования. Блок 1026 ЦАП подсоединен к блоку 1028 преобразователя частоты. Блок 1028 преобразователя частоты преобразует с повышением частоты частоты входного сигнала в требуемую часть полосы частот Н-НИИ. Блок 1028 преобразователя частоты может выполнять всю фильтрацию для корректной работы цепочки передатчиков. Рабочая частота блока 1028 преобразователя частоты устанавливается блоком 1060 микроконтроллера. Поэтому алгоритм динамического распределения каналов (ДРК) может использоваться для выбора наилучшей рабочей полосы частот. Блок 1028 преобразователя частоты подсоединен к блоку 1030 усилителя с переменным коэффициентом усиления. Коэффициент усиления усилителя 1030 устанавливается блоком 1060 микроконтроллера и большую часть времени устанавливается на максимально допустимую мощность передачи в полосе частот Н-НИИ. Блок 1030 усилителя с переменным коэффициентом усиления подсоединен к дуплексному фильтру 1034.
G
ul
Дуплексный фильтр 1034 подсоединен к МШУ 1040 обратной линии связи и к усилителю 1030 с ПКУ. МШУ 1040 подсоединен к блоку 1042 преобразователя частоты. Блок 1042 преобразователя частоты подсоединен к блоку 1041 направленного ответвителя. Преобразователь 1042 частоты преобразует полосу частот входного сигнала из полосы частот Н-НИИ в основную полосу частот или «почти основную полосу частот». Блок 1042 преобразователя частоты включает в себя фильтрацию для корректной работы цепочки приемников. Рабочая частота блока 1042 преобразователя частоты устанавливается блоком 1060 микроконтроллера. Блок 1041 направленного ответвителя подсоединен к блоку 1044 автоматической регулировки усиления (АРУ) и блоку 1016 приемника калибровочного сигнала. Блок 1044 АРУ подсоединен к блоку 1046 аналого-цифрового преобразователя (АЦП) и блоку 1048 приведения в определенное состояние сигнала. АРУ 1044 является необязательной, и ее задача заключается в расположении уровня принимаемого сигнала, по существу, рядом с серединой динамического диапазона АЦП 1046. Если блок 1044 включен в состав, то конфигурируется его конструкция и принцип действия, так что при присутствии малой мощности сигнала шум в рабочей ширине полосы частот не преобладает над работой блока 1044 АРУ. Также принимаются меры, чтобы вклад в коэффициент усиления блока 1044 АРУ компенсировался при вычислении окончательного коэффициента  усиления линии связи системы линии связи «вверх», или значение коэффициента усиления АРУ 1044 компенсировалось в блоке 1048 ПОСС. Если не включен в состав блок 1044 АРУ, блок 1046 АЦП обеспечивает соответствующий динамический диапазон, который может быть равен максимально 144 дБ (24 бита). Блок 1046 АЦП подсоединен к блоку 1048 приведения в определенное состояние сигнала. Блок 1048 приведения в определенное состояние сигнала выполняет такие задачи, как фильтрация выбора канала для требуемой рабочей полосы частот, преобразование частоты, приемник калибровки сигнала, оценка уровня сигнала, алгоритм АРУ, алгоритмы приемника БЛС и любые другие особенности, которые используют приведение в определенное состояние и обработку сигнала. Например, фильтры выбора канала, которые могут быть реализованы в виде многофазных фильтров, могут устанавливаться для данной рабочей ширины полосы частот в 1, 3, 5, 10 или 15 МГц, работающие в любом расположении в спектре частот Н-НИИ прямой линии связи или любого требуемого спектра частот. Тактовая частота блока 1048 приведения в определенное состояние сигнала выводится из местной опорной частоты 1070 и обеспечивается блоком 1024 тактовой частоты. В зависимости от параметров системы, таких как соответствующая рабочая ширина полосы частот и загрузка поддерживаемых операций, таких как фильтрация, блок 1048 приведения в определенное состояние сигнала может быть реализован при помощи многочисленных технологий, таких как ПВМ, специализированные ИС и ЦПС общего назначения, такие как процессор TMS320C6416-7E3 компании Texas Instruments. Блок 1048 приведения в определенное состояние сигнала может включать в себя все соответствующие интерфейсы и запоминающие устройства. Блок 1048 приведения в определенное состояние сигнала подсоединен к блоку 1050 цифроаналогового преобразователя (ЦАП). Блок 1050 ЦАП подсоединен к блоку 1052 преобразователя частоты. Блок 1050 ЦАП выполняет постфильтрацию после цифроаналогового преобразования. Блок 1052 преобразователя частоты преобразует с повышением частоты частоты входного сигнала в требуемую часть полосы частот сотовой связи или СПС. Блок 1052 преобразователя частоты выполняет фильтрацию для корректной работы цепочки передатчиков. Рабочая частота блока 1052 преобразователя частоты устанавливается блоком 1060 микроконтроллера. Блок 1052 преобразователя частоты подсоединен к блоку 1054 усилителя с переменным коэффициентом усиления. Коэффициент усиления усилителя 1054 устанавливается блоком 1060 микроконтроллера. Блок 1054 усилителя с переменным коэффициентом усиления подсоединен к направленному ответвителю 1056. Направленный ответвитель 1056 подсоединен к дуплексному фильтру 1010. Также можно использовать гибридные сумматоры вместо направленных ответвителей 1041 и 1056.
PL
PL
G
G
ul
ul
ul
dl
Генератор/передатчик 1058 калибровочного сигнала связан с трактом передатчика обратной линии связи при помощи направленного ответвителя 1056. Блок 1058 обеспечивает калибровочный сигнал с требуемыми уровнями мощности, который используется для установления уровня вышеупомянутых потерь  в тракте системы линии связи «вверх», которые существуют между блоком 1002 (502 на фиг.4) сети и блоком 2002 абонента на фиг.13 (504 на фиг.4). Калибровочный сигнал, генерируемый блоком 1058, передается при помощи антенн 1004 и 1006 разнесения с установленным уровнем передачи, который значительно ниже любого ожидаемого уровня сигнала от сотовой сети (например, на 20 дБ ниже минимального ожидаемого уровня сигнала сотовой связи). Калибровочный сигнал, генерируемый блоком 1058, представляет собой сигнал с расширенным спектром по методу прямой последовательности, модулированный известным псевдослучайным (псевдошумовым) кодом со сдвигом известного кода (сдвигом «собственного кода») и со скоростью передачи элементов сигнала, сравнимой со скоростью прямой и обратной линий связи рабочей ширины полосы частот блока 1002 сети и блока 2002 абонента. Сдвиги кода выбираются такими, чтобы минимальная разность сдвига кода была больше максимальной ожидаемой задержки в тракте (измеренной по большому количеству чипов), и после этого сдвиги других кодов должны быть кратны минимальному сдвигу кода. Приемник 1016 калибровочного сигнала, который подсоединен к обратной линии связи блока 1002 сети, посредством использования известного псевдошумового кода и сдвига кода передачи (сдвига «собственного кода»), затем может детектировать и демодулировать калибровочный сигнал, передаваемый блоком 1058, который поступил в тракт обратной линии связи при помощи упомянутого механизма замкнутого контура, который существует между блоком 1002 сети и блоком 2002 абонента на фиг.13 (504 на фиг.4). Блок 1016 приемника калибровочного сигнала выполнен с возможностью установления интенсивности принимаемого сигнала, которая затем используется для оценки потерь  в тракте системы линии связи «вверх», которые существуют между блоком 1002 (502 на фиг.4) сети и блоком 2002 абонента на фиг.13 (504 на фиг.4). Сдвиг псевдошумового кода может назначаться уникальным образом или выводиться в соответствии со случайным алгоритмом, так что может быть очень низкой вероятность того, что два блока будут иметь одинаковый сдвиг кода. Эта особенность дает возможность приемнику 1016 калибровочного сигнала сканировать и принимать сдвиги «других кодов» и, следовательно, устанавливать, имеется ли какая-либо другая сигнальная связь к другим блокам или от них, которая может работать в этой же географической зоне. Код также может модулироваться информацией об идентификации блока 1002 сети. Частота несущей передаваемого калибровочного сигнала может находиться в рабочей полосе частот сотовой связи. Однако частоты несущих в других полосах частот, таких как полоса ПНМ при 2,4 ГГц, могут использоваться для передачи калибровочного сигнала, так что частота несущей генератора и передатчика 1058 калибровочного сигнала располагается максимально близко к рабочей полосе частот. Скорость передачи элементов сигнала и мощность излучения псевдошумового кода калибровочного сигнала такие, что калибровочный сигнал соответствует нормативам раздела 15 статьи 47 КФЗ ФКС. Хотя полоса частот ПНМ не является аналогичной рабочей полосе частот сотовой связи, тем не менее полоса частот достаточно близка, чтобы предоставить системе возможность установления антенной развязки и коэффициентов (, ) усиления линии связи системы линии связи «вниз» в рабочей полосе частот сотовой связи. Мгновенные значения амплитуды и фазы больше не являются существенными при работе в полосе частот ПНМ. Любые различия средних уровней сигнала, вызванные антенной и распространением, между двумя полосами частот ПНМ и сотовой связи могут быть исследованы на этапе проектирования и приняты во внимание при проектировании окончательной системы.
Функции основной полосы частот блока 1058 передатчика калибровки и блока 1026 приемника калибровки могут интегрироваться и поддерживаться блоком 1048 приведения в определенное состояние сигнала. Функции блока 1058 передатчика калибровки и блока 1016 приемника калибровки также могут интегрироваться в тракт сигнала обратной линии связи. В примере блок 1058 генератора и передатчика калибровочного сигнала и приемник 1016 калибровочного сигнала оба находятся в блоке 1002 сети. Однако оба или один из блоков, включающих в себя блок 1058 генератора и передатчика калибровочного сигнала и приемник 1016 калибровочного сигнала, также могут размещаться в блоке 2002 абонента с определенными модификациями и учитываемыми факторами. В некоторых случаях механизм калибровки для прямой линии связи, аналогичный механизму, описанному для обратной линии связи, включает в себя компоненты, такие как блоки 1056, 1058, 1016 и 1041, которые размещаются в блоке 2002 абонента.
Блок 624 ИД оборудования и опорной частоты, показанный на фиг.5, в тракте прямой линии связи теперь поддерживается блоком 1022 приведения в определенное состояние сигнала в цифровом блоке 1002 сети, при этом описание и назначение остаются теми же самыми, что и описанные для блока 624.
Блок 1062 линии связи управления представляет радиолинию между двумя блоками сети 1002 и абонента 2002 (на фиг.13). Она может представлять собой частную линию связи, которая работает в одной из нелицензируемых полос частот, или может быть стандартной беспроводной линией связи, такой как 802.11b, 802.11а, 802.11g или Bluetooth, предназначенные для работы в нелицензируемой полосе частот. Блок 1062 линии связи управления подсоединен к блоку 1060 микроконтроллера и может устанавливать связь через соответствующий интерфейс. Блок 1062 линии связи управления также подсоединен к антеннам 1066 и 1064 для передачи и приема сигналов управления. Отметьте, что если диапазон рабочих частот антенны и рабочая частота позволяют с незначительными изменениями в блоке 1002, антенные блоки 1036 и 1038 также могут использоваться для операций блока 1062 линии связи управления. С незначительными изменениями в блоке 1002 и где позволяют выбранные рабочие частоты, функциональные возможности основной полосы частот блока 1062 линии связи управления могут быть включены в блоки 1022 и 1048 приведения в определенное состояние сигнала, причем сигналы блока 1062 линии связи управления передачи/приема мультиплексируются (по частоте или во времени) с сигналами передачи/приема блока 1002 сети прямой и обратной линий связи, которые передаются и принимаются антеннами 1038 и 1036.
Блок 1060 микроконтроллера представляет собой простой микропроцессор, такой как ARM7 или ARM9 со всеми соответствующими запоминающими устройствами и интерфейсами. Блок 1060 микроконтроллера управляет работой блока 1002 сети и может выполнять некоторые дополнительные операции по приведению в определенное состояние и обработке сигнала, такие как усреднение и оценка уровня сигнала. Некоторыми задачами блока 1060 микроконтроллера является установка рабочей ширины полосы частот и коэффициента усиления компонентов блока 1002 сети прямой и обратной линий связи, осуществление связи с блоком 2002 абонента на фиг.13 при помощи блока 1062 линии связи управления, управление и осуществление связи с генератором и передатчиком 1058 калибровочного сигнала и приемником 1016 калибровочного сигнала. Другие задачи микроконтроллера 1060 описываются посредством примера, приведенного на фиг.7, 8 и 9. Блок 1060 микроконтроллера подсоединен к блокам 1062, 1016, 1058, 1052, 1048, 1042, 1030, 1028, 1022 и 1014.
Блоки 1062, 1016, 1058, 1052, 1042, 1060, 1028, 1046, 1020, 1024 и 1014 все подсоединены к блоку 1070 местного гетеродина или извлекают свои тактовые и опорные частоты из сигнала местного гетеродина 1070.
Блок 1061 простого абонентского интерфейса, которым может быть клавишное поле или простой двухпозиционный переключатель, подсоединен к блоку 1060 микроконтроллера.
G
dl
На фиг.13 изображен пример цифровой реализации блока 702 абонента (обозначенного 2002 на фиг.13), который размещается там, где не существует хорошее покрытие сигнала, внутри или снаружи. Две антенны 2034 и 2036 используются для разнесения с помощью антенн для работы передатчика и приемника полосы частот сотовой связи блока 2002 абонента. Также две антенны 2004 и 2006 используются для разнесения с помощью антенн при работе в полосе частот Н-НИИ блока 2002 абонента. Хотя любая схема сложения разнесенных сигналов, такая как оптимальное сложение и т.д., может использоваться для цепочки приемников, и схемы разнесения на передаче, такие как случайное изменение фазы в одной или обоих антеннах, для цепочки передатчиков, в данном документе предлагается простая схема, которая основывается на разнесении с коммутируемыми антеннами со стратегией «непрерывной коммутации». Стратегия непрерывной коммутации с частотой коммутации, выбираемой для оптимальных рабочих характеристик (например, равной частоте канальных интервалов ГСМС или ее удвоенной частоте, которая равняется ~4,6 мс), может использоваться для операций как передачи, так и приема и будет приводить к номинальной средней мощности сигнала передачи/приема при условии, что антенны размещены достаточно далеко друг от друга. Схема разнесения с непрерывной коммутацией просто реализуется в виде простого РЧ-коммутатора на входах антенны. Поэтому РЧ-коммутатор 2032, подсоединенный к антеннам 2034 и 2036 и дуплексному фильтру 2030 и микроконтроллеру 2054, под управлением микроконтроллера 2054 обеспечивает операции коммутации для операции передачи/приема сотовой связи блока 2002 абонента. Также РЧ-коммутатор 2008, подсоединенный к антеннам 2004 и 2006 и дуплексному фильтру 2010, выполняет операции коммутации для операции передачи/приема полосы частот Н-НИИ блока 2002 абонента. Дуплексный фильтр 2010 подсоединен к МШУ 2012 прямой линии связи и усилителю 2052 с ПКУ. МШУ 2012 подсоединен к блоку 2014 преобразователя частоты. Преобразователь 2014 частоты подсоединен к блоку 2016 автоматической регулировки усиления (АРУ). Преобразователь 2014 частоты преобразует полосу частот входного сигнала из полосы частот сотовой связи в основную полосу частот или «почти основную полосу частот». Блок 2014 преобразователя частоты включает в себя всю соответствующую фильтрацию для корректной работы цепочки приемников. Рабочая частота блока 2014 преобразователя частоты устанавливается блоком 2054 микроконтроллера. Блок 2016 АРУ подсоединен к блоку 2018 аналого-цифрового преобразователя (АЦП) и блоку 2020 приведения в определенное состояние сигнала. АРУ 2016 является необязательной, и ее задача заключается в расположении уровня принимаемого сигнала, по существу, около середины динамического диапазона АЦП 2018. Если блок 2016 включен в состав, то его конструкция и принцип действия организуются так, что при присутствии малой мощности сигнала шум в рабочей ширине полосы частот не преобладает над работой блока 2016 АРУ. Также могут быть приняты меры, чтобы вклад в коэффициент усиления блока 2016 АРУ компенсировался при вычислении окончательного коэффициента  усиления линии связи системы обеспечения линии связи «вниз», или значение коэффициента усиления АРУ 2016 компенсировалось в блоке 2020 ПОСС. Если блок 2016 АРУ не включен в состав, блок 2018 АЦП обеспечивает соответствующий динамический диапазон, который может быть равен максимально 144 дБ (24 бита). Блок 2018 АЦП подсоединен к блоку 2020 приведения в определенное состояние сигнала. Блок 2020 приведения в определенное состояние сигнала программируется на выполнение таких задач, как фильтрация выбора канала для требуемой рабочей полосы частот, преобразование частоты, извлечение опорной частоты, оценка уровня сигнала, алгоритм АРУ, алгоритмы приемника БЛС и любые другие особенности, которые используют приведение в определенное состояние и обработку сигнала. Например, фильтры выбора канала, которые могут быть реализованы в виде многофазных фильтров, могут устанавливаться для данной рабочей ширины полосы частот в 1, 3, 5, 10 или 15 МГц, работающие в любом расположении в спектре частот сотовой связи или СПС прямой линии связи или требуемого спектра частот, и устанавливаются аналогично таким же параметрам, что и у блока 1002 сети. Блок 2020 приведения в определенное состояние сигнала извлекает опорную частоту, передаваемую блоком 1002 сети. ЦАП 2021, который подсоединен к блоку 2020 приведения в определенное состояние сигнала, обеспечивает аналоговую форму опорной частоты 2023. Там, где блок 1002 сети и блок 2002 абонента используют для своей работы электроснабжение питающей сети, можно использовать колебания питающей сети 60 Гц (или 50 Гц) для «привязки» местных гетеродинов этих двух блоков к общему источнику частоты. Колебания питающей сети 60 Гц или 50 Гц преобразуются посредством простых схем в требуемую частоту для работы блока 1002 сети и блока 2002 абонента. Тактовая частота блока 2020 приведения в определенное состояние сигнала выводится из местной опорной частоты 2023 и обеспечивается блоком 2022 тактовой частоты. В зависимости от параметров системы, таких как рабочая ширина полосы частот и загрузка поддерживаемых операций, таких как фильтрация, блок 2020 приведения в определенное состояние сигнала может быть реализован при помощи многочисленных технологий, таких как ПВМ, специализированные ИС и ЦПС общего назначения, такие как процессор TMS320C6416-7E3 компании Texas Instruments. Блок 2020 приведения в определенное состояние сигнала может включать в себя все соответствующие интерфейсы и запоминающие устройства. Блок 2020 приведения в определенное состояние сигнала подсоединен к блоку 2024 цифроаналогового преобразователя (ЦАП). Блок 2024 ЦАП подсоединен к блоку 2026 преобразователя частоты. Блок 2024 ЦАП включает в себя постфильтрацию, которая является подходящей после цифроаналогового преобразования. Блок 2026 преобразователя частоты преобразует с повышением частоты частоты входного сигнала в требуемую часть полосы частот сотовой связи (или СПС). Блок 2026 преобразователя частоты включает в себя фильтрацию для корректной работы цепочки передатчиков. Рабочая частота блока 2026 преобразователя частоты устанавливается блоком 2054 микроконтроллера. Блок 2026 преобразователя частоты подсоединен к блоку 2028 усилителя с переменным коэффициентом усиления. Коэффициент усиления усилителя 2028 устанавливается блоком 2054 микроконтроллера. Блок 2028 усилителя с переменным коэффициентом усиления подсоединен к дуплексному фильтру 2030.
G
ul
Дуплексный фильтр 2030 также подсоединен к МШУ 2038 обратной линии связи. МШУ 2038 подсоединен к блоку 2040 преобразователя частоты. Преобразователь 2040 частоты подсоединен к блоку 2042 автоматической регулировки усиления (АРУ). Преобразователь 2040 частоты преобразует полосу частот входного сигнала из полосы частот сотовой связи (или СПС) в основную полосу частот или «почти основную полосу частот». Блок 2040 преобразователя частоты включает в себя фильтрацию для корректной работы цепочки приемников. Рабочая частота блока 2040 преобразователя частоты устанавливается блоком 2054 микроконтроллера. Блок 2042 АРУ подсоединен к блоку 2044 аналого-цифрового преобразователя (АЦП) и блоку 2046 приведения в определенное состояние сигнала. АРУ 2042 является необязательной, и ее задача заключается в расположении уровня принимаемого сигнала, по существу, рядом с серединой динамического диапазона АЦП 2044. Если блок 2042 включен в состав, то конфигурируется его конструкция и принцип действия, так что при присутствии малой мощности сигнала шум в рабочей ширине полосы частот не преобладает над работой блока 2042 АРУ. Также могут быть приняты меры, чтобы вклад в коэффициент усиления блока 2042 АРУ компенсировался при вычислении окончательного коэффициента  усиления линии связи системы линии связи «вверх», или значение коэффициента усиления АРУ 2042 компенсировалось в блоке 2046 ПОСС. Если блок 2042 АРУ не включен в состав, блок 2044 АЦП обеспечивает соответствующий динамический диапазон, который может быть равен максимально 144 дБ (24 бита). Блок 2044 АЦП подсоединен к блоку 2046 приведения в определенное состояние сигнала. Блок 2046 приведения в определенное состояние сигнала выполняет такие задачи, как фильтрация выбора канала для требуемой рабочей полосы частот, преобразование частоты, оценка уровня сигнала, алгоритм АРУ, алгоритмы передатчика БЛС и любые другие особенности, которые используют приведение в определенное состояние и обработку сигнала. Например, фильтры выбора канала, которые могут быть реализованы в виде многофазных фильтров, могут устанавливаться для данной рабочей ширины полосы частот в 1, 3, 5, 10 или 15 МГц, работающие в любом расположении в спектре частот Н-НИИ прямой линии связи или любого требуемого спектра частот, и устанавливаются аналогично таким же параметрам, что и у блока 1002 сети. Тактовая частота блока 2046 приведения в определенное состояние сигнала выводится из местной опорной частоты 2023 и обеспечивается блоком 2022 тактовой частоты. В зависимости от параметров системы, таких как рабочая ширина полосы частот и загрузка поддерживаемых операций, например фильтрации, блок 2046 приведения в определенное состояние сигнала может быть реализован при помощи многочисленных технологий, таких как ПВМ, специализированные ИС и ЦПС общего назначения, такие как процессор TMS320C6416-7E3 компании Texas Instruments. Блок 2046 приведения в определенное состояние сигнала может включать в себя соответствующие интерфейсы и запоминающие устройства. Блок 2046 приведения в определенное состояние сигнала подсоединен к блоку 2048 цифроаналогового преобразователя (ЦАП). Блок 2048 ЦАП подсоединен к блоку 2050 преобразователя частоты. Блок 2048 ЦАП включает в себя постфильтрацию, которая уместна после цифроаналогового преобразования. Блок 2050 преобразователя частоты преобразует с повышением частоты частоты входного сигнала в требуемую часть полосы частот Н-НИИ. Блок 2050 преобразователя частоты включает в себя соответствующую фильтрацию для корректной работы цепочки передатчиков. Рабочая частота блока 2050 преобразователя частоты устанавливается блоком 2054 микроконтроллера, и поэтому алгоритм динамического распределения каналов (ДРК) может использоваться для выбора наилучшей рабочей полосы частот. Блок 2050 преобразователя частоты подсоединен к блоку 2052 усилителя с переменным коэффициентом усиления. Коэффициент усиления усилителя 2052 устанавливается блоком 2054 микроконтроллера, и большую часть времени устанавливается на максимально допустимую мощность для передачи в полосе частот Н-НИИ. Блок 2052 усилителя с переменным коэффициентом усиления подсоединен к дуплексному фильтру 2010.
Блок 2056 линии связи управления представляет радиолинию между блоком 1002 сети и блоком 2002 абонента. Она может представлять собой частную линию, которая работает в одной из нелицензируемых полос частот, или может быть стандартной беспроводной линией связи, такой как 802.11b, 802.11а или Bluetooth, предназначенной для работы в нелицензируемой полосе частот. Блок 2056 линии связи управления подсоединен к блоку 2054 микроконтроллера и может устанавливать связь при помощи соответствующего интерфейса. Блок 2056 линии связи управления также подсоединен к антеннам 2058 и 2060 для передачи и приема сигналов управления. Отметьте, что если диапазон рабочих частот антенны и рабочая частота позволяют с незначительными изменениями в блоке 2002, антенные блоки 2004 и 2006 также могут использоваться для операций блока 2056 линии связи управления. Также с незначительными изменениями в блоке 2002 и где позволяют выбранные рабочие частоты, функциональные возможности основной полосы частот блока 2056 линии связи управления могут быть включены в блоки 2046 и 2020 приведения в определенное состояние сигнала соответственно, причем сигналы блока 2056 линии связи управления передачи/приема мультиплексируются (по частоте или во времени) с сигналами передачи/приема прямого и обратного блока 2002 абонента, которые передаются и принимаются антеннами 2004 и 2006.
Блок 2054 микроконтроллера представляет собой простой микропроцессор, такой как ARM7 или ARM9 со всеми соответствующими запоминающими устройствами и интерфейсами. Блок 2054 микроконтроллера управляет работой блока 2002 сети и может выполнять некоторые дополнительные операции по приведению в определенное состояние и обработке сигнала, такие как усреднение и оценка уровня сигнала. Некоторыми задачами блока 2054 микроконтроллера являются установка рабочей ширины полосы частот и коэффициента усиления компонентов сети прямой и обратной линии связи и установление связи с блоком 1002 сети на фиг.12 при помощи блока 2056 линии связи управления. Другие задачи микроконтроллера 2054 описываются посредством примера, приведенного на фиг.10 и 11. Блок 2054 микроконтроллера подсоединен к блокам 2056, 2052, 2050, 2046, 2040, 2028, 2026, 2020 и 2014.
Блок 2055 простого абонентского интерфейса, которым может быть клавишное поле или простой двухпозиционный переключатель, подсоединен к блоку 2054 микроконтроллера.
Блоки 2056, 2052, 2050, 2040, 2028, 2026, 2054, 2018, 2044, 2022 и 2014 все подсоединены к блоку 2023 местного гетеродина или выводят свои тактовые и опорные частоты из сигнала местного гетеродина 2023.
Рассматривая только работу обратной линии связи блока 1002 сети и блока 2002 абонента в качестве примера, сигналы, принятые антенными блоками 2034 и 2036, повторно передаются при помощи антенных блоков 1004 и 1006 с более высокой мощностью сигнала. Эти повторно передаваемые сигналы могут снова приниматься антенными блоками 2034 и 2036 (и были названы выше как «возвратный сигнал линии связи «вверх»»), обуславливая путь возвратного сигнала в системе, который может вызывать нестабильность в работе добавочного усилителя. При цифровой реализации блока 1002 сети и блока 2002 абонента может быть возможным снижение величины возвратного сигнала (возвратного сигнала линии связи «вверх»») посредством различных методов обработки сигнала. Выбор, конструкция и эффективность иллюстративных методов зависят от параметров системы и рабочих условий. Большинство известных алгоритмов ослабления многолучевого распространения также может применяться для уменьшения возвратного сигнала, однако, из-за чрезвычайно малых задержек на распространение между блоком 1002 сети и блоком 2002 абонента и ограниченного временного разрешения системы, вышеупомянутые обычные алгоритмы, практически, могут быть сложными и дорогими для реализации, в лучшем случае, или неэффективными и вредными, в худшем случае. Поэтому представляется пример метода фильтрации, например в разделе «Фильтрация канала», где используется «преднамеренная» задержка при повторной передаче принятого сигнала, чтобы отделить возвратный сигнал (возвратный сигнал линии связи «вверх») от исходного падающего сигнала на выходе оконечной нагрузки антенных блоков 2034 и 2036. Например, задержка примерно в 1 мкс обеспечивает временное отделение повторно передаваемого сигнала от исходного принятого сигнала и, следовательно, способность ослабления повторно передаваемого сигнала примерным методом «Фильтрации канала», который описывается ниже. Задержка может вводиться в блоке 1048 приведения в определенное состояние сигнала при условии, что существует цифровой буфер данных достаточного доступного размера. Операция фильтрации канала также может выполняться блоком 1048 приведения в определенное состояние сигнала (или блоком 2046 ПОСС) или может выполняться отдельной специализированной ИС или ПВМ, подсоединенной к блоку 1046 АЦП, и блоком 1024 приведения в определенное состояние сигнала. Альтернативно, с незначительными изменениями блоки специализированной ИС или ПВМ могут быть размещены в блоке 2002 абонента, подсоединенные к блоку 2042 АЦП и блоку 2046 приведения в определенное состояние сигнала. Калибровочный сигнал может использоваться для целей оценки канала, так что может оцениваться амплитуда и фаза общей характеристики канала (включая тракт возврата) для установки отводов фильтра канала. Введение фильтра канала в тракт сигнала также оказывает влияние на работу схемы антенного разнесения. Выполняется оценка канала, так что синхронизируются операции коммутации антенн, так что из возможных четырех каналов существует только два возможных канала распространения. Так как коммутация (выбор) антенн выполняется под управлением блока 1060 микроконтроллера в блоке 1002 сети и микроконтроллера 2054 в блоке 2002 абонента, оценка канала может выполняться для обоих трактов распространения, и два набора коэффициентов фильтра канала могут быть определены для операции фильтрации. Поэтому можно выбрать (или переключить на) соответствующие коэффициенты фильтра, синхронизированные и в соответствии с операцией выбора антенны. Механизм фильтрации канала не используется для полного ослабления возвратного сигнала, но он скорее используется для достаточного подавления сигнала, так что некоторое усиление, осуществляемое системой, возможно для операции дополнительного усиления сигнала. Введение «преднамеренной задержки» также может использоваться совместно с любым другим известным алгоритмом обработки сигнала.
Вышеприведенное описание также относится к прямой линии связи блока 1002 сети и блока 2002 абонента, и поэтому вышеупомянутая «задержка» и «фильтрация канала» с помощью калибровочного сигнала прямой линии связи (не включен в фиг.12 и 13) выполняются на прямой линии связи блока 1002 сети (или блока 2002 абонента).
Другие методы, такие как использование вертикальной поляризации для антенных блоков 1004 и 1006 и горизонтальной поляризации для антенн 2034 и 2036, могут дополнительно улучшать рабочие характеристики системы. Также можно улучшить рабочие характеристики системы посредством использования направленных антенн, как в обычных системах добавочного усилителя и ретранслятора.
Описание последовательности операций управления, приведенное на фиг.7, 8, 9, 10 и 11, с незначительными изменениями также может использоваться для цифровой реализации блока 1002 сети и блока 2002 абонента, которая описывается выше на фиг.12 и 13.
Иллюстративное описание представляет собой только пример того, как система может быть реализована, и не является единственным возможным способом и решением. Отмечаются несколько следующих вопросов.
PL
PL
PL
PL
PL
ul
dl
ul
dl
ul
1. Блок 1002 сети может управлять несколькими блоками абонента, такими как блок 2002 абонента. При таком устройстве примерная последовательность операций управления, показанная на фиг.7, 8, 9, 10 и 11, может быть изменена, так что блок 1002 сети может независимо инициализировать каждый блок абонента. Для стабильной работы коэффициент усиления блока 1054 усилителя с переменным коэффициентом усиления блока 1002 сети обратной линии связи устанавливается для минимальных потерь  в маршруте системы линии связи «вверх» для работы со всеми активными блоками абонента. Таким образом, если потери  в маршруте системы линии связи «вниз» основываются на вычислениях потерь  в маршруте системы линии связи «вверх» (т.е.  ≈ ), минимальный коэффициент усиления блока 2028 усилителя с переменным коэффициентом усиления используется для всех блоков абонента на прямой линии связи под управлением блока 1002 сети.
PL
PL
G
G
dl
ul
dl
ul
2. Другим изменением для работы многочисленных блоков абонента (несколько блоков 2002 абонента) является то, что окончательные измерения потерь  в маршруте системы линии связи «вниз» и потерь  в маршруте системы линии связи «вверх» должны выполняться со всеми активными блоками абонента под управлением блока 1002 сети (включая сам блок 1002 сети), так чтобы суммарные уровни мощности сигнала не превышали требуемого коэффициента  усиления линии связи системы линии связи «вниз» или требуемого коэффициента  усиления линии связи системы линии связи «вверх». Если объединенный сигнал от блоков абонента превышает допустимый уровень для любого из коэффициентов усиления линии связи системы обратной или прямой линии связи, коэффициенты усиления соответствующих усилителей снижаются посредством интерактивных пошаговых приращений до такого уровня, чтобы соответствовать требованиям максимально допустимого коэффициента усиления линии связи или прямой и обратной линиям связи.
PL
dl
3. Дополнительные аппаратные средства, аналогичные генератору и передатчику 1058 калибровочного сигнала и приемнику 1016 калибровочного сигнала, могут быть включены в тракт прямой линии связи или блока 1002 сети, или блока 2002 абонента для независимого определения потерь  в тракте системы линии связи «вниз» (для каждого блока 2002 абонента, управляемого блоком 1002 сети).
PL
PL
dl
ul
4. Хотя тракт сигнала как в блоке 1002 сети, так и в блоке 2002 абонента в прямой линии связи постоянно является активным для дополнительного усиления передач радиомаяка (ШКУ в ГСМС) базовых станций, может быть неактивным тракт сигнала тракта обратной линии связи блока 1002 сети и блока 2002 абонента, если только не детектируется (т.е. не «стробируется») существенный уровень сигнала. Поэтому в блоке 2002 абонента, основываясь на уровне мощности принятого сигнала по обратной линии связи, который может измеряться после блока 2038 МШУ или в блоке 2046 приведения в определенное состояние сигнала, блок 2054 микроконтроллера переключает блок 2052 усилителя с ПКУ в «Выкл.», если уровень мощности сигнала ниже требуемого порога, или в «Вкл.», если уровень мощности сигнала выше требуемого порога. В равной степени, в блоке 1002 сети, основываясь на уровне мощности принятого сигнала по обратной линии связи, который может измеряться после блока 1040 МШУ или в блоке 1048 приведения в определенное состояние сигнала, блок 1060 микроконтроллера переключает блок 1054 усилителя с ПКУ в «Выкл.», если уровень мощности сигнала ниже требуемого порога, или в «Вкл.», если уровень мощности сигнала выше требуемого порога. Принимаются меры для того, чтобы операция «стробирования» обратной линии связи не создавала помех для тракта и механизма калибровочного сигнала, включающих блоки 1058 и 1026. Поэтому любая операция «стробирования» заменяется непрерывной операцией во время процесса калибровки, или, где возможно, калибровка прямой линии связи располагается и используется таким образом, который аналогичен механизму обратной линии связи для вычисления как потерь  в тракте системы линии связи «вниз», так и потерь  в тракте системы линии связи «вверх».
5. С некоторыми модификациями аппаратных средств и программного обеспечения управления можно объединить блок 1002 сети и блок 2002 абонента в один блок, подсоединенные встречно-параллельно. Конструкция и принцип действия встречно-параллельного варианта показаны на фиг.15 и описаны ниже.
6. Также можно передавать уникальный код идентификации блока 1002 сети и, необязательно, информацию о расположении устройства в сотовую сеть. Информация может использоваться для определения расположения абонента во внутренней обстановке, например, посредством генерирования сильно кодированных (защищенных) данных с низкой битовой скоростью, содержащих длинную известную преамбулу, уникальный код идентификации и, необязательно, географическую долготу и широту блока 1002 сети. Информации затем может быть придана импульсная форма для слабого просачивания спектральных составляющих, и она может быть наложена на сигнал обратной линии связи данного канала посредством соответствующей схемы модуляции в блоке 1002 сети. Выбор схемы модуляции зависит от рабочей системы сотовой связи. Например, для ГСМС, которая использует модуляцию с постоянной огибающей, такую как ГММС, может использоваться амплитудная модуляция (с низким коэффициентом модуляции). Для систем МДКР с быстродействующим управлением мощностью по обратной линии связи может использоваться ДДФМ в качестве схемы модуляции. Извлечение информации из принятого сигнала канала на базовой станции может быть улучшено посредством модификаций приемника базовой станции, но не оказывает влияния на нормальную работу линии сотовой связи.
Вышеупомянутые вопросы применимы к многим различным цифровым реализациям добавочного усилителя.
Добавочный усилитель со встречно-параллельным включением
PL
ul
При встречно-параллельной компоновке являются избыточными передача и прием в полосе частот Н-НИИ и линия управления, которая существует между блоком 602 сети и блоком 702 абонента. На фиг.14 изображается пример аналоговой реализации такого устройства, когда добавочный усилитель размещается там, где существует хорошее покрытие сигнала, внутри или снаружи. Блок 2252 со встречно-параллельным включением состоит из антенн 2254, 2256, 2282 и 2280, при этом все работают в представляющем интерес спектре сотовой связи. Антенны 2254 и 2256 подсоединены к РЧ-коммутатору 2258, где обеспечивается операция разнесения с коммутацией антенн для операций передачи и приема, как описано в отношении блока 602 сети и блока 702 абонента. На прямой линии связи блок 2258 РЧ-коммутатора подсоединен к блоку 2260 дуплексного фильтра. Блок 2260 дуплексного фильтра подсоединен к МШУ 2288 в блоке 2264 прямой линии связи. МШУ 2288 подсоединен к блоку 2286 фильтра. Блок 2286 полосового фильтра может быть разработан для пропускания всей или требуемой части представляющего интерес спектра сотовой связи или может представлять собой гребенку перекрывающихся полосовых фильтров, охватывающих весь спектр представляющей интерес сотовой системы, с РЧ-коммутатором, так что может быть выбрана требуемая полоса и ширина полосы частот. Блок 2286 фильтра подсоединен к усилителю 2284 с переменным коэффициентом усиления. Коэффициент усиления блока 2284 усилителя с ПКУ устанавливается блоком 2270 микроконтроллера. Блок 2284 усилителя с переменным коэффициентом усиления подсоединен к дуплексному фильтру 2276. Дуплексный фильтр 2276 подсоединен к РЧ-коммутатору 2278. Антенны 2282 и 2280 обе подсоединены к РЧ-коммутатору 2278. На обратной линии связи блок 2278 РЧ-коммутатора подсоединен к дуплексному фильтру 2276. Блок 2276 дуплексного фильтра подсоединен к блоку 2274 направленного ответвителя. Блок 2274 направленного ответвителя подсоединен к приемнику 2272 калибровочного сигнала и МШУ 2290 в блоке 2266 обратной линии связи. Блок 2272 приемника калибровочного сигнала, который связан с трактом приема обратной линии связи блока 2252 добавочного усилителя, посредством направленного ответвителя 2272, используя известный псевдошумовой код и сдвиг кода передачи, тогда может выполнять детектирование и демодуляцию калибровочного сигнала, передаваемого блоком 2268, который поступил в тракт обратной линии связи при помощи упомянутого механизма замкнутого контура, который существует между антенными блоками 2254, 2256 и антенными блоками 2280, 2282. Блок 2272 приемника калибровочного сигнала может устанавливать уровень принятого сигнала, который затем используется для оценки потерь  в тракте системы линии связи «вверх». МШУ 2290 подсоединен к блоку 2292 фильтра, который подсоединен к блоку 2294 усилителя с переменным коэффициентом усиления. Полосовой фильтр 2292 может быть разработан для пропускания всей или требуемой части представляющего интерес спектра сотовой связи или может представлять собой гребенку перекрывающихся полосовых фильтров, охватывающих полный спектр представляющей интерес сотовой системы, с РЧ-коммутатором, так что может быть выбрана требуемая полоса или ширина полосы частот. Коэффициент усиления блока 2294 усилителя с ПКУ устанавливается блоком 2270 микроконтроллера. Усилитель 2294 с переменным коэффициентом усиления подсоединен к блоку 2262 направленного ответвителя. Блок 2262 направленного ответвителя подсоединен к блоку 2268 генератора и передатчика калибровочного сигнала и дуплексному фильтру 2260. Микроконтроллер 2270 подсоединен к блоку 2268 генератора и передатчика калибровочного сигнала, приемнику 2272 калибровочного сигнала, блоку 2266 обратной линии связи и блоку 2264 прямой линии связи. Блок 2271 простого абонентского интерфейса, которым может быть клавишное поле или простой двухпозиционный переключатель, подсоединен к блоку 2270 микроконтроллера.
Хотя многие функциональные блоки блока 602 сети и блока 702 абонента могут быть исключены в блоке 2252 со встречно-параллельным включением, принцип действия и остальные блоки добавочного усилителя остаются фундаментально такими же, что и описанные для блока 602 сети и блока 702 абонента. Передача и прием калибровочного сигнала показаны только для обратной линии связи. Однако такой же механизм может быть размещен на прямой линии связи, если необходимо, который также приводит к лучшим рабочим характеристикам системы. Так как антенные блоки 2254, 2256, 2282 и 2280 размещены рядом друг с другом, развязка антенн может обеспечиваться остронаправленными антеннами с повышенными отношениями излучений вперед/назад.
Уникальный код идентификации блока 2252 и, необязательно, информация о расположении устройства могут передаваться в сотовую сеть. Информация может использоваться для определения расположения абонента во внутренней обстановке, например, посредством генерирования сильно кодированных (защищенных) данных с низкой скоростью передачи, содержащих длинную известную преамбулу, уникальный код идентификации и, необязательно, географическую долготу и широту блока 2252. Информации затем может быть придана импульсная форма для слабого просачивания спектральных составляющих, и она может быть наложена на сигнал обратной линии связи данного канала посредством соответствующей схемы модуляции в блоке 2252. Выбор схемы модуляции зависит от рабочей системы сотовой связи. Например, для ГСМС, которая использует модуляцию с постоянной огибающей, такую как ГММС, может использоваться амплитудная модуляция (с низким коэффициентом модуляции). Для систем МДКР с быстродействующим управлением мощностью по обратной линии связи может использоваться ДДФМ в качестве схемы модуляции. Извлечение иллюстративной информации из принятого сигнала канала на базовой станции может вызывать модификации приемника базовой станции, но не оказывает влияния на нормальную работу линии сотовой связи.
G
dl
На фиг.15 изображен пример цифровой реализации встречно-параллельного устройства, при котором добавочный усилитель располагается там, где существует хорошее покрытие сигнала, внутри или снаружи. Блок 2302 со встречно-параллельным включением состоит из антенн 2304, 2306, 2328 и 2330, при этом все работают в представляющем интерес спектре сотовой связи. Антенны 2304 и 2306 подсоединены к РЧ-коммутатору 2308, где обеспечивается операция разнесения с помощью коммутируемых антенн, как описано для блока 1002 сети и блока 2002 абонента. На прямой линии связи блок 2308 РЧ-коммутатора подсоединен к блоку 2310 дуплексного фильтра. Блок 2308 РЧ-коммутатора также подсоединен к микроконтроллеру 2350. Блок 2310 дуплексного фильтра подсоединен к МШУ 2312. Блок 2311 направленного ответвителя подсоединен к выходу МШУ 2312 и блоку 2305 приемника калибровки. Приемник 2305 калибровки также подсоединен к микроконтроллеру 2350. Блок 2311 направленного ответвителя также подсоединен к блоку 2313 преобразователя частоты. Преобразователь 2313 частоты подсоединен к блоку 2314 автоматической регулировки усиления (АРУ). Преобразователь 2313 частоты преобразует полосу частот входного сигнала из полосы частот сотовой связи в полосу частот основной полосы частот или «почти основной полосы частот». Блок 2313 преобразователя частоты включает в себя фильтрацию для корректной работы цепочки приемников. Рабочая частота блока 2313 преобразователя частоты устанавливается блоком 2350 микроконтроллера. Блок 2314 АРУ подсоединен к блоку 2316 аналого-цифрового преобразователя (АЦП). АРУ 2314 является необязательной, и ее задача заключается в расположении уровня принимаемого сигнала, по существу, около середины динамического диапазона АЦП 2316. Если блок 2314 включен в состав, то его конструкция и принцип действия конфигурируются так, что при присутствии малой мощности сигнала шум в рабочей ширине полосы частот не преобладает над работой блока 2314 АРУ. Также принимаются меры, чтобы вклад в коэффициент усиления блока 2314 АРУ компенсировался при вычислении окончательного коэффициента  усиления линии связи системы линии связи «вниз», или, альтернативно, значение коэффициента усиления АРУ 2314 компенсировалось в блоке 2318 ПОСС. Если блок 2314 АРУ не включен в состав, блок 2316 АЦП поддерживает подходящий динамический диапазон, который может быть равен максимально 144 дБ (24 бита). Блок 2316 АЦП подсоединен к блоку 2318 приведения в определенное состояние сигнала. Блок 2318 приведения в определенное состояние сигнала выполняет такие задачи как фильтрация выбора канала для требуемой рабочей полосы частот, преобразование частоты, оценка уровня сигнала, алгоритм АРУ и любые другие особенности, которые используют приведение в определенное состояние и обработку сигнала. Например, фильтры выбора канала, которые могут быть реализованы в виде многофазных фильтров, могут устанавливаться для данной рабочей ширины полосы частот в 1, 3, 5, 10 или 15 МГц, работающие в любом расположении в спектре частот сотовой связи или СПС прямой линии связи или в требуемом спектре частот. В зависимости от параметров системы, таких как рабочая ширина полосы частот и поддерживаемая рабочая загрузка, например фильтрация, блок 2318 приведения в определенное состояние сигнала может быть реализован при помощи многочисленных технологий, таких как ПВМ, специализированные ИС и ЦПС общего назначения, такие как процессор TMS320C6416-7E3 компании Texas Instruments. Блок 2318 приведения в определенное состояние сигнала включает в себя все соответствующие интерфейсы и запоминающие устройства. Блок 2318 приведения в определенное состояние сигнала подсоединен к блоку 2320 цифроаналогового преобразователя (ЦАП). Блок 2320 ЦАП включает в себя постфильтрацию, которая уместна для цифроаналогового преобразования. Блок 2320 ЦАП подсоединен к блоку 2321 преобразователя частоты. Блок 2321 преобразователя частоты преобразует с повышением частоты частоты входного сигнала в исходную полосу частот сотовой связи. Блок 2321 преобразователя частоты включает в себя соответствующую фильтрацию для корректной работы цепочки передатчиков. Рабочая частота блока 2321 преобразователя частоты устанавливается блоком 2350 микроконтроллера. Блок 2321 преобразователя частоты подсоединен к блоку 2322 усилителя с переменным коэффициентом усиления, который подсоединен к блоку 2325 направленного ответвителя. Коэффициент усиления блока 2322 усилителя с ПКУ устанавливается блоком 2350 микроконтроллера. Блок 2325 направленного ответвителя подсоединен к блоку 2323 генератора и передатчика калибровочного сигнала и дуплексному фильтру 2324. Блок 2323 генератора и передатчика калибровочного сигнала также подсоединен к микроконтроллеру 2350. Дуплексный фильтр 2324 подсоединен к РЧ-коммутатору 2326. Антенны 2328 и 2330 обе подсоединены к РЧ-коммутатору 2326.
G
ul
На обратной линии связи блок 2326 РЧ-коммутатора подсоединен к дуплексному фильтру 2324. Блок 2326 РЧ-коммутатора также подсоединен к микроконтроллеру 2350. Блок 2324 дуплексного фильтра подсоединен к блоку 2332 МШУ. Блок 2332 МШУ подсоединен к блоку 2334 направленного ответвителя. Блок 2334 направленного ответвителя подсоединен к блоку 2335 преобразователя частоты. Преобразователь 2335 частоты подсоединен к блоку 2336 автоматической регулировки усиления (АРУ). Преобразователь 2335 частоты преобразует полосу частот входного сигнала из полосы частот сотовой связи в полосу частот основной полосы частот или «почти основной полосы частот». Блок 2335 преобразователя частоты включает в себя фильтрацию для корректной работы цепочки приемников. Рабочая частота блока 2335 преобразователя частоты устанавливается блоком 2350 микроконтроллера. Блок 2334 направленного ответвителя также подсоединен к блоку 2348 приемника калибровочного сигнала. Блок 2335 преобразователя частоты подсоединен к блоку 2336 АРУ. Блок 2336 АРУ подсоединен к блоку 2338 аналого-цифрового преобразователя (АЦП). АРУ 2336 является необязательной, и ее задача заключается в расположении уровня принимаемого сигнала, по существу, около середины динамического диапазона АЦП 2338. Если блок 2336 включен в состав, то его конструкция и принцип действия конфигурируются так, что при присутствии малой мощности сигнала шум в рабочей ширине полосы частот не преобладает над работой блока 2336 АРУ. Также принимаются меры, чтобы вклад в коэффициент усиления блока 2336 АРУ компенсировался при вычислении окончательного коэффициента  усиления линии связи системы линии связи «вверх», или, альтернативно, значение коэффициента усиления АРУ 2336 компенсировалось в блоке 2340 ПОСС. Если блок 2336 АРУ не включен в состав, блок 2338 АЦП поддерживает подходящий динамический диапазон, который может быть равен максимально 144 дБ (24 бита). Блок 2338 АЦП подсоединен к блоку 2340 приведения в определенное состояние сигнала. Блок 2340 приведения в определенное состояние сигнала выполняет такие задачи, как фильтрация выбора канала для требуемой рабочей полосы частот, преобразование частоты, оценка уровня сигнала, алгоритм АРУ и любые другие особенности, которые используют приведение в определенное состояние и обработку сигнала. Например, фильтры выбора канала, которые могут быть реализованы в виде многофазных фильтров, могут устанавливаться для данной рабочей ширины полосы частот в 1, 3, 5, 10 или 15 МГц, работающие в любом расположении в спектре частот сотовой связи или СПС прямой линии связи или в требуемом спектре частот. В зависимости от параметров системы, таких как рабочая ширина полосы частот и загрузка поддерживаемых операций, таких как фильтрация, блок 2340 приведения в определенное состояние сигнала может быть реализован при помощи многочисленных технологий, таких как ПВМ, специализированные ИС и ЦПС общего назначения, такие как процессор TMS320C6416-7E3 компании Texas Instruments. Блок 2340 приведения в определенное состояние сигнала может включать в себя все соответствующие интерфейсы и запоминающие устройства. Блок 2340 приведения в определенное состояние сигнала подсоединен к блоку 2342 цифроаналогового преобразователя (ЦАП). Блок 2342 ЦАП включает в себя постфильтрацию, которая уместна для цифроаналогового преобразования. Блок 2342 ЦАП подсоединен к блоку 2343 преобразователя частоты, который преобразует с повышением частоты частоты входного сигнала в требуемую часть полосы частот сотовой связи или СПС. Блок 2343 преобразователя частоты включает в себя фильтрацию для корректной работы цепочки передатчиков. Рабочая частота блока 2343 преобразователя частоты устанавливается блоком 2350 микроконтроллера. Блок 2343 преобразователя частоты подсоединен к блоку 2344 усилителя с переменным коэффициентом усиления, который подсоединен к блоку 2346 направленного ответвителя. Коэффициент усиления блока 2344 усилителя с ПКУ устанавливается блоком 2350 микроконтроллера. Блок 2346 направленного ответвителя подсоединен к дуплексному фильтру 2310. Дуплексный фильтр 2310 подсоединен к РЧ-коммутатору 2308. Антенны 2304 и 2306 обе подсоединены к РЧ-коммутатору 2308. Блок 2351 простого абонентского интерфейса, которым может быть клавишное поле или простой двухпозиционный переключатель, подсоединен к блоку 2350 микроконтроллера. Блоки 2305, 2323, 2313, 2321, 2348, 2335, 2343, 2352 и 2350 все подсоединены к блоку 2356 местного гетеродина или выводят свои тактовые или опорные частоты из местного гетеродина 2356. Тактовые частоты блоков 2318 и 2340 приведения в определенное состояние сигнала извлекаются из местной опорной частоты 2356, обеспечиваемой блоком 2353 тактовой частоты.
Хотя многие функциональные блоки блоков сети 1002 и абонента 2002 могут быть исключены в блоке 2302 со встречно-параллельным включением, принцип действия и назначение большинства блоков добавочного усилителя 2302 остаются фундаментально такими же, что и описанные для блока 1002 сети и блока 2002 абонента. Как и раньше, передача и прием калибровочного сигнала показаны только для обратной линии связи. В цифровой реализации блока 2302 добавочного усилителя функциональные блоки для блока 2352 генератора и передатчика калибровочного сигнала и блока 2348 приемника калибровки могут быть включены в блок 2340 приведения в определенное состояние сигнала для линии связи «вверх» и в блок 2318 приведения в определенное состояние сигнала для операции линии связи «вниз». Так как антенные блоки 2304, 2306, 2328 и 2330 размещены рядом друг с другом, развязка антенн может обеспечиваться узконаправленными антеннами с повышенными отношениями излучений вперед/назад.
Рассматривая только работу обратной линии связи добавочного усилителя 2302 в качестве примера, сигналы, принятые антенными блоками 2328 и 2330, повторно передаются при помощи антенных блоков 2304 и 2306 с более высокой мощностью сигнала. Эти повторно передаваемые сигналы могут снова приниматься антенными блоками 2330 и 2328 (и были названы выше как «возвратный сигнал линии связи «вверх»»), обуславливая появление маршрута возвратного сигнала в системе, который может вызывать нестабильность в работе добавочного усилителя. При цифровой реализации блока 2302 добавочного усилителя может быть возможным снижение величины возвратного сигнала (возвратного сигнала линии связи «вверх»») посредством различных методов обработки сигнала. Выбор, конструкция и эффективность метода зависят от параметров системы и рабочих условий. Большинство известных алгоритмов ослабления многолучевого распространения также может применяться для уменьшения возвратного сигнала, однако из-за чрезвычайно малых задержек на распространение между антенными блоками 2304, 2306 и антенными блоками 2328, 2330 и ограниченного временного разрешения системы обычные алгоритмы ослабления многолучевого распространения, практически, могут быть сложными и дорогими для реализации, в лучшем случае, или неэффективными и вредными, в худшем случае. Поэтому представляется пример метода фильтрации, например в разделе «Фильтрация канала», где используется «преднамеренная» задержка при повторной передаче принятого сигнала, чтобы отделить возвратный сигнал (возвратный сигнал линии связи «вверх») от исходного падающего сигнала на выходе оконечных нагрузок антенных блоков 2328 и 2330. Задержка примерно в 1 мкс обеспечивает временное отделение повторно передаваемого сигнала от исходного принятого сигнала и, следовательно, возможность ослабления повторно передаваемого сигнала примерным методом фильтрации канала. Задержка может вводиться в блоке 2340 приведения в определенное состояние сигнала при условии, что существует цифровой буфер данных достаточного доступного размера. Операция фильтрации канала также может выполняться блоком 2340 приведения в определенное состояние сигнала или может выполняться отдельной специализированной ИС или ПВМ, подсоединенной к блоку 2338 АЦП, и блоком 2340 приведения в определенное состояние сигнала. Калибровочный сигнал может использоваться для целей оценки канала, так что может оцениваться амплитуда и фаза общей характеристики канала (включая маршрут возврата) для установки отводов фильтра канала. Введение фильтра канала в тракт сигнала также оказывает влияние на работу схемы разнесения с помощью антенн. Так как выполняется оценка канала, синхронизируются операции коммутации антенн, так что из возможных четырех существует только два возможных канала распространения. Так как коммутация (выбор) антенн выполняется под управлением блока 2350 микроконтроллера, оценка канала может выполняться для обоих трактов распространения, и два набора коэффициентов фильтра канала могут быть определены для операции фильтрации. Поэтому можно выбрать (или коммутировать на) соответствующие коэффициенты фильтра, синхронизированные и в соответствии с операцией выбора антенны. Механизм фильтрации канала не используется для полного ослабления возвратного сигнала, но он скорее используется для достаточного подавления сигнала, так что некоторый коэффициент усиления системы возможен для операции дополнительного усиления сигнала. Введение «преднамеренной задержки» также может использоваться совместно с любым другим известным алгоритмом обработки сигнала.
Вышеприведенное описание также относится к прямой линии связи блока 2302 добавочного усилителя, и поэтому вышеупомянутая «задержка» и «фильтрация канала» также выполняются на прямой линии связи.
Другие методы, такие как использование вертикальной поляризации для антенных блоков 2304 и 2306 и горизонтальной поляризации для антенн 2328 и 2330, могут дополнительно улучшать рабочие характеристики системы. Также можно улучшить рабочие характеристики системы посредством использования направленных антенн в обычных системах добавочного усилителя и ретранслятора.
Также можно передавать уникальный код идентификации блока 2302 и, необязательно, информацию о расположении устройства в сотовую сеть. Информация может использоваться для определения расположения абонента во внутренней обстановке, например, посредством генерирования сильно кодированных (защищенных) данных с низкой битовой скоростью, содержащих длинную известную преамбулу, уникальный код идентификации и, необязательно, географическую долготу и широту блока 2302. Информации затем может быть придана импульсная форма для слабого просачивания спектральных составляющих, и она может быть наложена на сигнал обратной линии связи данного канала посредством соответствующей схемы модуляции в блоке 2302. Выбор схемы модуляции зависит от рабочей системы сотовой связи. Например, для ГСМС, которая использует модуляцию с постоянной огибающей, такую как ГММС, может использоваться амплитудная модуляция (с низким коэффициентом модуляции). Для систем МДКР с быстродействующим управлением мощностью по обратной линии связи может использоваться ДДФМ в качестве схемы модуляции. Извлечение информации из принятого сигнала канала на базовой станции может обуславливать модификации приемника базовой станции, но не оказывает влияния на нормальную работу линии сотовой связи.
G
G
ul
dl
Пример блок-схем последовательности операций работы системы показан на фиг.16. С ссылкой на фиг.15 и 16 при «включении питания» или «сбросе» блока 2303 добавочного усилителя коэффициент усиления усилителей 2322 и 2344 с ПКУ всегда устанавливается на минимум и переключается в «Выкл.». Система, как считается, является «рабочей», когда усилители 2322 и 2344 с ПКУ переключаются в «Вкл.» после установки правильного коэффициента усиления посредством инструкции от микроконтроллера 2350. Также при действии «включения питания» или «сброса» начинается работа (этап 2402), при этом микроконтроллер 2350 инструктирует приемник 2348 калибровки обратной линии связи на сканирование в отношении всех возможных смещений кода (этап 2404). Если существенная мощность сигнала, передаваемая другими блоками, работающими в этой же географической зоне, детектируется блоком 2348 приемника (этап 2406), запоминаются мощности принятого сигнала (этап 2408). Если не детектируется существенный сигнал (этап 2410), микроконтроллер 2350 инструктирует приемник 2305 калибровки прямой линии связи на сканирование в отношении всех возможных смещений кода (этап 2410). Если существенная мощность сигнала, передаваемая другими блоками, работающими в этой же географической зоне, детектируется блоком 2305 приемника (этап 2416), запоминаются мощности принятого сигнала (этап 2414). После того как закончится тест на все возможные смещения кода для прямой и обратной линий связи системы, и если детектируется мощность сигнала других блоков (этап 2417), тестируются принятые сигналы для каждого смещения, и выбирается наибольшая мощность сигнала (этап 2412). Если выбранная мощность сигнала превышает безопасный порог (этап 2418), блок 2302 отображает сообщение об ошибке (этап 2419) и прекращает работу (этап 2422). Если выбранная мощность сигнала ниже безопасного порога, блок переходит на этап 2420. Если не детектируется существенный сигнал, или детектированные сигналы ниже безопасного порога (этап 2416), микроконтроллер 2350 выбирает неиспользуемое смещение кода (этап 2420) и инструктирует оба блока 2323 и 2352 генератора и передатчика калибровочного сигнала прямой и обратной линий связи, которые еще не передавали, на начало передачи (этап 2424). Микроконтроллер 2350 также инструктирует прямой и обратный приемники 2305, 2348 калибровки на прием сигнала с выбранным смещением кода (этап 2425). Основываясь на выходных сигналах прямого и обратного приемников 2305, 2348 калибровки, микроконтроллер 2350 вычисляет коэффициенты  и  усиления системы линии связи «вверх» и линии связи «вниз» и последующие коэффициенты усиления усилителя с переменным коэффициентом усиления для прямой и обратной линий связи (этап 2426). Микроконтроллер 2350 устанавливает коэффициенты усиления блоков 2322 и 2346 усилителей с переменным коэффициентом усиления прямой и обратной линий связи на вычисленные уровни, которые до этого момента были установлены на минимум и в «Выкл.» (этап 2428). Система начинает полноценно работать (этап 2430), причем блоки 2322 и 2346 усилителей с переменным коэффициентом усиления переключаются в «Вкл.».
Пример фильтрации канала
Представленный здесь пример может применяться в системе добавочного усилителя, описанной в данном документе, для противодействия влиянию упомянутого контура обратной связи и вышеупомянутого возвратного сигнала линии связи «вверх», который может существовать на обратной линии связи системы, и возвратного сигнала линии связи «вниз», который может существовать на прямой линии связи системы. Метод «фильтрации канала», описанный в данном документе, для прямой и обратной линий связи является автономным и может применяться к обоим или только одной из прямой или обратной линий связи системы и может быть реализован в блоке 1002 сети или блоке 2002 абонента, или обоих. Чтобы объяснить работу фильтрации канала, на фиг.17 изображена упрощенная блок-схема добавочного усилителя, и описывается только работа обратной линии связи для блока 1002 сети и блока 2002 абонента (фильтрация канала, описанная в данном документе, применима ко всем цифровым реализациям). В представлении не предполагается разнесение с помощью антенн для или блока 2452 сети (который, по существу, аналогичен 1002 на фиг.12), или блока 2454 абонента (который, по существу, аналогичен 2002 на фиг.13). Задержки на обработку и распространение в системе добавочного усилителя могут категоризироваться следующим образом.
τ
Us
= задержка на обработку блоком 2454 абонента (относительно пренебрежимо мала).
τ
P1
= задержка на распространение в нелицензируемой полосе частот.
τ
Nrx
= задержка на обработку приемником блока 2452 сети (относительно пренебрежимо мала).
τ
Ntx
= задержка на обработку передатчиком блока 2452 сети (относительно пренебрежимо мала).
τ
d
= «преднамеренная» задержка, вводимая в тракт передачи блока 2452 сети.
τ
P2
= задержка на распространение в лицензируемой полосе частот возвратного сигнала линии связи «вверх».
τ
f
Полная импульсная характеристика блока 2451 добавочного усилителя показана в 2464. Исходный падающий импульс, поступающий с антенны 2462 (А1), подается на вход приемника блока 2452 сети после задержки на  (импульс отмечен как 2468), где:
τ
τ
τ
τ
f
Us
P1
P1
=  +  ≅
τ
τ
τ
τ
d
P2
f
t
Импульс усиливается и передается 2470 после «преднамеренной» временной задержки  антенной 2456 (отмечено А4 на фиг.17). Переданный сигнал повторно поступает на антенну 2462 (А1) с задержкой  на распространение и поступает на вход приемника блока 2452 сети с задержкой  (отмеченной как 2472). Поэтому общая задержка для возвратного сигнала линии связи «вверх» на входе приемника блока 2452 сети может быть выражена как  и, по существу, равна:
τ
τ
τ
τ
τ
τ
τ
τ
τ
t
Nrx
d
Ntx
P2
f
d
P1
P2
=  +  +  +  +  ≅  +  +
τ
τ
P1
P2
Возвратный импульс 2472 задерживается на задержки  и  маршрутов распространения, которые могут быть очень малыми в рабочей среде добавочного усилителя. «Преднамеренная» задержка вводится для того, чтобы в достаточной степени отделить возвратный сигнал линии связи «вверх» от исходного падающего импульса, так что коэффициенты фильтра легко могут быть оценены, и фильтрация может выполняться более эффективно. Введение другой «преднамеренной» задержки в тракт передачи блока 2454 абонента обеспечивает разделение дополнительно усиленного передаваемого импульса и возвратного сигнала линии связи «вверх», условие, которое может быть желательным для снижения влияния многолучевого распространения, испытываемого дополнительно усиленным передаваемым импульсом при работе фильтрации канала.
C(t, τ)
C(t, τ)
C(t, τ)
D
C(t, τ)
τ
τ
τ
τ
τ
τ
τ
d
Nrx
Ntx
Nrx
Ntx
d
d
В данном примере блок 2512 «фильтрации канала» (на фиг.18) располагается только на обратной линии связи блока 1002 сети. Процесс фильтрации канала включает в себя оценку импульсной характеристики комплексного канала распространения, включая амплитуду и фазу для всех временных задержек до максимально ожидаемой задержки при многолучевом распространении. Импульсная характеристика  комплексного канала может обеспечиваться блоком 1016 приемника калибровочного сигнала, показанным на фиг.12, так как информация легко доступна на выходе блока, для тракта обратной линии связи системы. Отметьте, что, основываясь на требуемой схеме механизма калибровочного сигнала, показанного на фиг.12 (также фиг.15), импульсная характеристика канала, обеспечиваемая блоком 1016 приемника калибровочного сигнала, не включает в себя вклад в задержку компонентов «преднамеренной» задержки () и  + . Хотя  +  достаточно мала для игнорирования, «преднамеренная» задержка () добавляется в общую импульсную характеристику в блоке 1002 сети для оценки коэффициентов фильтра канала. Аналогично, если операция фильтрации канала также используется для прямой линии связи, отдельная импульсная характеристика комплексного канала используется для линии связи. В результате аналогичный метод калибровки для обратной линии связи выполняется на прямой линии связи. Пример оцененной мощности импульсной характеристики  2510 канала на выходе приемника 1016 калибровочного сигнала показан на фиг.18. Импульсная характеристика 2510 предназначена для максимальной задержки 1 мкс, предполагая, что скорость передачи элементов псевдошумового кода калибровочного сигнала равна 5 Мчип/с и с 2 выборками на элемент (чип). На фиг.18  2510 имеет три существенных различимых тракта распространения при задержке 0,2 (Р1), 0,4 (Р2) и 1,0 (Р3) мкс соответственно. Максимальная ожидаемая временная задержка соответствует маршруту сигнала примерно 300 метров, что является разумным для диапазона действия добавочного усилителя и рабочей среды. Максимальная временная задержка в 1,0 мкс вместе с «преднамеренной» задержкой в 1 мкс ( = 1 мкс) может быть реализована с использованием 21-отводного сложного фильтра с конечной импульсной характеристикой (КИХ-фильтра), причем разделение между отводами равно половине элемента (чипа), для работы фильтрации канала. На фиг.18 показан блок 2512 фильтра канала. Блок 2512 фильтра канала имеет 21-отводный КИХ-фильтр 2506, при этом задержка отвода с интервалом =0,1 мкс, и переменные комплексные коэффициенты устанавливаются на значения, показанные в таблице 2508. Выход КИХ-фильтра 2506 подсоединен к одному из входов блока 2504 сумматора, и вход блока 2506 КИХ-фильтра подсоединен к выходу блока 2504 сумматора. Другой вход блока 2504 сумматора подсоединен к АЦП 2502. В примере АЦП представляет собой блок 1046 на фиг.12. КИХ-фильтр 2506 создает копию принятого сигнала с требуемой временной задержкой и с соответствующим комплексным коэффициентом, задающими величины и фазы принятого возвратного сигнала линии связи «вверх» для «стирания» компонентов входного первого (Р1), второго (Р2) и третьего (Р3) возвратного сигнала. КИХ-фильтр 2506 может быть реализован на ПВМ, специализированной ИС или посредством блока 1048 приведения в определенное состояние сигнала на фиг.12. Процессы оценки  канала и, следовательно, обновления коэффициентов фильтра КИХ-фильтра 2506 выполняются непрерывно с частотой обновления, которая зависит от временного интервала когерентности канала. Например, может быть принято значение 100 мкс, так как внутренние каналы испытывают большой временной интервал когерентности. Альтернативно, можно использовать адаптивный алгоритм, такой как нормализованный алгоритм наименьших средних квадратов (НАНСК) или рекурсивный алгоритм наименьших квадратов (РАНК), постоянно сходящиеся к принятому калибровочному сигналу, в блоке 1002 сети для оценки коэффициентов фильтра.
Добавочный усилитель с проводным соединением
На фиг.19 показан пример аналоговой реализации блока 600 сети с использованием кабеля передачи в качестве физической среды для связи с блоком 20 (702 на фиг.6) абонента. Блок 602 сети, показанный на фиг.5, модифицирован в блок 3005, показанный на фиг.19, для передачи и приема сигналов от блока 4005 (фиг.20) абонента, который представляет собой модифицированный вариант блока 702 абонента, показанного на фиг.6, по кабелю, способному поддерживать рабочую ширину полосы частот и частоты сигналов блока 3005 сети и блока 4005 абонента. Интерфейсный блок 3020 кабеля состоит из интерфейсного блока 3160 линии, который подсоединен к кабелю 3170 передачи/приема и двум гибридным сумматорам 3140 и 3150 на прямой линии 3150 связи и на обратной линии связи субблока 3010 сети. Интерфейсный блок 3160 линии обеспечивает средство для согласования нагрузки для подключения к линии 3170 передачи и другие соответствующие компоненты, такие как усилители, преобразователи модуляции и частоты (функциональные возможности модема) для надежной передачи по линии 3170 передачи. Конструкция интерфейсного блока 3160 линии зависит от характеристик линии 3170 передачи и хорошо известна в технике. Например, даже линии питания внутри здания или телефонные линии могут использоваться в качестве линии 3170 передачи (как в спецификации HomePNA), где интерфейсный блок 3160 линии разработан для такой работы. Гибридный сумматор (или направленный ответвитель) 3140 используется для объединения сигнала линии 3110 связи управления с сигналом прямой линии связи. Альтернативно, выходные сигналы блока 3040 направленного ответвителя и блока 3110 линии связи управления могут непосредственно подаваться на интерфейсный блок 3160 линии, где они модулируются на соседних несущих для одновременной передачи на блок 4005 абонента. Гибридный сумматор (или направленный ответвитель) 3150 используется для извлечения достаточного сигнала для приема и детектирования принятого сигнала линии 3110 связи управления. Альтернативно, входы блока 3130 направленного ответвителя и блока 3110 линии связи управления могут быть непосредственно подсоединены к интерфейсному блоку 3160 линии, если сигналы управления и данных модулируются на соседних несущих для одновременной передачи от блока 4005 абонента. Также можно использовать гибридные сумматоры вместо направленных ответвителей 3040, 3130 и 3085. Также можно, и является более желательным, расположить усилитель с внутренним МШУ приемника блока 3060 сети обратной линии связи перед направленным ответвителем 3130 (или заменой гибридным сумматором) на фиг.19.
Принцип действия блоков 3015, 3030, 3050, 3120, 3110, 3060, 3100, 3105, 3070, 3074, 3078, 3080, 3085, 3040, 3130 и 3090 на фиг.30 аналогичен, по работе и описанию, 640, 624, 604, 620, 628, 606, 626, 627, 614, 610, 608, 612, 618, 630, 616 и 622 соответственно, как описано для фиг.5. В модифицированном блоке 3005 сети направленный ответвитель 3040 (630 на фиг.5) подсоединен к гибридному сумматору 3140, и направленный ответвитель 3130 (616 на фиг.5) подсоединен к гибридному сумматору 3150.
На фиг.20 показан пример аналоговой реализации блока 702 абонента (фиг.6) с использованием кабеля передачи в качестве физической среды для связи с блоком 3005 сети (602 на фиг.5). Блок 702 абонента, показанный на фиг.6, модифицирован в блок 4005, показанный на фиг.20, для передачи и приема сигналов от блока 3005 сети, который представляет собой модифицированный вариант блока 602 сети, показанного на фиг.5, по кабелю, способному поддерживать рабочую ширину полосы частот и частоты сигналов блоков 3005 сети и 4005 абонента. Интерфейсный блок 4020 кабеля состоит из интерфейсного блока 4150 линии, который подсоединен к кабелю 4160 передачи/приема и двум гибридным сумматорам 4130 на прямой линии 4140 связи и на обратной линии связи субблока 4010 абонента. Интерфейсный блок 4150 линии обеспечивает средство для согласования нагрузки для подключения к линии 4160 передачи и другие соответствующие компоненты, такие как усилители, преобразователи модуляции и частоты (функциональные возможности модема) для надежной передачи по линии 4160 передачи. Конструкция интерфейсного блока 4150 линии зависит от характеристик линии 4160 передачи и хорошо известна в технике. Например, даже линии питания внутри здания или телефонные линии могут использоваться в качестве линии 4160 передачи (как в спецификации HomePNA), где интерфейсный блок 4150 линии разработан для такой работы. Гибридный сумматор (или смеситель, или направленный ответвитель) 4140 используется для объединения сигнала линии 4120 связи управления с сигналом обратной линии связи. Гибридный сумматор (или дуплексер) 4130 используется для извлечения достаточного сигнала для приема и детектирования принятого сигнала линии 4120 связи управления. Также можно использовать гибридные сумматоры вместо направленного ответвителя 4110. Также можно, и является более желательным, расположить усилитель с внутренним МШУ блока 4080 сети прямой линии связи перед направленным ответвителем 4110 (или заменой гибридным сумматором) на фиг.20.
Принцип действия блоков 4015, 4030, 4040, 4050, 4060, 4070, 4075, 4080, 4090, 4100, 4110 и 4120 на фиг.20 аналогичен, по работе и описанию, 722, 734, 736, 732, 730, 728, 721, 724, 726, 716, 718 и 720 соответственно, как описано для фиг.6. В модифицированном блоке 4005 абонента направленный ответвитель 4110 (718 на фиг.6) подсоединен к гибридному сумматору 4130, и блок 4090 (726 на фиг.6) абонента обратной линии связи подсоединен к гибридному сумматору 4140.
Кроме упомянутых отличий принцип действия блока 3010 сети аналогичен принципу действия блока 602 сети, и принцип действия блока 4010 абонента аналогичен принципу действия блока 702 абонента.
Описание последовательности операций управления, приведенное для фиг.7, 8, 9, 10 и 11, также может использоваться для цифровой реализации блока 3005 сети и блока 4005 абонента, которая описана выше на фиг.19 и 20.
На фиг.21 изображен пример цифровой реализации блока 5005 (1002 на фиг.12) сети с использованием кабеля передачи в качестве физической среды для связи с блоком 6005 (2002 на фиг.13) абонента. Блок 1002 сети, показанный на фиг.12, модифицирован в блок 5005, показанный на фиг.21, для передачи и приема сигналов от блока 6005 абонента (на фиг.22), который представляет собой модифицированный варианта блока 2002 абонента, показанного на фиг.13, по кабелю, способному поддерживать рабочую ширину полосы частот и частоты сигналов блоков сети 5005 и абонента 6005. Модифицированный интерфейсный блок 5020 кабеля состоит из интерфейсного блока 5220 линии, который подсоединен к кабелю 5210 передачи/приема, и блока 5250 модема линии.
Интерфейсный блок 5220 линии и блок 5250 модема линии обеспечивают средство для согласования нагрузки для подключения к линии 5210 передачи и другие подходящие компоненты, такие как усилители, преобразователи модуляции и частоты, для надежной передачи по линии 5210 передачи. Конструкция интерфейсного блока 5220 линии зависит от характеристик линии 5210 передачи и хорошо известна в технике. Например, даже линии питания или телефонные линии внутри здания могут использоваться в качестве линии 5210 передачи (как в спецификации HomePNA), где интерфейсный блок 5220 линии предназначен для такой работы. Блок 5250 модема линии может использоваться для модуляции и демодуляции, АЦП, ЦАП и всех других функциональных возможностей модема для передачи сигнала, генерируемого блоком 5010, и приема сигнала, генерируемого блоком 6010. Также конструкция блока 5250 модема общеизвестна в технике, и в качестве примерных технологий могут быть упомянуты HomePNA и Home Networking (создание и использование домашних сетей). Блок 5250 модема линии подсоединен к блоку 5260 мультиплексора данных и блоку 5270 демультиплексора данных. Блок 5250 модема линии может быть реализован или по аналоговой, или по цифровой технологии (или объединенной технологии). В примере предполагается, что блок 5250 модема линии реализован цифровым образом.
Блок 5260 мультиплексора данных также подсоединен к блоку 5110 приведения в определенное состояние сигнала и блоку 5145 линии связи управления и используется для мультиплексирования выборок управления, генерируемых блоком 5145 линии связи управления, и выборок сигнала, генерируемых блоком 5110 приведения в определенное состояния сигнала. Блок 5260 мультиплексора может интегрироваться в блок 5110 приведения в определенное состояние сигнала. Альтернативно, выходные сигналы блока 5110 приведения в определенное состояние сигнала и блока 5140 линии связи управления могут отдельно подключаться к блоку 5250 модема линии, где они модулируются на соседних несущих для одновременной передачи на блок 6005 абонента.
Блок 5270 демультиплексора данных также подсоединен к блоку 5130 приведения в определенное состояние сигнала и блоку 5145 линии связи управления и используется для демультиплексирования принятых выборок управления и выборок сигнала, генерируемых блоком 6005 абонента. Блок 5270 демультиплексора может интегрироваться в блок 5130 приведения в определенное состояние сигнала. Альтернативно, вход блока 5130 приведения в определенное состояние сигнала и блока 5145 линии связи управления может отдельно подключаться к блоку 5250 модема линии, если сигналы управления и данных модулируются на соседних несущих для одновременной передачи блоком 6005 абонента.
В блоке 5005 сети блок (1016 на фиг.12) приемника калибровочного сигнала больше не реализуется отдельно. Так как недоступен тракт аналогового сигнала на обратной линии связи блока 5005 сети, блок (1016 на фиг.12) приемника калибровочного сигнала интегрирован и выполнен в блоке 5130 приведения в определенное состояние сигнала.
Принцип действия блоков 5110, 5120, 5130, 5140, 5141, 5145, 5300, 5100, 5150, 5090, 5160, 5080, 5170, 5070, 5180, 5190, 5060, 5050, 5040 и 5030 на фиг.30 аналогичен, по работе и описанию, 1022, 1024, 1048, 1060, 1061, 1062, 1070, 1020, 1050, 1018, 1052, 1014, 1054, 1012, 1056, 1058, 1010, 1008, 1004 и 1006 соответственно, как описано для фиг.12.
На фиг.22 изображен пример цифровой реализации блока 6005 (2002 на фиг.13) абонента с использованием кабеля передачи в качестве физической среды для связи с блоком 5005 (1002 на фиг.12) сети. Блок 2002 абонента, показанный на фиг.13, модифицирован в блок 6005, показанный на фиг.22, для передачи и приема сигналов от блока 5005 сети, который представляет собой модифицированный варианта блока 1002 сети, показанного на фиг.12, по кабелю, способному поддерживать рабочую ширину полосы частот и частоты сигналов блоков сети 5005 и абонента 6005. Модифицированный интерфейсный блок 6020 кабеля состоит из интерфейсного блока 6230 линии, который подсоединен к кабелю 6240 передачи/приема, и блока 6220 модема линии.
Интерфейсный блок 6230 линии и блок 6220 модема линии обеспечивают средство для согласования нагрузки для подключения к линии 6240 передачи и другие подходящие компоненты, такие как усилители, преобразователи модуляции и частоты, для надежной передачи по линии 6240 передачи. Конструкция интерфейсного блока 6230 линии зависит от характеристик линии 6240 передачи и хорошо известна в технике. Например, даже линии питания или телефонные линии внутри здания могут использоваться в качестве линии 6240 передачи (как в спецификации HomePNA), где интерфейсный блок 6230 линии предназначен для такой работы. Блок 6220 модема линии может использоваться для модуляции и демодуляции, АЦП, ЦАП и всех других функциональных возможностей для передачи сигнала, генерируемого блоком 6010, и приема сигнала, генерируемого блоком 5005. Также конструкция блока 6220 модема общеизвестна в технике, и в качестве примерных технологий могут быть упомянуты HomePNA и Home Networking (создание и использование домашних сетей). Блок 6220 модема линии подсоединен к блоку 6200 мультиплексора данных и блоку 6210 демультиплексора данных. Блок 6220 модема линии может быть реализован или по аналоговой, или по цифровой технологии (или объединенной технологии). В примере предполагается, что блок 6220 модема линии реализован цифровым образом.
Блок 6210 мультиплексора данных также подсоединен к блоку 6140 приведения в определенное состояние сигнала и блоку 6150 линии связи управления и используется для мультиплексирования выборок управления, генерируемых блоком 6150 линии связи управления, и выборок сигнала, генерируемых блоком 6140 приведения в определенное состояния сигнала. Блок 6210 мультиплексора может интегрироваться в блок 6140 приведения в определенное состояние сигнала. Альтернативно, выходные сигналы блока 6140 приведения в определенное состояние сигнала и блока 6150 линии связи управления могут отдельно подключаться к блоку 6220 модема линии, где они модулируются на соседних несущих для одновременной передачи на блок 5005 сети.
Блок 6200 демультиплексора данных также подсоединен к блоку 6100 приведения в определенное состояние сигнала и блоку 6150 линии связи управления и используется для демультиплексирования принятых выборок управления и выборок сигнала, генерируемых блоком 5005 абонента. Блок 6200 демультиплексора может интегрироваться в блок 6100 приведения в определенное состояние сигнала. Альтернативно, вход блока 6100 приведения в определенное состояние сигнала и блока 6150 линии связи управления могут отдельно подключаться к блоку 6220 модема линии, если сигналы управления и данных модулируются на соседних несущих для одновременной передачи блоком 5005 сети.
Принцип действия блоков 6150, 6100, 6110, 6140, 6155, 6151, 6120, 6130, 6090, 6160, 6170, 6080, 6180, 6070, 6190, 6060, 6050, 6030 и 6040 на фиг.22 аналогичен, по работе и описанию, 2056, 2020, 2022, 2046, 2054, 2055, 2021, 2023, 2024, 2044, 2042, 2026, 2040, 2028, 2038, 2030, 2032, 2034 и 2036 соответственно, как описано для фиг.13.
Описание последовательности операций управления, приведенное для фиг.7, 8, 9, 10 и 11, также может использоваться для цифровой реализации блока 5005 сети и блока 6005 абонента, которая описана выше на фиг.21 и 22.
Кроме упомянутых отличий принцип действия блока 5010 сети аналогичен принципу действия блока 1002 сети, и принцип действия блока 6010 абонента аналогичен принципу действия блока 2002 абонента.