专利名称：基于功率动态分配以调节接收机动态范围的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及接收相对高动态范围信号的方法和装置，具体涉及基于接收的信号强度分配这些接收的信号到某些信道的方法和装置。
通信系统，尤其是无线通信系统，包括用户之间互相通信或与系统通信的多个通信信道。
图1表示典型的无线通信系统中的一部分。图1中的无线通信系统描绘包括多个小区(例如，102,104,106,108,110)的蜂窝式系统，其中每个小区是通信网设备覆盖的地理区域的符号表示，这些设备通常称之为小区基站或基站(例如，112,114,116,118)。每个基站有包括无线电设备在内的系统设备，用于发射和/或接收基站与用户设备之间的通信信号。服务供应商利用系统设备能够在各个小区覆盖的区域内进行通信，系统设备还可以包括位于基站之外的其他设备。服务供应商(也称之为操作员)是拥有，控制和运行系统设备的实体。术语“用户(user)”以下与术语“用户(subscriber)”可以交替地使用，用于指出允许被接入(在可能时)到通信系统的实体(即，个人，设施，或其组合)。用户利用用户设备接入到通信系统。接入到通信系统是用户利用通信系统资源(例如，系统设备，通信信道)的能力。用户设备通常是通信系统用户使用的蜂窝式电话或任何其他的通信设备。例如，用户设备可以是无线便携式计算机或任何其他的装置，该装置接受系统设备的指令发射和/或接收通信系统中不同信道的信息。系统设备还包括处理设备，用于检索通信信号携带的信息和实施基于通信协议的过程。通信协议是一组过程或进程，指挥通信系统中用户之间的通信是如何被启动，维持和终止的。通信协议还指挥用户设备与系统设备之间的通信。通信协议是众所周知和建立标准的一部分，它是用户设备和通信系统操作员拥有和运行的系统设备所遵从的标准。
参照图2，图2表示被分成6个称之为扇区的独立区域的小区104。小区104有6个扇区(200,202,204,206,208,210)，每个扇区有指定的无线电设备，用于发射和/或接收位于那些扇区中基站116与用户之间的通信信号。图2所示的每个小区基站中无线电设备，或每个扇区中无线电设备，按照通信系统遵从的标准和服务供应商建立的信道计划运行在不同的一组信道上。例如，蜂窝式无线通信系统的通信标准往往部署信道对，信道对是由用户设备发射到基站的上行链路和基站发射到用户设备的下行链路构成的。信道计划指挥每个小区或每个扇区内可以利用的特定通信信道子集合，这些特定信道子集合是通信系统运行的全部信道集合中的一部分。例如，位于扇区200内的用户从分配给小区104中扇区200的无线电设备(通常在基站116中)发射和接收通信信号。通信信号携带用户设备与系统设备之间传递的信息。
在许多蜂窝式通信系统中，当用户从一个小区迁移到另一个小区时，或从小区中一个扇区迁移到相同小区的另一个扇区时，完成所谓的越区切换过程。越区切换能够使用户已迁移到的小区或扇区(即，新小区或新扇区)中无线电设备发射，接收或用其他方法处理来往于该用户的通信信号。迁移用户离开的小区或扇区(即，旧小区或旧扇区)中无线电设备越区切换用户信号的处理到新小区或新扇区的无线电设备。在许多情况下，新小区或新扇区中无线电设备使用的信道集合不同于旧小区或旧扇区中无线电设备使用的信道集合。因此，用户设备(例如，蜂窝式电话)往往设计成能够在多个信道或信道对之一上传递(即，发射和接收)通信信号。用户设备设计成在任何一个上行链路信道上发射信号和在任何一个下行链路信道上接收信号。用户设备的信道选择决定是由系统设备完成的。基站116中各种无线电设备设计成处理整个工作信道集合内任何的用户设备信号，但通常只有服务供应商信道计划部署的那些信道被特定基站中的系统设备所监测或利用。无线电设备包括发射机，接收机和其他的处理设备，这些处理设备完成诸如编制帐单和给请求接入到通信系统的用户分配资源的任务。
参照图3，图3表示基站内使用的典型窄带(单独载波)无线电接收机结构。术语“窄带”指的是无线电使用的IF(中频)滤波器的带宽。窄带IF滤波器故意把每个特定基站无线电的接收限制在单个上行链路信道。这个信道也称之为载波或载波频率，它指的是单独上行链路信道带宽的中心频率。在基站接收机情况下，这一个上行链路信道是与一个单独用户设备相联系，因此，基站必须利用多个单独载波无线电，为的是在多个通信信道上同时与多个用户设备通信。所以，每个基站无线电仅仅能够处理一个“单独载波”频率。图3所示的窄带接收机利用熟知的接收通信信号方法，且往往部署在不同类型的无线通信系统中，例如，美国移动电话系统(AMPS)和时分多址(TDMA)系统。
信号被天线(未画出)接收，并被传送到射频(RF)滤波器300，它只允许落在某个频带(即，频率范围)内的信号被处理。滤波器300的输出耦合到低噪声放大器(302)，而利用混频器304和可调谐本机振荡器306把LNA 302的输出下转换到中频(IF)。混频器304和本机振荡器306的作用是把频率内容变换到特定的IF。利用可调谐本机振荡器调谐到任何一个特定的上行链路载波，并使它的信息内容(信号带宽)落在窄带IF滤波器内。混频器304的输出加到IF滤波器308，它设计成有足够窄的频带，仅仅允许传输单个信道。
来自其他载波频率上其他用户设备的RF信号不会落在IF滤波器308的窄带宽内。IF滤波器308的输出加到自动增益控制(AGC)电路，然后由处理设备(未画出)作进一步的处理。AGC电路能够补偿(衰减或放大)接收的信号，以便保持这个信号在相对恒定的强度上(即，恒定的幅度和/或功率)。AGC电路的运行很简单，因为它一次只需要工作在单个载波上。通过放大或衰减接收的信号，AGC电路补偿信号的强度变化，因此保持接收的信号强度相对恒定。AGC电路完成补偿以保持信号强度相对恒定，这并不影响同时的其他载波，因为这些载波被窄带IF滤波器308滤去。所以，随后的各个处理级不需要设法应付信号强度的重大变化，由于距离和慢衰落的原因(即，来自环境的衰减效应)，AGC电路已经使信号幅度的变化达到平衡。此外，由于存在IF滤波器308，随后的各级并不同时接收来自多个用户设备的多个信号。
这种窄带或单独载波结构的一个主要缺点是，当系统的容量增大而允许同时使用更多的信道时，必须添加更多的无线电到每个基站。为了增加通信系统服务的用户数目而不必添加更多的窄带单独载波无线电，服务供应商宁愿采用较新的基站结构，这种基站结构利用宽带多载波无线电接收机。
图4表示典型的宽带多载波基站无线电接收机的结构。RF滤波器400接收落在其工作频带或带宽内的通信信号。RF滤波器400的带宽设计成覆盖通信系统可以工作的整个上行链路信道集合，但是排除工作在其带宽之外的其他系统的干扰。任何落在该带宽之外的信号不能传输通过滤波器400到达LNA 402。与窄带单独载波无线电的结构不同，宽带多载波无线电的IF滤波器能够同时接收多个信号。取决于IF滤波器406的带宽，单个无线电可以同时接收许多或所有包含在RF滤波器400的RF带宽内独立载波。IF滤波器406的带宽可以与RF滤波器400有相同的带宽。LNA 402的输出加到混频器404，它同时频率转变所有的RF信号成IF信号。该信号传播通过IF滤波器406，通过增益级407，到达模数(A/D)转换器408。总线410中传递的数字信息包含来自所有同时载波的信息。独立的数字处理单元412,414，和416在最后解调之前完成隔离各个载波所需的数字滤波。A/D转换器是熟知的把模拟信号转变成数字信号的电路。所以，IF滤波器406，增益级407，和A/D转换器408同时处理多个载波。
由于相对高的信号动态范围，宽带多载波无线电结构存在严重的问题。动态范围是指接收的各种载波中最大的强度(即，功率或幅度)之差。因此，多载波无线电内最弱载波与最强载波之差代表那个信号的动态范围。在许多情况下，宽带多载波无线电结构内的各种载波有强度相差很大的各种强度。我们说这些结构有相对高的动态范围。
可以接收到一些有相对高信号强度的载波，而几乎检测不到其他同时接收的载波，这是因为它们相对低的信号强度。若无线电接收机的动态范围小于多个载波的动态范围，则不能正确地接收到一些载波信号，造成误差发生这些信号携带的信息中。
接收机的动态范围定义为可以被接收的信号幅度(或功率)范围，因为这些信号是在最小可测信号(MDS)电平之上，又在接收机的过载或压缩电平之下。MDS定义为这样的强度电平，在此电平之下信号不能被正确地接收到；即，该信号甚至没有被检测到，或检测到它相对弱的强度造成误差发生在携带的信息中。强度在压缩电平之上的信号是失真的，因为这些信号使接收机过载，造成误差发生在这些信号携带的信息中。
各个接收的载波强度取决于几个因素，其中包括基站与用户设备之间的距离，阴影衰落，和快速衰落。距离造成缓慢改变的接收功率电平变化。阴影衰落是信号强度中的快速起伏，这是由于用户设备与基站之间路径上的障碍物。快速衰落，也称之为瑞利衰落，它是由于多个射线的相长和相消叠加造成的。射线是信号的不同部分。这些射线取不同的路径(也称之为多路径)，这是因为在它们环境中物体上发生的反射。所有这些因素组合在一起，造成与每个各自用户设备相关的每个载波强度(即，功率电平或幅度电平)随时间的快速和严重起伏。位置处在相对接近于基站的用户信号与位置处在相对远离基站的用户信号比较有较高的信号强度(较小的退化)。当所有独立的载波是在多载波无线电接收机的动态范围内时，可以正确接收有某个动态范围的多个同时载波。只有当多个载波是在MDS电平之上又在压缩电平之下时，才可能正确地接收到多个载波。
缺乏足够的动态范围表现在三个方面不可检测的信号，过载失真，和小信号抑制。参照图4，若增益级407的增益太小，则最弱的信号仍然不能被随后各级检测到，因为它们的信号强度仍在随后各级的MDS电平之下，即使最强的信号能够可靠地被检测和解码。若增益级407的增益太大，则最强的信号因增益级407以及随后各级的压缩和非线性效应而失真，因此发生这些强信号的解码误差。即使增益级407的增益被正确地设置到允许检测最弱的信号而同时没有最强信号的过载压缩，仍可能发生称之为小信号抑制的非线性效应。
在有非常强信号的同时，若相对弱的信号没有经受全部增益，则发生小信号抑制效应，所以，这些弱信号可能落在随后各级的MDS电平之下。参照图3，小信号抑制效应也可能发生在无线电结构的RF前端，在LNA 302和/或在混频器304中，它称之为带内阻塞。带内阻塞指的是这样一种现象，其中弱载波与强载波的强度之差是很大的(大于80 dB)，使得接收机在有强信号的同时很难正确地解码这个弱信号。对于图3所示的窄带单独载波无线电结构，这种带内阻塞往往是接收机动态范围的基本限制。
宽带多载波无线电接收机的动态范围通常是受图4中其A/D转换器(例如，转换器408)动态范围的限制。典型的是，A/D转换器的动态范围在60-80 dB量级上。A/D转换器的动态范围是该A/D转换器可以正确地处理的最弱信号与最强信号之差(强度差)。能够补偿单个瞬时载波(根据需要衰减或放大单个接收的信号)动态范围的AGC放大器不能用在宽带多载波无线电接收机中。这是因为同一个增益增益值不能同时适合于所有的不同载波。
一种限制基站接收机经受动态范围的方法是动态地控制用户设备辐射的信号强度(即，功率或幅度)，因而限制基站接收机的接收信号动态范围。给位置相对接近于基站的用户设备发出指令，降低它们的发射功率以避免过载，而给位置相对远离基站的用户设备发出指令，辐射更大的功率电平以补偿距离效应和阴影衰落效应。为了动态地控制用户设备辐射的信号强度，就要求基站监测接收的信号强度，然后作出决定是否升高，降低，或保持当前的用户设备信号电平。利用特定的功率控制信道允许基站通知用户设备它的最新功率控制指令。这种安排和附加电路的速度和准确性以及对基站部分和用户设备所要求的复杂性使这个问题变得相当复杂，因此，不可能利用没有这些特征的现有用户设备给以实施。
所以，我们需要的是一种相对简单和价廉的方法和装置，它能够正确地接收具有相对高动态范围的多载波信号。
本发明提供一种正确地接收有相对高动态范围信号的装置和方法。信号是从通信系统的用户设备和/或系统设备接收到的。该装置包括有多个频带的多路器(channelizer)，其中给每个频带分配一个动态范围。该装置还包括耦合到多路器的控制器和耦合到控制器的呼叫处理模块。当信号被多路器接收时，控制器确定接收的信号幅度(或功率)。控制器确定接收的信号是否在合适的频带。若信号强度落在分配给发射该信号频带的动态范围之外，则控制器连同呼叫处理模块发送一个消息给发射该信号的用户设备。该消息指示所述用户设备在合适的频带发射信号，因此，信号强度是在给这个合适频带分配的动态范围内。按照这种方式，具有相对高动态范围的信号可以被该装置正确地接收。
本发明的方法是监测频带和确定每个频带中接收的信号幅度。本发明的方法还基于接收的信号幅度确定这个信号是否在合适的频带内；并发射一个消息给发射信号的用户设备，在其合适的频带内发射该信号。
图1表示典型无线蜂窝式通信系统中的一部分；图2表示图1所示的一个小区，其中所述小区被分成6个扇区；图3是现有技术窄带单独载波无线电接收机的结构方框图；图4是现有技术宽带单独载波无线电接收机的结构方框图；图5表示本发明的装置，该装置耦合到与通信系统中用户通信的基站铁塔和天线；图6表示更详细的本发明装置的方框图；图6A和6B表示本发明装置内信号的原理图；图7描述本发明的方法；图8表示图2小区中的一个扇区被分成三个部分；图9表示特定的通信系统频带分配方案，以及如何利用它们完成通信系统中特定用户的越区切换。
本发明的装置包括配置成接收信号(例如，多个载波信号)的无线电设备，和基于基站接收机接收的通信信号强度(例如，幅度或功率)使这些信号在某个频带被发射。本发明的装置分配某个动态范围给这些频带。当信号被接收到时，确定该信号的幅度；即，确定组成该信号的所有各个载波的幅度。本发明的装置使多个载波作频率转播，因此，所有不同的载波是在合适的频带内被接收到的。合适的频带是这样一些频带，其分配的动态范围包含位于其中的信号幅度。按照这种方式，有相对高动态范围的信号(即，多载波)可以在不增加复杂电路的情况下被正确地接收到。
现在参照图5，图5表示通过无线通信链路502(从基站到和用户设备的下行链路)和通信链路504(从用户设备到基站的上行链路)与用户设备500(例如，蜂窝式电话)通信的本发明装置。本发明装置包括耦合到多路器506c的接收机前端506a。多路器506c耦合到控制器506d，而控制器506d耦合到呼叫处理单元510。为了便于解释，还画出发射机506b，接收天线514，发射天线516和铁塔512，但是，这些不是本发明装置中的一部分。来自用户设备500的信号经无线通信链路504被天线514接收。信号被接收机前端506a接收到，它RF滤波，放大，和下转换接收的信号。接收的信号通常包含来自不同用户的信号，即，来自用户设备500的信号以及该系统中其他用户的信号。然后，信号加到多路器506c，它再IF滤波，放大，A/D转换，和数字处理该信号。多路器506c包括多个频带滤波器(利用模拟IF滤波器实现)，给其中每个滤波器分配某个动态范围。多路器506c还包括数字滤波器，数字检测器，和数字解码器，用于接收每个信号和按照任何已知的方式确定每个频带中接收的信号强度(例如，幅度或功率)。控制器506d经通信链路508发射幅度信息给呼叫处理模块510。如图所示，呼叫处理模块通常位于移动电话交换局(MTSO)，MTSO的位置往往远离基站。呼叫处理模块510按照通信系统遵从的协议发射消息(经天线516和通信链路502)给用户设备500。该消息指示用户设备500重新调谐到合适的信道对；通过不同的信道对发射和/或接收信息。
用户设备500能够在整个RF频带内的任何信道对上发射和接收通信信号。呼叫处理模块510选取特定的信道对，所以，它是在基于接收信号幅度(或功率)的合适频带内。呼叫处理模块510使用户设备500在合适RF频带中发射通信信号，因此，该信号的强度(幅度或功率)是在选取频带的动态范围内。控制器506d频繁地(或连续地，或周期性地，或非周期性地)监测多路器506c各个频带的信道。若来自用户设备500的信号强度发生这样的变化，它不在选取频带的分配动态范围内，则控制器506d连同呼叫处理模块510指示用户设备500重新调谐到不同的信道对。这个信道对是这样选取的，使上行链路信道是在合适的RF频带，其动态范围包含该信号的幅度(或功率)。
现在参照图6，图6表示更详细的本发明装置的方框图。无线电结构被分割成两部分无线电前端630和多路器电路632。包括多个载波的信号被RF滤波器600接收。该信号加到低噪声放大器(LNA)602上，然后加到混频器603，它下转换整个RF频带成宽带IF信号。宽带IF信号加到IF放大器603a，然后加到多路器632中的信号分路器604。
信号分路器604把信号加到三个IF滤波器(606,608，和610)中的每一个。本发明的装置不仅仅限于代表三个频带的三个IF滤波器；采用三个IF滤波器只是为了便于解释和说明。三个IF滤波器中的每一个是频带处理链的一部分。每条频带处理链包括IF频带滤波器(滤波器606,608，或610)，IF放大器(放大器612,614，或616)，模数转换器(A/D 618,620，或622)和并行的数字处理单元集合(数字处理器650-660)。在这些数字处理器内完成几个功能，包括隔离单个调制载波的数字滤波，确定各个载波信号强度的数字解调和导出信息位的解码操作，信息位代表用户话音信号或用户数据。然后，把各个用户数据传送到总线676作进一步的处理或传输给用户。
本发明的装置还包括控制器624，它作出小区内越区切换的决定，以及作为呼叫处理器628与基站发射机630之间的接口。小区内越区切换是发生在小区内部的越区切换，即，相同小区中两个无线电之间的越区切换。发射机630用于传递指令(以消息的形式)到用户设备，指示该设备重新调谐以完成小区内越区切换。小区内越区切换是用户设备通过不同的信道对能够发射和接收信息的过程，该信道对有按照本发明方法正确分配的动态范围。消息是在下行链路信道上被传递的。
在运行期间，信号的载波状态表示在图6A和6B中。为了简化，所示信号包括6个载波(601a-601f)，代表来自多个用户的通信信号。RF滤波器600的带宽为fH-fL，在此带宽内规定三个频带。这三个频带是带宽为fH-fL的下频带603，带宽为f2-f1的中频带605，和带宽为fH-f2的上频带607。应当注意，如此规定的三个频带仅仅是为了便于说明。本发明的装置可以规定任意的频带数目，而不仅仅限于三个频带。对于如图所示被滤波器600接收的多载波信号，载波601a和601b是下频带信号，载波601c和601d是中频带信号，而载波601e和601f是上频带信号。在图6A中，信号可以有不同强度的载波。图6A表示在完成小区内越区切换之前本发明装置接收的信号。
如图6A所示，给每个频带分配一个动态范围。例如，下频带603有分配的动态范围，范围1(信号强度的上范围)；中频带605有分配的动态范围，范围2(信号强度的中范围)；而上频带607有分配的动态范围，范围3(信号强度的下范围)。每个分配的动态范围代表信号幅度(或功率)的范围，按照本发明的装置和方法，允许此范围内的信号传播通过每个频带。载波601d和601f的幅度落在范围1内；载波601c和601b的幅度落在范围2内；而载波601a和601e的幅度落在范围3内。构成接收信号的载波被LNA 602放大，被混频器603下转换，被增益级603a放大，然后，经模拟分路器604被路由到IF滤波器606，608和610。分路器604只是一个分配点，把多载波信号馈入到三个IF滤波器。
每个IF滤波器代表一个规定的频带。构成接收信号的各种载波相应地被各个IF滤波器滤波。因此，IF滤波器606只允许频率范围在下频带内的信号传输通过它的电路，并把那些信号加到增益控制电路1(GC 612)，GC 612的输出加到A/D转换器618。具有中频带频率的信号(即，中频带信号)被IF滤波器608滤波，它把所述滤波的信号加到GC2(614)，GC2(614)的输出加到A/D转换器620。上频带信号(即，具有上频带频率的信号)被IF滤波器610滤波，它把所述滤波的信号加到GC3(616)，GC3(616)的输出加到A/D转换器622。GC1-GC3把适当的增益量加到它们各自的信号上，使这些信号的幅度在A/D转换器的动态范围内。相应地设置A/D转换器的动态范围，使A/D转换器的动态范围与其耦合的IF滤波器的动态范围相匹配。
A/D转换器(618,620,622)的输出分别馈入到数字处理器650,652,654,656,658和660，这些数字处理器按照任何已知的方式确定IF滤波器滤波后的信号幅度。把每个信号的幅度传送到控制器624。每个规定频带的分配动态范围存储在控制器624中。控制器624确定信号(或每个信号各自的载波)是否在它们合适的频带内，若不是，则产生一个重新调谐相应用户设备的消息。重新调谐消息使小区内越区切换是按照该通信系统所采用的协议完成的。
该消息指示发射各种接收载波(即，载波601a-601f)的用户在合适的频带内不同的信道上发射它们各自的载波。例如，控制器624确定载波601a是一个要在范围1内处理的弱信号，所以，这个用户设备不应当在下频带603内发射。给发射载波601a的用户设备发出指令，重新调谐到不同的信道对，因此，它发射的载波落在合适的频带内，即，上频带607。所以，载波601a可以正确地被处理，因为它的幅度是在上频带的分配动态范围内。因此，载波601a是从下频带越区切换到上频带。利用小区内越区切换，其他的载波(601b-601f)被越区切换到它们各自的合适频带。参照图6B，所以，来自不同用户设备的多个信号被重新调谐，并按照来自控制器624的指令发射。
来自每个用户设备的每个载波现在是在合适的频带内发射。按照这种方式，多个载波通过这样的频带被接收到，这个频带的动态范围是允许通信信号被处理的。具体地说，对于图6A所示的例子，载波601b的幅度落在范围2内，因此它应当转换到中频带滤波器608。载波601c的幅度是在范围2内，因此它保持在中频带(即，滤波器608)。载波601d的幅度是在范围1内，因此它被转换到下频带滤波器606。载波601e的幅度是在范围3内，因此它保持在上频带(即，滤波器610)。载波601f的幅度是在范围1内，因此它被转换到下频带滤波器606。
图6B表示多个载波，其中每个载波已被重新调谐到它的合适频带。对于范围1内的信号，合适的频带是下频带603；对于范围2内的信号，合适的频带是中频带605；而对于范围3内的信号，合适的频带是上频带607。一般地说，对于某个范围内的信号，合适的频带是这样的一个频带，其分配的动态范围包含该信号的强度(即，功率和/或幅度)；即，各个信号的强度是在该频带的分配动态范围内。载波被重新调谐到它的合适频带，这是由于来自呼叫处理模块628的消息，指示用户设备应当在哪个新的信道上发射它的信号。
当用户设备接收到来自呼叫处理模块628的指令时，它完成越区切换。每个IF频带可以解释成一个单独的无线电。例如，参照图6A和6B，载波601a是从无线电606越区切换到无线电610。因此，来自用户设备的信号是基于该信号的强度(幅度或功率)在位于基站的多个无线电(或IF频带)之间进行越区切换。若信号的幅度发生这样的变化，它现在是在给第二无线电分配的动态范围内，则第一无线电处理的信号被越区切换到第二无线电。因此，本发明的方法和设备使信号在频率上作重新调谐，它可以在合适的频带中被接收到。
现在参照图8，图8表示基站116所在的扇区200。扇区200被分割成三个不同的部分，各个部分用与基站之间的距离来规定。部分802是在距离1内的区域。部分804是在距离1与距离2之间的区域。部分806是在距离2与距离3之间的区域。各个用户(例如，A,B,C,…F)是在整个扇区内。从扇区内某个用户接收到信号的相对幅度或相对功率(通常是用分贝或dB表示)是与该用户所在的距离跨度成比例；即，图8中所示的距离是直接地与图6A和6B中所示的幅度范围有关。例如，基站116从用户B接收到的信号幅度(或功率)低于从用户G接收到的信号幅度(或功率)。从图8可以清楚地看出，用户G比用户B更接近于基站116。来自部分802中用户的信号幅度与来自部分806中用户的信号幅度可以相差高达100 dB。以下，术语“范围”可用于描述图8中所示的距离和图6A，6B和9中所示信号幅度(功率)的动态范围。
当用户在相同的扇区内从一个范围迁移到另一个范围时，本发明的装置和方法完成硬越区切换。例如，再参照图8，当用户A从扇区200的部分802迁移到部分804时，在IF频带1与IF频带2之间完成硬越区切换(见图6A,6B和8)。
图9表示图8扇区200中用户的工作频带。当用户A从范围1移动到范围2时，基站116从用户A接收到的信号幅度(或功率)从范围1内下降到范围2内。因此，现在来自用户A的信号幅度是在范围2内。按照本发明的方法和装置，指示用户A在IF频带2发射它的信号完成越区切换。如图9所示，该频带按照重用计划被分成几个信道。这种重用计划在蜂窝式系统中是已经确立的，作为在不同的基站中分配不同信道使用的方法，以减小相邻基站中用户之间的干扰。IF频带1包含信道21,57,93,129；IF频带2包含信道165,201,237和273；IF频带3包含信道309,345,381和417。与信道在IF频带内的位置不同，信道编号没有什么意义；选取信道编号只是便于说明。这些信道可以是或可以不是等间隔分布，且可以按照任意的顺序被使用。
对IF频带1，用户K在信道21中发射，用户G在信道57中发射，用户J在信道93中发射，而用户A在信道129中发射。在IF频带2，用户C在信道165中发射，等等。请注意，在IF频带2的可用信道273中没有用户在发射，在IF频带3的可用信道417中也没有用户在发射；即，可用信道273和417当前是空闲的。继续上述的例子，当用户A从范围1迁移到范围2时，促使它的幅度在动态范围2内而不是在动态范围1内，完成越区切换。在图9所示的特定信道方案中，按照本发明的装置和方法给用户设备A发出指令，不再在信道129发射它的信号，而现在是在信道273发射它的信号。图9还表示基于接收的信号幅度可以发生不同的越区切换。例如，当载波是从IF频带2调谐到IF频带1时，发生越区切换1；当载波是从IF频带1调谐到IF频带3时，发生越区切换6；等等。
现在参照图7，图7表示本发明的方法。特别是，本发明的方法是由基站设备完成的，它指示用户设备在合适的频带发射它们的信号。所以，基站设备能够处理相对高动态范围的信号。在步骤700，基站设备监测各种接收机频带(即，信道)。按照任何已知的方式监测接收机频带，即，连续地检测，频繁地监测，周期性地监测或非周期性地监测。控制器(例如，图6,6A和6B中的控制器624)连同呼叫处理模块(例如，图6,6A和6B中的模块628)完成监测步骤。
在步骤702，基站设备确定每个接收信号的幅度。具体地说，对于频带内接收的每个信号，把接收机频带(IF滤波器)的输出转变成数字信号，由控制器处理和识别。基站设备不但确定接收信号的幅度(或功率)，而且该设备还确定被接收信号的频带。在步骤704，基于那个信号的强度(即，幅度或功率)，控制器确定接收信号的合适频带。控制器有存储在其中的多个范围，而每个范围与特定的接收机频带相联系。给每个频带分配一个特定的幅度(或功率)范围。在步骤706，把接收信号的幅度与发射信号频带的分配动态范围进行比较，以确定该信号是否在合适的频带。若信号的幅度是在这样频带，其分配的动态范围包含信号的幅度，就说该信号是在合适的频带。本发明的方法回到步骤700，继续监测接收机频带。否则，本发明的方法进入到步骤708，指示该用户设备重新调谐，为的是在合适的频带发射它的信号。具体地说，基站设备(例如，控制器或呼叫处理模块)送出小区内越区切换消息到不在合适频带内发射信号的特定用户设备。这个越区切换消息指示所述用户设备在合适频带内的信道上发射。如上所述，基于接收信号的幅度，基站设备确定合适的频带。基站继续检测接收机频带，使用户信号在合适的频带被发射。
权利要求
1．一种接收具有一定强度的信号的装置，该装置的特征是多路器(506c)，配置成接收信号和有多个频带，其中给每个这样的频带分配一个动态范围；控制器(506d)，耦合到多路器，其中所述控制器配置成确定多路器接收的信号的强度和从确定的强度产生信息；和呼叫处理模块(510)，耦合到控制器，其中所述呼叫处理模块接收来自控制器的信息，并基于接收的信息发射一个消息，其中该消息使该信号在合适的频带中被发射。
2．按照权利要求1的装置，还包括耦合到多路器的前端接收机(506a)，其中所述前端接收机配置成接收信号和传送所述信号到多路器。
3．按照权利要求2的装置，其中前端接收机有对应于多路器频带的多个频带。
4．按照权利要求1的装置，其中控制器还配置成确定接收信号所在的频带。
5．按照权利要求4的装置，其中产生的信息是基于接收信号的强度和频率，信号是在该频率内被接收到的。
6．按照权利要求1的装置，其中信号强度是基于该信号的幅度和/或功率。
7．按照权利要求6的装置，其中呼叫处理模块选取合适的频带，使接收信号的幅度和域功率是在选取合适频带的分配的动态范围内。
8．按照权利要求1的装置，其中给该频带分配的动态范围存储在控制器中。
9．一种接收具有一定强度的信号的方法，该方法的特征在于以下的步骤监测通信系统的接收机频带；确定接收机频带中接收的信号的强度；基于确定的强度产生一个消息，其中所述消息使该信号处在合适的频带中。
10．按照权利要求9的方法，其中监测接收机频带包括监测通信系统的通信信道。
11．按照权利要求9的方法，其中确定信号的强度还包括分配动态范围给接收机频带；和确定接收信号所在的频带。
12．按照权利要求9的方法，其中基于确定的信号强度产生一个消息包括基于确定的信号强度和接收信号所在的频带产生一个消息。
全文摘要
一种正确地接收有相对高动态范围通信信号的方法和装置。通信信号是由通信系统中的设备发射的。包含多个滤波器的接收机用于接收通信信号,其中每个滤波器代表一个频带。给每个频带分配一个特定的动态范围。耦合到接收机的控制器确定接收信号的幅度。控制器还耦合到呼叫处理模块。控制器还确定接收的信号是否在合适的频带内;即,接收信号的幅度是否在给发射信号频带分配的动态范围内。
文档编号H04Q7/38GK1298264SQ0012920
公开日2001年6月6日 申请日期2000年9月28日 优先权日1999年9月30日
发明者沃尔特·约瑟夫·卡明斯基, 阿里德·科尔斯鲁德, 马克思·阿龙·索伦兹 申请人:朗迅科技公司