短距离蜂窝增强器的制作方法

专利名称：短距离蜂窝增强器的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线通信系统，具体涉及无线通信系统中的转发器、或者短距离蜂窝增强器。
背景技术：
现有的蜂窝网络，如用于移动通信的全球系统(GSM)和IS95，意图提供蔓延和连续的覆盖，以便支持这样的系统期望的高终端移动性。但是，尽管仔细地设计网络，这样的网络的室内(建筑物中)覆盖或具有高遮蔽(shadowing)衰减的地方(例如隧道)的覆盖经常是“打补丁的”，最好时具有“覆盖缺口(holes)”，而在最坏的情况下没有覆盖。削弱的室内覆盖的原因是蜂窝基站通常放在建筑物外，比平均建筑物高度更高，以提供大的区域覆盖。虽然信号在“街道级”可能是足够的，但它由建筑材料严重地衰减，降低了建筑物中的信号功率，导致差的收敛。信号功率的损失(衰减)依赖于建筑材料并且可能是对穿过每道墙几十dB。在第三代系统如宽带码分多址(WCDMA)和cdma2000中，问题加重了，因为这些新系统具有高数据传输的能力，这导致较低的信息比特能量(Eb)，以及大大降低的链路预算(budget)和蜂窝覆盖区。现在，用于提供室内覆盖的通常的解决方案是I)在同一地理区域中更多的室外基站，支持更小的小区大小。
II)微小区。
III)微微小区(建筑物中小区)。
IV)传统的转发器。
清楚的是，所有上面的解决方案(除了转发器解决方案)很昂贵，并且涉及蜂窝网络基础设施的昂贵投资，并且规划和操作复杂得多。存在其它解决方案，如能够在给定地理区域中增强信号的转发器。
转发器解决方案虽然比基站便宜，但是有几个缺点。这些室外转发器对私人用户仍然太昂贵，并且涉及仔细的规划。大多使用大的定向天线或者额外的回程频率以降低天线增益规格，这导致较低的频谱效率并且容量受限。转发器趋向于发射最大允许的发射功率，并且经常在网络中导致增大的干扰，因此可能不适合网络运营商。室内转发器尽管比室外版本便宜，但是通常涉及在房顶上安装高度定向天线以及确保的天线隔离，产生对熟练安装和操作的花费高的要求。因此，系统一般对无技能的使用者太复杂，并且对非常局部化的覆盖区域中的使用不是足够便宜。

发明内容
根据通信设备的一实施例，一种转发器，在无线通信系统中传递网络收发信机和用户收发信机之间的业务。该转发器包含网络单元，它保持和网络收发信机的网络链路；用户单元，它保持和用户收发信机的用户链路；网络单元和用户单元之间的双向通信路径，其帮助自治转发器跳中网络收发信机和用户收发信机之间的信号通信，该转发器跳在网络收发信机和网络单元之间，在用户收发信机和用户单元之间，以及在网络单元和用户单元之间；以及各波束成形器，它分别耦合到网络单元和用户单元，并且适于传达网络和用户收发信机的工作频带中的信号，并且控制有效的辐射功率。


通过参考下面的说明和附图，可以最好地理解与操作的结构和方法有关的本发明的实施例，附图中图1是说明具有两个基站的蜂窝网络的实施例的示意方块图；图2是描述转发器的前向链路部分的实施例的示意方块图；图3是显示转发器的反向链路部分的实施例的示意方块图；图4是说明包括网络单元和用户单元的系统的实施例的示意方块图；图5是说明包括实现天线分集的网络单元的系统的实施例的示意方块图；图6是描述使用两个天线用于天线分集的转发器的实施例的示意方块图；图7A、7B、7C和7D是描述用于网络单元的系统操作流的实施例的流程图；图8A、8B、8C和8D是描述用于用户单元的系统操作流的实施例的流程图；
图9是说明网络单元的数字实现的实施例的示意方块图，该网络单元包含可以用于天线分集的多个天线；图10是说明用户单元的数字实现的实施例的示意方块图，该用户单元包含可以用于天线分集的多个天线；图11是显示背靠背(back-to-back)转发器的模拟实现的实施例的示意方块图；图12是显示背靠背转发器的数字实现的实施例的示意方块图；图13A、13B和13C是显示背靠背转发器的操作流的实施例的流程图；图14A和14B是说明信道滤波操作的简化方块图和频谱图；图15A、15B和15C分别说明用于信道滤波器的实施例的信道滤波器的方块图、显示信道滤波器系数的频谱图和描述系数的表格；以及图16-19是显示其它转发器实施例的示意方块图。
具体实施例方式
这里公开的系统提供更好并且局部化的室内覆盖，而不导致网络中的过度干扰、昂贵的设备或网络规划的使用。系统增大了总的网络容量，降低了移动台和BTS发射功率，延长了电池寿命并降低了对用户的“有害的”辐射。
所说明的实施例的描述基于GSM(用于通信的全球系统)网络，该网络是基于时分多址-频分复用(TDD/FDD)的系统，该系统依赖于国家和地区的规定工作在不同频段。但是，通过小的修改，本公开可以同样地应用到任何其它蜂窝系统，包括(但不限于)IS95、cdma2000和WCDMA，并且通过进一步地修改可以应用到无线LAN系统如802.11a、b和g。虽然对蜂窝系统给出说明，但是，通过小的修改，它可以同样地应用到其它系统，如GPS或其它任何使用信号增强能力的系统。工作频率可以在用于移动通信的通信频谱(如PCS1900或DCS1800或GSM900或UMTS2000、ISM或UNII频带)的所选择的部分。这里的说明只是打算作为例子，并且同样地，增强器的利用不仅限于建筑物中覆盖，并且可以用在其它地方如火车、飞机、汽车、隧道等。该例子也可能不包括微小的或不重要的设计细节。以下讨论和说明的单元和子单元符合各许可和未许可工作频带的规定。因此，对公开的不同示例实现和实施例，包括最大发射功率、频谱掩码(mask)、带外辐射的规范和其它用于发射机、接收机、转发器和增强器的规范，对许可和未许可工作频带都满足。
模拟实现例子图1显示具有两个基站(BTS1(101)&BTS2(102))的蜂窝网络100。典型的网络支持多于两个基站。所公开的系统可以应用在任何大小的网络中，不管支持的基站数。BTS1101连接到基站控制器BSC1107。BTS2102连接到基站控制器BSC2108。BTS2102还可以连接到基站控制器BSC1107代替BSC2108。BSC1107连接到移动交换中心MSC109。BSC2108连接到MSC109，或者可以连接到网络中的另一个MSC。MSC109连接到PSTN110。BTS1101具有关联的覆盖区域103。BTS2102具有关联的覆盖区域104。这些覆盖区域可以或可以不交迭。但是，通常规划网络使得存在相当大的交迭以便于切换。移动终端105在覆盖区域103中的建筑物106内，使用业务信道与BTS1101通信，该业务信道围绕前向链路中的频率f1以及它的相关联的反向链路频率fl’发射。业务信道可以是BCCH载波上可用的时隙之一，或者可以在TCH载波上，那里可以使用跳频以降低干扰。移动终端105可以或可以不在覆盖区域104中，但是移动单元105完全在覆盖区域103中，并且在建筑物106内和移动单元105的位置，来自BTS1 101的平均信号功率比来自BTS2102的平均信号功率强得多。由于墙穿透损失α，建筑物106外的均方根(rms)前向链路信号电平1高于建筑物内rms信号电平2损失α可以使得对移动单元105保持与BTS1 101或BTS2 102或BTS1 101和BTS2 102两者的可靠通信，2位于不足够高的电平。进一步地，信号电平2可以使得移动单元105可能难于建立和保持与BTS1 101或BTS2 102或BTS1 101和BTS2 102两者的通信链路，或者通信链路在所有或一些建筑物中区域中没有所选择的性能和可靠性。通过下行链路中来自BTS1 101的更高的发射功率抗击由墙穿透损失α导致的信号损失，可以解决建筑物106内的覆盖问题。由于墙穿透损失α’，建筑物106内的rms反向链路信号电平1比建筑物外的rms信号电平2高。损失α’可以使得对移动单元105保持与BTS1 101或BTS2 102或BTS1 101和BTS2 102两者的可靠通信，2位于不足够高的电平。进一步地，信号电平2可以使得移动单元105可能难于建立和保持与BTS1 101或BTS2 102或BTS1 101和BTS2 102两者的通信链路，或者通信链路在所有或一些建筑物中区域中没有所选择的性能和可靠性。通过上行链路中来自移动单元105的受高的发射功率以抗击由墙穿透损失α’导致的信号损失，可以解决建筑物106内的覆盖问题。通常前向和反向链路频率对足够近，使得α水平与α’基本上近似。
图2描述转发器200的前向链路部分230。通过增强建筑物中蜂窝网络的前向链路的信号电平，前向链路部分230以简单的形式提供改善的室内覆盖。BTS1 213具有基本上靠近f1发射的BCCH无线信道(信标信道)。BTS1213与移动单元214在基本上靠近f1的频率(BCCH载波频率)或另一个载波频率f2通信，它们可以或可以不是跳频。在同一区域中可以或可以不存在由BTS1 213或其它基站发射的其它频率，它们在图2中未显示。
该设备具有两个独立的单元“前向链路网络单元”201，它放置在室内或室外存在好的信号覆盖的地方；以及“前向链路用户单元”202，它放置在室内或室外不存在好的信号覆盖的地方。前向链路网络单元201连接到天线203，调整该天线以工作在蜂窝网络工作频带。前向链路网络单元201也连接到天线204，调整该天线以工作在适合的未许可国家信息基础设施(称为U-NII)频带，其中设计系统以工作在U-NII频带。遵照有关规定，也可以设计系统以工作在未许可个人通信服务(U-PCS)频带或工业、科学和医疗(ISM)频带。未许可频率的选择依赖于设备的设计和系统规范。可以在一些实施例中实现在称为U-NII频带的无线频谱部分中定义的频率。对ISM频带操作，一些设计修改是有用的。修改与为ISM频带操作指定的最小扩频因子10和最大允许发射功率有关。如果设计系统以工作在ISM频带，信号可以使用进一步的频谱扩展调制/解调以及其它修改，以满足FCC47 Part15，subpart E规范。
为U-NII操作定义的频带如下1)5.15-5.25 GHz@最大发射功率2.5mW/MHz2)5.25-5.35 GHz@最大发射功率12.5mW/MHz3)5.725-5.825 GHz@最大发射功率50mW/MHz只要信号发射满足FCC47 CFR Part-15，就允许任何U-NII频带中的未许可操作。所以所述增强器的操作通常符合FCC47 CFR Part-15标准(subpartE用于U-NII频率)。规定通常指明发射功率、发射限制和天线增益限制并被实现用于可接受的设备。
“前向链路用户单元”202连接到天线205，调整天线205以工作在与天线204相同的频带，该频带在某些实施例中是U-NII频带。前向链路用户单元202也连接到天线206，调整该天线以工作在蜂窝网络工作频带。
天线203连接到(低噪声放大器)LNA单元207，该LNA单元207进而连接到带通滤波器232。LNA单元207可以是高性能放大器，它具有15dB的典型增益以及1.5dB的噪声系数，具有足够的带宽以手动或自动地覆盖频谱的适当部分。可以设计带通滤波器232以让感兴趣的蜂窝频谱的所有或希望部分通过，或者可以是一排交迭的带通滤波器，覆盖感兴趣的蜂窝系统的完整频谱，具有RF开关使得可以选择所选频带或带宽。带通滤波器232连接到变频器208。变频器208能够将蜂窝网络工作频带转换到U-NII频谱的希望部分，并且为了校正操作(correct operation)包括如混频器和滤波器的组件。变频器208连接到前向链路网络单元发射机209。设计发射机单元209以工作在U-NII频带并符合FCC47 CFR Part-15，subpart E规定，并且可以与工作在希望的U-NII工作频带的单个放大器一样简单，或者可以是具有放大器和滤波器的更复杂的发射机，或者甚至可以是WLAN发射机如802.11a。发射机单元209连接到天线204。
天线205连接到前向链路用户单元接收机210，设计该接收机以接收由单元201发射的信号。连接到变频器211的接收机210可以与工作在设备工作的希望的U-NII频带的单个LNA一样简单，或者可以更好地设计它以具有额外的功能如自动增益控制(AGC)、多个串连的放大级和可变信道选择滤波器，或者甚至无线局域网(WLAN)接收机如802.11a(其中802.11a的发射机部分用在网络单元209中)。如果自动增益控制(AGC)用在接收机210中，并且设计该单元用于码分多址(CDMA)蜂窝网络，就通过选择AGC带宽基本上小于CDMA系统的功率控制重复速率，例如在WCDMA网络中小于1.5kHz，使得AGC操作不干扰闭环功率控制，从而增强性能。连接到接收机单元210和可变增益放大器单元212的变频器211，将输入信号从U-NII频带转换到蜂窝网络工作频率，并且为校正操作包括如混频器和滤波器的所有组件。变频器单元211执行与变频器单元208相反的转换操作，并且为校正操作包括所有组件如混频器和滤波器。变频器211连接到工作在蜂窝网络工作频带的可变增益(VG)放大器212。可变增益放大器212连接到天线206，该天线发射具有与由基站213发射的频率基本上相似的频率的信号，并且符合蜂窝系统规范。
由天线208发射的信号在返回和重新进入天线203之前将经受功率电平的一些损失，该信号是由天线单元203接收的原始入射信号的放大重复版本。重新进入天线203的信号以下称为“下行链路返回信号”。在天线203端子的输出端下行链路返回信号的rms信号值和原始入射信号的rms值的比值，除掉天线单元208和203之间的系统和传播路径延迟，是下行链路返回信号路径损失，并且这里称为“下行链路系统路径损失”，并且称为PLdl。
进一步地，“下行链路系统链路增益”，这里称为Gdl，定义为“在天线208端子的输入端的rms信号值与在天线203端子的rms信号值的比值，其中如上定义的下行链路系统路径损失PLdl是无穷大(例如，天线208和天线203之间没有EM耦合路径)，并且除掉所有系统和传播延迟(从天线203通过系统到天线208)”。
设置可变增益放大器单元212增益，使得下行链路系统链路增益Gdl比下行链路系统路径损失PLdl小dgdl，以便避免系统中的“正反馈”环路，例如Gdl＝PLdl-dgdl(dB)注意所有值PLdl、Gdl和dgdl都是dB单位。dgdl的值的范围从0到PLdl，并且这里为了说明的目的可以假定为3dB。但是，可能为dgdl选择更好的值，其中进一步优化系统性能。
图3说明转发器300的反向链路部分330的实施例。通过增强建筑物中蜂窝网络的反向链路的信号电平到获得可接受的链路性能这样的电平，反向链路部分330以简单的形式改善室内覆盖。BTS1302具有基本上靠近f1发射的BCCH无线信道(信标信道)以及反向链路上的频率对f’1。BTS1302与移动单元324在基本上靠近f’1(BCCH载波频率)的频率或另一个载波频率f’2通信，它们可以或可以不是跳频。在同一区域中可以或可以不存在由BTS1302或其它基站发射的其它频率，它们在图3中未显示。
该设备具有两个独立的单元，“反向链路网络单元”326，它放置在室内或室外存在好的信号覆盖的地方，以及“反向链路用户单元”328，它放置在室内或室外不存在好的信号覆盖的地方。反向链路网络单元326连接到天线304，调整该天线以工作在蜂窝网络工作频带。反向链路网络单元326也连接到天线312，调整该天线以工作在适合的未许可国家信息基础设施(U-NII)频带，其中设计系统以工作在U-NII频带。遵照有关规定，也可以设计系统以工作在未许可个人通信服务(U-PCS)频带或工业、科学和医疗(ISM)频带。未许可频率的选择依赖于设备的设计和系统规范。可以在一些系统设计中使用在称为U-NII频带的无线频谱部分中定义的频率。一些设计修改用于ISM频带操作。修改与用于ISM频带操作的最小扩频因子10和最大允许发射功率有关。如果设计系统以工作在ISM频带，那么信号使用进一步的频谱扩展调制/解调以及其它修改，以满足FCC47 Part15，subpart E规范。
为U-NII操作定义的频带如下1)5.15-5.25 GHz@最大发射功率2.5mW/MHz2)5.25-5.35 GHz@最大发射功率12.5mW/MHz3)5.725-5.825 GHz@最大发射功率50mW/MHz只要信号发射满足FCC47 CFR Part-15，允许任何U-NII频带中的未许可操作。说明性的增强器的操作满足规范FCC47 CFR Part-15(subpart E用于U-NII频率)。
“反向链路用户单元”328连接到天线314，调整该天线以工作在与天线312相同的频带，该频带例如是U-NII频带。反向链路用户单元328也连接到天线322，调整该天线以工作在蜂窝网络工作频带。
天线322连接到LNA单元320，该LNA单元320进而连接到带通滤波器321。LNA单元320可以是高性能放大器，它具有15dB的典型增益以及1.5dB的噪声系数，具有足够的带宽以覆盖频谱的适当部分。可以设计带通滤波器321以让蜂窝频谱的所有或希望部分通过，或者可以是一排交迭带通滤波器，覆盖感兴趣的蜂窝系统的完整频谱，具有RF开关使得可以手动或自动地选择所选频带或带宽。带通滤波器321连接到变频器318。变频器318能够将蜂窝网络工作频带转换到U-NII频谱的希望的部分，并且为了校正操作包括所有组件如混频器和滤波器。变频器318连接到反向链路用户单元发射机316。设计发射机单元316以工作在U-NII频带并符合FCC 47 CFRPart-15，subpart E规定，并且可以与工作在希望的U-NII工作频带的单个放大器一样简单，或者可以是具有放大器和滤波器的更复杂的发射机，或者甚至是WLAN发射机如802.11a。发射机单元316连接到天线314。用于增强器的反向链路部分的操作的U-NII频带的所选择部分，不同于用于增强器的前向链路部分的操作的U-NII频带的所选择部分，并且充分分离，使得从一个链路的操作到另一个基本上不经受干扰。
天线312连接到反向链路网络单元接收机310，设计该接收机以接收由单元328发射的信号。连接到变频器308的接收机310可以与工作在设备工作频率的希望的U-NII频带的单个LNA一样简单，或者可以更好地设计它以具有额外的功能如自动增益控制(AGC)、多个串连的放大级和可变信道选择滤波器，或者甚至WLAN接收机如802.11a(其中802.11a的发射机部分用在用户单元316中)。如果自动增益控制(AGC)用在接收机310中，并且设计该单元用于CDMA蜂窝网络，通过选择AGC带宽以基本上小于CDMA系统的功率控制重复速率，例如在WCDMA网络中小于1.5kHz，使得AGC操作不干扰闭环功率控制，从而增强性能。连接到接收机单元310和可变增益放大器单元306的变频器308，将输入信号从U-NII频带转换到蜂窝网络工作频率，并且为校正操作包括所有组件如混频器和滤波器。变频器单元308执行与变频器单元318相反的转换操作。变频器308连接到工作在蜂窝网络工作频带的可变增益放大器306。可变增益放大器306连接到天线304。天线304将发射具有与由移动单元324发射的频率基本上相似的频率的信号。
由天线304发射的信号在返回和重新进入天线322之前将经受功率电平的一些损失，该信号是由天线单元322接收的原始入射信号的放大重复版本。重新进入天线322的信号以下称为“上行链路返回信号”。上行链路返回信号的rms信号值和原始入射信号的rms值在天线322端子的输出端的比值，除掉天线单元304和322之间的系统和传播路径延迟，是上行链路返回信号路径损失，并且这里称为“上行链路系统路径损失”，并且称为PLul。
进一步地，“上行链路系统链路增益”，这里称为Gul，定义为“在天线304端子的输入端的rms信号值与在天线322端子的rms信号值的比值，其中如上定义的上行链路系统路径损失PLul是无穷大(例如，天线304和天线322之间没有EM耦合路径)，并且除掉所有系统和传播延迟(从天线322通过系统到天线304)”。
设置可变增益放大器单元306增益，使得上行链路系统链路增益Gul比上行链路系统路径损失PLul小“上行链路增益余量”的量dgul，避免系统中的“正反馈”环路，例如，Gul＝PLul-dgul(dB)注意所有值PLul、Gul和dgul都是dB单位。dgul的值的范围从0到PLul，并且这里为了说明的目的可以假定为3dB。但是，可能为dgul选择更好的值，其中进一步优化系统性能。
通常前向和反向链路频率对充分靠近，使得Gul水平基本上相似于Gdl水平，并且PLul水平基本上相似于PLdl水平，以及dgul水平基本上相似于dgdl水平。
唯一的增强器单元身份码和可选的设备位置可以发射到蜂窝网络。该信息可以用于在室内环境中定位用户，例如通过产生重度编码(保护)的低比特速率的数据，该数据包含长的已知先导序列、反向链路网络单元326的唯一的身份码、可选的精度和纬度。然后在反向链路网络单元326内，通过适合的调制方法，该信息可以为低频谱泄漏而脉冲成形，并且叠加到给定信道的反向链路信号上。调制方法的选择依赖于工作的蜂窝系统。例如，对经过恒定包络调制如高斯最小相移键控(GMSK)的GSM，可以使用幅度调制(具有低调制指数(index))。对具有快速反向链路功率控制的CDMA系统，可以使用差分二进制相移键控(DBPSK)作为调制方法。在基站从接收的信道信号提取信息可能涉及基站接收机修改，但是不影响蜂窝链路的正常工作。
图4在同一张图中显示包括网络单元502以及用户单元504的系统500的实施例。前向链路网络单元514(图2中的201)和反向链路网络单元516(图3中的326)现在在一个单元中，以下称为网络单元502。前向链路用户单元518(图2中的202)和反向链路用户单元520(图3中的328)现在在一个单元中，以下称为用户单元504。在图4中，图2中的发射/接收天线203和图3中的发射/接收天线304，由单个天线506和双工滤波器528代替。为最优性能设计双工滤波器单元528，并且满足用于蜂窝操作的规范。图2中的发射/接收天线204和图3中的发射/接收天线312，也由单个天线508和双工滤波器526代替。进一步地，图2中的发射/接收天线205和图3中的发射/接收天线314由图4中的单个天线510和双工滤波器524代替。而且，图2中的发射/接收天线206和图3中的发射/接收天线322由图4中的单个天线512和双工滤波器522代替。为最优性能设计双工滤波器单元522，并且遵从用于蜂窝操作的规范。GSM系统是FDD系统，如此，反向链路频率不同于前向链路频率。在这样的系统中，双工滤波器提供适当的功能。但是，如果网络单元502和用户单元504为TDD系统设计，那么双工器528和522可由混合合并器或“循环器”代替。但是，仍然使用双工器526和524，因为在U-NII频带中前向链路和反向链路频率保持分离(例如FDD)。通过小的修改，同轴电缆(如RG58或IS inch heliax)可能代替天线508和510用于连接网络单元502和用户单元504。在这样的安排中，其中同轴电缆用于链路连接，虽然仍然是可能，但上变频到U-NII频带是多余的，并且系统可以工作而前向和反向链路信号保持在原始的蜂窝频率。
蜂窝频带中用于网络单元502的发射功率电平在-10dBm到37dBm的范围，下行链路接收机灵敏度大约是-110dBm到-120dBm。蜂窝频带中用于用户单元504的发射功率电平在-20dBm到0dBm的范围，上行链路接收机灵敏度大约是-110dBm到-120dBm。
所述的增强器系统通常圆满地工作在有限的场合，那里天线506和512之间的隔离大于上行链路和下行链路系统链路增益。为确保增强器系统在所有传播和工作条件下的校正操作，并且不需要定向天线，系统设计中可以包括几个特征1.因为网络单元502和用户单元504大多数时间互相之间相对固定，并且可能使用其它网络元件如基站、天线(空间)分集用于发射和接收操作。
2.在反向链路中由天线506发射的信号基本上与由天线512接收的反向链路信号处于相同的工作频带。同样地，在前向链路中，由天线512发射的信号基本上与由天线单元506接收的前向链路信号处于相同的工作频带。因为由前向链路网络单元514接收的信号通过天线单元508和510发射到前向链路用户单元518，并且进而因为然后在通过天线单元512的重新发射之前放大由前向链路用户单元518接收的信号，所以通过天线512和506，在两个前向链路网络单元514和前向链路用户单元518之间存在反馈环路。环路中的任何增益导致“正反馈”，该正反馈导致不稳定操作，一种对网络单元502和用户单元504的反向链路操作也成立的现象。为保持两个反馈环路处于稳定工作区，在前向链路中，下行链路系统链路增益Gdl比下行链路系统路径损失PLdl小dgdl，以便避免系统中的“正反馈”环路，例如Gdl＝PLdl-dgdl(dB)。同样地，在反向链路中，上行链路系统链路增益Gul比上行链路系统路径损失PLul小dgul，以便避免系统中的“正反馈”环路，例如Gul＝PLul-dgul(dB)。传播损失PLdl和PLul可能因为遮蔽、距离和天线辐射模式，以及多径传播和墙穿透损失。这些传播损失PLdl和PLul的水平不容易得到并且被测量。
3.监视网络单元502和用户单元504的连续和正确的操作。在网络单元502或用户单元504的任何操作问题能够导致前向或反向链路(或两者)中不想要的传输。系统进而可以依赖工作在未许可频带的无线信道，其倾向于受其它未许可设备的干扰。而且，网络单元502和用户单元504的操作被协调。因此，在两个网络502和用户504单元之间插入控制信令信道。
4.网络单元502和用户单元504的本地振荡器频率上基本相似，因为任何网络502和用户504单元之间的大的频率误差将导致不可接受的蜂窝链路性能。在一些实施例中，导频信号可以在控制链路中从网络单元502发射到用户单元504，并且用于两个单元的本地振荡器的同步。在其它例子中，可以使用电源提供波形用于两个单元中本地振荡器的同步。
5.在传统的转发器中，通过使用定向天线，通常提供对应于天线512和506的天线之间的充分隔离。这样的定向天线固有地具有大的孔径，导致大尺寸天线。为使能天线间的最大RF隔离，使用先进的自适应时间和空间信号处理技术，使得能够缓和天线定向要求。
高级特征说明性的高级特征包括在反击列举的问题中有用的设计解决方案。
图5显示系统600，包括网络单元602(图4中的502)，其具有新的设计特征。两个天线610和608用于天线分集以代替图4中的单天线506。两个天线636和638用于也天线分集以代替图4中的单天线512。虽然任何分集合并方法如最大比合并或其它的可以用于接收机链，并且发射分集方法如一个或两个天线中的随机相位改变可以用于发射机链，但是这里建议基于天线切换分集的简单方法用于接收机部分。切换可以是连续的或基于接收的信号功率电平。因此，连接到双工器614和613的RF开关612和前向链路网络单元604执行切换操作，用于网络单元602的蜂窝接收操作。而且，连接到双工器636和638的RF开关634和双工滤波器632执行切换操作，用于网络单元602的U-NII频带发射/接收操作。双工滤波器614和613也在一端连接到天线610和608，而在另一端连接到复权重单元648以及RF开关单元612。复权重单元648连接到功率分割器(混合合并器)646和微控制器626。功率分割器(混合合并器)646通过定向耦合器618连接到反向链路网络单元606。在一个实施例中，所有定向耦合器可以是17dB定向耦合器。而且，双工滤波器632通过通过定向耦合器630连接到前向链路网络单元604，而反向链路网络单元606通过定向耦合器616连接。否则可以使用混合合并器代替定向耦合器618、630和616。在一些实施例中可能是有利的配置中，图600中，反向链路网络单元606接收机单元310内部LNA可以位于定向耦合器616或者混合合并器替代之前。
校准信号产生器/发射机单元622通过定向耦合器618耦合到网络单元602的反向链路发射机路径。单元622提供信道监听信号(channel-soundingsignal)，该信号用于确立网络单元602天线608和610以及到校准信号接收机620的输入端之间的复信道特性。由单元622产生的信道监听信号通过复权重单元648和分集天线610和608以最大发射电平发射，该电平基本上低于来自蜂窝网络的任何期望信号电平(例如比最小期望蜂窝信号电平低20dB)。合并发射的信道监听信号电平和校准信号接收机单元620使用的处理增益等于或小于上行链路链路增益余量(dgul)。由单元622产生的信道监听信号是由已知伪随机(PN)码调制的直接序列扩频信号，该伪随机码具有已知的码相位(以下称为“自己的码”相位)，并且具有与网络单元602和用户单元702(图6中)的前向和反向链路工作带宽可比较的码片速率(例如对5MHz带宽，5M码片/秒)，以及提供足够处理增益的最小码长度，它也具有比最大预期路径延迟更长的码时间持续时间。1000个码片的码长度对大多数情况就足够了。信道监听信号可以连续地发射或只在需要时发射。选择码相位使得最小码相位差别大于以码片的倍数测量的最大预期路径延迟，并且其后码相位应该是最小码相位的整数倍。校准信号接收机单元620由定向耦合器616耦合到网络单元602的反向链路接收路径。校准信号接收机单元620使用已知的PN码和发射码相位，检测和解调由单元622发射的信道监听信号，该信号通过闭环机制进入反向链路路径，该机制存在于网络单元602和图6中的用户单元702之间，该用户单元702在图4中显示为用户单元504。配置校准信号接收机单元620以确立接收信号强度和相位-复信道冲激响应，该响应存在于网络单元602天线608和610的合并输出与到校准信号接收机620的输入之间。通过类似于RAKE接收机路径搜索器的相关操作，或者通过对采样的接收信号的适当的块的矩阵逆操作，校准信号接收机单元620确立接收信号强度和相位，这些在附录A中更详细地讨论。校准信号接收机单元620包括很多子单元，包括变频器以将校准信号变回到基带频率，以及图中未显示的其它单元如A/D变换器和基带处理器以执行基带算法。可以唯一地分配PN码相位，或者根据随机算法导出，使得两个单元具有相同码相位的几率可很低。其它码偏移分配策略也是可能的，如动态分配，在该动态分配中如果在那个地理区域中未检测到这样的偏移，那么选择该码偏移。该特征使校准信号接收机620能够扫描和接收“其它码”相位，并且因此确立是否任何其它信号耦合到可能正工作在同一地理区域的其它单元或从其它单元耦合。可以使用多于一个码相位确立复信道冲激响应，使得由其它系统检测的几率增大。用于信道监听信号的PN码可以用关于网络单元602的身份的信息调制。发射的信道监听信号的载波频率可以位于工作蜂窝系统频带。但是，可以使用其它频带中的载波频率，如位于2.4GHz的ISM频带，用于信道监听信号的发射。当使用其它频带中的载波频率时，校准信号产生器和发射机622载波频率尽可能接近工作频带。信道监听信号PN码的码片速率和发射功率以如下的方式实现信道监听信号遵从FCC47 CFR Part-15规则。ISM频带不同于蜂窝工作频带，但是足够靠近，以使系统能够收敛空间算法权重，并确立复权重单元648中使用的权重W0和W1。在操作实现中，可以考虑ISM和蜂窝工作频带之间的天线特性和平均信号功率的任何天线和传播差别。
设备ID和参考频率单元624主要产生二进制相移键控(BPSK)信号，该信号由设备ID号调制并且置于U-NII频带的适合的部分，并且通过定向耦合器630耦合在网络单元602的前向链路的发射机路径中。该单元“频率锁定”到网络单元602的本地振荡器。选择信号的载波频率，以避免对网络单元602的前向链路的发射机路径中的主要蜂窝信号的不可接受的干扰，但是为了最优传输带宽充分靠近。在网络单元602和用户单元702为了它们的操作使用电源供应的情形，60Hz或50Hz电源振荡可以用于“锁定”两个单元的本地振荡器到公共频率源。60Hz或50Hz电源振荡由适合的电路转换到为网络单元602和用户单元702的操作所选择的频率。
控制链路单元628是那两个网络单元602和图6中的用户单元702之间的无线链路。它可以是工作在未许可频带之一中的简单私有链路，或者可以是与蜂窝信号路径复用的带内控制信令。它也可以是标准的无线链路如802.11b、802.11a或蓝牙，被设计工作在未许可频带中。控制链路单元628连接到微控制器单元626，并且能够通过适当的接口通信。控制链路单元628也连接到用于发射和接收控制信号的天线644和642。如果工作带宽和频率允许，通过对单元602小的修改，天线单元636和638也可以用于控制链路单元628的操作。在一些实施例中，用户单元702可以是很简单的设备，所有信号处理和控制功能在网络单元602中支持。如果这样，在用户单元702中，控制链路单元628可以被除去，或者可以实现非常简单的控制信令，如带内频率状况(tone)以设置系统带宽和增益。只要天线带宽允许，通过对单元602小的修改，天线单元636和638也可以用于控制链路单元628操作。
微控制器单元626可以是简单的微控制器，如具有适当的存储器和接口的ARM7或ARM9。微控制器单元626正在控制网络单元602的操作，并且可以在有用的情形执行一些额外的信号调节和处理，如信号电平平均、估计，以及自适应算法，如最小均方(LMS)和回归最小平方(RLS)。微控制器单元626的操作包括设置工作带宽和设置权重W0和W1，从而通过控制链路单元628通信并控制图6中的用户单元702，通信并控制校准信号产生器和发射机622和校准信号接收机620，为接收机天线分集操作切换，并且监视网络单元602和用户单元702的校正操作。微控制器单元626的其它任务作为图8A、8B、8C和8D中的例子公开。微控制器单元626连接到单元627、628、622、606、604、620、648和624，以及RF开关634和612。微控制器626使用在校准信号接收机单元620的输出端的复信道冲激响应，并且使用最小均方(LMS)、回归最小平方(RLS)、QR-RLS或QR分解，计算复权重W0和W1的值，使得在幅度上降低或最小化在校准信号接收机单元620的输出端接收的复信道冲激响应。在这样的发射权重安排下，用于网络单元602和用户单元702之间的上行链路频率的RF隔离，被适配在传播信道内，使能来自天线608和610的最大可能总ERP(有效发射功率)，因此使能最大覆盖区域。
单元628、622、606、604、620、624全部连接到本地振荡器单元640，并且从本地振荡器640信号得出时钟和参考频率。简单的用户接口单元627，例如键盘、简单的变光开关(dipswitch)或类似设备，连接到微控制器单元626。网络单元602具有可以由用户接口单元627设置的唯一“身份码”，可以由微控制器单元626访问，并且可以发送给用户单元702微控制器单元728或可能在网络单元602的操作范围内的任何其它用户单元。
图6显示包括用户单元702(图4中的504)的转发器700的实施例，该用户单元包括新的设计特征。两个天线734和736用于天线分集以代替图4中的单天线512。而且，两个天线704和706用于天线分集以代替图4中的单天线510。虽然任何分集合并方法如最大比合并等可以用于接收机链，并且发射分集方法如一个或两个天线中的随机相位改变可以用于发射机链，但是可以实现基于天线切换分集的简单方法用于接收机。切换可以是连续的或基于接收的信号功率电平。因此，连接到双工器754和756的RF开关732和反向链路用户单元726执行切换操作，用于用户单元702的蜂窝接收操作。而且，连接到双工器704和706的RF开关712和双工滤波器714执行切换操作，用于用户单元702的U-NII频带发射/接收操作。双工器754和756也在一端连接到天线734和736，而在另一端连接到复权重单元748以及RF开关单元732。复权重单元748连接到功率分割器(混合合并器)745和微控制器728。功率分割器(混合合并器)745通过定向耦合器746连接到前向链路用户单元724。所有定向耦合器可以是17dB定向耦合器。而且，双工滤波器714可以通过通过定向耦合器740和718连接到前向链路用户单元724，并且也连接到反向链路用户单元726。前向链路用户单元328接收机210内部LNA可以位于图700(可以增强性能的配置)中的定向耦合器718和740之前。
校准信号产生器/发射机单元744通过定向耦合器746耦合到用户单元702的前向链路发射机路径。单元744产生信道监听信号，该信号用于确立用户单元702天线734和736以及到校准信号接收机742的输入端之间的复信道特性。由单元744产生的信道监听信号通过复权重单元748和分集天线734和736以最大发射电平发射，该电平基本上低于来自蜂窝网络的任何期望信号电平，例如比最小期望蜂窝信号电平低20dB。合并发射的信道监听信号电平和校准信号接收机单元742中使用的处理增益，小于或等于下行链路链路增益余量dgdl。由单元744产生的信道监听信号是由已知伪随机(PN)码调制的直接序列扩频信号，该伪随机码具有已知的码相位，例如称为“自己的码”相位，并且具有与用户单元702和图5中所示的网络单元602的前向和反向链路工作带宽可比较的码片速率，例如对5MHz带宽为5M码片/秒。PN码进而可以具有足够提供适合的处理增益的最小码长度，并且它超过最大预期路径延迟。1000个码片的PN码长度对大多数情况就足够了。信道监听信号可以连续地发射或只有由条件唤醒时发射。选择码相位使得最小码相位差别大于以多个码片测量的最大预期路径延迟。随后的码相位可以是最小码相位的整数倍。校准信号接收机单元742由定向耦合器740耦合到用户单元702的前向链路接收路径，并且使用已知的PN码和发射码相位检测和解调由单元744发射的信道监听信号。信道监听信号通过闭环机制进入反向链路路径，该机制存在于用户单元702和图5中的网络单元602之间，该网络单元602在图4中也显示为单元502。校准信号接收机单元742适合确立接收的信号强度和相位。复信道冲激响应存在于用户单元702合并天线734和736的输出与到校准信号接收机742的输入端子之间。通过例如类似于RAKE接收机路径搜索器的相关操作，或者通过对采样的接收信号的适当的块的矩阵逆操作，校准信号接收机单元742设置接收信号幅度和相位，如在附录A中公开的。校准信号接收机单元742包括很多子单元，如将校准信号变回到基带频率的变频器，以及其它单元，如A/D变换器和基带处理器以执行基带算法。子单元在图中未显示。可以唯一地分配PN码相位，或者根据随机算法导出，使得两个单元具有相同码相位的几率很低。其它码偏移分配策略也是可能的。例如，可以使用动态分配，使得选择码偏移以避免同一地理区域中其它这样的偏移。动态分配使校准信号接收机742能够扫描和接收“其它码”相位，并且因此确立是否任何其它信号耦合到可能正工作在同一地理区域的其它单元或从该单元耦合。进一步地，可以使用多于一个码相位确立复信道冲激响应，使得由其它系统检测到的几率增大。用于信道监听信号的PN码可以用关于用户单元702的身份的信息调制。发射的信道监听信号的载波频率可以位于工作蜂窝频带。但是，可以使用其它频带中的载波频率，如位于2.4GHz的ISM频带，用于信道监听信号的发射。其它频带的使用使校准信号产生器和发射机744载波频率尽可能接近工作频带。选择信道监听信号PN码的码片速率和发射功率，使得信道监听信号遵从FCC47 CFR Part-15规则。虽然ISM频带不同于蜂窝工作频带，但是足够靠近以使系统能够收敛空间算法权重，并确立复权重单元748中使用的权重W0和W1。平均信号功率和天线特性中ISM和蜂窝工作频带之间的任何天线和传播差别可以在设计阶段研究，并且在最后系统设计中考虑。
参考信号接收机单元716连接到定向耦合器718，该接收机单元能够接收由图5中的设备ID和参考频率单元624产生的发射信号。接收机能够提取由网络单元602设备ID和参考频率产生器624发射的参考频率和ID码。然后，提取的参考频率用于提供参考本地振荡器722。定向耦合器718连接到前向链路用户单元724。反向链路用户单元726连接到双工滤波器714。或者，参考信号和本地振荡器单元722可以基于控制链路单元720振荡器，如果单元726能够锁定到接收的信号载波频率，该载波频率已经由网络单元602的控制链路单元628发射。
控制链路单元720是那两个网络单元602和用户单元702之间的无线链路。它可以是工作在未许可频带之一中的私有链路，或者可以是标准的无线链路如802.11b、802.11a或蓝牙，被设计工作在未许可频带中。控制链路单元720连接到微控制器单元728，并且能够通过适当的接口通信。控制链路单元720也连接到用于发射和接收控制信号的天线708和710。注意只要天线带宽和工作带宽允许，通过对单元702小的修改，天线单元704和706也可以用于控制链路单元720操作。
微控制器单元728是简单的微控制器，如具有适当的存储器和接口的ARM7或ARM9。微控制器单元728正在控制用户单元702的操作，并且可以在适当条件下执行一些额外的信号调节和处理，如信号电平平均和估计，以及自适应算法如LMS和RLS。微控制器单元728可以设置工作带宽和设置权重W0和W1，从而通过控制链路单元720通信并控制图5中的网络单元602，并且通信并控制校准信号产生器和发射机744和校准信号接收机742。微控制器单元728也可以为接收机天线分集操作切换，并且监视用户单元702的校正操作。微控制器728的其它任务作为图8A、8B、8C和8D中说明的例子公开。微控制器单元728连接到单元720、742、744、716、748、726和724，以及RF开关732和712。微控制器728可使用在校准信号接收机单元742的输出端的复信道冲激响应，并且使用最小均方(LMS)、回归最小平方(RLS)、QR-RLS或QR分解，以计算复权重W0和W1的最优值，使得降低或最小化在校准信号接收机单元742的输出端的接收的复信道冲激响应。在公开的发射权重安排下，用于网络单元602和用户单元702之间的下行链路频率的RF隔离被适配在传播信道内，使能来自天线734和736的最大可能总ERP(有效发射功率)以及最大覆盖区域。
单元720、726、724、742、744和728被说明连接到本地振荡器单元722，并且从本地振荡器722信号得出时钟和参考频率。简单的用户接口单元721，例如键盘或简单的变光开关，可以连接到微控制器单元728。网络单元702具有可以由用户接口单元721设置的唯一“身份码”，对微控制器单元728可访问，并且可以通信给网络单元602微控制器单元626或可能在用户单元702的操作范围内的其它网络或用户单元。
如对天线单元610和608使用垂直极化以及对天线734和736使用水平极化的技术，可以进一步改善系统性能。如在传统的增强器和转发器系统中，通过使用定向天线也可能改善系统性能。
唯一的网络单元602身份码和可选的设备位置可以发射到蜂窝网络。该信息可以用于在室内环境中定位用户，例如通过产生重度编码(保护)的低比特速率的数据，该数据包含长的已知先导序列、唯一的身份码以及可选的网络单元602的精度和纬度。然后在网络单元602内，通过适合的调制方法，该信息为了低频谱泄漏可以脉冲成形，并且叠加到给定信道的反向链路信号上。调制方法的选择依赖于工作的蜂窝系统。例如，对经过恒定包络调制如高斯最小相移键控(GMSK)的GSM，可以使用幅度调制(具有低调制指数)。对具有快速反向链路功率控制的码分多址(CDMA)系统，可以使用差分二进制相移键控(DBPSK)作为调制方法。在基站从接收的信道信号提取上述信息可能涉及基站接收机修改，但是不影响蜂窝链路的正常工作。
上面系统操作的例子在图7A、7B、7C、7D、8A、8B、8C和8D中显示。图7A、7B、7C和7D是用于网络单元602的系统操作流程图，而图8A、8B、8C和8D是用于用户单元702的流程图。例子不包括用于网络单元602和用户单元702的完整操作的所有可能的功能。例子显示用于网络单元602和用户单元702的基本操作的最小控制流的一个例子。在微控制器626上可以同时执行两个独立的控制流操作。第一个控制流建立增强器的正常操作。第二个控制流监视网络单元602和用户单元702之间的控制链路的操作。对“加电”、“复位”或“停止”指令，网络单元602默认设置复权重单元648权重W0和W1到“初始值”。权重的“初始值”是这样的值它允许从两个天线608和610的最小功率辐射，两个辐射的场之间没有相位差别，例如垂射辐射(broadside radiation)。对网络单元602的“加电”或“复位”指令，假定感兴趣的用户单元702的“身份码”已知或通过用户接口单元627预先输入到网络单元602中，微控制器单元626开始图7A中的控制流802。微控制器单元626指示控制链路单元628与用户单元702建立804链路。控制链路单元628使用适合的协议继续尝试与用户单元702的控制单元720建立通信链路，直到这样的链路建立806。如果希望，微控制器单元626选择808工作的U-NII频带，并且指示校准信号接收机单元620尝试接收810 U-NII频带中所有可能的码偏移，确保没有来自其它用户单元的信号路径工作在进入网络单元602的紧靠的区域(immediate area)中，并且便于选择未使用的码偏移和传输信道。如果网络单元602和其它工作的用户单元之间存在812非期望的信号路径，依赖于耦合路径的严重性和“其它单元”接收的信道监听信号强度，比较接收信号信噪比(SNR)和阈值SNRth之后，可以采取几个不同动作，该阈值SNRth基于对可接受性能的最大允许干扰加噪声电平8141)如果从其它用户单元接收的信道监听信号的强度低于阈值SNRth，指示没有对网络单元602和用户单元702的操作的干扰，那么微控制器626如正常一样前进到动作824。
2)如果从其它用户单元接收的信道监听信号的强度高于阈值SNRth，指示对网络单元602和用户单元702的操作有干扰，那么网络单元602将试图选择另一个U-NII工作频带(步骤816)，并且如果更多的U-NII工作频带可用，就重复步骤808、810和812(步骤816)。
3)如果从其它用户单元接收的信道监听信号的强度高于阈值SNRth，指示对网络单元602和用户单元702的操作有干扰，并且不能找到新的干净的U-NII工作频带，那么网络单元602将发出适合的差错信号(块818)，并指示用户单元720停止工作(步骤9)，并且网络单元602停止工作(步骤822)。
在网络单元602和用户单元702之间成功建立控制链路并且成功选择U-NII工作频带之后，微控制器626通过控制链路单元628指示用户单元702在选择的U-NII频带中扫描824可能的码偏移。微控制器626等待来自用户单元702的扫描报告。如果任何其它单元正在附近工作并且被用户单元702检测到，那么微控制器626寻找816另一个U-NII频带并且遵从随后的所述步骤。如果没有其它的工作单元被用户单元702检测到，那么微控制器626如图7B中所示，选择828称为“自己的码”相位的未使用的码偏移。微控制器626通过控制链路单元628通知830用户单元702所选择的“自己的码”相位。网络单元602进入832“信道监听”模式之后，微控制器626通过控制链路单元628指示用户单元702也进入834“信道监听”。在“信道监听”模式，网络单元602中的分集开关612和634和用户单元702中的732和712保持在当前位置，例如不切换。微控制器626通过控制链路单元628指示836用户单元702开始信道监听操作。微控制器626设置838复权重单元648权重W0和W1到“初始值”。微控制器626指示840校准信号产生器和发射机单元622用指定的“自己的码”相位开始发射。微控制器626也指示842校准信号接收机单元620尝试接收信道监听信号，用于上述由发射机单元622使用的码偏移。如果使用复权重单元648的指定权重组没有检测到844基本的信道监听信号，并且上行链路系统链路增益Gul小于指定的最大允许系统增益846，那么微控制器626修改并发出848新的权重值给复权重单元648，使得信道监听信号的发射功率增大预先确定的步长dG，同时保持权重W0和W1的相对相位相同。重复动作842、844、846和848，直到检测到基本的信道监听信号或达到最大允许系统增益。如果达到最大允许系统增益，就保持850最近的权重不变，作为用于正常操作的最优权重。如果未达到最大允许系统增益，并且在校准信号接收机620的输出端出现基本的信道监听信号，那么使用自适应收敛算法如LMS进一步修改852权重W0和W1，使得信道监听信号功率降低或最小化。新权重发给854复权重单元648用于信道监听信号的发射。如果权重充分收敛856，控制流就继续，否则重复动作840到856。成功收敛网络单元602权重W0和W1之后，微控制器626检查858，并且如果被保证，就等待860用户单元702权重收敛的确认。成功收敛网络单元602和用户单元702权重W0和W1之后，微控制器626指示862用户单元702退出信道监听模式，并且退出864信道监听模式。微控制器626指示866校准信号接收机620继续接收由校准信号发射机622发射的信道监听信号。如果安全平均信道监听信号功率电平被超过足够数量的时间868，那么微控制器626控制流到达动作832，并且重新开始信道监听过程。如果平均信道监听信号功率电平在期望的范围内，那么校准信号接收机620被指示用所有其它可能的码偏移接收并检测870信道监听信号。如果未检测到具有足够平均信号功率电平的信道监听信号，那么微控制器626检查874以确立是否从用户单元702报告任何消息或问题。如果没有消息存在，那么微控制器626返回到动作866。如果检测到具有足够平均信号功率电平的信道监听信号，或者由用户单元702报告了问题，那么微控制器626到达876动作802，并且重新开始控制流过程。为加速搜索和检测其它码偏移，可以实现校准信号接收机620的两个或更多复本，使得“自己的码”检测能够连续并且不中断，并且其它接收机复本可以搜索“其它的码”偏移。
图7D中显示第二个控制流操作。第二个操作通过监视这样的量，如误比特率(BER)、信噪比(SNR)、背景噪声和干扰，检查控制单元628和720操作的控制链路的质量和性能(步骤860)。如果链路的操作不令人满意(步骤882)，就标记差错信号(步骤884)，并且将复权重单元648权重W0和W1设置到“初始值”(步骤886)，并且指示用户单元702做同样的事(步骤888)，并且最终微控制器626返回到步骤802(步骤890)。
图7A、7B、7C和7D是用于用户单元702的系统操作流程图。在微控制器728上同时执行两个独立的控制流操作。第一个控制流建立增强器的正常操作。第二个控制流监视用户单元702和网络单元602之间的控制链路的校正操作。对“加电”、“复位”或“停止”指令，用户单元702默认设置复权重单元748权重W0和W1到“初始”值。“初始”权重值是这样定义的值它使能从两个天线734和736的最小功率辐射，两个辐射的场之间没有相位差别，例如垂射辐射。对用户单元702的“加电”或“复位”指令，假定感兴趣的网络单元602的“身份码”可用或通过用户接口单元721预先输入到用户单元702中，微控制器单元728开始902图8A中的控制流。微控制器单元728指示904控制链路单元720与网络单元602建立通信。控制链路单元720使用适合的协议，并且继续尝试与网络单元602的控制单元628建立906通信链路，直到链路建立。微控制器单元728尝试908检测来自网络单元602的指令消息，并且继续这样做直到检测到指令910。从网络单元602接收到第一个指令时，微控制器单元728尝试确定指令内容。第一个分析912确定是否接收的指令是“停止”指令。对“停止”指令，微控制器单元728设置914复权重单元648权重W0和W1到“初始”值，并且继续检测新的指令。如果指令是“扫描指定U-NII频带中的所有码偏移”，那么微控制器单元728指示校准信号接收机单元742扫描918指定频带中的所有可能的码偏移，确保不存在来自其它网络单元的信号路径工作在进入用户单元702的紧靠的区域中，并且便于选择未使用的码偏移和传输信道。用户单元702通过控制链路720通知920网络单元602对具有有效的信号电平的码偏移的扫描结果，并且等待新的指令。微控制器单元728等待908来自网络单元602的新指令。
如果新指令是“进入信道监听模式”922，那么微控制器单元728通过设置分集开关732和712到固定的非切换状态，进入924该模式。微控制器728设置926复权重单元748权重W0和W1到“初始”值。微控制器728指示校准信号产生器和发射机单元744用指定的“自己的码”相位开始发射928。微控制器728也指示校准信号接收机单元742尝试接收930信道监听信号，用于上述由发射机单元744使用的码偏移。如果使用复权重单元748的指定权重组没有检测到基本的信道监听信号，并且下行链路系统链路增益Gdl小于指定的最大允许系统增益934，那么微控制器728修改并发出936新的权重值给复权重单元748，使得信道监听信号的发射功率增大预先确定的步长dG，同时保持936权重W0和W1的相对相位。重复动作930、932、934和936，直到检测到基本的信道监听信号或达到最大允许系统增益。如果达到最大允许系统增益，那么保持944最近的权重作为用于正常操作的最优权重。如果未达到最大允许系统增益，并且在校准信号接收机742的输出端存在基本的信道监听信号，那么使用自适应收敛算法如LMS进一步修改938权重W0和W1，使得信道监听信号功率降低或最小化。新权重发给940复权重单元748用于信道监听信号的发射。如果权重充分收敛，那么控制流继续到下一个动作，否则重复动作928到942。成功收敛用户单元702权重W0和W1之后，微控制器单元728通知946网络单元602并确认权重的收敛。微控制器单元728在动作948和950中等待指令以退出信道监听模式。检测到“退出信道监听模式”指令之后，微控制器单元728退出952该工作模式，并且指示校准信号接收机742继续接收954由校准信号发射机744发射的信道监听信号。
如果安全平均信道监听信号功率电平被超过足够数量的时间956，那么微控制器728设置926复权重单元748权重W0和W1到“初始”值，并且通知964网络单元602，并且返回到动作908。如果平均信道监听信号功率电平在期望的范围内，那么校准信号接收机742被指示用其它可能的码偏移接收并检测958信道监听信号。如果检测到具有基本的平均信号功率电平的信道监听信号，那么微控制器728到达960动作962。如果未检测到具有基本的平均信号功率电平的其它信道监听信号，那么微控制器728返回到动作908。为加速搜索和检测其它码偏移，可以包括校准信号接收机单元620的两个或更多复本，使得“自己的码”检测能够连续并且不中断。其它接收机复本可以扫描“其它的码”偏移。
图8D中显示第二个控制流操作。第二个操作通过监视970这样的量，如误比特率(BER)、信噪比(SNR)、背景噪声和干扰，检查控制单元720和628的控制链路的质量和性能(步骤860)。如果链路的操作不令人满意972，就标记差错信号974，并且将复权重单元748权重W0和W1设置976到“初始值”。微控制器728返回978到动作902之前通知977网络单元602。
该说明只是系统实现的例子。可以实现其它可能的方法和解决方案，并且省略了控制信令的一些说明。可以注意几点。
1.网络单元602可以控制几个用户单元，如用户单元702。在这样的设置中，可以修改图7A、7B、7C、7D、8A、8B、8C和8D中显示的示例控制流，使得网络单元602可以首先独立地初始化每个用户单元，并且在最后的动作中一起初始化。在具有多个用户单元如用户单元702的配置中，网络单元602权重可以对用户单元收敛，该用户单元具有与网络单元602的最小上行链路系统路径损失PLul。因此，增强器网络中的每个用户单元702可以具有唯一的码相位。
2.用户单元在信道监听操作中活跃的网络单元602的控制下，可以进行另一个用于具有多个用户单元702的配置的修改，包括网络和用户单元的增强器网络中的单元的最后权重收敛。因此，合并的信号功率电平不超过安全限制。如果对反向或前向系统链路来自用户单元的合并信号超过可接受的电平，那么适合的权重必须在迭代的步长中修改到满足前向和反向链路的最大允许系统链路增益的水平。
3.虽然网络单元602和用户单元702中前向链路方向信号路径总是活跃的以增强信标，例如用于移动通信的全球系统(GSM)中基站的广播控制信道(BCCH)发射，但网络单元602和用户单元702的反向链路信号路径不需要活跃，除非根据上行链路或者选通信号的存在检测到基本的信号电平。当心的是，反向链路选通操作不干扰信道监听信号路径以及单元622和620通信。因此，选通操作是信道监听过程期间的连续操作，信道监听定期执行。
4.可以实现硬件和控制软件中的修改，以将网络单元602和用户单元702合并到单个单元中，“背靠背”(back-to-back)地连接。参考图11说明背靠背选项的设计和操作。
5.唯一的网络单元602身份码和可选的设备位置可以发射到蜂窝网络。该信息可以用于在室内环境中定位用户，例如通过产生重度编码(保护)的低比特速率的数据，该数据包含长的已知先导序列、网络单元602的唯一身份码和可选的精度和纬度。然后在网络单元602内，通过适合的调制方法，该信息可以为了低频谱泄漏而脉冲成形，并且叠加到给定信道的反向链路信号上。调制方法的选择依赖于工作的蜂窝系统。例如，对经过恒定包络调制如高斯最小相移键控(GMSK)的GSM，可以使用幅度调制(具有低调制指数)。对具有快速反向链路功率控制的码分多址(CDMA)系统，可以使用差分二进制相移键控(DBPSK)作为调制方法。在基站从接收的信道信号提取上述信息可能涉及基站接收机修改，但是不影响蜂窝链路的正常工作。
6.对前向和反向链路中的未许可频带(U-NII)操作，系统设计也可以包括网络单元602和用户单元702之间的闭环功率控制。闭环功率控制可以基于很低速率例如10Hz的差分或绝对功率控制命令，基于接收信号功率，以增大或降低U-NII频带发射功率，使得只从网络单元602侧的天线636、638和用户单元702侧的天线704和706发射足够的功率用于校正操作。可变增益放大器可以用于网络单元602和用户单元702中的U-NII频带的发射。闭环功率控制消息可以在网络单元602和用户单元702之间，通过控制链路单元628和720在前向和反向链路中交换。
7.在网络单元602侧，一旦复权重单元648权重W0和W1收敛，空间抖动可以叠加到天线辐射模式上，使得多径驻波模式被充分扰乱以在上行链路上包括分集增益。第二组权重可以收敛以保持“零”的空间位置，同时充分改变辐射模式以产生天线辐射模式分集。通过首先执行方向寻找，例如对原始权重使用离散傅立叶变换(DFT)以识别“零”位置，并且使用算法如最小方差线性约束波束成形算法(MVLCBF)形成新权重——该约束是空间“零”位置——从而可收敛权重。两组权重之间重复的切换在上行链路上产生天线模式分集增益。可以在用户单元702的下行链路路径上实现类似的结构和技术。
8.在网络单元602和用户单元702的说明性实施例中，在复权重单元648和748中只使用两组复权重W0和W1，因为两个分集天线在两个单元都容易可用。在其它实施例中，在网络单元602和用户单元702中，通过从公开的结构和技术略微修改，可以使用多于两个天线，并且因此多于两个权重。
9.虽然网络单元602中的复权重单元648和网络单元702中的复权重单元748用于发射机波束成形，类似的复权重单元可以用在到网络单元602中的前向链路网络单元604和网络单元702中的反向链路用户单元726的接收机的输入端，使得也可以进行接收机波束成形。仅仅通过小的修改，接收机权重收敛可以基于与发射机实现类似的过程。
10.可以转换网络单元602中的复权重单元648和网络单元702中的复权重单元748的权重W0和W1，网络单元602中的反向链路网络单元606和网络单元702中的前向链路用户单元724完全“关闭”或“禁用”，使得不重复或者发射蜂窝信号。因此，网络单元602中的复权重单元648和网络单元702中的复权重单元748的权重W0和W1的收敛，可以在增强器开始正常操作之前首先收敛。
上面的讨论可以适用于所有各种公开的增强器的所有不同的模拟实现。
数字实现例子图9显示网络单元602(图9中标记为1002)的数字实现的例子，该网络单元置于室内或室外存在好的信号覆盖的地方。对网络单元1002的蜂窝频带发射机和接收机，两个天线1004和1006用于天线分集。而且，两个天线1036和1038用于网络单元1002的U-NII频带操作的天线分集。虽然任何分集合并方法如最大比合并或其它可以用于接收机链，并且发射分集方法如一个或两个天线中的随机相位改变可以用于发射机链，但是公开的是基于天线切换分集的简单方法。切换可以是连续的或基于接收的信号功率电平。因此，RF开关1008可以连接到双工器1007和1010，并且低噪声放大器(LNA)单元1012对网络单元1002的蜂窝接收操作执行切换操作。而且，连接到天线1036和1038以及双工器1034的RF开关1032和双工滤波器1034，对网络单元1002的U-NII频带发射/接收操作执行切换操作。双工滤波器1007和1010也在一端连接到天线1004和1006，而在另一端连接到复权重单元1072以及RF开关单元1008。复权重单元1072连接到功率分割器混合合并器1070和微控制器1060。功率分割器混合合并器1070通过定向耦合器1056连接到功率放大器单元1054。所有定向耦合器可以是17dB定向耦合器。低噪声放大器(LNA)1012连接到变频器单元1014。变频器1014连接到自动增益控制(AGC)单元1018。变频器1014将进来的信号的频带从蜂窝频带变换到基带或“接近基带”的频带。变频器单元1014包括用于接收机链的校正操作的所有滤波。变频器单元1014的工作频率由微控制器单元1060设置。AGC单元1018连接到模数转换器(ADC)单元1020和信号调节(SC)单元1022。AGC 1018是可选的并且将接收信号电平放在基本上靠近ADC 1020的动态范围的中间。如果被包括，AGC 1018就被配置使得在出现低信号功率的情况下，工作带宽内的噪声不主导AGC单元1018的操作。也配置AGC 1018使得在最终的下行链路系统链路增益Gdl计算中，补偿AGC单元1018的增益贡献，或者在信号调节(SC)单元1022中补偿AGC 1018的增益值。如果在网络单元1002中使用AGC单元1018，并且为码分多址(CDMA)蜂窝网络设计该单元，就选择AGC带宽比CDMA系统的功率控制重复速率小得多，例如在WCDMA网络中小于1.5kHz，使得AGC操作不干扰闭环功率控制。如果不包括AGC单元1018，就设计ADC单元1020以提供足够的动态范围，该范围可能高达192dB(32比特)。ADC单元1020连接到信号调节单元1022。信号调节单元1022执行的任务包括用于选择的工作频带的信道选择滤波、频率变换、参考频率插入、信号电平估计、AGC算法、WLAN发射机算法以及其它信号调节和处理特征。例如，信道选择滤波器可以作为多相位滤波器实现，并且为选择的1.3、5、10和15MHz的工作带宽设置，工作在前向链路蜂窝或个人通信服务(PCS)或选择的频谱内的任何位置。信号调节单元1022时钟频率从本地参考频率单元1070获得并且由时钟单元1024提供。信号调节单元1022依赖于系统参数、工作带宽和所支持操作的负载如滤波，可以由多种技术实现，如现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)和通用数字信号处理器(DSP)，如Texas Instrument TMS320C6416-7E3处理器。信号调节单元1022包括所有适合的接口和存储器。信号调节单元1022连接到数模转换器(DA/C)单元1026。数模转换之后，DA/C单元1026包括充分的后滤波。DA/C单元1026连接到变频器单元1028。变频器单元1028将输入信号的频率上变频到U-NII频带的所选择部分。变频器单元1028包括充分的滤波用于发射机链的校正操作。变频器单元1028的工作频率由微控制器单元1060设置。因此，动态信道分配(DAC)算法可以用于选择最好的工作频带。变频器单元1028连接到可变增益放大器单元1030。放大器1030的增益由微控制器单元1060设置，并且可以设置到用于U-NII频带中发射的最大允许功率。可变增益放大器单元1030连接到双工滤波器1034。双工滤波器1034连接到反向链路LNA 1040和VG放大器1030。LNA 1040连接到变频器单元1042。变频器单元1042连接到定向耦合器单元1041。变频器单元1042将进来的信号的频带从U-NII频带变换到基带或“接近基带”的频带。变频器单元1042包括用于接收机链的校正操作的适合的滤波。变频器单元1042的工作频率由微控制器单元1060设置。定向耦合器单元1041连接到自动增益控制(AGC)单元1044和校准信号接收机单元1016。AGC单元1044连接到模数转换器(AD/C)单元1046和信号调节单元1048。AGC 1044是可选的并且用于将接收信号电平放在基本上靠近AD/C 1046的动态范围的中间。如果被包括，AGC 1044被实现使得在出现低信号功率的情况下，工作带宽内的噪声不主导AGC单元1044的操作。选择AGC单元1044的增益贡献，以在最终的上行链路系统链路增益Gul计算中被补偿，或者在信号调节(SC)单元1048中补偿AGC 1044的增益值。如果在网络单元1002中使用AGC单元1044，并且为CDMA蜂窝网络设计该单元，就选择AGC带宽比CDMA系统的功率控制重复速率小得多，例如在WCDMA网络中小于1.5kHz，使得AGC操作不干扰闭环功率控制机制。如果不包括AGC单元1044，就配置AD/C单元1046以提供适合的动态范围，该范围可能高达192dB(32比特)。AD/C单元1046连接到信号调节单元1048。信号调节单元1048执行的任务包括用于选择的工作频带的信道选择滤波、频率变换、信号校准接收机、信号电平估计、AGC算法、WLAN发射机算法以及任何其它使用信号调节和处理的特征。例如，信道选择滤波器可以作为多相位滤波器实现，并且为选择的1.3、5、10或15MHz的工作带宽设置，工作在前向链路U-NII或选择的频谱内的任何位置。信号调节单元1048时钟频率从本地参考频率单元1070获得并且由时钟单元1024提供。依赖于系统参数如工作带宽以及所支持操作负载如滤波，信号调节单元1048可以由多种技术实现，如现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)和通用数字信号处理器(DSP)如TexasInstrument TMS320C6416-7E3处理器。信号调节单元1048包括适合的接口和存储器。信号调节单元1048连接到数模转换器(DA/C)单元1050。DA/C单元1050连接到变频器单元1052。数模转换之后，DA/C单元1050实现适合的后滤波。变频器单元1052将输入信号的频率上变频到蜂窝或个人通信服务(PCS)频带的所选择部分。变频器单元1052包括适合的滤波用于发射机链的校正操作。变频器单元1052的工作频率由微控制器单元1060设置。变频器单元1052连接到功率放大器单元1054。功率放大器单元1054连接到定向耦合器1056。
校准信号产生器/发射机单元1058通过定向耦合器1056耦合到网络单元1002的反向链路发射机路径。单元1058产生信道监听信号，该信号用于确立网络单元1002天线1004和1006以及到校准信号接收机1016的输入端之间的复信道特性。由单元1058产生的信道监听信号通过复权重单元1072和分集天线1004和1006以最大发射电平发射，该电平基本上低于来自蜂窝网络的任何期望信号电平，例如比最小期望蜂窝信号电平低20dB。合并发射的信道监听信号电平和校准信号接收机单元1016中使用的处理增益小于或等于上行链路链路增益余量dgul。由单元1058产生的信道监听信号是由已知伪随机(PN)码调制的直接序列扩频信号，该伪随机码具有已知的码相位，称为“自己的码”相位，并且具有与网络单元1002和图10中显示的用户单元2002的前向和反向链路工作带宽可比较的码片速率，例如对5MHz带宽为5M码片/秒，以及最小码长度以提供适合的处理增益。提供比最大预期路径延迟更长的码长度。1000个码片的码长度对大多数情况就足够了。信道监听信号可以连续地发射或只有由发射提示时才发射。选择码相位使得最小码相位差别大于以码片的倍数测量的最大预期路径延迟。随后的码相位是最小码相位的整数倍。校准信号接收机单元1016使用由定向耦合器1041已知PN码耦合到网络单元1002的反向链路接收路径。发射码相位能够检测和解调由单元1058发射的信道监听信号，该信号通过网络单元1002和图10中的用户单元2002之间存在的闭环进入反向链路路径。校准信号接收机单元1016适合确立接收信号强度和相位。复信道冲激响应存在于网络单元1002天线1004和1006合并的输出与到校准信号接收机1016的输入端之间。通过类似于RAKE接收机路径搜索器的相关操作，或者通过对采样的接收信号的适当的块的矩阵逆操作，校准信号接收机单元1016确立该信号。校准信号接收机单元1016包括很多子单元，例如变频器以将校准信号变回到基带频率。其它子单元是A/D变换器和基带处理器以执行基带算法。PN码相位可以唯一地分配或根据随机算法确定，使得两个单元具有相同码相位的几率可以很低。其它码偏移分配策略也是可能的，如动态分配，在该动态分配中只要在那个地理区域中未检测到具有相同偏移的其它信号，就选择一码偏移。动态分配使校准信号接收机1016能够扫描和接收“其它码”相位，并且因此确立是否存在任何其它信号耦合到可能正工作在同一地理区域的其它单元或从其它单元耦合。可以使用多于一个码相位确立复信道冲激响应，使得由其它系统检测到的几率增大。用于信道监听信号的PN码可以用关于网络单元1002的身份的信息调制。发射的信道监听信号的波频率可以是工作的蜂窝频带。在其它实施例中，可以使用其它频带中的载波频率，如位于2.4GHz的ISM频带，用于信道监听信号的发射。在其它频带中，校准信号产生器和发射机1058载波频率尽可能接近工作频带。实现信道监听信号PN码的码片速率和发射功率，使得信道监听信号遵从FCC47 CFR Part-15规则。ISM频带虽然不同于蜂窝工作频带，但是足够靠近以使系统能够收敛空间算法权重并确立复权重单元1072中使用的权重W0和W1。可以分析ISM和蜂窝工作频带之间平均信号功率和天线特性中的任何天线和传播差别，并且通过选择滤波参数来最小化。
校准发射机单元1058和校准接收机单元1016基带功能以及复权重单元1072可以集成，并由信号调节单元1048支持。在这个示例中，复权重单元1072结合两个放大器如位于双工滤波器1007和1010之前的放大器1054实现。也在该说明性的示例中，校准信号产生器和发射机单元1058和校准信号接收机1016都在网络单元1002中。在其它实施例中，一个或更多校准信号产生器1016、发射机单元1058和校准信号接收机1016也可以置于用户单元2002中，具有各种修改并且考虑设计因素。图6中显示的前向链路路径中的设备ID和参考频率单元624可以由数字网络单元1002中的信号调节单元1022支持。说明和功能可以与单元624的相同。
控制链路单元1062可以是那两个网络单元1002和图10中显示的用户单元2002之间的无线链路。控制链路单元1062可以是工作在未许可频带之一中的私有链路，或者可以是标准的无线链路如802.11b、802.11a、802.11g或蓝牙链路，被设计工作在未许可频带中。控制链路单元1062连接到微控制器单元1060，并且适合通过适当的接口与网络或用户单元通信。控制链路单元1062也连接到用于发射和接收控制信号的天线1066和1064。通过对单元1002小的修改，天线带宽和工作频带可以使天线单元1036和1038能够执行控制链路单元1062的操作。对单元1002小的修改和适当选择工作频率使控制链路单元1062的基带功能能包括在信号调节单元1022和1048中。发射/接收控制链路单元1062信号可以在频率或者时间上与前向链路和反向链路网络单元1002的发射/接收信号复用，它们由天线1038和1036发射和接收。
微控制器单元1060可以是简单的微控制器，如具有适当的存储器和接口的ARM7或ARM9。微控制器单元1060可以控制网络单元1002的操作，并且可以执行额外的信号调节和处理，如信号电平平均和估计，以及自适应算法如最小均方(LMS)和回归最小平方(RLS)。微控制器单元1060也可以设置工作带宽和权重W0和W1，从而通过控制链路单元1062通信并控制用户单元2002，并且通信并控制校准信号产生器和发射机1058和校准信号接收机1016，从而对接收机天线分集操作切换，并且监视网络单元1002和用户单元2002的校正操作。微控制器1060的其它任务在图7A、7B、7C和7D中的说明中详细公开。说明性的微控制器单元1060连接到单元1062、1016、1058、1052、1048、1042、1030、1028、1022、1072和1014，以及RF开关1008和1032。微控制器1060使用在校准信号接收机单元1016的输出端的复信道冲激响应，并且可以使用最小均方(LMS)、回归最小平方(RLS)、QR-RLS或QR分解来计算复权重W0和W1的最优值，使得降低或最小化在校准信号接收机单元1016的输出端接收的复信道冲激响应。确定的发射权重在传播信道内使能用于网络单元1002和用户单元2002之间的上行链路频率的射频(RF)隔离，并且进而可以使能来自天线1004和1006的最大可能总ERP(有效发射功率)，导致最大覆盖区域。
在一个安排中，描述单元1062、1016、1058、1052、1042、1060、1028、1046、1020、1024和1014连接到本地振荡器单元1070，或者可从本地振荡器1070信号获得时钟和参考频率。简单的用户接口单元1061可以连接到微控制器单元1060，该接口单元可以是键盘、简单的变光开关或类似设备。网络单元1002具有可以由用户接口单元1061设置的唯一“身份码”，可以由微控制器单元1060访问，并且可以通信给用户单元2002微控制器单元2054或可能在网络单元1002的操作范围内的任何其它用户单元。
图10显示例如图10中标记为2002的用户单元702的数字实现的例子，该用户单元可能处于室内或室外信号覆盖差的位置。对用户单元2002的蜂窝频带发射机和接收机，两个天线2034和2036可以用于天线分集。两个天线2004和2006可以用于用户单元2002的U-NII频带操作的天线分集。虽然任何分集合并方法如最大比合并或其它可以用于接收机链，而且发射分集方法如一个或两个天线中随机相位改变用于发射机链，但也可以使用基于天线切换分集的简单方法。切换可以是连续的或基于接收的信号功率电平。因此，连接到双工器2030和2031以及低噪声放大器(LNA)单元2038的RF开关2032对用户单元2002的蜂窝接收操作执行切换操作。连接到天线2004和2006以及双工滤波器2010的RF开关2008对用户单元2002的U-NII频带的发射/接收操作执行切换操作。双工滤波器2030和2031也在一端连接到天线2036和2034，而在另一端连接到复权重单元2072以及RF开关单元2032。复权重单元2072连接到功率分割器混合合并器2070和微控制器2054。功率分割器混合合并器2070通过定向耦合器2027连接到功率放大器单元2028。定向耦合器可以是17dB定向耦合器。低噪声放大器(LNA)2038连接到变频器单元2040。变频器单元2040连接到自动增益控制(AGC)单元2042。变频器单元2040将进来的信号的频带从蜂窝频带变换到基带或“接近基带”的频带。变频器单元2040对接收机链的校正操作执行适合的滤波。变频器单元2040的工作频率由微控制器单元2054设置。自动增益控制(AGC)单元2042连接到模数转换器(AD/C)单元2044和信号调节(SC)单元2046。AGC 2042是可选的并且用于设置接收信号电平基本上靠近AD/C 2044的动态范围的中间。如果被包括，AGC 2042被适配使得在出现低信号功率的情况下，工作频带内的噪声不占统治地位，并且在最终的上行链路系统链路增益Gul计算中补偿增益贡献。或者，在信号调节(SC)单元2046中补偿AGC 2042的增益值。如果在用户单元2002中使用AGC单元2042，并且为CDMA蜂窝网络设计该单元，那么选择AGC带宽比CDMA系统的功率控制重复速率小得多，例如在WCDMA网络中小于1.5kHz，使得AGC操作不干扰闭环功率控制。如果不包括AGC单元2042，那么AD/C单元2044提供适合的动态范围，该范围可能高达192dB(32比特)。AD/C单元2044连接到信号调节单元2046。
信号调节(SC)单元2046执行的任务包括用于选择的工作频带的信道选择滤波、频率变换、参考频率插入、信号电平估计、AGC算法、WLAN发射机算法以及其它信号调节和处理特征。例如，信道选择滤波器可以作为多相位滤波器实现并且为选择的1.3、5、10或15MHz的工作带宽设置，工作在前向链路蜂窝或个人通信服务(PCS)或选择的频谱内的任何位置。信号调节单元2046时钟频率从本地参考频率单元2023获得，并且由时钟单元2022提供。依赖于系统参数、工作带宽和所支持操作的负载如滤波，信号调节单元2046可以由多种技术实现，如现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)和通用数字信号处理器(DSP)，如Texas InstrumentTMS320C6416-7E3处理器。信号调节单元2046包括适合的接口和存储器。信号调节单元2046连接到数模转换器(DA/C)单元2048。DA/C单元2048包括数模转换之后适合的后滤波。DA/C单元2048连接到变频器单元2050。变频器单元2050将输入信号的频率上变频到U-NII频带的所选择部分。变频器单元2050包括适合的滤波用于发射机链的校正操作。变频器单元2050的工作频率由微控制器单元2054设置。可以使用动态信道分配(DAC)选择最好的工作频带。变频器单元2050连接到可变增益放大器单元2052。这个放大器2052的增益由微控制器单元2054设置，并且可以设置到用于U-NII频带中发射的最大允许功率。可变增益放大器单元2052连接到双工滤波器2010。双工滤波器2010连接到前向链路LNA 2012和VG放大器2052。低噪声放大器(LNA)2012连接到变频器单元2014。变频器单元2014连接到定向耦合器单元2017。变频器单元2014将进来的信号的频带从U-NII频带变换到基带或“接近基带”的频带。变频器单元2014包括用于接收机链的校正操作的滤波。变频器单元2014的工作频率由微控制器单元2054设置。定向耦合器单元2017连接到自动增益控制(AGC)单元2016和校准信号接收机单元2015。AGC单元2016连接到模数转换器(AD/C)单元2018和信号调节单元2020。AGC 2016是可选的，并且设置接收信号电平基本上靠近AD/C2018的动态范围的中间。如果被包括，AGC 2016就被配置使得在出现低信号功率的情况下，工作频带内的噪声不主导操作，并且在最终的下行链路系统链路增益Gdl计算中补偿增益贡献。否则，在信号调节(SC)单元2020中补偿AGC 2016的增益值。如果在用户单元2002中使用AGC单元2016，并且为码分多址(CDMA)蜂窝网络设计该单元，那么选择AGC带宽比CDMA系统的功率控制重复速率小得多，例如在WCDMA网络中小于1.5kHz，使得AGC操作不干扰闭环功率控制。如果不包括AGC单元2016，那么AD/C单元2018提供适合的动态范围，该范围可能高达192dB(32比特)。AD/C单元2018连接到信号调节单元2020。信号调节单元2020执行的任务包括用于选择的工作频带的信道选择滤波、频率变换、信号校准接收机、信号电平估计、AGC算法、WLAN发射机算法以及其它信号调节和处理特征。例如，信道选择滤波器可以作为多相位滤波器实现，并且为给定的1.3、5、10或15MHz的工作带宽设置，工作在前向链路U-NII或选择的频谱内的任何位置。信号调节单元2020时钟频率从时钟单元2022获得，参考频率单元由单元2023提供。依赖于系统参数如工作带宽以及所支持的操作负载如滤波，信号调节单元2020可以由多种技术实现，如现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)和通用数字信号处理器(DSP)，如Texas InstrumentTMS320C6416-7E3处理器。信号调节单元2020包括适合的接口和存储器。信号调节单元2020连接到数模转换器(DA/C)单元2024。DA/C单元2024连接到变频器单元2026。DA/C单元2024包括数模转换之后适合的后滤波。变频器单元2026将输入信号的频率上变频到蜂窝或个人通信服务(PCS)频带的所选择部分。变频器单元2026包括滤波用于发射机链的校正操作。变频器单元2026的工作频率由微控制器单元2054设置。变频器单元2026连接到功率放大器单元2028。功率放大器单元2028连接到定向耦合器2027。
校准信号产生器/发射机单元2025通过定向耦合器2027耦合到用户单元2002的前向链路发射机路径，并且产生信道监听信号，该信号用于确立用户单元2002天线2034、2036以及到校准信号接收机2015的输入端之间的复信道特性。由单元2025产生的信道监听信号通过复权重单元2072和分集天线2034和2036以最大发射电平发射，该电平基本上低于来自蜂窝网络的任何期望信号电平，例如比最小期望蜂窝信号电平低20dB。合并发射的信道监听信号电平和校准信号接收机单元2015中使用的处理增益小于或等于下行链路链路增益余量dgdl。由单元2025产生的信道监听信号是由已知伪随机(PN)码调制的直接序列扩频信号，该伪随机码具有已知的码相位，该相位可以称为“自己的码”相位。信道监听信号具有与用户单元2002和图9中的网络单元1002的前向和反向链路工作带宽可比较的码片速率，例如对5MHz带宽为5M码片/秒，以及提供适当的处理增益的最小码长度。产生的信道监听信号具有比最大预期路径延迟更长的时间码长度。1000个码片的码长度对大多数情况就足够了。信道监听信号可以连续地发射或只有当由发射提示时发射。选择码相位使得最小码相位差别大于以码片的倍数测量的最大预期路径延迟。随后的码相位是最小码相位的整数倍。校准信号接收机单元2015由定向耦合器2017使用已知PN码耦合到用户单元2002的前向链路接收路径。发射码相位能够检测和解调由单元2025发射的信道监听信号，该信号通过闭环机制进入反向链路路径，该机制存在于用户单元2002和网络单元1002之间。通过类似于RAKE接收机路径搜索器的相关操作，或者通过对采样的接收信号的适当的块的矩阵逆操作，校准信号接收机单元2015适合确立接收信号强度和相位。复信道冲激响应存在于用户单元2002天线2034、2036合并的输出和到校准信号接收机2015的输入端之间。
校准信号接收机单元2015包括很多子单元。变频器子单元将校准信号变回到基带频率。其它单元如A/D变换器和基带处理器执行基带算法。可以唯一地分配PN码相位，或者根据随机算法确定，由此两个单元具有相同码相位的几率可以很低。否则可以使用其它码偏移分配策略，如动态分配，由此只要在那个地理区域中未检测到这样的偏移，就选择一码偏移。偏移确定使校准信号接收机2015能够扫描和接收“其它码”相位，确立是否任何其它信号耦合到可能正工作在同一地理区域的其它单元。可以使用多于一个码相位确立复信道冲激响应，使得由其它系统检测到的几率增大。用于信道监听信号的PN码可以用关于用户单元2002的身份的信息调制。发射的信道监听信号的载波频率可以设置到工作蜂窝频带，或者可以设置到其它频带中的载波频率，如位于2.4GHz的ISM频带，用于信道监听信号的发射。对蜂窝频带外的工作频率，校准信号产生器和发射机2025载波频率尽可能接近工作频带。实现信道监听信号PN码的码片速率和发射功率，使得信道监听信号遵从FCC47 CFR Part-15规则。ISM频带虽然不同于蜂窝工作频带，但是足够靠近以使系统能够收敛空间算法权重，并且确立复权重单元2072中使用的权重W0和W1。在滤波器实现中可以考虑平均信号功率和天线特性中ISM和蜂窝工作频带之间的任何天线和传播差别。
校准发射机单元2025和校准接收机单元2015基带功能以及复权重单元2072可以集成，并由信号调节单元2020支持。在说明性的示例中，两个放大器2028位于双工滤波器2031和2030之前。说明的示例也包括校准信号产生器和发射机单元2025和校准信号接收机2015，两个都包含在用户单元2002内。在其它实施例中，在网络和用户单元之一或两个中，校准信号产生器和发射机单元2025和校准信号接收机2015也可以置于网络单元1002中，带有一些修改。图7中显示的前向链路路径中的参考频率接收机单元716可以由数字用户单元2002中的信号调节单元2020支持，具有与单元716相似的结构和功能。
控制链路单元2056可以是网络单元1002和用户单元2002之间的无线链路，可以是工作在未许可频带之一中的私有链路，或者可以是标准的无线链路如802.11b、802.11a或蓝牙，被设计工作在未许可频带中。控制链路单元2056连接到微控制器单元2054，并且可以适合通过适当的接口与该单元通信。控制链路单元2056也连接到用于发射和接收控制信号的天线2058和2060。在适合的天线带宽和工作频率，通过对单元2002小的修改，天线单元2004和2006也可以用于控制链路单元操作。而且，通过对单元2002小的修改和适当选择工作频率，控制链路单元2056的基带功能可以包括在信号调节单元2046和2020中，发射/接收控制链路单元2056信号在频率或时间上复用。前向和反向用户单元2002的发射/接收信号由天线2004和2006发射和接收。
微控制器单元2054可以是简单的微控制器，如具有适当的存储器和接口的ARM7或ARM9。微控制器单元2054控制用户单元2002的操作，并且可以执行一些额外的信号调节和处理操作，如信号电平平均和估计以及自适应算法。适合的自适应算法包括最小均方(LMS)和回归最小平方(RLS)。微控制器单元2054设置工作带宽和设置权重W0和W1，从而通过控制链路单元2056通信并控制图9中的网络单元1002，通信并控制校准信号产生器和发射机单元2025和校准信号接收机2015，对接收机天线分集操作切换，并且为用户单元2002的校正操作监视。其它微控制器2054操作的示例参考图7A、7B、7C和7D说明。微控制器单元2054连接到单元2056、2052、2050、2046、2040、2026、2020、2015、2025、2072和2014，以及RF开关2032和2008。微控制器2054使用在校准信号接收机单元2015的输出端的复信道冲激响应，并且使用最小均方(LMS)、回归最小平方(RLS)、QR-RLLS或QR分解，计算复权重W0和W1的最优值，使得在校准信号接收机单元2015的输出端接收的复信道冲激响应降低或最小化。通过发射权重安排，用于用户单元2002和网络单元1002之间的下行链路频率的射频(RF)隔离，被适配在传播信道内，使能来自天线2034和2036的最大可能总ERP(有效发射功率)，并且产生最大覆盖区域。
单元2056、2050、2040、2026、2054、2018、2044、2022、2025、2015和2014连接到本地振荡器单元2023，或者从本地振荡器2023信号获得时钟和参考频率。简单的用户接口单元2055连接到微控制器单元2054，该接口单元可以是键盘、简单的变光开关或类似设备。用户单元2002具有唯一的“身份码”，该“身份码”可以由用户接口单元2055设置，并且可以由微控制器单元2054访问，并且可以通信给网络单元1002微控制器单元1060。
为图7A、7B、7C、7D、8A、8B、8C和8D给出的控制流说明也可以用于网络单元1002和用户单元2002的数字实现，并且关于图9和10说明。
在网络单元1002和用户单元2002的反向链路操作中，例如，通过天线单元2034和2036接收的信号通过天线单元1004和1006以更高的信号功率重新发射。重新发射的信号可以通过天线单元2034和2036重新接收，并且可以称为“上行链路返回信号”，产生可能导致增强器操作中不稳定的信号返回路径。在网络单元1002和用户单元2002的数字实现中，返回的“上行链路返回信号”的幅度可以通过各种信号处理技术降低。
技术的选择、设计和有效性依赖于系统参数和工作条件。大多数多径缓和算法可以应用于返回信号降低。但是，由于网络单元1002和用户单元2002之间极小的传播延迟和有限的系统时间分辨率，传统算法的实际实现在最好的情况下可能是困难和昂贵的，而在最坏的情况下可能是有害的。因此，在“新颖的信道滤波”部分中说明“新颖的滤波技术”的示例。在接收信号的重新发射中插入有意的延迟，从而在天线单元2034和2036的输出端从原始入射信号分离返回信号(“上行链路返回信号”)。例如，约μsec的延迟确保重新发射信号从原始接收信号的时间分离，并且通过使用“信道滤波”技术使重新发射的信号能够缓和。延迟可以在信号调节单元1048引入，给定足够大小的数字数据缓存器可用性。信道滤波操作可以由信号调节单元1048或信号调节单元2046执行，或者可以由连接到AD/C单元1046和信号调节单元1048的独立的ASIC或FPGA执行。在另一个实施例中，通过小修改，信道滤波ASIC或FPGA单元可以置于用户单元2002中，连接到AD/C单元2044和信号调节单元2046。信道监听信号可以用于信道估计，使得用于设置信道滤波器抽头的复权重单元1072权重W0和W1收敛之后，在信道监听模式期间，可以估计包括返回路径的总的信道响应的幅度和相位。信号路径中引入信道滤波器也对天线分集方法的操作有影响。复信道估计执行期间，同步天线切换操作，使得在可能的切换天线组合中只存在两种可能性。天线切换或选择可以由网络单元1002中的微控制器单元1060和用户单元2002中的微控制器单元2054控制。信道估计可以对两个传播路径进行，并且可以确定两组信道滤波器系数用于滤波操作。因此，可以与天线选择同步和协调地将有关的滤波器系数选择或切换入操作。信道滤波不用于完全缓和返回信号，而是用于充分抑制该信号，使得某些系统增益对信号增强操作是可能的。有意引入延迟也可以结合其它已知的信号处理算法使用，以降低两个网络单元1002和用户单元2002之间的耦合。类似的分析应用到网络单元1002和用户单元2002的前向链路。因此，在图10中显示的前向链路校准信号的帮助下，在用户单元2002的前向链路中执行“延迟”和“信道滤波”。
其它技术，如对天线单元1004、1006使用垂直极化以及对天线2034、2036使用水平极化，可以进一步改善系统性能。系统性能也可以通过使用定向天线改善。
为了在网络单元1002和用户单元2002的数字实现中包括“信道滤波”信道估计，可以修改为图7A、7B、7C、7D、8A、8B、8C和8D给出的控制流说明。
说明性的描述只是系统可以如何实现的例子，并且不是唯一可能的方法和解决方案。注意如下几点1.网络单元1002可以控制几个用户单元，如用户单元2002。在这样的配置中，可以实现图7A、7B、7C、7D、8A、8B、8C和8D中显示的示例控制流，使得网络单元1002可以首先独立地并且在最后的步骤中组合地初始化每个用户单元。在具有几个用户单元如2002的情况下，网络单元1002可以收敛用于用户单元的权重，该用户单元与网络单元1002有最小上行链路系统路径损失PLul。因此，增强器网络中的每个用户单元2002可以具有唯一的码相位。
2.另一个用于多用户单元操作的修改是所有用户单元在信道监听操作中活跃的网络单元的控制下，进行具有网络和用户单元的增强器网络中单元的最后权重收敛，使得合并的信号功率电平不超过安全限制。如果对反向或前向系统链路来自用户单元的合并信号超过可接受的电平，那么在迭代步骤中修改适合的权重到一个水平，使得满足前向和反向链路的最大系统链路增益。
3.虽然网络单元1002和用户单元2002中的信号路径，通常在前向链路方向总是活跃的以增强信标，例如用于移动通信的全球系统(GSM)中基站的广播控制信道(BCCH)发射。网络单元1002和用户单元2002的反向链路信号路径不需要活跃，除非根据上行链路“选通信号”的出现检测到基本的信号电平。管理反向链路“选通操作”以避免干扰涉及单元1058和1016的技术以及信道监听信号路径。“选通操作”变为信道监听过程期间连续的操作，信道监听在定期的基础上执行。
4.可以实现硬件和控制软件中的修改，以合并网络单元1002和用户单元2002到单个单元中，其“背靠背”(back-to-back)地连接。参考图12显示和公开背靠背选项的设计和操作。
5.唯一的网络单元1002身份码和可选的设备位置可以发射到蜂窝网络。通过产生包含长的已知先导序列的重度编码保护的低比特速率数据，该信息可以用于在室内环境中定位用户。网络单元1002的唯一身份码和可选的精度和纬度也可以发射。在网络单元1002内，该信息可以为了低频谱泄漏脉冲成形，并且通过适合的调制方法，叠加到给定信道的反向链路信号上。根据工作的蜂窝系统选择调制方法。例如，GSM具有恒定包络调制如高斯最小相移键控(GMSK)，使得可以使用具有低调制指数的幅度调制。对具有快速反向链路功率控制的CDMA系统，可以使用差分二进制相移键控(DBPSK)作为调制方法。在基站从接收的信道信号提取信息涉及基站接收机修改，但是不影响蜂窝链路的正常工作。
6.对前向和反向链路中的未许可频带(U-NII)操作，也可以实现网络单元1002和用户单元2002之间的闭环功率控制能力。闭环功率控制可以基于很低速率例如10Hz的差分或绝对功率控制命令，基于接收信号功率，以增大或降低U-NII频带发射功率。闭环功率控制将从网络单元1002侧的天线1036、1038和用户单元2002侧的2004和2006发射的功率、限制到足够用于校正操作的最小水平。网络单元1002和用户单元2002中的可变增益放大器可以用于U-NII频带的发射。闭环功率控制消息可以在网络单元1002和用户单元2002之间、通过控制链路单元1062和2056在前向和反向链路中交换。
7.在网络单元1002侧，一旦复权重单元1072权重W0和W1收敛，空间抖动可以叠加到天线辐射模式上，使得多径驻波模式被充分扰乱，以在上行链路上提供一些分集增益。也可以变换第二组权重，该权重保持“零”的空间位置，同时充分改变辐射模式以产生天线辐射模式分集。通过首先进行方向寻找，例如，对原始权重使用离散傅立叶变换以识别“零”位置，并且使用算法如最小方差线性约束波成束形算法(MVLCBF)构成新权重，该约束是空间“零”位置，从而可以收敛权重。两组权重之间的重复切换在上行链路上执行天线模式分集增益。对下行链路路径，类似的操作适用于用户单元2002。
8.在网络单元1002和用户单元2002的示例中，在复权重单元1072和2072中只使用两组复权重W0和W1，因为在两个单元两个分集天线都容易地可用。但是，在网络单元1002和用户单元2002中，根据略微修改的类似分析，可以使用多于两个天线，并且因此多于两个权重。
9.虽然在网络单元1002和2002中的复权重单元1072和2072分别用于发射机波束成形，但类似的复权重单元可以分别用在到网络单元1002和2002的前向链路的接收机的输入端，以代替RF开关1008和2032，使得可以进行接收机波束成形。仅仅通过小的修改，接收机权重收敛可以基于与发射机类似的过程。
10.在网络单元1002和2002中的复权重单元1072和2072的权重W0和W1分别可以收敛，网络单元1002的反向链路不工作，例如在信号调节单元1048内不接收和发射上行链路蜂窝频带信号，而用户单元2002的前向链路不工作，例如在信号调节单元2020内不接收和发射下行链路蜂窝频带信号，使得不重复和发射蜂窝信号。因此，在开始正常的增强器操作之前，该操作使网络单元1002和用户单元2002中的复权重单元1072和2072的权重W0和W1能够首先收敛。
列举的要点适用于很多不同的数字增强器实现。
背靠背增强器在背靠背(back-to-back)安排中，可以去除网络单元602和用户单元702之间的控制链路以及U-NII频带的发射和接收。图11说明合适的背靠背安排的模拟实现的例子。增强器可以位于室内或室外具有好的信号覆盖的位置。背靠背单元2252包括天线2254、2256、2282和2280，所有工作在感兴趣的蜂窝频谱中。天线2254和2256分别连接到双工滤波器2260和2259。RF开关2258也连接到双工滤波器2260和2259，从而为接收操作提供天线切换分集操作，如关于网络单元602和用户单元702的操作公开的。在前向链路中，射频(RF)开关单元2258通过定向耦合器2261连接到前向链路单元2264中的低噪声放大器(LNA)2288。定向耦合器单元2261也可以连接到校准信号接收机单元2263。低噪声放大器(LNA)2288被显示连接到滤波器单元2286。带通滤波器单元2286，可以被设计通过感兴趣的蜂窝频谱的所有或希望部分，或者可以是一排交迭的带通滤波器。交迭的带通滤波器可以覆盖蜂窝系统中感兴趣的完整频谱，包括RF开关使得可以手动或自动地选择所选择的频带和带宽。滤波器单元2286连接到功率放大器2284。功率放大器单元2284连接到定向耦合器2267。定向耦合器2267连接到功率分割器单元混合合并器2299，并且连接到校准信号产生器和发射机单元2265。功率分割器单元混合合并器2299连接到复权重单元2269。复权重单元2269连接到双工滤波器2276和2277以及微控制器2270。双工滤波器2276和2277连接到天线2280和2282，并且连接到RF开关2278。在反向链路上，RF开关单元2278连接到定向耦合器单元2274。定向耦合器单元2274连接到校准信号接收机2272和反向链路单元2266中的低噪声放大器(LNA)2290。校准信号接收机单元2272适合确立复信道冲激响应中的接收信号强度和相位，该复信道冲激响应存在于天线2254和2256合并的输出端与到校准信号接收机2272的输入端之间。接收信号强度和相位通过类似于RAKE接收机路径搜索器的相关操作，或通过对采样的接收信号的适当的块的矩阵逆操作确立。校准信号接收机单元2272可以具有很多子单元，包括适合将校准信号变回到基带频率的变频器、A/D变换器和基带处理器以执行基带算法。低噪声放大器(LNA)2290连接到滤波器单元2292，该滤波器单元又可以连接到功率放大器单元2294。带通滤波器2292可以被设计通过感兴趣的蜂窝频谱的所有或希望部分，或者可以是一排交迭的带通滤波器，覆盖感兴趣的蜂窝系统的完整频谱。可以包括射频开关以手动或自动地选择频带和带宽。功率放大器2294连接到定向耦合器单元2262。定向耦合器单元2262连接到校准信号产生器和发射机单元2268和功率分割器单元、混合合并器2296。功率分割器单元、混合合并器2296连接到复权重单元2298。复权重单元2298连接到双工滤波器2260和2259以及微控制器2270。双工滤波器2260和2259连接到天线2254和2256以及RF开关2258。微控制器2270连接到校准信号产生器和发射机单元2268和2265、校准信号接收机单元2272和2263、反向链路单元2266和前向链路单元2264。简单的用户接口单元，例如键盘、简单变光开关或其它开关单元连接到微控制器单元2270。
虽然在背靠背单元2252中去除了网络单元602和用户单元702的很多功能单元，但增强器的操作和其它单元功能上保持与为网络单元602和用户单元702说明的组件基本相同。校准信号产生器和发射机单元2268和2265以及反向链路和前向链路中的校准信号接收机单元2272和2263的操作和说明，基本上类似于为网络单元602和用户单元702说明的具有相似功能的组件。天线单元2254、2256、2282和2280放置得互相极接近，额外的天线隔离可由高度定向的天线和相关联的增大的前后辐射比提供。
唯一单元2252身份码和可选的设备位置也可以发射到蜂窝网络，以提供定位室内环境中的用户时有用的信息。该信息可以作为重度编码、保护的低比特速率数据发射，该数据包含先导序列、唯一的身份码，并且可以可选地包含单元2252的精度和纬度。该信息可以为了低频谱泄漏脉冲成形，并且通过适合的调制方法，叠加到所选择信道的反向链路信号上。数据处理可以在单元2252内执行。调制方法的选择依赖于工作的蜂窝系统。例如，用于移动通信的全球系统(GSM)使用恒定包络调制如高斯最小相移键控(GMSK)，使得可以使用具有低调制指数的幅度调制。码分多址(CDMA)系统具有快速反向链路功率控制，使得可以使用差分二进制相移键控(DBPSK)作为调制方法。在基站从接收的信道信号提取信息可能使用基站接收机修改，虽然蜂窝链路保持正常工作。
图12说明增强器置于室内或室外具有好的信号覆盖位置的背靠背安排的数字实现例子。背靠背单元2302包括天线2304、2306、2328和2330，它们工作在感兴趣的蜂窝频谱中。天线2304和2306分别连接到双工滤波器2310和2309。RF开关2308也连接到双工滤波器2310和2309以执行天线切换分集操作，用于如为网络单元1002和用户单元2002说明的接收操作。在前向链路中，RF开关单元2308连接到低噪声放大器(LNA)2312。定向耦合器单元2311连接到LNA 2312的输出端和校准接收机单元2305。校准接收机2305也连接到微控制器2350。定向耦合器单元2311也连接到变频器单元2313。变频器2313连接到自动增益控制(AGC)单元2314。变频器2313将进入信号的频带从蜂窝频带转换为基带或“接近基带”频带。变频器单元2313包括用于接收机链的校准操作的滤波。变频器单元2313的工作频率由微控制器单元2350设置。AGC单元2314连接到模数转换器(AD/C)单元2316。AGC 2314是可选的并且设置接收信号电平基本上靠近AD/C 2316的动态范围的中间。如果被包括，AGC 2314被配置使得在出现低信号功率的情况下，工作频带内的噪声不主导操作。在最终的下行链路系统链路增益Gdl计算中补偿AGC单元2314的增益贡献。否则，可在信号调节单元2318中补偿AGC2314的增益值。如果在增强器单元2300中使用AGC单元2314，并且为码分多址(CDMA)蜂窝网络设计增强器单元，那么选择AGC带宽比CDMA系统的功率控制重复速率小得多，例如在WCDMA网络中小于1.5kHz，使得AGC操作不干扰闭环功率控制。如果不包括AGC单元2314，那么AD/C单元2316可提供合适的动态范围，该范围可能高达192dB(32比特)。AD/C单元2316连接到信号调节单元2318。信号调节单元2318执行这样的任务，如用于选择的工作频带的信道选择滤波、频率变换、信号电平估计、AGC算法以及其它信号调节和处理特征。例如，作为多相位滤波器实现的信道选择滤波器，可以为给定的1.3、5、10或15MHz的工作带宽设置，工作在前向链路蜂窝或个人通信服务(PCS)或其它选择的频谱内的任何位置。依赖于系统参数，如工作带宽和所支持的操作负载如滤波，信号调节单元2318可以由多种技术实现，如现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)和通用数字信号处理器(DSP)，如Texas Instrument TMS320C6416-7E3处理器。信号调节单元2318包括适合的接口和存储器，并且连接到数模转换器(DA/C)单元2320。DA/C单元2320包括数模转换之后适合的后滤波。DA/C单元2320连接到变频器单元2321。变频器单元2321将输入信号的频率上变频到蜂窝频率的原始频带。变频器单元2321包括适合的滤波用于发射机链的校正操作。变频器单元2321的工作频率由微控制器单元2350设置。变频器单元2321连接到功率放大器单元2322，该功率放大器单元连接到定向耦合器单元2325。定向耦合器单元2325连接到校准信号产生器和发射机单元2323和功率分割器单元、混合合并器2358。功率分割器单元、混合合并器2358连接到复权重单元2360。复权重单元2360连接到双工滤波器2324和2327以及微控制器2350。双工滤波器2324和2327连接到天线2328和2330以及连接到RF开关2326。校准信号产生器和发射机单元2323也连接到微控制器2350。在反向链路上，RF开关单元2326连接到微控制器2350，并且也连接到LNA单元2332。LNA单元2332连接到定向耦合器单元2334。定向耦合器单元2334连接到变频器单元2335。变频器2335连接到自动增益控制(AGC)单元2336。变频器2335将进来的信号的频带从蜂窝频带变换到基带或“接近基带”的频带。变频器单元2335包括用于接收机链的校正操作的滤波。变频器单元2335的工作频率由微控制器单元2350设置。定向耦合器单元2334也连接到校准信号接收机单元2348。变频器单元2335连接到AGC单元2336。AGC单元2336连接到模数转换器(AD/C)单元2338。AGC 2336是可选的并且设置接收信号电平基本上靠近AD/C 2338的动态范围的中间。如果被包括，AGC 2336被配置使得在出现低信号功率的情况下，工作频带内的噪声不主导AGC单元2336的操作。也用增益贡献设计AGC单元2326，该增益贡献在最终的上行链路系统链路增益Gul计算中补偿。否则，可以在信号调节单元2340中补偿AGC单元2336的增益值。如果在增强器单元2300中使用AGC单元2336，并且为码分多址(CDMA)蜂窝网络设计该单元，那么选择AGC单元带宽比CDMA系统的功率控制重复速率小得多，例如在WCDMA网络中小于1.5kHz，使得AGC操作不干扰闭环功率控制。
如果不包括AGC单元2336，那么AD/C单元2338提供适合的动态范围，该范围可能高达192dB(32比特)。AD/C单元2338连接到信号调节单元2340。信号调节单元2340执行这样的任务，如用于选择的工作频带的信道选择滤波、频率变换、信号电平估计、AGC算法以及任何其它信号调节和处理特征。例如，可以作为多相位滤波器实现的信道选择滤波器，可以为给定的1.3、5、10或15MHz的工作带宽设置，工作在前向链路蜂窝或个人通信服务(PCS)或其它选择的频谱内的任何位置。依赖于系统参数，如工作带宽以及所支持的操作负载如滤波，信号调节单元2340可以由多种技术实现，如现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)和通用数字信号处理器(DSP)，如Texas Instrument TMS320C6416-7E3处理器。信号调节单元2340包括适合的接口和存储器。信号调节单元2340连接到数模转换器(DA/C)单元2342。DA/C单元2342包括数模转换之后适合的后滤波。DA/C单元2342连接到变频器单元2343，该变频器单元将进入的信号的频率上变频到蜂窝或个人通信服务(PCS)频带的所选择部分。变频器单元2343包括用于发射机链的校正操作的滤波。变频器单元2343的工作频率由微控制器单元2350设置。变频器单元2343连接到功率放大器单元2344，该功率放大器单元连接到定向耦合器单元2346。定向耦合器单元2346连接到校准信号产生器和发射机单元2352和功率分割器单元、混合合并器2354。功率分割器单元、混合合并器2354连接到复权重单元2356。复权重单元2356连接到双工滤波器2309和2310以及微控制器2350。双工滤波器2310和2309连接到天线2304和2306以及连接到RF开关2308。微控制器2350连接到校准信号产生器和发射机单元2352、2323、校准信号接收机单元2348和2305。简单的用户接口单元2351连接到微控制器单元2350，该用户接口单元可以是键盘、简单变光开关或其它设备。单元2305、2323、2313、2321、2348、2335、2343、2352和2350连接到本地振荡器单元2356，或者通过单元2353从本地振荡器2356获得时钟或参考频率。信号调节单元2318和2340时钟频率由时钟单元2353提供。
虽然网络单元1002和用户单元2002的很多功能单元在背靠背单元2302中不使用，但增强器2302中很多单元的操作和功能保持与为网络单元1002和用户单元2002说明的基本相同。在增强器单元2302的数字实现中，用于校准信号产生器和发射机单元2352和校准信号接收机单元2348的功能块，可以包括在用于上行链路的信号调节单元2340和用于下行链路操作的信号调节单元2318中。反向链路和前向链路中校准信号产生器和发射机单元2352和2323以及校准信号接收机单元2348和2305的操作和说明，与为网络单元1002和用户单元2002说明的基本上类似。因为天线单元2304、2306、2328和2330放置得极接近，天线隔离可由具有增大的前后辐射比的高度定向的天线提供。
对增强器2302的反向链路操作，通过天线单元2328和2330接收的信号，可以通过天线单元2304和2306以更高的信号功率重新发射。重新发射的信号可以通过天线单元2328和2330重新接收，并且称为“上行链路返回信号”。信号返回路径可能在增强器操作中导致不稳定。在增强器单元2302的数字实现中，返回信号，“上行链路返回信号”的幅度可以通过各种信号处理技术降低。信号处理技术的选择、配置和有效性依赖于系统参数和工作条件。大多数多径缓和算法也可以应用于返回信号降低。但是，由于天线单元2304、2306和天线单元2328和2330之间极小的传播延迟和有限的系统时间分辨率，传统多径缓和算法的实际实现在最好的情况下可能是困难和昂贵的，并且经常对系统操作有害。
这里在“新颖的信道滤波”部分中公开了避免系统困难的新颖的滤波技术的例子。新颖的滤波在接收信号的重新发射中施加“有意的”延迟，从而在天线单元2328和2330的输出端从原始入射信号分离称为上行链路返回信号的返回信号。大约1μsec的延迟确保重新发射信号从原始接收信号的时间分离，并且使重新发射的信号能够缓和。延迟可以在信号调节单元2340中引入，只要足够大小的数字数据缓存器可用。信道滤波操作也可以由信号调节单元2340执行，或者可以由连接到AD/C单元2338和信号调节单元2340的独立的ASIC或FPGA执行。复权重单元2356权重W0和W1收敛之后，校准信号可以用于信道估计，使得可以估计包括返回路径的总的信道响应的幅度和相位，从而使信道滤波器抽头能够设置。在信号路径中包括信道滤波器也对天线分集的操作有影响。当执行信道估计时，同步天线切换操作以消除四个可能传播路径中的两个。天线切换选择由微控制器单元2350控制，使得信道估计可以对两个传播路径进行，并且可以确定两组信道滤波器系数用于滤波操作。因此，可以与天线选择操作同步和协调地选择和切换有关的滤波器系数。信道滤波技术不完全缓和返回信号，而是用于充分抑制该返回信号，使得某些系统增益对信号增强操作是可能的。“有意的延迟”也可以结合任何其它已知的信号处理算法使用，以降低两个天线组2304、2306和2330、2328之间的耦合。增强器单元2302的前向链路可以以类似的方式修改以包括延迟和信道滤波。
其它技术，如对天线单元2304、2306使用垂直极化以及对天线2328、2330使用水平极化，可以进一步改善系统性能。类似地，系统性能可以通过使用定向天线改善，如在传统的增强器和转发器系统中那样。
唯一单元2302身份码和可选的设备位置可以发射到蜂窝网络，并且通过产生重度编码、保护的低比特速率数据用于定位室内环境中的用户，该数据包含长的已知先导序列、唯一的身份码以及可选的单元2302的精度和纬度。在单元2302内，该信息可以为了低频谱泄漏脉冲成形，并且通过适合的调制方法，叠加到所选择信道的反向链路信号上。调制方法的选择基于工作的蜂窝系统。例如，对用于移动通信的全球系统(GSM)，它使用恒定包络调制如高斯最小相移键控(GMSK)，可以使用具有低调制指数的幅度调制。对具有快速反向链路功率控制的CDMA系统，可以使用差分二进制相移键控(DBPSK)作为调制方法。在基站从接收的信道信号提取信息可以通过基站接收机修改进行，该修改不影响蜂窝链路的正常工作。
用于图11或12中显示的增强器单元的系统操作的流程图的示例在图17A、17B中显示。示例不包括用于增强器单元2302或2252的完整操作的所有可能的功能。可以认为示例显示用于增强器单元2302或2252的大多数基本操作的最小控制流。对“加电”、“复位”或“停止”指令，增强器单元2302或2252默认设置复权重单元2360和2356权重W0和W1到“初始”值。“初始”权重值使能从两个连接天线的最小功率辐射，两个辐射的场之间没有相位差别，例如垂射辐射。对增强器单元2302或2252的“加电”或“复位”指令，微控制器单元2350开始2402图17A中的控制流。微控制器2350指示反向链路校准接收机2348扫描2404所有可能的码偏移。如果由接收机单元2348检测到2406由工作在相同地理区域内的其它单元发射的基本的信号功率，就存储2408接收到的信号功率。如果未检测到2410基本的信号，那么微控制器2350指示前向链路校准接收机2305扫描2410所有可能的码偏移。如果基本的信号功率由工作在相同地理区域内的其它单元发射，并且由接收机单元2305检测到2416，就存储2414接收到的信号功率。对系统的前向链路和反向链路，用于所有可能的码偏移的测试完成之后，并且如果检测到2417其它单元信号功率，就测试用于每个偏移的接收信号，并且选择2412最大的信号功率。如果选择的信号功率高于安全阈值2418，那么单元2302显示2419差错消息并且停止操作2422。如果选择的信号功率低于安全阈值，那么单元前进到动作2420。如果没有检测到基本的信号或检测到的信号低于安全阈值2416，那么微控制器2350选择2420未使用的码偏移，用于前向和反向信道监听发射。微控制器2350设置2424增强器单元2302或2252到“信道监听”模式。在“信道监听”模式中，分集开关2308和2326保持在当前位置并且不切换。微控制器2350设置2426复权重单元2356和2360权重W0和W1到“初始”值。微控制器2350指示校准信号产生器和发射机单元2352和2323，用指定的“自己的码”相位连续地开始发射2428。微控制器2350也指示上行链路校准信号接收机单元2348，尝试接收2430信道监听信号，用于由发射机单元2352使用的码偏移。如果使用复权重单元2356的指定权重组没有检测到基本的信道监听信号，并且上行链路系统链路增益Gul小于指定的最大允许系统增益2434，微控制器2350修改并发出2436新的上行链路权重值给复权重单元2356，使得来自天线单元2304和2306的信道监听信号的发射功率增大预先确定的步长dG，同时保持权重W0和W1的相对相位。重复动作2430、2432、2434和2436，直到对上行链路路径检测到基本的信道监听信号或达到最大允许上行链路系统增益。如果达到最大允许上行链路系统增益，就保持最近的权重不变2438，作为用于正常操作的最优权重。如果未达到最大允许系统增益，并且在校准信号接收机2348的输出端不存在基本的信道监听信号，那么使用自适应收敛算法如最小均方(LMS)进一步修改权重W0和W1，使得信道监听信号功率最小化2442。新权重发给复权重单元2356用于信道监听信号的发射2444。如果上行链路权重充分收敛，那么控制流继续，否则重复动作2430到2446。成功收敛上行链路权重W0和W1之后，微控制器2350在动作2448到2460中以与上行链路权重很大程度相同的方式收敛下行链路权重。成功收敛上行链路和下行链路权重之后，微控制器2350退出2462信道监听模式。微控制器2350指示校准信号接收机2348和2305继续2464接收由校准信号发射机单元2352和2323发射的信道监听信号。如果对上行链路或下行链路路径，安全平均信道监听信号功率电平被超过基本数量的时间2468，那么微控制器2350设置2470上行链路和下行链路权重到“初始”值，并且返回2474到动作2402。如果平均信道监听信号功率电平在期望的范围内，那么指示校准信号接收机单元2348和2305，用所有其它可能的码偏移接收并检测2469信道监听信号。如果在上行链路或下行链路中未检测到具有基本的平均信号功率电平的信道监听信号，那么微控制器2350检返回2472到动作2464。在定期的基础上可以启动信道监听操作，从而确保增强器2302、2252路径的上行链路或下行链路中检测超出信号之前的校正操作。
信道滤波例子该例子可以应用到增强器系统，以抵消可能存在于系统的反向链路中的上行链路返回信号和可能存在于系统的前向链路中的下行链路返回信号以及反馈环路的效应。用于前向和反向链路的“信道滤波”是自治的，并且可以应用到系统的前向和反向链路两者或其一，并且可以在网络单元1002、用户单元2002或两者中实现。图17中显示隔离的具有信道滤波能力的增器的简化方块图。为网络单元1002和用户单元2002单独说明反向链路操作。信道滤波可以应用到所有数字实现。在表示中，没有为基本相似于图9中的1002的网络单元2452或基本相似于图10中的2002的用户单元2454假定天线分集。增强器系统中的处理和传播延迟可以分类如下τUs＝用户单元2454处理延迟(相对可以忽略)。
τP1＝未许可频带传播延迟。
τNrx＝网络单元2452接收机处理延迟(相对可以忽略)。
τNtx＝网络单元2452发射机处理延迟(相对可以忽略)。
τd＝网络单元2452的发射路径中引入的“有意的”延迟。
τP2＝上行链路返回信号的未许可频带传播延迟。
显示增强器单元2451的总的冲激响应2464。原始入射脉冲从天线2462(A1)进入，并且在τf的延迟之后到达网络单元2452接收机的输入端，显示的脉冲2468中τf＝τUs+τP1≌τP1脉冲被放大并且在“有意的”时间延迟τd之后从天线2456(图17中标为A4)发射2470。发射的信号在传播延迟τP2之后重新进入天线2462(A1)，并且在τf的延迟2472之后到达网络单元2452接收机的输入端。在网络单元2452接收机的输入端，上行链路返回信号总的延迟是τt，并且基本上等于τt＝τNrx+τd+τNtx+τP2+τf≌τd+τP1+τP2返回的脉冲2472被延迟了传播路径延迟τP1和τP2，它们在增强器的工作环境中可能很小。引入“有意的”延迟以从原始入射脉冲充分分离上行链路返回信号，使得可以容易地估计滤波器系数，并且可以更有效率地执行滤波。在用户单元2454的发射路径中引入另一个“有意的”延迟，确保增强的发射脉冲和上行链路返回信号的分离，一个可期望的条件，以减小增强的发射脉冲经历的多径对信道滤波的操作的影响。
在该例子中，图18中显示的“信道滤波”单元2512仅仅放在网络单元1002的反向链路上。信道滤波过程涉及对直到最大预期多径延迟的所有时间延迟，估计包括幅度和相位的复传播信道冲激响应。复信道冲激响应C(t，τ)可以由图9中显示的校准信号接收机单元1016提供，因为该信息对系统的反向链路路径在该单元的输出端容易得到。根据说明的图13A、13B和13C中显示的校准信号技术的设计，由校准信号接收机单元1016提供的信道冲激响应不包括“有意的”延迟(τd)和τNrx+τNtx成分的延迟贡献。虽然τNrx+τNtx足够小到可以忽略，但是在网络单元1002中的总冲激响应中增加“有意的”延迟(τd)，用于信道滤波器系数的估计。类似地，如果信道滤波操作也用于前向链路，那么单独的复信道冲激响应用于该链路。作为结果，对反向链路的类似的校准技术在前向链路上执行。图15A、15B和15C中显示在校准信号接收机1016的输出端、信道冲激响应C(t，τ)2510的估计的功率的示例。冲激响应2510用于1μsec的最大延迟，假定5M码片/秒的校准信号PN码码片速率和每个码片2个采样。在图15A中，C(t，τ)2510分别在0.2(P1)、0.4(P2)和1.0P(3)μsec的延迟具有三个基本可区别的传播路径。最大预期时间延迟对应于大约300米的信号路径，这对增强器范围和工作环境是合理的。使用21抽头复有限冲激响应(FIR)滤波器可以实现1.0μsec最大时间延迟结合1μsec的“有意的”延迟τd，半个码片抽头间距用于信道滤波操作。
图15A显示信道滤波器单元2512。信道滤波器单元2512包含21抽头FIR滤波器2506，具有间隔D＝0.1μsec的抽头延迟以及具有设置到表2508中显示的值的可变复系数。FIR滤波器2506输出端连接到加法器单元2504的输入端之一，而FIR滤波器单元2506的输入端连接到加法器单元2504的输出端。加法器单元2504的另一个输入端连接到AD/C 2502。在示例中，AD/C是图9中的单元1046。FIR滤波器2506使用指定接收的上行链路返回信号的幅度和相位的相应复系数，在所选择的时间延迟产生接收信号的复本，以“去除”进入的第一(P1)、第二(P2)和第三(P3)返回信号成分。FIR滤波器2506可以由现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)或由图9中的信号调节单元1048实现。用依赖于信道相干(coherence)时间的更新速率，连续地执行信道估计C(t，τ)和更新FIR滤波器2506滤波器系数的过程。对该示例，可以假定100msec的值，因为室内信道显示大的相干时间。其它实施例可以包括自适应算法，如归一化最小均方(NLMS)和递归最小平方(RLS)，它们在网络单元1002接收的校准信号上收敛，以在进行的基础上估计滤波器系数。
有线连接的增强器图17显示网络单元600的模拟实现的例子，该网络单元使用传输电缆作为物理媒体用于与用户单元4000通信，该用户单元显示为图6中的单元702。图5中显示的网络单元602修改到图16中显示的单元3005的形式，从而在电缆上发射和接收来自用户单元4005的信号，配置该电缆以支持网络单元3005和用户单元4005信号的工作带宽和频率。图17中显示的用户单元4005是图6中显示的用户单元702的修改版本。电缆接口单元3020包含线路接口单元3160，该线路接口单元连接到发射/接收电缆3170以及网络子单元3010的前向链路上的混合合并器3140和反向链路上的混合合并器3150。线路接口单元3160执行用于到传输线3170的连接的负载匹配，并且包括其它适合的组件，如放大器、具有调制解调器功能的调制和频率转换器，用于传输线3170上的可靠传输。线路接口单元3160的设计依赖于传输线3170特性。例如，内置的电源线或电话线可以用作传输线3170，如在homePNA和homeNetworking(家用联网)中那样，其中线路接口单元3160为这样的传输设计。混合合并器或定向耦合器3140可以用于合并控制链路3110信号和前向链路信号。否则，从定向耦合器单元3040和控制链路单元3110的输出线路可以直接连接到线路接口单元3160，其中为了到用户单元4005的同时传输在相邻载波上调制信号。混合合并器或定向耦合器3150用于为控制链路3110接收信号的接收和检测提取足够的信号。在另一个实施例中，如果控制和数据信号为了从用户单元4005同时传输而在相邻载波上调制，那么到定向耦合器单元3130和控制链路单元3110的输入线路可以直接连接到线路接口单元3160。可以使用混合合并器代替定向耦合器3040、3130和3085。反向链路网络单元3060接收机内部LNA放大器，可以位于图16中的定向耦合器3130或混合合并器代替物之前。
图16中的单元3015、3030、3050、3120、3110、3060、3100、3105、3070、3074、3078、3080、3085、3040、3130、3072、3092、3094和3090的操作分别类似于单元640、624、604、620、628、606、626、627、614、610、608、612、618、630、616、613、646、648和622的操作，如图5的说明中讨论的那样。在修改的网络单元3005中，定向耦合器3040(图5中的630)连接到混合合并器3140，而定向耦合器3130(图5中的616)连接到混合合并器3150。
图16显示用户单元702(图6)的模拟实现的例子，该用户单元使用传输电缆作为物理媒体用于与网络单元3005(图5中的602)通信。图6中显示的用户单元702修改为图17中显示的单元4005的形式，从而在电缆上发射和接收来自网络单元3005的信号，该电缆能够支持网络单元3005和用户单元4005的信号的工作带宽和频率。网络单元3005是图5中显示的网络单元602的修改版本。电缆接口单元4020包含线路接口单元4150，该线路接口单元连接到发射/接收电缆4160以及用户子单元4010的前向链路上和反向链路上的两个混合合并器3140和4140。线路接口单元4150执行用于到传输线4160的连接的负载匹配。可以使用其它适合的组件如放大器、具有调制解调器功能的调制和频率转换器，以使能在传输线4160上的可靠传输。线路接口单元4150的设计依赖于传输线4160特性。例如，甚至内置的电源线或电话线可以用作传输线4160，如在homePNA和homeNetworking应用中那样，其中线路接口单元4150为这样的操作设计。混合合并器、混合器或定向耦合器4140用于合并控制链路4120信号和反向链路信号。混合合并器或双工器4130用于为控制链路4120接收信号的接收和检测提取足够的信号。混合合并器也用于代替定向耦合器4110。在一些实施例中，前向链路网络单元4080内部LNA放大器可以位于图17中显示的定向耦合器4110或混合合并器代替物之前。
图17中的单元4015、4030、4040、4050、4070、4075、4080、4090、4100、4110、4060、4062、4152、4154、4128、4126、4124、4122和4120的操作分别类似于单元722、734、736、732、728、721、724、726、716、71 8、754、756、745、748、746、744、742、740和720的操作，如关于图6说明的那样。在修改的用户单元4005中，定向耦合器4110(图6中的718)连接到混合合并器4130，而反向链路用户单元4090(图6中的726)连接到混合合并器4140。
网络单元3010的操作类似于网络单元602的操作，而用户单元4010的操作类似于用户单元702的操作。
为图7A、7B、7C、7D、8A、8B、8C和8D给出的控制流说明也可以用于参考图16和17说明的网络单元3005和用户单元4005的数字实现。
图18显示网络单元5005(图9中的1002)的数字实现的例子，该网络单元使用传输电缆作为物理媒体用于与用户单元6005(图10中的2002)通信。图9中显示的网络单元1002修改为图18中显示的单元5005，从而在电缆上发射和接收来自图19中显示的用户单元6005的信号，该电缆能够支持网络5005和用户单元6005信号的工作带宽和频率。用户单元6005是图10中显示的用户单元2002的修改版本。修改的电缆接口单元5020包含线路接口单元5220，该线路接口单元连接到发射/接收电缆5210和线路调制解调单元5250。
线路接口单元5220和线路调制解调单元5250执行用于到传输线5210的连接的负载匹配。可以包括其它适合的组件，如放大器和调制和频率转换器，从而使能传输线5210上的可靠传输。线路接口单元5220的设计依赖于传输线5210特性。例如，甚至内置的电源线或电话线可以用作传输线5210，如在homePNA应用中那样，其中线路接口单元5220为这样的操作设计。线路调制解调单元5250可以用于调制和解调AD/C、DA/C和所有其它调制解调器功能，用于由单元5010产生的信号的发射和由单元6010产生的信号的接收。而且，调制解调单元5250的设计可以实现示例技术，如homePNA和HomeNetworking。线路调制解调单元5250连接到数据复用器单元5260和数据解复用器单元5270。线路调制解调单元5250可以以模拟、数字或混合技术实现。在说明性的示例中，线路调制解调单元5250在数字域实现。
数据复用器单元5260也连接到信号调节单元5110和控制链路单元5145，并且用于复用由控制链路单元5145产生的控制采样和由信号调节单元5110产生的信号采样。复用器单元5260可以集成到信号调节单元5110内。否则，信号调节单元5110和控制链路单元5140的输出线路可以分别连接到线路调制解调单元5250，并且在相邻载波上调制，用于到用户单元6005的同时发射。
数据解复用器单元5270也连接到信号调节单元5130和控制链路单元5145，并且用于对由用户单元6005产生的接收控制采样和信号采样解复用。解复用器单元5270可以集成到信号调节单元5130内。否则，如果控制和数据信号在相邻载波上调制用于由用户单元6005的同时发射，那么到信号调节单元5130和控制链路单元5140的输入线路可以分别连接到线路调制解调单元5250。
在网络单元5005中，校准信号接收机单元(图9中的1016)不再单独实现。在网络单元5005的反向链路中没有模拟信号路径可用，所以校准信号接收机单元(图9中的1016)被集成并且工作在信号调节单元5130中。
图18中的单元5110、5120、5130、5140、5141、5145、5386、5100、5150、5090、5160、5080、5170、5070、5180、5190、5060、5050、5040、5082、5060、5064和5030的操作分别类似于单元1022、1024、1048、1060、1061、1062、1070、1020、1050、1018、1052、1014、1054、1012、1056、1058、1010、1008、1004、1007、1010、1072和1016的操作，如关于图9说明的那样。
图19显示用户单元6005(图10中的2002)的数字实现的例子，该用户单元使用传输电缆作为物理媒体用于与网络单元5005(图9中的1002)通信。图10中显示的用户单元2002修改为图19中显示的单元6005的形式，从而在电缆上发射和接收来自网络单元5005的信号，该网络单元是图9中显示的网络单元1002的修改版本，该电缆能够支持网络单元5005和用户单元6005信号的工作带宽和频率。修改的电缆接口单元6020包含线路接口单元6230，该线路接口单元连接到发射/接收电缆6240以及线路调制解调单元6220。
线路接口单元6230和线路调制解调单元6220执行用于到传输线6240的连接的负载匹配。可以包括其它适合的组件，如放大器、调制和频率转换器，用于传输线6240上的可靠传输。线路接口单元6230的设计依赖于传输线6240特性。例如，甚至内置的电源线或电话线可以用作传输线6240，如在homePNA操作中那样，其中线路接口单元6230因此而设计。线路调制解调单元6220可以用于调制和解调AD/C、DA/C和其它功能，用于由单元6010产生的信号的发射和由单元5005产生的信号的接收。调制解调单元6220的设计可以在各种示例技术如homePNA和HomeNetworking中实现。线路调制解调单元6220连接到数据复用器单元6200和数据解复用器单元6210。线路调制解调单元6220可以以模拟、数字或混合技术实现。在说明性的示例中，假定线路调制解调单元6220在数字域实现。
数据复用器单元6210也连接到信号调节单元6140和控制链路单元6150，并且用于复用由控制链路单元6150产生的控制采样和由信号调节单元6140产生的信号采样。复用器单元6210可以集成到信号调节单元6140内。否则，信号调节单元6140和控制链路单元6150的输出线路可以分别连接到线路调制解调单元6220，并且在相邻载波上调制，用于到网络单元5005的同时发射。
数据解复用器单元6200也连接到信号调节单元6100和控制链路单元6150，并且可以用于对由网络单元5005产生的接收控制采样和信号采样解复用。解复用器单元6200可以集成到信号调节单元6100内。否则，如果控制和数据信号在相邻载波上调制用于由网络单元5005的同时发射，那么到信号调节单元6100和控制链路单元6150的输入可以分别连接到线路调制解调单元6220。
图19中的单元6150、6100、6110、6140、6155、6151、6120、6130、6090、6160、6170、6080、6180、6070、6190、6060、6050、6030、6062、6064、6066、6068、6072和6040的操作分别类似于单元2056、2020、2022、2046、2054、2055、2021、2023、2024、2044、2042、2026、2040、2028、2038、2030、2032、2034、2031、2072、2070、2027、2025和2036的操作，如图10的说明中说明的那样。
为图7A、7B、7C、7D、8A、8B、8C和8D给出的控制流说明也可以用于上述图18和19中说明的网络单元5005和用户单元6005的数字实现。
网络单元5010的操作类似于网络单元1002的操作，而用户单元6010的操作类似于用户单元2002的操作。
通过矩阵求逆的信道估计大多数数字通信系统使用一种类型的信道估计。信道估计通常基于已知的发射序列，其中名称称为“先导序列(preamble)”或“中导序列(midamble)”或“串序列(training sequence)”。该已知序列用于信道估计，因为各种算法使用先验知识估计传播信道复参数和特性。基本上两个基本信号处理域用于信道估计，包括(1)时域方法，以及(2)频域方法。时域方法包括很多算法，最引人注目的是“基于相关”和“矩阵求逆”算法。虽然主要由于简单和低运算要求，经常使用基于相关的信道估计，但矩阵求逆信道估计以更高的运算成本产生更好的性能。否则可以使用“矩阵求逆”信道估计算法。
长度为n的传播信道的复冲激响应系数可以使用单个发射序列估计，该序列使用长度为s个采样的已知PN码，其中s＞n。时变信道系数可以由矩阵H表示，给出如下HT＝[h1h2…hn]而发射的PN序列为M给出如下MT＝[m1m2…ms]对信道监听操作，不需要该码的所有s个采样。信道系数和发射序列之间的卷积产生接收信号et，给出如下e1＝mn·h1+…+m2·hn-1+m1·hne2＝mn+1·h1+…+m3·hn-1+m2·hn···ek＝mk+n·h1+…+mk+1·hn-1+mk·hn其中t表示时间，而k表示最大要求估计长度，并且假定关系s＞k+n。
上面表示et的方程组可以以矩阵表示如下E＝V.H其中接收的复采样E可以表示如下ET＝[e1e2...ek]并且mnmn-1…m1mn+1mn…m2V＝ ··mk+nmk+n-1…mk复信道冲激响应可以通过V矩阵的矩阵逆计算如下I.H＝V1.E其中I是n×n维单位矩阵。如果k＝n，那么信道冲激响应的唯一值可以使用上面的矩阵求逆方法计算。V矩阵可以预先计算并存储在存储器中，使得避免了高计算复杂度。
权利要求
1.一种转发器，用于在无线通信系统中传递网络收发信机和用户收发信机之间的业务，该转发器包含网络单元，它保持和网络收发信机的网络链路；用户单元，它保持和用户收发信机的用户链路；网络单元和用户单元之间的双向通信路径，适于帮助自治转发器跳中网络收发信机和用户收发信机之间的信号通信，该转发器跳在网络收发信机和网络单元之间，在用户收发信机和用户单元之间，以及在网络单元和用户单元之间；以及各波束成形器，它分别耦合到网络单元和用户单元，并且适于传达网络和用户收发信机的工作频带中的信号，并且控制有效的辐射功率。
2.根据权利要求1所述的转发器，其中各波束成形器适于控制有效的辐射功率，以增大用户单元的覆盖区域。
3.根据权利要求1所述的转发器，其中各波束成形器适于控制有效的辐射功率，以改善网络单元的链路质量。
4.根据权利要求1所述的转发器，进而包含各发射天线，它耦合到波束成形器，由此发射天线工作在网络和用户收发信机工作频带，并且波束成形器控制网络单元和用户单元的有效的辐射功率，以增大用户单元的覆盖区域。
5.根据权利要求1所述的转发器，进而包含各接收机天线，它分别耦合到波束成形器，由此接收机天线工作在网络和用户收发信机工作频带，并且波束成形器控制网络单元和用户单元的天线辐射模式，以增大用户单元的覆盖区域。
6.根据权利要求1所述的转发器，其中网络单元和用户单元之间的自治转发器跳调整为工作在从如下组选择的频带，该组包含未许可国家信息基础设施(U-NII)频带、未许可个人通信服务(U-PCS)频带、工业、科学和医疗(ISM)频带以及任何未许可频带。
7.根据权利要求1所述的转发器，进而包含增益控制器，它单独补偿网络单元和用户单元之间的传播损失。
8.根据权利要求1所述的转发器，进而包含增益控制器，它单独至少补偿网络单元和用户单元之间的传播损失。
9.根据权利要求1所述的转发器，进而包含网络单元，配置该单元以置于结构的外面；用户单元，配置该单元以置于该结构的里面；以及增益控制器，它独立补偿室内-室外传播损失。
10.根据权利要求1所述的转发器，其中通信路径上的网络单元和用户单元之间的自治转发器跳在载波信号上通信，该载波信号独立于转发器以及网络和用户收发信机之间通信的信号。
11.根据权利要求1所述的转发器，其中通信路径上的网络单元和用户单元之间的自治转发器跳在载波频率上通信，该载波频率独立于转发器以及网络和用户收发信机之间通信的信号。
12.根据权利要求1所述的转发器，其中通信路径上的网络单元和用户单元之间的自治转发器跳用一信号波形通信，该信号波形独立于转发器以及网络和用户收发信机之间通信的信号波形。
13.根据权利要求1所述的转发器，进而包含工作在未许可频带的用户单元和网络单元之间的通信路径中的各专用无线数据和/或控制链路。
14.根据权利要求1所述的转发器，进而包含工作在未许可频带的用户单元和网络单元之间的通信路径中的各专用无线私有数据和/或控制链路。
15.根据权利要求1所述的转发器，进而包含基于无线标准的用户单元和网络单元之间的通信路径中的各专用无线数据和/或控制链路。
16.根据权利要求1所述的转发器，进而包含为工作在降低的发射功率而被功率控制的用户单元和网络单元之间的通信路径中的各专用无线数据和/或控制链路。
17.根据权利要求1所述的转发器，进而包含网络单元和用户单元之间的通信路径中的各专用有线数据和/或控制链路，它从包含电线、电话线和同轴电缆的组中的链路选择。
18.根据权利要求1所述的转发器，进而包含网络单元和用户单元之间的通信路径中的各专用有线数据和/或控制链路，它基于有线标准。
19.根据权利要求1所述的转发器，进而包含网络单元和用户单元之间的通信路径中的带内或带外控制链路。
20.根据权利要求1所述的转发器，进而包含网络单元和用户单元之间的通信路径中的无线控制链路，它从包含蓝牙、任何基于802.11的标准和其它无线标准的组中选择。
21.根据权利要求1所述的转发器，进而包含网络单元和用户单元之间的通信路径中的专用无线或有线私有控制链路，它基于频率音调。
22.根据权利要求1所述的转发器，其中网络单元和/或用户单元进而包含一对天线；以及连接到天线对的开关，它为发射/接收操作执行切换操作，在所有或一些转发器跳和通信链路中使能切换天线分集。
23.根据权利要求1所述的转发器，进而包含网络单元和用户单元中的各本地振荡器；以及从网络单元到用户单元的通信路径中的控制和/或数据链路，它运载同步信号以和本地振荡器互相同步。
24.根据权利要求1所述的转发器，进而包含网络单元和用户单元中的各本地振荡器，其使用电源电信号振荡同步，从而与本地振荡器互相同步。
25.根据权利要求1所述的转发器，其中分配唯一的识别号码给网络单元和用户单元。
26.根据权利要求1所述的转发器，进而包含识别和参考频率单元，它产生由识别号码调制的二进制相移键控(BPSK)信号，在工作的未许可频带的适合部分调制信号，并且耦合该信号到网络单元的前向链路的发射机路径中。
27.根据权利要求1所述的转发器，进而包含识别和位置单元，它通过编码的低比特率调制，调制反向链路通信波形上的识别和位置信息，该调制是幅度调制或差分正交相移键控(DQPSK)调制。
28.根据权利要求1所述的转发器，进而包含校准信号产生器/发射机，它产生扩频信号用于复信道冲激响应产生。
29.根据权利要求1所述的转发器，进而包含校准信号产生器/发射机，它使用码产生技术产生扩频信号用于复信道冲激响应产生，该码产生技术从下述组中的一种或多种技术中选择，该组包含由伪随机、Gold或对所有单元先验已知的其它码产生扩展频谱波形；产生已知码的码相位以唯一识别所有用户单元和所有网络单元；由动态分配策略分配码或码相位；使用多于一个码用于复信道冲激响应产生；使用多于一个码相位用于复信道冲激响应产生；由单元标识符调制扩展频谱信号；以及在工作蜂窝频带或未许可频带中产生扩展频谱波频率。
30.根据权利要求29所述的转发器，其中校准信号产生器/发射机，使用相关产生复信道冲激响应。
31.根据权利要求29所述的转发器，其中校准信号产生器/发射机，使用矩阵求逆产生复信道冲激响应。
32.根据权利要求1所述的转发器，进而包含校准信号产生器/发射机，使用相关产生复信道冲激响应。
33.根据权利要求1所述的转发器，进而包含校准信号产生器/发射机，使用矩阵求逆产生复信道冲激响应。
34.根据权利要求1所述的转发器，进而包含至少一个放大器，用于在所有或部分分配的信号谱中增强进入转发器的想要的信号。
35.根据权利要求1所述的转发器，进而包含网络单元和用户单元之间的通信路径具有使用从如下组的一个或更多选择的技术确定的工作频带，该组包含预先选择工作频带、手动选择工作频带和根据检测的信号自动选择工作频带。
36.根据权利要求1所述的转发器，进而包含至少一个放大器，用于增强进入转发器的想要的信号，由此该信号来自从如下组中的一个或更多选择的无线系统，该组包含用于移动通信的全球系统(GSM)和所有它的派生系统、cdma2000(码分多址)、宽带码分多址(WCDMA)和任何其它标准，和工作在蜂窝或无线频带中的系统以及全球定位系统(GPS)。
37.根据权利要求1所述的转发器，进而包含各定向天线，它能够使工作在增强的信号频带中的网络单元和用户单元互相隔离。
38.根据权利要求1所述的转发器，进而包含网络和用户单元的每个中的回音消除器，它互相隔离网络单元和用户单元，并且工作在增强的信号频带中。
39.根据权利要求1所述的转发器，进而包含网络和用户单元的每个中的回音消除器，它在增强的信号路径中插入延迟。
40.根据权利要求1所述的转发器，进而包含网络和用户单元的每个中的回音消除器，它在信号路径中插入延迟，该延迟从如下组中选择，该组包含网络单元中的有意延迟、用户单元中的有意延迟以及网络单元和用户单元两个中的有意延迟。
41.根据权利要求1所述的转发器，其中网络单元和用户单元之间的通信路径中的反向链路路径、以及网络单元和网络收发信机之间的反向链路，根据信号出现被选通，从而降低干扰和功率消耗。
42.根据权利要求1所述的转发器，其中配置网络单元与多个用户单元工作。
43.根据权利要求1所述的转发器，其中网络单元和用户单元在单个机壳中机械地背靠背地连接和配置。
44.根据权利要求1所述的转发器，其中转发器工作在未许可频带中，并且能够在不干扰工作在未许可频带中的其它设备的频率选择工作频带。
全文摘要
一种转发器，在无线通信系统中传递网络收发信机和用户收发信机之间的业务。该转发器包含网络单元，它保持和网络收发信机的网络链路；用户单元，它保持和用户收发信机的用户链路；网络单元和用户单元之间的双向通信路径，其帮助自治转发器跳中网络收发信机和用户收发信机之间的信号通信，该转发器跳在网络收发信机和网络单元之间，在用户收发信机和用户单元之间，以及在网络单元和用户单元之间；以及各波束成形器，它分别耦合到网络单元和用户单元，并且适于传达网络和用户收发信机的工作频带中的信号，并且控制有效的辐射功率。
文档编号H04B3/36GK1981315SQ200580007391
公开日2007年6月13日 申请日期2005年1月11日 优先权日2004年1月12日
发明者贝扎德·B·莫赫比 申请人:贝扎德·B·莫赫比