專利名稱：在時分多址點到多點無線通信系統中的網絡節點控制接收信號水平的方法
技術領域：
本發明涉及控制物理層，尤其是控制無線系統的信號水平的領域。更具體地說，本發明涉及包括網絡無線節點和一組用戶接入終端的點到多點微波時分多址無線通信系統，以及在這些系統中控制從終端到節點方向的信號水平。
已知目前有一種在接入網中引入點到多點(PmP)無線通信系統的趨勢，因為這種系統具有提供不需安裝電纜的網絡的能力。
PmP系統典型工作在微波頻率，并且為了工作正常其終端與節點應視距安裝。在這些系統中，傳輸在一條能讓無線節點(RN)(在網絡側)和一些安裝于用戶所在地的無線終端通信的無線頻率鏈路上進行。時分多址(TDMA)作為接入技術，節點接收由安裝在距節點不同距離的不同發送機/終端發送的突發序列。即，在這些系統中建立的雙向無線通信被圖解地表示在附圖的

圖1中，其眾所周知包括從終端到節點的上行鏈路信號及從節點到終端的下行鏈路信號。
在采用圖1的PmP-TDMA體系的系統中，需要在無線節點的解調器中控制每個終端接收的功率水平，以保證對每一可能的傳播條件(每個終端的距離、傳播信道的狀態等)優化解調。特別要關注雨衰減現象，眾所周知，它會惡化無線連接上的傳輸，降低信號功率水平甚至幾十dB，降低的水平取決于降雨區、無線鏈路的長度和被請求系統可用性。
在接收機側，在模數(A/D)轉換之前的瞬時，在數字解調器的輸入的信號水平應相應于可用比特的有效數目保持在合適的動態窗口之內，以避免在無線頻率上期望的整個功率動態范圍中接收機判決性能的損害。
因此，在TDMA系統中需要控制每個傳輸突發的信號水平。
該問題到目前為止由兩種不同技術解決，但兩者都有缺點。
按照第一種技術，采用對每個終端的功率的遠程控制。節點解調器測出每一突發的接收信號水平，發送控制每一終端的發射功率的控制環路消息。
第二種技術，提供對接收機中頻增益的控制。節點解調器測出每一突發的信號水平并基于中頻的自動增益控制電路工作，以補償每一個變化。
由于控制速度與交換的控制消息數量進而與要傳輸業務的占用帶寬成正比，遠程控制環路自身反而具有有限控制帶寬。
相反地，在接收側單獨采用自動增益控制(AGC)電路的缺點是迫使終端即使在沒有雨衰減的情況下也要以最高功率水平發射，終端的功率水平在安裝時調整，僅取決于到節點的距離。
本發明的目的是提供解決上述關于信號水平控制問題的新技術。
本發明旨在在點到多點微波TDMA無線通信系統中，通過由特定AGC啟動在節點接收機中的本地控制并同時啟動調整發射功率水平的從節點到每一終端的無線控制環路，執行信號水平控制。
用以實現本發明的快速AGC最好能快速再組配，并且同時在工作時精確、穩定。它優選地包括高頻固定增益放大器和具有高精確度和相應于衰減中的變化的可靠穩定性的可變衰減器。
現在參照附圖進一步描述本發明，其中圖1是現有的PmP-TDMA體系的簡圖，其中采用了按照本發明的控制方法；圖2顯示了如何運用在如圖1那樣的無線通信系統中建議的新技術；圖3顯示了在圖2的系統無線節點中，能夠快速再組配同時在工作時精確、穩定的AGC的實現；圖4顯示了按照本發明的PmP-TDMA系統中的信號水平的曲線圖。
圖5顯示了節點的接收鏈中增益控制算法的實現。
帶有天線1A的無線節點(RN)1和一些接入終端(AT)2，3和4如圖2所示。眾所周知節點1包括模擬解調器6和數字解調器7。如前所述，本發明的目的是在節點1數字解調器7的輸入的信號帶寬對于每一終端和在通信中的任何傳播條件下相等。
由于TDMA傳輸，由節點接收機檢測出的連續突發的信號水平，取決于特定終端的鏈路條件且變化范圍很大。AGC5應該足夠快速，以使在兩相鄰突發間隔的保護時間中能夠轉換增益。
保護時間應當盡可能地短(如200-400ns)，以使傳輸效率最大化。
關于增益水平(AGC)的信息對每一特定終端基于每一傳輸幀更新，當接收到相關突發時復原。
本發明建議利用對于每一終端的AGC的水平值給出的指示，以通過發送控制消息遠程控制終端的功率水平。實際上，現有AGC水平是功率變化的間接測量，終端必須進行該測量以保持優化傳輸性能。
本地AGC在建議的算法中用作動態緩沖器，以減少控制消息的數量。實際上，精確的水平控制和適當的校正可由本地AGC的快速瞬變過程保證，而不需發送控制消息，以節省頻帶容量用于用戶。該特性當要控制很多終端時在TDMA傳輸中對于減小頻譜資源浪費是重要的。實際上，TDMA系統通過劃分成時隙并將時隙組按照用戶自身當前頻帶需要分配給每個用戶以共享頻譜資源。
在動態分配頻帶的PmP-TDMA體系的情況下，利用共享信道的時間范圍取決于特定無線節點服務的當前通話用戶數量和單一用戶的通話范圍。因此，在一時間段中當前通話時隙數量(與同一時間段中的平均功率成正比)是不可預測的。
已知節點接收機的體系通常包括室外部分和室內部分。所述兩個子單元由一個或更多互連電纜連接。
典型在PmP-TDMA系統中接收到的信號水平的曲線圖如圖4所示，其中左面的曲線圖顯示了功率室外，即在天線1A的輸入的曲線圖，右面的曲線顯示了室內功能，即在解調器6的輸入側的曲線圖。這些曲線圖幅度的峰值可以用于通過將在室外單元測量到的信息的峰值與在室內單元測量到的信息的峰值進行比較來控制在節點接收機鏈的增益，下面將進行解釋。
由于室外部分應在例如(-40℃+60℃)的很寬溫度范圍內和很高的載波頻率上工作，本質上要比室內部分價格高。因此應盡可能地限制其復雜性以使該裝置保持低價而不防礙其大規模生產，即使可能會損害室內部分。
即，為實現既強大、價格水平又能接受的室外部分，建議避免用快速且精確的AGC。因此，室外部分的放大器的增益通常為恒定標稱的。
因此室內部分的可變AGC應能夠確定傳播條件(雨衰減)中的變化和關于接收機的前置放大器和連接室內和室外的電纜(后者具有可變長度和特性)的增益/衰減的變化。
該過程按圖5的實現來進行，圖5顯示了按照本發明的節點接收機的整個AGC包括三個不同的子塊。
第一子塊是具有高精確度和固定增益的固定增益放大器10(室外部分)。
第二子塊是快速AGC5，包括固定增益放大器5A和可變衰減器5B(見圖3)，具有高精確度和關于衰減的變化的可靠穩定性(室內部分)。放大器5A具有固定增益，例如在30-40dB范圍內的經過一段時間的變化小于如6dB。衰減器5B的動態范圍例如30dB，響應時間例如200ns，即衰減器5B達到規定的衰減可能會需要200ms。衰減器5B達到規定的例如經過一段時間1dB變化的衰減。
第三子塊是慢速AGC8，其動態范圍小于第一子塊且速度受限，其任務是平衡節點接收鏈增益的變化(室內部分)。慢速AGC8的動態范圍例如20dB，其響應時間例如大于50ms，即AGC達到規定的數值可能會需要超過50ms。
該慢速AGC在保護時間內不需要再組配，只需要考慮到普通模式增益的變化。利用該子塊可減少關于快速AGC子塊(其應能鑒別單一終端)的動態要求。
通過利用關于接收功率的峰值的信息在按照PmP-TDMA模式運行的無線節點中控制增益的問題被本創新方法解決了。
在控制算法中既用到關于室內部分的信號峰值信息，又用到室外部分的信號峰值信息。
實際上，所述部分的兩個計算出的峰值之間的差異僅取決于接收機內部的增益變化，而不取決于信道條件的變化。
在建議方法中，如圖5所示的合適控制單元9，用來保持接收信號的兩個峰值之間的差異在系統的不同點恒定。
因此，三種不同控制環路在上行鏈路信道同時存在并工作A、發射終端(室外)的功率控制；B、在接入終端基礎上無線節點(室內)接收機中快速AGC的控制；C、慢速AGC的控制，在PmP-TDMA接收的情況下，該控制通用于無線節點(室內)接收機中所有終端以為接收鏈內的增益/衰減變化作準備。
每一控制環路的頻帶是精確選出的，以使雖然上行鏈路信道中存在的所有環路以并行方式工作，這些環路仍保持穩定。
整個系統的穩定性是通過給三個環路中的每一個使用差異足夠大的頻帶獲得的。
實際上，如果想要利用最小的發射功率在接收機輸入確保良好的信噪(S/N)比，應為AGC水平設置定義其參考水平的標稱值。特定終端的當前AGC值和通用參考水平之間的差異決定發送到終端自身的校正消息。
例如，如果標稱AGC值設置到10dB，當前水平是15dB，這意味著發射功率比需要的發射水平低5dB，應發射控制消息補償該不足。
當有雨衰減時，快速AGC迅速提高增益以保持功率水平在解調器的動態區域，但這引起快速AGC水平從參考值的偏移，發送控制消息以提高終端的發射功率。
終端的整個可用發射功率將用于對抗在時間長且強度大的衰減期間的衰減。實際上，一直到快速AGC達到參考水平，發射機一直接收增加其功率的消息。
本新的創新技術的優點是在任何衰減情況下控制功率水平以滿足在節點數字解調器7的輸入的S/N比要求，而不需要檢查終端發射機的發射功率并保持輸入功率水平在解調器的動態區域之內。
此外，在建議的實現中保持窄的控制帶寬以在TDNA傳輸中當通常必須同時控制許多終端時利用該控制。
本技術能夠達到以受100dB/s衰減影響的無線信道運行超過60個終端的性能，而不造成從節點到終端的帶寬的嚴重浪費。此外，系統的總體水平控制動態范圍的要求可以在發射機和接收機之間劃分。
權利要求
1.一種用于在具有微波時分多址的點到多點無線通信系統中控制信號水平的方法，其特征在于由節點接收機中的特定自動增益控制(5)啟動本地控制，同時啟動從節點(1)到每個終端(2，3，4)的規定發射功率水平的無線控制環路(9)。
2.如權利要求1所述的控制方法，其中在節點(1)接收機中采用的特定自動增益控制(5)是能快速再組配且在工作時精確、穩定的電路。
3.如權利要求1或2所述的控制方法，其中在節點(1)接收機中采用總體自動增益控制，總體自動增益控制包括具有高精確度和固定增益的快速自動增益控制(5)及具有高精確度和關于衰減變化的可靠穩定性的慢速自動增益控制(8)。
4.如權利要求3所述的控制方法，其中快速和慢速自動增益控制(5，8)具有合適環路控制帶寬以保證環路穩定性，且利用來自于室外和室內的測量點的峰值信息更新慢速自動增益控制。
全文摘要
本發明涉及用于在具有微波時分多址(TDMA)的點到多點(PmP)無線通信系統中控制信號水平的方法，按照本方法由節點(1)接收機中的特定自動增益控制(5)啟動本地控制，同時啟動從節點(1)到每個終端(2，3，4)的規定發射功率水平的無線控制環路(9)。在節點(1)接收機中采用的自動增益控制(5)是能快速再組配且在工作時精確、穩定的電路。
文檔編號H04B7/005GK1491493SQ02804797
公開日2004年4月21日 申請日期2002年2月11日 優先權日2001年2月12日
發明者F·帕爾梅里, F·特斯塔, C·德卡尼斯, F 帕爾梅里, 崴, 顧 申請人:艾利森電話股份有限公司