CN102907012B

CN102907012B - 在信号中继系统中检测和测量上行链路流量的系统和方法

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Publication number: CN102907012B
Application number: CN201180023468.7A
Authority: CN
Inventors: T·库麦兹
Original assignee: Tyco Electronics Corp
Current assignee: TE Connectivity Corp
Priority date: 2010-05-12
Filing date: 2011-03-29
Publication date: 2015-11-25
Anticipated expiration: 2031-03-29
Also published as: US8693945B2; US20110281579A1; US9444562B2; WO2011142893A1; CN102907012A; EP2863554A1; EP2569876B1; US20130095749A1; EP2569876A1; US20140162547A1; US8346160B2

Abstract

一种无线网络的信号中继系统14包括天线16、18，天线16、18被配置为在基站12和用户设备装置24之间收发信号。中继电路耦接至天线16、18，并定义针对从用户设备装置24至基站12的信号的上行链路路径62和针对从基站12至用户设备装置24的信号的下行链路路径64。中继电路包括增益电路80和耦接至增益电路80的增益控制电路84。增益控制电路84可操作来根据波形104改变中继电路的增益。测量电路随时间测量在上行链路路径62中来自用户设备装置24的接收功率。处理电路72将反相的增益改变波形104与测量的接收功率进行互相关，以确定在上行链路路径62中来自用户设备装置24的流量的存在。

Description

在信号中继系统中检测和测量上行链路流量的系统和方法

技术领域

本发明大体上涉及用于无线通信的信号中继系统，例如中继器或分布式天线系统，更具体地，涉及检测这些系统内来自移动用户设备的上行链路流量的系统和方法。

背景技术

在已有的无线技术中，信号中继装置（例如，中继器或分布式天线系统（DAS））被用于将整个无线系统的覆盖范围延伸超过传统基站的范围。例如，整个无线通信系统可以包括多个彼此通信以及与例如蜂窝电话的用户设备通信的基收发站（BTS）或基站，以提供定义的覆盖区域。在这样的覆盖区域中，通常存在具有非常低的信号覆盖的较小的地理区域，如一个或多个基站提供的那样。例如，这样的低信号覆盖的区域可以在建筑物内或在其他被阻挡的区域中，例如被地形特征或人造结构阻挡。经常使用中继器和分布式天线系统，而不是简单地实施花费高且大的其他基站来提供这些低信号区域中的覆盖。

尽管中继器和分布式天线系统（以下统称为“信号中继系统”）可以足够延伸覆盖区域，但是可能期望最终安装专用的BTS来增大在区域中提供的容量。为此，期望能够确定信号中继系统的相对负载和流量，使得建筑物所有人或其他系统运行商知道该无线环境的流量需求。

一种检测移动网络内的流量的方法是使用呈现在接收的无线电信号中的功率的接收信号强度指示（RSSI）测量。RSSI是信号中继系统运行中的已知参数。确定无线环境或网络内的流量的基于RSSI的检测方法被广泛应用在GSM中继器和分布式天线系统中。通常，上行链路RSSI被用于确定来自信号中继系统的覆盖区域内的移动电话的上行链路流量。信号中继系统识别被相邻基站使用的信道，然后它分配并放大这些信号以监视相当的上行链路（UL）频率。如果UL信道上的RSSI等级超过某一阈值，则系统能够检测到UL流量。阈值等级通常是高于用于信号中继系统的接收器输入噪声基底的等级。相对于噪声基底的特定Δ（delta）取决于具有虚警（falsepositive）检测的可接受的概率，虚警检测可能被通常的热噪声峰值所触发。除了RSSI等级的独立测量，信号中继系统可以通过将其本身经由下行链路（DL）信号的检测与基站同步，来确定某一时隙内的RSSI。因此，对于这样的门控RSSI测量，中继器或分布式天线系统可以一时隙一时隙地测量UL活动。

然而，尽管这样的方法对于GSM中继器和分布式天线系统是充分起作用的，但是在诸如CDMA或WCDMA的扩频环境中，这样的流量检测和测量系统的实施更加困难。通常，在CDMA或CDMA网络中，移动装置或其他用户设备（UE）装置被驱动来使得发射功率被控制以接近或低于接收基站的噪声等级。在典型的配置中，在这样的网络中运行的中继器或分布式天线系统本质上用于延伸基站的UL接收器。在这方面，中继器/DAS经历相同的来自用户设备装置的低等级接收信号。即，来自这些装置的接收信号等级对于中继器/DAS来说处于噪声等级，或甚至低于噪声等级。这样，这使得基于RSSI的上行链路流量检测和测量的使用对于这样的网络通常是不可行的。

存在确定CDMA系统内的上行链路流量的其他机制，但是这些机制要求用于从移动UE装置接收的各种上行链路信号的特定扩频码。然而，这些扩频码对于基站系统是已知的，却不必被中继器或DAS已知。因此，具有依赖于与动态分配的上行链路扩频码的相关性的上行链路流量检测的系统不是检测和测量中继器或DAS内的上行链路流量的可行可选方案。

因此，需要提供一种用于中继器/DAS的流量测量系统，其可以适当地检测和测量扩频网络内的上行链路流量，所述扩频网络例如CDMA或WCDMA网络或者UL信号处于或接近于系统的噪声等级的其他网络。

发明内容

附图说明

图1是用于实施本发明的实施例的中继器系统的示意图。

图2是用于实施本发明的实施例的分布式天线系统的示意图。

图3是用于实施本发明的实施例的中继器系统的更具体的示意图。

图3A是用于实施本发明的实施例的另一中继器系统的示意图。

图4是用于实施本发明的实施例的分布式天线系统的更具体的示意图。

图4A是用于实现本发明的实施例的另一分布式天线系统的示意图。

图5是使用UL功率控制操作的中继器增益变化对基站的接收功率的影响的曲线示意图。

图6是中继器增益变化对在中继器处接收的功率的影响的曲线示意图。

附图被结合并构成说明书的一部分，与下面的本发明的大致描述一起示出了本发明的实施例，用于解释本发明的原理。

具体实施方式

本发明包含有一种系统和方法，其使用基于RSSI的机制来确定CDMA网络或其他网络内的上行链路（UL）流量的存在以测量检测到的UL流量的强度。在本发明的一个方面中，诸如中继器或DAS的信号中继系统的增益在上行链路方向上被周期性改变。中继系统的期望上行链路信道的上行链路接收功率或RSSI随时间被测量。为了测量RSSI，使用合适的测量接收器。测量接收器被调谐为与为了本发明的目的将被测量的信号带宽和中心频率相匹配。测量接收器可以被配置为接收信号处理上行链路路径内的模拟信号或数字信号，并将通常在先于提供增益改变的级的点处被耦合在信号路径中。用于提供上行链路路径中的周期性增益改变的波形然后由于增益和RSSI值之间的逆关系而被反相，并且反相后的波形接着与接收的UL时间变化的RSSI值进行互相关。当与这样的互相关关联性地检测一个或多个峰值时，峰值的等级或峰值的数量被分析以确定系统中的流量。如果没有检测到峰值，则系统确定在中继器中不存在UL流量。通常，相关处理可以仅提供单个峰值，其中该峰值根据中继器所处理的流量而较高或较宽。

根据本发明的另一方面，发明的系统考虑了基站（BTS）可能经历增大的流量，这对于中继器/DAS小区中的相同的UL流量来说，将增大到BTS的UL输入功率，其将自然地增大在中继器/DAS的上行链路路径的输入处接收的发射功率（RSSI）。但是由于增益变化波形和测量的RSSI之间的相关性对在中继器小区中由于移动装置导致的动态RSSI改变敏感，并且与假设静态BTS负荷的增益改变的关系较小，所以本发明将允许以类似的方式在不同的BTS负荷条件下检测移动装置流量。

图1和2示出了可以合并有本发明的实施例的示例性信号中继系统。参考图1，包含有信号中继系统14的基本无线通信系统10被示出。系统10包括基站（BTS）12，其与中继器系统14通信，中继器系统14具有至少一个施主天线16、至少一个覆盖天线18以及耦接在天线16和18之间以处理和放大中继信号的处理电子设备20。本发明可以与MIMO系统和通信方案一起使用，因此，如本领域技术人员应该理解的，可以具有多个施主天线和多个覆盖天线。因此，天线52、58反映一个或多个天线。下行链路信号（BTS至移动装置/UE）由方向DL表示，而上行链路信号（移动装置/UE至BTS）由方向UL表示。因此，来自BTS12的下行链路无线信号22通过中继器的施主天线16被接收，然后被放大、处理并通过覆盖天线18作为下行链路信号22a被中继。下行链路信号22a被一个或多个无线通信装置接收，例如移动电话或其他用户设备（UE）装置24。类似地，在上行链路方向上，如由附图标记26和26a所表示的，无线UE装置24将上行链路信号26a传递回覆盖天线，并且中继的上行链路信号26然后被提供回BTS12。并且，在系统10中，UE装置24a直接与BTS12通信而不通过中继器14。这样的装置24a对由BTS12处理的整个流量做出贡献。如本领域技术人员很容易理解的，这样的信号中继系统14可以采取许多不同的形式，并且不仅仅局限于传统上被称作“中继器”的装置。

例如，图2示出了可以实施本发明的另一示例性信号中继系统的示意图。分布式天线系统（DAS）30可以适当地以有线或无线的方式耦接至诸如BTS12的BTS。分布式天线系统30可以被结合到建筑物环境中，并且包括分布在环境中的多个远程天线单元32，以提供DAS30的服务区域内的覆盖。以该方式，远程天线单元32为在DAS30的环境中运行的多个不同UE装置24服务。通常，每个远程天线单元32典型地包括至少一个天线36和合适的电子设备38。如上所述，如果本发明在MIMO系统中实施，则可以使用多个天线36。因此，天线36反映一个或多个天线。远程天线单元32耦接至一个或多个主单元40，所述主单元40组合和处理来自远程天线单元32的信号以与BTS12恰当地接口。系统控制器42耦接到每个主单元40，并控制每个主单元40的操作来操纵和处理与远程天线单元32相关联的信号33。类似于图1中示出的中继器系统10，远程天线单元32的信号33反映DAS30用于与UE装置24通信的上行链路信号和下行链路信号。这样的DAS30可以包含有任何数量的远程天线单元和主单元，因此，可以不局限于图2中示出的示例。

根据本发明的一个方面，在中继器或DAS上行链路路径中提供周期性的增益改变。例如，UL路径中的增益可以根据周期性的波形来改变。理想情况下，周期性的增益改变和波形与诸如CDMA网络的扩频网络的帧间隔相同步，尽管这样的同步不是必须的。使用周期性的增益改变，所选择的UL信道中的UL接收功率（ULRSSI值）随时间被信号中继系统测量。用于周期性地改变上行链路路径中的增益的波形然后与UL接收的时间变化的RSSI值互相关。基于这些信号的这种互相关，确定一个或多个峰值的存在。如果没有检测到峰值，则信号中继系统将提供大致没有中继器流量的指示，因为周期性的增益改变将不导致上行链路RSSI值中的任何改变。然而，如果周期性的增益改变导致上行链路RSSI值中的改变，则由信号中继系统执行的互相关将产生一个或多个信号峰值。这样的峰值是在信号中继系统的覆盖区域内是否存在来自UE装置的上行链路流量的指示。峰值的等级及其宽度以及峰值中的能量如果在互相关的时间延长上被积分，则可以指示信号中继系统的覆盖区域内的流量。然而，BTS中的整个流量可以影响峰值等级，如下将讨论的。

在本发明的一个实施例中，测量的上行链路RSSI值可以根据时间上的平均方案被平均，所述平均方案减小快的RSSI值波动而不影响或减小相关峰值。本发明不仅对CDMA类型的信号起作用，还对允许BTS处接收的功率接近噪声基底并且甚至低于BTS的输入噪声基底的其他系统信号和网络信号起作用。例如，诸如LTE系统的OFDM调制系统可以受益于本发明。

根据本发明的一个方面，信号中继系统中的周期性的增益变化被执行而不明显影响信号中继系统的噪声指数。为此，通过改变不是很接近上行链路路径的输入的中继器或DAS的放大级中的增益来改变系统的增益。即，上行链路路径中的后面的增益级被用于周期性的增益改变。为了提供根据本发明的合适的互相关，所选的周期性波形被用于周期性地改变信号中继系统的UL路径的增益。这样的波形可以被适应于在信号中继系统中使用的特定移动标准。为此，周期性的增益改变被控制为使得增益改变的大小及其时间周期不快于移动标准允许或能够处理的。例如，CDMA移动装置每秒可以处理1dB的800个功率控制步长。这样，根据本发明的一个特征，所实施的周期性UL增益改变不超过当在CDMA系统内使用本发明时的该改变率。如应理解的，其他系统将具有可以在本发明中实施的其他增益改变限制。

在本发明的一个实施例中，增益改变是通过在信号中继系统中以周期性的方式减小增益来提供的。为了本发明的目的，可以使用各种不同的波形来周期性地减小UL路径中的系统增益。例如，具有间隙的反相的锯齿函数可以用作可能的周期性增益改变函数。本发明提供了反相的增益改变函数和测量的UL输入RSSI之间的互相关峰值的最大化。为此，在本发明的一个方面中，增益改变函数可以在相位和频率上与移动标准（例如CDMA）对准。根据本发明的另一特征，可以通过对多个连续（即，多个连续帧）的互相关曲线进行平均来增大流量检测的灵敏度。增益改变的周期性特性使得能够进行这样的互相关曲线的平均。为此，所测量的数据的长度理想情况下是特定移动标准（例如，CDMA标准）的帧长的整数倍。

RSSI测量接收器的带宽和中心频率设置将取决于所使用的信道和期望的标准。可以通过使用解码接收器检测和解码相当的DL信号来确定所使用的信道和标准。该DL信号解码没有必要必须使用专用的接收器来执行，因为标准不被期望改变。扫描DL解码接收器就足够了。

在中继器/DAS系统处理多个标准的情况下，子带结构将在两个或多个不同子带内在时间上或幅值上允许不同的增益改变。子带是RF带内表示整个带宽的子集的一部分。在RF带内可以存在多个子带。子带可以彼此相邻或在它们之间具有没有放大的一个部分。在子带的实施方式中，表面声波滤波器（SAW）可以用于定义子带。在本发明的数字实施方式中，数字滤波器（例如FIR滤波器或IIR滤波器）可以取而代之被使用来定义子带。这将允许使对于每个标准的互相关函数优化。对于每个子带，仅一个移动通信标准被允许进行优化。

图3、3A、4和4A示出了本发明的可能实施方式的具体示意图。图3和3A示出了中继器系统。图4和4A示出了DAS系统内的实施方式，如图1所示。在各个图中，同样的附图标记用于同样的元素。

参考图3，示出了中继器50的示意性框图。图3为了说明的目的示出了对于中继器的上行链路路径（UL）62。应该容易理解的是，中继器50还具有合适的下行链路（DL）路径64，下行链路路径64将使用一些与BTS12和装置24之间的下行链路路径相类似的部件。双工器55、95用于通过天线52、58处理UL路径和DL路径。中继器50包含有用于处理来自一个或多个移动UE装置24的输入信号54的接收天线52（或覆盖天线）。输入信号54表示来自UE装置24的将被中继的输入信号。因此，信号54表示将根据本发明被检测的UE流量。图3中示出的中继的发射信号56包括在上行链路中被覆盖天线58指向BTS12的信号部分或发射的信号。贯穿于整个说明书中，术语“信号”或“多个信号”在此可以被互换使用，表示被信号中继系统处理的信号，而不是仅限于单个信号或多个信号。

为了适当地进行信号中继，中继器50包括可操作地耦接在天线52、58之间的合适的电子设备60。通常，这样的电子设备将包括增益控制电路84和相关100电路，增益控制电路84提供中继器中的期望或所选的增益G以及处理72，相关100电路用于实施本发明。

参考图1，根据本发明的方面，中继器电路20可以处理模拟域中的信号。可替代地，中继器的电子设备20可以在数字域提供本发明的各个方面。

再次回到图3，如所示，该图以中继器装置的形式阐述了关于本发明的一个实施例的示意图。本领域技术人员应该理解，本发明的特征可以被包含在其他信号中继系统中，例如分布式天线系统，如图2、4和4A所示。如所示，部件被示出在中继器50中的上行链路路径62中。例如，各种类似的部件将存在于下行链路路径64中，用于处理无线UE装置24和BTS12之间的下行链路流量。因此，上行链路路径62内的各部件将在此被更具体地描述，假设一些类似的功能和部件也可以用在下行链路路径64中，尽管本发明的周期性增益改变可能仅被用在上行链路路径中。

接收天线或覆盖天线52接收来自UE装置24的输入流量信号54。这些信号54通过双工器55耦接至低噪声放大器（LNA）66，低噪声放大器66用于放大来自装置24的上行链路RF接收信号。混频器部件68被提供有适当的本地振荡（LO）信号，并将RF接收信号54转换为位于或靠近基带频率的频率或者不同IF频率处的中频（IF）信号，以方便中继器50中的后续处理。该信号然后可以被适当的滤波部件或电路70滤波。在图3示出的实施例中，中继器电路包含有模拟部件和数字部件。根据本发明，数字信号处理电路72被实施为提供滤波和进一步的信号频率转换以及周期性地调节增益，并提供必要的互相关和信号处理来检测UL流量。适当地，A/D转换器电路74将模拟信号转换为适当的数字信号用于进一步的数字处理。DSP电路72可以是FPGA、ASIC、数字信号处理器或其他这样的元件。DSP电路可以包括额外的数字混频器电路76，数字混频电路76被提供合适的数控振荡器（NCO）信号以提供数字下混频从而易于进一步处理。信号还可以被适当的数字滤波器78滤波。滤波器78还可以改变信号的幅值。增益电路80或放大电路对于中继的信号提供增益放大。部件80和84表示对于本发明的周期性调节或改变中继器50内的增益的适当电路。信号然后可以通过适当的提供有发射NCO的数字上混频电路86而被数字上混频。信号然后可以被D／A电路88转换回模拟信号。

在图3的数字电路72中示出的各种增益和滤波方面也可以以模拟方式被实施。图3A示出了处理用于实施本发明的模拟中继器。同样的附图标记用于在图3和3A之间相似的那些部件。其中，增益级81、82和83可以通过模拟滤波器以模拟方式被实施，所述模拟滤波器例如提供所期望的滤波的SAW滤波器85和87。在图3A中示出的实施例中，相关电路100可以仍由适当的数字信号处理（DSP）电路实施。并且，增益控制电路84的某些部分可以数字地实施。

诸如模拟IF的模拟信号通过被提供有适当发射LO的混频器电路90被进一步上混频为适当的RF信号。RF信号被滤波器电路92滤波，然后在作为中继信号56通过发射天线或施主天线58被发射之前，被提供给RF功率放大器94。各混频和滤波元件对于中继器是典型的。可能存在比示例中示出的更多或更少的混频元件，仍能实施可用的中继器。

在图3、3A中示出的实施例中，通过例如数字信号处理（DSP）电路72内或如图3A所示的以其他方式数字实施的电路内的合适的处理电路和相关电路100来提供所述的互相关功能。通过在UL输入处获取UL路径中的信号的采样102并提供反映UL输入处的信号的接收功率的RSSI值用于互相关，执行用于确定UL流量的互相关。

因此，如图3-4A所示，合适的测量接收器101被用于获取上行链路路径中的信号并提供反映这样的信号的接收功率的RSSI值。RSSI测量接收器101的带宽和中心频率被调谐并被配置为检测感兴趣的RF信号。因此，带宽和中心频率将取决于所使用的信道和信号的期望标准。所使用的信道和标准可以例如使用解码接收机通过检测对相当的下行链路信号的解码来确定。下行链路信号解码将不必然必须使用专用的接收器来执行，因为信号标准将不被期望改变。扫描下行链路解码接收器可能就足够了。这样的解码接收器105的一个示例在图中的下行链路路径64中示出。如图3所示，信号的获取点被示出为靠近覆盖天线，其中适当的耦合器107获取信号，该信号接着被引导到测量接收器101。为了本发明的目的，这样的数据的获取点可以在覆盖天线和执行周期性增益改变的放大级之间的任意位置。因此，如图3A所示，获取点被示出在滤波器70之后。因此，获取点可以指向沿上行链路路径的各个不同点，条件是其在执行周期性增益改变的部件或级之前。测量接收器101可以被实施为具有用于将数字化的测量RSSI提供给相关电路的A/D转换器的模拟电路，或者被实施为具有数字信号处理的中继器系统上的数字电路，其中到测量接收器的输入在A/D转换器74之后的点处被获取。

在示出的实施例中，耦接至测量接收器101的相关电路100经由合适的连接采样中继信号102的RSSI值，并且还被耦接来获取与中继器路径中使用来周期性改变增益的波形104有关的信息。本领域技术人员应该理解，在数字信号处理电路72的相关电路100内讨论的各种不同功能可以以多种不同的方式来实施以实现本发明的功能。因此，图3-4A的示意图不局限于DSP电路。即，关于各种部件在DSP电路72、或者模拟和数字电路72a、以及图3-4A的整个中继器或DAS电路中如何被使用和布置的具体细节是说明性的，并不用于限制。

图4和4A示出了在分布式天线系统内尤其是在远程天线单元部件38内本发明的实施。在图4的实施例中，数字电路被用于实施系统内的增益和增益控制。此外，为了将信号置于必要的形式用于串行传输（例如传输回主单元），图4的数字信号电路72使用必要的信号处理元件78A和转换电路79来提供必要的并串转换和成帧。如本领域技术人员应该理解的，数字收发器电路91将进一步处理在合适的介质（例如，光纤或其他介质93）上传输的信号。

图4示出了在分布式天线系统的远程单元内实施的本发明的另一实施例，其中处理电路72a具有模拟和数字部件。例如，模拟滤波器97可以与合适的模拟增益级83一起使用。混频级68是另一可选部件，可以用于下混频RF信号。

根据本发明的一个方面，期望提供周期性上行链路增益改变而不影响信号中继系统的整体噪声系数。这在一个实施例中可以通过在不是很靠近UL输入的增益级中改变增益来实现。参考图3、3A，中继器50的增益部件80可以具有多个放大或增益级，如增益级81、82和83所示。最远离来自覆盖天线52的UL输入的最后一个增益级83可能与适当的增益控制电路84耦接，以根据本发明周期性地改变增益。为此，增益级83经由连接106与增益控制电路84适当地耦接。

在本发明的可替代实施例中，其中中继器或DAS系统处理多种标准，子带结构被使用在两个或多个不同子带内在时间或幅值上允许不同的增益改变。例如，如图所示，获取上行链路信号、根据本发明处理这些信号、然后提供周期性的增益改变的电路可以被配置为对于一个或多个不同子带这样做。子带是感兴趣的RF带内表示整个带宽的子集的一部分。在RF带内可以有多个子带，如上所述。在电路中，合适的滤波电路可以被配置并被用于为模拟实施方式定义特定的子带。如在用于模拟处理的图中所示，表面声波滤波器（SAW）可以被用于定义子带。数字化地，例如FIR滤波器或IIR滤波器的数字滤波器可以被用于定义子带。接着由本发明的适当的相关电路100提供的互相关功能可以对于每个标准被优化。对于每个子带，仅一个移动通信标准被允许优化。

如所述，在本发明的一个实施例中，周期性的增益改变包括在信号中继系统中的周期性的增益减小。即，周期性地并根据合适的波形在UL路径62上降低增益。本发明不限于特定的周期性增益减少波形。增益控制电路84提供对至少一个增益级（例如增益级83）的特定控制和必要的波形，以在中继器UL路径中完成增益的周期性减小。

将理解的是，减小中继系统的增益可能影响在中继系统小区的边缘上的移动UE装置。因此，中继器被维持在低增益值的时间优选地保持较短。根据与诸如CDMA网络的扩频网络相关联的已有功率控制方案，当中继器的增益被减小时，在BTS12处来自中继器50的接收信号（RSSI）也被减小。因此，BTS12将命令移动UE装置24增大它们的输出功率或发射功率，从而在中继器50处提供增大的上行链路RSSI值，如BTS12所需要的那样。来自移动UE装置的增大的功率信号随时间被采样并经由路径102被相关电路100使用，其中随时间变化的RSSI值与反相的增益控制波形104互相关。基于在中继器50的上行链路路径中流量的存在，来自UE装置的增大的功率信号将与反相的周期性增益改变互相关，并且相关电路100将产生一个或多个峰值。较高的峰值可以表示在中继器的上行链路路径中正在处理较大量的流量。如果没有检测到峰值，则通常得到此时系统中不存在中继器流量的结论。如所述，增益改变和互相关是周期性的并且短期的（short-lived），从而不显著耗尽来自移动UE装置的电池功率或者以其他方式减小现在可能监听到正在以较高发射功率等级进行发射的移动装置的靠近BTS12的其他基站或BTS12的容量。

为了实施周期性的增益改变函数和测量的UL输入RSSI之间的互相关峰值的最大化，本发明可以使用特定机制，例如相位和频率方面的增益改变函数与诸如CDMA标准的移动标准的相位和频率方面的增益改变函数相对准。此外，在此公开的流量检测方法的灵敏度可以利用增益改变的周期性本质，并且DSP72可以对多个连续互相关曲线进行平均。即，DSP72或电路100可以在移动标准内的多个连续帧之间对相关曲线进行平均。在本发明的一个方面中，在作为移动标准内的帧的整数倍的时间段中测量数据。

根据本发明的另一方面，本发明的电路通过改变整个增益平稳阶段（plateau）来优化由相关电路100提供的相关峰值，在所述整个增益平稳阶段周围执行周期性的增益改变。例如，UL增益平稳阶段或平均增益被整体减小，使得当移动UE装置以较高的输出功率（周期性减小的中继器增益）发射时，在中继器输入处接收的上行链路RSSI与中继器的整体噪声基底或噪声等级相比更高并且更清晰。

在减小UL平均增益中，可能需要考虑可能处于中继器或DAS小区的边缘上或处于信号中继系统提供的任何覆盖区域的边缘上的移动装置。对于这样的边缘移动UE装置，输出功率的增大可能不是可能的，因为它们可能已经在以最大功率发射。由于本发明提供的增益改变是周期性的，所以仍可以有足够的时间使中继器处于较高的增益，从而边缘UE装置可以继续保持它们与BTS12的连接。然而，使用本发明可能难以检测到这些边缘移动装置。然而，根据本发明，在通常情况下，信号中继系统可以具有类似于BTS的较低的下行链路输出功率，这限制了在下行链路的中继系统小区半径，使得上行链路路径仍可以具有足够的RF功率调节范围以允许边缘UE装置和来自其的流量根据本发明被测量。

本发明的检测过程（更具体地，与上行链路流量相关联的随时间改变的RSSI和反相的增益改变函数或波形之间的相关峰值）取决于对于信号中继系统的给定平均增益处于该系统的覆盖区域中的移动UE装置的数量（即，流量）。然而，相关峰值还取决于全部被BTS看到的直接流量。如将理解的，BTS通常将处理来自其覆盖区域中的这些中继系统的上行链路信号，但是也将处理来自没有经过中继器的UE装置区域的直接上行链路信号。为了确定适当的流量并且不过度估计中继器流量，本发明对于根据本发明进行的相关峰值测量，考虑了BTS上的直接流量。

当大量的移动UE装置24直接发射至BTS12时，BTS的噪声等级或噪声指数增大。基于噪声等级的增大，BTS12将指示UE装置24使用更高的发射功率进行发射，使得它们的信号不会丢失在噪声中。该更高的发射功率等级还导致这些UE装置通过中继器或DAS被处理。因此，通过检测该中继器或DAS中的UL流量，根据本发明，更高的UE发射功率值在中继器处被转换为更高的RSSI值，从而即使平均UL增益保持相同并且增益改变波形保持相同，也将导致更高的相关峰值。

参考图5和图6，图5示出了对于BTS的不同负荷，上行链路路径中的中继器增益对BTS接收器RSSI的影响。在图5中BTS输入功率Pin随着UL中的中继器增益的增大而升高的情况下，BTS由于被中继器或DAS发射并在BTS接收器输入处被接收的噪声而变得不灵敏。如图所示，当中继器增益增大时，BTS接收器RSSI（Pin）增大，即使在中继器或DAS小区内不存在移动装置或UE信号。类似地，对于BTS的不同负荷以及中继器或DAS的恒定增益，图4的曲线示出了进入BTS接收器的功率的整体增大，如被由于来自BTS小区中的活动移动装置的多个接收信号而导致的增大的RSSI所反映的那样，其表示对下一被考虑的移动装置的干扰。

然而，对于由中继器或DAS系统从一个移动装置或UE接收的功率（RSSI），该测量值（Pin）将随着中继器上行链路增益的减小而增大，如图6所示。即，当中继器增益减小时，在基站12处经由DAS或中继器接收的中继器小区内的移动装置或UE的RSSI减小，并且基站命令UE装置增大其发射功率。这导致在中继器或DAS远程单元的UL路径中接收的RSSI（Pin）的整体增大，如图6所示。并且图6中示出了与基站处的负荷相关联的增大的功率。在图6的曲线中，基于减小的中继器增益的所测量的RSSI等级的增大通常将仅在中继系统小区中存在活动UE装置的那些情况下可被注意到。在接收器的上行链路路径处测量的输入功率和中继器增益之间的逆向关系被等式1反映：

P_{in, rep} = \frac{n \cdot {[S / (N + I)]}_{req} \cdot (N_{BTS} + I_{traffic})}{G \cdot {PL}_{donor}} + (n - {[S / (N + I)]}_{req} + 1) - N_{rep}

[S/(N+1)]_reqBTS输入处所要求的移动装置/UE的信噪比（线性值）

n中继器小区中的移动装置的数量（线性值，假设由于BTS功率控制机制，每个移动装置以相同的功率等级到达中继器输入处）

N_BTSBTS的等效输入噪声（Watt为单位的线性值）

I_traffic表示其他移动装置/UE的和的因子表示BTS负荷（Watt为单位的线性值）

N_rep中继器的等效输入噪声（Watt为单位的线性值）

G中继器增益（线性值）

PL_donor中继器到BTS／从BTS到中继器的路径损失（线性值）

P_in,rep在中继器小区中存在至少一个移动装置/UE时在中继器UL输入处测量的输入功率（Watt为单位的线性值）

上述公式表明如果中继器增益减小，则测量的来自中继器小区中的一个（n=1）移动装置/UE的输入功率上升。

N_total,BTS：BTS的总输入噪声（Watt为单位的线性值）

N_total，BTS＝N_BTS+I_traffic+N_rep·G-PL_donor

上述公式计算了基站处的总输入噪声，所述总输入噪声包括由于BTS的噪声指数导致的等效输入噪声、由于充当干扰的其他移动装置导致的输入功率、以及从中继器接收的输出噪声。来自中继器的输出噪声根据由于中继器增益乘以中继器噪声系数导致的并由于从中继器到BTS的路径损失而减小的等效输入噪声来计算。在下面的曲线中，中继器小区中的移动装置的数量是1。

在增益改变波形的恒定幅值上随时间改变的互相关峰值将给出通过中继器的移动装置流量改变的指示。这是基于如下假设，即，图6的曲线的斜率在BTS上具有不同负荷的情况下基本上保持相同。这是较低的中继器增益数的情况。因为互相关峰值由与中继器或DASUL增益改变相关的RSSI的动态特性决定的，所以峰值的高度是通过中继器的移动装置或UE流量的良好的指示。

根据本发明的一方面，BTS流量和负荷被考虑。为此，如图3、3A所示，调制解调器或移动装置110耦接至最靠近施主基站的可能点或者中继器的施主天线。装置110提供发射功率的测量，所述发射功率是基站所要求的来自移动装置或UE装置的发射功率。然后，测得的所要求的发射功率可以被系统50的DSP72或其他电路使用，并且通过装置110测得的所要求的移动装置发射功率的任何增大将是由于BTS12上的负荷增大而导致的。本发明的该特征通常要求两个条件。第一，到中继器系统50的路径损失必须通过下行链路导频（DL）信号测量而非常准确地确定。典型地，下行链路频率和上行链路频率彼此相对接近，使得在上行链路方向和下行链路方向这两者上的均衡器类似地工作以减小任意多路径传输的影响的情况下，由不同传输条件导致的下行链路中的路径损失改变也应该表示对上行链路路径的期望改变。第二，与中继器系统相关的BTS信号劣化必须不能随时间明显改变。假设中继器的恒定噪声指数，如果上行链路增益被下行链路接收的导频信号强度控制，则情况将通常这样。这样，在中继器的施主天线处由装置110提供的测量提供了在BTS上增大的负荷的指示，并且可以被DSP72使用来影响流量的检测和流量。

因此，本发明提供了一种方法来随时间确定中继器或DAS系统中的上行链路流量的存在。尽管难以确定在给定时间由中继器系统处理的活动移动装置的数量，但是本发明提供了随时间测量上行链路流量的存在以及确定特定时间间隔内移动装置流量的百分比的能力。根据移动装置流量的该百分比，中继器小区负荷可以被确定，因为两个移动装置总是同时发射的可能性相对低。由本发明确定的相对负荷允许确定该中继器系统小区的重或轻负荷。如上所述，如果在较长的时间间隔上确定了重负荷，则信号中继系统的所有者（例如，具有中继器或DAS的建筑物的所有者）将具有如下指示，即，可能要求专用BTS的安装以增大在感兴趣区域中提供的容量。

根据本发明的另一方面，检测和处理电路可以考虑整个BTS流量以通过随时间查找各种互相关峰值的全部来调节测量。DSP监视检测到的峰值或多个峰值，并且，如果较低的峰值或峰值下的较小区域或者少量峰值被检测到，则系统将指示中继器流量的较低等级。如上所述，本发明可能仅在相关中产生单个峰值。对于流量的较高等级，峰值可能更高或更宽，并可能由重叠的多个单独的峰值组成。单独的峰值将由单独的移动装置导致，单独的移动装置在BTS和系统命令增大发射功率之后，在它们的发射功率方面略微不同。功率调节对于每个单独的步骤和移动装置可以具有不同的偏移量，使得峰值宽度和幅度可以随时间改变。预期的是，对于恒定数量的活动移动装置，峰值下面的区域保持相同。然而，如果检测到大量峰值、但是处于较低的峰值等级，则指示较高的流量。这样，峰值的数量而不是峰值的等级被本发明使用来确定存在高流量状况还是低流量状况。本发明的信号中继系统可以通过用户输出（例如，屏幕或显示器112）提供与检测到的流量及其等级有关的指示。

尽管通过描述本发明的实施例示出了本发明，并且尽管以相当多的细节描述了实施例，但是申请人并不试图将所附权利要求的范围限制或以任何方式限缩到这样的细节。其他优点和修改对于本领域技术人员将容易地想到。因此，本发明在其更广的方面中不限于代表性设备和方法的具体细节以及示出并描述的示例性示例。因此，在不背离申请人的总发明构思的精神或范围的情况下，可以背离这样的细节。

Claims

1.一种无线网络的信号中继系统，包括：

至少一个第一天线，被配置为与至少一个用户设备装置收发信号；

中继电路，耦接至所述至少一个第一天线，并定义针对从用户设备装置回到基站的信号的上行链路路径和针对从基站到用户设备装置的信号的下行链路路径，中继电路包括增益电路；

增益控制电路，耦接至增益电路，并能操作来根据波形改变中继电路的增益；

测量电路，用于随时间测量在上行链路路径中来自所述至少一个用户设备装置的接收功率；

处理电路，用于将反相的增益改变波形与所测量的接收功率进行互相关，以确定在上行链路路径中来自用户设备装置的流量的存在。

2.根据权利要求1所述的信号中继系统，其中增益控制电路能操作来根据波形降低中继电路的增益。

3.根据权利要求1所述的信号中继系统，其中处理电路评估由所述互相关得到的至少一个峰值。

4.根据权利要求1所述的信号中继系统，还包括能操作来测量由基站要求来用于与基站收发信号的来自所述至少一个用户设备装置的发射功率的装置，处理电路对发射功率测量结果进行评估，与互相关的结果一起用于确定在上行链路路径中来自用户设备装置的流量的存在。

5.根据权利要求1所述的信号中继系统，其中增益改变波形与所述无线网络的参数同步。

6.根据权利要求1所述的信号中继系统，其中增益改变波形与所述无线网络的标准在相位或频率中的至少一项上对准。

7.根据权利要求1所述的信号中继系统，其中处理电路提供与将增益改变波形和所测量的接收功率进行互相关有关联的互相关曲线，所述处理电路能操作来对多个曲线进行平均。

8.根据权利要求1所述的信号中继系统，其中增益电路具有多个级，增益控制电路耦接至处于上行链路中远离所述天线的级的增益电路。

9.根据权利要求1所述的信号中继系统，其中增益控制电路还能操作来除了根据波形改变中继电路的增益之外还改变增益电路的平均增益。

10.根据权利要求1所述的信号中继系统，还包括有线介质链路，所述有线介质链路与中继电路耦接，并能操作来与基站进行通信。

11.根据权利要求10所述的信号中继系统，还包括被配置为与基站进行通信的主单元，所述有线介质链路将中继电路与主单元耦接。

12.一种无线网络的信号中继器，包括：

至少一个覆盖天线，被配置为与至少一个用户设备装置收发信号；

至少一个施主天线，与中继电路耦接，并能操作来与基站进行无线通信；

中继电路，耦接在所述至少一个覆盖天线和所述至少一个施主天线之间，并定义针对从用户设备装置到基站的信号的上行链路路径和针对从基站到用户设备装置的信号的下行链路路径，中继电路包括增益电路；

13.一种无线网络的分布式天线系统，包括：

主单元，被配置为与基站进行通信；

远程单元；

有线介质链路，耦接所述远程单元与主单元；

所述远程单元包括：

至少一个天线，被配置为与至少一个用户设备装置收发信号；

中继电路，耦接在所述至少一个天线之间，并定义针对从用户设备装置到基站的信号的上行链路路径和针对从基站到用户设备装置的信号的下行链路路径，中继电路包括增益电路；

14.一种用于在无线网络的信号中继系统中确定流量的存在的方法，所述方法包括：

通过信号中继系统在基站和至少一个用户设备装置之间收发信号，所述信号中继系统具有针对从用户设备装置到基站的信号的上行链路路径和针对从基站到用户设备装置的信号的下行链路路径；

提供信号上行链路路径和下行链路路径中的增益；

根据波形改变上行链路路径中的增益；

随时间测量在上行链路路径中来自所述至少一个用户设备装置的接收功率；

将反相的增益改变波形与所测量的接收功率进行互相关，以确定在上行链路路径中来自用户设备装置的流量的存在。

15.根据权利要求14所述的方法，还包括根据波形降低上行链路路径中的增益。

16.根据权利要求14所述的方法，还包括评估由所述互相关得到的至少一个峰值，以用于确定上行链路路径中来自用户设备装置的流量的存在。

17.根据权利要求14所述的方法，还包括测量由基站要求来用于与基站收发信号的来自所述至少一个用户设备装置的发射功率，并对发射功率测量结果进行评估，与互相关的结果一起用于确定在上行链路路径中来自用户设备装置的流量的存在。

18.根据权利要求14所述的方法，还包括将增益改变波形与所述无线网络的参数同步。

19.根据权利要求14所述的方法，还包括将增益改变波形与所述无线网络的标准在相位或频率中的至少一项上对准。

20.根据权利要求14所述的方法，还包括将增益改变波形与所测量的接收功率进行互相关以提供多条曲线，并对所述多条曲线进行平均。

21.根据权利要求14所述的方法，还包括在信号上行链路路径中在多级中提供增益，并在上行链路路径中改变处于远离上行链路路径的输入的级的增益。

22.根据权利要求14所述的方法，还包括除了根据波形改变中继电路的增益之外还改变平均增益。