专利名称：用于高级资源管理的宽带基站结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线通讯设备，尤其涉及用于蜂窝式通讯的改进的无线基站。
相关技术的描述常规的无线蜂窝式通讯系统具有通用的结构，其中通过在一个地理区域内放置一个或多个基站收发信机形成一个或多个规定的蜂窝基站。蜂窝基站典型地描述为六角形区域，其中定位一个收发信机使得能够在蜂窝式系统和该小区规定的地理区域内的多个移动台之间建立无线电链路。对于蜂窝式电话通讯存在各种标准。例如，美国通用的蜂窝式系统使用高级移动电话业务(AMPS)。其他的通用系统包括北欧移动电话业务(NMT)、全向通信业务(TACS)、全球移动通讯系统(GSM)、IS-136TDMA以及IS-95CDMA系统。
上述系统的每一种使用与特定系统有关的标准结构。例如，GSM类型网络的基本结构包括基站子系统(BSS)，该子系统包括基站控制器(BSC)和若干个基站收发信机(BTS)，其中每一个提供至少一个具有一个或多个射频(RF)信道的无线电小区用于与移动用户通讯。BSC的目的是控制区域内每个BTS单元。这种控制过程涉及若干个功能模块，包括分配和选择RF信道用于发射每个呼叫和控制BSC的控制区域内从一个BTS到另一个的呼叫的移交。当移动用户寻找发出呼叫时，移动台将试图联系一个本地BTS。一旦移动台建立与BTS的联系，移动单元和BTS将被时间同步以允许时分多址(TDMA)通讯。接着，由BSC将一个专用的双向信号信道分配给移动用户。
最后，BSC也将建立一个交换路由将移动用户连接到移动交换中心(MSC)。MSC提供从BSC，以及由BSC控制的所有BTS到公共交换电话网(PSTN)的通讯链路，完成所有必需的呼叫和到其它网络的信号路由以支持移动通讯。这种安排允许移动用户或用户从一个小区移动到另一个小区并且仍然保持服务。由于这种结构可能从一个小区到另一个小区再用载波频率，因此它是特别有益的。
GSM系统被设计工作在900MHz和1800MHz波段以及北美洲的1900MHz个人通信业务(PCS)波段。GSM实质上是一种全数字业务。由于使用TDMA技术，GSM系统的每个RF信道提供八个数字时隙。每个RF信道与相邻的信道分开200kHz。TDMA技术支持的八个时隙能够让每个RF信道由多个用户共享。借助于TDMA，每个用户的话音通讯转换为数字信号，在发射之前被分配在指定的RF信道的时隙中的一个。在GSM系统中，TDMA要求使用单RF信道的所有用户信号必须在适当的时间到达BTS。必须避免来自不同移动台的信号的叠加，并且通过适当的信号传输定时来确保。
在常规的蜂窝式通讯系统中使用的BTS设备典型地指定特定的RF和信号处理设备用于分配给BTS的每个单独的RF信道。这种指定最可能是由于每个BTS已经被常规地配置以仅对服务供应商可以利用的整个频谱中有限数量的预定信道提供通讯能力。在任何情况下，每个BTS在它一开始或它构造期间被常规地分配一组可以与用户通讯的RF信道。这些分配的RF信道一般被认真地选择使得小区之间可能的干扰最小。
在一个特定的BTS内，可以使用单全向天线来接收和发射所有移动用户的信号。然而，更通常的方法是在BTS现场使用多个定向天线以将小区分为单独的扇区，有效地将一个小区变换为多个小区。典型地提供BTS单元中专用的硬件来控制每个扇区的通讯。当使用划分扇区的方法时，分配给特定BTS的RF信道必须进一步在每个扇区中分配，因为如果BTS处理的多个扇区工作在相同的频率上可能引起干扰。每个BTS备有DSP单元以支持已经分配DSP单元的特定的BTS处理的通讯。这种系统中常规的DSP单元被预先配置仅工作在已经分配给BTS特定扇区的特定的RF信道。
这样，DSP单元一般在特定的BTS扇区之间不可互换，因此这些DSP单元不能由一个扇区分配给另一个。在具有大业务量的蜂窝基站中，这种限制可能导致系统资源的不良分配。
特别地，在无线基站中使用划分扇区的方法所带来的一个问题涉及到中继效率。正常地，把固定数量的RF载波分配给一个具有将业务量经过通用的接口集中到PSTN的BTS的扇区。在许多情况下，一个扇区的业务量要求能够偶尔超过该扇区的RF和处理资源，同时资源可用于另一个扇区。然而，因为分配给一个扇区的RF信道的数量在常规的BTS系统中是固定的，这些资源被阻塞并且没有使用，降低了基站的中继效率。
全向BTS即那些没有被划分扇区的BTS不会受到阻塞。例如，2载波全向基站的尔朗容量近似等于使用3载波(每个扇区一个)的划分扇区的基站。在这方面，划分扇区的系统要求更多的资源是公知的。然而，由于较低的天线增益，全向基站不能提供如划分扇区的系统的高覆盖程度。全向系统带来的另一个问题是它们不能利用较高频率的再用方案。因此降低了总的系统性能。
一些公司如佛罗里达州的AirNet Communications Corporationof Melbourne使用宽带基站(BBS)而不是上述的BTS。在美国专利No.5,535,240和5,940,834中公开了这种系统。在这个BBS中，宽带收发信机用于发射和接收单合成的宽带RF波形，它包括许多频道，而不是在BTS中用于发射和接收各个频道的多个窄带收发信机。通过将宽带收发信机代替BTS的窄带收发信机，这种结构减少了处理给定数量频道所需的收发信机的数量；然而，仅仅这一点仍然不能解决与BTS相关的中继问题。常规的BBS的结构和配置可能仍然受限于中继效率，因为由于服务特定的收发信机和由此特定的扇区的专用的处理资源，BBS仍然仅仅能够处理固定数量的呼叫。
发明概述通过用于蜂窝式通讯网络的无线多信道宽带基站(BBS)的使用可以达到本发明的目的，它包括在感兴趣的RF频道和中频(IF)之间提供上变频和下变频的宽带收发信机；与收发信机连接的复用变换装置(XMUX)。XMUX在收发信机的接收路径上去多路复用单宽带IF接收信号以形成一组单独的频道，并且在发射路径上将频道多路复用为单宽带IF发射信号。BBS还包括速率转换处理器(RCP)，该处理器与XMUX连接用于相应于XMUX的第一数据率到第二数据率之间的频道转换基带信号，以及包括通讯总线，用于在RCP和信道处理器(CP)之间的每个频道传送调制的基带信号。每个CP处理任何一个或多个包含在任何基带信号上的业务信道。
BBS也可以包括可编程控制处理器(CPU)，操作时它连接到多个CP的每一个并且它选择地分配任何一个CP用于处理包含在任何一个频道上的任何业务信道或控制信道。CPU也选择地分配任何一个CP用于处理第二RCP的任何业务信道。BBS还能够包括至少另一个宽带收发信机，该收发信机借助于第二XMUX和第二RCP与通讯总线连接。
在本发明中，通讯总线最好是时分复用(TDM)接口。同样，BBS的RCP最好多路复用和去多路复用包含在频道中至少一个的多个预定时分多址(TDMA)时隙中的数据，每个时隙规定一个业务信道或控制信道。另外，每个CP最好处理任何业务信道或控制信道。在本发明中，RCP最好以第一数据率重新采样频率信号以获得需用于CP的同步的每个样本的一位。例如，在本发明中，第一数据率最好是大约至少每秒320千样本。在一个能够使用本发明的GSM系统中，第二数据率最好是大约每秒270.833千位。然而，如果使用另一个协议或甚至另一个GSM调制，则第二数据率可以改变。
本发明也可以体现在用于蜂窝式通讯网络的无线多信道宽带基站(BBS)中，它包括宽带收发信机，用于在感兴趣的RF波段和中频(IF)之间提供上变频和下变频；与收发信机连接的复用变换装置(XMUX)；速率转换处理器(RCP)，与XMUX连接以在XMUX的第一数据率和需用于CP的第二数据率之间转换频道；时分多路复用(TDM)通讯总线，在RCP和一个或多个信道处理器(CP)之间的每个频道传递调制的基带信号；以及基站控制器(BSC)，操作时连接到多个CP的每一个。每个CP处理包含在相应于频道的任何基带信号中的任何业务或控制信道。
XMUX在所述收发信机的接收路径去多路复用单宽带IF接收信号以形成一组单独的频道，并且在发射路径上多路复用频道到单宽带IF发射信号。RCP多路复用和去多路复用包含在频道的多个预定TDMA时隙的数据。每个时隙规定一个或多个业务信道或控制信道。每个CP调制和解调从XMUX发射的IF信号的至少一个。中央处理器(CPU)选择地分配多个CP的任何一个用于处理包含在频道中任何一个的任何业务信道或控制信道。在本发明中，CPU功能可以在BBS内实现；然而，另一个实施例允许在BSC内支持这种功能。
图4是DSP模块内RFP模块的方框图。
图5是启动BBS内DSP模块的动态分配的方法的流程图。
图6是分配BBS内RFP资源到一个给定扇区内启动的新的呼叫的方法的流程图。
图7是根据给定呼叫的终止重新分配BBS内RFP资源的方法的流程图。
图8是根据呼叫的移交用于分配BBS内RFP资源的处理的流程图。
图9是和并BBS内RFP资源的流程图。
图10是允许各个RF信道处理器分配的另一种DSP结构的方框图。
图11是为了处理呼叫用于BBS内各个CP分配的初始化流程图。
图12是为了处理呼叫用于BBS内分配各个CP的流程图。
图13是根据呼叫的终止用于重新分配各个CP的流程图。
发明详细描述图1说明本发明用于增加基站处理的呼叫数量的设备的方框图。宽带基站(BBS)18与基站控制器(BSC)44通讯。BSC44与多个BBS 18相联系用于集中业务量到移动交换中心(MSC)48。当呼叫被激活和终止时以及当移动单元从一个BBS18或小区的覆盖区域到另一个移动时，BSC44完成与移动单元有关的迁移管理和网络接口管理。
如图2所示，BBS18能够支持多个扇区14，每个扇区能够支持一个或多个小区16。对于BBS18分成的多个扇区的每一个，BBS18将包含扇区模块20a-20n。这些扇区模块20a-20n的每个将具有一组两个天线22a-22n、一个滤波器/双工器24a-24n、一个多载波功率放大器26a-26n、一个宽带收发信机28a-28n以及一个信道机/组合器30a-30n。
扇区模块20a-20n内的滤波器/双工器24a-24n对于每个扇区提供感兴趣波段的滤波。例如，将美国PCS波段分为表示为波段A到波段F的6个子波段。例如，BBS18的扇区将采用滤波器/双工器24a-24n配置以接收特定的感兴趣波段如美国PCS波段的C-波段，并且拒绝所有其它波段的信号。滤波器/双工器24a-24n的每一个也最好将分集接收输入与发射输出组合以允许使用单天线22a-22n接收和发射BBS18的每个扇区的RF信号。
多载波功率放大器(MCPA)26a-26n将从扇区模块20a-20n传送的发射信号放大并提供到位于它们各自扇区内的移动单元或转发器。MCPA 26a-26n用于BBS18，因为它在信号已经被扇区模块20a-20n组合之后放大多个信号用于传输到扇区内的多个移动单元或转发器。
宽带收发信机28a-28n能够提供扇区模块20a-20n的给定的感兴趣波段和中频(IF)之间一部分RF频谱的上变频和下变频。在本发明中，这个收发信机28a-28n的带宽最好大约是5MHz。收发信机28a-28n最好可调谐到蜂窝式通讯网络的工作波段频谱的任何邻近的5MHz内，其中包括如美国PCS的所有6个子波段。在本发明中，宽带收发信机28a-28n最好包括两个5MHz接收机和一个5MHz发射机。接收机的每一个用于两个分集接收路径中的一个。然而，应该注意本发明不要求分集接收，也可以使用单接收机。
信道机/组合器30a-30n与宽带收发信机28a-28n连接，以组合各个RF信道到宽带收发信机的宽带IF信号，或将宽带收发信机的宽带IF信号信道化为各个RF信道。在接收路径上，信道机端口接收来自宽带收发信机28a-28n的宽带IF信号并且将包含在宽带IF信号中的无线电信号去多路复用为分开的各个基带无线电信号。在信道机端口上最好有两个相同的接收路径用于如上所述的分集处理。在发射路径上，组合器端口接收各个基带无线电信号并且频率多路复用这些无线电信号，使得它们被组合为一个宽带IF信号，该信号随后由宽带收发信机28a-28n发射。在本发明中，信道机/组合器30a-30n一般也称为复用变换装置或XMUX。
宽带收发信机28a-28n最好在模拟范围完成它的功能，而信道机/组合器30a-30n在数字范围完成它的功能。然而，本领域的技术人员将认识到本发明在这方面没有限制。
为了将信道机/组合器30a-30n的信道机端口接收的宽带IF信号从模拟信号转换为数字信号，必须使用模数转换器(ADC)。另外，为了将收发信机28a-28n接收的宽带IF信号从数字信号变换为模拟信号，必须使用数模转换器(DAC)。ADC和DAC可以安装在收发信机28a-28n中或在收发信机28a-28n和信道机/组合器30a-30n之间。在本发明中，ADC和DAC最好位于称为宽带转换器模块(BCM)(未示出)的单独的模块中，该BCM放置在收发信机28a-28n和信道机/组合器30a-30n之间。
网络接口模块42在BBS18和BSC44之间传递业务量和控制数据。例如，BSC44协调呼叫时BBS18打开的RF信道的分配，在BBS18和MSC48之间分配呼叫传递链路，越区切换BBS18和其它基站之间的呼叫，以及监控BBS18的状态。在本发明中，这种传递最好使用T1或E1模块实现。然而，任何其它适当的传递机构可以用于提供相同的功能。
CPU38最好是对BBS18提供一般配置、监控和控制功能的可编程处理器。如下面更详细描述的，CPU38也控制DSP资源的分配。最后，CPU38也涉及BBS18的呼叫处理功能，它包括呼叫的启动和终止、资源的移交处理和分配。
GPS模块46为TDMA协议提供时间基准，即例如GSM和IS-136系统上RF载波的时隙。GPS模块46也提供用于实现宽带收发信机28a-28n的本地振荡器的频率基准。
TDM(A)总线32最好是时分多路复用接口在许多DSP模块40a-40n和信道机/组合器30a-30n之间传递采样的调制的基带无线电信号。然而，在本发明中，任何标准装置接口可以用作TDM(A)总线32，只要这种接口能够如本发明要求的传递调制的基带无线电信号。在一个本发明的优选实施例中，TDM(A)总线32是为了完成这个功能定制设计的接口。
TDM(B)总线36最好是时分多路复用接口在DSP 40a-40n和网络接口模块42之间传递解调的业务量。然而，在本发明中，任何标准装置接口可以用作TDM(B)总线36，只要这种接口能够如本发明要求的传递解调的业务量。在本发明中，这个网络接口42最好根据计算机电话技术工业标准的信号计算系统结构(Signal ComputingSystem Architecture)(SCSA)设计。
通过CPU模块38，控制总线34用于BBS18不同模块的配置、控制和监控。它也用于经过网络接口模块42在CPU38和BBS18的BSC44之间传递控制信息。在本发明中，任何标准装置接口可以用作控制总线34，只要这种接口如要求的传递控制信息。在本发明中，控制总线34最好设计为VME标准。
DSP模块40a-40n拥有多个数字信号处理器，用于通过调制或解调的基带无线电信道的处理。图3说明了DSP模块40a-40n的结构的优选实施例。DSP模块40a-40n包括TDM(A)总线接口50、控制接口52a、TDM(B)总线接口54、用于DSP模块40a-40n的配置、控制和监控的主处理器56、以及用于无线电和业务量信号处理的RF处理(RFP)链路58a-58n。在本发明中，DSP模块40a-40n的主处理器56最好使用单控制器来实现。
图4说明了RF处理链路58a-58n的结构的优选实施例。每个RF处理链路58a-58n包括多个部分。这些部分包括速率转换处理器(RCP)60，它完成将来自信道机/组合器30a-30n传递的调制的基带数据的速率变换为匹配于调制的数据流位速率的速率。例如，对于GSM信号，信道机/组合器30a-30n能够以每秒320千样本采样无线电载波。然而，GSM位流的数据率近似于每秒270.833千位。RCP60能够以任何调制的基带数据的速率重新采样任何所需的位流。例如，RCP60可以重新采样从信道机/组合器30a-30n发送的信号以获得每个样本信号同步的一位。
每个RFP 58a-58n还包含一个或多个信道处理器(CP)62a-62n用于完成信号处理功能。这样，每个DSP模块58a-58n的RCP60的另一个重要的功能是它多路复用和去多路复用发送到CP 62a-62n和来自CP 62a-62n的RF信道的时隙中的数据。发送到CP 62a-62n和来自CP 62a-62n的RF信道的每个时隙包含用于单呼叫的业务量或控制信息。
CP 62a-62n分别处理从信道机/组合器30a-30n接收的RF信道时隙上发射的业务量。由CP 62a-62n完成的处理包括例如去除为了使业务信号在传输期间更健壮放置在它中间的任何校正或加密算法，以及解调业务信号使得它能发送到例如PSTN。另外，CP 62a-62n还调制例如从PSTN接收的业务信号，并且将校正和加密算法加到业务信号上以确保信号从BBS18的天线22a-22n发射到移动单元时它的温度性。
在本发明中，最好每个时隙由分开的CP 62a-62n处理并且RCP60将RF信道分为这些不同的时隙用于这种处理。然而，在本发明的未来实现中，当可使用较高速度的处理器时，单CP 62a-62n可以用于处理多个时隙。
在图1说明的BBS18结构中，BBS18被分为的每个扇区最好具有它自己的扇区模块20a-20n。然而，BBS18的扇区共享BBS18其他模块的处理资源，其中包括如CPU模块38、DSP模块40a-40n、网络接口42以及GPS模块46。这些模块被要求处理呼叫并且完成任何一个或所有扇区所需的其他功能。另外，每个扇区能够进一步分为一个或多个小区。模块的资源可以被分配以处理在任何这些小区中的呼叫。
另外，在本发明中，BBS18最好是软件可编程的。当BBS18是软件可编程时，本发明一般用于多种系统结构，其中包括如GSM、IS-136或CDMA，而不用较大的硬件修改。例如，如果BBS18最初在GSM系统中使用并且要求BBS18修改用于支持IS-136空中接口协议，由扇区模块20a-20n硬件使用的软件将仅仅被重新编程来处理IS-136协议的较窄带宽的载波。另外，在DSP模块40a-40n中使用的软件将被编程用于与IS-136协议而不是GSM协议有关的调制和解调。另一方面，如果BBS18被修改使用CDMA协议，如宽带CDMA(WCDMA)协议，可能需要对扇区模块20a-20n的硬件进行修改，其中信道机/组合器30a-30n用CDMA扩展器/去扩展器模块代替。然而，在这种修改中，BBS18的宽带收发信机28a-28n或DSP模块40a-40n的硬件很可能没有变化。
在DSP资源的常规实现中，RFP 58a-58n被预先配置并且被分配以支持扇区中特定小区的特定的RF载波。在常规的系统中这种分配是固定的，RFP 58a-58n仅仅专用于处理特定小区的配置的RF载波的呼叫，而不管是否在该RF载波或小区上存在激活的业务量。例如，如果基站被分为两个扇区，每个包含单小区，并且每个扇区被分配足够的RFP 58a-58n用于处理七个呼叫，则没有任何扇区能够在任何给定时刻处理七个以上的呼叫-即使其他扇区在该时刻没有处理任何呼叫。这将导致在任何给定时刻在DSP模块中有许多没有使用的资源，它是特别低效的。
在本发明中，驻留在BBS18的RFP 58a-58n被动态地分配和重新分配。这种动态的分配和重新分配允许BBS18包含较少的RFP58a-58n而仍然有效地服务于如同常规基站配置的相同业务量。另外，如果BBS18备有如常规的基站中相同数量的RFP 58a-58n，BBS18将有能力比常规基站配置允许服务更多的业务量。在本发明中，这种动态分配和重新分配可以用于一般的任何系统协议，其中包括如GSM、IS-136或CDMA协议。
图5-图9说明了一种本发明用于增加由BBS18处理的业务量的方法。
图5说明了用于BBS18内RFP模块58a-58n动态分配的初始化处理。首先，BBS18的可利用资源或可利用RFP 58a-58n的数量必须在步骤100确定。
在步骤102，如果使用本发明的系统是需要在一些或所有RF信道使用控制信道或分配给每个小区绝对的RF信道数量(ARFCN)的系统，则BBS18的一个RFP 58a-58n必须固定到要求控制信道的这些ARFCN的每一个。然而，如果本发明用在不需要使用ARFCN或ARFCN分配的小区的控制信道的系统结构中，则不要求这个步骤。如果在步骤102中RFP 58a-58n分配给一个ARFCN，则固定的RFP 58a-58n的CP 62a-62n中的一个将用于处理ARFCN的控制信道。然后，当小区内启动新的呼叫时，分配的RFP 58a-58n的其余CP 62a-62n将被分配用于处理ARFCN中的业务量。
在步骤104，必须确定是否有足够的RFP 58a-58n分配给具有控制信道的每个ARFCN。如果没有，则在步骤106通知操作员，BBS18没有足够的准备来支持BBS18规定的配置并且处理终止。如果可以利用足够的资源，则在步骤108通过从步骤100确定的RFP 58a-58n总数减去用于控制信道的分配的RFP 58a-58n来确定剩余的未分配RFP 58a-58n的计数。
在步骤110，对可用于每个小区的CP 62a-62n的数量进行计数。这个计数包括确定总共每个小区可利用的CP 62a-62n的数量，以及在任何给定时间小区中激活的呼叫数量。在BBS18初始化中，这个计数可以是处理分配给小区ARFCN的业务量的可利用的CP 62a-62n的计数。例如，如果BBS18被配置用于GSM系统，分配给小区的ARFCN将需要一个控制信道，以及一个CP 62a-62n来处理这个控制信道。因为GSM系统中RFP 58a-58n包含八个CP 62a-62n，这将留下七个分配给可用于处理业务量的ARFCN的CP 62a-62n。这样，用于该小区的可利用CP 62a-62n的计数将是七个，或者是分配给小区的ARFCN的数量的七倍。
在步骤112，激活的呼叫计数如下面描述的被设置为零。这两个变量一总的可利用的CP 62a-62n和激活呼叫的数量一用于检查RFP58a-58n的存储残片以便在任何给定时间和并呼叫处理到最少数量的RFP 58a-58n。
图6说明如本发明优选的分配新的呼叫到RFP 58a-58n的方法。在步骤120，BBS 18接收一个新的呼叫。这个新的呼叫可以是BBS18的一个小区中启动的一个，或者它可以是从另一个基站的小区移交的结果。在步骤122，确定是否CP 62a-62n可用于处理已经分配给接收呼叫的小区的RFP 58a-58n中的呼叫。如果有可利用的CP 62a-62n，则在步骤130将呼叫分配给该CP 62a-62n用于处理。同样在步骤130，如在步骤112描述的在小区激活的呼叫的计数加1。
在步骤122，如果在分配给接收呼叫的小区的现有的RFP 58a-58n上没有可利用的CP 62a-62n，则在步骤124必须确定是否存在一个未分配的RFP 58a-58n可用于分配给小区，使得CP 62a-62n能够处理该呼叫。如果存在可利用的未分配的RFP 58a-58n(即未分配的RFP计数不等于零)，则在步骤128可利用的RFP 58a-58n分配给小区以处理呼叫。同样在步骤128，步骤108描述的未分配RFP 58a-58n的计数减1。另外在步骤128，如步骤110描述的在小区中可利用的CP 62a-62n的计数加上RFP 58a-58n中CP 62a-62n的数量。例如，在GSM系统中可能有八个CP 62a-62n包含在RFP 58a-58n中，使得对于每个TDMA时隙提供一个CP 62a-62n。在这种情况下，当附加的RFP 58a-58n分配给小区用于处理呼叫时可利用的CP 62a-62n的数量加八。在本发明中，如果使用其他的系统结构，这个增加值可能不同。
如果没有可利用的未分配RFP 58a-58n并且分配给小区的所有RFP 58a-58n的CP 62a-62n在使用中，则在步骤126，BBS18必须拒绝该呼叫。BBS18拒绝该呼叫的方式能够以许多方法来处理，这些方法与当前实际完成的一致。如果新的呼叫与另一个基站移交呼叫到BBS18的小区有关，则通知BBS18的迁移处理管理功能模块以试图分配该呼叫到下一个最好的小区。如果新的呼叫在感兴趣的小区内启动并且BBS18支持直接移交功能，该呼叫可以直接试图接入另一个小区。如果不能利用直接的移交，在CPU38或BSC44中采用适当的原因代码可以放弃呼叫并且增加放弃呼叫的有关测量计数。这种测量提供一种手段使系统操作员知道由于没有可利用的资源拒绝了呼叫的频率并且能够提示操作员给BBS18提供附加的处理硬件，如附加的DSP模块40a-40n。
图7说明在本发明给定小区上终止呼叫的方法。给定小区内的终止可能是由于主叫用户挂机或某种原因呼叫被放弃，如移动单元移动到任何小区的覆盖区域以外以及移交到BBS18的另一个基站不可能时。首先，BBS18接到通知，该呼叫在步骤132终止。在步骤134，确定是否该呼叫是有关RFP 58a-58n的CP 60a-60n处理的最后呼叫。
如果该呼叫是RFP 58a-58n处理的最后呼叫，在步骤136确定是否RFP 58a-58n分配给特定的ARFCN以提供给该ARFCN控制信道处理器。如果RFP没有固定到ARFCN，则在步骤138未分配的RFP58a-58n由小区重新分配。另外，在步骤138，在步骤108描述的未分配RFP 58a-58n的计数加1。在步骤140，如步骤110描述的小区可以使用的CP 62a-62n的计数减少。
在步骤110减少的CP计数的量取决于本发明使用的系统或协议。例如，在GSM系统中，典型的RFP 58a-58n可以具有八个CP，使得每次RFP 58a-58n由小区重新分配时CP计数减去8。在步骤142，对于每个终止的呼叫，小区112中激活的业务量进行的计数减去1。
图8说明了BBS18小区内启动的呼叫移交或一个小区内处理的呼叫转移到另一个小区处理的情况。在步骤146，确定是否BBS18试图移交呼叫到BBS18内一个小区或另一个基站中的一个小区。在步骤148，如果试图移交到另一个基站，BBS18必须确定是否目标基站的目标小区接收该呼叫。在步骤150，如果目标小区接收则BBS18执行图7说明的呼叫终止过程。
如果BBS18试图移交呼叫到BBS18内一个小区，则在步骤152确定是否分配给BBS18内目标小区的RFP 58a-58n可以自由处理移交呼叫的CP 62a-62n。在步骤154，分配给目标小区的自由的CP62a-62n将被分配移交呼叫。在步骤156，对于接收的每个移交呼叫，在步骤112的小区中激活的业务量进行的计数加1。在步骤158，BBS执行移交后图7说明的呼叫终止过程。
在步骤160，必须确定在BBS18内是否存在可利用的未分配RFP58a-58n用于分配到目标小区。如果BBS18内存在未分配的RFP58a-58n，则在步骤162将未分配的RFP 58a-58n分配给目标小区。另外，在步骤162，在步骤108描述的未分配RFP 58a-58n的计数被减去1。在步骤164，在步骤110小区可以使用的CP 62a-62n的计数增加。在步骤166，对于目标小区处理所接收的每个呼叫，在步骤112的小区中激活的业务量进行的计数加1。
如果在BBS 18内不存在可利用的未分配RFP 58a-58n，则必须确定是否BBS18的源小区中RFP 58a-58n处理的呼叫是被处理的该RFP 58a-58n上最后的呼叫。在步骤170，BBS18重新分配来自源小区的RFP 58a-58n到目标小区并且RFP 58a-58n将处理目标小区的移交呼叫。在步骤172，如步骤110描述的目标小区可使用的CP 62a-62n的计数增加。在步骤174，对于目标小区处理所接收的每个呼叫，如步骤112描述的目标小区激活的业务量进行的计数加1。在步骤176，如步骤110描述的可以由源小区使用的CP 62a-62n的计数减少。在步骤178，对于从源小区传送的每个呼叫，如步骤112描述的源小区中激活的业务量进行的计数减去1。
如果设法从源小区移交到目标小区的呼叫不是源小区中RFP58a-58n处理的最后的呼叫，并且在BBS18中没有未分配的RFP58a-58n，则在步骤180中BBS18不能移交源小区的呼叫到目标小区。
在任何给定时间CPU38可能将大于所需数量的RFP 58a-58n分配到小区。可以通过合并被处理的呼叫将这些分配的RFP 58a-58n减少到较少的RFP 58a-58n。例如，八个呼叫可以由BBS18接收并且在给定小区变为激活的业务量。在GSM系统结构中(假设在每个RFP 58a-58n上可利用八个CP 62a-62n)，八个呼叫中的七个将分配给固定到小区ARFCN的RFP 58a-58n的CP 62a-62n，而未分配的RFP58a-58n也需要由BBS18分配给小区以提供另外的CP 62a-62n用于处理第八个呼叫。某些时候当这些呼叫被这两个RFP 58a-58n处理时，可以终止在固定的RFP 58a-58n上的呼叫。这将留下CP 62a-62n处理呼叫中的六个，而一个CP 62a-62n剩下不用。如果在分配的RFP58a-58n中由CP 62a-62n处理的呼叫传送到固定的RFP 58a-58n的未使用CP 62a-62n，则分配的RFP 58a-58n可以由小区重新分配并且可用于BBS18分配给另一个小区。因此这种合并将使BBS18的DSP模块40a-40n的效率最大。
图9说明将最大数量的呼叫合并到最小数量的RFP 58a-58n上的方法。这个程序可以在任何时间调用，其中包括如预定的时间间隔，在终止呼叫的任何时间，或者在移交呼叫的任何时间。在步骤182，确定是否分配到给定小区的未使用CP 62a-62n的数量超过RFP58a-58n支持的CP 62a-62n的数量。如果是这样，则在给定小区由CP 62a-62n处理的呼叫能够以允许小区上RFP 58a-58n被重新分配的方式合并。在步骤184，确定分配给小区的哪个RFP 58a-58n正在处理最少的呼叫。在步骤186，确定是否固定的RFP 58a-58n上存在可用于小区的CP 62a-62n。在步骤188，如果固定的RFP 58a-58n具有可利用的CP 62a-62n，则呼叫分配给固定的RFP 58a-58n的自由CP 62a-62n。如果在固定的RFP 58a-58n上不存在可利用的自由CP 62a-62n，则为了和并在步骤190另一个分配的RFP 58a-58n被选择用于接收呼叫。在步骤192，确定是否任何其他激活的呼叫在具有最少呼叫的RFP 58a-58n中出现。如果是这样，则在步骤196重复和并的处理。如果在RFP 58a-58n上没有其他呼叫是激活的，则在步骤194，RFP 58a-58n由小区重新分配。同样在步骤194，如步骤108描述的未分配的RFP计数增加。图9说明的整个方法可以一直执行直到不再有任何采用允许小区中RFP 60a-60n重新分配的方式在小区中重新分配的呼叫为止。
除了图1—图9中公开的本发明实施例以外，也可以使用增加呼叫量的另一个实施例，这些呼叫可以由有限数量的处理资源来处理。图1—图9中公开的实施例的缺点是当RFP 58a-58n分配给一个给定小区时，在该实施例中许多CP 62a-62n可以留下未用。例如，如果RFP 58a-58n具有八个CP 62a-62n，则用于该小区的固定的RFP58a-58n可以仅仅在任何时间处理七个呼叫(一个CP 62a-62n被分配作为控制信道)。这样，附加的RFP 58a-58n分配给这个小区以处理不能由固定的RFP 58a-58n处理的任何附加的呼叫。
前面的讨论描述了本发明用于动态地分配常规的BBS18结构中DSP模块40a-40n资源。在图1—图4说明的另一种结构能够更有效地使用给定DSP模块40a-40n的CP 62a-62n。这另一种结构进一步减少了硬件处理资源的数量，如需用于获得BBS18的给定业务量处理能力的CP 62a-62n。
图3和图4描述了常规的BBS18结构的DSP模块40a-40n，其中RCP 60与CP 62a-62n连接。在这些图中，RCP 60和CP 62a-62n被集成为RFP 58a-58n的部分。在常规的系统中，当这种RCP 60和CP 62a-62n的组合作为RFP 58a-58n的部分提供时，在给定RFP58a-58n中的CP 62a-62n实际上仅能够用于处理单个ARFCN上的业务量。这样，如果没有足够的呼叫在给定ARFCN的八个时隙上发射，分配给该ARFCN的RFP 58a-58n可能具有留下未用的CP 62a-62n。如果CP 62a-62n断开与RFP 58a-58n中RCP 60的连接，则CP 62a-62n更有效的使用可以在BBS18处理的业务量中实现。CP 62a-62n的效率增加了，因为不是要求所有的CP 62a-62n来处理经过相同ARFCN发射的呼叫。
另外，在图1—图4说明的常规BBS18结构中，整个ARFCN在TDM(A)总线32上传送，包括不携带激活的呼叫的ARFCN时隙。如果RCP 60的功能从RFP 58a-58n移出去，则BBS18的结构可以被重新配置，使得只有携带激活呼叫的ARFCN时隙可以传送到DSP模块40a-40n。例如，在图1说明的GSM系统结构中，RCP 60可以移动到信道机/组合器30a-30n中。这种RCP 60的重新定位将更有效地使用TDM(A)总线32和CP 62a-62n，因为它允许经过TDM(A)总线32仅仅传送扇区模块20a-20n中激活的呼叫到CP 62a-62n。另外，它允许使用TDM(A)总线32的寻址能力将用于任何业务信道的数据选择地直接送到任何可利用的CP 62a-62n。
图10说明本发明用于完成GSM系统结构中基站收发信机的数字信号处理的另一种结构。在图10中，如图4说明的RCP 60已经从DSP模块40a-40n移到信道机/组合器30a-30n。图10说明类似于图4说明的另一种数字信号处理器，其中BBS 18处理的业务和控制数据在BBS 18的TDM(A)总线32和CP 62a-62n之间直接传送。一般地，每个CP 62a-62n处理一个在ARFCN或ARFCN的一个控制信道发射的呼叫。然而，借助于现在可利用的高速数字信号处理器，图10描述的CP 62a-62n将很快能够处理在多个TDMA时隙发射的处理信息。借助于图10说明的结构，简化了BBS 18中CP 62a-62n的分配。CP 62a-62n逻辑上分开，使得给定RFP 58a-58n中不是所有的CP62a-62n被要求成组地分配。因此，使用这另一种结构，没有一个CP62a-62n被限制来处理特定ARFCN上的业务量或呼叫。同样地，简化了图5—图9说明的分配CP 62a-62n到不同的ARFCN的算法。
图11说明本发明实施例分配各个CP 62a-62n用于处理ARFCN上发射的呼叫的方法。在步骤300，必须确定BBS18中可以使用的CP 62a-62n。在步骤302，一个CP 62a-62n分配给BBS18的每个控制信道。在步骤304，确定是否有足够的CP 62a-62n分配给已经分给BBS18的ARFCN。如果不是，则在步骤308，通知操作员在BBS18中没有足够的处理资源用于BBS18适当地完成。如果在步骤304确定可以利用足够的资源，则在步骤306计数在CP 62a-62n初始分配到ARFCN之后可用于处理业务量的CP 62a-62n的数量。
图12说明本发明实施例分配CP 62a-62n用于处理BBS18接收的业务量的方法。在步骤402，BBS18接收一个新的呼叫。在步骤404，确定是否有未分配的CP 62a-62n可以用于BBS18。如果不是，则在步骤406由BBS18拒绝该呼叫。如果CP 62a-62n资源可以利用，则在步骤408可以利用的未分配CP 62a-62n分配给ARFCN用于处理新的呼叫。另外，在步骤408，每次分配CP 62a-62n时未分配的CP计数被减去1。
实现这种方法用于BBS18的小区内启动的新的呼叫或者用于另一个基站试图移交到BBS18的呼叫。如果呼叫试图在同一个BBS18的两个小区之间移交，BBS18的源小区中正在处理呼叫的CP 62a-62n继续处理目标小区的呼叫。这样，CP 62a-62n从源小区的ARFCN重新分配给目标小区的ARFCN。通过重新变换TDM(A)总线32上的呼叫完成这种重新分配。
图13说明本发明实施例用于重新分配BBS 18中CP 62a-62n的方法。只要CP 62a-62n处理的呼叫终止或只要该呼叫移交到另一个基站，这种重新分配就产生。当使用图10说明的DSP模块结构时不需要使用图9说明的合并算法。在步骤500，终止BBS18中处理的呼叫。在步骤502，正在处理终止呼叫的CP 62a-62n由发射呼叫的ARFCN重新分配。同样在步骤502，未分配的CP计数增加根据呼叫终止重新分配的CP 62a-62n的数量。DSP模块40a-40n等待BBS18覆盖区域内启动的下一个呼叫，并且再次开始图12说明的方法。
应该理解这里描述的例子和实施例只用于说明的目的，本领域的技术人员可以建议各种修改和改变，并且这些修改和改变包括在本发明的精神和范围中。
本发明可以采用其它特定的形式而不背离本发明范围表示的精神或实质上的属性。
权利要求
1.一个用于蜂窝通讯网络的无线多信道宽带基站(BBS)包括在感兴趣的RF波段和中频(IF)之间提供上变频和下变频的宽带收发信机；与所述收发信机连接的复用变换装置(XMUX)，所述XMUX在所述收发信机的接收路径上去复用单个宽带IF接收信号以形成一组单独的频道，以及在发射路径上多路复用所述频道到单个宽带IF发射信号；速率转换处理器(RCP)，与所述XMUX连接用于将所述频道中至少一个从所述XMUX的第一数据率转换到第二数据率；通讯总线，用于为所述RCP和多个信道处理器(CP)之间所述频道的每一个传递调制的基带信号，每个CP用于处理包含在任何所述基带信号中的多个业务信道的任何一个。
2.如权利要求1所述的BBS，其中所述通讯总线是时分多路复用(TDM)接口。
3.如权利要求2所述的BBS，其中所述RCP多路复用和去多路复用包含在用于所述频道的至少一个中的多个预定的时分多址(TDMA)时隙的数据，每个所述时隙规定所述业务信道和控制信道的至少一个。
4.如权利要求1所述的BBS，其中每个CP处理所述业务信道和控制信道的至少一个。
5.如权利要求3所述的BBS还包括中央处理器，所述中央处理器操作地连接到所述多个CP的每一个，所述中央处理器选择地分配所述多个CP的任何一个，用于处理包含在所述频道的任何一个中的任何所述业务信道和任何所述控制信道中至少一个。
6.如权利要求5所述的BBS还包括通过第二个XMUX和第二个RCP与所述通讯总线连接的至少另一个宽带收发信机，所述中央处理器选择地分配所述多个CP的任何一个用于处理所述第二个RCP的任何所述业务信道和任何所述控制信道中至少一个。
7.如权利要求2所述的BBS，其中所述RCP重新采样所述第一个数据率以获得需用于所述CP的同步的每个样本一位。
8.如权利要求2所述的BBS，其中所述第一个数据率大约是每秒至少320千样本。
9.如权利要求8所述的BBS，其中所述第二个数据率大约是每秒270.833千位。
10.一个用于蜂窝式通讯网络的无线多信道宽带基站(BBS)包括在感兴趣的RF波段和中频(IF)之间提供上变频和下变频的宽带收发信机；与所述收发信机连接的复用变换装置(XMUX)，所述XMUX在所述收发信机的接收路径上去复用单宽带IF接收信号以形成一组单独的频道，以及在发射路径上多路复用所述频道到单宽带IF发射信号；速率转换处理器(RCP)，与所述XMUX连接用于将所述频道的至少一个从所述XMUX的第一数据率转换到需用于所述CP的第二数据率，所述RCP多路复用和去多路复用包含在所述频道中至少一个中的多个预定TDMA时隙的数据，每个所述时隙规定业务信道和控制信道中至少一个；时分多路复用(TDM)通讯总线，用于为所述RCP和多个信道处理器(CP)之间所述频道的每一个传递调制的基带信号，每个所述CP用于处理包含在任何所述基带信号中的任何所述业务信道和任何所述控制信道中至少一个；中央处理器，所述中央处理器操作地连接到所述多个CP的每一个，所述中央处理器选择地分配所述多个CP的任何一个用于处理包含在所述频道的任何一个中的任何所述业务信道和任何所述控制信道中至少一个。
全文摘要
一个用于蜂窝式通讯网络的设备包括宽带收发信机(28a),用于提供感兴趣的RF波段和中频(IF)之间的上变频和下变频;复用变换装置(30a)(XMUX)与收发信机连接。XMUX在收发信机的接收路径上去多路复用单宽带IF接收信号以形成一组单独的波段,并且在发射路径上多路复用波段到单宽带IF发射信号。BBS还包括与XMUX连接的速率转换处理器(40a)(RCP),用于将波段中至少一个从XMUX的第一数据率转换到第二数据率,以及包括通讯总线,该总线用于RCP和多个信道处理器(CP)之间波段的每一个传递调制的IF信号。每个CP处理包含在任何所述IF信号中多个业务信道的任何一个。本发明公开了用于该设备的另一种结构。
文档编号H04B7/26GK1335022SQ99813562
公开日2002年2月6日 申请日期1999年10月15日 优先权日1998年10月15日
发明者特里·L·威廉斯 申请人:艾尔耐特通信公司