专利名称：在无线通信系统基站的多载波/多扇区信道集中控制的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及在码分多址(CDMA)无线系统以及其它类型的无线通信系统的基站设备，特别是涉及基站设备使用的信道集中控制技术。
无线通信系统的快速发展具有代表性地是，导致定义这些系统操作的标准发生重大变化。例如，定义IS-95 CDMA无线系统操作的标准已从TIA／EIA IS-95A发展到TIA／EIA IS-95B，目前正处于向TIA／EIA IS-2000(也称为IS-95C)发展的过程中。IS-95A、IS-95B和IS-95C标准集合起来在此称IS-95。其它CDMA标准，诸如多载波(MC)cdma 2000以及称为通用移动通信系统(UMTS)的下一代欧洲标准，也正被提出。
这些相关标准中一般每个都定义了空中接口规范，允许移动设备和与小区站点相关的基站通信。这些接口定义通常包括一个空中接口信道集合、信道信号编码规则以及信令消息，以使移动设备能与陆线网以及其它移动用户之间双向发送和接收话音或数据呼叫。
图1示出了根据上面提到的IS-95标准配置的基站100的例子。基站100包括控制计算机102、控制和业务总线104、以及M信道单元控制板集合106-i，i=1，2，…M。控制计算机102与一个移动交换中心(MSC)连接，移动交换中心提供一条链路到其它基站以及到公众交换电话网(PSTN)。在IS-95 CDMA系统中，来自指定基站天线扇区的不同用户呼叫的扩频数字信号加起来产生该扇区的复合扩频数字信号。该复合扩频数字信号由一个或多个信道单元控制板106产生。图1的基站设计允许信道单元控制板106从一个控制板到下一个控制板进行信号通信，以支持位于一个CDMA载波(指定为C1)和多至3个120°天线扇区(指定为α、β和γ)的用户。实际中常用的是3个扇区系统，尽管也可以部署全向和双扇区系统。诸如6个扇区的多扇区使用不是很常见，但也有可能。
在图1的基站100的每个信道单元控制板106-i内，多至N个用户的扩频数字信号以每个扇区为基础一起相加。对于每个扇区，由特定信道单元控制板106-i服务的累加的用户扩频数字信号被加到来自前一信道单元控制板，即图1设计中其左边的信道单元控制板的相应信号。累加的数字信号从信道单元控制板106-i输出，并且变为靠近图1的一组三个无线控制板108-1、108-2和108-3的下一个信道单元控制板106-(i+1)的输入。因此，通过从信道单元控制板到信道单元控制板的信号累加机制，每个信道单元控制板的多至N个用户一起相加。在有M个这种信道单元控制板的设计中，每个控制板都可支持多至N个用户，因此3个扇区α、β和γ总共可支持多至M×N个用户。信道单元控制板之间的互连通过标记为Tx-bus的发射数字信号通信总线提供。
应注意的是，尽管图1对基站100的描述主要是针对其发射操作，但就接收操作来说也会出现类似的互连结果。为示意更清晰和简化，相应的接收总线(Rx-bus)从图1中忽略。
每个信道单元控制板106-i的数字处理单元可用于支持3个扇区α、β和γ中任意一个扇区的用户呼叫。这个能力在此称为信道单元集中控制，或简称为信道集中控制，而且在图1的设计中，是应用于一个载波和多个扇区。因此这种方案更具体地称为单载波／多扇区信道集中控制。
在图1中，3个扇区α、β和γ中每个扇区和一个CDMA载波C1的数字同相(I)和正交(Q)信号从信道单元控制板到信道单元控制板累加，最后到达三个无线控制板108-1、108-2和108-3的其中一个，这取决于信号所在的扇区。每个无线控制板108-1、108-2和108-3将输入的数字I和Q信号转换为射频信号。扇区α、β和γ的射频信号接着被相应的功率放大器110-1、110-2和110-3放大，被相应的发射滤波器112-1、112-2和112-3滤波，以及被相应的发射天线114-1、114-2和114-3发射。其它类型的常规技术也可用于信道单元控制板间的信号通信，例如，每个扇区的I和Q信号可被多路复用到底板。
诸如图1基站100的常规IS-95 CDMA基站通常只支持一个载波级的信道单元集中控制，即单载波／多扇区信道集中控制。图2示出了信道单元之间发射方向上的互连，在此具体称为基站100的指定信道单元控制板106-i的小区站点调制解调器(CSMs)。指定信道单元控制板106-i的N个信道单元的每个单元一般支持来自N个用户中特定用户的一个话音或数据呼叫，而且可对应例如一个集成电路或集成电路的一部分。在图2中，信道单元120-N，120-(N-1)或120-(N-2)以如图所示的“菊花链”结构互连。尽管在图2中没有示出一个或多个附加链，但它们可提供作为冗余，以防给定链的某个单元失效。图2所示的示例性链中指定的信道单元将其为3个扇区α、β和γ的输出与该链前一单元的相应输出组合。由此产生的组合输出接着传送到该链的下一单元。该链中最后一个单元，即，本例中的单元120-N，的输出被发送到系统底板或合适的控制板合路器，以如前所述作进一步的处理。
图3示出了信道单元发射和接收方向上的互连例子。在接收方向，指定链中的所有CSMs接收同一信息，即，CSMs之间采用广播总线连接，而不是采用菊花链连接。图3的结构包括两个链，链A和B，每个链均有N=10个信道单元，标记为CSM0～CSM9。每个链中的每个信道单元为3个扇区α、β和γ的每个扇区接收基带Rx数据。由于发射和接收信道是对称的，指配到发射方向的同一载波也指配到接收方向。
连同图1、2和3描述的传统单载波／多扇区信道集中控制结构的最大问题是，当指定链中任何一个信道单元被指配到一个特定载波时，该链中的所有信道单元，或这种情况下相应的信道单元控制板就不能被指配到系统的其它任何一个载波。传统结构的另一问题是，该链中一个信道单元的失效可引起整个链失效。因此需要一种多载波／多扇区信道集中控制结构，提供相对于传统的单载波／多扇区信道集中控制来说更强的系统灵活性和可靠性。
本发明提供用于无线系统基站的多载波／多扇区信道集中控制技术。根据本发明，无线通信系统基站包括许多信道单元控制板，每个控制板均有多个信道单元以提供信号处理操作。指定的信道单元控制板包括一个多路复用器，它通过指配该控制板的一个指定信道单元到系统多个载波中的任何一个，可实现多载波／多扇区信道集中控制。例如，指定信道控制板的多路复用器可以连接该控制板的信道单元到与系统不同载波相关的I／Q信号总线。每个载波的I／Q信号总线接着在指定控制板上与来自其他控制板的同一载波的相应信号总线组合。本发明由此能用于分配指定信道单元控制板的每个信道单元到系统多至N个载波的一个特定载波。
更有利的是，本发明允许信道单元控制板的信道单元经过指定系统结构中的所有可用载波被集中控制。另外，本发明增强了的系统可靠性，因为指定信道单元控制板中任何一个失效的信道单元仅仅是不被使用，不会影响该信道单元控制板的性能。此外，本发明允许基站设备更容易和更有效地进行改进，或重新配置以支持操作标准的变化。本发明的这些和其它特征及优点通过附图和下面的详细描述将变得更为清晰。
图1示出了设计用于支持IS-95 CDMA无线通信标准的传统基站的例子。
图2和图3示意了图1传统基站的多个信道单元的常规互连。
图4示意了在本发明的一个示意性实施例中信道单元的多扇区／多载波集中控制。
图5示出了根据本发明的示意性实施例，多个信道单元在发射方向上互连的详细示意。
图6A和图6B示出了根据本发明的示意性实施例，多个信道单元在接收方向上互连的详细示意。
下面连同示例性无线通信系统示意本发明。然而应理解的是，本发明并不限于使用任何一个特定类型的无线系统，相反更适用于任何无线系统，这些系统的基站可提供更为灵活的信道集中控制能力，以便基站能更好地适应改进或系统操作标准发生的其它变化。例如，尽管该技术是就IS-95 CDMA标准配置的系统来示意的，但显然对本领域的技术人员来说，该技术也可应用于其它无线系统。
图4示出了信道单元控制板200的示意性实施例，它具有根据本发明的多载波／多扇区信道集中控制能力。这个实施例包括N个信道单元202-1，202-2，…202-N(也标记为CSM1到CSMN)，以及多载波／多扇区多路复用器204。系统时钟耦合到每个信道单元和多路复用器204。多路复用器204允许每个信道单元202-j，j=1，2，…N，被分配到系统底板中可用的任何载波或扇区。多路复用器204有耦合到来自每个信道单元202-j的α、β和γ扇区输出的输入。在这个实施例中，每个α、β和γ扇区输出包括该扇区的I和Q信号。尽管这个实施例中使用了3个扇区，但应理解的是，本发明可应用于任何数量的扇区。
多路复用器204可耦合来自N个信道单元的扇区输出到多至N个不同载波I／Q总线的任何一个。来自每个信道单元202-j的α、β和γ扇区输出到特定信道总线的连接是由施加于多路复用器204的多路复用器控制信号确定的。尽管为简化起见，在这个实施例中，数量N用于指定信道单元数以及不同载波的最大个数，但应理解的是，信道单元数和载波数不需相等，而且实际上也通常不会相等。更具体地，在一指定实现中，载波数一般少于信道单元数。
多路复用器控制信号可通过与相应系统基站相关的控制计算机，例如图1中的控制计算机102而产生。多路复用器204以每个载波、每个扇区为基础，进一步组合来自下游信道单元控制板的I和Q信号与本地产生的信道单元控制板200I和Q数据流。施加到多路复用器204的其它输入信号包括CSM-to-Mux时钟和Mux-to-Backplane时钟。
作为图4的信道单元控制板200的可能配置的一个例子，假定相应系统将支持多至6个载波和三个扇区，或总共18个载波／扇区的信道单元集中控制。为简化起见，也假定信道单元控制板200包括N=6个信道单元202-j，每个单元均能处理一个载波和三个扇区的I和Q信号数据。另外，假定多路复用器204能够为指配到同一载波的信道单元数字累加信道单元输出。应理解的是，这些配置参数只用作举例，无论如何不会限制可用于本发明实现的可能的系统配置类型。应注意的是，其它参数，诸如每扇区输出的比特数、CSM-to-Mux时钟速率以及Mux-to-Backplane时钟速率，一般依赖于所使用的特定实现而改变，这在本领域是公知的，因此在此不再详细说明。
在上述的配置例子中，如果载波1需要增加一个呼叫或其它类型的通信信道，系统控制计算机将导引多路复用器204来路由所选信道单元，例如CSM2的扇区输出到载波1 I／Q总线。来自这个信道单元的I和Q信号接着与来自下游卡的同一载波的I和Q信号组合。如果另一信道需要被增加到载波2，多路复用器将首先组合两个信道单元，例如，CSM2和CSM3的扇区输出，接着将它们与来自下游卡的载波2 I／Q总线组合。如果还有一信道需要被增加到载波3，通过产生一个合适的多路复用器控制信号，另一可用信道单元被选择并被指配到载波3。通过在多路复用器204实现合适的控制逻辑，在信道单元控制板200可支持任何预期数量的载波和扇区。
图5详细示意了信道单元控制板200的N个信道单元202-j在发射方向上的组合方式。每个信道单元202-j如前所述被耦合到一个载波I／Q总线。该载波I／Q总线接着施加到每个合路器225-j(N个)，该合路器为指配到每个载波的每个信道单元累加信道单元输出。
本地合路器控制信号控制合路器225-j，以便合路器为每个载波I／Q总线组合合适的信道单元信号。每个合路器225-j的输出代表一个特定载波的本地载波I／Q总线。每个这种本地载波I／Q总线施加到多载波数字合路器230。多载波数字合路器230也接收携带来自其它信道单元控制板的相应信号的上游I／Q总线231作为输入，并组合本地载波I／Q总线与来自其它信道控制板的I／Q总线，以产生系统发射I／Q总线。
图5示意的发射方向组合处理通过从信道单元控制板到信道单元控制板的菊花链，以及在每个信道单元控制板执行数字累加，组合了来自不同信道单元控制板的多载波I／Q总线。单元225-j和230可代表图4的多载波／多扇区多路复用器204的单元。
图6A和6B更详细地示意了信道单元控制板200的N个信道单元202-j在接收方向上的组合方式。在接收方向，每个载波的一条广播总线用于连接一组无线控制板232与M个信道单元控制板，在多载波／多扇区信道集中控制中，每个这种控制板均支持多至N个信道单元。在具有一组无线控制板232以及多个信道单元控制板200-1，200-2，…，200-M的基站235中，每个信道单元控制板将连接同一I／Q总线，如图6A所示。在这种结构中的I／Q总线包含N个载波／扇区，即，载波和扇区组合的总数为N。例如，对于6个载波、3个扇区的信道组，可采用36线的I／Q总线配置以指定的时钟速率提供一个比特给I，一个比特给Q。在指定一个信道单元控制板200的输入端，I／Q总线选择器240响应一个I／Q路由控制信号，连接正确的载波／扇区I／Q总线到信道单元202-1，202-2，…，202-N，如图6B所示。
本发明采用的时钟速率和总线结构可根据设计优选而改变，其它许多结构也可采用。这些结构对本领域的技术人员来说是很了解的。
更有利地是，上述的多载波／多扇区信道集中控制结构与传统的单载波／多扇区方案相比大大改善了灵活性。更特别的是，本发明的信道集中控制允许任何信道单元被指配到系统中的任何载波扇区。例如，本发明的信道集中控制可允许指定信道单元控制板的所有信道单元被指配到一个载波，或每个信道单元被指配到K个载波中的一个不同载波(在此K≤N)，或其它组合中的任何一种。本发明由此允许指定的基站设计用来支持使用同一基站硬件的不同无线通信标准。通过允许现有设备容易地和高效地进行改进以提供附加容量，或支持操作标准的变化，本发明也保护了基站设备购买商的投资。此外，本发明也增强了可靠性，因为指定信道单元控制板中任何失效的信道单元只是简单地不被使用，不会影响该信道单元控制板的性能。
上述的本发明的实施例只是用于示意。例如，基站单元的数量、类型和结构可作变动以适应特定的应用。另外，本发明的基站可配置用于各种不同的无线系统标准，例如，具有或不具有正交发射分集(OTD)的IS-95C，多载波(MC)cdma 2000或通用移动通信系统(UMTS)。这些以及其它多种可选实施例可由本领域的技术人员设计，但都属于所附的权利要求书的范围内。
权利要求
1．一种用于无线通信系统的基站，包括多个信道单元控制板，每个控制板包含多个信道单元，用于为指配到通信系统的多个载波的信号提供处理操作，其中，至少一个信道单元控制板的至少一个信道单元子集中每个子集可指配到系统多个载波中的每个载波。
2．根据权利要求1的基站，其中每个信道单元控制板为多个载波中的每个载波产生一个数字同相(I)和正交(Q)信号集合。
3．根据权利要求2的基站，其中至少一个信道单元控制板包括一个多路复用器，用于连接一个指定的信道单元到与多个载波中一个指定载波相关的I和Q信号总线。
4．根据权利要求3的基站，其中通过一个指定信道单元控制板为一个指定载波产生的I和Q信号，在另一个信道单元控制板内被与通过另一信道单元控制板为指定载波产生的I和Q信号组合。
5．根据权利要求1的基站，其中至少一个信道单元控制板的子集中每个子集包含总共N个信道单元，而且每个信道单元可被指配到系统多至N个载波中的一个。
6．根据权利要求1的基站，还包括一个控制计算机，用于产生一个或多个控制信号，以控制指配信道单元控制板的信道单元到系统的多个载波。
7．根据权利要求1的基站，其中无线通信系统为码分多址(CDMA)通信系统，根据IS-95A标准、IS-95B标准、具有正交发射分集(OTD)的IS-95C标准、不具有OTD的IS-95C标准、多载波(MC)cdma 2000标准、以及通用移动通信系统(UMTS)标准中的至少一个标准操作。
8．一种实现用于无线通信系统的基站的方法，基站包括多个信道单元控制板，每个控制板包含多个信道单元，用于为指配到通信系统的多个载波的信号提供处理操作，该方法包括步骤可控地指配至少一个信道单元控制板的信道单元到系统多个载波的指定载波，以便信道单元控制板的不同信道单元被指配到系统的不同载波。
9．根据权利要求8的方法，其中每个信道单元控制板为多个载波中的每个载波产生一个数字同相(I)和正交(Q)信号集合。
10．根据权利要求9的方法，其中至少一个信道单元控制板包括一个多路复用器，用于连接一个指定的信道单元到与多个载波中一个指定载波相关的I和Q信号总线。
11．根据权利要求10的方法，其中通过一个指定信道单元控制板为一个指定载波产生的I和Q信号，在另一个信道单元控制板内被与通过另一信道单元控制板为指定载波产生的I和Q信号组合。
12．根据权利要求8的方法，其中至少一个信道单元控制板子集的每个子集包含总共N个信道单元，而且每个信道单元可被指配到系统多至N个载波中的一个载波。
13．根据权利要求8的方法，其中指配步骤至少部分是采用一个控制计算机实现的，该控制计算机用于产生一个或多个控制信号，以控制信道单元控制板的信道单元指配到系统的多个载波。
14．根据权利要求8的方法，其中无线通信系统为CDMA通信系统，根据IS-95A标准、IS-95B标准、具有OTD的IS-95C标准、不具有OTD的IS-95C标准、MC cdma 2000标准、以及UMTS标准中的至少一个标准操作。
15．一种包含机器可读存储介质的产品，该介质用于存储一个或多个程序，用于配置无线通信系统的基站，基站包括多个信道单元控制板，每个控制板包含多个信道单元，用于为指配到通信系统的多个载波的信号提供处理操作，一个或多个程序在执行时实现下述步骤可控地指配至少一个信道单元控制板的信道单元到系统多个载波的指定载波，以便信道单元控制板的不同信道单元被指配到系统的不同载波。
16．一种用于无线通信系统的基站，包括多个信道单元控制板，每个控制板包含多个信道单元，用于为指配到通信系统的多个载波的信号提供处理操作，其中，至少一个信道单元控制板的至少一个信道单元子集的每个子集可指配到系统多个载波中的每个载波；一个控制计算机，与多个信道单元控制板的至少一个子集耦合，该控制计算机用于指配信道单元控制板的信道单元到系统的一个特定载波。
17．一种用于无线通信系统的基站，包括多个信道单元，用于为指配到通信系统的多个载波的信号提供处理操作；以及一个多路复用器，用于指配来自至少一个信道单元子集的信号到系统多个载波的每个载波，以便实现多载波信道集中控制方案。
18．一种实现用于无线通信系统的基站的方法，基站包含多个信道单元，用于为指配到通信系统的多个载波的信号提供处理操作，该方法包括步骤可控地指配信道单元到系统多个载波中的一个指定载波，以便实现多载波信道集中控制方案。
19．一种用于无线通信系统的基站，包括多个信道单元控制板，每个控制板包含多个信道单元，用于为系统发射的信号提供处理操作；以及一个可控信号合路器元件，与多个信道单元控制板的至少一个子集耦合；其中，可控信号合路器元件指配来自一个指定信道单元控制板的至少一个信道单元子集中每个子集的信号，用于在系统多个载波中的一个或多个载波上传输。
20．根据权利要求19的基站，其中可控信号合路器元件还包括一组可控信号合路器，其与一个指定的信道单元控制板相关，每个合路器有多个输入端，每个输入端与指定信道单元控制板的多个信道单元中一个特定信道单元的输出端耦合；以及一个多载波合路器，它有多个输入端，每个输入端与相应一个可控信号合路器的输出端耦合，多载波合路器还有附加输入端，与多个信道单元控制板中另一控制板的总线输出端耦合，并且在系统发射总线上产生输出集合。
21．根据权利要求19的基站，其中每个信道单元控制板为多个载波中每个载波产生数字同相(I)和正交(Q)信号。
22．根据权利要求19的基站，其中至少一个信道单元控制板的子集中每个子集包括总共N个信道单元，而且每个信道单元可被指配到系统中多至N个载波中的一个载波。
23．根据权利要求19的基站，还包括一个控制计算机，用于产生一个或多个控制信号，以应用于可控信号合路器和多载波合路器，以便控制指定信道单元控制板的至少一个信道单元子集的每个子集被指配到系统多个载波中的一个或多个载波。
24．一种用于无线通信系统的基站，包括多个信道单元控制板，每个控制板包括多个信道单元，用于提供系统接收信号的处理操作；以及一个可控选择器，它与一个指定信道单元控制板相关，并接收与系统的接收总线相关的信号集合作为输入，该可控选择器有多个输出端，每个输出端与指定信道单元控制板的一个信道单元的相应输入端耦合；其中该可控选择器实现来自系统多个载波中每个载波的接收信号指配到指定信道单元控制板的至少一个信道单元子集的每个子集。
25．根据权利要求24的基站，其中，每个信道单元控制板为多个载波的每个载波处理数字同相(I)和正交(Q)信号集合。
26．根据权利要求24的基站，其中，至少一个信道单元控制板的子集的每个子集包括总共N个信道单元，而且每个信道单元可被指配到系统多至N个载波的其中一个载波。
27．根据权利要求24的基站，还包括一个控制计算机，用于产生一个或多个控制信号应用到可控选择器，以便控制指配来自系统多个载波的每个载波的接收信号到指定信道单元控制板的至少一个信道单元子集的每个子集。
全文摘要
无线通信系统的基站包括许多信道单元控制板,每个控制板均包含多个信道单元,用于对指配到系统多个载波的信号提供处理操作。一个指定的信道单元控制板包括一个多路复用器,它通过指配该控制板的一个指定信道单元到系统多个载波中的任何一个,可实现多载波/多扇区信道集中控制。每个载波的I/Q信号总线接着在指定控制板上与来自其它控制板的相应信号组合。本发明允许指定信道单元控制板的每个信道单元(N个)被指配到系统多至N个载波中一个特定载波,由此大大增强了系统结构上的灵活性。
文档编号H04J1/00GK1293500SQ0012599
公开日2001年5月2日 申请日期2000年10月17日 优先权日1999年10月18日
发明者米古尔·达杰, 哈维·鲁宾, 迈克尔·F·格里安特斯 申请人:朗迅科技公司