[发明专利]用于高级资源管理的宽带基站结构

说明书

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。