基站內使用多載波功率放大器和組合方案實現全冗餘天線跳變的系統及方法
2023-08-10 08:06:46
專利名稱：基站內使用多載波功率放大器和組合方案實現全冗餘天線跳變的系統及方法
技術領域：
本發明一般地涉及無線通信基礎設施，更具體地說，涉及在基站內用於利用多載波功率放大器和組合方案實現天線跳變和冗餘的系統及方法。
背景技術：
在無線通信系統中，發展了兩種方法來防止由多徑傳播所引起的移動無線電信道的小尺度衰落。為了提高接收機性能，可以採用自適應天線或分集方案。一種這樣的分集方案稱作「天線跳變」(antennahopping)。已經證實，天線跳變對於小頻譜應用尤其有用且有效，通常可能提供直至10～30％的網絡容量增長。
在天線跳變中，在位於單個基站收發機子系統(BTS)中的天線陣列中的不同天線上發送連續的信息突發。因為多徑傳輸大大減小了信號分量同時衰落的概率，所以獲得了分集增益。在低移動性的條件下，即，在移動臺緩慢運動時，分集增益最明顯。圖1是圖示了被配置來實現天線跳變方案的BTS的元件的功能框圖。為了獲得額外的性能改進，天線跳變方案常常與跳頻方案組合，其中跳頻方案包括以交替的順序向不同的天線應用不同的頻帶(示作f1至f6)。
對特定的小區增加容量的需求常常需要在相應的BTS處部署更多的信號攜帶收發機(TRX)。為了維持該小區所服務的區域的完全覆蓋，優選地組合來自TRX的輸出信號，然後放大並在其他方面進行優化。如果不組合TRX輸出信號，則需要過多數量的饋電線(將每個TRX連接到天線)，可能超過小區塔的結構容量。
一般地，使用低功率組合器來組合TRX輸出信號。然後，諸如高功率超線性寬帶多載波功率放大器(MCPA)的器件放大每個傳輸信號，從而可以在希望的區域內接收到信號。
天線跳變本質上需要並行的天線組，以及其他設備，例如放大器、組合器以及雙工器(DPX)。對於少量的無線電波，這種首要設備可能變得昂貴得不可接受，尤其是因為單個MCPA就可能花費數千美元。
另外，希望獲得額外程度的BTS硬體冗餘，以最大化系統可靠性。例如，經常使用被稱之為「熱備份(hot standby)」的專用備份MCPA作為備份(在特定天線的活動MCPA發生故障時取而代之)。對每個天線或天線組維護熱備份MCPA以及相關硬體是昂貴的解決方案。一種用來維持系統可靠性的替代方案是在沒有天線跳變或發射分集的情況下提供全冗餘。然而，沒有分集的冗餘顯然不能解決信號衰落的問題。因此，需要創立這樣一種系統和方法提供分集及冗餘，而不會導致與用來提供這種冗餘的在先系統相關的昂貴成本。
發明內容
本發明通過在利用頻率組合方案的基站收發機子系統(BTS)內提供用於實現具有故障檢測的全冗餘天線跳變的系統和方法，解決了上述缺點。
有利的是，本發明的系統和方法實現了分集方案(例如，天線跳變和故障檢測)於全冗餘的共存，同時最小化BTS設備的資金投入。簡而言之，針對這裡更詳細地描述的各個實施例總結了本發明的某些方面。
本發明的一個方面是基於故障的存在選擇性地實現分集或修複方案。更具體地說，本發明的各個實施例包括發射分集冗餘(TDR)控制器。TDR控制器基於與基站收發機相關的天線支路上的故障的存在以及發生故障時BTS上的流量需求，使BTS處於分集模式或修復模式。
BTS優選地為每個天線包括一個分集模式組合器、以及在發生故障時使用的額外的修復模式組合器(後文稱為「重組器」)。每個分集模式組合器直接連接到饋電線，並且將一組載波信號組合為組合信號，以便沿著該饋電線傳輸。當在沿著任意饋電線的必要器件上檢測到故障時，利用修復模式組合器。修復模式組合器的目的是將先前的組合信號組合為重組信號，並且沿著沒有經受故障的饋電線發送重組信號。
TDR控制器還可以包括故障檢測器。故障檢測器與每條饋電線路徑上的必要器件接口連接，以檢測沿著第一饋電線路徑或第二饋電線路徑上的故障。一旦檢測到故障，故障檢測器就生成故障指示符。該故障指示符包括指示沿著第一饋電線還是沿著第二饋電線發生故障的信息(假設是兩條饋電線的環境)。
TDR控制器還包括處理器。處理器從故障檢測器接收故障指示符，確定或接收關於要實現的適當故障修復措施的指令，並且實現該故障修復措施。
根據本發明的另一方面，通過最小化故障影響的判決邏輯，來選擇性且動態地實現積極和消極故障修復措施。在相關實施例中，基於小區站點的當前流量數據，命令TDR控制器減小覆蓋(通過實現積極修復)或減小容量(通過實現消極修復)。在某些實施例中，TDR控制器或BTS的中央處理單元間接監視BTS所攜帶的流量，並且確定實現積極或消極修復。在其他實施例中，由基站控制器(BSC)來確定實現積極或消極修復。
某些情況調用積極故障修復。在低需求期，本發明的示例性方法確定無線流量可以由具有一半容量的活動天線支路支持，同時修理其他天線支路。TDR控制器不將BTS切換到修復模式。為了實現積極故障修復，如果沿著一條饋電線(feeder)(宕機支路(downed branch))發生故障，則處理器調用切換過程，該過程將其他饋電線從各自的分集模式組合器斷開，並且將其他饋電線(活動支路(active branch))連接到修復模式組合器。第三組合器接收第一組合器和第二組合器的輸出，並且組合這些輸出，以創建第三組合信號。然後沿著活動饋電線發送第三組合信號。這樣，第一和第二組載波信號所代表的所有頻率載波通過活動支路發送——犧牲了覆蓋，以便維持BTS的頻率攜帶容量。BTS然後向BSC通知已經禁止天線跳變和/或發射分集。
某些其他請求調用消極修復。如果在峰值流量期間發生故障，則TDR控制器將所有信號載波從宕機天線支路切換到活動支路，由此犧牲覆蓋。為了實現消息修復，處理流量和故障數據，以確定在故障持續期間應該一直丟棄與故障相關的頻率，並且BSC對所有新呼叫執行頻率重打包過程。消極修復的示例是非頻率RF跳變布置。
有利的是，本發明的系統和方法可擴展到具有任意數目天線的BTS。
從下面更加詳細地描述的本發明的實施例的各個方面可以得到這些以及其他目的、特徵、和/或優點。
將下列參考附圖詳細描述本發明的各個示例性實施例，其中相似的標號表示相同或相似的部件或步驟，附圖中圖1是圖示了被配置來實現天線跳變方案(無冗餘)的BTS的某些元件的功能框圖；圖2是圖示了本發明的各個實施例的示例性環境的方框圖；圖3是圖示了使用與本發明各個實施例一致的示例性TDR控制器來實現具有故障檢測的全冗餘天線跳變方案的BTS的某些元件的功能配置的方框圖；圖4是圖示了分集模式中示例性TDR控制器的功能配置的方框圖；圖5是圖示了修復模式中示例性TDR控制器的功能配置的方框圖；圖6是示出了根據本發明某些實施例在實現積極修復之後失去天線支路的影響的圖；圖7是圖示了修復模式中示例性TDR控制器的可擴展實施例的功能配置的方框圖；
圖8是圖示了分集模式中TDR控制器的替代實施例的功能配置的方框圖；圖9是圖示了修復模式中圖8的實施例的功能配置的方框圖；圖10是圖示了分集模式中TDR控制器的替代實施例的功能配置的方框圖；以及圖11是圖示了修復模式中圖10的實施例的功能配置的方框圖具體實施方式
現在將參考附圖更加詳細地描述本發明的具體實施例。圖2是圖示了本發明的各個實施例的示例性環境的方框圖。如圖2所示，示例性環境是GSM(全球移動通信系統)網絡100，但是本領域的技術人員應該認識到，本發明可以實現在各種其他無線及射頻數據傳輸系統中，包括利用EDGE、TDMA、FDMA、CDMA、WCDMA、OFDM以及類似通信協議的網絡。
GSM網絡100包括三個主要的子系統——即，交換系統(SS)105、基站系統(BSS)110、和操作及支持系統(OSS)115。SS105執行訂戶相關功能以及GSM網絡100內及GSM網絡100與其他語音/數據系統(例如，公共交換電話網絡(PSTN)120、其他公共陸地行動網路(PLMN)125、以及分組交換公共數據網絡(PSPDN)130)之間的呼叫處理。SS105包括下列功能單元歸屬位置寄存器(HLR)135、訪問位置寄存器(VLR)140、認證中心(AUC)142、設備標識寄存器(EIR)145、以及移動服務交換中心(MSC)150。SS105還包括網關移動服務交換中心(GMSC)155、GSM交互作用單元(GIWU)160、消息中心(MXE)165、以及移動服務節點(MSN)170。
MSC150直接與執行GSM網絡100的所有無線電相關功能的至少一個BSS110接口連接。雖然各種配置都是可以的，但是圖2中作為示例示出的BSS110包括一個基站控制器(BSC)180以及三個基站收發機子系統(BTS)185。BSC180是提供並控制MSC150與BTS185之間的邏輯互連的功能實體。BSC180在物理上可以與BTS185位於一起，或者可以通過接口190(例如，Abis接口)與BTS185通信。GSM網絡100的監視和控制功能由操作及支持系統(OSS)115執行。三個BTS185中每一個對應於由BSS110服務的扇區。
圖3是圖示了簡化示例BTS185的某些元件的功能配置的方框圖。為了清楚的目的，示出了BTS185的發射(Tx)路徑的各種元件，而沒有示出BTS185的接收(Rx)路徑的各種元件(分配放大器等)。BTS185主要由向在單個小區中工作的移動臺提供無線電接口所需的無線電設備組成，例如天線和數個無線電收發機(TRX)(被共同示為215)。在任意時刻，一組TRX(TRX組A216)經由TRX組B217訪問天線。
現在參考圖示的示例性實施例，BTS185實現由檢測到故障或設備不可用而觸發的全冗餘天線跳變方案。功能部件包括至少兩個天線200。在示例性實施例中，一對天線200(由天線A201和天線B202組成)發射並接收由BTS185服務的每個扇區的信號。每個天線200發射已經由MCPA205放大了的信號。雖然每個MCPA205可以是相同的器件，但是為了清楚的目的，與天線A201相關的MCPA205被稱作MCPA(A)206，而與天線B202相關的MCPA205被稱作MCPA(B)207。
MCPA205對已經由TDR控制器210組合併且最優地路由的信號進行放大。TDR控制器210是優選地執行下列功能的器件或器件組故障檢測、以及通過對載波信號進行重組合及重路由進行故障修復。
參考圖4，TDR控制器210包括處理器212、故障檢測器235、至少一個重組器250、以及切換機制255。
處理器212可以獨立於BTS185的中央處理單元(CPU)257，或者集成到其中。處理器212的功能是響應於實現或終止故障修復的指令來控制切換機制255的操作。另外，在某些實施例中，處理器212還用來確定修復是否必要。或者，可以在BSC180中來確定修復是否必要。圖4中示出了用來在處理器212、BSC180、以及BTS CPU 257之間傳送切換指令和/或流量數據的邏輯連接。
處理器212優選地通過系統總線連接到存儲器(未示出)。該存儲器可以包括高速存儲器件，例如只讀存儲器(ROM)以及隨機訪問存儲器(RAM)。ROM存儲基本輸入/輸出系統(BIOS)，BIOS包含在啟動時以及其他時候幫助在處理器212內的組件之間傳送信息的基本例程。RAM可存儲程序模塊和驅動程序。具體地說，RAM可以包括作業系統、一個或多個應用程式、程序數據、以及web瀏覽器程序。UNIX是僅僅是合適的作業系統的一個示例。
處理器212還可以包括通過系統總線(或其他方式)與處理器212的其他部件互連的多個驅動器。示例性驅動器包括低速存儲器件，例如硬碟驅動器、磁碟驅動器、以及光碟驅動器。具體地說，每個盤驅動器可以通過適當的接口(分別是硬碟驅動器接口、磁碟驅動器接口、以及光碟驅動器接口)連接到系統總線。另外，處理器212通過驅動器可以包括非易失性存儲裝置或存儲器以及它們相關的計算機可讀介質。例如，磁碟驅動器允許使用磁碟，光碟驅動器允許使用光碟。還可以在示例性作業系統中使用計算機可讀的其他類型介質，例如，磁帶、數字視頻盤、快閃記憶體卡、ZIP磁碟、JAZZ磁碟以及其他等等。
另外，處理器212可以包括連接到總線的串行埠接口。串行埠接口連接到允許向/從處理器212傳送命令和信息的輸入和輸出器件。輸入器件可以包括鍵盤、滑鼠、和/或其他輸入器件。筆、觸摸操作器件、麥克風、操縱杆、遊戲手柄、衛星天線、掃描儀以及其他輸入器件也可以用來輸入命令和/或信息。輸入器件還可以通過其他接口(例如，乙太網埠或通用串行總線(USB))來連接。另外，TDR控制器210可以包括輸出器件，例如監視器、印表機、或其他顯示器件。顯示器件通過接口(例如，視頻適配器，未示出)連接到系統總線。TDR控制器210可以包括其他外圍和/或輸入/輸出器件，例如揚聲器或印表機(未示出)。
載波信號的組合在沒有故障時，TDR控制器210工作於分集模式——能實現各種分集方案，包括天線和頻率跳變。在分集模式中，TDR控制器210將來自兩組TRX215(圖3中示為TRX組A216和TRX組B217)的載波信號組合為兩個組合信號，每個組合信號在單根饋電線220上沿著一條去往各自的天線200的天線支路傳送。這裡所使用的術語「天線支路」是指饋電線220以及沿著饋電線220在TDR控制器210下遊的所有組件(包括天線200)。應該注意，這裡所使用的術語「模式」只是指BTS設備的功能狀態，尤其是關於冗餘天線支路及相關設備的主要目的。
參考圖4，TDR控制器210包括用於組合來自TRX組A216的載波信號的組合器A225以及用於組合來自TRX組B217的載波信號的組合器B230。在分集模式中，來自組合器A225的組合信號被中繼到MCPA(A)206，而來自組合器B230的組合信號被中繼到MCPA(B)207。
在每個實施例中，主要利用同步發射天線、天線跳變、和/或跳頻來實現分集。然而，可以使用任何已知或後來開發的分集和組合方法來實現本發明的系統和方法，包括涉及改變通過天線200所發送的組合信號的傳輸路徑以及頻帶的方法、以及其他空間分集、偏振分集、和輻射圖分集協議。
故障檢測TDR控制器210包括用於檢測故障的故障檢測器253，其中故障的一個示例被示為元件236，該元件236與沿著天線支路(包括MCPA205、饋電線220、雙工器(DPX)237、塔上安裝/塔頂放大器(TMA)222、和/或相應天線200)發送信號所需的「必要設備」相關。故障檢測器235可以與處理器212集成在一起，或者可以實現為TDR控制器210的分離元件。
故障檢測器235優選地是由中繼器件(例如，傳感器、定向耦合器、和/或其他互連)組成的功能部件，用於將來自與天線支路相關的必要設備的工作狀態信息中繼到處理器212以及(直接或間接)中繼到BSC180。應該理解，可以使用適當的硬體和/或軟體檢測電路的任意組合來實現故障檢測器235。
故障檢測器235可以直接或間接檢測任意必要設備中的故障。例如，為了檢測天線故障，故障檢測器235優選地通過與每個天線200相鄰的每一饋電線220段上的定向耦合器245與VSWR(電壓駐波比)檢測器410接口連接。如果任一天線200出現故障，則檢測器235檢測到異常高的反射信號，並且指示故障。作為響應，故障檢測器235向處理器212傳送作為故障指示符的標記。
故障檢測器235優選地比較沿天線路徑檢測到的信息與從TRX215發射的信號。在檢測信號下降實際是由TRX215的故障引起時，該比較防止故障檢測器235指示天線路徑故障。
TMA222是需要諸如BIAS-T248之類的電源來工作的電子器件。BIAS-T248向饋電線220上注入信號與來自BSS110的DC偏置控制器(未示出)的DC電流的混合信號。TMA222通常裝有旁路中繼器，如果電源發生故障，則該旁路中繼器旁路TMA222的放大器分量。然而，如果災難性的故障禁止了TMA222和旁路中繼器，則故障檢測器235通過與DC偏置控制器410和/或其他警告元件(通常在BBS110級別上提供)的接口連接檢測到故障。故障檢測器235將該故障指示中繼到處理器212。
在任一MCPA205發生故障時，受影響的MCPA205通過從器內部中央處理單元(CPU)輸出的數據來指示故障。故障檢測器235將該故障指示中繼到處理器212。於是，應該注意，除了自檢測之外或代替自檢測，故障檢測器235還可以通過接收來自其他故障傳感設備的故障指示符，然後將故障指示符傳送到處理器212或BSC180，來間接檢測故障。
在MCPA205與TDR控制器210之間發生的任何故障都導致去往MCPA205的信號丟失。作為響應，MCPA205內的CPU指示「無信號」狀態。故障檢測器235檢測到MCPA205的「無信號」狀態，生成故障信號，並將該故障信號中繼到處理器212。
故障修復故障修復措施包括1)從分集模式切換到修復模式(積極修復)；或2)允許丟棄與發生故障的天線支路相關的載波(消極修復)。優選地，由BTS CPU 257或BSC180來確定應該實現哪種故障修復措施。TDR控制器210在本地處理故障指示符，將指示符中繼到BSC180，從BSC180接收基於流量數據或其他參數的命令，並且根據所接收到的命令來實現適當的故障修復措施。在實現故障修復措施之後，TDR控制器210向BSC180通知所採取的修復措施。在某些其他實施例中，處理器212將故障指示符以及任何相關數據中繼到另一外部處理器(可以從BSC180或其他數據源接收流量或其他相關數據)，並且從外部(例如，BTS的CPU)處理器接收故障修復指令。下面更詳細地描述在做出這種確定時所涉及的邏輯。
積極修復為了積極地修復故障236，在從故障檢測器235接收到指示在天線支路上出現故障236的故障指示符時，TDR控制器210將BTS185從分集模式切換到修復模式。
再參考圖4，當對天線A201饋電的天線支路被切換到位置1並且對天線B202饋電的天線支路被切換到位置3時指示分集模式。於是，在分集模式中，組合器A225和組合器B230是活動的，並且重組器C250沒有連接到任一天線支路。
作為比較，圖5是圖示了修復模式中示例性TDR控制器210的功能配置的方框圖。為了從分集模式切換到修復模式，TDR控制器210通過重組器250來路由組合器A225和組合器B230的輸出。TDR控制器210優選地同時切換重組器250的輸出，以沿著未經受故障236的天線支路(「活動」天線支路)來饋送重組信號。
更具體地說，根據所示的實施例，當響應於檢測到故障236，TDR控制器210通過其處理器212操作切換機制255來將活動天線支路切換到位置2時，發生積極修復。在圖5中，故障檢測器235已經在天線支路的必要元件中檢測到故障236。因此，與天線B相關的天線支路是「宕機支路」。與天線A相關的天線支路是「活動支路」。將活動支路從位置1切換到位置2切斷了與活動天線支路相關的組合器之間的電路，並且閉合了活動天線支路與重組器C250之間的電路。
在圖5中，與天線B202相關的天線支路經受了故障236，因此是宕機支路。當故障檢測器235檢測到宕機支路中的故障236時，故障檢測器235將故障指示中繼到處理器212。故障指示標識出宕機支路和活動支路。作為響應，處理器212操作切換機制255，以將活動天線支路從位置1切換到位置2。然而，在分集模式中，活動天線支路只接收BTS185所處理的流量的一部分，而在修復模式中，天線A201接收重組器C250的輸出(由載波f1至f6所攜帶的所有用戶數據的重組組成，這代表由BTS180服務的扇區所傳送的所有流量)。宕機支路仍然切換到位置3。
使用單個天線支路來發送組合信號不會嚴重減小BTS185覆蓋的地理區域——即使天線支路及相關設備的容量相等。BTS185可能損耗每個宕機天線路徑的輸出功率的大約50％，但是不影響BTS185的容量。例如，取決於傳播條件，將每個載波的輸出功率減小50％(3db)，這對應於將小區半徑(r)減小10％(至09.r)並將小區內的覆蓋區域減小20％。再參考圖2，應該注意，每個BTS185服務三個扇區(小區)(包括小區站點)之一。因此，雖然扇區的覆蓋區域減小到80％，但是所有小區站點扇區的總覆蓋區域只減小到93.3％，如圖6所示。
覆蓋的減小是活動路徑中可獲得的最大輸出功率降低的結果，其中活動支路現在攜帶在檢測到故障236並修復之前的兩倍流量。在故障236所導致的中斷持續期間覆蓋一直減小。在高流量期間，相對於丟棄相對大量正在進行中的呼叫而言，減小覆蓋而不是減小容量更可取。
消極修復作為替代方案，可以通過丟棄在發生故障之前由宕機支路傳送的頻帶，來解決天線支路上的故障236。顯然，丟棄由一條支路處理的容量顯著地減小了BTS185的頻率攜帶容量，通常減小一半。然而，BTS185的覆蓋很可能只經受輕微的降低。在某些實施例中，流量水平是確定實現積極修復還是消息修復的參數。在低流量期間，減小容量而不是減小覆蓋可能是優選的，因為只丟棄了在發生故障236時正在進行的呼叫。BTS185向BSC180通知中斷，並且BSC180對該呼叫(或受影響的支路)暫停天線跳變和發射分集，直至宕機支路恢復。這樣，低流量條件增加了在分配給活動支路的頻率載波上成功攜帶隨後呼叫的完整容量的機會。
動態決策如上所述，本發明的某些實施例採用邏輯來確定是使用活動支路來傳送組合頻帶並由此減小覆蓋(積極修復)還是丟棄由宕機支路所攜帶的頻率載波並由此減小容量(消極修復)。這些實施例基於流量條件或關於BTS185或網絡100的其他參數來做出決定，這些參數包括但不限於服務質量、成本或收入考慮、未受影響的支路的容量、定期維護、以及一天中的時間段。
在一個實施例中，一旦從故障檢測器235接收到故障指示符，TDR控制器210發起與BSC180的通信會話。TDR控制器將故障數據傳送給BSC180。故障數據可以僅僅指示天線支路已經禁止，或者可以包括更詳細的信息，例如，宕機支路的標識、宕機支路的規格(例如，容量、所分配的頻率)、故障描述等。BSC180基於當前的流量條件或判決邏輯中規定的其他參數，確定是減小覆蓋還是減小容量。
在另一實施例中，處理器212發起與BSC180的會話，但是僅僅獲取確定減小覆蓋或減小容量所需的流量數據和其他信息。在該實施例中，處理器212能夠分析BTS上的流量。應該注意，處理器212可以集成在BTS CPU 257中。處理器212處理流量數據或其他信息，並且基於當前的流量條件確定是減小覆蓋還是減小容量。
或者，在另一實施例中，BTS CPU 257做出決定，而不訴諸於BSC180。相反，BTS CPU 257監視此時由BTS185服務的小區所佔用的流量。每個BTS185通常通過數據傳輸鏈路(例如，T1線路)與BSC180通信。TDR控制器210優選地通過與該數據傳輸鏈路接口連接，來接收基於流量數據或其他信息的命令。BTS CPU 257基於當前的流量條件確定減小覆蓋還是減小容量，並相應地命令處理器212。
在前述實施例中，流量數據由BSC180處理，其中可以對BSC180預編程，以在流量水平滿足或超過預定閾值時觸發切換和組合操作。流量數據可以由任意的各種已知或尚待開發的無線流量量度組成，包括服務支路(QoS)參數以及其他語音和/或數據傳輸性能指示符。
另外，在前述實施例中，BSC180可以連續或周期性地主動監視流量。TDR控制器210可以反應性地發起與BSC180的通信或者監視T1鏈路，或者可以連續或周期性地進行如此的操作。
作為額外的優點，處理器212優選地周期性或連續監視故障條件，以檢測需要修復的任何故障的清除。一旦故障被清除，處理器212反轉修復措施，並使天線配置或頻率分配方案回復正常。可以在故障清除並檢測到清除時，或者響應於外部觸發(例如，由處理器212或外部催化劑發出的「復位」命令)，自動發生修復措施的反轉。另外，在故障的整個持續時間中，處理器212優選地周期性或連續監視流量條件或與修復措施的選擇相關的其他參數，並且採用確定是否應該中止積極修復而採用消極修復或相反的邏輯。
可擴展性雖然在描述前面的實施例時針對了具有兩個天線路徑的BTS185，但是本發明是完全可擴展的，並且可以用來在具有任意數目的天線路徑的BTS185中實現分集和冗餘。
圖7是圖示了修復模式中示例性TDR控制器的可擴展實施例的功能配置的方框圖。所示的實施例論證了使用單個TDR控制器210可以控制n個天線路徑。所示的TDR控制器210包含n個組合器，這包括組合器(1)260、組合器(2)265、組合器(n-1)270、以及組合器(n)275。在分集模式中，這些組合器中每一個分別直接連接到饋電線(1)280、饋電線(2)285、饋電線(n-1)290、以及饋電線(n)295。這些組合器中每一個還都連接到具有n∶n-1組合比的重組器700的輸入側。然而，如果響應與饋電線(n-1)290相關的天線路徑上的故障236實現積極修復，則饋電線(1)280從組合器(1)260的輸出(位置1)切換到重組器700的相鄰輸出——示作位置1』。饋電線(2)285從組合器(2)265的輸出(位置2)切換到組合器300的相鄰輸出——示作位置2』。饋電線(n-1)290不切換(即，仍然連接到它的組合器)。饋電線(n)從組合器(n)270的輸出(位置n)切換到重組器700的相鄰輸出——示作位置n-1』。
通過從分集方案中丟棄受影響的支路，在實現積極修復之後可以在未受影響的支路上繼續天線跳變和/或發射分集。
響應於任何天線路徑280、285、290或295上的故障236，可以選擇性地實現消極修復。與前述實施例一樣，消極修復需要對宕機饋電線上所攜帶的頻率進行時隙重打包。BSC180通過將隨後的無線呼叫重新分配到未受故障影響的頻率載波，來執行頻率重打包，直至BTS185指示宕機支路恢復。
靈活性利用具有任何配置和元件作為部件的TDR控制器，可以等同地實現本發明的概念和原理。例如，圖8是圖示了利用1∶2分路器E和F以及利用3dB混合組合器作為重組器C的TDR控制器的實施例的功能配置的方框圖。在分路時，每個組合器A和B的輸出功率減小為一半。然而，MCPA A和MCPA B優選地是只需要低功率輸入信號的高增益器件。從TRX發射的信號具有相對高的功率；因此，沿著去往各個MCPA的天線路徑可以有功率損耗，而不會影響發射信號的操作或完整性。圖8所示的實施方式處於分集模式——即，沒有檢測到故障，所以BTS正常工作。應該注意，分路器E和F的輸出埠必須很好地隔離，以防止反向輻射。本領域的技術人員應該認識到隔離分路器的各種方法。
圖9是圖示了修復模式中圖8的實施例的功能配置的方框圖。本領域的技術人員應該認識到，重組器C850可以具有一個或多個輸出。有利的是，在切換到倖存支路920之後不需要重新校準所有載波之間的組合信號。
例如，圖10是圖示了利用1∶2分路器E和F以及兩個重組器C和D的TDR控制器的實施例的分集模式功能配置的方框圖。切換機制1055包括雙刀單擲開關。在實現該實施例時的一個重要考慮是電纜1060和1065的長度。電纜長度必須相等，並且相對較短，以便平衡信號水平和延遲。
圖11是圖示了修復模式中圖10的實施例的功能配置的方框圖。
可以對這裡所公開的系統和過程以及它們的元件或實施例做出添加、刪除、替換、和/或修改，而不會脫離本發明的各種原理、特徵、方面以及優點的精神和範圍。
例如，雖然被描述為單一的器件，本發明的TDR控制器210可以是分離部件的互連繫統，這些分離部件協同執行這裡所述的功能。附圖中所示的天線陣列的布置只是圖示性的，因為本發明的系統和方法同樣可應用於各種天線陣列配置，包括線狀、半圓、矩形、翼狀以及折線形幾何形狀。
權利要求
1.一種能夠工作於分集模式和修復模式的基站收發機子系統(BTS)，包括多個收發機，每一個都具有輸出，組合各個收發機的輸出以形成至少兩條天線支路，其中所述至少兩條天線支路在所述BTS處於分集模式時是運轉的；TDR控制器，其包括用於控制所述BTS的工作模式的處理器以及用於向所述處理器報告故障狀態的故障檢測器；和至少一個重組器，當所述處理器基於所述故障狀態將所述BTS切換到修復模式時，所述至少一個重組器選擇性地運轉以重路由所述至少兩條天線支路之一。
2.如權利要求1所述的BTS，其中所述至少一個重組器在所述BTS處於修復模式時是運轉的。
3.如權利要求1所述的BTS，其中所述修復模式包括積極修復和消極修復，並且所述至少一個重組器在積極修復期間是運轉的。
4.如權利要求3所述的BTS，其中所述至少一個重組器在消極修復期間是不運轉的。
5.如權利要求1所述的BTS，其中所述處理器處理所述故障狀態，而不需要來自基站控制器(BSC)的輸入。
6.如權利要求1所述的BTS，還包括切換機制，在從所述處理器接收到控制信號時，所述切換機制運轉以切換所述BTS的工作模式。
7.如權利要求1所述的BTS，其中所述處理器將所述故障狀態中繼到基站控制器(BSC)，並且所述處理器基於從所述BSC接收到的命令將所述BTS切換到修復模式。
8.如權利要求1所述的BTS，其中所述處理器基於故障的清除，將所述BTS從修復模式切換到分集模式。
9.如權利要求3所述的BTS，其中所述處理器基於下列參數中任意參數的狀態來激活積極修復或消極修復網絡流量、服務質量、BTS流量、扇區流量、設備狀態、成本、以及收益影響。
10.一種在BTS中使用的發射分集冗餘(「TDR」)控制器，包括處理器；故障檢測器，被配置用於向所述處理器報告故障，其中所述處理器基於所述故障，選擇性地發送命令來激活至少一個重組器。
11.如權利要求10所述的TDR控制器，其中所述BTS被配置用於選擇性地工作於分集模式和修復模式，並且其中在檢測到故障時，所述處理器命令所述BTS工作於修復模式。
12.如權利要求11所述的TDR控制器，其中當所述BTS工作於修復模式時，所述處理器激活所述至少一個重組器。
13.如權利要求11所述的TDR控制器，其中在命令所述BTS工作於修復模式時，所述處理器基於下列參數中任意參數的狀態實現積極修復或消極修復網絡流量、BTS流量、服務質量、扇區流量、設備狀態、成本、以及收益影響。
14.如權利要求13所述的TDR控制器，其中所述處理器通過激活所述至少一個重組器來實現積極修復。
15.一種用於將具有至少一個重組器的基站收發機子系統(BTS)從工作於分集模式切換到修復模式的方法，包括檢測所述BTS處的故障；以及響應於所述檢測步驟，選擇性地激活所述至少一個重組器。
16.如權利要求15所述的方法，其中所述檢測步驟使所述BTS工作於修復模式，並且在所述BTS處於修復模式時執行所述激活步驟，而在所述BTS處於分集模式時不執行所述激活步驟。
17.如權利要求15所述的方法，其中所述BTS還可工作於消極修復模式和積極修復模式，並且其中所述檢測步驟可操作來選擇性地使所述BTS轉變為所述積極修復模式，並且在所述BTS處於積極修復模式時執行所述激活步驟，而在所述BTS處於消極修復模式時不執行所述激活步驟。
18.一種具有多條天線支路的基站收發機子系統(BTS)，包括多個組合器，每個組合器用於將一組載波信號組合為組合信號，以便沿著至少一條所述天線支路傳輸；至少一個重組器，用於將來自所述多個組合器的組合信號重組為至少一個重組信號；與每條所述天線支路相關的故障檢測器，用於檢測所述天線支路中任意支路上的故障；以及一旦檢測到故障，就生成故障指示符，所述故障指示符指示經歷了所述故障的天線支路；以及處理器，用於從所述故障檢測器接收所述故障指示符，並且作為響應，將所述組合信號路由到所述重組器，以便使用除了經歷了所述故障的天線支路之外的所有天線支路來傳輸所述至少一個重組信號。
19.如權利要求18所述的BTS，其中在重路由所述組合信號之前，所述處理器還用於將所述故障指示符中繼到外部處理器；以及從所述外部處理器接收命令，所述命令基於流量超過預定閾值的確定，命令所述處理器重路由所述組合信號。
20.一種用於修復影響與BTS相關的多條天線支路之一的故障的方法，包括a.檢測所述受影響天線支路上的故障；b.將由所述受影響天線支路攜帶的信號與由一條或多條未受影響天線支路攜帶的信號組合，以創建至少一個重組信號；以及c.通過所述未受影響天線支路發送所述至少一個重組信號。
全文摘要
一種發射分集冗餘控制器(210)通過檢測並修復天線支路(220)上的故障，動態地協調分集和天線跳變的實施方式，同時最小化所需的資金投入。該控制器監視沿著天線支路的設備。如果發生故障，則控制器基於故障設置確定要實現的適當故障修復措施，或者將指示符中繼到外部處理器(例如，BTS或BSC CPU)並等待指令。如果BTS上的流量較高，則外部處理器命令TDR控制器將宕機支路所攜帶的信號與活動支路所攜帶的信號組合，並且通過活動支路傳輸組合後的載波信號。否則，外部處理器命令控制器允許丟棄宕機天線支路所攜帶的信號，並且向BSC通知暫停向丟棄的載波分配呼叫，直至該支路恢復。
文檔編號H04B17/00GK1853363SQ200480011144
公開日2006年10月25日 申請日期2004年4月26日 優先權日2003年4月25日
發明者艾曼·穆斯塔法, 馬克·奧斯汀 申請人:辛格勒無線二公司