調整蜂窩無線電中繼器頻率的方法
2023-05-23 15:25:21
專利名稱：調整蜂窩無線電中繼器頻率的方法
技術領域：
本發明涉及一種在蜂窩無線電系統中調整中繼器無線頻率的方法，中繼器至少在一個特定的無線頻率上放大雙向無線電連接的無線電信號，前述雙向無線電連接在基站與用戶終端之間。
蜂窩無線電系統利用中繼器來覆蓋基站的盲區。盲區是由困難的地形情況所引起的，這些地形情況包括山嶺、建築物和隧道。中繼器有利地改進了基站與用戶終端之間的無線電連接質量，因為中繼器的使用和工作成本比實際基站的使用和工作成本更低，結構上也更加簡單。與基站相比，中繼器提供了相當大的節省，尤其是在電信連接中，因為它並不需要昂貴的固定傳送能力，而在基站與基站控制器之間卻需要這種固定傳送能力。
中繼器經常用於公路隧道、地鐵、停車場以及其他類似的地下位置中，從這些位置很難或者不可能實現與基站的直接無線電連接。在開闊地形中使用中繼器更困難，因為在基站與用戶終端之間無線電信號通過兩條路徑傳播直接和經過中繼器。這會對接收信號產生多徑傳播信號分量形式的幹擾。
因而中繼器放大工作在特定頻率上的基站的信號。必須調整每個中繼器以放大特定基站所使用的無線頻率。當涉及大量的基站時，將它們調整到正確頻率變成一個費力且易於出錯的任務。一般來說，網絡管理員必須在網絡中執行與擴充、增加容量以及調諧網絡有關的頻率變化。當重新分配頻率時，必須修改每個基站區域內的中繼器，以使用根據新頻率分配計劃的無線頻率，因為中繼器為信道可選擇的，所以必須配置中繼器以使用所需要的頻率。在本領域中業已知道不必調諧到所需要頻率的寬帶中繼器。
在現有技術中，中繼器被人工調整以使用所需要的頻率。在這種情況下，負責維護的人員到每個中繼器用機械方法或者通過與中繼器串行口相連的計算機來調整中繼器所使用的頻率。在另一種方法中，負責維護的人通過人工遙控來調整頻率。在這種情況下，中繼器通過無線電數據機來接收正確頻率上的信息。例如，該無線電數據機可以是帶有與其相連的數據機卡的常規GSM電話。中繼器也可以通過短消息服務來接收正確頻率上的信息，在這種情況下，GSM電話也與中繼器相連。
然而，上述裝置中的問題在於，存在涉及額外工作的人工操作並且也非常易於出錯。
因而，本發明的目的在於提供一種解決上述問題的方法以及實現該方法的裝置。這可以通過概述中出現的方法來實現，這種方法的特徵在於，中繼器監視由至少一個基站所傳送的無線電信號，並且以包括在它所監視的無線電信號中的信息為根據，自動調諧以放大特定無線頻率的信號。
本發明也涉及一種蜂窩無線電網絡中的中繼器，該中繼器至少在一個特定無線頻率上放大雙向無線電連接的無線電信號，該無線電連接在基站與用戶終端之間。
本發明的中繼器的特徵在於，該中繼器包括監視裝置，該監視裝置用來監視由至少一個基站所傳送的無線電信號，以及調整裝置，該調整裝置以包括在它所監視的無線電信號中的信息為根據，自動調諧以放大特定無線頻率的信號。
本發明的優選實施例公開於從屬權利要求中。
本發明基於這樣的構思，即為了改變中繼器所放大的頻率，不需要進行專門的測量。中繼器監視通常是由基站所傳送的信息，並且以該信息為基礎推斷出它應該工作的頻率。
本發明的方法及系統提供了許多優點。負責維護的人員不必進行任何測量以便設置中繼器所使用的頻率。不再需要以前為了完成該任務所要求的工作貢獻。此外，出現錯誤的風險變得相當小。與現有技術的手工遙控相比，本發明的技術方案不涉及額外的成本。
在下文中，本發明將通過優選實施例並結合附圖被更加詳細地描述，其中
圖1示出了蜂窩無線電網絡的結構；圖2示出了收發信機的結構；圖3描述了中繼器的使用；圖4示出了本發明中繼器的結構；圖5示出了中繼器信道單元的結構。
圖1示出了本發明蜂窩無線電網絡的一般結構。圖1中只包括了描述本發明所必需的部件，但對本領域的技術人員來說很顯然的是，常規蜂窩無線電網絡也包括在本文中不必詳細描述的其他操作及結構。該實例示出了利用TDMA(時分多址)的數字無線電系統，但是本發明也適用於利用信道選接中繼器的各種蜂窩無線電系統，例如不同種類的混合系統，以及模擬無線電系統。
蜂窩無線電系統一般包括固定網絡基礎結構，即網絡部分，以及用戶終端150，該用戶終端可以被固定設置、安裝在車輛上或者是可攜式終端設備。網絡部分包括基站100。多個基站100被與它們通信的基站控制器102以集中方式控制。基站100包括收發信機114。一般來說，基站100包括1到16個收發信機114。例如在TDMA系統中，收發信機114為一個TDMA幀，即一般為8個時隙提供無線電容量。
基站100包括一個控制收發信機114和復用器116工作的控制單元(CNTL)118。復用器116指定話務信道並且控制由多個收發信機114到傳送鏈路160所使用的信道。
基站100的收發信機114與天線單元112通信，該天線單元實現向用戶終端150的雙向無線電連接170。在被稱為空中接口的雙向無線電連接170上傳送的各幀的結構被精確定義。
圖2給出了對收發信機114結構更加詳細的描述。接收機200包括一個阻塞所需要頻帶之外的頻率的濾波器。接著，信號被轉換為中頻或者直接被轉換為基帶，隨後該信號在模數轉換器202中被抽樣和量化。均衡器204補償由多徑傳播所引起的幹擾。解調器206從被均衡的信號中抽取比特流，並且將該比特流傳送到分用器208。分用器208將來自不同時隙的比特流支路到不同的邏輯信道。信道編解碼器216解碼不同邏輯信道的比特流，換句話說，它推斷出該比特流是否包括傳送到控制單元214的信令信息，或者它是否是傳送到基站控制器102的語音編解碼器122的語音。信道編解碼器216也執行糾錯。控制單元214通過控制不同的單元執行內部控制任務。短促脈衝串發生器228將訓練序列和尾隨脈衝加到來自信道編解碼器216的數據上。復用器226為每個短促脈衝串指定具體的時隙。調製器224將數位訊號調製到無線頻率載波。這是一個要求由數模轉換器222執行的模擬操作。發射機220包括一個用於將帶寬變窄的濾波器。此外，發射機220控制傳送輸出功率。合成器212產生不同單元所需要的頻率。合成器212包括可以從本地或者從其他地方用集中的方式，例如從基站控制器102控制的時鐘。合成器212通過例如壓控振蕩器產生所需要的頻率。
收發信機的結構還可以用圖2中出現的方式分成無線頻率部分230和包括軟體的數位訊號處理器232。無線頻率部分230包括接收機200、模數轉換器202、數模轉換器222、發射機220以及合成器212。包括軟體的數位訊號處理器232包括均衡器204、解調器206、分用器208、信道編解碼器216、控制單元214、短促脈衝串發生器228、復用器226以及調製器224。
基站控制器102包括群交換場120、變碼器122以及控制單元124。群交換場120用於語音及數據交換，並且用於連接信令電路。變碼器122轉換在公眾交換電話網與無線電話網之間使用的不同數字語音編碼格式，以便它們彼此適用，例如從固定網絡的64kbit/s格式轉換到某些其他格式(例如13bit/s)等等。控制單元124執行呼叫控制、移動性管理、統計信息的收集以及發出信令。
在圖1的實例中，通過移動業務交換中心132建立從用戶終端150到與PSTN(公眾交換電話網)134相連的電話136的連接。
控制並監視無線電話系統工作的OMC(運行和維護中心)138與移動業務交換中心132進行通信。OMC132一般是包括專用軟體的能力相對強大的計算機。控制也可以集中在該系統的各個部分，因為在系統的不同部分之間的數據傳送連接可以帶有傳送控制信息所需要的控制信道。
此外，安裝網絡並監視其使用的人員可以利用諸如包括管理軟體140(EM為單元管理程序)的可攜式計算機來管理各個網絡單元。在圖1的實例中，裝置140連接到基站100的控制單元118中的數據傳送口，並且它可以監視並控制基站100的運行。例如，它可以檢查並改變控制基站運行的參數的值。
圖3示出了描述中繼器使用的實例。中繼器302位於基站100的覆蓋區內。中繼器302利用高於地平面306的天線300來接收由基站100通過天線112傳送的無線電信號170A。中繼器302放大所接收的無線電信號170A，並且通過天線304將放大的信號170B傳送到設置在所停車輛中的用戶終端150，該天線304位於地平面306下的停車場308中。中繼器302進行雙向工作，即從用戶終端150所接收的無線電信號170B也被放大，並且將放大的信號170A傳送到基站100。中繼器302和基站100工作在相同的無線頻率上，圖3用F1指示由無線電信號170A、170B所用的無線頻率描述了這種情況。
圖4給出了本發明的中繼器302結構的必不可少部分的更加詳細示意圖。中繼器302具有1-N個信道單元400，每個信道單元能夠在兩個傳送方向上放大經過基站100的收發信機114傳播的無線電話務。每個信道單元400與第一天線300及第二天線304進行通信，第一天線300用於170A與基站100的無線電連接，第二天線304用於170B與用戶終端150的無線電連接。每個信道單元400的工作通過控制單元來控制。圖4中的粗線描述經過中繼器400的一個連接的傳播。
圖5給出了信道單元400結構的更加詳細的示意圖。信道單元400包括兩個接收—傳送支路。將傳送和接收彼此分離的雙工濾波器500A位於天線300之後，該天線300提供170A到基站100的無線電連接。圖5中上面的接收—傳送支路由接收機502A、功率放大器504A以及發射機506A構成。緊接著，將傳送和接收彼此分離開的雙工濾波器500B位於天線304之後，該天線304提供170B到用戶終端的無線電連接。下面的接收—傳送支路，類似於上面的接收—傳送支路，由接收機502B、功率放大器504B以及發射機506B構成。如圖5中的實例所配置的，信道單元400採用上面的支路接收、放大並且傳送從基站100接收的信號170A，並且採用下面的分支對從用戶終端150接收的信號170執行相應的步驟。
信道單元400的數目依賴於在中繼器302的覆蓋區域內所要求的話務容量。儘管可能只使用相當少的信道單元，但圖4還是示出了N個信道單元；帶有一個或兩個信道單元400的無線電中繼器302用來覆蓋低容量的區域。
業已描述了蜂窩網絡的一般結構、中繼器302的一般工作情況以及中繼器302結構的實例，接著研究本發明的運行。如上所述，與中繼器302相關的主要問題在於怎樣配置它以利用與基站100相同的頻率。這是一個問題，尤其是在網絡交付使用時，在交付之後，以及每當對網絡進行改進或擴充以改變網絡的頻率規劃時。
圖3描述了基站100如何將頻率F1用於其話務。在實際中使用更多的頻率，但是為了實例的清楚起見，說明書僅限於一個頻率。接著研究圖4，圖4示出了包括用於監視由至少一個基站所傳送的無線電信號170A的監視裝置404。由中繼器302所監視的無線電信號170A包括具有基站100工作頻率上的信息的控制信道。換句話說，該信息不是用來調整中繼器302頻率之類的信息，而是蜂窩無線電網絡的系統信息，該信息如同廣播一樣傳送到用戶終端150以控制這些終端的工作。其中一個控制信道是包括基站100工作頻率上的信息的廣播控制信道BCCH。例如，在GSM900系統中，隨著被編碼到蜂窩分配表中，該頻率信息被傳送，該蜂窩分配表包括124個頻率上的16個八位字節信息，基站100使用的頻率由單個比特的開/關狀態來指示。
該表也包括識別基站100的基站識別碼BSIC。中繼器302以BSIC為基礎識別正確頻率，因為信息設置在頻率必須被中繼的基站100上的中繼器302中。換句話說，中繼器302監視預先確定的基站100。例如，如果基站100的BSIC被改變，也必須通過手工遙控對中繼器作出相同的改變。另一種方法是中繼器302監視正確運營商的最佳接收基站100，並且調諧以中繼其頻率。
根據圖3和圖4的實例，中繼器302利用監視裝置404來接收由基站100傳送的控制信道信號170A。可以用兩種方式處理該控制信道信號170A它們可以在監視裝置404中處理，或者它們可以被傳送到調整裝置402中進行處理。在處理中，在中繼器302必須工作的頻率上的信息被解碼，該信息來自控制信道信號170A。根據圖3中的實例，控制信道信號170A指示中繼器302必須工作在頻率F1。接著，調整裝置402調整中繼器302的信道單元400，以中繼頻率F1上的信號。
在實際中，使用中有更多被中繼的頻率，但只有已經被改變的頻率才在信道單元400中被改變。保持未改變的頻率不必被改變。
本發明的優選實現方式是使監視裝置404類似於常規的用戶終端設備150。由於依賴於用戶終端150的種類，可能需要做一些很小的修改，以便所需要的信息可以從監視裝置404傳送到調整裝置402。
常規GSM電話固定在正確運營商的最佳接收基站100，因而如果需要將電話固定在特定基站100，必須對它的運行做一些修改。行動電話生產商一般提供帶有各種測試模式的電話，通過這些測試模式可以很容易地實現所需要的特性。
用戶終端150的結構可以通過利用圖2收發信機114的結構說明來描述。用戶終端150的部件在操作上與收發信機114的部件相同。此外，用戶終端150包括一個在天線112、接收機200和發射機220之間的雙工濾波器，用戶接口部分以及語音編解碼器。然而，在本發明的監視裝置404中並不需要語音編解碼器和用戶接口部分。監視裝置404必需包括用於監視控制信道的無線頻率部分230，以及包括軟體的數位訊號處理器232，該處理器用於將包括在控制信道中的信息從接收的信號170A中分離出來，並且可能對其進行解碼，至少用於將該信息傳送到也可以對該信息進行解碼的調整裝置402。
本發明在調整裝置中通過軟體被優選地實施，從而本發明在處理器的準確指定部分中需要做相對簡單的修改，前述處理器包括在調整裝置402中。中繼器302也可以被這樣實現以便調整裝置402被分配給每個信道單元400，從而本發明的工作也被分配給位於控制單元400中的調整裝置402。
儘管本發明參照實施例並結合附圖被公開如上，很顯然本發明不限於此，對本發明的各種修改都應屬於所附權利要求公開的創造性構思的保護範圍之內。
權利要求
1.一種調整蜂窩無線電網絡中中繼器(302)的無線頻率的方法，中繼器(302)至少在一個特定頻率上放大雙向無線電連接的無線電信號(170)，該無線電連接在基站(100)與用戶終端(150)之間，其特徵在於，中繼器(302)監視由至少一個基站(100)所傳送的無線電信號(170)，並且根據包括在它所監視的無線電信號(170)中的信息自動調諧以放大特定無線頻率的信號(170)。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，由中繼器(302)所監視的無線電信號(170)包括一個控制信道，該控制信道包括基站(100)工作頻率上的信息。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，該控制信道為廣播控制信道BCCH。
4.根據前面權利要求中任何一個所述的方法，其特徵在於，中繼器(302)監視預先確定的基站(100)。
5.根據前面權利要求中任何一個所述的方法，其特徵在於，中繼器(302)監視最佳接收基站(100)。
6.一種蜂窩無線電網絡中的中繼器(302)，至少在一個特定無線頻率上放大雙向無線電連接的無線電信號(170)，該無線電連接在基站(100)與用戶終端(150)之間，其特徵在於，中繼器(302)包括監視裝置(404)，其監視由至少一個基站(100)傳送的無線電信號(170)，以及調整裝置(402)，其根據包括在它所監視的無線電信號(170)中的信息自動調諧以放大特定無線頻率的信號(170)。
7.根據權利要求6所述的中繼器，其特徵在於，由監視裝置(404)所監視的無線電信號(170)包括一個控制信道，該控制信道包括基站(100)的工作頻率上的信息。
8.根據權利要求7所述的中繼器，其特徵在於，該控制信道為廣播控制信道BCCH。
9.根據權利要求6到8中任何一個所述的中繼器，其特徵在於，監視裝置(404)監視預先確定的基站(100)。
10.根據權利要求6到9中任何一個所述的中繼器，其特徵在於，監視裝置(404)監視最佳接收基站(100)。
11.根據權利要求6到10中任何一個所述的中繼器，其特徵在於，監視裝置(404)類似於用戶終端設備(150)。
全文摘要
本發明涉及一種調整蜂窩無線電網絡中中繼器(302)的無線頻率的方法。中繼器(302)至少在一個特定無線頻率上放大雙向無線電連接的無線電信號(170),該無線電連接在基站(100)與用戶終端(150)之間。根據本發明,中繼器(302)監視由至少一個基站(100)傳送的無線電信號(170),並且根據包括在它所監視的無線電信號(170)中的信息自動調諧以放大特定無線頻率的信號(170)。所監視的無線電信號包括一個控制信道,例如為廣播無線電信號,該控制信道包括基站(100)的工作頻率上的信息。監視裝置(404)最好類似於用戶終端設備(150)。
文檔編號H04B7/15GK1272265SQ98809680
公開日2000年11月1日 申請日期1998年9月30日 優先權日1997年9月30日
發明者尤卡·蘇昂維耶裡 申請人:諾基亞網絡有限公司