專利名稱：具有基站收發信機和無線通信單元的通信系統的制作方法
技術領域：
本發明一般涉及通信系統，尤其可應用于(但不是專用于)具有基站收發信機和響應于該收發信機的多個無線通信單元的蜂窩通信系統(例如微微(pico)小區通信系統)。
在通信系統，例如時分復用(TDM)泛歐GSM(全球移動通信系統)蜂窩通信系統和其它頻率重用系統中，似乎存在著一種無情地趨向功率耗費減少和設備小型化的驅動力。
在特定設備中，系統技術和體系結構方面的改進導致信號處理的增加，并且需要使用消耗大量功率的專用數字信號處理器(DSP)陣列。因此，應當理解，設備的體積需要足夠大，以利于散熱處理。此外，功率消耗是遠程電池供電設備的主要問題，因為電池電流的任何耗用都會減少其運行生命周期。
在減小體積方面，中繼站已得到發展，它與無線信道單元(RCU)協同工作，并擴展了無線信道單元所提供的覆蓋區域。這些中繼站包含一個天線共用器放大器通路，(通過一個昂貴的低損耗屏蔽電纜)耦合到一個RCU收發信機的標稱首放大器級或末放大器級。具體地講，如果考慮中繼站中的發射路徑，本來將由RCU直接發送的信號將首先放大到適當的值以補償屏蔽電纜中的損耗，然后由中繼站的天線廣播。通過這種方式，中繼站的使用將一部分模擬電路系統從傳統RCU中分離出來。然而，這種方案并不能解決與功率損耗有關的問題，特別是RCU信號處理所需而引起的熱產生。
根據本發明的第一方面，提供了一種通信系統，該系統具有一個中央控制單元和與該中央控制單元交互的至少一個遠程射頻單元，其中中央控制單元包括至少一個處理單元，負責處理至少一個遠程無線單元的至少一個信道編碼功能和信道解碼功能。
在優選實施例中，中央控制單元耦合到多個遠程射頻單元，至少一個處理單元負責處理多個遠程射頻單元的至少一個信道編碼功能和信道解碼功能。并且，至少一個處理單元的每個處理單元用于執行多個信道編碼和多個信道解碼。
在本發明的第二方面，提供了一個中央控制單元，該中央控制單元具有至少一個處理單元，用于處理與該中央控制單元交互的遠程射頻單元的至少一個信道編碼功能和信道解碼功能。
在本發明的另一方面，提供了一種用于信息信號的接收和發射遠程射頻收發信機單元，包括部分處理接收和發射的信息信號的裝置，以及與中央控制單元進行可選交互以對該中央控制單元中出現的信息信號進行信道編碼和信道解碼的裝置。
現在結合附圖描述本發明的一個例示性實施例。


圖1示出了一個現有技術蜂窩通信系統。
圖2示出了圖1的現有技術蜂窩通信系統中一般采用的扇區化小區。
圖3描述了現有技術無線信道單元(RCU)，以及它與現有技術基站(BS)的接口。
圖4說明了根據本發明的優選實施例對蜂窩通信系統的劃分。
圖1示出了一種典型的現有技術蜂窩通信系統10，在該系統中，覆蓋區域由多個以傳統六邊形方式表示的小區12-22定義。每個小區12-22都有一個基站24-34，負責控制各自小區的單向或雙向通信業務量。基站24-34一般位于區域中央，盡管因為周圍地形或傳播條件(受建筑物的墻壁、山谷和森林區域或者類似地形的影響)，可能需要考慮其它位置。應當理解，每個基站24-34可以接收38來自位于其覆蓋區域的通信設備42-46的信號和/或向這些通信設備發射40信號。每個基站(BS)24-34一般還對運營維護中心(OMC)49負責，OMC 49進行整體系統控制，它可以是地區性的，也可以系統性的(取決于通信系統10的規模)。在通信設備42-46方面，可以具有雙工、單工或單向通信能力，可以具有漫游能力(允許在小區間移動)或者位置固定。例如，通信單元42、44和46可以是具備話音或數據能力的數字或模擬蜂窩無線話機。蜂窩無線話機42確實可以通過微機(PC)卡接口或類似設備接入便攜式計算機。此外，通信單元43可以是無線尋呼機，而通信單元45可以位于某個監控和數據獲取設備(SCADA)，該設備負責監控管道(pipeline)48中數據流的速率或者控制閥門47。
以蜂窩電話系統為例，圖1的蜂窩通信系統10的每個小區12-22一般劃分成多個工作扇區50-60(如圖2所示)，每個扇區50-60由無線信道單元(RCU)62-72服務，并且分別與發射和/或接收天線74-84相關聯。每個工作扇區通常由單個廣播控制信道(BCCH)所服務(覆蓋)的區域定義。
參看圖3，描述了現有技術無線信道單元(RCU)90及其與現有技術基站94的接口92。為簡潔起見，僅示出了現有技術RCU 90的某些主要功能部件，RCU 90在收發信裝置的上下文中描述，該裝置具有分立的發射機通路96和分立的接收機通路98。發射機通路96和接收機通路98包含不同數量的RF電路系統(分別由框100和102標識)。
RCU 90的發射機通路96包括一個信道編碼器104，它對基站94(在這種情況下是一個基站收發信機)所發出的中頻(IF)信號106作出響應。向調制器110提供了一個信道編碼輸出信號，該調制器用以生成一個已調輸出信號112。第一混頻器114，響應于第一頻率信號116(由第一振蕩器118生成)和已調輸出信號112，生成一個信號輸出120，隨后在放大器122中放大，然后通過天線開關(共用器)124路由尋址到天線124以進行發射。在發射機通路96中，RF發射電路系統100由調制器100、第一混頻器114、第一振蕩器118和放大器122表示。
在接收機通路98中，接收信號通過天線開關124路由尋址到放大器128以進行放大處理。在放大之后，放大的接收信號130將第一輸入提供給第二混頻器132。第二輸入信號133(由第二振蕩器134提供)隨后在第二混頻器132中與放大的接收信號130組合。應當理解，頻率f2一般不同于頻率f1。然后，在第二混頻器132中組合之后，輸出信號136在模數(A/D)轉換器138中數字化，其結果數字輸出信號140通過信道均衡器146提供給信道解碼器142。信道解碼器142的輸出代表了提供給基站94的中頻(IF)輸入信號146。在接收機通路96中，RF接收電路系統102由放大器128、第二混頻器132、第二振蕩器134、A/D轉換器138和均衡器144表示。
應當理解，單獨使用發射機通路96或接收機通路98都足以實現發射機或接收機，這兩者都不是絕對需要使用天線開關124。
參看該圖，可以看出，在信道編碼器104和信道解碼器142之后，即在中頻信號106和146的基帶數據速率(GSM一般是270k碼元每秒(sps))處進行劃分，實現了RCU 90和基站94之間的接口92。此外，應當理解，均衡器144和信道解碼器(在接收機通路98中)之間的數據速率對硬判決數據而言是1比特270ksps，對軟判決數據是4比特270 ksps，而信道編碼器104和調制器110之間的數據速率是1比特270ksps。此外，在GSM蜂窩通信系統中，A/D轉換器138和均衡器144之間的數據速率可以表示成4乘上以270k碼元每秒速率進行的8比特附加抽樣。
根據本發明的優選實施例，圖4說明了通信系統159的中央控制單元158和至少一個遠程無線單元(“RF頭”)之間的功能職責劃分。中央控制單元包含至少一個處理單元160(例如一個DSP)，用以對通信系統160的至少一個遠程RF頭進行所有的信道編碼和信道解碼。DSP 160(或者DSP存儲體(bank)，如果需要的話)連接到中央控制單元158的輸出接口161，以允許存取必要的系統信息或系統通信。實際上，在優選實施例中，多個信道編碼和多個信道解碼在單個DSP中完成。
在圖4的特定情況下，示出的通信系統160具有6個相同的RF頭162-172，該圖僅詳細示出了其中一個(RF頭162)。每個RF頭162-172基本上包括一個發射機通路180、一個接收機通路182和一個天線開關124，用以將該發射機通路180和接收機通路182選擇性地連接到天線126。前面針對圖3的描述已提到，發射機通路180和接收機通路182分別包含RF發射電路系統110和RF接收電路系統102(包括信道均衡器)。此外，每個RF頭包含一個控制器184，例如一個微處理器，用以RF發射電路系統100和RF接收電路系統102的操作控制。此外，復用器190也可操作地響應于控制器184，選擇性地提供通信資源192(以及分別為RF頭164-172提供通信資源193-196)的網關，從而使信息流能夠在每個RF頭和中央控制單元158之間流動。
在優選實施例中，通信資源192是一根雙絞線，允許以786k碼元每秒進行雙工復用的高密度用戶線(HDSL)。通信資源也允許控制信道信息的復用，應當理解對控制信道信息的需求。
這樣，本發明的優選實施例的通信系統在傳統BTS中符合下列條件的某個點上進行劃分，其中接收路徑中的數據速率是～270k sps，發射路徑中的數據速率是～270k sps，從而中央控制單元158承擔對每個RF頭進行的信號處理密集(intensive)(因而導致功率密集)的信道編碼和信道解碼，而RF頭原則上僅包含通信所需的電路系統。此時，解調數據處于一個或多個比特每碼元的基帶速率。
為了維護不同RF頭162-172和中央控制單元158之間的同步，本發明的優選實施例采用了HDSL通信資源所提供的糾時設施。這種糾時設施能夠糾正因RF頭162-172和中央控制單元158之間HDSL長度不同而引起的時延傳播。具體地講，本發明的優選實施例考慮了HDSL鏈路的標識時隙中同步字的周期性發射。例如，(HDSL中可用的12個時隙中)時隙0可以以小時為周期利用。應當理解，因為與(例如)TDM幀的時隙相關聯的均衡數據必須針對時隙編號進行解碼，所以需要某種形式的同步。因此，根據本發明優選實施例的通信系統159的劃分具有對信道均衡器屏蔽時隙編號的效果。此外，就GSM而言，需要具有使不同小區間的傳輸同步的能力。
應當理解，本發明尤其適用于微微蜂窩環境(例如在建筑物的板壁內，在該建筑物中小區具有數百米或更小的通信覆蓋區域)，因為與具有信道編碼和解碼電路系統的傳統RCU相比，每個無線信道單元(RF頭)復雜性較低、體積較小，并且生產成本相對較低。本發明確實提供了具有單線接口的低功率無線單元。
當然，應當理解，上述描述僅以示例形式給出，在本發明的范圍內可以對細節，例如單個中央控制單元所服務的RF頭數量，進行改進。盡管已針對收發信機描述了圖4的RF頭，但本發明顯然可以應用于單獨的接收機或發射機，技術人員將能夠理解僅需要從圖中所示RF頭配置中除去接收機通路或發射機通路。此外，可以用其它形式的通信資源(192-196)，例如同軸電纜、光纖鏈路、E1鏈路(即歐洲或(CEPT1)32×64k bps專用線路)或無線鏈路)來替代。在各種情況下，通信資源192-196允許交織從中央控制單元158到RF頭(162-172)的編碼基帶數據。
權利要求
1.一種通信系統，該系統具有一個中央控制單元和與該中央控制單元交互的至少一個遠程射頻單元，其中中央控制單元包括至少一個處理單元，負責處理至少一個遠程無線單元的至少一個信道編碼功能和信道解碼功能。
2.根據權利要求1的通信系統，其中中央控制單元耦合到多個遠程射頻單元，至少一個處理單元負責處理多個遠程射頻單元的至少一個信道編碼功能和信道解碼功能。
3.根據權利要求1或2的通信系統，其中至少一個處理單元的每個處理單元用于執行多個信道編碼和多個信道解碼。
4.根據權利要求1、2或3的通信系統，還包括一根高密度用戶線，連接在至少一個遠程射頻單元和中央控制單元之間，使這兩者進行交互。
5.根據任一前述權利要求的通信系統，其中通信系統是一個微微小區通信系統。
6.根據任一前述權利要求的通信系統，其中至少一個遠程射頻單元是一個收發信機。
7.根據任一前述權利要求的通信系統，其中至少一個射頻單元是一個接收機。
8.根據任一前述權利要求的通信系統，其中至少一個射頻單元是一個發射機。
9.一種中央控制單元，該中央控制單元具有至少一個處理單元，用于處理與該中央控制單元交互的遠程射頻單元的至少一個信道編碼功能和信道解碼功能。
10.一種用于信息信號的接收和發射的遠程射頻收發信機單元，包括部分處理用于接收和發射的信息信號的裝置，以及與中央控制單元進行選擇性交互以對該中央控制單元中出現的信息信號進行信道編碼和信道解碼的裝置。
全文摘要
如例所示,對通信系統(160)的多個射頻(RF)頭(162—172)的信號處理位于中央控制單元(158),例如基站收發信機中。具體地講,在RF頭需要收發能力的情況下(例如在TDM微微蜂窩環境中),中央控制單元承擔每個RF頭的功率集中信道編碼和信道解碼,而RF頭原則上僅包含通信所需的RF電路系統。這樣,由信號處理引起的功率消耗和熱量產生被限制在中央控制單元(158),從而允許RF頭(162—172)成本和物理尺寸的減少。
文檔編號H04W88/10GK1207230SQ96199517
公開日1999年2月3日 申請日期1996年11月13日 優先權日1996年11月13日
發明者霍華德·貝恩 申請人:摩托羅拉有限公司