CN102204117B

CN102204117B - 针对限噪上行链路信号实现改进质量的方法和设备

Info

Publication number: CN102204117B
Application number: CN200880131770.2A
Authority: CN
Inventors: 贝尼·雷纳特森; 米格尔·洛佩斯; 肯尼斯·桑德博格
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 2008-11-04
Filing date: 2008-11-04
Publication date: 2014-07-23
Anticipated expiration: 2028-11-04
Also published as: EP2356755B1; EP2356755A2; US8965320B2; CN102204117A; WO2010053412A3; WO2010053412A2; US20110212741A1

Abstract

一种在电信系统中的无线电基站中针对限噪上行链路信号实现改进质量的方法，所述无线电基站包括多个收发机单元，每个收发机单元包括至少一个接收机单元，自适应地分配(S10)可用收发机单元，以在所述无线电基站中的至少两个单独的接收机单元上实现对所识别的限噪信号的并行处理。以及组合(S20)所述并行处理后的限噪呼叫，以提供具有改进信噪比的接收信号。

Description

针对限噪上行链路信号实现改进质量的方法和设备

技术领域

本发明一般地涉及噪声减轻，更具体地，涉及用于针对电信系统上行链路中的限噪呼叫或信号改进质量的方法和装置。

背景技术

由于功率预算取决于GSM(移动通信全球系统)基站收发站(BTS)接收机中的敏感度，所以该灵敏度十分重要。在图1中示出了典型的、示意性GSM网络。当考虑多个网络的链路预算时，经常看到上行链路是限制性链路(例如，从用户设备(UE)至基站(BTS))。因此，如果用户移动至小区边界，那么首先断开的典型是上行链路。因此，改进上行链路将改进大多数网络的小区覆盖。这将导致需要布局的站点的数量减少，因此节省了站点租赁和硬件。

通过几个因素限制接收机的灵敏度，最显著的一些包括：

●设备中的热噪声(背景噪声、塔装放大器(TMA)、馈电线、无线电单元接收机等)

●来自其它发射机(移动电话和其它基站)的伪发射

●来自强干扰源的非线性

覆盖宏小区的大多数基站收发站使用双向分集的概念来改进上行链路信号。这就意味着从天线到接收机一直使用两个单独的天线路径(参照图2)。来自两个天线分支的信号在收发机(接收机)中组合，且获取灵敏度增益。该增益包括两部分：分集增益和功率增益：

●因为具有两个或多个信号可以减轻衰落的不利效果，所以获取分集增益。

●功率增益来自可以在接收机中相干地组合信号、从而增加信噪比(SNR)的事实。尽管在实践中总是存在实现损失，但是理论上改进是3dB。

针对GSM系统，TRX(收发机)针对一个GSM载波提供无线电增益路径。典型地，GSM系统使用时分复用方案，其中每个载波分为空中的8个时隙。典型地，TRX包含一个发射机和一个接收机。接收机可以管理以上描述的双向分集。

专利公开WO 02/11301公开了采用信号延迟以及将该技术与多路径信号组合以提供CDMA空中转发器和低噪放大器系统中的多路径分集增益。

在限噪系统中，在不向站点(例如基站收发站点)增加额外的天线、馈电线、或其它硬件单元的情况下，无法以任何已知的方式改进上行链路中的接收机灵敏度。

发明内容

本发明的目标是提供在不需要增加附加硬件的情况下实现的用于噪声减轻的方法和装置。

基本上，提出了一种针对电信系统的无线电基站中的限噪上行链路信号实现改进质量的方法，其中所述无线电基站包括多个收发机单元(每个收发机单元包括至少一个接收机单元)，该方法包括以下步骤：自适应地分配(S10)可用收发机单元，以在所述无线电基站中至少两个单独接收机单元上实现对所识别的限噪信号的并行处理，以及随后组合(S20)并行处理后的限噪呼叫，以提供具有改进信噪比的接收信号。

本发明的优点包括：

针对限噪呼叫的改进SNR，以产生改进的覆盖。

通过更有效地利用可用资源来获取更好的灵敏度。

附图说明

结合附图，通过参照以下描述，可以最好地理解本发明以及其目标和优势，其中：

图1是可以实现本发明实施例的系统的示意性示例；

图2是现有技术的示例；

图3是根据本发明的装置的示例；

图4是根据本发明的方法的示例；

图5是根据本发明的方法的另一个示例；

图6是根据本发明的方法的其它示例；

图7是根据本发明的方法的另一个示例；

图8是根据本发明的装置的示意性示例。

缩写

ARFCN 绝对射频信道号

BEP 误比特概率

BSC 基站控制器

BTS 基站收发站

C/I 载波干扰比

C/N 载波噪声比

CXU 配置切换单元

GSM 全球移动通信系统

MRC 最大比率组合

NF 噪声系数

RBS 无线电基站

RF 射频

RXQUAL 所接收的信号质量

SNR 信噪比

TDMA 时分多址

TMA 塔装放大器

TRU 收发机单元

TRX 收发机

具体实施方式

将在GSM基站收发站(BTS)的上下文环境中描述本发明，然而，本发明一般地应用于需要改进信噪比的任何接收装置中。

本发明的一般方面涉及针对限噪的呼叫增加上行链路信噪比。针对这种呼叫，利用(在给定时隙期间)临时可用或空的接收机，从而改进上行链路信噪比。如果在特定时段期间接收机不用于任何业务量或信令，则认为该接收机(在时隙期间)是空的。通过本公开，将使用术语时隙，因为讨论的主要部分涉及GSM系统中的实施方式。然而，本发明的更一般的方面同样可应用于TDMA系统，其中时隙形成基本的无线电资源单元。

在本发明中，使用相同的射频(RF)上行链路路径，但是针对每个限噪信号或呼叫的活跃接收机的数量翻倍或更多。限噪信号馈送至多个TRX进行并行处理。一旦将信号从模拟转换至数字域，它们可以以各种方式组合。例如，来自多个TRX的均衡输出可以通过所谓的蔡斯软组合或最大比率组合来进行组合。将这些改进的软值馈送至信道解码器。该过程产生改进的接收机灵敏度。

将接收机的噪声系数(NF)定义为天线端口处的SNR和基带单元的输入处的SNR之间的比率(以dB为单位)。由于接收机的模拟组件中的缺陷或噪声，NF对SNR中的损失进行量化。通过在多个TRX中并行处理相同信号，减轻通过TRX中的模拟组件所引入的噪声的效果，与获取普通分集的功率收益的方式大致相同。最终结果是NF的有效降低。

自适应地执行无线电资源的分配。即，只有那些微弱的且有危险掉线的呼叫将得到额外的接收机。此外，只要有可用的资源以及有需要，就可以这样做。因而，以任何方式都不会降低站点的能力，但可以优化可用无线电资源的使用。

注意，该思路与通过从双向分集到四向分集或其它经典的分集方案改进灵敏度是不同的。在四向分集中，需要更多的天线和馈电线。此外，一旦配置了站点，就永久地分配所有的无线电资源。本发明不意在取代传统的分集，但是通过有效的利用所有可用的硬件来对其进行补充和改进。

本发明的实施例的基本方面是充分利用空接收机(即空闲的接收机)，以及将它们用于限噪的呼叫或信号。通过在多个TRX中并行(在大约相同的时帧中)处理相同的信号，减轻了TRX中模拟组件引入的噪声的效果。只要不同的TRX中的噪声源不完全相关，这就是可能的。可以采用任何已知的方法来组合来自多个分支的数字信号，例如最大比率组合或蔡斯软组合。

参照图3中的系统以及图4中的流程图，将描述针对限噪上行链路信号实现改进质量的方法的实施例。所述系统包括至少一个天线分支、天线放大器(TMA)、RX分路器、以及多个收发机单元TX1、TX2、TX3(每个包括至少一个接收机单元RX和传统的基带转换单元)。每个收发机的输出端耦合至组合单元。

基本上，参照图4，为了改进在限噪信号或呼叫的场景下的接收机的噪声系数，自适应地分配S20可用收发机单元，以在无线电基站中的可用并行的至少两个单独的接收机单元上实现对识别的限噪信号的联合并行处理，以及组合S30并行处理后的限噪呼叫，以提供具有改进信噪比(例如改进的噪声系数(NF))的接收信号。

在这种意义上的分配用于描述将输入的呼叫或信号分配给特定收发机和接收机中的特定时隙或时刻的过程。

典型地，执行实际上在接收机上的时隙中将输入信号或呼叫识别(S10)为限噪的第一步骤。在TDMA的情况下，以其最一般的含义来使用术语时隙。典型地，这可以通过估计原始误比特率(例如正如在RXQUAL中、或误比特概率BEP)、误帧率或误块率以及所接收信号的强度来实现。均衡器也可以估计信号的C/I或C/N。

参照图5，将描述本发明的方法的另一个实施例。为了在两个或多个接收机上实现对相同限噪信号的联合和并行处理，需要确定限噪呼叫位于其上的可用并行时隙。如果时隙与所考虑的时隙在时间上一致，则认为时隙是并行的。因此，确定(S20’)在与其上识别了限噪呼叫的接收机并行的至少一个接收机上是否存在可用的(例如空闲的、空的)并行时隙。如果确定这种时隙可用，那么将限噪呼叫附加地分配(S25)给可用时隙，以实现对信号的并行处理。接下来，组合(S30)至少两个处理后的信号以提供改进的信号。

然而，参照图6，如果不存在这种可用的并行时隙，那么根据根据本发明的方法的其它实施例执行提供这种时隙(S21)的其它步骤。

根据实施例，将所识别的限噪呼叫或信号重新分配(S23)给在另一个接收机上具有可用并行时隙的接收机中的时隙。可以在限噪信号首先分配所至的同一接收机单元中、或分配所至的系统中的另一接收机单元中执行重新分配。接下来，限噪呼叫附加地分配(S25)给该可用时隙，以实现对信号的并行处理。接下来，组合(S30)至少两个处理后的信号，以提供改进的信号。

根据另一实施例，也参考图6，重新分配(S22)与限噪信号原始分配所至的时隙并行的时隙中的非限噪呼叫或信号，以使并行时隙可用。接下来，将限噪呼叫附加地分配(S25)给该可用时隙，以实现信号的并行处理。接下来，组合(S30)至少两个处理后的信号，以提供改进的信号。可以使用任何形式的信号组合。

附加实施例(未示出)包括重新分配限噪呼叫和非限噪呼叫，以提供可用并行时隙的集合，用于对限噪呼叫的联合并行处理。

尽管到目前为止在使用一个天线分支的系统的上下文中描述了本发明，但是它同样可应用于采用两个或多个天线分支来接收针对基站收发站的输入信号的系统。

该过程描述如下(除了已经示出和描述的流程图之外)

1、在上行链路上识别限噪的呼叫或信号。这典型可以通过估计原始误比特率(例如在RXQUAL中、或误比特概率BEP)、以及测量信号强度来实现。均衡器也可以估计和报告信号的C/I或C/N。此外，接收机算法可以确定噪声的来源是否是来自其它移动站点的干扰、或是否是热噪声。使用这些统计数据，识别需要SNR中提高的微弱呼叫。

2、确保限噪呼叫在另一个TRX上同时(例如并行)具有空时隙。这可以通过将限噪呼叫移至另一个时隙或TRX、移动另一个呼叫或两者都移动来实现。以下在文献中进一步描述该步骤。

3、在具有空时隙的TRX上，激活接收机，并调谐至与限噪呼叫相同的跳频序列或固定的ARFCN。

4、组合接收机信息，以获取更高的SNR。这可以通过将数字信号从一个TRX发送到另一个TRX、然后使用组合算法(例如最大比率组合MRC)、或通过均衡所有的信号然后组合软值来实现。

如前所述，确保限噪呼叫在相同时隙上获得空TRX有不同的方法。在图7中示出了三个可能的不同方法。首先，A)限噪呼叫从TRX3和时隙6移至TRX5和时隙6。然而，移动限噪呼叫有很大的风险。第二，相反，可以考虑选择B)。在B)中，TRX6和时隙2上的非限噪呼叫移至时隙3，以及以这种方式清空与TRX5时隙2上的限噪呼叫一起使用的TRX6 时隙2接收机。最后，根据示例C)，TRX4中时隙6上的非限噪呼叫或信号可以移至相同TRX上的时隙5。接下来，TRX3中的时隙6上的限噪呼叫可以利用所有接收机TRX4、TRX5、TRX6上的时隙6。

注意，图7示出具有典型RBS配置的6个TRX的小区。

根据本公开的方法的实施例典型地在BTS和BSC中需要新软件或现有软件(或硬件)的自适应。BTS需要能够激活接收机、将其调谐至另一个呼叫的跳频序列，然后组合该信息以得到更高的SNR。BSC必须能够移动业务量，以清空时隙，从而释放接收机(如果必要)。此外，BSC必须跟踪用于支持限噪呼叫的时隙上的接收机，从而没有新的呼叫分配在这些时隙上。这种时隙的示例是图7中的TRX4上的时隙3。

因此，参照图8，根据本发明适于在电信系统中实现方法实施例的装置典型地包括：单元20，用于自适应地分配可用收发机，以在至少两个单独的可用接收机上提供对所接收的限噪信号的并行处理；以及单元30，用于组合并行处理后的信号，并提供具有改进的信噪比的接收信号。优选地，在电信系统的无线电基站中提供该装置。具体地，需要自适应分配单元20适于识别和激活针对相同信号的多个接收机。此外，如图8中所示，该装置需要响应与来自基站控制器BSC的分配相关的指令。

此外，电信系统中的基站控制器BSC典型地适于获知关于激活的和可用的接收机(例如接收机上的时隙)的通知，以及自适应地分配输入的限噪信号，以在多个接收机上实现并行处理。

建议如果小区正承载大量的业务量，因而接近拥塞，同时具有其中接收机正在支持限噪呼叫的时隙，则BSC应该命令BTS停止支持限噪呼叫，即，仅使用接收机的时隙(图8中的TRX4上的时隙3)应针对新的呼叫可用。当小区中发生拥塞时，这意味着限噪呼叫没有得到任何附加的接收机。

可以使用的接收机越多越好，以及对于可以添加的附加接收机的数量没有理论上的限制。随着基站技术的进步和组件的缩小，多个接收机(4、6或更多)可以共享相同的物理卡。尽管这不是本发明的要求，但是它可以方便其实施。

BSC也可以执行无线电资源的分配，从而优化上述步骤的性能。例如， BSC会尽力避免在共享相同物理卡的TRU中分配两个微弱的限噪信号。而是，将限噪信号分配至位于不同物理卡的TRU中。

本发明的优势包括：

针对限噪的呼叫具有改进的SNR，以产生改进的覆盖。

只通过BTS和BSC中的软件升级就可以实现该改进。通过更有效的利用可用资源获得更高的灵敏度。

可以在传统硬件中很容易地实现本发明。

本领域技术人员将理解在不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围内作出各种修改和变化。

Claims

1.一种在电信系统的无线电基站中针对限噪上行链路信号实现改进质量的方法，所述无线电基站包括多个收发机单元，每个收发机单元包括至少一个接收机单元，其特征在于：

自适应地分配(S20)可用收发机单元，以在所述无线电基站中的至少两个单独接收机单元上的可用并行时隙上实现对所识别的限噪信号的联合并行处理；

组合(S30)并行处理后的限噪信号，以提供具有改进信噪比的接收信号。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：在第一接收机单元中的时隙上识别(S10)限噪信号。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：确定(S20’)在至少第二接收机单元上是否存在可用并行时隙。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：将所述限噪信号附加地分配(S25)给所述至少第二接收机单元上所确定的可用并行时隙。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于：如果不存在所确定的可用并行时隙，则提供(S21)可用并行时隙。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于：如果不存在所确定的可用并行时隙，则从并行时隙重新分配(S22)非限噪信号，以在第二接收机单元中提供可用并行时隙；以及将所述限噪信号附加地分配(S25)给所提供的可用并行时隙。

7.如权利要求5所述的方法，其特征在于：如果不存在所确定的可用并行时隙，则将所识别的限噪信号重新分配(S23)给在至少第二接收机单元上具有可用并行时隙的可用时隙；以及将所述限噪信号附加地分配(S25)至所提供的可用并行时隙。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于：将所识别的限噪信号重新分配给所述第一接收机内的时隙中。

9.如权利要求7所述的方法，其特征在于：将所识别的限噪信号重新分配给收发机单元中的可用时隙，所述收发机单元包括至少两个接收机单元，其中所述至少两个接收机单元之一中的时隙具有所述至少两个接收机单元中的另一个上的可用并行时隙；以及将所述限噪信号附加地分配(S25)给所述可用并行时隙。

10.如前述权利要求中任一所述的方法，其特征在于：所述组合步骤(S30)包括软组合。

11.一种在电信系统的无线电基站中针对限噪上行链路信号实现改进质量的装置，所述无线电基站包括多个收发机单元，每个收发机单元包括至少一个接收机单元，其特征在于：

装置，用于自适应地分配(S20)可用收发机单元，以在所述无线电基站中至少两个单独接收机单元上可用并行时隙上实现对所识别的限噪信号的联合并行处理；

装置，用于组合(S30)并行处理后的限噪呼叫，以提供具有改进信噪比的接收信号。

12.一种电信系统中的基站，包括根据权利要求11的装置。