CN1096211C - 用于移动通信中继系统的告警方法和装置 - Google Patents

Abstract

在具有多个中继模块的移动通信中继系统中的告警方法和装置，用于通知基站一个中继模块出现故障。中继模块分别检验自-中继模块是否出现故障。中继接口单元根据特定的中继模块的失效把告警状态通知基站。

Description

用于移动通信中继系统的告警方法和装置

                           发明背景

1.发明领域

本发明涉及移动通信系统，以及更具体地，涉及告警方法和装置，用于通知基站：在具有多个中继模块的移动通信中继系统中有一个中继模块出现故障。

2.相关技术的描述

作为典型移动通信系统的蜂窝系统从按有规则的间隔安放的基站提供通信业务给多个移动台。基站被放置在固定位置，而移动台按照用户位置移动。移动台有时可能在无线电波的阴影区，例如，在建筑物内，地铁站或拱廊，或在电梯的封闭区内。当无线电波从基站被发送到这样的地区时，将有很大的路径损耗。例如，在建筑物内的无线电波的特点为，具有非常短时延的多径衰落。因此，当无线电波从基站被发送到建筑物内时，信号性能变坏。而且，如果无线电波从基站被发送到墙的后面或电梯的后面，则信号性能由于遮掩现象而变坏，由于信号恶化，这就难于提供通信业务给位于这样的无线电波遮掩区的移动台。

所以，已提出了某些技术，用于扩大通信业务区域，而不管移动台的位置。例如，在授权给Gilhousen等人的题为“CDMAMicrocellular telephone system and distributed antenna system therefor(CDMA微蜂窝电话系统以及因之而来的分布式天线系统)”的美国专利No.5,280,472中公开的技术，和由chang-hyun Oh在1996年5月9日提交的韩国专利申请No.96-15231，用于中继(CDMA系统中)在多个分布天线和基站收发信机之间的和在具有多个“延时单元”或“分布单元”的CDMA系统中的码分多址(CDMA)通信信号(在CDMA系统中)，这些“延时单元”或“分布单元”是通过各自的天线与移动台通信的中继模块。分布天线系统提供多径信号以便于信号分集。因此，通信业务可被提供给处在无线电波阴影区的移动台，借此改进系统性能。

然而，在上述的移动通信系统中，中继模块位于远离基站的地方，并且在无人控制的情况下工作。所以，基站不能确定是否有中继模块出现故障。例如，每个中继模块只是通过装在其前面板上的发光二极管(LED)显示电源的开/关状态。实际上，这些系统并不提供用于检验是否有中继模块出现故障、显示故障指示、或通知基站是否有中继模块出现故障的各种方法。所以，基站不能监视中继模块的告警状态。因此，系统的管理效率和可靠性都变坏与恶化。

                         发明概述

所以，本发明的一个目的是提供用于从基站监视中继模块的告警状态的方法和装置。

在实施本发明的移动通信中继系统的告警方法中，中继模块分别检验自-中继模块是否出现故障。中继接口单元根据中继模块的失效把告警状态通知基站收发信机。

实施本发明的移动通信中继系统的告警装置包括：被安装在中继接口单元中的告警监视器，用于发送状态询问消息，以便通过顺序指定中继模块询问中继模块是否出现故障，并且根据从相应的中继模块接收的应答消息中的状态信息把告警状态通知基站收发信机；以及被逐个安装在中继模块中的失效检测器，用于响应于指明自-中继模块的状态询问消息检验自-中继模块是否出现故障，和发送状态信息给告警监视器。

从要结合附图阅读的以下的对说明性实施例的详细描述，本发明的这些和其他的目的，特性与优点将变得很明显。

                     附图简述

图1是其中实施本发明的移动通信中继系统的方框图；

图2是按照本发明的实施例的告警监视器的方框图；

图3是按照本发明的实施例的失效检测器的方框图；

图4是由按照本发明图2的告警监视器的微控制器实行的告警方法的流程图；

图5是按照本发明的用于接收状态询问消息的图3的失效检测器的微控制器的运行的流程图；

图6a显示按照本发明的实施例的状态询问消息的格式；以及

图6b显示按照本发明的实施例的应答消息的格式。

                   优选实施例的详细描述

在以下的描述和附图中，诸如电路结构，处理流程和消息格式等那样的具体细节被提出，以提供对本发明的更透彻的了解。然而，本领域的普通技术人员将会看到，本发明可不用这些具体细节来实现。在其他的例子中，众所周知的功能和结构的描述被省略，以避免掩盖了本发明。

参照图1，图中显示了在上述韩国专利申请No.96-15231中公开的CDMA通信系统的无线电波中继装置。图1的无线电波中继装置通常包括基站100和分布天线单元(DAE)200。基站100包括数字信号处理器110，收发信机120和分布天线接口(DAI)130。数字信号处理器110处理发送的数字信号，以产生中频(IF)信号，并处理接收的IF信号，以恢复数字信号。收发信机120把从数字信号处理器110产生的IF信号变换成CDMA高频信号，并把接收的CDMA高频信号变换成IF信号。DAI 130被电连接在收发信机120和DAE 200之间。DAI 130通过端Tx_IN接收来自收发信机120的高频信号S11(在869-894MHz的频率范围)，其中S11信号被衰减和放大，然后通过端Tx_OUT A作为信号S14被发射。而且，DAI 130把信号S11延迟一段预先约定的时间，然后，在端Tx_OUT B上产生延时的S11信号(即，信号S15)。从DAI 130产生的信号S15允许移动台作为RAKE(瑞克)接收机运行。信号S15比起信号S14延时1.25μs。

DAI 130也分别通过端口Rx_IN A和端口Rx_IN B接收信号S16(在824-849MHz的频率范围)和信号S17(在824-849MHz的频率范围)，其中这样的信号被衰减和放大，以便生成各自的信号S12和信号S13。信号S12和信号S13分别通过DAI 130的端口Rx_OUT A和端口Rx_OUT B被发送到收发信机120。

DAE 200具有分布单元300A1，300A2，300B1和300B2，用于提供时间分集和空间分集，以便支持即使在诸如上述的无线电波阴影区中的业务。DAE 200包括第一DAE排(string)(A排)和第DAE排(B排)。第一DAE排(A排)包括在空间上互相分布地连接的一系列天线ANT A1和ANT A2，以及分布单元300A1和300A2，它们分别连接到天线ANT A1和ANT A2。第DAE排(B排)包括在不同于第一DAE排的空间上互相分布地连接的一系列天线ANTB1和ANT B2，以及分布单元300B1和300B2，它们分别连接到天线ANT B1和ANT B2。分布单元300A1和300B1被同样地放置在任何一个地方，以构成第一节点Node #1，及分布单元300A2和300B2被同样地放置在另一个地方，以构成第二节点Node #2，以便提供空间分集。分布单元和相应天线的数目可以增加，虽然图1的系统显示了每个DAE排只具有两个分布单元和两个天线。

DAI 130和DAE 200构成分布天线装置。一个分布单元把从DAI130或另一个分布单元接收的信号通过天线发送到移动台，并把从移动台接收的信号发送到另一个分布单元或DAI 130。每个分布单元延时并接着发送CDMA信号，该信号从收发信机120中被发送，并由DAI 130处理。第一节点Node #1的两个分布单元300A1和300B1接收分别被延时0μs和1.25μs的信号S14和S15(如以上所述)，然后通过天线ANT A1和ANT B1把进一步被延时2.5μs的信号分别发送给第二节点Node#2以及移动台。由于移动台接收从两个节点发送的信号，所以它可作为RAKE接收机运行。例如，如果移动台从第一节点移到第二节点，则延时0μs和1.25μs的信号的信号强度增加，而延时2.5μs和3.75μs的信号的信号强度降低。所以，由于移动台接收从第二个节点发送的信号，因而移动台作为RAKE接收机运行。

此后，将描述当他们被应用到上面公开的韩国专利申请No.96-15231的系统时的本发明的优选实施例。分布单元300A1，300A2，300B1和300B2被称为中继模块，及DAI 130被称为中继接口。例如，假定在DAE 200内的分布单元数目(包括单元300A1，300A2，300B1和300B2)是16，对于第一和第DAE排的每一排的分布单元数目是8。

现在参照图2，图中显示了当应用于图1的无线电波中继装置中时的按照本发明的告警监视器。告警监视器包括微控制器202和调制解调器204，并被连接到基站100的DAI 130(图1所示)。告警监视器，在微控制器202的控制下，通过顺序指明分布单元来发送状态询问消息，然后按照从相应的分布单元所接收的应答消息中的状态信息把告警状态通知基站100。状态询问消息询问有关是否有分布单元出现故障。

如上所述，微控制器202控制告警监视器的运行。在本发明的优选实施例中，微控制器202使用8位CMOS(互补型金属氧化物半导体)EEPROM(电可擦可编程只读存储器)微控制器。如下面详细地讨论的那样，图4的流程图显示了微控制器202被编程执行的步骤。微控制器202被连接到调制解调器204和基站100内的系统的上电平控制装置(图上未示出)。由于DAE 200远离基站100及DAI 130位于基站100内，所以，一个数据收发信机或缓冲器被用来从微控制器202发送数据到基站100。调制解调器204被连接到微控制器202和DAI 130的接收端Rx_IN A和Rx_IN B。特定地，调制解调器204被连接到从分布单元300A1，300A2，300B1和300B2接收高频信号S16和S17的高频同轴电缆。

现在参照图3，图中显示了当应用于图1的无线电波中继装置中时的按照本发明的失效检测器。失效检测器包括第一电平检测器302和第二电平检测器306，定向耦合器304，微控制器308，调制解调器310和ID(标识)设置器312。本发明的失效检测器(图3所示)被连接到图1的每个分布单元300A1，300A2，300B1和300B2。如在下面更详细地描述，失效检测器在微控制器308的控制下，根据指明自-分布单元的状态询问消息确定一个特定的自-分布单元是否出现故障。然后微控制器308通过应答消息发送状态信息给图2所示的告警监视器。自-分布单元是指在其中安装有图3的失效检测器的分布单元。

第一电平检测器302，有效地被连接在微控制器308和自-分布单元的发送端Tx OUT之间，检测从自-分布单元发送到另一个分布单元的高频发射信号电平。定向耦合器304，有效地被放置在自-分布单元和自-分布单元的天线之间的信号传输路径上，引入从天线反射的信号。该定向耦合器304安放在被连接到天线的双工器的前端(未示出)。通常，定向耦合器引入的信号相应于高频信号电平的1/10到1/10000。第二电平检测器306，有效地被连接在微控制器308和定向耦合器304之间，检测从定向耦合器304产生的反射信号电平。第一和第二电平检测器302和306采用肖特基二极管检测器，以通过对高频信号的包络检波来检测直流电压电平。

失效检测器的微控制器308被用来控制失效检测器的运行。微控制器308是类似于图2的告警监视器的微控制器202的8位CMOSEEPROM微控制器。图5流程图所显示的操作在微控制器308中被编程。微控制器308有效地被连接到第一和第二电平检测器302和306，调制解调器310和ID设置器312。当从告警监视器接收指明自-分布单元的状态询问消息时，失效检测器的微控制器308通过确认分别从第一和第二电平检测器302和306产生的发射信号电平和反射信号电平，检验该自-分布单元是否正常运行。然后微控制器308通过调制解调器310发送应答消息给告警监视器。ID设置器312发送自-分布单元的唯一的ID给微控制器308。ID设置器312使用双列直插式组件(DIP)开关来产生唯一的ID。对于DAE 200的每个分布单元，唯一的地址被设置为ID。由于已假定在DAE 200内的分布单元数是16(即，对于A排和B排的各8个分布单元)，所以3比特的地址可用来独立地区分每排的分布单元。

图2的告警监视器和图3的失效检测器可根据状态询问消息和应答消息的发送和接收，通过被指定给每个分布单元的唯一的ID，在不同的分布单元之间进行鉴别。特定地，当告警监视器发送状态询问消息时，它通过ID顺序指明分布单元。在接收应答消息后，告警监视器可确定哪个分布单元发送该特定消息。而且当失效检测器接收状态询问消息时，它可从该ID确定特定的自-分布单元是否被指定。

另一方面，告警监视器的调制解调器204和失效检测器的调制解调器310，通过从分布单元接收高频信号S16和S17的高频同轴电缆(未示出)互相连接。由于调制解调器204和310使用与高频信号S16和S17比较而言的低频信号，所以不需要附加的传输路径。该传输路径只传输高频信号。然而，供电电源通过传输高频信号S14和S15的高频同轴电缆加到分布单元。

起始-终止同步系统被使用在调制解调器204和310之间。状态询问消息和应答消息分别按照图6a和6b所示的消息格式被发送和接收。特定地，图6a显示了从告警监视器发送到失效检测器的状态询问消息的格式。状态询问消息包括22比特的同步信号，单个起始比特，8比特的数据信号和单个终止比特。数据信号相应于指明一个分布单元的唯一的ID。在本发明的优选实施例中，如图6a所示，8比特的数据信号的3个比特(即b0-b7比特的b4，b5和b6)被用来指明ID。即，3个ID比特A0，A1和A2分别在比特位置b4，b5和b6被发送。当告警监视器发送状态询问消息时，包括20个逻辑“0”比特和2个逻辑“1”比特的同步信号被发送来表示通信序列的起始，且起始比特，数据比特和终止比特被顺序发送。数据以最低有效位(LSB)(即，b0)到最高有效位(MSB)(即，b7)的次序和以128波特率和以128bps的通信速率被发送。通过发送20个逻辑“0”比特和2个逻辑“1”比特的同步信号，特定分布单元的失效检测器可通过检测到第10比特(即终止比特)为止的信号从起始比特备用状态返回到接收备用状态。

现在参照图6b，图上显示了从失效检测器发送到告警监视器的应答消息的格式。应答消息包括单个起始比特，8比特的数据信号和单个终止比特。数据信号包括自-分布单元的ID和状态信息。特定地，ID是分别相应于A0，A1和A2的三个比特b4，b5和b6(来自比特串b0-b7)。状态信息数据，Er0和Er1，在LSB的b0和b1中传送。

数据比特Er0指明表示发射失效状态的状态信息的那个部分。微控制器308把由第一电平检测器302检测的发射信号电平和第一参考电平进行比较。如果发射信号电平低于第一参考电平，则微控制器308确定该自-分布单元为发射失效状态，并随之编码数据比特Er0。特定地，逻辑“1”的状态信息Er0表示发射失效状态，而逻辑“0”的状态信息Er0代表正常状态。

接着数据比特Er1指明表示电压驻波比(VSWR)失效状态的状态信息的那个部分。微控制器308把由第二电平检测器306检测的反射信号电平和第二参考电平进行比较。如果检测的反射信号电平高于第二参考电平，则微控制器308确定该自-分布单元为VSWR失效状态，并随之编码数据比特Er1。特定地，逻辑“1”的状态信息Er1代表VSWR失效状态，而逻辑“0”的状态信息Er1表示正常状态。

现在参照图4，图上显示了告警监视器的微控制器202(图2)的运行流程图。初始地，在例如电源接通的初始化运行期间，微控制器202把地址ADDR清除为0并设置标记FLG为逻辑“0”(步骤400)。地址ADDR是顺序指明分布单元的数值，如上所说明的，它相应于分布单元的ID。地址ADDR从0到7以1为增量顺序增加。当地址ADDR增加到7时，它被初始化为0。标记FLG被用来在第一和第DAE排之间进行区别，因为它们具有不同的传输路径，如图1所示。假定逻辑“0”的FLG指明第一DAE排，及逻辑“1”的FLG指明第DAE排。

接着，确定确认周期是否已过去(步骤402)。例如，假定确认周期被设置为0.5秒。如果确定确认周期已过去，则下一步是检验标记FLG(步骤404)。如果FLG被确定为逻辑“0”，则作为ID的地址ADDR为0的状态询问消息通过调制解调器204被发送给第一DAE排(步骤406)。在初始化后，由于第一地址ADDR是0，所以ID将是第一分布单元的ID，例如，图1所示的第一DAE排的分布单元300A1。另一方面，如果FLG被确定为逻辑“1”，则作为ID的地址ADDR为0的状态询问消息通过调制解调器204被发送给第DAE排(步骤408)。接着，对是否接收到响应于发送的状态询问消息的应答消息进行确定(步骤410)。

现在参照图5，图上显示了失效检测器的微控制器308在接收到发送的状态询问消息(图4的步骤406或408)后运行的流程图。微控制器308在接收备用状态期间等待同步信号(步骤500)。当同步信号被调制解调器310接收时，微控制器308接收跟随在同步信号后的状态询问消息(步骤502)。

接着，微控制器308确定状态询问消息的ID是否等于由ID设置器312设置的唯一的ID(步骤504)。如果他们不相等，则由于状态询问消息的ID没有指明该自-分布单元，所以微控制器308返回到步骤500。另一方面，如果他们相等，则确认分别从第一和第二电平检测器300和304产生的发射信号电平和反射信号电平(步骤506)。接着，通过检验自-分布单元是否出现故障来确定告警状态(步骤508)。特定地，如上所述，如果发射信号电平低于第一参考电平，则自-分布单元被确定为处在发射失效状态。而且如果反射信号电平高于第二参考电平，则自-分布单元被确定处在VSWR失效状态。

失效检测器的微控制器308然后按照告警状态的状态信息通过调制解调器310发送应答消息给告警监视器(步骤510)。应答消息包括自-分布单元的状态信息Er0和Er1与ID信息A0，A1和A2。然后微控制器308返回到步骤500的接收备用状态。如上所示，失效检测器根据指明自-分布单元的状态询问消息检验自-分布单元是否出现故障，并发送状态信息给告警监视器。

回到图4的步骤410，如果从分布单元的失效检测器接收到应答信息，则微控制器202存储应答消息的状态信息(步骤412)。另一方面，如果未接收到应答消息，则假定相应的分布单元出现故障，且微控制器202存储表明相应的分布单元出现故障的状态信息(步骤414)。

接着，检验标记FLG以确定FLG是否为逻辑“0”(步骤416)。如果确定FLG为逻辑“0”，则FLG被设置为逻辑“1”(步骤418)，然后地址ADDR增加1(步骤420)。此后，以上的运行对于由地址ADDR指定的下一个分布单元重复进行(返回到步骤402)。如果(在步骤416)FLG被确定为逻辑“1”，则FLG被初始化为逻辑“0”(步骤422)。接着，检验地址以确定地址ADDR是否为7(步骤124)。如果ADDR是7，则确定在以上例子中所有分布单元(即两个单独的排的DAE 200的16个分布单元，每排具有8个分布单元)的运行已完成。接着，基站100的告警状态的输出被更新(步骤426)。特定地，如果对16个分布单元的告警状态的确认已结束，则微控制器202把确认结果通知基站。由于以上的运行是相对于第一和第二DAE排以例如0.5秒的间隔完成16次，所以告警输出每8秒更新一次。然后微控制器202把地址ADDR初始化为0(步骤428)，处理流程返回到步骤402。而且如果(在步骤424中)地址ADDR不是7，则ADDR增加1(步骤420)，处理返回到步骤402。

如上所显示，告警监视器询问分布单元是否出现故障，并按照从相应的分布单元接收的应答消息的状态信息把告警状态通知基站。因此分布单元(即中继模块)检测它们的失效状态，且DAI(即中继接口单元)按照中继模块的失效状态把告警状态通知基站。有利地，由于基站能通过告警状态的输出来监视中继模块的告警状态，所以系统可被有效地使用和提高可信度。

虽然本发明是参照本发明的一个特定优选实施例而被显示和描述的，但本领域技术人员会明白，其中可做出形式和细节上的各种改变而不背离本发明的精神和范围。例如，本发明可应用到使用中继模块的移动通信系统，例如个人通信业务(PCS)，以便通过中继通信信号得到增强的系统性能。确认中继模块的告警状态的次序，确认周期，或告警状态的输出更新周期也可变化。所以不认为本发明被限制在作为用于实现本发明的最好模式所公开的特定实施例，而认为本发明包括属于附属权利要求范围内的所有实施例。

Claims (11)

1.一种移动通信中继系统的告警方法，该系统具有多个中继模块和用于提供在所述多个中继模块与基站收发信机之间的接口的中继接口单元，所述方法包括以下步骤：

由所述中继模块通过检验自-中继模块是否处在一个失效状态来确定告警状态，所述失效状态包括发射失效状态、电压驻波比(VSWR)失效状态，以及它们的组合之一；以及

当所述自-中继模块处在失效状态时，把所述告警状态通知所述基站收发信机。

2.根据权利要求1所述的告警方法，其特征在于，确定所述告警状态的步骤还包括以下子步骤：

把从所述自-中继模块发送到另一个中继模块的发射信号电平和第一参考电平进行比较；

当所述发射信号电平低于所述第一参考电平时检测所述自-中继模块的所述发送失效状态；

把从所述自-中继模块的天线产生的反射信号电平和第二参考电平进行比较；以及

当所述反射信号电平高于第二参考电平时检测所述自-中继模块的所述VSWR失效状态。

3.一种移动通信中继系统的告警装置，该系统具有多个中继模块和用于提供在所述中继模块与基站收发信机之间的接口的中继接口单元，所述装置包括：

被连接到所述中继接口单元的告警监视器，用于发送状态询问消息，以便通过顺序指定中继模块询问所述多个中继模块是否出现故障，并且按照被包括在从所述多个中继模块的至少一个中继模块所接收的应答消息中的状态信息把告警状态通知基站收发信机；以及

被连接到每个所述中继模块的失效检测器，用于响应于指明所述自-中继模块的所述状态询问消息，检验自-中继模块是否出现故障，并将指示通过检验自-中继模块是否出现故障而确定的所述告警状态的所述状态信息发送给所述告警监视器。

4.根据权利要求3所述的告警装置，其特征在于，每个所述告警监视器和所述失效检测器包括调制解调器，有效地被连接到在所述接口单元和所述中继模块之间的传输路径，用于发送和接收所述状态询问消息与所述应答消息。

5.根据权利要求4所述的告警装置，其特征在于，每个所述失效检测器包括：

第一电平检测器，用于检测从所述自-中继模块输出到另一个中继模块的发射信号电平；

定向耦合器，有效地被安放在到所述自-中继模块的天线的信号传输路径上，用于引入从所述天线反射的信号；

第二电平检测器，有效地被连接到所述定向耦合器，用于检测从所述定向耦合器产生的反射信号电平；以及

控制器，有效地被连接到所述第一电平检测器和所述第二电平检测器，用于检验所述自-中继模块是否处于失效状态。

6.根据权利要求5所述的告警装置，其特征在于，所述控制器根据接收指明所述自-中继模块的所述状态询问消息，通过确认从所述第一和第二电平检测器产生的所述发射信号电平与所述反射信号电平，检验所述自-中继模块是否处在失效状态，以及通过所述调制解调器发送所述应答消息给所述告警监视器。

7.根据在权利要求6所述的告警装置，其特征在于，所述控制器确定：相应的中继模块的所述失效状态是发射失效状态和电压驻波比失效状态之一，当所述发射信号电平低于第一参考电平时是发射失效状态，和当所述反射信号电平高于第二参考电平时是电压驻波比(VSWR)失效状态。

8.根据权利要求3所述的告警装置，其特征在于，所述多个中继模块的每一个具有唯一的标识。

9.根据权利要求3所述的告警装置，其特征在于，当对于全部所述多个中继模块完成所述告警状态的确认时，所述告警监视器更新给所述基站收发信机的告警状态信息。

10.根据权利要求3所述的告警装置，其特征在于，其中所述告警监视器还确定：当对所述状态询问消息没有应答时相应的中继模块出现故障。

11.根据权利要求3所述的告警装置，其特征在于，其中所述控制器是所述自-中继模块的微控制器。

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