CN1127816C - 调整蜂窝无线电中继器频率的方法以及中继器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种调整蜂窝无线电网络中中继器(302)的无线频率的方法。中继器(302)至少在一个特定无线频率上放大双向无线电连接的无线电信号(170)，该无线电连接在基站(100)与用户终端(150)之间。根据本发明，中继器(302)监视由至少一个基站(100)传送的无线电信号(170)，并且根据包括在它所监视的无线电信号(170)中的信息自动调谐以放大特定无线频率的信号(170)。所监视的无线电信号包括一个控制信道，例如为广播无线电信号，该控制信道包括基站(100)的工作频率上的信息。监视装置(404)最好类似于用户终端设备(150)。

Description

调整蜂窝无线电中继器频率的方法以及中继器
技术领域
本发明涉及一种在蜂窝无线电系统中调整中继器无线频率的方法，中继器至少在一个特定的无线频率上放大双向无线电连接的无线电信号，前述双向无线电连接在基站与用户终端之间。
背景技术
蜂窝无线电系统利用中继器来覆盖基站的盲区。盲区是由困难的地形情况所引起的，这些地形情况包括山岭、建筑物和隧道。中继器有利地改进了基站与用户终端之间的无线电连接质量，因为中继器的使用和工作成本比实际基站的使用和工作成本更低，结构上也更加简单。与基站相比，中继器提供了相当大的节省，尤其是在电信连接中，因为它并不需要昂贵的固定传送能力，而在基站与基站控制器之间却需要这种固定传送能力。
中继器经常用于公路隧道、地铁、停车场以及其他类似的地下位置中，从这些位置很难或者不可能实现与基站的直接无线电连接。在开阔地形中使用中继器更困难，因为在基站与用户终端之间无线电信号通过两条路径传播：直接和经过中继器。这会对接收信号产生多径传播信号分量形式的干扰。
因而中继器放大工作在特定频率上的基站的信号。必须调整每个中继器以放大特定基站所使用的无线频率。当涉及大量的基站时，将它们调整到正确频率变成一个费力且易于出错的任务。一般来说，网络管理员必须在网络中执行与扩充、增加容量以及调谐网络有关的频率变化。当重新分配频率时，必须修改每个基站区域内的中继器，以使用根据新频率分配计划的无线频率，因为中继器为信道可选择的，所以必须配置中继器以使用所需要的频率。在本领域中业已知道不必调谐到所需要频率的宽带中继器。
在现有技术中，中继器被人工调整以使用所需要的频率。在这种情况下，负责维护的人员到每个中继器用机械方法或者通过与中继器串行口相连的计算机来调整中继器所使用的频率。在另一种方法中，负责维护的人通过人工遥控来调整频率。在这种情况下，中继器通过无线电调制解调器来接收正确频率上的信息。例如，该无线电调制解调器可以是带有与其相连的调制解调器卡的常规GSM电话。中继器也可以通过短消息服务来接收正确频率上的信息，在这种情况下，GSM电话也与中继器相连。
然而，上述装置中的问题在于，存在涉及额外工作的人工操作并且也非常易于出错。
发明内容
因而，本发明的目的在于提供一种解决上述问题的方法以及实现该方法的装置。这可以通过概述中出现的方法来实现，这种方法的特征在于，中继器监视由至少一个基站所传送的无线电信号，并且以包括在它所监视的无线电信号中的信息为根据，自动调谐以放大特定无线频率的信号。
本发明也涉及一种蜂窝无线电网络中的中继器，该中继器至少在一个特定无线频率上放大双向无线电连接的无线电信号，该无线电连接在基站与用户终端之间。
本发明的中继器的特征在于，该中继器包括监视装置，该监视装置用来监视由至少一个基站所传送的无线电信号，以及调整装置，该调整装置以包括在它所监视的无线电信号中的信息为根据，自动调谐以放大特定无线频率的信号。
本发明基于这样的构思，即为了改变中继器所放大的频率，不需要进行专门的测量。中继器监视通常是由基站所传送的信息，并且以该信息为基础推断出它应该工作的频率。
本发明的方法及系统提供了许多优点。负责维护的人员不必进行任何测量以便设置中继器所使用的频率。不再需要以前为了完成该任务所要求的工作贡献。此外，出现错误的风险变得相当小。与现有技术的手工遥控相比，本发明的技术方案不涉及额外的成本。
附图说明
在下文中，本发明将通过优选实施例并结合附图被更加详细地描述，其中：
图1示出了蜂窝无线电网络的结构；
图2示出了收发信机的结构；
图3描述了中继器的使用；
图4示出了本发明中继器的结构；
图5示出了中继器信道单元的结构。
具体实施方式
图1示出了本发明蜂窝无线电网络的一般结构。图1中只包括了描述本发明所必需的部件，但对本领域的技术人员来说很显然的是，常规蜂窝无线电网络也包括在本文中不必详细描述的其他操作及结构。该实例示出了利用TDMA(时分多址)的数字无线电系统，但是本发明也适用于利用信道选接中继器的各种蜂窝无线电系统，例如不同种类的混合系统，以及模拟无线电系统。
蜂窝无线电系统一般包括固定网络基础结构，即网络部分，以及用户终端150，该用户终端可以被固定设置、安装在车辆上或者是便携式终端设备。网络部分包括基站100。多个基站100被与它们通信的基站控制器102以集中方式控制。基站100包括收发信机114。一般来说，基站100包括1到16个收发信机114。例如在TDMA系统中，收发信机114为一个TDMA帧，即一般为8个时隙提供无线电容量。
基站100包括一个控制收发信机114和复用器116工作的控制单元(CNTL)118。复用器116指定话务信道并且控制由多个收发信机114到传送链路160所使用的信道。
基站100的收发信机114与天线单元112通信，该天线单元实现向用户终端150的双向无线电连接170。在被称为空中接口的双向无线电连接170上传送的各帧的结构被精确定义。
图2给出了对收发信机114结构更加详细的描述。接收机200包括一个阻塞所需要频带之外的频率的滤波器。接着，信号被转换为中频或者直接被转换为基带，随后该信号在模数转换器202中被抽样和量化。均衡器204补偿由多径传播所引起的干扰。解调器206从被均衡的信号中抽取比特流，并且将该比特流传送到分用器208。分用器208将来自不同时隙的比特流支路到不同的逻辑信道。信道编译码器216解码不同逻辑信道的比特流，换句话说，它推断出该比特流是否包括传送到控制单元214的信令信息，或者它是否是传送到基站控制器102的语音编译码器122的语音。信道编译码器216也执行纠错。控制单元214通过控制不同的单元执行内部控制任务。短促脉冲串发生器228将训练序列和尾随脉冲加到来自信道编译码器216的数据上。复用器226为每个短促脉冲串指定具体的时隙。调制器224将数字信号调制到无线频率载波。这是一个要求由数模转换器222执行的模拟操作。发射机220包括一个用于将带宽变窄的滤波器。此外，发射机220控制传送输出功率。合成器212产生不同单元所需要的频率。合成器212包括可以从本地或者从其他地方用集中的方式，例如从基站控制器102控制的时钟。合成器212通过例如压控振荡器产生所需要的频率。
收发信机的结构还可以用图2中出现的方式分成无线频率部分230和包括软件的数字信号处理器232。无线频率部分230包括接收机200、模数转换器202、数模转换器222、发射机220以及合成器212。包括软件的数字信号处理器232包括均衡器204、解调器206、分用器208、信道编译码器216、控制单元214、短促脉冲串发生器228、复用器226以及调制器224。
基站控制器102包括群交换场120、变码器122以及控制单元124。群交换场120用于语音及数据交换，并且用于连接信令电路。变码器122转换在公众交换电话网与无线电话网之间使用的不同数字语音编码格式，以便它们彼此适用，例如从固定网络的64kbit/s格式转换到某些其他格式(例如13bit/s)等等。控制单元124执行呼叫控制、移动性管理、统计信息的收集以及发出信令。
在图1的实例中，通过移动业务交换中心132建立从用户终端150到与PSTN(公众交换电话网)134相连的电话136的连接。
控制并监视无线电话系统工作的OMC(运行和维护中心)138与移动业务交换中心132进行通信。OMC132一般是包括专用软件的能力相对强大的计算机。控制也可以集中在该系统的各个部分，因为在系统的不同部分之间的数据传送连接可以带有传送控制信息所需要的控制信道。
此外，安装网络并监视其使用的人员可以利用诸如包括管理软件140(EM为单元管理程序)的便携式计算机来管理各个网络单元。在图1的实例中，装置140连接到基站100的控制单元118中的数据传送口，并且它可以监视并控制基站100的运行。例如，它可以检查并改变控制基站运行的参数的值。
图3示出了描述中继器使用的实例。中继器302位于基站100的覆盖区内。中继器302利用高于地平面306的天线300来接收由基站100通过天线112传送的无线电信号170A。中继器302放大所接收的无线电信号170A，并且通过天线304将放大的信号170B传送到设置在所停车辆中的用户终端150，该天线304位于地平面306下的停车场308中。中继器302进行双向工作，即从用户终端150所接收的无线电信号170B也被放大，并且将放大的信号170A传送到基站100。中继器302和基站100工作在相同的无线频率上，图3用F1指示由无线电信号170A、170B所用的无线频率描述了这种情况。
图4给出了本发明的中继器302结构的必不可少部分的更加详细示意图。中继器302具有1-N个信道单元400，每个信道单元能够在两个传送方向上放大经过基站100的收发信机114传播的无线电话务。每个信道单元400与第一天线300及第二天线304进行通信，第一天线300用于170A与基站100的无线电连接，第二天线304用于170B与用户终端150的无线电连接。每个信道单元400的工作通过控制单元来控制。图4中的粗线描述经过中继器302的一个连接的传播。
图5给出了信道单元400结构的更加详细的示意图。信道单元400包括两个接收—传送支路。将传送和接收彼此分离的双工滤波器500A位于天线300之后，该天线300提供170A到基站100的无线电连接。图5中上面的接收—传送支路由接收机502A、功率放大器504A以及发射机506A构成。紧接着，将传送和接收彼此分离开的双工滤波器500B位于天线304之后，该天线304提供170B到用户终端的无线电连接。下面的接收—传送支路，类似于上面的接收—传送支路，由接收机502B、功率放大器504B以及发射机506B构成。如图5中的实例所配置的，信道单元400采用上面的支路接收、放大并且传送从基站100接收的信号170A，并且采用下面的分支对从用户终端150接收的信号170执行相应的步骤。
信道单元400的数目依赖于在中继器302的覆盖区域内所要求的话务容量。尽管可能只使用相当少的信道单元，但图4还是示出了N个信道单元；带有一个或两个信道单元400的无线电中继器302用来覆盖低容量的区域。
业已描述了蜂窝网络的一般结构、中继器302的一般工作情况以及中继器302结构的实例，接着研究本发明的运行。如上所述，与中继器302相关的主要问题在于怎样配置它以利用与基站100相同的频率。这是一个问题，尤其是在网络交付使用时，在交付之后，以及每当对网络进行改进或扩充以改变网络的频率规划时。
图3描述了基站100如何将频率F1用于其话务。在实际中使用更多的频率，但是为了实例的清楚起见，说明书仅限于一个频率。接着研究图4，图4示出了包括用于监视由至少一个基站所传送的无线电信号170A的监视装置404。由中继器302所监视的无线电信号170A包括具有基站100工作频率上的信息的控制信道。换句话说，该信息不是用来调整中继器302频率之类的信息，而是蜂窝无线电网络的系统信息，该信息如同广播一样传送到用户终端150以控制这些终端的工作。其中一个控制信道是包括基站100工作频率上的信息的广播控制信道BCCH。例如，在GSM900系统中，随着被编码到蜂窝分配表中，该频率信息被传送，该蜂窝分配表包括124个频率上的16个八位字节信息，基站100使用的频率由单个比特的开/关状态来指示。
该表也包括识别基站100的基站识别码BSIC。中继器302以BSIC为基础识别正确频率，因为信息设置在频率必须被中继的基站100上的中继器302中。换句话说，中继器302监视预先确定的基站100。例如，如果基站100的BSIC被改变，也必须通过手工遥控对中继器作出相同的改变。另一种方法是中继器302监视正确运营商的最佳接收基站100，并且调谐以中继其频率。
根据图3和图4的实例，中继器302利用监视装置404来接收由基站100传送的控制信道信号170A。可以用两种方式处理该控制信道信号170A：它们可以在监视装置404中处理，或者它们可以被传送到调整装置402中进行处理。在处理中，在中继器302必须工作的频率上的信息被解码，该信息来自控制信道信号170A。根据图3中的实例，控制信道信号170A指示中继器302必须工作在频率F1。接着，调整装置402调整中继器302的信道单元400，以中继频率F1上的信号。
在实际中，使用中有更多被中继的频率，但只有已经被改变的频率才在信道单元400中被改变。保持未改变的频率不必被改变。
本发明的优选实现方式是使监视装置404类似于常规的用户终端设备150。由于依赖于用户终端150的种类，可能需要做一些很小的修改，以便所需要的信息可以从监视装置404传送到调整装置402。
常规GSM电话固定在正确运营商的最佳接收基站100，因而如果需要将电话固定在特定基站100，必须对它的运行做一些修改。移动电话生产商一般提供带有各种测试模式的电话，通过这些测试模式可以很容易地实现所需要的特性。
用户终端150的结构可以通过利用图2收发信机114的结构说明来描述。用户终端150的部件在操作上与收发信机114的部件相同。此外，用户终端150包括一个在天线112、接收机200和发射机220之间的双工滤波器，用户接口部分以及语音编译码器。然而，在本发明的监视装置404中并不需要语音编译码器和用户接口部分。监视装置404必需包括用于监视控制信道的无线频率部分230，以及包括软件的数字信号处理器232，该处理器用于将包括在控制信道中的信息从接收的信号170A中分离出来，并且可能对其进行解码，至少用于将该信息传送到也可以对该信息进行解码的调整装置402。
本发明在调整装置中通过软件被优选地实施，从而本发明在处理器的准确指定部分中需要做相对简单的修改，前述处理器包括在调整装置402中。中继器302也可以被这样实现以便调整装置402被分配给每个信道单元400，从而本发明的工作也被分配给位于控制单元中的调整装置402。
尽管本发明参照实施例并结合附图被公开如上，很显然本发明不限于此，对本发明的各种修改都应属于所附权利要求公开的创造性构思的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种调整蜂窝无线电网络中中继器(302)的无线频率的方法，中继器(302)至少在一个特定无线频率上放大双向无线电连接的无线电信号(170)，该无线电连接在基站(100)与用户终端(150)之间，中继器(302)监视由至少一个基站(100)传送的无线电信号(170)，并且根据包括在它所监视的无线电信号(170)中的信息自动调谐以放大特定无线频率的信号(170)，其特征在于，中继器(302)监视由基站识别码识别的预先确定的基站(100)，并且由中继器(302)所监视的无线电信号(170)包括一个广播控制信道，该广播控制信道包括基站(100)的工作频率上的信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，中继器(302)不改变它所放大的无线电信号(170)的无线频率。
3.一种蜂窝无线电网络中的中继器(302)，其至少在一个特定无线频率上放大双向无线电连接的无线电信号(170)，该无线电连接在基站(100)与用户终端(150)之间，中继器(302)包括监视装置(404)，其监视由至少一个基站(100)传送的无线电信号(170)，以及调整装置(402)，其根据包括在它所监视的无线电信号(170)中的信息自动调谐以放大特定无线频率的信号(170)，其特征在于，监视装置(404)监视由基站识别码识别的预先确定的基站(100)，并且由监视装置(404)所监视的无线电信号(170)包括一个广播控制信道，该广播控制信道包括基站(100)的工作频率上的信息。
4.根据权利要求3所述的中继器，其特征在于，监视装置(404)类似于用户终端设备(150)。
5.根据权利要求3或4所述的中继器，其特征在于，中继器(302)不改变它所放大的无线电信号的无线频率。
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