CN1145290C - 一种用于宽带码分多址(wcdma)无线通信系统转发器的级联通信方法 - Google Patents
一种用于宽带码分多址(wcdma)无线通信系统转发器的级联通信方法Info
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Abstract
一种适用于第三代无线通信WCDMA(宽带码分通信系统)的转发器的级联通信方法,它通过多级转发器互相传输射频信号实现级联,能够最大限度的扩大WCDMA通信系统的覆盖范围。同时转发器根据操作维护的需要,随时可以处于一种空闲状态,即对相关的射频信号不处理,实现对转发器的灵活配置。另外本发明提供的一种转发器的睡眠模式,每当不存在来自用户设备的上行信号时,可以使转发器的上行链路处理进入睡眠状态,降低功耗。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于无线通信的转发器,尤其涉及一种适用于宽带码分多址(WCDMA)无线通信系统转发器的级联通信方法。
背景技术
众所周知,第三代移动通信系统的研究工作正在世界范围内进行,WCDMA能够提供更大的系统容量、更优的话音质量、更高的频谱效率、更快的数据速率、更强的抗衰落能力、更好的抗多径性、适应高速移动通信环境。在某些特定环境中,如建筑物、隧道、地铁、高速公路等,采用转发器可以增加覆盖范围,或者在扇区边缘和高密集区域,使用转发器可以降低用户设备UE与基站的发射功率,提高载干比C/I,从而提高系统容量。
采用传统技术的转发器只是一级射频信号的转发,该类转发器通常包括两条链路的接收和放大,一条链路为从基站到用户设备(UE)的下行链路通信,另一条为从用户设备到基站的上行链路通信。每条链路一般包括接收/发射天线、混频器、滤波器、功率放大器等主要模块构成。传统转发器如图1所示。从上行链路来看,天线108接收用户设备114通过天线115发送的上行链路射频信号。双工器107接收来自天线108的上行射频信号并将其发送给混频器111。混频器111对信号进行频率选择,得到该载频内的上行信号,将该信号发送给滤波器110。滤波器110对接收到的信号进行滤波处理后发送给功率放大器109。功率放大器109对滤波器110发送给它的信号进行功率放大处理,并将放大后的上行信号发送给双工器103,双工器103将该信号通过天线102的空中传播发送给基站113,基站113通过天线112接收来自转发器101的上行信号,然后进行解调解扩后基带处理等。从下行链路来看,天线102接收基站113通过天线112发送的下行链路射频信号。双工器103接收来自天线102的上行射频信号并将其发送给混频器104。混频器104对信号进行频率选择,得到该载频内的下行信号,将该信号发送给滤波器105。滤波器105对接收到的信号进行滤波处理后发送给功率放大器106。功率放大器106对滤波器105发送给它的信号进行功率放大处理,并将放大后的上行信号发送给双工器107,双工器107将该信号通过天线108的空中传播发送给用户设备114,用户设备114通过天线115接收来自转发器101的下行信号,然后进行解调解扩后基带处理等。
由于传统技术的转发器只是一级射频信号的转发,该转发器直接与基站相连,用户设备的上行信号要发送到基站,只能经过一个转发器的转发,就必然要求用户设备离基站的距离不能太远,否则基站就无法收到用户信号,因此每个基站的实际覆盖范围就非常有限,并且系统的配置也不够灵活。尤其在人烟稀少或者用户分散的区域,也使用一级转发器的话,会导致相同的区域内必须设置的基站数量不能减少,而网络实际使用的人数又很少,这样整个系统的营运成本大大增高。
发明内容
本发明的目的是提供一种转发器的级联通信方法和装置,它通过数个转发器的级联,灵活配置,能够更大限度的扩大WCDMA通信系统的覆盖范围。同时这种级联转发器设计简单、维护要求低,他不仅可以用于监视和控制WCDMA系统中小区的信号,还可以控制、放大射频信号以满足WCDMA通信的常用指标。
本发明提供一种用于WCDMA无线通信系统转发器的级联通信方法,其由数个转发器级联成上行链路和下行链路;上行链路的通信步骤为,离用户设备最近的转发器接收来自用户设备的上行射频信号进行混频、滤波和放大,向后一级的转发器发送,该后一级转发器接收前一级转发器发送的信号后,进行混频、滤波和放大后再向后一级转发器发送,如此级联至最后一级转发器,并由该最后一级转发器发送给基站,由基站进行基带处理;下行链路的通信步骤为,离基站最近的转发器接收来自基站的下行射频信号进行混频、滤波和放大,向向后一级的转发器发送,该后一级转发器接收前一级转发器发送的信号后,进行混频、滤波和放大后再向后一级转发器发送,如此级联至最后一级转发器,并由该最后一级转发器发送给用户设备,由用户设备进行解调解扩后基带处理。
在所述的级联转发器系统中,相邻两个转发器之间的距离可以相同也可以不同,其间隔距离根据小区规划以及本身的限制来给定。每个转发器的覆盖范围也由小区规划以及本身的限制来限定,可以采用全向天线,也可以采用定向天线,最终实现规定范围内的覆盖。如果一个用户处于相邻两个转发器覆盖范围的的重叠区域,用户设备的上行射频信号将分别通过相邻的两个转发器分别向基站发送,基站至少会收到同一个信号不同时延的两个径(不包括其它原因引起的多径),WCDMA基站具有的多径合并Rake接收功能,将两个径合并后作为一个信号处理。同样的,用户设备也具有多径合并Rake接收功能,实现对下行链路信号的接收。
考虑到有些地区用户数量稀少且分散,为了降低转发器的功耗,本发明还提供一种睡眠模式,每当不存在用户设备的上行链路信号时,该方式能够使转发器中上行链路处理进入睡眠状态。该睡眠模式的电路包括上行信号监测模块、信号判决模块、参考信号生成模块这三个模块构成。其基本的工作方式为,上行信号监测模块对经过滤波器后的上行链路信号进行测量,分析接入信号的功率强度和信干比等参数,参考信号生成模块产生参考比较信号,通过对上行链路的历史纪录和基站提供的信息自适应的产生参考信号,作为比较的依据,信号判决模块根据参考信号和监测到的实时信号进行分析判决,判定是否有上行信号的存在,如果有上行链路存在,则发出开启命令给功率放大模块,如果功率放大模块本身就处于开启状态,则继续保持开启状态,如果没有上行链路存在,则发出关断命令给功率放大模块,如果功率放大模块本身就处于关断状态,则继续保持关断状态。
本发明的转发器级联方法中还带有空闲模式,每级转发器均可以根据操作维护的需要,随时可以处于一种空闲状态,即对前一级转发器发送的射频信号不再处理,这样多级的转发器则减去一级转发器。在实际操作中,操作维护平台(O&M)控制和连接于每一级转发器,操作维护平台通过下发配置信息给相应的需要关闭的转发器,切断该转发器的射频接收和射频发送,同时提高该转发器相邻转发器的发射功率,实现它们间的直接传输。
上述转发器级联通信方法的装置,由多个转发器级联而成,每个转发器包括接收/发射天线、混频器、滤波器和功率放大器等模块。
本发明所设计的转发器的级联方法,它通过多级转发器互相传输射频信号实现级联,可以在小区规划中灵活配置、多级连接,从而扩大WCDMA无线移动通信的覆盖范围。比如在高速公路上,一个基站加多级转发器,就可以在狭长的范围内扩展无线通信的范围,不但配置方便,使用可靠,更重要的是经济性,能够使运营商大大降低成本。同时转发器根据操作维护的需要,随时可以处于一种空闲状态,即对相关的射频信号不处理,可以实现转发器的灵活配置。另外本发明提供的睡眠模式,没有自用户设备的上行链路信号时,该方式能够使转发器中上行链路处理进入睡眠状态,降低接收机噪声,同时降低转发器功耗。这种睡眠方式对于用户数量稀少分散的区域更加有效。同传统转发器模式相比,本发明的转发器能够提供更加灵活的配置方案,能够覆盖更多的通信范围。同时,本发明的多级转发器能满足3GPP对转发器提出的射频指标,这些指标主要包括杂散辐射、互调产物、带外增益、频率稳定度、调制精度、阻塞特性等内容。
附图说明
图1是传统转发器逻辑结构示意图。
图2是一种级联转发器的结构示意图。
图3是一种带有睡眠模式的转发器逻辑结构示意图。
图4是一种带有空闲模式的转发器逻辑结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
图2是一种级联转发器的结构示意图。本文涉及的一种转发器的级联通信方法为,用多个转发器对射频信号进行多次发送级联而成,即转发器总是接收上一级转发器信号,向下一级转发器传送射频信号。如图2所示,一个基站201可以拥有多组级联转发器,包括A组214,B组215,…,一直到N组216。每组级联转发器又可以由若干个转发器构成,如A组级联转发器包括A 1转发器202、A2转发器203、…、An转发器204。
下面对A组级联转发器信号流进行分析。从上行链路来看,用户设备UE205将上行信号发送给距离它最近的一个转发器An204,该转发器An204接收UE205的上行射频信号,进行混频、滤波和功率放大后,将信号向后一级的转发器203发送。转发器203接收到转发器204发送给它的上行射频信号后,进行混频、滤波和功率放大后向转发器202发送。转发器202接收到转发器203发送给它的上行射频信号后,进行混频、滤波和功率放大后向基站201发送。最后一级转发器202将所处理后的上行信号发送给基站201,基站201对上行链路进行解调解扩后并作相应的基带处理。从下行链路来看,基站201将下行信号发送给距离它最近的一个转发器202,该转发器202接收基站201的上行射频信号,进行混频、滤波和功率放大后,将信号向后一级的转发器203发送。转发器203接收到转发器202发送给它的下行射频信号后,进行混频、滤波和功率放大后向转发器204发送。转发器204接收到转发器203发送给它的上行射频信号后,进行混频、滤波和功率放大后向用户设备205发送。最后一级转发器205将所处理后的下行信号发送给用户设备205,用户设备205对下行链路进行解调解扩后并作相应的基带处理。
以上是对A组级联转发器信号流进行分析,对于B组,…,N组级联转发器处理一样,只是所传递的射频信号不一样而已。
在上述实施例中,假如设定A2转发器203与A1转发器202之间有一定的重叠的覆盖范围,有用户在这两个转发器的重叠覆盖范围发起接入,它的上行信号将会通过转发器203发送到转发器202,然后进入基站201,同时该上行信号也会直接发送到转发器202,向基站201发送。那么基站201至少会收到同一个信号不同时延处的两个径(不包括其他原因引起的多径),WCDMA基站具有的多径合并Rake接收功能,可以将该信号合并后作为同一个信号处理。同样的,用户设备也具有多径合并Rake接收功能,实现对下行链路信号的接收。
以上所设计的转发器间的距离以及覆盖范围可以根据规划需要,合理设定。
图3是一种带有睡眠模式的转发器逻辑结构示意图。该睡眠模式的电路由上行信号监测模块314、信号判决模块313、参考信号生成模块312构成。该睡眠模式的电路主要针对上行链路信号进行处理,如果监测到上行链路没有信号,则能够使转发器中上行链路处理进入睡眠状态,用以降低接收机噪声和转发器功耗。
天线308接收前一级转发器发送的上行链路射频信号。双工器307接收来自天线308的上行射频信号并将其发送给混频器311。混频器311对信号进行频率选择,得到该载频内的上行信号,将该信号发送给滤波器310。滤波器310对接收到的信号进行滤波处理后发送给功率放大器309和上行信号监测模块314。上行信号监测模块314对经过滤波器310后的上行链路信号进行测量,分析接入信号功率强度和信干比等参数,并将相关测量值发送给信号判决模块313。参考信号生成模块312产生参考比较信号,通过对上行链路的历史记录和基站提供的信息自适应的产生参考信号,作为比较的依据,并将参考信号发送给信号判决模块。信号判决模块313根据接收到的参考信号和监测到的实时信号进行分析判决,判定是否有上行信号存在,如果有上行链路存在,则发出开启命令给功率放大器304,如果功率放大器309本身就处于开启状态,则继续保持开启状态;如果没有上行链路存在,则发出关断命令给功率放大器309,如果功率放大器309本身就处于关断状态,则继续保持关断状态。如果功率放大器309处于开启状态,那么功率放大器309对滤波器310发送给它的信号进行功率放大处理,并将放大后的上行信号发送给双工器303,双工器将该信号通过天线302在无线空间中发送给下一级转发器。如果功率放大器处于关断状态,则不对来自滤波器310的信号进行处理。
图4是一种带有空闲模式的转发器逻辑结构示意图。该级联转发器包括转发器402、转发器403、转发器404、转发器405构成。操作维护平台407同转发器402、转发器403、转发器404、转发器405分别物理连接。如果根据操作维护平台407的配置信息,要对转发器进行重新配置,那么配置信息应该包括给转发器402、转发器403、转发器404各自的配置信息。这些配置信息能够让转发器403处于空闲状态,即转发器403不对相应的射频信号进行处理,让转发器402同转发器404的信号加大发射功率后直接进行传输。空闲模式的实现是转发器403根据操作维护平台407的配置信息进行处理,使得转发器403不进行射频接收和射频发送。这种带有空闲模式的转发器有助于后台管理操作方便、配置灵活,对区域用户量在一段时间内变化较大的范围可以进行调节而且有助于网上问题的解决,如果检测到转发器403有问题,需要检修,那么就可以通过空闲模式的配置方法将信号在转发器402和转发器404之间直接传输,不影响无线通信。
Claims (6)
1、一种用于宽带码分多址(WCDMA)无线通信系统转发器的级联通信方法,其特征在于,由数个转发器级联成上行链路和下行链路;
所述上行链路的通信步骤为,离用户设备最近的转发器接收来自用户设备的上行射频信号进行混频、滤波和放大,向后一级的转发器发送,该后一级转发器接收前一级转发器发送的信号后,进行混频、滤波和放大后再向后一级转发器发送,如此级联至最后一级转发器,并由该最后一级转发器发送给基站,由基站进行基带处理;
所述下行链路的通信步骤为,离基站最近的转发器接收来自基站的下行射频信号进行混频、滤波和放大,向后一级的转发器发送,该后一级转发器接收前一级转发器发送的信号后,进行混频、滤波和放大后再向后一级转发器发送,如此级联至最后一级转发器,并由该最后一级转发器发送用户设备,由用户设备进行解调解扩后基带处理。
2、如权利要求1所述的通信方法,其进一步的特征在于,相邻两个转发器接收到该两个转发器信号覆盖的重叠区域内同一用户设备发送的上行射频信号后,均分别向其下一级转发器发送,直至发送到基站,基站将该不同时延的两个径的信号进行多径合并Rake接收成一个信号后处理。
3、如权利要求2所述的通信方法,其进一步的特征在于,所述的级联转发器在一定时间内没有收到上行链路信号,上行链路进入睡眠状态。
4、如权利要求3所述的通信方法,其进一步的特征在于,所述上行链路进入睡眠状态的步骤为,上行信号监测模块对经过滤波器后的上行链路信号进行测量,分析接入信号的功率强度和信干比等参数,参考信号生成模块产生参考比较信号,通过对上行链路的历史纪录和基站提供的信息自适应产生的参考信号作为比较的依据,信号判决模块根据参考信号和监测到的实时信号进行分析判决,判定是否有上行链路信号的存在,如果有上行链路存在,发出关断命令给功率放大模块,如果功率放大模块本身就处于关断状态,则继续保持关断状态。
5、如权利要求4所述的通信方法,其进一步的特征在于,所述级联转发器带有空闲模式,每一级转发器均可以根据操作维护的需要,随时处于一种空闲状态,对前一级转发器发送的射频信号不再处理,多级转发器就减去一级。
6、如权利要求5所述的通信方法,其进一步特征在于,所述空闲模式的实现步骤为,操作维护平台(O&M)控制和连接于每一级转发器,操作维护平台通过下发配置信息给相应的需要关闭的转发器,切断该转发器的射频接收和射频发送,同时提高该转发器相邻转发器的发射功率,实现它们间的直接传输。
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