使用被称为汽车电话、携带电话的移动车载通信装置或移动携带通信装置(以下,总称为「移动台」)的移动通信系统,通常在可通话的服务区内配置多个无线基站并提供服务。无线基站(以下,简称「基站」)与存在于服务区内其各自承担的小区范围内的移动台进行无线通信。迄今为止,已有各种各样的有关移动通信系统的系统形态及基站、移动台通信装置的发明提出申请。例如有下面给出的相应的申请等。
1. US4777633(“无线数字电话系统的基站”1987年8月14日申请)
2. US5276905(“采用最佳民用服务区的移动无线传输系统”1990年2月7日申请)
3. US5321737(“具有带信息快速存取存储器的基站的无绳电话通信系统”1993年5月12日申请)
图9是上述US4777633中所公开的基站系统的简略结构图。现有的基站系统由与移动台进行无线通信的基站1及与服务提供者2连接并控制多个基站的基站控制装置10构成。
基站1装有:由信道控制部3和放大器4组成并按每个信道设置的收发信机、将来自基站控制装置10的信息分配给各收发信机的多个多路转换器(MUX)5、对多路转换器5进行定时控制的定时控制部6、及在各收发信机与移动台8之间进行无线通信的无线处理部7。
基站控制装置10装有:通过线路与服务提供者2进行通信同时与基站进行通信的通信处理部11、对基站间通信进行控制的基站控制部12、通信处理部11与基站控制部12之间的接口13、及与基站1的MUX5对应的多个回波对消器14。
在结构如上的现有基站系统中的基站1,将由基站控制装置10发送来的多路数据通过MUX5分配给各收发信机。各收发信机按规定时隙输入数据后按TDMA(时分多址)方式与预定的移动台8进行无线通信。各收发信机能与多个移动台8同时进行通信。另一方面,从基站1收信后的移动台8发出的信息直接传送到基站控制装置10,进行规定的处理。现有基站系统的基站控制装置10不仅进行与服务提供者2之间的线路通信处理,而且还统一管理基站1的通信控制。就是说,基站控制装置10还控制移动台8与基站1之间的无线处理。
这样,现有的基站系统在基站控制装置10中进行着线路通信处理及与移动台的无线通信处理。构成所谓基站控制装置主导型结构。因此,基站控制装置10的装置结构趋于大规模化,构成适用于象汽车电话系统等宽范围小区即宏小区的系统形态。此外,基站控制装置10由于形成大规模结构,所以通常要用特别订购品构成。
同时,现有的移动通信系统,为能适用于提供覆盖汽车电话系统等宽范围的服务,其一个基站所要承担的小区半径就加长了。近年来,为了使移动通信系统能够在大型建筑物的地下商业街等受限制的范围使用而且不妨碍其他无线装置的工作,希望使小区的半径缩短而谋求小区的狭小化即微小区化,同时谋求收发信的小功率化。使小区减小,将能实现各基站的小功率化,其结果将关系到装置的小型化。
但是,现有的基站系统因其结构适用于宏小区,所以即便是将大规模系统的规格减小而能应用于微小区,但因基站控制装置对基站进行着集中控制所以基站与基站控制装置之间需频繁地进行通信,将导致线路材料使用量的增大。越是谋求使小区狭小化基站数增加,线路材料使用量越是进一步增大,因而这是不实用的。
本发明就是为解决以上课题而开发的,其目的在于提供一种适用于微小区的基站系统。
另一目的在于提供一种利用适用于微小区的基站系统中的基站结构而对宏小区也能应用的基站系统。
为达到如上目的,本发明的基站系统的特征在于备有:具有与移动台进行无线通信用的无线通信处理功能的1至多个基站、及具有进行网络通信用的线路通信处理功能并控制上述基站的基站控制装置。即,在本发明中,在结构上将移动通信的有关与移动台进行无线通信的处理功能集中在基站,将例如有关公众网等的网络通信的处理功能集中在基站控制装置,尽量抑制基站与基站控制装置之间的通信次数。因此,如采用本发明,则因能将基站与基站控制装置之间所需的线路材料使用量减小到最低限度,所以能提供适用于需要较多基站的微小区的基站系统。
另一特征在于,上述基站具有:进行收发信息的控制、管理的至少一个收发信机;在上述收发信机与上述移动台之间进行信息无线通信的高频分配·合成装置;进行与上述基站控制装置的通信的通信装置;连接上述收发信机和上述通信装置的内部总线;及对无线通信处理进行集中控制的集中控制装置。
另一特征在于:具有连接上述基站内部总线与其他基站内部总线的总线联接装置,并形成基站群。因此,能增加群结构基站的收发信机数,所以能增加基站的通话信道数。
另一特征在于:与上述基站控制装置之间的通信通过其他基站进行。
另一特征在于:上述基站具有切换与上述基站控制装置的通信路径的切换装置,上述集中控制装置对与上述基站控制装置之间的通信进行切换控制,使其或者用所装有的上述通信装置进行,或者是通过其他上述基站进行。
上述基站群还具有用于连接上述各基站所具有的上述高频分配·合成装置的高频联接装置。
另一特征在于:具有将来自多个上述基站的发送信息合成并发送出去的合成输出装置、及将来自上述移动台的信息分配给上述各基站的信息分配装置,并形成将上述多个基站作为无线通信处理装置组装的整体型基站。即,在本发明中,基站不是具有以各单独个体作为基站功能,而是形成提供基站具有的无线通信处理功能的结构。就是说,整体型基站构成一个基站。在本发明中,采用这种结构,也能以一个基站应用于承担宽范围的宏小区。
另外,上述整体型基站的特征在于:具有将从上述移动台接收到的信息分配给所连接的其他整体型基站的信息分配装置。
另一特征在于:上述整体型基站具有将上述基站连接在一起的基站联接装置。
另一特征在于:上述基站同时采用多种通信方式。
另一特征在于:上述基站可以任意设定上述收发信机各自采用的无线电频率,并采用不同无线电频率上述移动台同时进行通信。
另一特征在于:上述基站还具有连接进行动作确认用的试验用移动台的试验装置连接装置。
以下,根据附图说明本发明的最佳实施例。
实施例1
图1是本发明基站系统的第1实施例的简略结构框图。本实施例的基站系统由与移动台8进行无线通信的基站30及与PSTN(公用交换电话网络)18及PBX(专用交换机)19进行线路连接、并进一步连接多个基站30的基站控制装置20构成。
图2是本实施例的基站控制装置20的结构框图。基站控制装置20装有:电源21、通过T1数字线路与基站30连接的基站连接部22、连接于PBX19的PBX连接部23、通过SS7协议与PSTN18连接的X.25接口即线路连接部24、显示基站系统各种设定值、通信信息等各种信息的显示部25、以及控制上述各装置的控制部26。本实施例的基站控制装置20,用一般的个人计算机实现。因此,显示部25相当于CRT,控制部26相当于CPU,图中虽未示出,但当然还装有键盘等输入装置及磁盘等外部存储装置。此外,各连接部22、23、24可采用现有的接口实现。在图3中示出更为具体的基站控制装置20的构成例。
图4是本实施例的基站的结构框图。基站30具有端子部32、收发信机34、及控制装置连接部36,各部通过内部总线38连接。端子部32具有实体的连接器。收发信机34进行发送接收信息的控制、管理。图4示出的基站30装有4个收发信机34,但可以至少装有一个。也可以不是图4的最多4个,而是安装4个以上。具体地说,设置供收发信机34用的4个时,在结构上可以自由地进行收发信单元的追加、更换。此外,采用连接于内部总线38的结构,能够方便地进行该更换作业。当4个收发信机34全部采用TDMA方式作为通信方式而且是每帧包含3个发送时隙的结构时,可在1个基站30设定12条同时通话的信道。本实施例的收发信机34包含进行数据分配、合成并以规定的无线电频率及通信方式发送接收的收发信部42、回波对消器44、及声音编码/译码器46,并具有相对于移动台的通话要求进行TDMA信号的帧形成控制、收发信部42的控制等的逻辑控制器48。逻辑控制器48具有当收到移动台8发来的电波时自动地检测发生干扰的信道并作成可用信道表的干扰检测功能。有关通信方式、使用的无线电频率,在后文详述。控制装置连接部36是进行与基站控制装置20之间的通信的通信装置,具有时钟信号发生器50及振荡器52。因在本实施例中采用T1规格的线路,所以控制装置连接部36当然是依据T1规格的接口。另外,基站30还具有电源部40、作为与连接于全部收发信机34的移动台进行无线通信的高频分配·合成装置的高频部54、及作为对无线通信处理等应在基站30进行的处理进行集中控制的集中控制装置的基站主控制器56。具有以上结构的基站30,其大小相当于壁挂式尺寸。此外,本实施例的小区半径,假定在100m以下。
基站系统通常将与移动台8进行通信用的无线通信处理功能及与PSTN18等进行网络通信用的线路通信处理功能作为对通常及移动通信来说的必要功能,但如以上结构所示,本实施例的基站系统的特征在于只将与移动台8进行无线通信所需的结构集中在基站30内。即,使无线通信处理功能在基站30进行,而在基站控制装置20中就不执行无线通信处理功能了。与此相反,使线路通信处理功能在基站控制装置20内进行,而在基站30则不执行线路通信处理功能。由于基站30装有基站主控制器56,所以,即使不接受基站控制装置20的控制,仍能发挥无线通信处理功能。在进行了这种功能分配的情况下,能将在基站30与基站控制装置20之间所发送和接收的信息量抑制在最低限度。因此,在使小区狭小化的同时即使增加了基站30的数,也能将在基站30与基站控制装置20之间的使用线路的利用次数减小到最低限度,所以能防止线路材料使用量的增大。
与此同时,由于基站控制装置20不必进行现有技术中必须进行的无线通信处理,所以能实现装置规模及功能的缩小化。因此,如上所述,基站控制装置20能用通用的计算机实现。而移动台8可采用与以往相同的装置。
其次,说明本实施例的动作。
首先,从线路连接步骤开始进行说明,当移动台8发出呼叫设定要求时,承担该移动台8所在小区的基站30将该情况通知基站控制装置20。基站控制装置20根据含有呼叫设定要求的控制信息对与移动台8有关的用户信息等进行检索,然后将电话线路接通。例如,如果是美国汽车电话系统,则基站控制装置20通过PSTN对IS-41(具有汽车电话位置信息及用户信息的数据库)进行存取以获取有关移动台8的信息,并将线路接通。
在线路接通后,只要移动台8没有超出当前所在小区之外,则与在移动台8和基站30之间进行的无线通信相伴随的通信,在基站30与基站控制装置20之间都不再进行。如移动台8超出当前所在小区之外,则承担包含该移动台8的小区的基站30将该情况通知基站控制装置20。基站控制装置20进行基站30的切换控制。而当基站系统收到线路切断要求时,基站控制装置20进行规定的处理,将电话线路切断。
在本实施例中,应在基站系统进行的线路接通、切断等处理,与以往相同。各装置的各自的动作也与以往大致相同。本实施例的的特征是,只要移动台8没有超出当前所在小区之外,则与在移动台8和基站30之间进行的无线通信相伴随的通信,在基站30与基站控制装置20之间都不再进行。就是说,在本实施例中,能使应在基站进行的处理在该基站封闭的状态下进行。其结果是随着小区的小型化即使小区的总数增加,也能将基于基站30与基站控制装置20之间通信的线路材料使用量的增加抑制到最小限度。此外,由于将应由基站30进行的处理所需的结构集中在基站30,所以基站控制装置20不需要特殊的结构,可以用市售品构成。
另外,本实施例的基站系统以应用于公众网为例作了说明,但也能应用于企业等所用的专用系统。此外,在图1中,仅示出了一台基站控制装置20,但也可设置多台与PSTN等连接。
实施例2
在上述第1实施例中,采用了将装有4个收发信机的一个基站设置在服务区内的系统形态。如上所述,在上述实施例中,并不特别限定收发信机的实际安装数。然而,上述实施例的基站,将达到壁挂式的小型尺寸也作为一个特征,所以不能将收发信机的实际安装数增加过多。
因此,在本实施例中,将在联接基站的情况下增加在各小区中的收发信机数作为特征。因此,虽然是联接多个基站的形态,但实际上是构成一个基站。或者,可以理解为由联接后的多个基站形成一个小区。
图5是示出在本实施例中联接后的基站结构的图。其中一个基站30,因与图4结构相同所以标以相同的符号。已联接好的另一个基站130也具有同样的结构,但标记的是加了100后的符号。本实施例的特征是,设置连接电缆58作为连接内部总线38、138的总线联接装置,并联接了两个基站30、130。在图5中,将具有实体连接器的端子部32、132连接在一起。因此,在由多个基站形成基站群的情况下,因可以安装更多的收发信机,所以能设定更多的通话信道。
在这种结构中,基站130可通过2条连通路径与基站控制装置20通信。
首先,第1条是通过本基站内的控制装置连接部136直接由基站控制装置20进行信息的发送接收的路径。第2条是通过连接电缆58与设在另一个基站30中的基站控制装置20进行信息的发送接收的路径。在第2路径时,由基站30的控制装置连接部36取代控制装置连接部136与基站控制装置20进行数据通信,基站30则通过内部总线38、连接电缆58进行与基站130的数据交接。基站主控制器156进行切换控制,选择其中一条路径,但这时必须对基站30的基站主控制器56发出指示,以便对控制装置连接部36进行控制。此外,在基站130中,必须设有用于切换数据传输路径的切换装置。当基站130只连接一个基站30时,必须设有基站30与控制装置连接部136的切换开关。
这样,由于设置2条连通路径,则即使其中任何一条路径发生异常,仍可以通过另一条路径与基站控制装置20进行通信。另外,以上说明了基站130的情况,但如各基站的关系对等,则在基站30中也进行同样的动作。
同时,在图5示出的结构中,如基站130只使用第2路径即通过基站30的路径,则基站130可以采用将控制装置连接部136、基站主控制器156及端子部132拆掉后的结构,所以价格更为便宜。这时的基站群变成只利用基站130的收发信机134的时隙的形态。而且,基站主控制器56不必进行有关路径选择的处理。
在本结构中,基站130从移动台8接收到的数据,通过高频部154、收发信机134、内部总线138、连接电缆58传送到基站30,在基站30中,通过内部总线38、控制装置连接部36传送到基站控制装置20。从基站控制装置20发出的数据通过其相反的路径发送给移动台8。基站系统的除此以外的操作,因与上述第1实施例相同,故而从略。
如上所述,通过联接多个基站能够设定更多的通话信道。此外,由于能通过用连接电缆58连接等方式简单地进行结构的追加形成基站群,所以可提供扩展性优良的基站。
另外,在上述实施例中,说明了用2个基站30、130形成一个基站群的情况,但也可用更多的基站形成基站群。这时,必须设有对基站内的控制装置连接部和至少一个另外的基站进行切换的切换开关。象上述实例的基站130,具有对哪一个基站的切换控制机构,仅仅是设计事项而已。
这样,在上述说明中,由多个基站形成基站群,并可将该基站群看作是一个基站。但是,如果采用从基站控制装置20依次用长的连接电缆58连接各基站30、130的结构,则可将各基站分别作为一个基站使用。
实施例3
图6是本发明基站系统的基站群的另一实施例的结构图。本实施例的基站群的特征是具有高频联接部60,用作连接各基站30、130具有的高频部54、154的高频连接装置。在图6中,对所有基站设置1根发送天线和2根接收天线(分集接收)。因此,由于可共用各基站30、130具有的天线,所以能削减天线数。
实施例4
在上述各实施例中,由于将用于实现应由基站进行的功能的结构集中在基站内,所以提供了适用微小区的系统形态。在本实施例中,通过形成装有多个适用于微小区的基站的整体型基站,可以提供对宏小区也适用的基站系统。相对于将微小区半径假定为100m以下,本实施例的宏小区半径假定为从几Km到10Km。
可是,基站的配置一般是按在服务区内配置1个基站而形成1个小区进行。在本实施例中,对上述各实施例中示出的基站结构基本上不作变更而加以利用,但如根据上述基站的概念,则将上述各实施例示出的基站在整体型基站中仅作为进行无线通信处理的装置使用,所以,已不应再称作基站了。因此,虽然具有同样的结构,但在本实施例中,将上述各实施例中所示的基站作为进行无线通信处理的装置而称为无线通信处理部。此外,在将整体型基站称作机架时,不要发生混淆。
图7是本实施例的机架结构图。机架62作为数据发送用装置,具有:将来自作为无线通信处理装置的无线通信处理部64的发送信息的发送功率放大的功率放大器(放大器)66、作为将通过放大器66收到的来自多个无线通信处理部64的发送信息合成并发送出去的合成输出装置的组合器68、从组合器68的输出除去无用频率分量后传送到发送天线的带通滤波器(BPF)70。在图7中,设有与无线通信处理部64所包含的收发信机对应的放大器66,但也可与无线通信处理部64相对应,也可在机架62中设置1个。
另外,机架62作为数据接收用装置,还具有将来自移动台的信息分配给无线通信处理部64的分配器72。如图7所示,在机架62中装有作为将从移动台接收的信息分配给其他机架的信息分配装置的多路耦合器74的情况下,可将机架62与其他的机架连接。这时,其他的机架(图7中的第2及第3机架)不需要安装接收天线。机架62的接收装置由于采用分集接收方式,所以分配器72及多路耦合器74分别构成双工结构。上述各实施例的基站是壁挂式,而象本实施例的适用于宏小区的基站,则是安装有功率放大器的自支架式。
图8是图7中示出的无线通信处理部64的结构图。对与图4所示基站相同的部件标以同一符号。在无线通信处理部64中,从收发信机34发送的信号直接传送到放大器。而来自分配器的输入由高频部54接收。
以下,说明本实施例的动作,机架62的无线通信处理部64在收到来自基站控制装置20的信息后,形成发送信息,发送信息由放大器66放大,并通过组合器68、BPF70发送出去。发送信息由于经放大器66放大,能使电波覆盖很宽的范围。
另外,分配器72将由2根天线接收的信号分配给4个无线通信处理部64。各无线通信处理部64将收到的信号进一步分配给收发信机34。然后,无线通信处理部64用收发信机34将译码后的来自移动台的信息传送到基站控制装置20。但如果该信息中有与在移动台和机架62之间进行的无线通信有关的信息,则只要移动台8没有超出当前所在的小区,无线通信处理部64就无需将信息发送给基站控制装置20。
如上所述,安装多个适用于微小区的基站而构成整体型,可以提供能应用于宏小区的基站系统。
实施例5
本实施例的机架62的特征是,如图7所示设置连接电缆158作为连接无线通信处理部64的基站联接装置。因此,能获得如在第2实施例中所说明过的效果。由于本实施例的动作是第2及第4实施例的动作的组合,所以其说明从略。
实施例6
上述各实施例的基站(也包括第4及第5实施例的无线通信处理部),采用TDMA方式进行与移动台的通信,但也可将各收发信机34设定为采用模拟方式的通信方式。另外,还可以将一个基站30所包含的各收发信机34设定为TDMA方式或模拟方式中的任何一种。各收发信机34的逻辑控制器48应设定成能与任何一种通信方式相对应,基站主控制器56根据所设定的通信方式对各收发信机34进行控制。因此,能使一个基站30对应于不同的通信方式。
在以上说明中,说明了TDMA方式和模拟方式2种通信方式的组合,但也可采用其他通信方式,例如FDMA方式、CDMA方式或3种以上通信方式的组合。此外,如在基站小型化上作某种程度的牺牲,则也可以构成能使各个收发信机34能与多种通信方式对应的结构。
实施例7
基站系统以规定的无线电频率例如1.9GHz进行通信。这可以在收发信机34的收发信部42中采用与预定的1.9GHz对应的单元来实现。因此,在本实施例中的特征是,通过在基站30的收发信部42中采用对应于不同频率的单元,可以用任意的无线电频率进行通信。如采用本实施例,则能利用以上结构与使用不同无线电频率的多个移动台同时进行通信。单元既可是收发信部的单元,也可以是收发信机的单元。
另外,虽然是以在各收发信机34中使用与单一无线电频率对应的单元为例作了说明,但如在基站小型化上作某种程度的牺牲,则也可以在一台收发信机中安装能与多种频率对应的单元。
实施例8
本实施例的基站具有与如图4所示的基站30相同的结构,但其特征是还具有试验连接部,作为连接进行基站系统动作确认用的试验用移动台的试验装置连接装置。试验用连接部在图4中虽未示出,但可与基站控制装置20同样地通过端子部32所设有的连接器连接试验用移动台。试验用移动台具有与通常使用的移动台同等的功能,但它是有线连接,按照基站控制装置20的控制、或基站控制装置20和基站30的控制进行操作。
基站系统的试验按如下方法进行。
首先,在基站控制装置20中将试验数据通过基站30传送给试验用移动台。基站控制装置20如上所述可用通用的个人计算机构成,所以很容易执行预先准备好的试验用程序。基站控制装置20接收从试验用移动台送回的数据,将实际接收到的结果与预计的返回结果进行比较,可以确认与试验用移动台连接的基站的动作,进而确认将基站控制装置20也包括在内的动作。
另外,试验用移动台还具有与逻辑控制器48同样的干扰检测功能,能接收从不连接的其他基站发来的电波并进行干扰检测。
如采用本实施例的基站,则因具有试验用连接部,能进行各种各样的试验。
如采用上述各实施例,则可以提供适用于在大型建筑物的地下商业街等比较狭小的范围提供服务的携带电话系统等的基站系统。还可以提供在户外使用并在宽广范围提供服务的汽车电话系统也能适用的基站系统。