CN1184761C - 一种发射分集与非发射分集的自动切换方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及宽带码分多址(WCDMA)移动通信接入系统中，基站支持下行发射分集功能时，根据发射分集通道的工作状态实现发射分集与非发射分集自动切换的方法。可确保系统正常运转。包括：由基站的发射通道状态监测单元监测发射分集通道，并将工作状态报告给基站主控单元；当工作状态为异常时，基站主控单元将该信息通知发射分集控制单元，将分集方式切换为非分集方式，包括同步信道的时间切换发射分集(TSTD)与非发射分集间的切换，公共与专用信道空时编码发射分集(STTD)、阵列天线闭环发射分集(TxAA)与非发射分集间的切换，发射功率同时增加到分集时两个天线通道之和；在分集通道恢复正常状态后，基站主控单元通知发射分集控制单元，再切换回分集方式。
Description
技术领域
本发明涉及宽带码分多址(WCDMA)移动通信技术领域，更确切地说是涉及一种WCDMA移动通信接入系统中的发射分集与非发射分集的切换技术。
背景技术
分集技术是一项主要的抗衰落技术，可大大提高多径衰落信道下的传输可靠性，已广泛应用于移动通信系统特别是数字式移动通信和第三代移动通信通信系统中，并从接收分集互易应用于发送分集。
发端的空间分集就是采用两付天线，相隔一定距离，分别进行发送，收端对接收到的两路互相独立的信号进行合并，从而改善通信信号的质量。
在宽带码分多址移动通信接入系统中，从基站到移动终端的下行链路在采用相同功率发射的情况下，采用发射分集方式比采用非发射分集(单天线)方式可大大提高下行链路的性能。目前Relea se99版本支持的下行发射分集包括时间切换发射分集(TSTD)、空时编码发射分集(STTD)和阵列天线闭环发射分集(TxAA)三种方式。TSTD发射分集方式只用于同步信道，STTD发射分集方式用于公共信道和专用信道、TxAA阵列天线闭环发射分集方式用于专用信道。
参见图1，图中示出同步信道结构，是一个10毫秒(#0至#14共15个时隙，38400个码片长度)同步信道无线帧结构。同步信道用于用户设备(UE)刚开机时的小区搜索，实现UE与基站间的时间同步和扰码码组识别，同步信道包括主同步信道和从同步信道。
主同步信道在每个时隙发射一次调制码Cp，调制码Cp的长度为256码片，系统中每个小区的主同步码是相同的。
从同步信道重复发射一个有15个序列的调制码cs i，k，每个调制码长为256码片，i为扰码码组的序号，i＝0，1，…，63，k为时隙号，k＝0，1，2，…，14，每个从同步码是从长度为256码片的16个不同码中挑选出来的一个码，在从同步信道上的序列表示小区的下行扰码属于哪个码组。
主同步码和从同步码用符号a进行调制，如果a＝+1表示在其它信道上采用STTD编码，如果a＝-1表示在其它信道上不采用STTD编码。
从同步信道与主同步信道并行进行传输。
参见图2，图中示出同步信道不采用发射分集(非发射分集)方式时的情况，主同步信道和从同步信道在每个时隙都分别发送主同步码aCp与从同步码acs i，k。
参见图3，图中示出同步信道支持TSTD发射分集方式时的情况，在偶数时隙#0、#2、……、#14，主同步码aCp和从同步码acs i，k都在天线1上进行发射，天线2关闭(Tx OFF)；而在奇数时隙#1、#3、……、#13，主同步码aCp和从同步码acs i，k都在天线2上进行发射，天线1关闭(Tx OFF)，接收方要将两路信号组合起来才能组成一个完整的可识别消息。
同步信道用于用户设备(UE)开机时的小区搜索，通过搜索实现UE与基站间的时间同步和下行链路扰码码组识别。具体包括：UE使用同步信道的主同步码获得小区的时隙同步；UE使用同步信道的从同步码去找到帧同步，并对小区的扰码码组进行识别；UE通过在公共导频信道上对识别的扰码码组内的所有的码按符号相关对基本扰码进行识别，在基本扰码被识别后，检测广播信道，获取小区特定的系统广播信息。
对于支持发射分集功能的设备，在同步信道配置为支持TSTD情况下，如果一根天线通道因设备故障损坏，基站下行发射的同步信道信号就只在一根天线上存在，UE因不能完整地接收到一个同步码，会影响UE刚开机时的小区搜索功能，无法实现小区码组识别和时间上的帧同步，故根本无法进入网络系统注册。
参见图4，图中示出STTD发射分集方式的两路传输块编码结构。空时编码发射分集(STTD)方式用于公共信道和专用信道，阵列天线闭环发射分集(TxAA)用于专用信道。
在STTD发射分集方式与TxAA发射分集方式下，两个天线发射的内容是相同的，如图中所示以STTD发射分集方式为例时的信道比特b0、b1、b2、b3，只是它们发射内容的顺序不同，天线1上发射内容(STTD编码比特)的顺序是b0、b1、b2、b3，而天线2上发射内容(STTD编码比特)的顺序是b2、b3、b0、b1。
接收方虽然可以通过一路信号获得对应信道上要传输的有效信息，但是由于在分集方式情况下，两个天线发射功率之和等于不采用分集发射情况下单个天线的发射功率，如果一个通道损坏，未损坏通道发射天线上信号的功率将是系统要求的一半，显然接收方靠一根天线上发射的信号强度是不能够正确解调的，从而使处于通信状态下用户的通信性能急剧恶化。
综上所述，在同步信道配置为支持TSTD(时间切换的发射分集)方式的情况下，由于每个通道发射的信息是整个信息的一部分，需要将每个通道的信息组合起来才能形成完整的信息，当一个天线通道损坏时，存在UE不能完整接收一个同步码的问题，通信将不能正常进行；在公共导频信道、专用信道配置为支持STTD(空时编码发射分集)、TxAA(多天线的阵列闭环发射分集)方式的情况下，两个天线通道发射的内容相同而内容的顺序不同，当一个天线通道损坏时，存在发射功率强度不够的问题。
为解决上述两方面的问题，目前的标准规定与实现方案是在基站中对发射通道状态进行监测，并把异常情况上报给资源管理中心，采用告警方式通知维护人员，再由人工方式修改配置进行维护。一方面维护人员不可能一直待在监控现场；另一方面，从设备出现故障到排除故障一般需有较长时间，在这段时间内新开机的用户将无法实现小区搜索，从而不能入网，不能通信。所以需要设备具有自动转换功能，即在出现异常状态时，自动从分集发送方式切换为非分集发送方式，以保证系统能够正常工作。
发明内容
本发明的目的是设计一种发射分集与非发射分集的自动切换方法，直接在基站中实现发射分集与非发射分集方式的自动切换功能，从而保证系统在一个天线通道发生故障的情况下能够正常运行，确保通信质量。
实现本发明目的的技术方案是这样的：一种发射分集与非发射分集的自动切换方法，其特征在于包括以下处理步骤：
A.基站的发射通道状态监测单元监测发射分集通道的工作状态，并将发射分集通道的工作状态报告给基站主控单元；
B.当任一发射分集通道的工作状态为异常时，基站主控单元将异常状态信息通知发射分集控制单元；
C.发射分集控制单元将发射分集通道的工作状态从分集方式切换为非分集方式；
D.在发射分集通道的工作状态从异常恢复为正常时，基站主控单元通知发射分集控制单元，由发射分集控制单元将发射分集通道的工作状态从非分集方式切换为分集方式。
所述的步骤A中，所述的发射通道状态监测单元对两个发射分集天线的工作状态进行监测，将两个发射分集天线通道的工作状态报告给基站主控单元。
所述的步骤B中，基站主控单元还同时将异常状态信息上报给网络管理系统告警。
所述的步骤C中，是直接将同步信道从采用时间切换发射分集(TSTD)方式切换为非分集方式，仅在正常的一路通道上发送。
所述的步骤C中，对于处于通信状态下用户的公共信道和专用信道，从采用空时编码发射分集(STTD)方式或阵列天线闭环发射分集(TxAA)方式切换为非分集方式，仅在正常的一路通道上发送。
所述的从采用空时编码发射分集(STTD)方式或阵列天线闭环发射分集(TxAA)方式切换为非分集方式，进一步包括：
在天线1通道异常时，将天线2通道作为天线1通道，和将天线2通道上对应信道发射数据顺序切换到该天线1通道，同时将天线2通道上对应信道的发射功率增加为发射分集方式时天线1通道与天线2通道发射功率之和；
在天线2通道异常时，将天线1通道上对应信道的发射功率增加为发射分集方式时天线1通道与天线2通道发射功率之和。
本发明方法应用于WCDMA移动通信系统中，通过监测基站下行发射通道设备的正常或异常工作状态，支持发射分集状态与非发射分集状态的自动切换功能。在发射分集通道出现异常情况时，除进行告警上报外，还让基站内部的基站主控单元与发射分集控制单元直接将同步信道的TSTD发射分集方式切换为非分集方式，即从图3所示方式切换为图2所示的方式，在设备通道正常的一个通路上发送；对处于通信状态用户中的公共信道和专用信道，从发射分集状态转换到非分集状态，具体包括：在天线2通道损坏时，将天线1通道上对应信道的发射功率增加到分集模式时两个天线发射功率之和；在天线1通道损坏时，将天线2通道作为天线1通道，将从天线2通道的对应信道发射的数据顺序切换到此时的天线1通道，同时还将对应信道的发射功率增加到分集模式时两个天线发射功率之和。
当基站的下行发射通道的设备工作状态监测单元监测到发射通道从异常情况恢复到正常情况时，基站主控单元与发射分集控制单元将各种信道发射模式从非分集方式切换到发射分集方式。
本发明所监测的基站下行发射通道包括：扩频与调制功能模块、中频通道、线性功率放大器、双工器、塔放和天线部分。
附图说明
图1是同步信道结构示意图；
图2是同步信道非发射分集方式示意图；
图3是同步信道支持TSTD发射分集方式示意图；
图4是STTD发射分集方式的两路传输块编码方法示意图；
图5是本发明实施方案流程示意图。
具体实施方式
参见图5，图中示出实施本发明方案的示意性流程，基站的发射通道状态监测单元对两个发射分集天线-天线1及天线2的工作状态进行监测，只要其中之一的发射分集天线出现异常情况，则直接由基站控制，将分集发射自动切换为非分集发射，处理过程包括如下步骤：
基站内部的发射通道状态监测单元对两个发射分集天线的工作状态进行监测，并将两个发射分集通道的工作状况报告给基站主控单元；
当任意一个发射分集天线出现异常情况时，基站主控单元将相应状态信息通知发射分集控制单元；
发射分集控制单元控制两个发射分集通道上发送的信息，使在正常发射分集天线通道上发送，对于STTD和TxAA发射分集通道的信道，将其发射功率增加为两个发射分集天线发射功率的和；
同时基站主控单元将异常状态信息上报给网络管理(网管)系统告警，以便于维护人员维修。
本发明的一种由基站支持的下行发射分集与非发射分集自动切换的方法，基站控制下行发射分集功能的实现是根据分集通路工作状态正常和异常情况自动进行切换的。
包括：同步信道的时间切换发射分集(TSTD)到非分集发射功能的自动切换，信息从正常的一路通道上发送；
用于公共信道的空时编码发射分集(STTD)到非发射分集发射功能的自动切换，信息在单个发射天线上顺序发送，发射功率增加到分集时两个天线通道之和；
用于专用信道的空时编码发射分集(STTD)与阵列天线闭环发射分集(TxAA)到非分集功能的自动切换，信息在单个发射天线上顺序发送，发射功率增加到分集发射时两个天线通道之和；
在发射分集通道恢复正常后，基站主控单元及发射分集控制单元支持各种信道从非分集发射方式再自动切换到相应的分集发射方式。
本发明的方法，不仅可用于WCDMA系统中发射分集模式，还同样适用于其它采用发射分集功能的系统。
Claims (7)
1.一种发射分集与非发射分集的自动切换方法，其特征在于包括以下处理步骤：
A.基站的发射通道状态监测单元监测发射分集通道的工作状态，并将发射分集通道的工作状态报告给基站主控单元；
B.当任一发射分集通道的工作状态为异常时，基站主控单元将异常状态信息通知发射分集控制单元；
C.发射分集控制单元将发射分集通道的工作状态从分集方式切换为非分集方式；
D.在发射分集通道的工作状态从异常恢复为正常时，基站主控单元通知发射分集控制单元，由发射分集控制单元将发射分集通道的工作状态从非分集方式切换为分集方式。
2.根据权利要求1所述的一种发射分集与非发射分集的自动切换方法，其特征在于：所述的步骤A中，所述的发射通道状态监测单元对两个发射分集天线的工作状态进行监测，将两个发射分集天线通道的工作状态报告给基站主控单元。
3.根据权利要求1所述的一种发射分集与非发射分集的自动切换方法，其特征在于：所述的发射分集通道包括扩频与调制功能模块、中频通道、线性功率放大器、双工器、塔放和天线部分。
4.根据权利要求1所述的一种发射分集与非发射分集的自动切换方法，其特征在于：所述的步骤B中，基站主控单元还同时将异常状态信息上报给网络管理系统告警。
5.根据权利要求1所述的一种发射分集与非发射分集的自动切换方法，其特征在于：所述的步骤C中，是直接将同步信道从采用时间切换发射分集方式切换为非分集方式，仅在正常的一路通道上发送。
6.根据权利要求1所述的一种发射分集与非发射分集的自动切换方法，其特征在于：所述的步骤C中，对于处于通信状态下用户的公共信道和专用信道，从采用空时编码发射分集方式或阵列天线闭环发射分集方式切换为非分集方式，仅在正常的一路通道上发送。
7.根据权利要求6所述的一种发射分集与非发射分集的自动切换方法，其特征在于：所述的从采用空时编码发射分集方式或阵列天线闭环发射分集方式切换为非分集方式，进一步包括：
在天线1通道异常时，将天线2通道作为天线1通道，和将天线2通道上对应信道发射数据顺序切换到该天线1通道，同时将天线2通道上对应信道的发射功率增加为发射分集方式时天线1通道与天线2通道发射功率之和；
在天线2通道异常时，将天线1通道上对应信道的发射功率增加为发射分集方式时天线1通道与天线2通道发射功率之和。
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