CN1201585A - 数字蜂窝通信系统的宽带基站结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种适于支持多种空中接口标准的通信的开放式结构数字蜂窝基站。该基站包括具有发射和接收部分的宽带数字收发信机系统。在发射部分中,输入线接口操作将多个输入信息信号耦合到时分复用(TDM)传输总线。多个数字发射机模块与该TDM传输总线相连,该数字发射机模块中的每一个均响应于相应组的多个输入信息信号来产生一组数字基带信号。该组数字信息信号提供给宽带求和网络,该宽带求和网络用于将该组数字信息信号加到宽带数据流中。宽带发射机然后采用该宽带数据流来产生宽带发射波。该接收部分包括宽带接收机,该宽带接收机用于(i)接收入射复合信号;和(ii)以提供给宽带数据总线的宽带数字数据流的形式来产生该入射复合信号的数字表示。多个数字接收机模块与该宽带数据总线相连。每个数字接收机模块用于从该宽带数字数据流中恢复一组数字输出信号,并将该组数字信号多路传输到TDM接收总线上。输出线接口用于在多个输出信息线中分布该数字输出信号。

Description

数字蜂窝通信系统的 宽带基站结构
                      发明领域
本发明一般涉及蜂窝式电话系统。本发明尤其涉及一种用于数字处理宽带通信波的开放式结构的蜂窝电话小区站址(cell-site)基站。
                      发明背景
蜂窝式电话网络在一给定的地理区域内通过将该区域按空间划分成邻接分区或“小区”而实现移动通信。每个小区包括一位于一“小区站址”上的基站，该基站作为小区中的移动单元。在通常的模拟蜂窝网络中，为每个小区指定不同组的通信频率。指定给相邻小区的各频率组不同，并且通常只有在以足够大的“重用”间隔划分各小区从而使干扰问题不太可能发生时才重复使用同一频率组。采用这种方式，蜂窝系统中的每个信道可在多个小区站址上同时使用，从而允许该系统支持超出系统信道数的众多用户。
当移动单元从一个小区进入到另一个小区时，可从在移动单元进行通信的基站向新小区中的基站传送或“越区切换(handed-off)”呼叫。这种呼叫越区切换处理包括将移动单元从其当前频率切换到位于该移动单元正在进入的新小区的新频率。该越区切换处理通常通过链接到每个小区站址基站的移动交换中心(MSC)进行协调。具体地讲，当由给定移动单元接收到的信号落在预定阈值时，即通常表示该给定移动单元位于各小区之间的边界附近时，该基站可向MSC发出越区切换请求。此时，该MSC从每个小区中的基站请求信号强度信息，并确定哪一个基站最适于处理该呼叫。当“新”小区中的基站回复一更强的信号强度时，该呼叫可被越区切换到新基站。
通常，每个小区站址基站上配备有多对发射机和接收机，每对均被调谐到一特定的信道。当采用传统的模拟设备时，每对发射机和接受机请求专用的滤波、混频和放大电路。由于信道增加从而经常增加成本，因此这是不利的。此外，如果希望使用所有组信道，则使用一信道转换开关等来选择在指定到该小区的这些频率上运行的发射机-接收机对。由于与未指定的频率相关联的这些发射机/接收机对为无效地空闲，因此也是不利的。最终，传统的模拟基站设计可能不适于支持变化的信号频率和格式，尤其对不同类型的蜂窝系统更是如此。
因此，需要有不必为每个频道设置一专用发射机和接收机对的蜂窝基站。此外也希望可响应于用户要求的变化模式来有效设置基站信号处理硬件。最后，需要有适于用在使用各种调制技术的多种蜂窝系统中的基站结构。
                      发明总述
总的来讲，本发明包括一种“开放式结构”的数字蜂窝基站，该基站容易被调整以支持各种空中接口标准的通信。在本发明基站的一优选实施例中，包含了具有发射和接收部分的宽带数字收发信机系统。
在该基站的发射部分中，与公共交换电话网络(PSTN)相连的输入线接口操作，以将多个输入信息信号多路传输到时分复用(TDM)传输总线上。多个数字发射机模块与TDM传输总线连接，每个数字发射机模块均用于响应于多个输入信息信号的相应组来产生一组宽带数字基带信号。该组宽带数字信息信号被提供给宽带求和网络，以顺序将该组宽带数字信息信号加到宽带数据流。然后，一宽带发射机使用宽带数据流来操作产生宽带发射波。
该接收部分包括一宽带接收机，用于(i)接收一入射的复合信号；和(ii)以宽带数字数据流的形式产生该入射复合信号的数字表示。该宽带数字数据流被提供给宽带数据总线，多个数字接收机模块连接到该宽帝数据总线。每个数字接收机模块可从宽带数字数据流中恢复一组数字输出信号，并将该组数字信号多路传输到TDM接收总线。设置了连接到PSTN的输出线接口，以从多个输出信号线中分配该数字输出信号。
                       附图简述
从如下参照附图的详细描述及所附权利要求，本发明的其它目的及特征将变得更加明显，附图中：
图1是本发明蜂窝电话小区站址基站的功能框图；
图2是表示包含在本发明基站中的基站控制器(BSC)的框图；
图3表示包含在该BSC中的T1接口模块的框图；
图4表示由多个数字发射(DTX)信道模块组成的示例性DTX模块的内部结构；
图5表示用于在TDM传输总线的指定时隙中处理话音信号的一单个DTX信道模块的框图；
图6表示流经一DTX信道调制器的信号的顶级(top-level)图；
图7表示在DTX信道模块中包含的数字数据调制器的框图；
图8表示用于将来自局域传输总线的高速数字数据流转换成由天线播出的r.f.(射频)信号的宽带收发信机模块的宽带发射机(WBTX)部分的操作模式；
图9表示宽带收发信机模块的宽带接收(WBRX)部分；
图10表示示例性的数字接收(DRX)模块的内部构造；
图11是用于处理指定频道的一单个DRX信道模块的框图；
图12是示意性地表示DRX信道解调器的功能结构；
图13表示在DRX信道模块的话音重构网络中执行的信号处理功能；
图14表示用于由本发明基站执行的分集信号中的示例性信号分配方案；
图15表示由示例性VXI总线模块化实现的本发明基站的框图；
图16A表示所包含的VXI模块收发信机的发射部分的框图；和
图16B表示VXI模块收发信机的接收部分的框图。
               优选实施例的详细描述
I.系统概述
图1是根据本发明用于将信息信号向/从多个移动收发信机单元(未示出)发射/接收的数字蜂窝电话小区站址基站10的功能框图，从下面的讨论可知，本发明的小区站址基站包括可容易调整以支持不同空中接口标准(例如：AMPS、TDMA、CDMA)的通信的“开放式结构”的数字蜂窝基站。尽管将在示例性的AMPS蜂窝系统的内容中来大体描述本发明基站，但仍将给出该基站可适当调整以与其它空中接口标准兼容的方式的适当解释。
在一示例性的AMPS实施例中，基站天线系统12从相应多个移动单元中接受一包括多个单独的基带信号的入射复合频分复用信号。通常，入射复合频分复用信号中的每个单独的通信信道间隔30KHz，很明显，可采用其它间隔。天线系统12经天线接口单元20与包括宽带接收机模块(WBRX)部分16和宽带发射机(WBTX)部分18的宽带收发信机模块连接。
在图1的示例性实施例中，天线系统12包括两个非定向天线，该天线覆盖其中设置基站10的地理小区的整个区域。尽管如此，也将提供一替换实施例，其中本发明基站被构造成采用分段的天线系统(例如，3个120度天线)操作。对于分段的天线系统，在基站中设置分离的宽带收发信机模块(每个模块包含WBTX和WBRX部分)以对应每个段。此外，将描述基站的构成方式，其中，该基站被构成为支持在每个段中通过一对接收天线分集接收的设施。
II.接收(RX)模式操作
在采用天线系统12(图1)已在射频(r.f.)上接收入射复合频分复用信号后，WBRX部分16将接收到的r.f.信号的频率变换成模拟基带频率。该模拟基带信号然后由模/数转换器(未示出)数字化成12比特样本，而得到的数据流被提供给以示例性30.72Msps(每秒抽样次数)速率操作的时分复用(TDM)局域接收总线24。图1中，局域接收总线24采用由IEEE标准1155的VXI规范规定的标准VXI局域总线。在其中采用分段天线的实施例中，来自与每个分段天线关联的宽带收发信机模块的WBRX部分的数据流被多路传输到局域接收总线24的指定时隙中。
如图1所示，局域接收总线24将来自WBRX部分16的数字化数据提供给一组M个数字接收(DRX)模块28中的每一个。每个DRX模块28均包括一组K个数字调谐器，其每一个均从出现在局域接收总线24上的30.72Msps宽帝数据流中提取窄带数字FM(频率调制)信号。每个调谐器的窄带输出被格式化成抽取到80Ksps速率的复数数据流。在示例性AMPS实施例中，基站10包括多至5个DRX模块28(即M＝5)，其每一个均包括一组12个数字调谐器(即K＝12)。这就允许从由天线系统12接收到的入射复合r.f.频分复用中提取多至60(M×K＝5×12＝60)个频道。在示例性TDMA实施例中，60个频道中的每一个均进一步时分复用到3个单独的时隙中，从而允许从多至180(即60×3)个移动单元中接收信息(假设全速率TDMA)。
在每个DRX模块28中，K个数字调谐中的每一个之后为一数字解调网络落。每个数字解调网络根据信号被调制的方式来解调向其提供的信号，在优选实施例中包含频率调制(FM)。解调后，从每个信道提取数据或话音信息，并将该信息设置成为在标准T1线上传输所需的PCM(脉冲编码调制)格式。在该优选实施例中，其包含如下操作特性：(i)高通滤波；(ii)抽取；(iii)扩展；和(iv)去加重滤波后面将进一步描述这些处理步骤。这些操作的最终结果是产生锁定在8KHz的标准8比特“DS0”信号，后文中将其简称为DS0信号。
如众所周知，在入射频分复用r.f.信号中固有的每个AMPS频道上施加监测音频单音(SAT)。因此，每个DRX模块28中的K个解调网络中的每一个均也构成为处理与每个频道相关联的SAT信号。
参照图1，由M个DRX模块28中的每一个中的K个解调网络中的每一个产生的DS0信号被插入到TDM接收总线32a上的指定时隙。在图1的实施例中，TDM接收总线32a及TDM传输总线32b同时包括一等效于VXI总线触发总线的双向总线，该VXI总线触发总线已在IEEE标准1155的VXI规范中描述。如图1所示，TDM接收总线32a和TDM传输总线32b均与基站控制器(BSC)模块36连接。
BSC模块36作为系统控制器操作，并通过多根T1中继线40为基站10提供对移动交换中心(MSC)的接口。在该示例性实施例中，一组8根T1中继线40(每根均具有24个时隙)具有在基站10和MSC(未示出)之间建立多至192个全双工话音链路的能力。下文中，术语如“话音链路”、“话音信号”和“话音信息”所指不仅是语音信息，也指在T1中继线上传输的数据等。
为了支持在标称的64Kbps(比特/秒)速率的192个话音链路集，TDM接收总线32a和TDM传输总线32b两者均被锁定在12.288Mbps(即192×64Kbps)的示例性速率上。在另外的实施中，一组6根E1线可用来替代与BSC36相连的8根T1中继线40。
III.基站控制器(BSC)
图2表示基站控制器(BSC)36的框图。BSC 36包括系统控制器件44，其通常包括680EC40μP及标准的RAM和ROM存储器容量。系统控制器44通过内部控制总线54与T1接口模块46、控制总线接口48链接，并有选择地与以太网络接口50和RS-232接口52。控制总线接口48可使数据在内部控制总线54和VXI控制总线56之间传送。在图2的实施例中，内部控制总线54包括一32比特68040数据总线和由IEEE标准1155规定类型的VXI控制总线56。
以太网络接口50被指定为支持通过以太网络电缆或其等效物来与其它基站进行通信，并可通过采用AMD799X LANCE芯片组来与IEEE 802.310BaseT的以及网络版本2兼容。类似地，RS 232接口52有助于外部监测和进行诊断，还可作为软件通过其下载到系统控制器44的通路。
下面参照图3，该图所示为T1接口模块46的框图。T1接口模块46包括TDM格式器60，该格式器60操作从一组8个T1出网(outgoing)接口通路62中多路分解由TDM接收总线32a以例如12.288Mbps速率承载的192个时隙。类似地，TDM格式器60也用于将来自8个入网(incoming)T1接口通路64的入射话音信息多路传输成一12.288Mbps的串行流，以将其接入TDM传输总线32b。
每个T1出网接口通路62包括弹性缓冲器66，用于缓冲(absorb)TDM传输总线32b与出网T1话音和控制信息之间的频率及相位差。每个缓冲器66中的出网T1话音和控制信息在标准T1成帧器(framer)电路68中形成帧，成帧器电路68将出网T1话音和控制信息置成在T1线40上传输所需的帧格式。如图3所示，每根全双工T1线40通过一对标准中继线接口电路70与BSC 46连接。
现在考虑基站BSC 46中的8个入网T1接口通路62，来自每根全双工T1线的输入部分的话音信息经接口电路70传递至传统的去帧器(deframer)电路74。T1话音信息的每个入射流均在多个去帧器电路74之一中被去帧，并提供给多个弹性缓冲器66之一。每个去帧器电路74的输出端上的弹性缓冲器66用以缓冲入射T1话音信息与TDM传输总线32b之间的频率及相位差。
IV.传输(TX)模式操作
再参照图1，TDM传输总线32b将以12.288Mbps多路传输的数据流从TDM格式器60(图3)提供给一组M个数字传输(DTX)模块80中的每一个。M个DTX数字传输模块中的每一个均包括一组K个DTX信道模块(图1中未示出)，其每一个均处理TDM传输总线32b的各时隙之一中的话音信号。具体地讲，每个DTX信道模块采用其指定的话音信息指定流来对数字基带载波进行FM调制。在示例性AMPS实施例中，在FM调制之后，将5970、6000或6030Hz之一的数字监测音频单音(SAT)置入DS0话音数据的每个流中。
在将数字SAT音置入DS0话音数据的给定流后，执行如下步骤以进行FM调制：(i)高通滤波；(ii)压缩；(iii)预加重滤波；(iv)信号限幅；(v)插值；和(vi)低通滤波。所调制的信号流然后被再次插值到30.72Msps的示例性采样速率，并被调谐到指定的基带频率。
给定DTX数字传输模块80中的每一K个DTX信道模块均将其IF(中频)信号与前置DTX信道模块中的那些IF信号进行求和。在每个DTX传输模块80中的第K个DTX信道模块的输出端，将来自其中的K个DTX信道模块中的每一个的信号均加到宽带局域传输总线84上。然后，宽带局域传输总线84转到下一个DTX模块80，类似地，来自其K个DTX信道模块的信号被加到DTX模块80上。一旦M个DTX信道模块的最后一个(即DTX信道模块80’)已将其K个信号加到宽带局域传输总线84，则总线84转接到宽带收发信机模块的WBTX部分18。
WBTX部分18包括一16比特数/模转换器(DAC)，用于将来自宽带局域传输总线84的30.72Msps数字数据流转换成模拟基带信号。该模拟基带信号的频率首先被转换成中频(IF)，然后再被上变换(up-converted)到r.f.频带(例如880至894MHz)。所得到的r.f.信号通过天线接口单元20提供给天线系统12，天线系统12将该r.f.信号辐射到基站10的覆盖区域中的移动用户。
V.DTX模块
参照图4，图中进一步详细描述了示例性DTX模块80的内部结构。在图4中，所示DTX模块包括一组12个DTX信道模块(即K＝12)，其第一个上设有来自前面的DTX模块的局域传输总线84。12个DTX信道模块中的每一个均从VXI控制总线56接收控制指令，包括指定处理由TDM传输总线32b的192个TDM时隙中特定的一个承载的话音信息。此外，VXI控制总线56也命令每个DTX信道模块以独特的数字基带频率输出经处理的话音信息。
在第一DTX信道模块(DTX信道模块#1)处理来自其指定时隙的话音信号并将其加到局域传输总线84后，其结果通过内部DTX宽带数据总线102提供给第二DTX信道模块。接下来，第二DTX信道模块将已处理的话音信号信息加到宽带数据总线102，并将结果由宽带数据总线102提供给第三DTX信道模块。这样重复，直至DTX信道模块#12已将其处理的话音信号加到宽带数据总线102，并将结果通过局域传输总线84向前传送到下一个DTX模块80。
现在转到图5，该图所示为用于处理在TDM传输总线32b上的指定TDM时隙中的话音信号的一单个DTX信道模块的框图。该DTX信道模块包括DTX信道调制器110，用于根据是否已经指定DTX信道模块来处理前向话音信道(FOVC)或前向控制信道(FOCC)而不同地操作。对于FOVC处理，除非通过控制总线56从BSC 36接收移动台控制字，否则处理来自指定TDM时隙的话音信息以将其传输。在这种情况下，暂时中断正常的话音处理，以允许处理该控制字。当DTX信道模块已被另外指定为执行FOCC处理时，将各种移动台控制消息连续发送给话音信息以外。
由DTX信道调制器110产生的调制信息分别在×12和×32插值器111和112中以示例性系数12和32进行插值。插值的数据流由混频器113上变换到一独特的数字频率，混频器113从数控振荡器(NCO)114中接受所需频率的本机振荡信号。当从混频器113提取频率上变换信号的实部后(Re 115)，通过2信道加法器116将其结果加到宽带数据总线102。
宽带数据总线102和多个2信道加法器116可具有宽带求和网络的特征，这是因为这些组件将来自每个DTX信道模块的信号合并到由局域传输总线84承载的频分多路传输信号中。这样就免除了提供一个或多个相对复杂的多信道加法器作为提供频分多路传输信号的装置的必要。
图6表示流经DTX信道调制器110的信号的顶级图。DTX信道调制器110包括话音调制器117和数字数据调制器118。话音调制器117包括FM调制器120、SAT信号发生器122、和×2插值器124。当DTX信道调制器110执行FOVC处理时，转换开关128从话音调制器117中选择调制话音信息。类似地，当执行FOCC处理时，将转换开关128设置成从数据调制器118中接收调制数据。在以上两种情况下，所得到的结果为包括一同相/正交相位(I，Q)调制零Hz载波的数字调频(FM)信号。
FM调制器120从TDM传输总线32的指定时隙中以PCM格式接收话音数据。FM调制器120执行8至14比特的PCM数据的μ定律扩展，然后执行2∶1音节压缩。压缩的话音数据然后被插值到40Kbps的示例性采样速率，并通过预加重滤波器，该滤波器具有在300和3000Hz之间+6B/倍频程的传递函数。预加重滤波器的输出被逐样本地硬限幅(hard-limited)到所需幅值，以达到所希望的调制指数，然后通过低通滤波器。积分后，该话音数据与由SAT发生器提供的SAT信号合并。对合并信号进行相位调制，以完成频率调制(FM)处理，所得到的结果通过×2插值器送到转换开关128。
图7是表示数字数据调制器118的框图。在一示例性实施例中，数字数据调制器118包括BCH编码器140，从控制总线56以10Kbps的速率将28比特二进制控制字提供给编码器140。每个这样的消息是由BSC 36经控制总线56以基本上类似于由TIA/EIA标准553规定的格式提供的。在BCH编码器140中，每个28比特消息字被用零填充(例如用12个零)，然后根据预定的BCH发生多项式而被转换成40比特消息代码。所得到的40比特编码(即加扰)消息被提供给比特流发生器144，比特流发生器144对每个加扰消息产生包括一系列块的比特流。根据是否想要在前向控制信道(FOVC)或前向话音信道(FOCC)上进行传输而分别形成或串接块组合。
在通过FOVC进行传输期间，每次当数字数据调制器118从BSC 36接收控制消息以将其发射到移动单元时，正常的话音传输中断例如103.1ms间隔。为了支持FOVC传输，比特流发生器144产生串接的FOVC块序列，其中每个FOVC块包括加扰的一40比特控制消息和一前置码。该前置码包括一点序列和字同步图案，并有效分离加扰消息的每个重复部分。在一示例性实施例中，比特流发生器144对每个待通过FOVC传输的每个加扰消息产生一包括11个FOVC块的1031比特的比特流。
当使用数字数据调制器118支持FOCC时，比特流发生器144在产生附加或控制消息以外的时刻产生填充消息。附加消息以常规速率(例如每0.8±0.3秒)发送，必要时在每个FOCC上同步发送控制消息。当从BCH编码器140接收编码(即加扰)控制消息时，比特流发生器144产生一单个FOCC块，该FOCC块包括一前置码、字同步序列、和加扰的控制消息。
当外于在FOVC和FOCC两种处理模式下的数字数据调制器118的操作期间，向FSK调制器148以示例性10Ksps速率提供来自比特流发生器144的每个FOVC或FOCC块。尽管FSK调制器148可由单纯的数字电路来实现，其特性也可作为查阅表(look-up table)，用于产生以40KHz速率顺序采样的曼彻斯特(Manchester)编码模拟波。具体地讲，通常将对入射的10Kbps比特流执行类似于下述的一组功能：(i)曼彻斯特编码；(ii)积分；(iii)低通滤波；和(v)再低通滤波，以实现平滑。当以40Hz采样时，产生入射10Kbps流的每个比特的4个(I、Q)对，以产生对应于预定频移(如±8KHz)的数字FSK调制波的输出序列。在实际的实施中，可采用表格查阅系统来实现FSK调制器148，在该表格查阅系统中，根据当前值和入射10Kbps序列中一组最近的比特来确定每组4个(I、Q)对的值。
VI.宽带收发信机模块的宽带发射机(WBTX)部分
下面参照图8，WBTX 18操作以将来自局域传输总线84的高速数字数据流转换成r.f.信号，以将其提供给功率放大器(未示出)，然后由天线系统12播送。图8中规定的特定频率值导致FCC规定的B频带r.f.波，很容易理解，可采用基本上相同的结构来执行其它r.f.频带上的发射。
来自局域传输总线84的高速(30.72Msps)数据流最初由数/模转换器(DAC)180处理。如果DAC 180未对入射30.72Msps信号进行附加采样(oversample)，则采用X/SIN(X)滤波网络以提供所必需的补偿。第一混频器192采用72.88MHz的本机振荡信号对基帝频率进行上变换，而合并信号被提供给第一和第二中频带通(IF)放大器194和196。第一和第二中频带通IF放大器194和196分别对62.20至72.2MHz和58.20MHz至60.70MHz的IF频带进行放大。所得到的放大IF信号被合并，在r.f.混频器198中被上变换到r.f.频带，并通过具有从880扩展至890MHz和从891.4MHz扩展至894MHz的带宽的r.f.BPF 202。
VII.宽带收发信机模块的宽带接收机(WBRX)部分
参照图9，WBRX部分16处理由天线系统12从一个或多个移动单元(未示出)采集到的入射r.f.信号。具体地讲，WBRX将入射r.f.信号变换成高速数字数据流，以将其插入高速局域接收总线24。如果为自动增益控制所必需的话，则衰减器210衰减入射r.f.信号(如从835至849MHz)。选频放大器网络214在B频带(即从835MHz至845MHz，和从846.5MHz至849MHz)的有效区域上产生增益。与选频放大器网络214的输出端连接的r.f.下变换(down-converting)混频器218将接收到的信号下混频到从58.6扩展到72.2MHz的IF频带中。由于在B频带中的1.5MHz间隙，所得到的IF信号被分离，并被分别由第一和第二IF带通滤波器(BPF)222和224进行滤波。第一和第二IF BPF222和224分别在62.20至72.2MHz和58.20MHz至60.70MHz的IF频带上提供滤波。
来自第一和第二IF BPF 222和224的经滤波的IF信号然后被合并，并被共同提供给IF混频器226。IF混频器226将合并IF信号的频率变换成模拟基带，以由模拟低通和陷波滤波器230进行滤波。经滤波的模拟基带信号由模/数转换器(ADC)234进行采样，并且所得到的宽带数字数据流被提供给高速局域接收总线24。
VIII.DRX模块
参照图10，该图进一步详细示出示例性DRX模块28的内部结构。在图10中，可看出DRX模块28包括一组12个DRX信道模块(即K＝12)，其每一个均与局域接收总线24连接。12个DRX信道模块中的每一个均从VXI控制总线56接收控制指令，包括指定处理由特定接收到的频道承载的信息。在处理由其指定的频道承载的信息之后，每个DRX信道模块将处理信息插入到TDM接收总线32a的192个TDM时隙之中相关联的一个中。在每个DRX模块28中重复这种操作，其结果是在由局域接收总线24承载的频分多路传输信号中固有的频率信号中的每一个均由不同的DRX信道模块进行处理，然后被插入到TDM接收总线32a的指定时隙中。
如上所述，在另一实施例中，天线系统12可构成为用于独立服务于不同的小区段的3个或多个不同的扇形天线。在又一实施例中，在每个区段中采用多个分段天线对作为在该区段中对来自各移动单元的信号进行频谱分集接收的装置。根据本发明的一个方面，从每个这样的扇形天线或从每个单独的分集扇形天线接收到的信号能量被指定到局域接收总线24的特定时隙。例如，在一实施例中，其中对3个小区段中的每一个均采用一对分集扇形天线(即6个分离的天线)，局域接收总线24将被时分多路传输到6个时隙。由于局域接收总线24与每个DRX模块28中的K个DRX接收信道模块中的每一个均相连，因此，可由各DRX接收信道模块中的任何一个来处理由各分集扇形天线中的每一个接收到的任何频道。
在这种分集应用中，在相邻的DRX信道模块之间有选择地设置分集链路250(图10)。例如，考虑下面的情况，即指定DRX信道模块#1和DRX信道模块#2处理由指定服务于给定小区段的第一和第二分集天线接收到的相同频道。在这种情况下，DRX信道模块#1和DRX信道模块#2将从分别被指定到第一和第二分集天线的局域接收总线24的不同时隙中提取相同频道。然后，在分集链路250上，可通过交换信号品质信息来比较由DRX信道模块#1和DRX信道模块#2处理的不同频道的品质。在由DRX信道模块#1或DRX信道模块#2两者进行处理后，高品质接收信号将被插入到TDM接收总线32a的适当时隙。
参照图11，该图表示用于处理来自局域接收总线24的指定时隙的单个DRX信道模块的框图。来自局域接收总线24的宽带30.72Msps数字信号提供给由BSC 36控制的数字调谐器260。具体地讲，BSC 36通过控制总线56指令数字调谐器260从局域接收总线24的特定时隙中提取指定频率上的信号。数字调谐器260功能性地表示为包括混频器264、数控振荡器(NCO)268、高抽取滤波器272、抽取器276、和FIR滤波器280。该数字调谐器可采用例如加利福尼亚(California)的GrayChip of Palo Alto公司的GC1011数字调谐器来实现。在示例性实施例中，数字调谐器260在同相(I)和正交相位(Q)信道上产生复数值输出流，这两个信道中的每一个均以16比特分辨率以80Ksps运行。
图11的DRX信道模块还包括数字信号处理器(DSP)290，其被编程以解调来自数字调谐器260的80Ksps复数(I，Q)输出流。由于每个DRX信道模块均支持反向话音信道(RVC)或支持反向控制信道RCC，因此，每个DSP290均可配置为处理接收到的话音或处理数据信息。在这两种情况下，最初对接收到的信息进行FM解调操作，此时该FM解调信息经话音处理或数据提取。当DSP 290已被编程以进行数据提取时，以如下方式对FM解调信息进行译码，该方式取决于最初用于对数据进行编码的操作。对于话音信道，DSP290进行SAT和ST音探测，以及通常由EIA/TIA标准553规定类型的话音处理。
参照图12，该图表示DSP 290功能性构成的示例性方式。可看出由数字调谐器280产生的80Ksps(I，Q)被提供给低通滤波器(LPF)302，其输出在抽取器306中以系数2进行抽取。所得到的40Ksps复数数据流被提供给FM解调器310、信号强度测量电路312和数据提取电路314。在示例性实施例中，信号强度测量电路312每秒进行一次信号强度测量操作，其操作方式如下：(i)以系数40抽取40Ksps流；(ii)对所抽取的流的每个样本的I和Q分量进行平方；和(iii)每秒对1000对平方的I和Q样本进行求和。
FM解调器310通过如下方式操作以解调包括从抽取器306接收到的(I、Q)样本对序列的采样FM信号：(i)确定每个(I、Q)样本对的角度tan-1(I、Q)；和(ii)对所得到的角度系列进行时间微分。由于示例性的40KHz采样率远大于3KHz话音频带，因此时间微分函数通过取连续角度之差来近似。
再次参照图12，由FM解调器产生的解调40Ksps输出被提供给连续波(CW)处理网络316和话音重构网络320。如果由该FM解调器解调的信道构成反向控制信道(RCC)，则在数据抽取网络314中进行处理，并在CW处理网络中进行DOT序列探测。对于反向话音信道(RVC)，数据提取网络和话音重构网络314和320两者均有效。此外，CW处理网络316探测与RVC有关的DOT序列、SAT信号和ST音。
在FM解调之后，在以下两个状态之间变换对从移动单元通过RCC接收到的信息的处理：(i)DOT序列探测；和(ii)数据提取。每个RVC被相似地进行处理，但在状态(i)期间，也执行话音重构处理，以及SAT和ST信号探测。在每个示例中，状态(i)持续直至探测到DOT序列，此时SAT/ST探测和话音重构被暂停。然后进行数据提取，直至所接收到的块中的最后字被提取，或者可替换地，直至出现暂停条件为止。然后，恢复状态(i)中的操作。
下面参照图13，该图所示为在话音重构网络320中所执行的信号处理功能的的框图。来自FM解调器310的解调话音信息被提供给去加重滤波器410，去加重滤波器410在300和3,000Hz之间呈现出约6dB/倍频程的滚降(roll-off)。去加重滤波器410之后为低通滤波器(LPF)414，低通滤波器414的特征为具有从0至3KHz的0dB通带和从5至20KHz的40dB衰减的阻带。然后，来自LPF 414的经滤波的8比特样本通过指定的抽取级416，抽取级416以因数5(×5)将采样率从40Ksps减至8Ksps。
所得到的8比特话音数据的8Ksps流然后被提供给1∶2音节解压缩模块418。因此使入射8Ksps数据流的电平中1dB的变化被改变成2dB的变化。解压缩模块418被指定为采用普通技术在尽可能宽的动态范围上处理FM语音。在μ定律压缩块420中完成话音解调处理，压缩块420将所得到的8比特话音数据的8Ksps流插入到TDM接收总线32a的指定时隙中。
如上所述，BCH编码消息由数字数据调制器118合并到FOVC和FOCC数据块，这些数据块然后用于通过FSK调制来产生曼彻斯特编码波。具体地讲，数字数据调制器118产生采样的FSK调制波，其中采用4个样本来表示曼彻斯特码的每个比特。在该示例性实施例中，假设在从其中接收RVC和RCC数据块的移动单元中进行基本上相似的数据调制处理。因此，数据提取网络314以这种方式从所接收到的RVC和RCC数据块中提取编码的消息。
在成功地进行DOT序列探测之后，数据提取网络314根据对应于4个最新接收到的曼彻斯特码比特的最新接收到的16个曼彻斯特码样本通过确定过零点来建立局域直角坐标(local clock phase)。直角坐标建立后，则假设在所接收到的数据块中将其保持，直至进行下一个DOT序列探测。
通过采用例如在比较器后面的四抽头积分和速放匹配滤波器(four-tapintegrate & dump matched filter)，可探测和恢复曼彻斯特码。接下来，执行字同步和解扰操作。在该示例性实施例中，解扰处理包括对在每个接收到的数据块中的BCH编码消息(即加扰字)的一至五个副本进行BCH译码。伴随加扰字的每个副本的段(field)指示所接收到的数据块中加扰字的副本数。加扰字的每个副本然后被缓冲，直至接收到所有被指示数目的副本。
然后，通过采用表格查阅而进行多数表决来进行对加扰字的逐位重构，以确定最高有效位和误码数。然后采用常规技术对由这种多数表决而产生的加扰字进行BCH译码，从而得出最初由给定移动单元编码和发射的消息。
IX.多区段分集通信
如上所述，在另一实施例中，天线系统12可构成为用于独立服务于不同的小区段的3个或多个不同的扇形天线。基站10被设计成可容易调整，以便采用这种分段天线系统和采用其中在每个区段提供分集接收的分段天线系统来进行操作。在实现分集接收的实施例中，在每个区段中采用分段天线对来接收来自该区段中的移动用户的信号。对于3分段天线系统来讲，在3个分段天线的每两个之间、或在服务于每个区段的分集天线对与局域接收总线24之间设置分离的宽带收发信机模块。然后，从每个这种扇性天线或从每个区段中的每个单独的分集天线接收的信号能量由每个宽带收发信机模块的WBRX部分插入到局域接收总线24的特定时隙中。
以类似的方式，通过移动单元区段中的分集天线来进行以分集方式向给定移动用户的发射，该分集天线为移动单元提供最佳信号通路。通过将局域传输总线84时分多路复用为等效于单独的分集天线数目(例如对于3个区段为6个天线)的一组时隙，有可能将每个分集天线指定到不同的时隙。因此，每个DTX信道模块可将其基带信号数据插入局域传输总线84的时隙中，局域传数总线84与能够将信息最佳地播送到被指定给该时隙的移动单元的分集天线相关联。
图14表示可在局域传输/接收总线(84’、24’)和一组6个分集天线12a-12f之间耦合的信号的示例性方式。假设在3段小区的3个区段中的一不同区段中使用每对分集天线(12a、12b)、(12c、12d)和(12e、12f)。可以看到，在第一小区段中的2个接收分集天线(12a、12b)与第一天线单元20a相连。类似地，在第二小区段中的2个接收分集天线(12c、12d)和在第三小区段中的2个接收分集天线(12e、12f)分别与第二和第三天线单元20b和20c相连。
在图14的实施例中，局域传输和接收总线84和24’被多路复用为6个时隙，每个时隙被指定到天线12a-12f之一。例如，分别地，天线12a和12b可被指定到第一和第三时隙，天线12c和12d可被指定到第二和第五时隙，而天线12e和12f可被指定到第四和第六时隙。局域传输总线84’最初从DTX模块80连通到第一宽带收发信机模块的第一WBTX部分。第一WBTX部分18a采用局域传输总线84’的指定时隙(例如第一时隙)中的宽带数据来产生待被传输的r.f.输出。
如图14所示，局域接收总线24的开始于包括WBRX部分16c和WBTX18c的第三宽带收发信机的WBRX部分16c。与局域传输总线84类似，局域接收总线24’被分隔成与天线12a-12f一一相关的6个时隙。可看出局域接收总线24’在WBRX部分16b与16c之间以及WBRX部分16a与16b之间伸展，并进一步用来将WBRX部分16a与DRX模块28链接。由于为每个DRX模块28中的K个DRX接收信道模块的每一个均提供局域接收总线24’(图10)，因此，可由DRX接收信道模块的任意一个来处理由分集扇形天线12a-12f中任意一个接收到的频道。
X.VXI总线子系统的示例性物理实现
图15是本发明基站由示例性VXI总线模块化实现的框图。图15的模块化实施例包括VXI模块收发信机500，其包括VXI总线子系统，其中设有由IEEE标准1155规定的那种类型的多个VXI总线模块。每个VXI总线用于实现BSC、DTX、DRX或宽带收发信机模块，并可采用印刷电路板(PCB)或其类似物来进行物理实现。局域接收和传输总线24和84以及TDM接收和传输总线32a和32b包含一组电气总线，该组电气总线总起来形成VXI总线底板(backplane)。在这方面，TDM接收和传输总线32a和32b中的每一个均可作为由IEEE标准1155规定的那种类型的VXI触发总线。类似地，局域接收和传输总线24和84中的每个可由相应于IEEE标准1155的VXI总线局域总线来实现。
图16A是VXI模块收发信机500的发射部分的框图。该发射部分包括一组DTX模块80，其每一个被指定到13个VXI总线“插槽(slots)”(即硬件地址)之一。DTX模块80和WBTX模块18通过“P3型”连接器510与VXI总线底板的TDM传输总线32b连接。每个P3型连接器510满足IEC标准1155所提的规范。类似地，P3型连接器510用于将DTX模块80和WBRX模块16连接到VXI底板的局域传输总线84。
图16B类似地以框图形式描述VXI模块收发信机500的接收部分。除了WBRX和BSC模块16和36之外，该接收部分还包括一组DRX模块28。DRX、WBRX和BSC模块中的每一个均指定到具有独特地址的特定VXI总线插槽。再者，必须用P3型连接器510将DRX、WBRX和BSC模块连接到VXI底板的TDM接收和局域接收总线32a和24。
由图15-17B例示出的本发明基站的VXI总线实施可构成为支持各种空中接口标准(例如CDMA、TDMA、GSM)。在这方面，必须将被指定进行空中接口标准所要求的调制/解调和其它信号处理的DTX和DRX模块引入VXI总线子系统。例如，包含在DTX和DRX模块中的CDMA芯片组可采用加利福尼亚州，圣地亚哥市(San Diego，California)的Qualcomm公司的产品，该产品可在市面上买到。
尽管已参照几个具体实施例描述了本发明，但以上描述仅是示例性解释本发明而不能将其看成是限制本发明。对本技术领域的技术人员而言，可在不偏离由所附权利要求限定的本发明的实质精神和范围的情况下对本发明进行各种变型。

Claims (19)

1.一种宽带发射机系统，用于发射由相应的多个输入信号线提供的多个信息信号，所述宽带发射机系统包括：
输入线接口，用于将所述多个信息信号多路传输到输入数据总线；
多个数字传输模块，其与所述输入数据总线连接，所述多个数字传输模块中的每一个用于处理一个或多个所述信息信号，从而产生多个基带信号；
宽带求和网络，其与所述多个数字传输模块连接，所述宽带求和网络包括用于将所述多个基带信号的每一个顺序加到宽带数据总线的装置；和
宽带发射机，其与所述宽带数据总线连接，用于响应于所述多个基带信号来产生发射波。
2.如权利要求1所述的宽带发射机系统，其中所述多个数字传输模块中的每一个均包括：
多个调制器，其与所述输入数据总线连接，所述多个调制器中的每一个均用于采用所述信息信号之一来对数字载波信号进行调制，以产生多个调制信号；
多个数字频率合成器，其与所述多个调制器操作连接，所述数字频率合成器中的每一个均将所述多个调制信号之一的频率变换成预定基带频率，从而产生所述多个基带信号。
3.如权利要求2所述的宽带发射机系统，其中所述多个频率合成器中的每一个均包括调谐到不同频率上的数字振荡器。
4.如权利要求1所述的宽带发射机系统，其中所述宽带求和网络包括多个数字加法器，其每一个均与所述多个数字频率合成器之一连接，并接收由此产生的所述多个基带信号之一。
5.一种宽带发射机系统，用于发射由相应的多个输入信号线提供的多个信息信号，所述宽带发射机系统包括：
输入线接口，用于将所述多个信息信号多路传输到输入数据总线；
多个数字发射机模块，其与所述输入数据总线连接，所述多个数字发射机模块中的每一个均包括一组信道模块，该组信道模块用于产生一组相应于一组所述多个信息信号的不同频率的数字基带信号；
用于通过所述多个数字发射机模块发送宽带数据流的装置，所述多个数字发射机模块中的每一个均包括用于将由其中的信道模块产生的所述组数字基带信号加到所述宽带数据流的装置；和
宽带发射机，其与所述宽带数据总线连接，用于采用所述宽带数据流来产生宽带发射波。
6.如权利要求5所述的宽带发射机系统，其中所述数字发射机模块中的第一个包括：
第一多个调制器，其位于第一多个所述信道模块中，所述第一多个模块中的每一个用于采用所述组信息信号的第一个中的所述信息信号之一来对数字载波信号进行调制，以产生第一多个调制信号；和
第一多个数字频率合成器，其与所述第一多个调制器连接，所述第一多个数字频率合成器中的每一个均将所述第一多个调制信号之一的频率变换成预定基带频率。
7.如权利要求5所述的宽带发射机系统，其中所述宽带发射机包括：
数/模变换器，用于将所述宽带数据流变换成模拟数据波；和
宽带上变换器，用于采用所述模拟数据波来调制r.f.载波信号。
8.一种宽带接收机系统，用于接收包含多个信息信号的入射复合信号，所述宽带接收机系统包括：
宽带接收机，用于接收所述入射复合信号，并以宽带数字数据流形式产生所述入射复合信号的数字表示；
宽带数据总线，其与所述宽带接收机相连，将所述宽带数字数据流提供给该宽带数据总线；
多个数字调谐器，其与所述宽带数据总线相连，所述数字调谐器中的每一个用于从所述宽带数字数据流中恢复所述信息信号之一的数字表示；
多个解调器，其与所述多个数字调谐器相连，用于对所述信息信号的所述数字表示进行解调，从而提供多个解调比特流；
输出话音/数据总线，其与所述多个解调器相连，所述多个解调比特流被多路传输到所述输出话音/数据总线上，从而形成复合输出比特流；和
输出线接口，用于在相应的多个输出信号线中分布所述复合输出比特流中的所述多个解调比特流。
9.如权利要求8所述的宽带接收机系统，还包括抽取装置，用于抽取所述信息信号的所述数字表示。
10.如权利要求8所述的宽带接收机系统，其中所述多个数字调谐器中的每一个均包括调谐到不同频率上的数字振荡器。
11.如权利要求8所述的宽带接收机系统，其中所述宽带接收机包括：
宽带下变换器，用于下变换所述频分多路传输信号的频率；和
模/数转换器，其与所述宽带下变换器相连。
12.一种宽带接收机系统，用于接收包含多个信息信号的入射复合信号，所述宽帝接收机系统包括：
宽带接收机，用于接收所述入射复合信号，并以宽带数字数据流形式产生所述入射复合信号的数字表示；
宽帝数据总线，其与所述宽带接收机相连，将所述宽带数字数据流提供给该宽带数据总线；
多个数字接收机模块，其与所述宽帝数据总线相连，所述数字接收机模块中的每一个均用于产生一组解调数字信号，其中所述组解调数字信号中的每一个均从所述多个信息信号的相应组中提取；
接口模块，用于将所述组解调数字信号中的每一个均提供给相应组输出信号线。
13.如权利要求12所述的宽带接收机系统，还包括输出数据总线，其与所述接口模块相连，所述多个数字接收机模块中的每一个均包括一装置，用于
14.如权利要求12所述的宽带接收机系统，其中所述多个数字接收机模块的第一个包括：
第一多个数字调谐器，其与所述宽带数据总线相连；和
第一多个解调器，其与所述第一多个数字调谐器相连。
15.一种宽带数字收发信机系统，包括：
输入线接口，用于将多个输入信息信号多路传输到TDM传输总线上；
多个数字发射机模块，其与所述TDM传输总线相连，所述数字发射机模块中的每一个均包括用于响应于相应组所述多个信息信号来产生一组数字基帝信号的装置；
宽带求和网络，用于将所述组数字基带信号顺序加入到宽带数据流中；
宽带发射机，用于采用所述宽带数据流来产生宽带发射波；
宽带接收机，用于接收入射复合信号，并以提供给宽带数据总线的宽带数字数据流的形式来产生所述入射复合信号的数字表示；
多个数字接收机模块，其与所述宽带数据总线相连，所述多个数字接收机模块中的每一个均包括用于从所述宽带数字数据流中恢复一组数字输出信号并将所述组数字信号多路传输到TDM接收总线上的装置；和
输出线接口，用于在多个输出信号线中分布所述数字输出信号。
16.如权利要求15所述的宽带数字收发信机，其中所述数字发射机模块中的第一个均包括第一多个调制器，其与所述TDM传输总线相连，所述第一多个调制器中的每一个均用于采用所述输入信息信号之一来调制数字载波信号，以产生第一多个调制信号。
17.如权利要求16所述的宽带数字收发信机，还包括第一多个数字频率合成器，其与所述第一多个调制器操作相连，所述第一多个数字频率合成器中的每一个均将所述第一多个调制信号之一的频率变换成预定基带频率。
18.一种用于合并由相应多个输入信号线提供的多个信息信号以产生宽带发射波的方法，所述方法包括如下步骤：
将所述多个信息信号多路传输到输入数据总线上；
采用所述信息信号中的每一个来调制不同的数字载波信号，以产生多个调制信号；
将所述多个调制信号中的每一个的频率均变换到预定基带，从而产生多个基带信号；
通过合并所述多个基带信号来产生宽带数据流；和
通过采用所述宽带数据流来产生所述发射波，以调制模拟载波信号。
19.一种处理包含多个信息信号的入射复合信号的方法，所述方法包括如下步骤：
接收所述入射复合信号，并以提供给宽带数据总线的宽带数字数据流的形式来产生所述入射复合信号的数字表示；
从所述宽带数字数据流中恢复所述信息信号中的每一个的数字表示；
解调所述信息信号的所述数字表示，从而提供多个解调比特流；
将所述多个解调比特流多路传输到输出数据总线上，以形成复合输出比特流；和
在相应多个输出信号线上分布所述复合输出比特流中的所述多个解调比特流。
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