CN1207230A

CN1207230A - 具有基站收发信机和无线通信单元的通信系统

Info

Publication number: CN1207230A
Application number: CN 96199517
Authority: CN
Inventors: 霍华德·贝恩
Original assignee: Motorola Ltd
Current assignee: Motorola Solutions UK Ltd
Priority date: 1995-12-05
Filing date: 1996-11-13
Publication date: 1999-02-03

Abstract

如例所示,对通信系统(160)的多个射频(RF)头(162—172)的信号处理位于中央控制单元(158),例如基站收发信机中。具体地讲,在RF头需要收发能力的情况下(例如在TDM微微蜂窝环境中),中央控制单元承担每个RF头的功率集中信道编码和信道解码,而RF头原则上仅包含通信所需的RF电路系统。这样,由信号处理引起的功率消耗和热量产生被限制在中央控制单元(158),从而允许RF头(162—172)成本和物理尺寸的减少。

Description

具有基站收发信机和无线通信单元的通信系统

本发明一般涉及通信系统，尤其可应用于(但不是专用于)具有基站收发信机和响应于该收发信机的多个无线通信单元的蜂窝通信系统(例如微微(pico)小区通信系统)。

在通信系统，例如时分复用(TDM)泛欧GSM(全球移动通信系统)蜂窝通信系统和其它频率重用系统中，似乎存在着一种无情地趋向功率耗费减少和设备小型化的驱动力。

在特定设备中，系统技术和体系结构方面的改进导致信号处理的增加，并且需要使用消耗大量功率的专用数字信号处理器(DSP)阵列。因此，应当理解，设备的体积需要足够大，以利于散热处理。此外，功率消耗是远程电池供电设备的主要问题，因为电池电流的任何耗用都会减少其运行生命周期。

在减小体积方面，中继站已得到发展，它与无线信道单元(RCU)协同工作，并扩展了无线信道单元所提供的覆盖区域。这些中继站包含一个天线共用器放大器通路，(通过一个昂贵的低损耗屏蔽电缆)耦合到一个RCU收发信机的标称首放大器级或末放大器级。具体地讲，如果考虑中继站中的发射路径，本来将由RCU直接发送的信号将首先放大到适当的值以补偿屏蔽电缆中的损耗，然后由中继站的天线广播。通过这种方式，中继站的使用将一部分模拟电路系统从传统RCU中分离出来。然而，这种方案并不能解决与功率损耗有关的问题，特别是RCU信号处理所需而引起的热产生。

根据本发明的第一方面，提供了一种通信系统，该系统具有一个中央控制单元和与该中央控制单元交互的至少一个远程射频单元，其中中央控制单元包括至少一个处理单元，负责处理至少一个远程无线单元的至少一个信道编码功能和信道解码功能。

在优选实施例中，中央控制单元耦合到多个远程射频单元，至少一个处理单元负责处理多个远程射频单元的至少一个信道编码功能和信道解码功能。并且，至少一个处理单元的每个处理单元用于执行多个信道编码和多个信道解码。

在本发明的第二方面，提供了一个中央控制单元，该中央控制单元具有至少一个处理单元，用于处理与该中央控制单元交互的远程射频单元的至少一个信道编码功能和信道解码功能。

在本发明的另一方面，提供了一种用于信息信号的接收和发射远程射频收发信机单元，包括部分处理接收和发射的信息信号的装置，以及与中央控制单元进行可选交互以对该中央控制单元中出现的信息信号进行信道编码和信道解码的装置。

现在结合附图描述本发明的一个例示性实施例。

图1示出了一个现有技术蜂窝通信系统。

图2示出了图1的现有技术蜂窝通信系统中一般采用的扇区化小区。

图3描述了现有技术无线信道单元(RCU)，以及它与现有技术基站(BS)的接口。

图4说明了根据本发明的优选实施例对蜂窝通信系统的划分。

图1示出了一种典型的现有技术蜂窝通信系统10，在该系统中，覆盖区域由多个以传统六边形方式表示的小区12-22定义。每个小区12-22都有一个基站24-34，负责控制各自小区的单向或双向通信业务量。基站24-34一般位于区域中央，尽管因为周围地形或传播条件(受建筑物的墙壁、山谷和森林区域或者类似地形的影响)，可能需要考虑其它位置。应当理解，每个基站24-34可以接收38来自位于其覆盖区域的通信设备42-46的信号和/或向这些通信设备发射40信号。每个基站(BS)24-34一般还对运营维护中心(OMC)49负责，OMC 49进行整体系统控制，它可以是地区性的，也可以系统性的(取决于通信系统10的规模)。在通信设备42-46方面，可以具有双工、单工或单向通信能力，可以具有漫游能力(允许在小区间移动)或者位置固定。例如，通信单元42、44和46可以是具备话音或数据能力的数字或模拟蜂窝无线话机。蜂窝无线话机42确实可以通过微机(PC)卡接口或类似设备接入便携式计算机。此外，通信单元43可以是无线寻呼机，而通信单元45可以位于某个监控和数据获取设备(SCADA)，该设备负责监控管道(pipeline)48中数据流的速率或者控制阀门47。

以蜂窝电话系统为例，图1的蜂窝通信系统10的每个小区12-22一般划分成多个工作扇区50-60(如图2所示)，每个扇区50-60由无线信道单元(RCU)62-72服务，并且分别与发射和/或接收天线74-84相关联。每个工作扇区通常由单个广播控制信道(BCCH)所服务(覆盖)的区域定义。

参看图3，描述了现有技术无线信道单元(RCU)90及其与现有技术基站94的接口92。为简洁起见，仅示出了现有技术RCU 90的某些主要功能部件，RCU 90在收发信装置的上下文中描述，该装置具有分立的发射机通路96和分立的接收机通路98。发射机通路96和接收机通路98包含不同数量的RF电路系统(分别由框100和102标识)。

RCU 90的发射机通路96包括一个信道编码器104，它对基站94(在这种情况下是一个基站收发信机)所发出的中频(IF)信号106作出响应。向调制器110提供了一个信道编码输出信号，该调制器用以生成一个已调输出信号112。第一混频器114，响应于第一频率信号116(由第一振荡器118生成)和已调输出信号112，生成一个信号输出120，随后在放大器122中放大，然后通过天线开关(共用器)124路由寻址到天线124以进行发射。在发射机通路96中，RF发射电路系统100由调制器100、第一混频器114、第一振荡器118和放大器122表示。

在接收机通路98中，接收信号通过天线开关124路由寻址到放大器128以进行放大处理。在放大之后，放大的接收信号130将第一输入提供给第二混频器132。第二输入信号133(由第二振荡器134提供)随后在第二混频器132中与放大的接收信号130组合。应当理解，频率f2一般不同于频率f1。然后，在第二混频器132中组合之后，输出信号136在模数(A/D)转换器138中数字化，其结果数字输出信号140通过信道均衡器146提供给信道解码器142。信道解码器142的输出代表了提供给基站94的中频(IF)输入信号146。在接收机通路96中，RF接收电路系统102由放大器128、第二混频器132、第二振荡器134、A/D转换器138和均衡器144表示。

应当理解，单独使用发射机通路96或接收机通路98都足以实现发射机或接收机，这两者都不是绝对需要使用天线开关124。

参看该图，可以看出，在信道编码器104和信道解码器142之后，即在中频信号106和146的基带数据速率(GSM一般是270k码元每秒(sps))处进行划分，实现了RCU 90和基站94之间的接口92。此外，应当理解，均衡器144和信道解码器(在接收机通路98中)之间的数据速率对硬判决数据而言是1比特270ksps，对软判决数据是4比特270 ksps，而信道编码器104和调制器110之间的数据速率是1比特270ksps。此外，在GSM蜂窝通信系统中，A/D转换器138和均衡器144之间的数据速率可以表示成4乘上以270k码元每秒速率进行的8比特附加抽样。

根据本发明的优选实施例，图4说明了通信系统159的中央控制单元158和至少一个远程无线单元(“RF头”)之间的功能职责划分。中央控制单元包含至少一个处理单元160(例如一个DSP)，用以对通信系统160的至少一个远程RF头进行所有的信道编码和信道解码。DSP 160(或者DSP存储体(bank)，如果需要的话)连接到中央控制单元158的输出接口161，以允许存取必要的系统信息或系统通信。实际上，在优选实施例中，多个信道编码和多个信道解码在单个DSP中完成。

在图4的特定情况下，示出的通信系统160具有6个相同的RF头162-172，该图仅详细示出了其中一个(RF头162)。每个RF头162-172基本上包括一个发射机通路180、一个接收机通路182和一个天线开关124，用以将该发射机通路180和接收机通路182选择性地连接到天线126。前面针对图3的描述已提到，发射机通路180和接收机通路182分别包含RF发射电路系统110和RF接收电路系统102(包括信道均衡器)。此外，每个RF头包含一个控制器184，例如一个微处理器，用以RF发射电路系统100和RF接收电路系统102的操作控制。此外，复用器190也可操作地响应于控制器184，选择性地提供通信资源192(以及分别为RF头164-172提供通信资源193-196)的网关，从而使信息流能够在每个RF头和中央控制单元158之间流动。

在优选实施例中，通信资源192是一根双绞线，允许以786k码元每秒进行双工复用的高密度用户线(HDSL)。通信资源也允许控制信道信息的复用，应当理解对控制信道信息的需求。

这样，本发明的优选实施例的通信系统在传统BTS中符合下列条件的某个点上进行划分，其中接收路径中的数据速率是～270k sps，发射路径中的数据速率是～270k sps，从而中央控制单元158承担对每个RF头进行的信号处理密集(intensive)(因而导致功率密集)的信道编码和信道解码，而RF头原则上仅包含通信所需的电路系统。此时，解调数据处于一个或多个比特每码元的基带速率。

为了维护不同RF头162-172和中央控制单元158之间的同步，本发明的优选实施例采用了HDSL通信资源所提供的纠时设施。这种纠时设施能够纠正因RF头162-172和中央控制单元158之间HDSL长度不同而引起的时延传播。具体地讲，本发明的优选实施例考虑了HDSL链路的标识时隙中同步字的周期性发射。例如，(HDSL中可用的12个时隙中)时隙0可以以小时为周期利用。应当理解，因为与(例如)TDM帧的时隙相关联的均衡数据必须针对时隙编号进行解码，所以需要某种形式的同步。因此，根据本发明优选实施例的通信系统159的划分具有对信道均衡器屏蔽时隙编号的效果。此外，就GSM而言，需要具有使不同小区间的传输同步的能力。

应当理解，本发明尤其适用于微微蜂窝环境(例如在建筑物的板壁内，在该建筑物中小区具有数百米或更小的通信覆盖区域)，因为与具有信道编码和解码电路系统的传统RCU相比，每个无线信道单元(RF头)复杂性较低、体积较小，并且生产成本相对较低。本发明确实提供了具有单线接口的低功率无线单元。

当然，应当理解，上述描述仅以示例形式给出，在本发明的范围内可以对细节，例如单个中央控制单元所服务的RF头数量，进行改进。尽管已针对收发信机描述了图4的RF头，但本发明显然可以应用于单独的接收机或发射机，技术人员将能够理解仅需要从图中所示RF头配置中除去接收机通路或发射机通路。此外，可以用其它形式的通信资源(192-196)，例如同轴电缆、光纤链路、E1链路(即欧洲或(CEPT1)32×64k bps专用线路)或无线链路)来替代。在各种情况下，通信资源192-196允许交织从中央控制单元158到RF头(162-172)的编码基带数据。

Claims

1.一种通信系统，该系统具有一个中央控制单元和与该中央控制单元交互的至少一个远程射频单元，其中中央控制单元包括至少一个处理单元，负责处理至少一个远程无线单元的至少一个信道编码功能和信道解码功能。

2.根据权利要求1的通信系统，其中中央控制单元耦合到多个远程射频单元，至少一个处理单元负责处理多个远程射频单元的至少一个信道编码功能和信道解码功能。

3.根据权利要求1或2的通信系统，其中至少一个处理单元的每个处理单元用于执行多个信道编码和多个信道解码。

4.根据权利要求1、2或3的通信系统，还包括一根高密度用户线，连接在至少一个远程射频单元和中央控制单元之间，使这两者进行交互。

5.根据任一前述权利要求的通信系统，其中通信系统是一个微微小区通信系统。

6.根据任一前述权利要求的通信系统，其中至少一个远程射频单元是一个收发信机。

7.根据任一前述权利要求的通信系统，其中至少一个射频单元是一个接收机。

8.根据任一前述权利要求的通信系统，其中至少一个射频单元是一个发射机。

9.一种中央控制单元，该中央控制单元具有至少一个处理单元，用于处理与该中央控制单元交互的远程射频单元的至少一个信道编码功能和信道解码功能。

10.一种用于信息信号的接收和发射的远程射频收发信机单元，包括部分处理用于接收和发射的信息信号的装置，以及与中央控制单元进行选择性交互以对该中央控制单元中出现的信息信号进行信道编码和信道解码的装置。