CN1445945A - 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通过信令方式实现发射分集与非发射分集自动切换的方法。包括：基站系统对发射分集通道的工作状态进行监测；基站设备通过资源状态指示消息向基站控制器上报发射分集通道已损坏的指示；在基站控制器接收到发射分集状态不能支持的资源状态指示消息后，立即向基站发起小区重配置请求消息，在该重配置消息中去掉对相应信道的支持发射分集方式的内容；基站根据重配置消息将小区内信道从发射分集切换到非发射分集模式；在发射分集通道的工作状态恢复为正常时，基站控制器通知基站的分集切换控制单元，再将非发射分集切换为发射分集方式。
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下行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，采用发射分集比采用非发射分集(单天线)可大大提高下行链路的性能。目前Release99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(长度为2560码片)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个码片的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，此种发射分集的特点是发射分集的两路分时间段发送，如图中所示的在偶数时隙#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)刚开机时的小区搜索，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由发射通道状态检测单元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要较长时间，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，在基站与基站控制器的参与下，通过信令方式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；
B.当任一发射分集通道的工作状态为异常时，基站将异常状态信息上报基站控制器；
C.基站控制器向基站发起小区重配置请求消息，在该小区重配置请求消息中对各个信道的配置去除各种支持的发射分集方式；
D.基站的分集切换控制单元根据该小区重配置请求消息，将小区内的信道从发射分集方式切换为非发射分集方式；
E.在发射分集通道的工作状态从异常恢复为正常时，基站控制器通知基站的分集切换控制单元，将发射分集通道的工作状态从非发射分集方式切换为发射分集方式。
本发明的方法，要求基站及基站控制器根据发射通道的工作状态实现发射分集与非发射分集方式自动切换，以保证通信系统的正常稳定运行。
本发明的方法，要求基站对发射分集的多个通道的工作正常和异常状态进行监测；
本发明的方法，要求基站对发射分集的多个通道的工作异常状态通过资源状态指示消息上报给更高一层的基站控制器，供基站控制器立即启动重配置实施方案；
本发明的方法，要求基站控制器在接收到异常状态消息后立即发起小区重配置请求，修改已损坏通道对应的小区发射分集功能配置方案；
本发明的方法，要求重配置前处于通信状态下的用户，在重配置后能够保持正常的工作。
本发明的一种支持下行发射分集与非发射分集自动切换的方法，下行是否采用发射分集功能，是由基站与基站控制器配合实现的，根据分集通路工作状态情况自动切换。
基站设备通过资源状态指示消息向基站控制器上报发射分集功能不支持指示；
基站控制器接收到发射分集状态不支持资源状态指示后，基站控制器立即向基站发起小区重配置请求消息，并且在该小区重配置消息中，去掉对各个信道支持发射分集模式的配置；
基站根据新的配置消息将各个信道发射方式从发射分集模式转换为非发射分集模式；
包括：基站对于同步信道支持的TSTD发射分集切换处理；基站对于STTD和TxAA发射分集的切换处理；
在发射分集通道的工作异常状态转为正常后，系统支持从非发射分集模式自动切换到发射分集模式。
本发明的方法，基站系统对发射天线设备的各个部分特别是发射分集通道的工作状态进行监测，在发生状态异常时，除了采用正常的方式告警，以便通知维护人员及时维修发射天线设备外，还要求基站设备通过资源状态指示消息向基站控制器上报发射分集功能不能支持的消息，当基站控制器接收到发射分集状态不能支持的资源状态指示后，基站控制器立即向基站发起小区重配置请求消息，并在该小区重配置消息中，去掉对各个信道配置的支持发射分集模式，基站根据新的配置消息，通过分集切换控制单元控制各个信道发射方式，从发射分集模式转换为非发射分集模式。网络设备实现发射分集方式与非发射分集方式间的自动切换，从而保证系统能够正常运行。
本发明方案中，基站对采用发射分集的多个通道的工作正常和异常状态进行监测。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、天线等部分，基站设备内部的发射通道状态检测单元对下行发射通道状态进行监测。
基站对发射分集的多个通道的工作状态进行监测，出现异常状态时，通过基站与基站控制器之间的接口Iub接口，利用消息资源状态指示将消息上报给基站控制器，指示发射分集一个支路通道损坏，发射分集功能不能支持，基站控制器立即启动重配置方案。
基站控制器接收到发射分集功能不能支持指示后，立即发起小区重配置请求，重配置消息中主要包括将通道异常对应小区的各种发射分集指示置为去活状态。
重配置前处于通信状态中的用户能够保持正常工作状态，如当天线1通道失效时，系统可以将下行发射配制成不分集，将天线1通道信号切换到天线2通道上发射，保证正常的通道上发送的是天线1应该发送的信号，同时发射信号的功率增加为两个发射天线的应该发射功率的总和，从而增强系统的健壮性。
附图说明
图1是一个10毫秒同步信道无线帧结构示意图；
图2是同步信道非发射分集方式结构示意图；
图3是同步信道支持时间切换发射分集方式(TSTD)结构示意图；
图4是空时编码发射分集方式(STTD)的两路传输块编码结构示意图；
图5是本发明方法实施发射分集与非发射分集功能的流程示意图。
具体实施方式
参见图5，图中示出实施本发明方法的流程。基站的发射通道状态检测单元对两个发射分集天线-天线1与天线2的发射通道状态进行检测，如果出现异常工作情况后，进行发射分集与非发射分集的自动切换，处理过程包括如下步骤：
当任意一根天线的对应发射通道出现异常情况时，基站设备通过基站与基站控制器之间的Iub接口，利用资源状态指示消息，上报给基站控制器，该资源状态指示消息向基站控制器上报相应通道发射分集功能不能支持的消息；
当基站控制器接收到相应通道的发射分集功能不能支持的资源状态指示消息后，基站控制器立即向基站发起小区重配置请求消息，在该小区重配置请求消息中，去掉对各个信道配置的支持各种发射分集模式的内容；
基站根据新的信道配置消息，通过分集切换控制单元将小区配置的各个信道发射方式从发射分集模式转换为非发射分集模式，并向基站控制器返回响应消息；
在小区重配置成功后，基站控制器向基站发起公共信道重配置请求消息，基站根据新的配置消息，通过分集切换控制单元将公共信道发射方式从发射分集模式转换为非发射分集模式；
基站对处于正在通信状态的用户设备(UE)对应的专用信道，通过分集切换控制单元将支持发射分集的信道从发射分集模式转换为非发射分集模式；
同时基站还将异常工作状态信息上报给网络管理系统告警，以便于维护人员进行维修；
在出现异常工作状态的发射分集通道恢复正常工作状态后，再由基站控制器控制并通过基站的分集切换控制单元，将信道的非分集发射自动切换为分集发射。
本发明的方法不仅可应用于WCDMA移动通信接入系统中，还可适用于其它采用发射分集功能的系统。
Claims (9)
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；
B.当任一发射分集通道的工作状态为异常时，基站将异常状态信息上报基站控制器；
C.基站控制器向基站发起小区重配置请求消息，在该小区重配置请求消息中对各个信道的配置去除各种支持的发射分集方式；
D.基站的分集切换控制单元根据该小区重配置请求消息，将小区内的信道从发射分集方式切换为非发射分集方式；
E.在发射分集通道的工作状态从异常恢复为正常时，基站控制器通知基站的分集切换控制单元，将发射分集通道的工作状态从非发射分集方式切换为发射分集方式。
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天线1与天线2两个发射分集天线的工作状态进行检测，将两个发射分集天线通道的工作状态报告给基站。
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，基站通过基站与基站控制器之间的Iub接口，利用资源状态指示消息将所述的异常状态信息上报基站控制器。
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B中，基站还同时将所述的异常状态信息上报给网络管理系统告警。
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，在小区重配置请求消息中对各个信道的配置去除各种支持的发射分集方式，是将分集发射通道异常对应小区的各种发射分集指示置为去活状态。
7.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，其特征在于所述步骤D进一步包括：
D1.基站根据小区重配置消息，将小区配置的各个信道发射方式从发射分集模式转换为非发射分集模式，并向基站控制器返回响应消息；
D2.基站控制器向基站发起公共信道重配置请求消息，基站根据该公共信道重配置消息将公共信道发射方式从发射分集模式转换为非发射分集模式；
D3.基站对处于正在通信状态的用户设备(UE)对应的专用信道，将支持发射分集的信道从发射分集模式转换为非发射分集模式。
8.根据权利要求7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：所述步骤D1是对于同步信道支持的时间切换发射分集(TSTD)的发射分集与非发射分集的自动切换；所述步骤D2是对于公共信道支持的空时编码发射分集(STTD)的发射分集与非发射分集的自动切换；所述步骤D3是对于专用信道支持的阵列天线闭环发射分集(TxAA)的发射分集与非发射分集的自动切换。
9.根据权利要求1或2所述的一种发射分集与非发射分集的自动切换方法，其特征在于所述步骤D中，将小区内的信道从发射分集方式切换为非发射分集方式进一步包括：在天线1或天线2通道异常时，将基站的下行发射方式配置成非发射分集方式，将天线1或天线2通道信号切换到天线2或天线1通道上发射，同时将天线2或天线1通道发射信号的功率增加为原天线1与天线2两个发射天线应该发射功率的总和。
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