CN1642339A - 分布式蜂窝移动通信网络结构 - Google Patents
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Abstract
分布式蜂窝移动通信网络结构是一种基于分布式无线电技术的，用于移动通信系统的无线接入网的网络结构，该结构采用多个射频天线组成的分布式天线系统构成的广义小区替代传统小区的集中式天线系统；分布式蜂窝移动通信网络自顶向下分为三个层面，即最上层为移动无线接入网覆盖层面，中间层为基站收发器(BTS)无线覆盖层面，最下层为无线接入单元(RAU)无线覆盖层面；基站控制器(BSC)与若干基站收发器连接，负责广义小区间的资源调配；基站收发器的无线覆盖范围由其管辖的若干无线接入单元(RAU)即射频天线构成，它主要负责所在广义小区内部的无线资源管理，包括物理层快速切换，快速闭环功率控制，动态分配信道，链路自适应。
Description
技术领域
本发明是一种基于分布式无线电技术的，用于移动通信系统的分布式蜂窝移动通信网络结构，属于移动通信系统分布方法的技术领域。
背景技术
随着无线通信系统不断发展，无线频谱资源短缺与通信业务量增长之间的矛盾愈显突出，通过对无线网络合理构架提高无线频谱资源利用率和系统功率效率以及对频率、时间和空间等无线资源充分复用方法，使无线通信系统的系统容量、频谱效率和无线宽带业务承载能力有数十倍提高。
在移动通信系统的发展过程中，为提高系统容量和业务承载能力，不仅在系统中使用复杂的多址接入方式(频分多址接入FDMA、时分多址接入TDMA、码分多址接入CDMA、正交频分多址接入OFDMA)、功能强大的协议和有效的信源/信道编码等技术，而且不断地探讨无线网络覆盖的小区结构以及随之产生的小区间的频率复用、抗干扰技术和切换等技术。移动通信网络的小区结构是针对无线系统在实际应用情况下无线射频信号传播特性进行合适的等效，并由多个等效小区组成区群(Cell Group)的方式组合形成全范围信号覆盖的无线网络结构，通过多小区形式的无线网络结构，稀缺的无线频谱资源能够得到复用，从而提高无线通信网络的容量。
传统的蜂窝移动通信网络通常采用分层的小区结构。宏蜂窝小区(Macro-Cell)面向1Km-25Km范围内快速移动和大范围内信号传输为移动业务传输提供基本保障；微蜂窝小区(Micro-Cell)面向30m-500m范围内话务量较大的地区和较低移动速度的业务；微微蜂窝小区(Pico-Cell)用于面向10m-30m范围内移动业务和局部业务热点业务传输。三层蜂窝网络的构架扩大了无线信号无缝覆盖范围并且提高了系统容量。
不同的分层工作在同一频段时，需要利用空间隔离控制层间干扰，利用功率控制来控制层内干扰，这种方案对于高速移动的终端必须采用快速功率控制。不同小区层工作在不同频率上时，为了减小邻信道干扰，需要设置保护频带，因此频谱利用率较低。
通过改变蜂窝结构也可以降低共信道干扰，提高系统容量。例如将小区分裂成更小的小区以提高小区信道数量的小区分裂(Cell Splitting)技术以及使用定向天线限定覆盖小区一部分以提高信号干扰比的划分扇区(Sectoring)技术。
分布式无线电是指通过光纤无线电等宽带传输技术将移动通信网的基站收发器(BTS)和远程天线单元(RAU)分开，基站的无线信号和基带信号在不同的地理位置上处理使基站和天线由传统的集中放置的方法改变为分开放置，基站的无线覆盖小区可由多个分散放置的射频天线组成。射频天线的数量和位置由实际地理情况和所需传输的业务量等因素决定。射频天线尽可能靠近无线用户终端，以便于减小无线信号发送功率，提高整个系统的功率效率。
在无线网络进行规划设计时，基站天线的布置可以根据无线信号覆盖和用户容量需求灵活地放置和延伸，以便于通过无线信号覆盖范围的规划、频率/空间等无线资源的合理复用和不同位置多个天线的信号发送有效地抗击无线信号衰落等优化设计方法提高移动通信网的系统容量和服务质量(QoS)。
由于分布式无线电具有天线发送功率小、无线网络结构灵活、基带信号可集中处理等特点，能够适应未来移动通信系统以较小的发送功率传送无线信号的网络构架需求。同时，分布式无线网络结构使各天线与移动终端之间距离尽量缩短，在较大程度上提高了系统的功率效率并减少了系统干扰。
发明内容
技术问题：基于分布式无线电的特点和优势，本发明提出了一种适用于高工作频点的，能够有效提高空间无线资源利用率和系统容量的，分布式蜂窝移动通信网络结构。
技术方案：针对无线频谱资源短缺、通信业务量增长的趋势，结合分布式无线电天线发送功率小、无线网络结构灵活、基带信号可集中处理等特点，本发明提出了一种适用于高工作频点，能够有效提高空间无线资源利用率和系统容量的分布式蜂窝移动通信网络结构。
本发明的分布式蜂窝移动通信系统网络结构采用多个射频天线组成的分布式天线系统替代传统小区的集中式天线系统；分布式蜂窝移动通信网络自顶向下分为三个层面，即最上层为移动无线接入网覆盖层面，中间层为基站收发器(BTS)无线覆盖层面，最下层为无线接入单元(RAU)无线覆盖层面；基站控制器(BSC)与若干基站收发器(BTS)连接，负责广义小区间的资源调配；基站收发器(BTS)的无线覆盖范围由其管辖的若干无线接入单元(RAU)即射频天线构成，它主要负责所在广义小区内部的无线资源管理，包括物理层快速切换，快速闭环功率控制，动态分配信道，链路自适应。
所述的广义小区是指由连接在同一个基站收发器(BTS)的一组射频天线构成的无线信号覆盖范围，广义小区中射频天线的数量和位置由实际地理情况和所需传输的业务量等因素决定。广义小区中射频天线尽可能靠近无线用户终端，以便于减小无线发送功率，提高整个系统的功率效率。对业务密集度高和由于地理特征而产生深度衰落地区放置的射频天线数量较多；对通信业务量较少和地势平坦的地区相对放置较少的射频天线。
所述的采用多个射频天线组成分布式天线系统的多天线结构，通过采用空时编码技术消除系统干扰，抵抗快衰落，提高频谱利用率和空间资源利用率，获得更高的分集增益并且满足未来高速传输分组数据业务的需求。
移动终端在一个基站收发器(BTS)的覆盖范围内移动时将与若干射频天线保持连接，由基站收发器(BTS)根据无线链路质量对发送天线进行动态选择。
由于传统小区的集中式天线系统被分布式天线系统所替代，传统小区中基站天线的总发送功率随着基站与移动终端距离增加快速增加的需求被分解成为多个短距离覆盖的射频天线发送功率的线性相加。通过合理地设定广义小区中射频天线的数量并对动态选择的发送天线进行快速有效的功率控制，系统将具有较好的功率效率，较小的无线干扰以及更高的系统容量。
针对分布式多发射天线的结构特点，通过采用正交频分复用(OFDM)和空时处理技术能够进一步改善系统性能，提高无线资源的利用率，满足未来移动通信业务的需求。
基站收发器(BTS)的无线覆盖范围是由与基站收发器(BTS)相连的一组无线接入单元(RAU)覆盖范围构成。每个基站收发器(BTS)的无线信号覆盖范围定义为一个广义小区。整个分布式蜂窝移动通信系统中，由基站控制器(BSC)在若干基站收发器(BTS)间进行无线资源的管理调配，基站收发器(BTS)主要负责所在广义小区内的资源分配。分布式蜂窝移动通信网络结构的一个重要特点是用多个无线接入单元(RAU)组成的分布式无线系统替代了传统小区的集中式天线系统。
分布式蜂窝移动通信系统可在基站收发器(BTS)覆盖范围内对移动终端采用多天线发送技术和物理层快速切换等方法，因此，能够降低天线的平均发射功率，减少了系统干扰，提高系统容量。同时，多天线发送可以使终端获得与分集接收相同的增益并且能够支持未来移动通信系统要求的高速分组数据业务。
有益效果：本发明提出了一种分布式蜂窝移动通信网络结构。可用于蜂窝移动通信系统。
本发明主要考虑如何有效提高在高工作频点时系统的功率效率，空间无线资源利用率，扩大覆盖范围，减小系统干扰，提高蜂窝小区系统容量并支持高速数据业务。本发明的分布式蜂窝移动通信网络结构中的分布式多天线可以与正交频分复用(OFDM)，空时编码技术相结合，具有有效消除系统干扰，抵抗快衰落，提高频谱利用率以及获得更高分集增益等优点。
分布式蜂窝移动通信网络的主要优点一方面在于降低了系统内天线的平均发送功率，有效减少了干扰，从而使系统容量得到提高；另一方面，分布式多天线的网络结构为空时处理技术提供了很好的应用场景。
附图说明
图1为分布式移动通信网络的三个层面示意图。
图2为广义小区蜂窝结构示意图。
具体实施方式
针对未来蜂窝移动通信系统将使用多入多出天线(MIMO)、多载波传输技术和2GHz以上的工作频点，本发明提出一种分布式蜂窝移动通信网络结构。从移动无线接入网的角度看，该网络结构可分为三个层面，如图1所示。即最上层为移动无线接入网覆盖层面，中间层为基站收发器(BTS)无线覆盖层面，最下层为无线接入单元(RAU)无线覆盖层面；基站控制器(BSC)与若干基站收发器(BTS)连接，负责广义小区间的资源调配；基站收发器(BTS)的无线覆盖范围由其管辖的若干无线接入单元(RAU)即射频天线构成，它主要负责所在广义小区内部的无线资源管理，包括物理层快速切换，快速闭环功率控制，动态分配信道，链路自适应。
广义小区是指由连接在同一个基站收发器(BTS)的一组射频天线构成的无线信号覆盖范围，广义小区中射频天线的数量和位置由实际地理情况和所需传输的业务量等因素决定。广义小区中射频天线尽可能靠近无线用户终端，以便于减小无线信号发送功率，提高整个系统的功率效率。对业务密集度高和由于地理特征而产生深度衰落地区放置的射频天线数量较多；对通信业务量较少和地势平坦的地区相对放置较少的射频天线。
采用多个射频天线组成的分布式天线系统的多天线结构，通过采用空时编码技术消除系统干扰，抵抗快衰落，提高频谱利用率和空间资源利用率，获得更高的分集增益并且满足未来高速传输分组数据业务的需求。
在结构方面区别与传统的小区分层结构的重要特点是：在分布式蜂窝移动通信网络中采用了若干无线接入单元(RAU)。
无线接入单元(RAU)即射频天线的无线信号覆盖范围通常在几十至几百米范围内。可以根据实际应用环境的覆盖需求和用户业务量大小规划射频天线的位置和数量。一组射频天线连接到同一基站收发器(BTS)形成的无线信号的覆盖范围定义为一个广义小区(GN-Cell)，如图2所示。基站收发器(BTS)负责所所在广义小区内的无线资源分配，由于信号通过射频天线可以直接在基站收发器(BTS)集中处理，因此能够更好的实现链路自适应，降低网络传输时延。利用无线信道质量进行多天线选择发送能够降低系统天线的平均发送功率，从而降低系统内干扰并提高容量。
基站收发器(BTS)周期性的测量各个射频天线与移动终端间的无线信道质量，通过更新天线资源列表，动态选择信道条件较好的若干射频天线向移动终端发送数据。移动终端在广义小区内运动时，由基站收发器(BTS)完成终端在射频天线间的物理层快速切换；当移动终端从一个广义小区运动到另一个广义小区时，主要由基站控制器(BTS)负责移动终端的广义小区间切换。
分布式多天线的网络结构可以有效克服高工作频点带来的快衰落；形成的小区分裂能够减小发送功率并提高小区信道数量，满足业务量的增长；为多天线发送和多载波传输技术提供了很好的应用场景。
Claims (3)
1、一种分布式蜂窝移动通信网络结构，其特征在于该结构采用多个射频天线组成的分布式天线系统构成的广义小区替代传统小区的集中式天线系统；分布式蜂窝移动通信网络自顶向下分为三个层面，即最上层为移动无线接入网覆盖层面，中间层为基站收发器(BTS)无线覆盖层面，最下层为无线接入单元(RAU)无线覆盖层面；基站控制器(BSC)与若干基站收发器(BTS)连接，负责广义小区间的资源调配；基站收发器(BTS)的无线覆盖范围由其管辖的若干无线接入单元(RAU)即射频天线构成，它主要负责所在广义小区内部的无线资源管理，包括物理层快速切换，快速闭环功率控制，动态分配信道，链路自适应等。
2、根据权利要求1所述的分布式蜂窝移动通信网络结构，其特征在于所述的广义小区是指由连接在同一个基站收发器(BTS)的一组射频天线构成的无线信号覆盖范围，广义小区中射频天线的数量和位置由实际地理情况和所需传输的业务量等因素决定，广义小区中射频天线尽可能靠近无线用户终端。
3、根据权利要求1所述的分布式蜂窝移动通信网络结构，其特征在于所述的采用多个射频天线组成分布式天线系统的多天线结构，通过采用空时编码技术消除系统干扰，抵抗快衰落，提高频谱利用率和空间资源利用率，获得更高的分集增益并且满足高速传输数据业务的需求。
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Publications (1)
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009021359A1 (fr) * | 2007-08-14 | 2009-02-19 | Alcatel Shanghai Bell Co., Ltd. | Ensemble de gestion de cellules, système d'antennes distribué et procédé de réaffectation associé |
| CN102194390A (zh) * | 2011-05-03 | 2011-09-21 | 吴廷达 | 自我传播信息的led广告装置 |
| CN1812287B (zh) * | 2006-02-27 | 2012-07-04 | 北京邮电大学 | 用户接入广义分布式小区时服务天线单元集的构建方法 |
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2005
- 2005-01-06 CN CN 200510037619 patent/CN1642339A/zh active Pending
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