專利名稱：采用無線光鏈路的蜂窩通信系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及蜂窩通信系統(tǒng)，更具體地講，涉及密集小區(qū)移動網(wǎng)以及對這類網(wǎng)絡(luò)中增長的通信容量的需求。
背景技術(shù)：
與前幾代網(wǎng)絡(luò)相比，下一代移動網(wǎng)和其它蜂窩通信系統(tǒng)一般需要更高密度的無線電基站和更高的數(shù)據(jù)率。解決這個問題的一種有效方式是在給定網(wǎng)絡(luò)區(qū)域中的適當(dāng)位置分布較低復(fù)雜度的遠(yuǎn)程無線電單元，并采用光纖把遠(yuǎn)程無線電單元互連到中央主單元。有時稱作光纖到天線(FTTA)的這種主-遠(yuǎn)程概念在主單元和遠(yuǎn)程無線電單元之間提供了實際上無限的數(shù)據(jù)率。主-遠(yuǎn)程概念在已經(jīng)有光纖或者光纖極易鋪設(shè)時提供了一種分布無線電前端的極省成本的方式。但是，在城市化區(qū)域，安裝或租借光纖往往是困難且昂貴的。鋪設(shè)光纖的等待時間也會相當(dāng)長。后一種情況對運(yùn)營商們來說可能是關(guān)鍵因素，這可能會丟失市場份額，甚至在鋪設(shè)工作沒有及時完成時會受到處罰。
自由空間光學(xué)技術(shù)是一種受關(guān)注的光纖替代品，它能夠用于提供節(jié)省成本的點到點通信。利用自由空間光通信鏈路的主要優(yōu)點在于避免了硬布線連接。自由空間光鏈路易于鋪設(shè)，并且可提供可比擬光纖的數(shù)據(jù)率。
美國專利5844705描述了一種采用自由空間光鏈路的通信系統(tǒng)。無線通信系統(tǒng)中的傳統(tǒng)小區(qū)被分為多個子小區(qū)，其中每一個由相應(yīng)的無線電天線提供服務(wù)。各個子小區(qū)天線包括光收發(fā)信機(jī)，所述光收發(fā)信機(jī)經(jīng)由相應(yīng)的自由空間光鏈路與以前服務(wù)于整個小區(qū)的中央單元進(jìn)行通信。中央單元從射頻收發(fā)信機(jī)轉(zhuǎn)換為一組光收發(fā)信機(jī)，用于與子單元收發(fā)信機(jī)進(jìn)行光通信。
但是，所關(guān)注的關(guān)鍵問題是自由空間鏈路、即通常所說的無線或無光纖光鏈路的可用性，因為鏈路質(zhì)量在很大程度上取決于大氣條件。例如，眾所周知，無線光鏈路容易受到雪、霧、煙和灰塵的影響。降低所謂的大氣衰減的不利影響的一種方式是在允許更多穿透和更少吸收的頻率上或者由于大氣影響而散射的頻率上采用激光束傳輸。
美國專利6239888描述了借助于摻鉺光纖放大器的光纖和無線光鏈路的全光集成。摻鉺光纖放大器一般能夠在與光纖中所用的頻率兼容的光頻率上提供全光寬帶放大。
解決無線光鏈路的可用性問題的其它方式包括多束配置和微波備份，以便提供安全的點到點通信。
所有這些方式都具有兩個共同的方面它們重點放在提高鏈路可用性，并且成本高。
美國專利6314163描述了一種分層體系結(jié)構(gòu)，其中的微微區(qū)通過自由空間光鏈路互連，而標(biāo)準(zhǔn)小區(qū)提供備用的備份接入。
發(fā)明概述本發(fā)明克服了先有技術(shù)方案的這些及其它缺陷。
本發(fā)明的總的目的是提供一種節(jié)省成本的機(jī)制，它允許使用無線光鏈路而不區(qū)分蜂窩通信系統(tǒng)的可靠性。在不需要任何附加備用設(shè)備用于點到點通信的情況下實現(xiàn)這一點尤其受到關(guān)注。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種健壯且節(jié)省成本的密集小區(qū)移動網(wǎng)。具體來講，希望即使在采用無線光鏈路的這種網(wǎng)絡(luò)中仍然保持高的且穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)可用性。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種以下列方式操作蜂窩通信系統(tǒng)的方法系統(tǒng)中無線光鏈路的有限可用性不妨礙系統(tǒng)內(nèi)的用戶通信。
本發(fā)明的又一個目的是設(shè)置多個遠(yuǎn)程無線電單元而不限于諸如時分復(fù)用和光波長復(fù)用之類的復(fù)用技術(shù)的能力。
由所附專利權(quán)利要求書所定義的本發(fā)明滿足這些和其它目的。
本發(fā)明涉及包括多個基于無線電的通信單元的蜂窩通信系統(tǒng)。蜂窩體系結(jié)構(gòu)基于中央主通信單元、連接到中央主單元的主小區(qū)通信單元以及多個輔助小區(qū)通信單元。各輔助小區(qū)通信單元經(jīng)由相應(yīng)的無線光鏈路連接到主小區(qū)通信單元，從而實現(xiàn)系統(tǒng)中基于無線電的通信單元的快速低成本部署。
輔助小區(qū)通信單元最好是分布式無線電基站系統(tǒng)中較簡單的遠(yuǎn)程無線電單元，其中各遠(yuǎn)程無線電單元與中央主單元共同形成分布式無線電基站。因此，各分布式無線電基站具有在遠(yuǎn)程無線電單元和中央主單元之間分割的無線電收發(fā)信機(jī)功能性。通常作為硬布線遠(yuǎn)程無線電單元或者完整的無線電基站來提供主小區(qū)通信單元。一般來講，可以有若干具有相關(guān)的輔助小區(qū)通信單元的主小區(qū)通信單元。實際上，為主小區(qū)通信單元再用現(xiàn)有無線電基站站點并且僅分布最小數(shù)量的遠(yuǎn)程輔助小區(qū)無線電單元以提供充足的小區(qū)密度可能是有利的。
為了即使在惡劣的大氣條件下仍然保持蜂窩通信系統(tǒng)的可靠性，根據(jù)本發(fā)明的思路是監(jiān)測無線光鏈路質(zhì)量，并在鏈路質(zhì)量不夠好或者鏈路出故障的情況下對通信系統(tǒng)中的無線電業(yè)務(wù)重定向。通過測量無線光鏈路質(zhì)量并把無線電業(yè)務(wù)從鏈路質(zhì)量不夠好的輔助小區(qū)通信單元重定向到另一個完全連接的通信單元，由于在惡劣大氣條件下容量稍微降低，一直能保證高且穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)可用性。
在發(fā)起切換之前，通常需要增加無線電業(yè)務(wù)將被重定向到的通信單元的無線電覆蓋范圍。這意味著，通過另一個完全連接的通信單元的無線電覆蓋范圍的增加來普遍地補(bǔ)償無線光鏈路的有限可用性。但是，如果另一個通信單元已經(jīng)覆蓋了例如在基于微小區(qū)和宏小區(qū)的蜂窩體系結(jié)構(gòu)中的受影響輔助小區(qū)的相關(guān)區(qū)域，則可以實行切換而不需要增加無線電覆蓋范圍。
無線電業(yè)務(wù)被重定向到的通信單元當(dāng)然位于無線光鏈路質(zhì)量不夠好的輔助小區(qū)通信單元附近，并且可以是能夠接管無線電業(yè)務(wù)的任何基于無線電的通信單元。
在通信系統(tǒng)的較大區(qū)域上具有惡劣大氣條件的情況下，實際上禁用所有輔助小區(qū)通信單元，主小區(qū)通信單元將能夠在必要時增加其無線電覆蓋范圍，并接管輔助小區(qū)通信單元的無線電業(yè)務(wù)。這樣，即使在大部分或全部無線光鏈路都不工作時仍然可保存諸如阻塞頻率和丟失呼叫數(shù)量之類的關(guān)鍵質(zhì)量量度。當(dāng)然，當(dāng)無線光鏈路不工作時，容量會稍微降低，但實驗表明，不工作時間很短，通常為總時間的0.001％到1％，取決于鏈路距離和位置。因此，降低的容量的影響相當(dāng)有限，但卻保持了高的網(wǎng)絡(luò)可用性。
如果從主小區(qū)通信單元到中央主單元易于鋪設(shè)光纖，則在主小區(qū)單元和主單元之間為每個無線光鏈路提供至少一個專用光纖(最好是用一對專用光纖來進(jìn)行雙工通信)證明是有利的。這意味著，可以分布多個遠(yuǎn)程輔助小區(qū)無線電單元，而不限于諸如時分復(fù)用和光波長復(fù)用(它通常還要求波長濾波)之類的復(fù)用技術(shù)。這還實現(xiàn)了簡單、低成本且直接調(diào)制的光收發(fā)信機(jī)，其中波長穩(wěn)定性不是關(guān)鍵的。
在特別適合于微-宏小區(qū)體系結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的另一個實施例中，鏈路質(zhì)量測量和分析最好是在輔助小區(qū)通信單元中實現(xiàn)。這意味著，通常為微小區(qū)單元的輔助小區(qū)通信單元本身能夠檢測信號質(zhì)量過低的時間，從而能夠相應(yīng)地采取適當(dāng)?shù)膭幼鳌＞唧w來講，相應(yīng)的無線光鏈路上的無線光信號的衰落速率可在輔助小區(qū)通信單元中確定，以及切換可在輔助小區(qū)通信單元中在本地發(fā)起，或者在中央主單元中在中央發(fā)起，取決于所確定的衰落速率。當(dāng)無線光鏈路質(zhì)量突然下降時，這特別有用，它確保通過本地發(fā)起切換來仍然適當(dāng)?shù)貙嵭星袚Q。
本發(fā)明提供以下優(yōu)點-在蜂窩通信系統(tǒng)中采用無線光鏈路的好處能夠完全被利用而不需要區(qū)分可靠性；-具有高容量的密集小區(qū)移動網(wǎng)的節(jié)省成本、快速且健壯的實現(xiàn)；-高且穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)可用性；-對于點到點通信沒有任何附加的備用設(shè)備；-快速部署；-對無線光鏈路不要求得到任何許可；-不需要波長復(fù)用和波長濾波技術(shù)；以及-可采用簡單且便宜的光收發(fā)信機(jī)。
通過閱讀對本發(fā)明的實施例的以下說明，將會了解本發(fā)明提供的其它優(yōu)點。
附圖簡介通過以下參照附圖進(jìn)行的說明，將會更好地理解本發(fā)明及其另外的目的和優(yōu)點，其中

圖1是示意圖，說明根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例的蜂窩通信系統(tǒng)的相關(guān)部分；圖2是示意圖，說明根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例的蜂窩通信系統(tǒng)的相關(guān)部分；圖3是示意流程圖，說明根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例操作蜂窩通信系統(tǒng)的方法；圖4是示意流程圖，說明操作蜂窩通信系統(tǒng)的示例方法；圖5是示意框圖，說明一種蜂窩通信系統(tǒng)的示例實現(xiàn)，其中主單元通過結(jié)合無線光鏈路的多光纖配置連接到分布式遠(yuǎn)程無線電單元；圖6A-C是示意圖，說明對于無線電收發(fā)信機(jī)功能性的主-遠(yuǎn)程接口的不同變化形式；圖7A是根據(jù)本發(fā)明、基于全向無線電天線的示例蜂窩通信系統(tǒng)的示意圖；圖7B是在不足的無線光鏈路可用性的情況下、圖7A的蜂窩通信系統(tǒng)的示意圖；圖8A是根據(jù)本發(fā)明、基于三扇區(qū)天線的示例蜂窩通信系統(tǒng)的示意圖；以及圖8B是在不足的無線光鏈路可用性的情況下、圖8A的蜂窩通信系統(tǒng)的示意圖。
本發(fā)明的實施例的詳細(xì)說明在所有圖中，相同的參考標(biāo)號將用于相應(yīng)或相似的元件。
系統(tǒng)概述圖1是示意圖，說明根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例的蜂窩通信系統(tǒng)的相關(guān)部分。蜂窩通信系統(tǒng)100可以是移動網(wǎng)或類似的通信網(wǎng)絡(luò)。蜂窩通信系統(tǒng)100包括基于無線電的通信單元，例如主小區(qū)通信單元110和輔助小區(qū)通信單元120，用于允許與移動無線電終端130進(jìn)行無線電通信。各個基于無線電的通信單元一般服務(wù)于蜂窩系統(tǒng)中的一個特定小區(qū)。輔助小區(qū)通信單元120經(jīng)由相應(yīng)的無線光(WO)鏈路140與主小區(qū)通信單元110互連，而主小區(qū)通信單元110又通過鏈路接口150與中央主單元160互連。主單元160通常與有時稱作基站控制器(BSC)的無線電網(wǎng)絡(luò)控制器(RNC)170互連。這個單元、可能與其它RNC一起，通常連接到具有相關(guān)網(wǎng)管系統(tǒng)(NMS)的移動交換中心(MSC)180。一般來講，通信系統(tǒng)中的各RNC能夠管理若干主單元，而各主單元能夠服務(wù)于若干主小區(qū)單元。在一些情況下，主單元160和RNC 170可以處于同一位置、甚至集成到同一個物理單元中。
雖然圖1的主小區(qū)通信單元表示為具有四個互連的輔助小區(qū)通信單元，但應(yīng)該理解，輔助小區(qū)通信單元的實際數(shù)量和位置取決于諸如預(yù)期小區(qū)密度和天線配置之類的因素。
最好是以簡單遠(yuǎn)程無線電單元的形式來提供主小區(qū)通信單元110和輔助小區(qū)通信單元120，從而實現(xiàn)密集小區(qū)通信網(wǎng)絡(luò)的快速、低成本配置。主小區(qū)通信單元110一般包括至少一個射頻(RF)收發(fā)信機(jī)112，用于與移動終端130進(jìn)行無線電通信；以及多個光收發(fā)信機(jī)114，用于與輔助小區(qū)通信單元120進(jìn)行光通信。RF收發(fā)信機(jī)112一般提供整個主小區(qū)111-A上的完全RF覆蓋。輔助小區(qū)通信單元120中每一個包括至少一個RF收發(fā)信機(jī)122和光收發(fā)信機(jī)124。RF收發(fā)信機(jī)122一般提供整個相應(yīng)輔助小區(qū)121上的完全RF覆蓋。
在主-遠(yuǎn)程概念中，系統(tǒng)設(shè)計者可通過不同方式在主單元側(cè)和遠(yuǎn)程單元側(cè)之間分配無線電基站功能性，而實際實現(xiàn)必須根據(jù)具體情況來決定。這意味著，遠(yuǎn)程單元可以實現(xiàn)為具有不同功能性的無線電單元，從簡單的無線電前端到更復(fù)雜的無線電單元。如果部署大量的遠(yuǎn)程單元，以簡單無線電前端來提供遠(yuǎn)程單元當(dāng)然導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的更節(jié)省成本的實現(xiàn)。但是，在一些情況下，例如如果能夠再用現(xiàn)有的無線電基站站點，則以完整的無線電基站來提供主小區(qū)通信單元110可能是有利的。
在一個優(yōu)選實施例中，主單元160包括用于鏈路質(zhì)量分析和用于控制遠(yuǎn)程單元的功能性以及傳統(tǒng)的收發(fā)信機(jī)功能。
自由空間光學(xué)技術(shù)通過采用無線光鏈路，避免了主小區(qū)通信單元和遠(yuǎn)程輔助小區(qū)無線電單元之間的硬布線連接，從而遠(yuǎn)程無線電單元能夠以節(jié)省成本的方式來快速部署并投入運(yùn)行。自由空間光學(xué)技術(shù)提供的數(shù)據(jù)率可比擬光纖所獲得的數(shù)據(jù)率，即大約數(shù)Gbps(千兆比特每秒)或更高。在實驗設(shè)置中，已經(jīng)在無線光鏈路上展示了高達(dá)160Gbps/鏈路的數(shù)據(jù)率。諸如光纖、銅纜以及微波鏈路之類的競爭技術(shù)都具有一些缺點，使得它們或多或少不適合于具有低復(fù)雜度的小無線電前端的分布式無線電基站。在主小區(qū)和輔助小區(qū)之間采用光纖的主要問題是安裝光纖基礎(chǔ)設(shè)施的成本，其中包括挖溝、道路施工以及通行權(quán)協(xié)商。即使存在暗光纖，但租借光纖的費(fèi)用通常相當(dāng)高。銅纜一般不能提供足夠的容量。雙絞線xDSL(x數(shù)字用戶線)被限制于～53Mbps(兆比特每秒)。有線電視線路上的容量通常在下載通路上達(dá)到27Mbps，其中大約2.5Mbps的容量用于另一方向上的響應(yīng)。這對于一般要求在Gbps數(shù)量級的容量的分布式無線電基站中的接口是不夠的。微波技術(shù)與自由空間光學(xué)技術(shù)勢均力敵之處在于，它提供高可用性、快速部署以及良好的覆蓋。但是，標(biāo)準(zhǔn)微波鏈路的主要缺陷是有限的容量。當(dāng)今的標(biāo)準(zhǔn)商業(yè)微波鏈路具有大約155Mbps的容量。這不符合分布式無線電基站的接口，如上所述。
雖然自由空間光學(xué)技術(shù)與這些競爭技術(shù)相比具有許多優(yōu)點，但主要障礙仍然是可用性，如背景部分所述。如果無線光鏈路140因雪、霧或任何其它不利大氣條件而受到干擾，則相應(yīng)的輔助小區(qū)通信單元120和主小區(qū)通信單元110之間以及進(jìn)一步延伸到主單元160的光通信將被中斷。這意味著，位于受影響的輔助小區(qū)中的移動終端130實際上將被隔離，因為來自移動單元的無線電業(yè)務(wù)僅到達(dá)相應(yīng)輔助小區(qū)通信單元120的RF收發(fā)信機(jī)122。送往移動終端130的無線電業(yè)務(wù)將在主小區(qū)通信單元110被終止。
監(jiān)測鏈路質(zhì)量以及提供充足的無線電覆蓋不是把重點放在鏈路可用性上、嘗試采用更具穿透性的頻率、光放大或微波備份，根據(jù)本發(fā)明的動態(tài)機(jī)制監(jiān)測無線光鏈路質(zhì)量，以及通過從蜂窩系統(tǒng)中的另一個基于無線電的通信單元提供足夠的無線電覆蓋范圍并把無線電業(yè)務(wù)重定向到該通信單元來補(bǔ)償不充足的鏈路可用性。
連續(xù)監(jiān)測無線光鏈路140其中至少一個、最好是全部鏈路的質(zhì)量，以便跟蹤無線光鏈路質(zhì)量的變化。在協(xié)議棧的不同級上，諸如信號強(qiáng)度、信噪比和/或差錯率之類的鏈路質(zhì)量量度被測量和分析，以便迅速檢測鏈路質(zhì)量的下降，從而可采取適當(dāng)?shù)男袆?。有多種技術(shù)用于分析無線鏈路上傳送的光信號的質(zhì)量。例如，如果測量接收信號強(qiáng)度(RSSI)，則當(dāng)最小RSSI值下降到某個門限值以下時，可立即產(chǎn)生告警信號。所選門限值一般不是鏈路可用性的臨界門限，而是表明如果下降趨勢再持續(xù)幾分鐘，鏈路上的通信將不可能進(jìn)行。這為控制系統(tǒng)提供了足夠時間來采用適當(dāng)行動，從而對無線電業(yè)務(wù)重定向。也可能在通常約為數(shù)秒的預(yù)定間隔中分析最大RSSI值和最小RSSI值之間的差異。大的差異可能表示影響無線光鏈路的湍流或其它大氣問題。
如果與輔助小區(qū)通信單元120相關(guān)的無線光鏈路140的質(zhì)量被認(rèn)為對于鏈路上可靠通信而言不夠好，則與位于受影響的輔助小區(qū)121中的移動終端130相關(guān)的無線電業(yè)務(wù)將被重定向到另一個具有足夠無線電覆蓋范圍的通信單元。如圖1所示，這可通過以下方式來實現(xiàn)增加主小區(qū)通信單元110的RF收發(fā)信機(jī)112的輸出功率，從而使通信單元的無線電覆蓋范圍從初始區(qū)域111-A增加到較大區(qū)域111-B，并且從受影響的輔助小區(qū)通信單元120到主小區(qū)通信單元110進(jìn)行切換。由于主小區(qū)通信單元110為硬布線的或者以其它方式可靠地鏈接到主單元160，因此無線電業(yè)務(wù)能夠在移動終端130和移動交換中心(MSC)180之間傳遞，而不需要依靠無線光鏈路。這樣，阻塞概率和丟失呼叫的數(shù)量能夠以比特率的名義保持。增加的無線電覆蓋范圍必然會導(dǎo)致降低的容量，但這不會影響僅要求有限數(shù)據(jù)率的業(yè)務(wù)、如語音信道。另外，無線光鏈路的不工作周期通常較短，如總時間的0.1％，因此有限容量的影響尚可接受。
鏈路質(zhì)量的分析最好是在主單元160中實現(xiàn)，以便把遠(yuǎn)程單元110、120的復(fù)雜度保持盡量低。這通常要求鏈路質(zhì)量測量由主小區(qū)通信單元110進(jìn)行，并傳遞給主單元160進(jìn)行分析，或者在無線光鏈路140上傳送的光信號通過光纖150轉(zhuǎn)發(fā)給主單元160，以便進(jìn)行鏈路質(zhì)量測量和隨后的分析，將參照圖5進(jìn)行說明。但是，在某些情況下，在遠(yuǎn)程輔助小區(qū)單元120中測量和分析鏈路質(zhì)量可能是適當(dāng)?shù)模院髮⒄f明?？傊?，鏈路質(zhì)量測量可通過利用用于測量鏈路質(zhì)量的任何傳統(tǒng)的或?qū)淼碾娐穪韺崿F(xiàn)。
在一種典型實現(xiàn)中，具有相關(guān)輔助小區(qū)通信單元的若干主小區(qū)通信單元以及可能還有其它類型的基于無線電的通信單元被連接到主單元160。這意味著，在具有不夠好的無線光鏈路質(zhì)量的輔助小區(qū)通信單元的附近的若干通信單元可能能夠為移動終端130提供足夠的無線電覆蓋。無線電業(yè)務(wù)被重定向到的通信單元可以是另一個不與受影響輔助小區(qū)通信單元直接相關(guān)的相鄰主小區(qū)通信單元，或者另一個具有可用無線光鏈路的輔助小區(qū)通信單元。接管無線電業(yè)務(wù)的通信單元甚至可以是宏小區(qū)通信單元，下面將參照圖2進(jìn)行說明。
如以上所指出的，在發(fā)起切換之前，通常需要增加無線電業(yè)務(wù)將被重定向到的通信單元的無線電覆蓋范圍。這意味著，通過增加另一個完全連接的通信單元的無線電覆蓋范圍來一般地補(bǔ)償無線光鏈路的有限可用性。但是，如果另一個通信單元的無線電覆蓋范圍已經(jīng)覆蓋了例如在微-宏小區(qū)體系結(jié)構(gòu)中的受影響輔助小區(qū)的相關(guān)區(qū)域，則可以實行切換而不需要增加無線電覆蓋范圍。
微-宏小區(qū)體系結(jié)構(gòu)中的實現(xiàn)圖2說明根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例、在微-宏小區(qū)體系結(jié)構(gòu)中實現(xiàn)的蜂窩通信系統(tǒng)的相關(guān)部分。圖2的通信系統(tǒng)與圖1相似，只是小區(qū)體系結(jié)構(gòu)不同。圖2中，主小區(qū)通信單元110服務(wù)于宏小區(qū)111，而輔助小區(qū)通信單元120則服務(wù)于相應(yīng)的微小區(qū)121。這意味著，如果輔助小區(qū)通信單元120和主小區(qū)通信單元110之間的無線光鏈路140受到干擾，則相關(guān)微小區(qū)121中的移動終端130可直接切換到在整個宏小區(qū)111上具有無線電覆蓋的主小區(qū)通信單元110。
在采用碼分多址(CDMA)的系統(tǒng)的情況下，宏小區(qū)單元可保持其RF輸出功率，同時仍然為宏小區(qū)中的各用戶保持至少一個語音信道。這一般意味著各用戶的上行鏈路和下行鏈路上的容量將會降低。如果宏小區(qū)單元增加其RF輸出功率，則可以增加容量，但在上行鏈路和下行鏈路之間一般將存在可用數(shù)據(jù)率的差異，其中在下行鏈路上的容量略高。只要上行鏈路上有用于至少一個語音信道的足夠容量，這通常是可接受的。
在微-宏小區(qū)體系結(jié)構(gòu)中，在輔助小區(qū)通信單元120中測量和分析無線光鏈路質(zhì)量可能也是有利的，下面會進(jìn)一步論述。這意味著，各輔助小區(qū)通信單元120可檢測信號質(zhì)量過低的時間，并對其作出響應(yīng)而采取適當(dāng)?shù)男袆印?br> 示例流程圖為了更好地理解本發(fā)明，現(xiàn)在將參照圖3和圖4的示例流程圖來更詳細(xì)地描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
圖3是示意流程圖，說明根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例操作蜂窩通信系統(tǒng)的方法?；蚨嗷蛏俚剡B續(xù)測量無線光鏈路質(zhì)量，如步驟S1所示。在步驟S2分析鏈路質(zhì)量。分析最好是在與網(wǎng)管系統(tǒng)(NMS)通信的中央主單元中進(jìn)行。如果鏈路質(zhì)量足夠好(Y)，則無線光鏈路被用于主小區(qū)單元和相應(yīng)的輔助小區(qū)單元之間的通信。另一方面，如果分析表明無線光鏈路的質(zhì)量不夠好(N)，則向NMS或RNC(根據(jù)所用的控制系統(tǒng)分層結(jié)構(gòu))發(fā)出告警。在步驟S3，NMS檢查對受影響輔助小區(qū)中的移動終端是否存在任何備選的無線電覆蓋范圍。如果不存在備選的無線電覆蓋范圍(N)，則NMS經(jīng)由中央主單元要求一個或多個遠(yuǎn)程主小區(qū)無線電單元或者附近的其它任何適當(dāng)?shù)耐ㄐ艈卧黾訜o線電覆蓋范圍(步驟S4)。NMS從可用無線電單元的中央列表中刪除不可用的輔助小區(qū)單元，并把更新的列表發(fā)回到受影響輔助小區(qū)中的一個或多個移動終端。這些動作必須在無線光鏈路質(zhì)量仍然足以進(jìn)行通信時完成。實驗表明，鏈路質(zhì)量通常不會突然下降，這允許NMS和移動終端之間進(jìn)行必要的通信。根據(jù)更新列表，移動終端知道它所連接到的輔助小區(qū)單元不再可用，并向從其收到最強(qiáng)無線電信號的通信單元進(jìn)行切換(步驟S5)。如果足夠的無線電覆蓋范圍已由另一個通信單元、如宏小區(qū)單元提供，則切換(S5)可立即執(zhí)行而不需要增加無線電覆蓋范圍。在步驟S6，具有較差鏈路質(zhì)量的輔助小區(qū)單元通常被指示進(jìn)入無線電待機(jī)模式，在這個模式中，它降低RF輸出功率，并且僅收聽主單元或NMS的進(jìn)一步指示。RF輸出功率的降低不是必需的而是強(qiáng)烈希望的，以便減少網(wǎng)絡(luò)中的噪聲等級。在待機(jī)模式中，輔助小區(qū)單元通過無線光鏈路發(fā)送光測試信號。在中央主單元中按常規(guī)分析所發(fā)送的光測試信號的質(zhì)量，從而檢測無線光鏈路質(zhì)量足以再次進(jìn)行通信的時間。一旦無線光鏈路被認(rèn)為可再工作，則NMS更新可用無線電單元的列表，指示輔助小區(qū)單元進(jìn)入正常無線電模式，在這個模式中，增大RF輸出功率，并且還指示無線電業(yè)務(wù)被切換到的通信單元將其RF輸出功率再次降低到正常水平。
在特別適合于微-宏小區(qū)體系結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的另一個實施例中，鏈路質(zhì)量測量和分析最好是在輔助小區(qū)通信單元中實現(xiàn)。這意味著，通常為微小區(qū)單元的輔助小區(qū)通信單元本身能夠檢測信號質(zhì)量過低的時間，從而能夠相應(yīng)地采取適當(dāng)?shù)膭幼?。具體來講，相應(yīng)的無線光鏈路上的無線光信號的衰落速率可在輔助小區(qū)通信單元中確定，切換則可在輔助小區(qū)通信單元中從本地發(fā)起，或者在中央主單元中從中央發(fā)起，取決于所確定的衰落速率，如以下參照微-宏小區(qū)體系結(jié)構(gòu)的舉例說明。
圖4是示意流程圖，說明操作蜂窩通信系統(tǒng)的示例方法。在一個或多個、最好是在每個微小區(qū)單元中測量無線光鏈路質(zhì)量，如步驟S11所示。在步驟S12，在一個或多個、最好是每個輔助微小區(qū)單元中對鏈路質(zhì)量進(jìn)行本地分析。如果無線光鏈路的鏈路質(zhì)量足夠好(Y)，則該鏈路被用于主宏小區(qū)單元和相應(yīng)的輔助微小區(qū)單元之間的通信。另一方面，如果本地分析表明與輔助微小區(qū)單元相關(guān)的無線光鏈路的質(zhì)量不夠好(N)，則微小區(qū)單元嘗試向主單元以及可能進(jìn)一步向相關(guān)的網(wǎng)管系統(tǒng)(NMS)發(fā)出告警。在步驟S13，進(jìn)一步確定無線光信號是慢衰落還是快衰落，也就是在隨后的數(shù)分鐘內(nèi)，位于相關(guān)微小區(qū)中的移動終端與主單元或NMS之間是否存在任何可靠的聯(lián)系。
如果鏈路質(zhì)量分析表明無線光信號慢衰落(Y)，即衰落速率低于給定門限，則從NMS在中央發(fā)起切換(步驟S14)。NMS僅從可用無線電單元的列表中刪除微小區(qū)單元，并把更新的列表發(fā)送到移動終端，移動終端則向宏小區(qū)單元進(jìn)行切換。在步驟S15，通常指示具有不夠好的鏈路質(zhì)量的輔助小區(qū)單元進(jìn)入無線電待機(jī)模式。在這種情況下，最好是通過無線光鏈路把光測試信號從主小區(qū)單元發(fā)送到輔助小區(qū)單元。在待機(jī)模式中在輔助小區(qū)單元中分析測試信號，以便檢測無線光鏈路的鏈路質(zhì)量再次變?yōu)樽銐蚝玫臅r間。當(dāng)無線光鏈路被認(rèn)為可工作時，輔助小區(qū)單元進(jìn)入正常無線電模式，可用無線電單元的列表將被更新，從而實現(xiàn)到輔助小區(qū)單元的切換。
如果鏈路質(zhì)量分析表明，無線光信號快衰落(N)，即衰落速率高于給定門限，則從相關(guān)微小區(qū)單元本地發(fā)起切換(步驟S16)。由于鏈路質(zhì)量分析是本地執(zhí)行的，因此微小區(qū)單元知道光信號被丟失或者將在短時間內(nèi)丟失，并且不必等待NMS響應(yīng)。因此，盡管NMS還未響應(yīng)，但微小區(qū)單元由此進(jìn)入無線電待機(jī)模式(步驟S17)。在這種情況下，待機(jī)模式中RF輸出功率的降低是一種必須滿足的嚴(yán)格要求，因為不可能依靠更新可用無線電單元列表的NMS和中央機(jī)制。相反，受影響的微小區(qū)中的一個或多個移動終端檢測到來自主宏小區(qū)單元的接收無線電信號強(qiáng)度高于來自待機(jī)模式的微小區(qū)單元的強(qiáng)度，因而進(jìn)行向主宏小區(qū)單元的切換。如前面所述，在待機(jī)模式期間，在輔助小區(qū)單元中執(zhí)行對主小區(qū)單元通過無線光鏈路發(fā)送的測試信號的分析。
應(yīng)該理解，把無線電業(yè)務(wù)重定向到另一個通信單元的其它方式也是可行的。實際上，用于實行切換的任何傳統(tǒng)機(jī)制，包括移動輔助的切換以及中央強(qiáng)制切換，都能夠適用于本發(fā)明。
主小區(qū)單元和主單元之間的鏈路接口再參照圖1和圖2，主小區(qū)單元110和主單元160之間的鏈路150最好是基于光纖的。由于網(wǎng)絡(luò)可用性的原因，主小區(qū)單元和主單元之間的連接不應(yīng)當(dāng)基于自由空間光技術(shù)。雖然不排除銅纜和微波鏈路，但在主小區(qū)單元和主單元之間使用光纖是目前最佳的解決方案，尤其是在容量要求高的情況下。光纖的使用使得能夠把主單元設(shè)置在距主小區(qū)單元及其相關(guān)的輔助小區(qū)單元數(shù)十公里以外。
用于光纖的波長處于大氣傳輸窗口之內(nèi)的事實使得利用直接調(diào)制的標(biāo)準(zhǔn)收發(fā)信機(jī)、簡單的光學(xué)裝置，而沒有附加的光放大，能夠?qū)崿F(xiàn)長達(dá)500米的無線光鏈路。這樣，能夠?qū)崿F(xiàn)主小區(qū)單元和輔助小區(qū)單元之間的低成本鏈路。另外，利用直接調(diào)制的激光能夠獲得多達(dá)數(shù)Gbps的容量，以及相同的光可用于自由空間跳躍和光纖傳輸，而不需要任何中間的光-電-光轉(zhuǎn)換。這完全符合第三代(3G)通信系統(tǒng)，其中城市化區(qū)域的典型小區(qū)大小為數(shù)百米。
但應(yīng)該理解，無線光鏈路不限于與光纖中所用的波長兼容的波長。處于大氣傳輸窗口之內(nèi)的任何波長都是可行的，只要在光纖和無線光鏈路之間進(jìn)行適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換。
多光纖配置如果主小區(qū)單元與主單元之間容易鋪設(shè)光纖，則在主小區(qū)單元與主單元之間為各個無線光鏈路提供至少一個專用光纖被證明是有利的。這種所謂的多光纖配置可能成本效率高，因為不需要任何波長復(fù)用和波長濾波技術(shù)。
圖5是示意框圖，說明一種蜂窩通信系統(tǒng)的示例實現(xiàn)，其中主單元通過結(jié)合無線光鏈路的多光纖配置連接到分布式無線電單元。通信系統(tǒng)100包括遠(yuǎn)程無線電單元、如遠(yuǎn)程主小區(qū)無線電單元110和遠(yuǎn)程輔助小區(qū)無線電單元120。如前面所述，輔助小區(qū)單元120經(jīng)由相應(yīng)的無線光鏈路140與主小區(qū)單元110互連。主小區(qū)通信單元110這時經(jīng)由共同形成鏈路接口150的多個光纖與主單元160互連。主單元160通常與無線電網(wǎng)絡(luò)控制器(RNC)170互連，無線電網(wǎng)絡(luò)控制器(RNC)170又連接到具有相關(guān)網(wǎng)管系統(tǒng)(NMS)的移動交換中心(MSC)180。
主要按照從輔助小區(qū)單元120到主小區(qū)單元110以及進(jìn)一步到達(dá)主單元160的方向來描述信息流。相反方向的業(yè)務(wù)是相似的，并且應(yīng)該理解，本發(fā)明支持雙向、全雙工通信。對于雙工通信，通常把一對專用光纖用于各個無線光鏈路，但也可在單一光纖上進(jìn)行雙工通信。
方便的是，各遠(yuǎn)程輔助小區(qū)無線電單元120包括經(jīng)由光電接口123耦合到光收發(fā)信機(jī)124的天線連接的RF收發(fā)信機(jī)122。輔助小區(qū)單元120通常配備了某種形式的內(nèi)部控制器125，用于執(zhí)行各種控制功能、如發(fā)起光測試信號的傳輸以及控制RF輸出功率。光收發(fā)信機(jī)124可簡單地配置成一段連接到準(zhǔn)直/接收光學(xué)器件的光纖。在進(jìn)入準(zhǔn)直光學(xué)器件之前采用光纖有兩個原因。首先，它使準(zhǔn)直光學(xué)器件可以位于任何適當(dāng)?shù)奈恢?，這個位置可離RF收發(fā)信機(jī)相當(dāng)遠(yuǎn)。第二，從光收發(fā)信機(jī)單元發(fā)出的波前一般不是對稱的，而來自光纖的輸出大約為高斯分布的且對稱。這使得能夠把標(biāo)準(zhǔn)的低成本光學(xué)組件用于平行校正。在這個特定實例中，準(zhǔn)直光學(xué)器件是基于透鏡(有或沒有防反射涂層)或者是(基于鏡面的)望遠(yuǎn)鏡。
來自給定輔助小區(qū)單元120的光收發(fā)信機(jī)124的準(zhǔn)直光信號通過大氣層(無線光鏈路140)傳送到主小區(qū)單元110中相應(yīng)的光收發(fā)信機(jī)114。主小區(qū)單元110最好是包括若干這種光收發(fā)信機(jī)114，每個光收發(fā)信機(jī)用于一個與其互連的輔助小區(qū)單元120。各光收發(fā)信機(jī)114最好是同樣基于標(biāo)準(zhǔn)的低成本接收/準(zhǔn)直光學(xué)器件、如透鏡或望遠(yuǎn)鏡。接收透鏡把輸入光信號聚焦到多光纖鏈路接口150的專用光纖，并把光信號傳遞到主單元160。這種實現(xiàn)僅需要最少量的有源光學(xué)組件，并且由于各遠(yuǎn)程單元在多光纖鏈路接口中都有其自己的專用光纖(或光纖對)，因此不需要任何波長復(fù)用或其它類型的復(fù)用。這意味著，對波長穩(wěn)定性的要求將不是關(guān)鍵的。
當(dāng)然，本發(fā)明包括在要求較長的自由空間跳躍長度時采用光放大的可能性。利用光放大，根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件，約為數(shù)公里的跳躍長度是可行的。
遠(yuǎn)程主小區(qū)無線電單元110還包括RF收發(fā)信機(jī)112，RF收發(fā)信機(jī)112經(jīng)由電光接口113連接到多光纖接口150的光纖之一，以便與主單元160連接。此外，主小區(qū)無線電單元110還包括內(nèi)部控制器115，用于最好是響應(yīng)來自主單元160的控制命令而執(zhí)行各種控制功能，如控制RF收發(fā)信機(jī)112的輸出功率。
主單元160通常包括鏈路質(zhì)量分析單元164、遠(yuǎn)程控制單元166以及收發(fā)信機(jī)功能168。
鏈路質(zhì)量分析單元164最好是實現(xiàn)為光電決策電路(OEDC)。在這個特定實例中，鏈路質(zhì)量分析單元164還包括用于實際鏈路質(zhì)量測量的裝置。用于測量鏈路質(zhì)量的裝置一般探測通過無線光鏈路140所傳送的、由光纖150轉(zhuǎn)發(fā)的光信號，并對光信號進(jìn)行測量。在OEDC中，在協(xié)議棧的不同級上，在信號強(qiáng)度、信噪比或差錯率這些方面以電子方式分析信號質(zhì)量。
或者，鏈路質(zhì)量測量在主小區(qū)單元110中執(zhí)行，并傳遞給主單元160進(jìn)行分析。在這種情況下，主小區(qū)通信單元110配備了用于鏈路質(zhì)量測量的裝置118。通過測量裝置118獲得的鏈路質(zhì)量信息一般通過又稱作光管理接口(OMI)的獨立光控制信道傳送到鏈路質(zhì)量分析單元，以便由OEDC進(jìn)行分析。
如果OEDC發(fā)現(xiàn)無線光鏈路的質(zhì)量不夠好，則向NMS 180或RNC 170(根據(jù)控制系統(tǒng)分層結(jié)構(gòu)而定)發(fā)出告警。NMS 180或RNC170檢查對于受影響輔助小區(qū)中的移動終端是否存在備選的無線電覆蓋范圍。如果不存在備選的無線電覆蓋范圍，則NMS 180或RNC 170經(jīng)由遠(yuǎn)程控制單元166要求最接近的一個或多個遠(yuǎn)程主小區(qū)無線電單元增加其無線電輸出功率。從存儲在NMS 180中的可用無線電單元的中央列表中刪除不可用的輔助小區(qū)單元，并把更新的列表發(fā)回到受影響輔助小區(qū)中的一個或多個移動終端，以便能夠發(fā)起切換。
如上所述，根據(jù)所選的控制系統(tǒng)分層結(jié)構(gòu)，包括無線電信道的分配和釋放、切換管理以及動態(tài)無線電覆蓋控制在內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)控制功能可在主單元、RNC和NMS之間以不同方式進(jìn)行分配。
還應(yīng)該理解，能夠不需要任何光電轉(zhuǎn)換而采用全光處理來實現(xiàn)決策電路。
波分復(fù)用(WDM)
如果預(yù)先存在的光纖數(shù)量太少而無法實現(xiàn)多光纖配置，或者如果無法經(jīng)濟(jì)地促進(jìn)安裝更多光纖，則可采用基于波分復(fù)用(WDM)的備選方案。由于經(jīng)濟(jì)方面的原因，粗WDM可能是有利的，而密集WDM在技術(shù)上也是可行的。與上述多光纖配置相比的主要差別在于，輸入光包括充分分開且界限明確的波長。各波長傳送僅來自一個遠(yuǎn)程輔助小區(qū)單元的信息。主小區(qū)單元也具有其自己的波長。如果采用單一光纖，則光信號在進(jìn)入主小區(qū)單元和主單元之間的光纖之前必須經(jīng)過多路復(fù)用，然后在主單元側(cè)被多路分解。由于光信號的多路復(fù)用和分解是相當(dāng)麻煩的工作并且要求在時間上必須穩(wěn)定的界限明確的波長，因此WDM配置要求先進(jìn)且相當(dāng)復(fù)雜的光學(xué)組件。這與經(jīng)濟(jì)要求是矛盾的，但在安裝新光纖的費(fèi)用較高的情況下可能是合理的。
WDM配置還使得單個主單元能夠管理若干具有相關(guān)輔助小區(qū)單元的主小區(qū)單元。如果主小區(qū)單元位于不同的地點，則光纖的數(shù)量一般與主小區(qū)站點的數(shù)量對應(yīng)(或者在把光纖對用于雙工通信時是主小區(qū)站點數(shù)量的兩倍)。DWDM系統(tǒng)可良好地處理100個以上的不同波長。這意味著，采用極合理的光纖數(shù)量，單個主單元應(yīng)該能夠處理100個以上的遠(yuǎn)程單元。
關(guān)于無線電收發(fā)信機(jī)功能性的無線電基站設(shè)計在主-遠(yuǎn)程概念中，無線電收發(fā)信機(jī)功能性可在主和遠(yuǎn)程單元之間以不同方式來劃分。這在遠(yuǎn)程無線電單元的電子復(fù)雜度方面為無線電設(shè)計者提供了一定的自由度。圖6A-C說明對于無線電收發(fā)信機(jī)功能性的主-遠(yuǎn)程接口的幾種變化。
圖6A說明在主單元和遠(yuǎn)程單元之間的模擬RF傳輸?shù)那闆r。在本例中，分布式無線電基站的大部分收發(fā)信機(jī)功能性被設(shè)置在主單元中。主單元的收發(fā)信機(jī)功能性包括數(shù)字基帶處理單元168-1、數(shù)字中頻(IF)處理單元168-2以及模-數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器168-3和數(shù)-模(D/A)轉(zhuǎn)換器168-4。數(shù)字基帶處理單元168-1執(zhí)行基帶處理以及基帶與中頻(IF)帶之間的頻率轉(zhuǎn)換。數(shù)字IF處理單元168-2以數(shù)字方式處理中頻上的無線電信號，并執(zhí)行中頻帶與射頻(RF)帶之間的頻率轉(zhuǎn)換。A/D轉(zhuǎn)換器168-3把來自遠(yuǎn)程單元中的RF接收機(jī)122-1的模擬無線電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式，以便傳送到數(shù)字IF處理單元168-2。RF接收機(jī)122-1連接到天線，用于接收來自移動用戶終端的無線電信號。D/A轉(zhuǎn)換器168-4把來自數(shù)字IF處理單元168-2的數(shù)字RF信號轉(zhuǎn)換成模擬形式，用于傳送到遠(yuǎn)程單元中的RF發(fā)射機(jī)122-2。RF發(fā)射機(jī)122-2連接到相同或者不同的天線，用于把無線電信號傳送到移動用戶終端。顯然，遠(yuǎn)程單元可相對于收發(fā)信機(jī)功能性而制作得極為簡單。
圖6B說明在主單元和遠(yuǎn)程單元之間的數(shù)字RF傳輸?shù)那闆r。在本例中，數(shù)字和模擬無線電信號之間的轉(zhuǎn)換在遠(yuǎn)端實現(xiàn)。這意味著除了RF接收機(jī)122-1和RF發(fā)射機(jī)122-2之外，遠(yuǎn)程單元這時還包括A/D轉(zhuǎn)換器122-3和D/A轉(zhuǎn)換器122-4。
圖6C說明在主單元和遠(yuǎn)程單元之間的數(shù)字IF傳輸?shù)那闆r。在本例中，數(shù)字IF處理被設(shè)置在遠(yuǎn)端，其中的數(shù)字IF處理單元122-5在遠(yuǎn)程單元中提供。
還能夠把數(shù)字基帶處理單元設(shè)置在遠(yuǎn)端，從而在遠(yuǎn)程單元中提供完整的RF收發(fā)信機(jī)功能性。這通常不是優(yōu)選實現(xiàn)，因為采用低復(fù)雜度的遠(yuǎn)程單元往往是有利的。
網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃另一方面，在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃級，網(wǎng)絡(luò)管理員對于通過在給定網(wǎng)絡(luò)區(qū)域上仔細(xì)分布遠(yuǎn)程無線電單元來提供完全覆蓋具有若干選項。下面將描述兩種分別基于全向天線和三扇區(qū)天線的不同體系結(jié)構(gòu)。
圖7A是根據(jù)本發(fā)明、基于遠(yuǎn)程無線電單元中的全向無線電天線的示例蜂窩通信系統(tǒng)的示意圖。在采用全向天線的情況下，對每個主小區(qū)站點110具有兩個輔助小區(qū)站點120的配置可能是有效的。每個主小區(qū)站點110通過相應(yīng)的無線光鏈路140與兩個適當(dāng)設(shè)置的輔助小區(qū)站點120互連。為簡潔起見，主單元和相關(guān)無線電網(wǎng)絡(luò)控制器(RNC)以及移動交換中心/網(wǎng)管系統(tǒng)(MSC/NMS)沒有在圖7A中示出。只要無線光鏈路140是完全起作用的，則網(wǎng)絡(luò)可用性將會高且穩(wěn)定，各遠(yuǎn)程站點服務(wù)于其相應(yīng)的小區(qū)111-A、121。但是，如果開始下雪或者起霧，無線光鏈路的大氣條件將會惡化，并且鏈路可用性將會降低。惡劣天氣通常對較大數(shù)量的遠(yuǎn)程站點產(chǎn)生影響，因此為補(bǔ)償下降的鏈路可用性而采取的行動一般與蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)或子網(wǎng)中的若干或全部遠(yuǎn)程站點有關(guān)。如果受影響的網(wǎng)絡(luò)區(qū)域內(nèi)的輔助小區(qū)站點120無法建立與相關(guān)主小區(qū)站點110的可靠無線光連接，則指示主小區(qū)站點增加其RF覆蓋范圍以便為大于初始區(qū)域111-A的區(qū)域111-B提供服務(wù)，如圖7B所示。這樣，就使主小區(qū)站點110能夠通過增加其RF收發(fā)信機(jī)的輸出功率來完全覆蓋所關(guān)注的網(wǎng)絡(luò)區(qū)域。與網(wǎng)絡(luò)中的移動終端相關(guān)的無線電業(yè)務(wù)隨后通過或多或少的傳統(tǒng)切換技術(shù)被重定向到主小區(qū)站點。這意味著，即使無線光鏈路不工作時也可保證完全的RF覆蓋。輔助小區(qū)站點120最好是進(jìn)入無線電待機(jī)模式，以便降低網(wǎng)絡(luò)中的噪聲等級。
圖8A是根據(jù)本發(fā)明、基于三扇區(qū)天線的示例蜂窩通信系統(tǒng)的示意圖。三扇區(qū)天線是GSM和W-CDMA系統(tǒng)中最常用的天線。對于這種天線，對每個主小區(qū)站點110具有三個輔助小區(qū)站點120的配置是適當(dāng)?shù)模鐖D8A所示。服務(wù)于主小區(qū)111-A的各主小區(qū)站點110通過相應(yīng)的無線光鏈路140與三個適當(dāng)定位的輔助小區(qū)站點120互連，每個站點120為相應(yīng)的輔助小區(qū)121提供服務(wù)。
圖8B是圖8A的蜂窩通信系統(tǒng)在不足的無線光鏈路可用性的情況下的示意圖。輔助小區(qū)站點120最好是進(jìn)入無線電待機(jī)模式，而主小區(qū)站點110把其RF覆蓋范圍從初始區(qū)域111-A增加到更大的區(qū)域111-B，以便在網(wǎng)絡(luò)中提供完全的RF覆蓋。
當(dāng)然，如果主小區(qū)站點是從開始便提供足夠的無線電覆蓋范圍的宏小區(qū)站點，則可能不需要增加無線電覆蓋范圍。在這種情況下，移動終端僅向宏小區(qū)站點進(jìn)行切換。
上述實施例僅作為例子給出，應(yīng)該理解，本發(fā)明不限于此。保留了本文所公開并要求其權(quán)益的根本的基本原理的其它修改、變更和改進(jìn)均處于本發(fā)明的范圍和精神之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于多個基于無線電的通信單元的蜂窩通信系統(tǒng)，所述通信系統(tǒng)包括中央主通信單元(160)；與所述中央主單元(160)互連的基于無線電的主小區(qū)通信單元(110)；多個基于無線電的輔助小區(qū)通信單元(120)，其中每個單元經(jīng)由相應(yīng)的無線光鏈路(140)連接到所述基于無線電的主小區(qū)通信單元，并作為與所述中央主單元(160)共同形成分布式無線電基站的遠(yuǎn)程無線電單元來提供，所述分布式無線電基站具有在所述遠(yuǎn)程輔助小區(qū)無線電單元(120)與所述中央主單元(160)之間分割的無線電收發(fā)信機(jī)功能性；用于測量所述無線光鏈路(140)其中至少一個的質(zhì)量的部件；以及用于在與輔助小區(qū)通信單元(120)相關(guān)的所述測量的無線光鏈路質(zhì)量不夠好時、把無線電業(yè)務(wù)從所述輔助小區(qū)通信單元重定向到所述蜂窩通信系統(tǒng)內(nèi)的所述通信單元中另一個的部件。
2.如權(quán)利要求1所述的蜂窩通信系統(tǒng)，其特征在于，所述主小區(qū)通信單元(110)是作為與所述中央主單元(160)共同形成分布式無線電基站的遠(yuǎn)程無線電單元來提供的。
3.如權(quán)利要求1所述的蜂窩通信系統(tǒng)，其特征在于，對所述測量的無線光鏈路質(zhì)量的分析在所述中央主單元(160)中實現(xiàn)。
4.如權(quán)利要求3所述的蜂窩通信系統(tǒng)，其特征在于，用于測量所述鏈路質(zhì)量的所述部件在所述主小區(qū)通信單元(110)或所述中央主單元(160)中實現(xiàn)。
5.如權(quán)利要求1所述的蜂窩通信系統(tǒng)，其特征在于，所述主小區(qū)通信單元(110)通過多個硬布線的通信鏈路(150)與所述中央主單元(160)互連，其中為每個無線光鏈路(140)分配至少一個專用通信鏈路。
6.如權(quán)利要求5所述的蜂窩通信系統(tǒng)，其特征在于，每個專用通信鏈路是基于光纖的。
7.如權(quán)利要求1所述的蜂窩通信系統(tǒng)，其特征在于，所述主小區(qū)通信單元(110)是完整的無線電基站。
8.如權(quán)利要求1所述的蜂窩通信系統(tǒng)，其特征在于，所述重定向部件包括用于促使從具有不夠好的無線光鏈路質(zhì)量的所述輔助小區(qū)通信單元(120)到所述另一個通信單元的切換的部件。
9.如權(quán)利要求8所述的蜂窩通信系統(tǒng)，其特征在于，所述重定向部件包括用于增加所述另一個通信單元的無線電覆蓋范圍的部件。
10.如權(quán)利要求8或9所述的蜂窩通信系統(tǒng)，其特征在于還包括用于促使具有不夠好的無線光鏈路質(zhì)量的所述輔助小區(qū)通信單元(120)進(jìn)入無線電待機(jī)模式的部件。
11.如權(quán)利要求8所述的蜂窩通信系統(tǒng)，其特征在于，具有不夠好的無線光鏈路質(zhì)量的所述輔助小區(qū)通信單元(120)是微小區(qū)通信單元，而所述另一個通信單元是宏小區(qū)通信單元。
12.如權(quán)利要求11所述的蜂窩通信系統(tǒng)，其特征在于還包括用于促使具有不夠好的無線光鏈路質(zhì)量的所述輔助小區(qū)通信單元(120)進(jìn)入無線電待機(jī)模式的部件。
13.如權(quán)利要求11所述的蜂窩通信系統(tǒng)，其特征在于，所述輔助小區(qū)通信單元(120)其中至少一個包括用于測量所述相應(yīng)的無線光鏈路質(zhì)量的部件；以及用于在不夠好的無線光鏈路質(zhì)量的情況下進(jìn)入無線電待機(jī)模式的部件。
14.如權(quán)利要求11所述的蜂窩通信系統(tǒng)，其特征在于，輔助小區(qū)通信單元(120)包括用于確定所述相應(yīng)的無線光鏈路上的無線光信號的衰落速率的部件。
15.如權(quán)利要求14所述的蜂窩通信系統(tǒng)，其特征在于，所述輔助小區(qū)通信單元(120)可用于在所述確定的衰落速率低于給定門限時向所述中央主單元(160)發(fā)送告警，以便在中央發(fā)起切換。
16.如權(quán)利要求14所述的蜂窩通信系統(tǒng)，其特征在于，所述輔助小區(qū)通信單元(120)可用于在所述確定的衰落速率高于給定門限時在本地發(fā)起切換。
17.如權(quán)利要求16所述的蜂窩通信系統(tǒng)，其特征在于，所述輔助小區(qū)通信單元(120)可用于通過降低所述RF輸出功率來本地發(fā)起切換。
18.如權(quán)利要求1所述的蜂窩通信系統(tǒng)，其特征在于，所述蜂窩通信系統(tǒng)包括具有相關(guān)的輔助小區(qū)通信單元(120)的多個主小區(qū)通信單元(110)，以及所述另一個通信單元是在具有不夠好的無線光鏈路質(zhì)量的所述輔助小區(qū)通信單元附近的主小區(qū)通信單元。
19.如權(quán)利要求1所述的蜂窩通信系統(tǒng)，其特征在于，在協(xié)議棧的不同級，在信號強(qiáng)度、信噪比和差錯率其中至少一個方面測量所述無線光鏈路質(zhì)量。
20.一種操作基于多個基于無線電的通信單元的蜂窩通信系統(tǒng)的方法，所述通信系統(tǒng)具有中央主通信單元(160)、與所述中央主單元(160)互連的基于無線電的主小區(qū)通信單元(110)以及多個相關(guān)的基于無線電的輔助小區(qū)通信單元(120)，其中每個輔助小區(qū)通信單元經(jīng)由相應(yīng)的無線光鏈路(140)連接到所述主小區(qū)通信單元，所述方法包括以下步驟在輔助小區(qū)通信單元(120)中確定在所述相應(yīng)無線光鏈路上的無線光信號的衰落速率；以及根據(jù)所述確定的衰落速率，在所述輔助小區(qū)通信單元中本地發(fā)起或者在所述中央主單元中從中央發(fā)起無線電業(yè)務(wù)從所述輔助小區(qū)通信單元到所述蜂窩通信系統(tǒng)內(nèi)的另一個基于無線電的通信單元的切換。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，無線電業(yè)務(wù)將從其中切換的所述輔助小區(qū)通信單元(120)是微小區(qū)通信單元，而所述另一個通信單元是宏小區(qū)通信單元。
22.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，所述輔助小區(qū)通信單元通過降低其RF輸出功率來本地發(fā)起切換。
23.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，所述中央主單元(160)響應(yīng)從所述輔助小區(qū)通信單元(120)接收的告警而從中央發(fā)起切換。
全文摘要
本發(fā)明涉及基于中央主單元(160)的蜂窩通信系統(tǒng)(100)、連接到中央主單元的主小區(qū)通信單元(110)以及多個輔助小區(qū)通信單元(120)。每個輔助小區(qū)單元(120)經(jīng)由相應(yīng)的無線光鏈路(140)連接到主小區(qū)單元(110)。輔助小區(qū)通信單元(120)最好是分布式無線電基站系統(tǒng)中的遠(yuǎn)程無線電單元，其中各遠(yuǎn)程無線電單元與中央主單元(160)共同形成分布式無線電基站。測量無線光鏈路質(zhì)量以便檢測降低的鏈路可用性。本發(fā)明通過從蜂窩系統(tǒng)中另一個通信單元提供足夠的無線電覆蓋來補(bǔ)償不足的鏈路可用性，并把無線電業(yè)務(wù)重定向到該通信單元。來自蜂窩系統(tǒng)中另一個通信單元的足夠無線電覆蓋并把無線電業(yè)務(wù)重定向到該通信單元。足夠的無線電覆蓋通過動態(tài)增加無線電覆蓋范圍或者采用微－宏小區(qū)體系結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。
文檔編號H04B10/112GK1593023SQ02823505
公開日2005年3月9日 申請日期2002年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月30日
發(fā)明者T·卡爾斯滕紐斯 申請人:艾利森電話股份有限公司