CN1143573C - 具有再分配接入功能的无线接入结构及其方法 - Google Patents

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Abstract

一种具有再分配的无线接入功能的无线接入结构包括接到主交换点的多个网络站。这些网孔站与在它们相应网孔站区域内的蜂窝用户通信并且包括用于与蜂窝用户交换通信信号的通信部分。该主交换点控制与蜂窝用户和该通信信号的通信并且包括用于处理来自这些网孔站的通信信号的处理部分。该处理部分包括用于调制和解调通信信号的部分和用于比特流处理通信信号的部分。

Description

具有再分配接入功能的无线接入结构及其方法
本发明涉及无线接入结构，该结构再分配在传统上位于网孔站的一部分接入功能部件。
无线接入技术变成新的个人通信业务(PCS)的主要驱动，个人通信业务包括新业务和用于开发通信网络的低费用固定接入服务。目前无线网络的最昂贵的部件涉及网络接入，投资占大约80％。复杂的和操作扩展设备位于该网孔站。网孔站是具有接收和发送天线以及基站设备的区域。网孔站工作典型地要求昂贵操作与维护活动。
适当处理PCS业务的大量呼叫业务情况，诸如典型地在音乐会或运动会期间或之后出现的情况要求增加的网孔站设备。在不是大量呼叫业务情况的时间这增加的设备未充分利用。因此需要无线接入系统的新结构，可减少网络所有者的总费用，同时能够利用目前的技术进步处理大量业务情况。
传统地，数字无线电的后检测功能如信道编码和语音编码使用数字信号处理(DSP)技术。DSP技术和并行计算综合的不断进步使它能够发展具有很高的计算能力的DSP。目前，DSP技术已用在检测、均衡、解调、频率合成和信道滤波。其它技术进步包括具有大动态范围的宽带模数(A/D)变换器的开发。这两个技术的开发已促进了称为“软无线电”的新技术。
本发明减少了网络所有者的费用，增加处理大量呼叫业务的能力和减少网孔站设备数量。
本发明的另外目的和优点部分在下面的说明中陈述和部分从说明中已明显了，或者可通过本发明的实践学习。本发明的目的和优点可利用在所附权利要求中特别指出的设施和组合实现和得到。
为了取得这些目的和根据在这里实施和广泛叙述的本发明的目的，本发明利用DSP和A/D变换技术以及异步转移模式(ATM)和其它宽带技术的进步简化在网孔站的基站功能并且通过重新分配无线网络的接入功能提供一致的业务给网孔站用户。
本发明包括无线接入结构，它包含接到主交换点装置的多个网孔站。这些网孔站服务在它们的相应网孔站区域内的蜂窝用户，而且包括通信装置，用于与蜂窝用户交换通信信号。主交换点装置控制与蜂窝用户和该通信装置通信，而且包括处理来自网孔站的通信信号的装置。该处理装置包括调制和解调通信信号的装置和用于比特流处理通信信号的装置。
组合入和构成本说明书一部分的附图示出本发明的实施例，而且与说明部分一起说明本发明的目的、优点和原理。在附图中：
图1A表示传统的无线接入系统的模型；
图1B表示根据本发明的第一实施例具有再分配接入功能的无线接入系统的模型；
图1C表示根据本发明的第二实施例具有再分配接入功能的无线接入系统的模型；
图2A表示根据图1A的传统模型代表无线接入系统功能的各部分；
图2B表示根据图1B示出的第一实施例代表无线电接入系统功能的各部分；
图2C表示根据图1C示出的第二实施例代表无线接入系统功能的各部分；
图3表示实现本发明的单星形网络拓扑；
图4表示实现本发明的双星形网络拓扑；
图5A表示根据本发明安排在宏分集拓扑中的网孔站；
图5B表示传统的网孔站边界；和
图5C表示重新定义的网孔站边界。
图1A表示传统的无线接入系统的模型，其中网孔站包含天线1100，射频(RF)与接口(IF)前端设备1110和DSP无线服务器1120。网孔站设备经过回程传送1140与移动交换中心(MSC)1130通信。回程传送1140在通信系统的网孔站与中继线资源或交换结构之间链路通信。传统的回程传送1140是用于传递时分多路复用(TDM)、帧中继业务或窄带ATM包括控制与话音通信的T1/E1。
图1B表示根据本发明第一实施例具有再分配接入功能的无线接入系统的模型。在第一实施例中，该网孔站包括比在该传统模型中的网孔站少的设备。天线1200和RF/IF前端设备1210仍然放置在传统模型中的网孔站中。但是，传统模型的其余网孔站设备放置在远端站。
网孔站设备在宽带回程传送1220上与集中化的DSP无线服务器1230通信。宽带回程传送1220传递从网孔站设备经ATM网络来的高速宽带数字化无线信号。
图1c表示根据本发明的第二实施例具有再分配接入功能的无线接入系统模型。在第二实施例中，网孔站包含比第一实施例更少的设备：只有天线1300和功率管理部件1310。网孔站设备在RF光纤传送回程1320上发送RF信号给DSP无线服务器1330。RF光纤传送回程1320通过模拟光纤分配RF信号并在ATM网络上发送该信号给DSP无线服务器1330。
蜂窝用户和MSC之间的通信要求六个分开的功能，这些功能在概念上表示为图2A-2C的各部分。尽管网孔站设备在逻辑上被分为图2A-2C中的六部分，但网孔站设备在逻辑上可分成不同数量的部分而不影响本发明的操作。如图2A所示，传统模型的网孔站包含五部分。
天线部分2100包括直接与蜂窝用户通信的发送和接收天线。RF部分2110包括功率放大器(PA)，低噪声放大器(LNA)，发送组合和接收多耦合器部件。IF部分2120包括用于执行上变换、下变换、A/D变换和数模(D/A)变换的部件。基带部分2130执行调制、解调、均衡和检测。放置在该网孔站的最后部分比特流部分2140执行信号处理，诸如信道编码、交错、成帧等。
在传统模型中，回程部分2150连接网孔站到主交换点。根据传统的模型，回程部分2150包括多路复用器/多路分解器(MUX/demux)和用于传递TDM、帧中继业务或窄带ATM的T1/E1。
图2B表示图1B所示的本发明第一实施例的各部分。在第一实施例中，网孔站包含天线部分2200、RF部分2210、和IF部分2220。这些部分包含与上面对于传统模型所述的类似部分并执行类似的功能。
但是，不像传统模型那样，第一实施例的网孔站不包含基带部分2230或比特流部分2240。代之以这些部分最好远程放置在MSC。替代地，这些部分可放置在基站控制器、集中化的DSP服务器或任何主交换点。
在第一实施例中的回程部分2250包括一条数字光纤宽带回程。数字光纤宽带回程可以是任何高速回程，但是最好为ATM。在图2B中，回程部分2250包括ATM适配层协议(AAL)部件和ATM结构。
图2C表示图1C所示的本发明第二实施例的各部分。在第二实施例中，网孔站只包括天线部分2300和RF部分2310。IF2320、基带2330和比特流2340部分远程放置在MSC。替代地，这些部分可放置在基站控制器。集中化的DSP服务器或任何主交换点。
第二实施例中回程2350是模拟光纤回程。在图2C中，模拟光纤回程在该网孔站和MSC之间传递波分多路复用(WDM)数据。
根据本发明的无线接入结构再分配具有不同于现有技术系统的优点。一个这样的优点是本发明可使用的网孔站处理很高的本地业务情况，因为例如本地业务可分配给多个DSP服务器。每个DSP服务器可包含图2B和2C所示的再分配网孔站设备。第二优点是本发明可使用的网孔站要求便宜的维护，因为在网孔站保留最少设备和这个剩余设备不比现有技术系统的网孔站设备复杂。另一个优点是网络所有者的费用减少了，因为在网孔保留最少量的设备和要求便宜的维护。
当本发明以在下面讨论的单星形网络、双星形网络或宏分集拓扑实现时，由本发明引起的好处变得清楚了。
图3表示单星形网络拓扑的本发明实施例。在这样的拓扑中，网孔站3010经过中央ATM交换机3030接到DSP服务器3020。ATM交换机3030最好是Nortel ATM-10协调交换机，这是具有10Gbps的标称容量的大型ATM无阻塞交换机。回程传送设施连接网孔站3010到ATM交换机3030。
DSP服务器3020执行一些无线接入功能，包括信道滤波、基带处理和比特流处理。它们起着公共资源库提供由网孔站3010共享的可度量的DSP处理功率的作用。通过执行DSP服务器3020中的一些无线接入功能，单星形网络可有效地处理大范围的通信业务，因为过负荷的网孔站分配它们通信业务的大部分处理给DSP服务器3020，而不是如在现有技术系统中那样它们自己处理所有的处理。
图4表示双星形网络拓扑的本发明实施例。在双星形ATM网络结构中，ATM交换机的分层结构互连网络部件。ATM边缘交换机4010统计地连接网孔站4020到特别的DSP服务器4030。DSP服务器4030服务一组网孔站(例如4022，4024，…，402n)。
另一个ATM交换机4040互连DSP服务器4030和传送移动用户编码的话音或其它业务到其它网络部件和其余部分(PSTN、因特网等)。与单星形网络拓扑相反，双星形网络拓扑中的DSP服务器4030提供公共计算资源给专用组的网孔站4020。
DSP服务器4030的存在使它能够优化双星形网络拓扑中的回程带宽，因为只有来自该网孔站的一部分信号需要传送给ATM交换机4040。DSP服务器4030接收整个网孔站信号，但在处理之后只发送一部分信号给ATM交换机4040。因此，除了在单星形网络拓扑中得到的益处外，当实现本发明时，双星形网络拓扑给替代网络提供最佳回程带宽。
图5A表示根据本发明在宏分集拓扑中安排的网孔站。在宏分集拓扑中集中化的DSP服务器5010服务一组网孔站(5020、5030、5040)和执行各种无线接入功能。图5A和5B中所示的传统网孔站边界5020包括用于通信的单个天线5025。另一方面，图5A和5C所示的重定义的网孔边界5050重叠三个相邻网孔站(5020、5030、5040)和包括来自被重叠网孔站的三个天线(5025、5035和5045)。
对于接收链路，DSP服务器5010组合来自位于不同位置(例如相邻的网孔站或扇区)的天线的三条接收路径。这个拓扑潜在地提供更好的RF信号检测。对于发送链路，DSP服务器5010分配发送比特流或RF信号。因为本发明的DSP服务器5010执行一部分无线接入功能，所以网孔站可大大地减少。
如从图1B、1C、2B和2C可看到的，本发明减少网络所有者的费用，增加处理大量呼叫业务的能力和减少网孔站设备的数量。
为了示意和叙述目的已提供本发明优选实施例的前面的叙述。不是试图穷举或限定本发明在所公开的精确形式，根据上面的教导修改和变化是可能的，或者可从本发明的实践中获得。例如，本发明不限于经过ATM网络连接，而是可替代地使用任何高速网络。本发明的范围由权利要求书和它们的等效物定义。

Claims (27)

1.一种无线接入结构，包括：
服务蜂窝用户的多个网孔站，多个网孔站的每个网孔站包括：
与蜂窝用户交换通信信号的通信装置；
主交换点，连接到多个网孔站，用于控制与蜂窝用户和该通信装置的通信，该主交换点包括：
处理来自网孔站的通信信号的装置，该处理装置包括调制和解调该通信信号的装置，和用于比特流处理通信信号的装置；以及
连接在多个网孔站和主交换点之间的回程装置。
2.根据权利要求1的无线接入结构，其中多个网孔站的每个网孔站还包括
连接到该通信装置的IF装置，用于在数字和模拟信号之间变换通信信号。
3.根据权利要求2的无线接入结构，其中该回程装置包括数字宽带回程。
4.根据权利要求3的无线接入结构，其中该数据宽带回程包括ATM适合层协议装置和ATM装置。
5.根据权利要求1的无线接入结构，其中主交换点还包括：
IF装置，连接到该处理装置，在数字和模拟信号之间变换来自网孔站的通信信号。
6.根据权利要求5的无线接入结构，其中该回程装置包括一个模拟光纤回程。
7.根据权利要求6的无线接入结构，其中该模拟光纤回程包括波分多路复用(WDM)装置。
8.根据权利要求1的无线接入结构，其中该通信装置包括：
至少一个天线，用于发送和接收通信信号；和
RF装置，连接到至少一个天线，用于放大通信信号。
9.根据权利要求1的无线接入结构，其中该主交换点是一个基站控制器。
10.根据权利要求1的无线接入结构，其中该主交换点是一个移动交换中心。
11.根据权利要求1的无线接入结构，其中该主交换点是一个集中化的DSP服务器。
12.根据权利要求2的无线接入结构，其中该通信装置包括：
至少一个天线，用于发送和接收通信信号；和
RF装置，连接到该至少一个天线，用于放大通信信号。
13.根据权利要求2的无线接入结构，其中该主交换点是一个基站控制器。
14.根据权利要求2的无线接入结构，其中该主交换点是一个移动交换中心。
15.根据权利要求2的无线接入结构，其中该主交换点是一个集中化的DSP服务器。
16.一个无线接入结构，包括：
多个网孔站，用于服务蜂窝用户，多个网孔站的每个网孔站包括：
通信装置，用于与蜂窝用户交换通信信号；
主交换点装置，连接到多个网孔站，用于控制与蜂窝用户和该通信装置通信，该主交换点装置包括：
IF装置，在数字和模拟信号之间变换来自网孔站的通信信号；和
处理通信信号的装置，该处理装置包括用于调制和解调通信信号的装置，和用于比特流处理通信信号的装置；以及
连接在多个网孔站和主交换点装置之间的回程装置。
17.根据权利要求16的无线接入结构，其中通信装置包括：
至少一个天线，用于发送和接收通信信号，和
IF装置，连接到该至少一个天线，用于放大通信信号。
18.根据权利要求16的无线接入结构，其中该回程装置包括一个模拟光纤回程。
19.根据权利要求18的无线接入结构，其中该模拟光纤回程包括波分多路复用(WDM)装置。
20.根据权利要求16的无线接入结构，其中该主交换点是一个基站控制器。
21.根据权利要求16的无线接入结构，其中，该主交换点是一个移动交换中心。
22.根据权利要求16的无线接入结构，其中该主交换点是一个集中的DSP服务器。
23.一种通过无线接入结构通信的方法，该无线接入结构包括连接到主交换点装置的多个网孔站，该方法包括步骤：
在网孔站对与蜂窝用户通信的通信信号执行第一操作，第一操作包括以下步骤：
发送通信信号给蜂窝用户和从该蜂窝用户接收通信信号，
放大该通信信号，
在数字和模拟信号之间变换通信信号，和
使用该通信信号与主交换点装置通信；以及
在该主交换点装置对来自网孔站的通信信号执行第二操作，第二操作包括以下步骤：
调制或解调该通信信号，和
比特流处理该通信信号。
24.根据权利要求23的通过无线接入结构通信的方法，其中第一操作还包括步骤：
在数字和模拟信号之间变换通信信号。
25.根据权利要求24的通过无线接入结构通信的方法，其中该无线接入结构还包括在多个网孔站和主交换点之间连接的数字带宽回程，该通信步骤包括以下步骤：
通过该数字带宽回程与主交换点通信。
26.根据权利要求23的通过无线接入结构通信的方法，其中第二操作还包括以下步骤：
在数字和模拟信号之间变换通信信号。
27.根据权利要求26的通过无线接入结构通信的方法，其中该无线接入结构还包括连接在多个网孔站和主交换点之间的模拟光纤回程，该通信步骤包括以下步骤：
通过该模拟光纤回程与该主交换点通信。
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