[发明专利]无线信号分配系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信系统和方法，且具体而言，涉及用于这些系统中的信号分配 网络。

背景技术

图1显示传统无线网络的基本结构。举例而言，给予图1中所示网络的各个元件 的名称取自全球移动通信系统(GSM)标准，所述标准是世界上最成功且最普及的无 线通信系统。然而，必须注意，类似的架构也与其他无线协议一起使用。

核心网络包括多个互连的移动交换中心(MSC)1，其具有通往公共交换电话网 (PSTN)的链路。每个MSC连接到多个基站控制器(BSC)2，且每个BSC连接到 多个分布式基地收发台(BTS)3。每个BTS均与天线4定位在同一地点，天线4将 所述BTS产生的无线信号辐射到自由空间中。每个BTS提供连接至多个移动站(MS) 5的无线连接性，移动台(MS)5通常是移动电话。所述无线网络的覆盖区细分为小 区6，每个小区由一BTS伺服。所述BSC和BTS之间的链路7(在GSM中称为A-bis 接口)是基带数字接口，其通常在光纤或微波无线电T1/E1线路上运行。

所述BTS产生的无线信号包含多个信道，每个信道在一呼叫的持续时间内专用于 一具体MS。在GSM中，所述信道由频率和时间的组合加以区分。每个频率-称为一 无线电载波-可在时分基础上支持最多8个用户。因此，一BTS的输出包含多个模拟 无线电载波，其由所述定位在同一地点的天线进行辐射。

图2显示美国专利第5,682,256号中所述的替代架构。

这里，所述BTS是集中式而不是分布式的。在下文中，为简明起见，仅描述正向 链路(从MS到BTS)，尽管也存在反向链路(从MS至BTS)。来自所述定位在同一 地点的BTS的模拟RF输出馈入中央RF交换机矩阵8。所述RF交换机矩阵的输出连 接到多个光收发机单元(OTU)9，其将所述RF信号转换成光信号，以便通过光纤线 路10进行传输。所述传输链路是模拟性质，且所述技术通常称为光纤传输无线电技术。 现在，每个天线位置具有一远程天线单元(RAU)11，其代替图1中的BTS。所述 RAU将来自所述OTU的光信号转换回到RF形式，然后，所述RF形式被放大且从所 述天线辐射。

在本架构中，昂贵且复杂的所述BTS在良好的环境中定位在同一地点(有时称为 BTS机房)，这使得运行和维护费用减少。另外，所述无线电载波的集中意味着同一 等级的服务需要较少的载波，从而使BTS方面的资本支出减小。另外，所述RF交换 机矩阵使容量能够动态分配，从而在容量需求在空间和时间两方面发生波动的情形中， 需要较少的静止BTS。这种类型的系统可用于其中各BTS属于不止一个网络运营商的 情况，因为所述交换机矩阵使每个运营商能够具有其自己的独立的无线电计划。在 Wake和Beacham最近发表的论文“Radio over fiber networks for mobile communications”(Proc.SPIE，第5466卷，2004年)中可找到对这种方法的优点的更 详细描述。

美国专利第5,627,879号揭示一种集中式BTS网络架构，其中所述OUT和RAU 之间的传输链路是数字而不是模拟的。在需要高动态范围的应用中，数字链路与模拟 链路相比具有许多优点，因为模拟链路具有会积累噪声和畸变的缺点。这种架构将来 自各BTS的射频(RF)模拟输出组合起来，执行下变频功能，且然后使用快速模-数 转换器(ADC)将所得到的中频(IF)信号转换为数字形式。使用传统数字光纤传输 链路将该“数字RF”信号传输到所述RAU，在所述RAU处使用快速数-模转换器(DAV) 将所述信号转换回到模拟形式，且然后从IF上变频到RF。然后，对这种重新构成的 RF信号进行放大、滤波且通过天线辐射。

美国专利公开案第US 2001/0036163号采用这种基本概念，并将其扩展为描述一 种多运营商、多协议的集中式BTS系统。这里，对每个BTS输出均进行下变频，且 使用单独的ADC分别进行数字化。所述ADC的数字输出在传输之前在中央集线器处 进行多路复用，并使用公用传送系统传送至RAU。在RAU处，将所述数字信号多路 分用，且每个协议或运营商均具有独立的“切片模块”，其将所得到的信号转换至RF。

然而，这些方法在服务提供和分配的灵活性、对故障的容错性和传输效率方面存 在许多问题。

发明内容