[发明专利]用于无线蜂窝室内通信的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及室内通信系统，并且特别地涉及建筑物和隧道中的无线蜂窝通信系统。

背景技术

无线通信系统正在成为现代通信的日益普及的现象。由于很多用户在建筑物或其他限定结构内进行越来越多的蜂窝呼叫或数据传输，需要在适当的容量上获得高质量的室内覆盖。

图1中示出了将例如GSM或UMTS的无线通信服务从室外环境扩展到室内区域的传统配置，其特征是利用转发器R，该转发器R典型地位于建筑物B内以用于在建筑物内转发在外部天线A1处接收到的无线信号Ws或在建筑物外转发位于建筑物B内部的移动台Ms例如移动电话、手持计算机等的无线信号Ws。在下行链路中，也就是当无线信号Ws从外部环境被发送到建筑物B内部的移动台Ms时，所述室外无线信号沿着第一连接Co1传递到转发器R，转发器R沿着第二连接Co2将该信号转发到多个互连的放大器Am，放大器放大信号，信号随后通过室内天线A2-A4发射。在上行链路方向上，也就是当无线信号Ws从移动台Ms被发送到建筑物B外部的无线基础设施时，转发器R沿着连接Co2接收所述信号，并沿着连接Co1将信号发送到外部天线A1。

还有可能室内通信结构的转发器R被沿着连接Co1连接到通信核心网的基站取代。典型地，信息经由建筑物和限定区域内部的模拟信号进行分发。

图2中示出了另一种提供无线蜂窝服务的已知的室内通信系统。核心网CN连接到基站Bs。来自基站或离播(off-air)转发器OAR的射频(RF)信号在基站接口BSI被数字化为基带信号(并且在上行链路传输中反之亦然)，并且使用例如第5类(CAT5)或光纤的数字线缆以数据包的形式被分发到至少一个以太网交换机ES。以太网交换机ES随后将信息分发到服务于特定小区范围C1和C2的相应拉远射频头RH1-RH4。专利申请US 2005/0157675 A1公开了这种系统的一个例子。这种系统的好处在于它们由于使用或重新使用了低成本的分发线缆而提供了具有成本效益的解决方案，这些分发线缆通常已经总体上或部分地在建筑物中存在并且被用于例如使用以太网协议的局域网LAN结构的其他类型的数字通信。

使用标准以太网交换机，由于对数据流划分扇区可以获得小区配置。通常，在每个以太网扇区中都需要以太网集线器以用于下行链路中的数据分发和上行链路中的数据打包。集线器功能布置在至少一个相关联的拉远射频头中。在复杂的系统中，需要一系列的以太网交换机，并且数据流的瓶颈是明显的，这是由于以太网交换机的1到n分发特征导致限制网络的容量。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有改进的小区和负载平衡管理的无线蜂窝室内通信方法和系统。

通过根据本发明的无线蜂窝室内通信系统和根据本发明的无线蜂窝室内通信方法可以实现该目的。

本发明的用于无线蜂窝室内通信的系统使用具有复杂矩阵功能的小区管理单元取代分发式标准以太网交换机来进行对多服务和多运营商功能的灵活小区管理。

小区管理单元是多个基站和以太网连接之间的接口。其为具有多载波、多服务和多运营商功能的广泛的复杂操作情形提供多功能，并提供高效的数据管理。以这种方式，可以为不同服务并行地使用拉远射频头，并可将其用于不同的功能，诸如频分复用(FDD)和时分复用(TDD)。拉远射频头由类似于原始的以太网集线器功能性的RF集线器提供服务。由于小区管理单元的紧凑布置，可以避免数据集中并且可以在复杂网络中获得高速数据传输。

小区管理单元在下行链路中的打包和寻址到射频头以及在上行链路中的解包和寻址到基站方面提供数据管理。由于小区管理单元执行对拉远射频头的频率分配，因此可以获得针对不同服务和运营商的小区管理。小区管理可以手动地执行、通过软件控制执行，或者甚至可以自动地自适应于当前小区情形而执行。

由于业务活动控制，在低业务量的位置处可以将拉远射频头中的未用载波去激活并可以将其转移到高业务量的位置处的拉远射频头并在其中将其激活。可以独立于小区管理功能执行基站中的负载平衡。以这种方式，容量可以跟得上具有动态热点分布的诸如机场、车站等的复杂建筑物中的移动用户。

当必须不再针对全建筑物内的移动用户的高峰业务量而设计小区体系结构时，可以获得成本优化。使用具有数字接口的基站和在需要容量和覆盖的专门位置的拉远射频头，可以获得进一步的成本优化。此外，由于信息在数字基带中分发，因此可以使用并最终重新使用具有成本效益的传输，诸如CAT5线缆和光纤。由于数字分发基础设施的LAN特性，有利地可以容易地重新定位拉远射频头。