[发明专利]无线宽带基站中载波频率的动态分配

说明书

本发明涉及无线通信设备，更具体地，涉及对用于蜂窝通信的无线基站的改进。

传统无线蜂窝通信系统的普遍结构是通过在一地域范围内布置一个或多个基地收发站来形成一个或多个限定的小区。小区典型地为一六边形区域，其中放置有一收发机，使得在蜂窝系统和位于该小区所限定的地域范围内的多个移动台之间建立无线通信链路。目前已有多种用于蜂窝电话通信的标准。例如，美国的公共蜂窝系统使用先进移动电话服务(AMPS)标准。其它公共系统还包括北美移动电话系统(NMT)、全址通信系统(TACS)、移动通信全球系统(GSM)、IS-136 TDMA及IS-95 CDMA系统。

上述各种系统都使用与该特定系统(BBS)构成，该BBS又包括基站控制器(BSC)和几个基地收发站(BTS)，每个BTS都提供至少一个具有一个或多个射频(RF)信道的无线小区，用于与移动用户进行通信。BSC用于控制一区域内的每个BTS单元。该控制过程涉及几个功能，包括在该BSC控制范围内分配和选择发射每一呼叫的RF信道及控制从一个BTS到另一BTS的呼叫切换。当移动用户要求发出呼叫时，移动台就试图与本地BTS进行联系。该两者一建立通信，就进行时间同步，以允许进行时分多址(TDMA)通信。随后，由BSC向移动用户分配一个专用的双向信号信道。

最后，BSC还会建立一交换路由将移动用户连接到移动交换中心(MSC)上。MSC提供自BSC到公用交换电话网(PTSN)，结果也就是由该BSC控制的所有BTS到公用交换电话网的通信链路，并进行所有必要的信号和呼叫的到其它网络的路由选择以支持移动通信。该设备允许移动用户从一个小区移动到另一个小区且仍保持通信。该设备还有一个独特的优点在于它允许在不同小区内载波频率的重用。

GSM系统被设计为工作在900MHz和1800MHz频段，在北美洲还有1900MHz的PCS频段。GSM基本上为一全数字服务系统。根据所采用TDMA技术，GSM系统中的每个RF信道提供8个数字时隙。每个RF信道与相邻信道隔开200KHz。由TDMA技术所支持的这8个时隙允许不止一个用户来共用每个RF信道。利用TDMA，先将每个用户的话音通信转化为一数字信号，并将该数字信号分配在一分配的RF信道的一个时隙中，然后发射该信号。在GSM系统中，TDMA要求所有使用单一RF信道的用户信号在适当的时间到达BTS。一定要避免来自不同移动台的信号的重叠，并由适当信号传输定时来确保这些信号不重叠。

传统蜂窝通信系统中所使用的BTS设备通常对分配给该BTS的每个单一RF信道指定特定的RF和信号处理设备。这种指定多半归因于这样一个事实，即传统上所构建的每个BTS仅能为在服务提供商可用的整个频谱内的一有限数目的预定频道提供通信的能力。不管怎样，在传统技术中，每个BTS都是在其初始化或建立期间被分配一组RF信道，以通过这些信道与用户通信。通常要对这些分配的RF信道进行仔细挑选，以使小区间的潜在干扰为最小。

在一特定的BTS内，可使用单个全向天线接收来自所有移动用户的信号和向所有移动用户发射信号。然而，更常见的一种方法是在该BTS处使用多个定向天线将一个小区分为多个分区(sectors)，有效地将一个小区转变为多个小区。通常在BTS单元中提供有专用硬件以处理每个分区的通信。使用该分区方法时，由于该BTS处理的多个分区如果在同一频率上运行则会引起干扰，所以须将分配给特定BTS的RF信道进一步地分配到每个分区。每个BTS都提供有DSP单元以支持被分配了该DSP单元的该特定BTS所处理的通信。这些系统中的DSP单元通常预构建为仅在分配给该BTS一特定区的特定RF信道上运行。

于是，DSP单元通常不能在一特定BTS的不同分区之间进行互换，因此也就无法在不同的分区分配这些DSP单元。在业务繁忙的小区内，这一限制会造成系统资源的不良分配。

尤其是，在无线基站中使用分区化会涉及到中继效率(trunkingefficiency)的问题。通常，向一分区分配一固定个数的RF载波，而该BTS通过一公共接口把业务集中到PSTN。在多数情况下，一个分区内的业务需要可能会不时地超过该分区的RF和处理资源，而在另一小区有资源剩余。然而，因为在传统BTS系统中，分配给一分区的RF信道的个数是固定的，因此致使这些资源被堵塞而无法使用，降低了基站的中继效率。