分布式无线电单元的改进或关于分布式无线电单元的改进

摘要

一种包括具有无线电网络控制器(RNC)和无线电基站(RBS或节点B)以及一个或若干个用户设备(UE或电话)的接入网络的通信系统中的方法，其中，无线电基站(RBS或节点B)由执行基带信号处理的主单元(MU)和一个或多个在基带频率和射频之间转换并通过一个或多个覆盖小区的天线来发送和接收信号的无线电远端单元(RRU)组成；用户设备(UE或电话)移动到越来越接近另一小区，这一点使所述网络意识到并且随后它将启动切换过程，在切换过程中，呼叫将会从一个小区转移到所述无线电基站(RBS或节点B)内的另一小区，或者转移到所述通信网络中的另一无线电基站(RBS或节点B)中的小区。所述切换过程与包含所述无线电远端单元(RRU)的列表(更软切换组)的存储器进行交互，所述无线电远端单元(RRU)可以使用同一Rake接收机来相互之间进行更软切换。

说明书

本发明涉及一种包括具有无线电网络控制器(RNC)和无线电基站(RBS或节点B)以及一个或若干个用户设备(UE或电话)的接入网络的通信系统中的方法，其中，无线电基站(RBS或节点B)由执行基带信号处理的主单元(MU)和一个或多个在基带频率和射频之间转换并通过一个或多个覆盖小区的天线来发送和接收信号的无线电远端单元(RRU)组成；用户设备(UE或电话)移动到越来越接近另一小区，所述网络注意到这一点并且随后它将启动切换过程，在切换过程中，通话将会从一个小区转移到所述无线电基站(RBS或节点B)内的另一小区，或者转移到所述通信网络中的另一无线电基站(RBS或节点B)中的小区。

蜂窝通信系统中常规无线电基站一般位于单个位置，并且基带电路和无线电电路之间的距离较短，例如，大约一米。由于RF馈线衰减高，天线安装在无线电电路附近，例如，大约20-100米。因此常规无线电基站的天线系统安装在有限的地理区域中—通常在同一天线杆或屋脊的范围内。分布式基站设计，被称为主-远端设计，将基站的基带部分和无线电部分分开。主单元(MU)执行基带信号处理，而一个或多个无线电远端单元(RRU)在基带频率和射频之间转换并通过一个或多个天线来发送和接收信号。每个RRU为某个地理区域或小区服务。相应的光链路将主单元连接到多个无线电远端单元中的每一个。

主远端基础(base)是将RBS组件放置于单个机柜中的备选方案，比如，通过在每个小区只放置无线电传输实际需要的那些组件(在这里指的是RF组件)可以减少尺寸和费用。

在WCDMA网络中，基站系统包含用于数字处理的主单元和多个用于无线电处理的远端无线电单元。每个远端单元允许一个载波并且可以被安装在距离主单元可达15km的地方。通过光纤或同轴电缆连接。相应地，主远端RBS的天线系统因此在广阔的地理区域上传播。

在US-5,761,619中描述这种系统的示例。

在这类网络中切换是自然完成的，并且是把通话从一个小区转移到另一小区的过程。这是在电话行进时使通话连续所必需的。传统上我们有三种普通的切换类型：硬的、软的、空闲的。切换类型取决于切换所处的情况。

软切换在与旧RBS断开连接之前与新RBS(又称节点B)建立连接。这是可能的，因为WCDMA小区使用同一频率而且因为移动台使用rake接收机。在切换中，移动台辅助网络。当移动台行进到下一个覆盖区域时，它检测新导频信号。新基站随后与移动台建立连接。在移动台与旧RBS保持链路的同时建立该新通信链路。

更软切换发生在同一RBS的两个扇区之间。RBS将来自每个扇区的语音信号译码和组合，并且把组合的语音帧转发给RNC。

所述主远端体系结构有趣的规划是沿着公路安装2个面对面的无线电远端单元(RRU)，两者相距比如30km。这样将得到廉价的公路覆盖。

如所述，现有技术是更软切换总被用于RBS内的小区/TRX之间。MS报告它的C-PICH强，而RNC注意到它来自于同一RBS并且命令RBS进行更软切换。

RBS的RAKE接收机对于其接受UE上行链路信号的地方(在时间上)具有有限的窗口。任何落在窗口以外的信号都被废弃并产生干扰。

对于具有共处一地(co-located)的天线的RBS，这不是问题。UE到这两个天线的传播延迟差极小—仅相当于10-50米。在接收机方中也可能存在延迟差，但是该差仅大约相当于100m。在RBS内还存在补偿后者的机构。

对于具有分布式接收机的RBS，到这两个天线的传播延迟可能非常不同。如果天线相距30km并且MS在距离第一天线10km和距离第二天线20km的地方请求更软切换，则传播延迟差将相当于10km。同样，从接收机方到公共RAKE接收机的通信将由于不同的电缆长度而受到不同延迟。受布线的影响，这将无疑构成许多km相应的空中传播延迟。

应该注意的是，电缆延迟差和空中传播延迟差最坏的情况可能不会在同一配置中发生。

显而易见，在目前的实现中，这两个不同的UE信号(到天线1和天线2)很可能最终在RAKE中延迟超过窗口-+/-3km。

仿真表明，对于如上所述的公路覆盖解决方案(已经包括如下所述的等延迟校准)，因此而掉话的风险大约是7％。

本发明的一个目标是在具有分布式无线电单元的系统中提供改进的切换方法。

本发明的第二目标是提供一种方法，使得从一个RRU覆盖区域移动到另一个的UE会以与我们采用传统的小区结构时进行切换同样安全的方式切换到它到达的RRU。

本发明的第三目标是提供一种方法，使得接收机在RBS中执行更软切换。

另外的目标是，根据到可能进行切换的区域的距离，实现对到达Rake接收机的数字传输的延迟校准。

根据本发明的第一方面，提供一种包括具有无线电网络控制器(RNC)和无线电基站(RBS或节点B)以及一个或若干个用户设备(UE或电话)的接入网络的通信系统中的方法，其中，无线电基站(RBS或节点B)由执行基带信号处理的主单元(MU)和一个或多个在基带频率和射频之间转换并通过一个或多个覆盖小区的天线来发送和接收信号的无线电远端单元(RRU)组成；用户设备(UE或电话)移动到越来越接近另一小区，所述网络注意到这一点并且随后它将启动切换过程，在切换过程中，通话将会从一个小区转移到所述无线电基站(RBS或节点B)内的另一小区，或者转移到所述通信网络中的另一无线电基站(RBS或节点B)中的小区。

-所述切换过程与包含所述无线电远端单元(RRU)的列表(更软切换组)的存储器进行交互，所述无线电远端单元(RRU)可以使用同一Rake接收机相互之间进行更软切换。

-所述切换过程根据从所述列表中的选择来执行，并且所述切换的完成符合下列各项：

·如果新小区与用户设备(UE或电话)使用的另一小区在所述列表(更软切换组)内，则照常向RBS启动更软HO。

·如果新小区与用户设备(UE或电话)使用的另一小区不在所述列表(更软切换组)中，则在RNC或RBS中启动软切换。

-无线电基站(RBS)中的所述软切换是关于各自Rake接收机的第二级最大比率组合或选择组合。

-所述这两种情况中之一的选择可以在无线电网络控制器的支持下或在无线电基站(RBS)中本地完成。

-所述列表(更软切换组)是根据用户设备(UE)测量的延迟形成。

-接收时间差由无线电网络控制器(RNC)或无线电基站用来计算与其它活动小区相比新天线与用户设备之间的相对传播延迟。

-所述无线电网络控制器(RNC)可以根据该测量结果将新小区包括在所述列表(更软切换组)中，或者如果所述无线电网络控制器(RNC)未受影响，则测量结果被转发给无线电基站(RBS)并且RBS作出该决定。

-人为延迟存储在所述无线电基站(RBS)内，以实现来自所述两个天线的这两个信号在RAKE窗口内被接收，从而可以进行更软切换。

-延迟均衡功能使接收机/天线和RAKE接收机之间的数字延迟对于所有的接收机/天线都相同。

-优化延迟以最大化成功的更软切换的数量。

本发明的主要优点在于根据主远端原理在分布式系统的小区之间实现安全的切换是可能的。

即使当天线位于延迟会使得根据现有技术的切换变得困难的地理区域时，切换过程也是有效的。

本发明解决的问题可以通过在直到RNC的全程分离来自两个RRU的数据来解决。显然，这在基带资源或传输资源方面不是很有效。从这个原因来说，本发明也具有优势。

参考附图，通过示例的方式将马上描述本发明的实施例，附图中：

在图1和图2中说明空中传播延迟差和rake接收机窗口的示例。

在图3和图4中示出静态解决方案。

在图5和图6中示出动态解决方案。

在图7和图8中示出延迟校准。

在图9和图10中是示出具有等延迟解决方案的延迟补偿。

在图11和图12中是示出具有最优延迟解决方案的延迟补偿。

图13和图14示出自学习的最优延迟解决方案。

下面列举本专利说明书所用的缩写词汇表，以帮助理解本发明。

RNC       无线电网络控制器

RBS       无线电基站

Node B    WCDMA中的无线电基站

WCDMA     宽带码分复用

UE        用户设备

MU        主单元

RRU       无线电远端单元

在图1中示出MU和两个连接到各自RRU的覆盖公路的天线。这在采用主远端概念时会是优选的解决方案。天线彼此相对并且天线覆盖两个小区。当移动UE移动时，它将穿越不同的小区。如果移动电话未进行通话，它将不时地告知网络它移动到另一小区。如果移动UE正在进行通话，则当然需要在UE移动的同时保持通话。将与一个蜂窝无线电基站的通信用与另一个的通信替换的过程称为切换。即使正在进行通话，移动电话也扫描寻找其它小区，并向蜂窝网络报告从那些小区接收的信号强度。当蜂窝网络意识到移动电话移动到离另一小区越来越近，它将启动切换过程，在此过程中通话将从一个小区转移到RBS内的另一小区或者转移到其小区内的另一RBS。

执行软切换的经典方法在于比较从与移动台相邻的不同基站接收到的功率电平。然后决定移动台处于与所有这些基站的软切换，这样移动台接收的它们的功率电平处于一定的范围，即接收的最大功率电平和该功率减小到预先确定的因数之一之间的范围。该因数可以用分贝来表示，并且代表切换窗口。与移动台通信的基站组代表所谓的移动台的“活动集”。关于其它方面，由于移动台不能支持无限数量的链路，活动集的大小是有限的。这样，软切换的影响通过与两个参数一起作用来调节：活动集的大小和切换窗口。

在图1和图2中说明空中传播延迟差和rake接收机窗口的例子。标记1和2为不同的用户设备，而A和为不同的RRU。

A1是由RRU A接收的来自UE1的信号，而B1是由RRU B接收的来自UE2的信号。

从图2和UE2可以看到，B1RRU落在RAKE接收机窗口之外，从而将不被用于信号组合。代替地，它将产生干扰。

对于UE2，是成功的，A2和B2都在RAKE接收机窗口内，并且将被用于信号组合并且改进信号质量。

在图3和图4中示出静态解决方案：A和B相距很远，因此它们被放在不同的更软HO组。解决方案随后为每个RRU分配一个RAKE，并使用第二组合级来组合结果。缺点是对于UE 2同样要使用两个RAKE。

在图5和图6中示出动态解决方案，并且我们让UE延迟测量结果来决定要使用的RAKE接收机的数量。我们根据UE报告的延迟测量结果来分配需要的RAKE的数量。

在图7和图8中示出延迟校准。标记1和2为不同的用户设备，而A和B为不同的RRU。

A1为由RRU A接收的来自UE的信号。

问题是，即使对于RRUA和RRUB空中传播延迟是相同的，这两个信号将在非常不同的时间到达RAKE接收机。这是由于由非常不同的光纤长度导致的数字延迟(从RF接收机到RAKE)的巨大差异引起的。

在图9和图10中是示出具有等延迟解决方案的延迟补偿。标记1和2是不同的用户设备，而A和B是不同的RRU。A1是由RRU A接收的来自UE1的信号。“延迟电路x”配置成使数字延迟对于所有x即所有RRU相同。在本例中，“延迟电路A”会将来自RRU A的信号延迟0us，而“延迟电路B”会将来自RRU B的信号延迟50us(9980m*光纤光速)。

在图11和12中是示出具有最优延迟解决方案的延迟补偿。在本例中，RRU B被放置在市区，天线从屋脊对着下面的街道。那么从A到B的切换区域离B很近。

当UE在切换区域的中间时，“延迟电路x”配置成使数字延迟+模拟延迟对于所有x即所有RRU相同。在本例中，“延迟电路A”会将来自RRU A的信号延迟0us，而“延迟电路B”会将来自RRU B的信号延迟50us(数字差)+(d_A-d_B)*空气中的光速。

图13和图14示出自学习的优化延迟解决方案。

通常切换区域是根据小区规划得到的，但经常难以确定精确的区域。

同样，最优延迟调整(d_A-d_B)在整个切换区域可以不同。最优调整需要对照这些关系各自的用户的数量来加权。

解决方案在每次UE请求软(更软)切换时存储UE测量的延迟，并根据这些测量结果得到最优延迟。这将确实优化A和B共享同一更软切换组的概率，因为历史记录将取决于切换区域中的用户分布。

更软HO组

解决方案在RBS内形成更软HO组，其中，每组包括可以相互之间进行更软HO即使用同一RAKE的接收机。如果UE想扩展它的活动集，且RNC同意使用新小区，则进行下面的选择：

·如果新小区与UE使用的另一小区在同一更软HO组内，则照常向RBS启动更软切换。

·如果新小区与UE使用的另一小区不在同一更软HO组内，则在RNC或RBS中启动软HO。

RBS中的软HO是第二级最大比率组合或者是选择组合，但是是关于各自的RAKE接收机。

这两个粗体圆点中之一的选择不但可以在RNC的支持下还可以在RBS中本地作出：如果RBS被指派执行更软HO，则RBS检查新小区是否位于任何一个其它已用小区的更软HO组内。如果是这样，它就使用与已经分配给那个更软HO组相同的RAKE。如果不是，则建立新的RAKE，并且进行这两个输出的组合。这对RNC可以变得完全透明。

动态更软HO组

一种更为先进的方法是评估UE测量的CPICH接收时间差，并用它来将小区归类为更软HO候选或软HO候选。

UE不仅报告它想和哪个新小区建立连接，而且报告它测量的新小区CPICH和它自己的UL传输时间之间的接收延迟。由于UL传输时间取决于专用信道的DL传输时间，RNC或RBS可以计算与其它活动小区相比新小区天线与UE之间的相对传播延迟。

RNC可以根据该测量结果将新小区包括或不包括在更软HO组中。备选地，RNC不受影响，而代替地，测量结果被转发给RBS(正如目前一样)，并且RBS作出该决定。

为使可以实现更软HO的概率最大化，应该在RBS内加入人为的延迟，以实现这两个信号(两个天线)在RAKE窗口内被接收。

正常情况下，应该增加延迟均衡功能使接收机/天线和RAKE之间的数字延迟对于所有接收机/天线相同。于是，只有空中传播延迟的差异将至关重要。

然而，具有等数字延迟将并不总是最佳的—目标是HO区域中的MS具有等延迟。如果对两个天线来说，天线、输出功率和地形是相似的，则HO区域将会在中间且等延迟是最优的。然而，如果天线倾角不同、CPICH功率不同或者出于任何其它原因HO区域不在这些场所中间，为此应该对延迟作出调整。这可以在网络规划时人工地或者根据实际的UE报告动态地完成(优化延迟以最大化成功的更软HO的数量)。

尽管结合目前被认为是最实用且优选的实施例描述了本发明，需要理解的是，本发明并不局限于公开的实施例，而相反，本发明旨在涵盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种修改及等价方案。