專利名稱：基站接收設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種瑞克(RAKE，分離多徑)型CDMA基站接收機(jī)設(shè)備，包括數(shù)個具有接收信號作為其輸入的相關(guān)器、數(shù)個分集合并器和用于測量接收信號質(zhì)量的裝置。
CDMA是一種基于擴(kuò)展頻譜技術(shù)的多址聯(lián)接方法，由于它的幾項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)(如頻譜效率)，最近它已被廣泛應(yīng)用于蜂窩無線電系統(tǒng)。
在CDMA中，每個信號由一個偽隨機(jī)序列組成，偽隨機(jī)序列在擴(kuò)展數(shù)據(jù)信息的帶寬時(shí)調(diào)制基帶頻率。數(shù)個用戶的數(shù)據(jù)信號在同一頻帶上同時(shí)發(fā)送。用戶通過稱為擴(kuò)展碼的偽隨機(jī)序列區(qū)分它們。設(shè)置在接收機(jī)中的相關(guān)器由所需信號同步，它們根據(jù)擴(kuò)展碼識別并恢復(fù)信號的原始頻帶。在到達(dá)接收機(jī)時(shí)，具有其他擴(kuò)展碼的信號在理想情況下是不相關(guān)的，但保持其寬帶，因而在接收機(jī)中表現(xiàn)為噪聲。以這樣一種方式選擇系統(tǒng)所使用的擴(kuò)展碼，使得擴(kuò)展碼相互正交，即它們是不相關(guān)的。
CDMA的性質(zhì)在許多方面與傳統(tǒng)的TDMA和FDMA多址聯(lián)接方法不同。一個最大的不同在于CDMA趨向于在一條無線路徑上進(jìn)行信號的多徑傳播。在一般蜂窩網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，在移動站與基站之間的無線業(yè)務(wù)中，信號分量在發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間的幾條路徑上傳播。這種多徑傳播主要是由于周圍表面對信號的反射而引起的。在傳統(tǒng)的FDMA和TDMA系統(tǒng)，多徑傳播是降低連接質(zhì)量的主要因素，因而已經(jīng)采用改進(jìn)接收信號質(zhì)量的方法(如均衡器)，以補(bǔ)償信號。在CDMA中，多徑傳播可以得到利用。
在CDMA中，廣泛采用一種所謂的瑞克型接收機(jī)作為接收機(jī)方案，該接收機(jī)包括一個或多個瑞克分支或相關(guān)器。瑞克分支是獨(dú)立的接收機(jī)單元，它的功能是組裝并解調(diào)一個多徑傳播的信號分量。瑞克分支的實(shí)現(xiàn)在《現(xiàn)代通信和擴(kuò)頻》第12章(G.Cooper，C.McGillem，McGraw—Hill，New York1986)中有更詳細(xì)的描述。除了將瑞克接收分支用作信號接收之外，CDMA接收機(jī)一般包括至少一個分離的搜索器分支，它的功能是搜索所需擴(kuò)展碼發(fā)送的信號的不同信號分量，并且檢測信號分量的相位。能夠控制每個瑞克分支，使得與在不同路徑傳播的信號分量相關(guān)，因而每個信號分量以稍微不同的延遲到達(dá)接收機(jī)。瑞克分支的控制通過向相關(guān)器指示所需擴(kuò)展碼用其相位而開始。當(dāng)信號分量在不同路徑中傳播時(shí)，它們也經(jīng)常相互獨(dú)立地衰落。在傳統(tǒng)的CDMA接收機(jī)中，最好將來自數(shù)個相關(guān)器的信號組合起來，得到高質(zhì)量的信號，而與無線電路徑中的多條路徑無關(guān)。因此，能夠利用多徑傳播作為分集增益。
由于無線電話的移動特性，所以在基站與無線電話之間的傳播環(huán)境連續(xù)變化。多徑傳播信號的強(qiáng)度和數(shù)量隨無線電話的位置而變。在環(huán)境中產(chǎn)生的變化和移動也影響無線電波的傳播。如果在發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間存在可視通信，則直接信號具有高的強(qiáng)度，而反射的射線束較不重要。當(dāng)接收信號的信噪比大于20dB時(shí)，在接收時(shí)需要一個信號相關(guān)器，而接收大量射線束并不顯著改善連接質(zhì)量。如果沒有可視通信，或者是較低的，則強(qiáng)度變化的幾個反射信號到達(dá)接收機(jī)。
常規(guī)CDMA接收機(jī)通常包括一至五個瑞克分支。最佳時(shí)，因而能夠同時(shí)接收經(jīng)不同路徑傳播的五個信號分量。

圖1是示出在每個接收機(jī)中包括三個相關(guān)器的常規(guī)CDMA基站的簡要框圖。該圖示以例子的方式示出三個基站接收機(jī)11、12和13，經(jīng)天線10接收的信號經(jīng)過射頻部分17。每個接收機(jī)11、12、13包括三個瑞克分支或相關(guān)器11a—c、12a—c、13a—c，它們分別與接收機(jī)的分集組合器14、15和16相連。一般的基站包括例如30個接收機(jī)，即信道。因而能夠處理30個同步呼叫。所有基站因而具有90個相關(guān)器。根據(jù)無線電波的傳播狀況，所需瑞克分支的數(shù)量隨不同接收機(jī)而變化。在一般傳播狀態(tài)下，對于上述每條連接，平均總需求的相關(guān)器小于三個相關(guān)器。因此，接收機(jī)的容量在正常狀況下是超尺寸的。另一方面，所有相關(guān)器都在使用的情況是不少的，即使較大的數(shù)量也能使用。因此，接收機(jī)中相關(guān)器的數(shù)量不能永遠(yuǎn)降低而不危及連接質(zhì)量。某些基站接收機(jī)可能有不工作的瑞克分支，而同時(shí)某些其他接收機(jī)可能所有分支都工作，而且信號電平是不能令人滿意的。在傳統(tǒng)解決方案中，接收機(jī)中相關(guān)器的數(shù)量是固定的，因而可能發(fā)生一個接收機(jī)容量不足或過大。
本發(fā)明的目的是提供一種基站設(shè)備，它避免上述與確定容量大小有關(guān)的問題。
這是通過根據(jù)本發(fā)明的解決方案實(shí)現(xiàn)的，其特征在于該接收機(jī)設(shè)備包括用于將相關(guān)器切換到任何一個接收機(jī)分支的組合器上的裝置，以及用于根據(jù)來從測量裝置發(fā)送的數(shù)據(jù)、或者根據(jù)基站接收機(jī)設(shè)備的容量加載來控制切換裝置的裝置，該測量裝置用于測量接收信號的質(zhì)量。
在根據(jù)本發(fā)明的基站設(shè)備中，用于接收信號的所有瑞克分支位于公共的池內(nèi)，基站配置器從該池為每條連接分配所需數(shù)量的相關(guān)器。這些相關(guān)器連接到信道的分集組合器上，由此，組合信號再流向網(wǎng)絡(luò)接口。基站配置器監(jiān)測每條連接上的信號質(zhì)量，并且如果需要，則根據(jù)信號質(zhì)量和所檢測的信號分量的數(shù)量改變?nèi)鹂朔种У臄?shù)量。因?yàn)槿鹂朔种τ谒羞B接是動態(tài)可用的，所以在正常狀態(tài)下不產(chǎn)生容量過大或不足。因而能夠?qū)⒒局蟹种У目倲?shù)降至接近平均所需，對基站設(shè)備的成本實(shí)現(xiàn)可觀的節(jié)省。
如果基站嚴(yán)重過載，所有瑞克分支可能都在使用，即使在網(wǎng)絡(luò)接口可能存有未使用的傳輸容量。在這種情形下，能夠?qū)⒂蓭讉€分支的連接所使用的并具有適當(dāng)質(zhì)量的分支分配給一條新連接。以這種方式，能夠以連接質(zhì)量為代價(jià)增加根據(jù)本發(fā)明的基站的容量。
下面參照附圖以示例的方式描述本發(fā)明。
圖1是示出以上所述的常規(guī)CDMA基站接收機(jī)的簡要框圖；圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的CDMA基站接收機(jī)的簡要框圖；圖2示出根據(jù)本發(fā)明的基站接收機(jī)的最佳實(shí)施方式的主要特征。為清楚起見，圖中所示的接收機(jī)只包括六個瑞克相關(guān)器20，相關(guān)器的一個切換矩陣21，三個分集組合器22、23、24，一個基站本置單元25，一個天線26和一個射頻部分27。因而所示接收機(jī)能夠同時(shí)接收三個以下的信道。在實(shí)際的基站中，相關(guān)器和組合器的數(shù)量以及信道的數(shù)量要大得多。由天線26接收的數(shù)字信號經(jīng)過射頻部分27送到基站接收機(jī)的瑞克相關(guān)器20?；究梢圆捎脙蓚€或多個接收天線。相關(guān)器20的輸出端連接到切換矩陣21，該矩陣的功能是將所需相關(guān)器20組合成所需的分集組合器22、23、24。分集組合器利用公知方法(比如，最大率組合)對一個或多個瑞克相關(guān)器的信號進(jìn)行組合。在本發(fā)明的最佳實(shí)施方式中，也在組合器22、、23和24中進(jìn)行信號質(zhì)量的測量。每個組合器的輸出端連接網(wǎng)絡(luò)接口，由此送出接收和檢測的信號。現(xiàn)有技術(shù)的組合器已經(jīng)具有需要的測量單元，這些組合器可以在本發(fā)明中使用。關(guān)于接收信號質(zhì)量的測量數(shù)據(jù)送到基站配置器25，該配置器物理上可以位于基站中或位于基站控制器中。配置器的功能是分析測量數(shù)據(jù)，一般是信噪比S/N，并且根據(jù)所選擇的算法將相關(guān)器分配給不同的連接。這個過程是這樣的首先，將所需信號的擴(kuò)展碼和相位送到相關(guān)器20，以便相關(guān)器20能夠與有關(guān)信號同步，另外，采用切換矩陣21將相關(guān)器的輸出端切換到所需組合22、23和24的輸入端。
例如基站接收機(jī)的工作過程可以是下面這樣的。
用默認(rèn)參數(shù)起動基站；該起動可能由例如向組合器22、23和24平均地分配瑞克相關(guān)器20a—20f組成?；纠眯帕钚诺啦捎霉椒ㄅc其范圍內(nèi)所駐留的移動站建立連接。
在連接建立之后，基站監(jiān)測每條連接上無線電信道的性質(zhì)和信號質(zhì)量。由于呼叫建立信令，基站當(dāng)然知道其范圍內(nèi)的通信量和信道需求量?；九渲闷鞣治鰷y量結(jié)果，并且根據(jù)測量結(jié)果和通信量將瑞克相關(guān)器動態(tài)地分配給相關(guān)器。
瑞克相關(guān)器的上述分析和分配可以是基站中的連續(xù)過程?；镜目勺儏?shù)是分配過程的時(shí)間間隔，即瑞克相關(guān)器的數(shù)量因不同連接而變化的頻率。該時(shí)間間隔可以從一毫秒變化到24小時(shí)。利用前述時(shí)間間隔，分配過程是連續(xù)的，如在上段中所述；在利用后一個時(shí)間間隔的過程中，分配是半固定的，它并不非常取決于當(dāng)前測量結(jié)果，而是更取決于連接的質(zhì)量和通信負(fù)載的日平均值。
將瑞克相關(guān)器分配給不同連接的標(biāo)準(zhǔn)可以通過幾種不同方法實(shí)現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的最佳實(shí)施方式，一個可能標(biāo)準(zhǔn)是使用基站測量量的每條連接的信噪比，作為瑞克相關(guān)器的不同數(shù)量的函數(shù)。基站以這樣一種方式將相關(guān)器分配給連接，使得最低質(zhì)量的連接將增到最大。根據(jù)本發(fā)明另一最佳實(shí)施方式，能夠使用信噪比作為分配標(biāo)準(zhǔn)，使得如果該比值降至低于給定值，則增加分配給連接的相關(guān)器的數(shù)量；相應(yīng)地，如果該比值高于一個給定閾值，則降低相關(guān)器的數(shù)量。根據(jù)本發(fā)明的又一個實(shí)施方式，能夠以這樣一種方式使用誤碼率作為分配標(biāo)準(zhǔn)，使得如果該率降至一個給定值時(shí)，則增加分配給連接的相關(guān)器的數(shù)量；相應(yīng)，如果該率高于給定閾值時(shí)，則減少相關(guān)器的數(shù)量。
在圖2所示的例子中，相關(guān)器20a和20b的輸出端經(jīng)切換矩陣21連接到組合器22的輸入端。相應(yīng)地，相關(guān)器20c、20d和20e的輸出端連接到組合器23的輸入端。相關(guān)器20f的輸出端連接到組合器24的輸入端。配置器從組合器22、23和24接收關(guān)于信號質(zhì)量的測量數(shù)據(jù)。假設(shè)相關(guān)器的分配根據(jù)信噪比發(fā)生。另外假設(shè)配置器25根據(jù)接收的測量值檢測到組合器23利用兩個相關(guān)器20c和20e達(dá)到適當(dāng)?shù)男盘栙|(zhì)量。配置器25因而命令切換矩陣將相關(guān)器20d的輸出端與組合器23的輸入端斷開，并指示相關(guān)器它應(yīng)該不再跟隨先前信號。相應(yīng)地假設(shè)配置器檢測到組合器24利用相關(guān)器20f接收的信號不再具有適當(dāng)?shù)馁|(zhì)量。配置器現(xiàn)在能夠利用切換矩陣將空閑相關(guān)器20d的輸出端連接到組合器24的輸入端，并且控制相關(guān)器20d，使得它將接收一個適當(dāng)?shù)男盘枴?br> 附圖用其描述只是用于說明本發(fā)明的目的。根據(jù)本發(fā)明的基站接收機(jī)的細(xì)節(jié)可以在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)變化。
權(quán)利要求
1.一種瑞克型CDMA基站接收機(jī)設(shè)備，包括數(shù)個具有接收信號作為其輸入的相關(guān)器(20)、數(shù)個分集合并器(22，23，24)和用于測量接收信號質(zhì)量的裝置(22，23，24)，其特征在于所述接收機(jī)設(shè)備包括用于將相關(guān)器切換到任何一個接收機(jī)分支的組合器上的裝置(21)，以及用于根據(jù)來自用于測量接收信號質(zhì)量的裝置(22，23，24)發(fā)送的數(shù)據(jù)、或者根據(jù)基站接收機(jī)設(shè)備的容量加載來控制切換裝置(21)的裝置(25)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的基站接收機(jī)設(shè)備，其特征在于用于將相關(guān)器切換到組合器的裝置(21)是通過切換矩陣實(shí)現(xiàn)的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的基站接收機(jī)設(shè)備，其特征在于用于控制將相關(guān)器切換到所需組合器的裝置(25)位于基站控制器中或位于基站中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的基站接收機(jī)設(shè)備，其特征在于將在基站中為每條連接所測量的信噪比用作將相關(guān)器分配給不同連接的標(biāo)準(zhǔn)，以這樣一種方式工作，使得如果一條連接上的信噪比降至給定閾值以下，假設(shè)有空閑相關(guān)器可用，則增加分配給所述連接的相關(guān)器的數(shù)量，并且相應(yīng)地，如果該連接的信噪比上升，則減少分配給該連接的相關(guān)器的數(shù)量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的基站接收機(jī)設(shè)備，其特征在于將在基站中為每條連接所測量的信噪比用作將相關(guān)器分配給不同連接的標(biāo)準(zhǔn)，以這樣一種方式工作，基站測量作為不同相關(guān)器數(shù)量的函數(shù)的信噪比，并且以這樣一種方式將分支分配給該連接，使得該連接的最小質(zhì)量最大。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的基站接收機(jī)設(shè)備，其特征在于將在基站中為每條連接所測量的誤碼率用作將相關(guān)器分配給不同連接的標(biāo)準(zhǔn)，以這樣一種方式工作，使得如果一條連接上的誤碼率降至給定閾值以下，假設(shè)有空閑相關(guān)器可用，則增加分配給所述連接的相關(guān)器的數(shù)量，并且相應(yīng)地，如果該連接的誤碼率上升，則減少分配給該連接的相關(guān)器的數(shù)量。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種瑞克型CDMA基站接收機(jī)設(shè)備，包括數(shù)個具有接收信號作為其輸入的相關(guān)器(20)、數(shù)個分集合并器(22，23，24)和用于測量接收信號質(zhì)量的裝置(22，23，24)。為了減少相關(guān)器和分集組合器的數(shù)量。該接收機(jī)設(shè)備還包括用于將相關(guān)器切換到不同組合器上的裝置(21)，以及用于根據(jù)來從用于測量接收信號質(zhì)量的裝置(22，23，24)發(fā)送的數(shù)據(jù)、或者根據(jù)基站接收機(jī)設(shè)備的容量加載來控制切換裝置(21)的裝置(25)。
文檔編號H04B1/707GK1125032SQ94192367
公開日1996年6月19日 申請日期1994年6月6日 優(yōu)先權(quán)日1993年6月7日
發(fā)明者基馬·阿托, 凱斯基特勞·依爾卡, 齊爾馬·伯奇, 塞綱塞勞·佳里 申請人:諾基亞電信公司