专利名称：无线电基站停置集线器滤波器并启动备用集线器滤波器的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种蜂窝式电信网，具体来说，涉及一种对网络的控制信道实施备份的改进系统和方法。
相关技术的说明在现代蜂窝式电信网中，网络分成在限定地区为移动台提供服务的许多单元。每个单元包含一向或从位于单元覆盖区内的移动台(移动电话)发送和接收话音及控制信息的基站。每个单元使用一个中继控制信息给移动台用的独立控制信道和多个中继话音信息用的话音信道。目前，蜂窝式电信网利用模拟控制信道用于控制信息的传递，但已经引入数字技术来解决与模拟技术有关的许多限制和问题。因而，蜂窝式电信产业正朝着总结数字控制信道(DCCH)标准的方向迅速发展，该数字控制信道在整个移动电话频谱上具有总体频率灵活性。关于数字控制信道的蜂窝式产业标准的当前版本在EIA/TIA中期标准IS-54-C中项目号3011-2、日期为1994年4月8日的“Cellular System Dual-Mode Mobile Station-Base Station Compatibility Standard”(“蜂窝式系统双模式移动台-基站兼容性标准”)中有所说明，在此引用归并于本说明书。
不论是模拟还是数字，控制信道总是执行向移动用户提供一途径以获得蜂窝式电信网内各个单元所提供服务的功能。因而，若有一控制信道故障，用户便无法获得和利用该单元提供的服务，导致顾客不满意，网络经营者收入减少。
蜂窝式电信网络中，必须在连续基础上进行移动呼叫。因而，其关键在于使基站在连续基础上运作。若在某一基站的发送器上实施控制信道，并且该发送器后来发生故障，那么该基站蜂窝区内的所有移动台便不再能够与基站建立新的通信。因而，对于基站而言，希望有一备份控制信道，以确保在有关单元中维持高质量服务水平。
在拥有多路发送器的现有蜂窝区基站和两路中继线系统中，可以在一组电台间共用一公用发送天线。需要合适的射频(RF)设备将一个以上的发送器与单个天线相耦合。RF集线器是这种耦合设备的典型例。
在低功率应用(即几W功率或以下范围内)中，通常采用混合型集线器技术。但对于高功率(在10W至100W或以上范围内)而言，则采用含集线器滤波器的集线器系统。集线器滤波器具有频率敏感性，需要调谐，既可手动也可自动执行。当调谐是自动执行时，该集线器称为自动调谐集线器(ATC)。
在ATC集线器系统中工作信道之间必须实施最小频率间隔以确保充分的RF隔离，阻抗匹配和较好的回波损失(反射RF能量)。若两个集线器滤波器调谐至该集线器系统内的相同频率，将会无法保持合适的RF隔离。
在诸如美国的Advanced Mobile Phone Service(AMPS先进移动电话服务)和某些欧洲及亚洲国家中Total Access Communication System(TACS总接入通信系统)这类现行模拟蜂窝式无线电系统当中，控制信道采用表示频率对的专用信道号。当单元经历一控制信道故障时，则工作在相同信道号上的备份控制信道正常地接管过来。该备份或冗余控制信道可以由该单元中可用的话音信道收发器来实施。使该话音信道处于可用状态，并重新配置为控制信道，接着重新调谐至正确的信道号。
当该单元中采用的是手动调谐集线器时，通常采用同轴开关将备份控制信道与故障的控制信道的集线器输入端连接。接着使空置的集线器输入端形成终端。这样便确保RF集线器系统维持其RF特性。该同轴开关必须是自动运作的，必须有合适的接口(电信号)和软件支持。
而采用自动调谐集线器(ATCs)时，就不再需要同轴开关。但必须对与故障控制信道关联的集线器滤波器进行停置。术语“停置”的意思是重新调谐至未使用的频率上以便维持RF隔离和其他前面提及的理想RF特性。两个集线器滤波器调谐至相同频率会引起阻抗不匹配和/或过多的回波损失。过多的回波损失(反射RF能量)会导致对无线电发送器永久性损坏。目前没有使与故障控制信道关联的集线器滤波器自动停置的系统和方法。
尽管已知的现有技术没有提示针对如上所述那些缺陷和缺点的解决方案，但某几篇现有技术参考文献存在与此处所讨论主题有关的那种主题。这些现有技术参考文献为Barnes等人的美国专利USP.4,829,554和Childress等人的美国专利USP.5,175,866。以下分别简要说明这些文献。
Barnes等人的美国专利USP.4,829,554在蜂窝区基站利用无线电接口模块(RIMs)以本地(基站)电平独立控制各个通信接口。各个RIM单元独立设置基站与移动台之间链路的无线电部分，并维持和监测包括通信和控制信号两者在内的链路。但Barnes没有提示或暗示任何自动停置ATC集线器滤波器，以便备份控制信道工作在相同信道号上时保持足够的RF隔离的系统和方法。
Childress等人的美国专利USP.5,175,866是一种公用电信系统的数字中继的软故障架构。将中继卡分配给控制信道，在这里由它独立处理相关转发器所发送和接收的RF信号。在各个反向控制信道时隙(移动台发送其工作信道获取请求的时间间隔)期间，该中继卡判断是否接收到消息。若接收到消息，便对它进行处理。若没有接收到消息，中继卡调查系统中其他中继卡的状态信息。尽管Childress允许迅速检测控制信道故障，接着识别工作正常的信道，但Childress没有提示或暗示任何自动停置ATC集线器滤波器，以便备份控制信道工作在相同信道号上时保持足够的RF隔离的系统和方法。
因而，对每一篇上述文献的研究显示，它们没有揭示或暗示诸如在此说明和要求的那种系统和方法。
其明显的优势在于，拥有自动停置与故障控制信道有关的集线器滤波器的系统和方法，以克服上述不足。本发明提供这样一种技术方案。
发明概述本发明的一个方面是一种无线电电信网自动调谐集线器中自动停置有效集线器滤波器并启动备用集线器滤波器的本地控制机构。该机构整个位于远端基站，并且包括对有效集线器滤波器的射频(RF)能级进行取样的装置，和判断经取样的RF能级是否超出规定的RF能量阈值的装置。该控制机构还包括确定所采集的RF能量取样其数目的装置，比较该取样数与触发数的装置，以及当RF能量取样连续低于RF能量阈值的数目超过触发数时，停置有效集线器滤波器并启动备用集线器滤波器的装置。
本发明的另一方面是一种无线电电信网自动调谐集线器中自动停置有效集线器滤波器并启动备用集线器滤波器的方法。该方法全部在远端基站执行，并且包括对有效集线器滤波器的射频(RF)能级进行取样的步骤，和判断经取样的RF能级是否超出规定的RF能量阈值的步骤。该方法接着确定所采集的RF能量取样的数目，比较该取样数与触发数，以及当RF能量取样连续低于RF能量阈值的数目超过触发数时，停置有效集线器滤波器并启动备用集线器滤波器。
附图简要说明本领域技术人员结合所附说明书，参照下列附图会对本发明有更好的理解，其许多目的和优点将会变得更清楚。其中，
图1是包括移动交换中心(MSC)和远端基站在内的、适合实施本发明较佳实施例的移动电话网一部分的框图；图2是适合实施本发明的自动调谐集线器的框图；图3是本发明替代实施例中包括移动交换中心(MSC)和其中自动集线器与远端基站结合的该远端基站在内的移动电话网一部分的框图；图4是说明根据本发明的提示，检测集线器滤波器故障，停置故障集线器滤波器，并将备份集线器滤波器置于线路上时所执行功能的流程图。
实施例的详细说明参见图1，示出的是包括移动交换中心(MSC)10和远端基站20在内的、适合实施本发明较佳实施例的移动电话网一部分的框图。应理解，仅仅作为示范示出MSC和远端基站这种配置，本发明也可以采用其他的MSC和基站配置。MSC 10包括中央处理器11，群交换子系统12，交换终端电路13和14，以及信令终端(中央)15和16。MSC还可以包括地区性处理器17。通信链路18和19使MSC 10与远端基站20连接。MSC 10中设有信令终端(中央)15和16，使中央处理器11与各个交换终端电路13和14连接。在MSC 10与远端基站20之间延伸的每个通信链路18和19都设有一个信令终端(中央)，其中远端基站20将会由电话网用于载送处理器信令消息通讯的公用信道。信令终端(中央)15和16将中央处理器11输出的处理器信令消息处理和格式化为在通信链路18和19上传输的合适格式。交换终端电路13和14接着通过时分复用将格式化的消息插入传输至远端基站20的通信链路18和19中。
远端基站20中，通信链路18和19与MSC 10一起与多路复用器21连接。在公用信道信令系统的通信链路18和19上载送的处理器信令消息接着与信令终端(远端)22和23连接，它们再与延伸模块地区性处理器24和25连接。多路复用器21从通信链路18和19当中提取格式化处理器信令消息，与之连接的信令终端(远端)22和23对处理器信令消息进行处理和重新格式化，以输出给延伸模块地区性处理器24和25。
另一方面，通信链路18和19上载送的用户通信从多路复用器21连至多个话音信道电路26和27，有利于在用移动电话29的无线通信链路28上的用户通信。延伸模块地区性处理器24和25还连接至话音信道电路26和27，并且进一步与控制信道电路30连接，以便于利用在基站20和移动电话29之间无线链路28上公知的控制消息通信。还设有与延伸模块地区性处理器24和25连接的信号强度电路31，用于监测在基站20和移动电话29之间无线链路28上建立通信的信号强度。
话音信道电路26和27以及控制信道电路30，与发送器/接收器和可以是例如自动调谐集线器(ATC)32的滤波器连接。
图2是适合实施本发明的自动调谐集线器(ATC)32的框图。ATC 32可以包括射频(RF)卡41，控制单元(CU)卡42，至少一个发送器单元43，至少一个集线器滤波器44和定向耦合器45。CU卡42上的处理器46控制ATC32的功能，也控制集线器滤波器的停置切换功能。处理器46通过步进电动机驱动器47送给切换集线器滤波器44的步进电动机(未图示)一驱动信号48，来控制停置切换功能。处理器46还连接一标准RS232接口49。可以在现场用设定螺丝利用该RS232接口49，就有关主要和替代的集线器滤波器信息对处理器46编程。
RF卡41所含的测定切换开关51可以用来在测定定向耦合器45正向功率和反射功率之间作切换。功率输入(PIN)信号52表明有效集线器滤波器44的RF能级。PIN信号52经信道切换开关53和机壳切换开关54路径选择至比较器55，将它与来自测定开关51的正向功率或反射功率信号作比较。经比较的PIN信号52接着通过3-dB分离器56，放大器57，低通滤波器58和比较器59，到达处理器46。处理器46通过PIN驱动器61控制测定切换开关51和信道切换开关53。步进电动机驱动器47，PIN驱动器61和存储器62均通过数据总线63与处理器46连接。
图3是本发明替代实施例中包括移动交换中心(MSC)和其中自动集线器与远端基站结合的该远端基站在内的移动电话网一部分的框图。ATC 32和延伸模块地区性处理器24及25之间的图1配置增加了一电气接口33。该电气接口33允许从MSC 10对ATC 32的远程存取。因而，可以就主要和替代集线器滤波器44对ATC处理器46进行远程编程，从而避免为了对螺丝进行设定而前往各个远端基站的需要。
图4是说明根据本发明的提示，检测ATC 32内故障集线器滤波器44，停置故障集线器滤波器，并将备份集线器滤波器置于线路上时所执行功能的流程图。目的在于避免在一个ATC系统内将两个集线器滤波器调谐至相同频率。可以利用ATC 32中的处理器46实施停置功能，并可以通过一软件控制程序或逻辑电路来控制。
从步骤101开始一合适的软件控制程序，接着进行到步骤102，设定有效集线器滤波器中RF能量阈值电平。尽管根据可操作性方面的考虑可以设定其他阈值，但这里的阈值可以是例如0dBm。程序接着进行到步骤103，设定触发值。该触发值是所测定的RF取样等于或低于阈值RF电平的RF取样数，用来触发本发明的停置功能。该触发值可以根据可操作性方面的考虑设定为例如5个取样。步骤104程序设定在有效集线器滤波器中对ATC 32进行RF取样的频率。该频率可以设定为例如每0.1秒一个取样，但与阈值和触发值相同，可以根据可操作性方面的考虑进行变动。可以调整触发数和取样频率，以预防例如取样太少或取样频率太快时对集线器滤波器故障的误检。
值得注意的是，本发明的控制机构可以整个在远端基站20处实现，在有关移动交换中心(MSC)10不需要任何专门软件，在远端基站20和MSC 10之间也不需要任何信令。但本发明这种本地控制特征必须与MSC 10所实现的控制功能兼容。这样一种功能是MSC检测出控制信道故障时对备份控制信道的启动。这使得触发数和取样频率受到进行触发数数目的取样所需的总时间不能超过MSC10将切换至并启动备份控制信道的时间帧这样一种制约。否则就会两个集线器滤波器均停置在相同频率上，造成阻抗不匹配和/或过多回波损失，以及对ATC的无线电发射模块43可能产生的损害。总之，MSC 10检测控制信道故障并启动备份所需的时间帧在15-30秒范围。这样，5个取样的触发数和0.1秒的取样频率这种推荐设定便保证本发明本地机构足以在MSC 10检测出控制信道故障之前实现停置和切换功能。
仍参见图4，步骤105中程序通过将所进行的RF取样数设定为零(0)使系统初始化。接着在步骤106将有效集线器滤波器设定为ATC的主要端口(PP)。在步骤107，针对ATC 32对有效集线器滤波器44的射频(RF)能量取样。程序接下来进行至步骤108，所进行的取样数递增1。程序接着进行到步骤109，对有效集线器滤波器其RF能量是否超过阈值加以判断。若RF能量超过阈值，有效集线器滤波器便产生足以使控制信道工作量级的RF能量。程序便进行到步骤111，将所进行的取样数复位为“0”。程序接着返回步骤107，继续对ATC 32有效集线器滤波器的RF能量取样。
但如果步骤109判断有效集线器滤波器其RF能量未超过阈值，程序便进行至步骤112，所进行的取样数与触发数相比较，以判断低于阈值的连续取样其数目是否超过触发数。若该取样数不超过触发数，程序便返回至步骤107，对有效集线器滤波器的RF能量进行另一次取样。
但如果在步骤112判断低于阈值的取样其数目超过触发数，程序便进行到步骤113，程序使得ATC 32停置有效集线器滤波器。在步骤114，程序使该有效集线器滤波器处于双稳态。若ATC那时监测的是主要集线器滤波器，便将有效集线器滤波器切换至替代端口(AP)。若ATC监测的是替代集线器滤波器，便将有效集线器滤波器切换至主要端口(PP)。在步骤115，取样数复位为零(0)，程序返回至步骤107，继续对新的有效集线器滤波器的RF能量进行取样。
相信本发明的运作和构成将会由上述说明变得清楚。所示和所述方法、装置和系统均是具有较佳特征的，但容易清楚，可以在不脱离如后面权利要求书所限定的本发明实质和保护范围的情况下，对此作种种变化和修改。
权利要求
1.一种无线电电信网自动调谐集线器中自动停置有效集线器滤波器并启动备用集线器滤波器的本地控制机构，其特征在于，所述机构整个位于远端基站，并且包括对有效集线器滤波器的射频(RF)能级进行取样的装置；判断所述经取样的RF能级是否超出规定的RF能量阈值的装置；确定所采集的RF能量取样其数目的装置；以及停置所述有效集线器滤波器并启动所述备用集线器滤波器的装置。
2.如权利要求1所述的自动停置集线器滤波器的本地控制机构，其特征在于，还包括改变所述规定的RF能量阈值的装置。
3.如权利要求2所述的自动停置集线器滤波器的本地控制机构，其特征在于，还包括设定RF能量取样其触发数的装置。
4.如权利要求3所述的自动停置集线器滤波器的本地控制机构，其特征在于，还包括判断RF能量取样连续低于规定RF能量阈值的数目是否超过所述触发数的装置，所述控制机构当RF能量取样连续低于规定RF能量阈值的数目超过所述触发数时停置所述有效集线器滤波器。
5.如权利要求4所述的自动停置集线器滤波器的本地控制机构，其特征在于，还包括将所述所采集取样数目复位为零的装置。
6.如权利要求5所述的自动停置集线器滤波器的本地控制机构，其特征在于，还包括设定取样频率的装置。
7.如权利要求6所述的自动停置集线器滤波器的本地控制机构，其特征在于，还包括本地指定主要集线器滤波器为所述有效集线器滤波器和替代集线器滤波器的装置。
8.如权利要求6所述的自动停置集线器滤波器的本地控制机构，其特征在于，还包括远程指定主要集线器滤波器为所述有效集线器滤波器和替代集线器滤波器的装置。
9.一种无线电电信网自动调谐集线器中自动停置有效集线器滤波器并启动备用集线器滤波器的方法，其特征在于，所述方法全部在远端基站执行，并且包括下列步骤对有效集线器滤波器的射频(RF)能级进行取样；判断所述经取样的RF能级是否超出规定的RF能量阈值；确定所采集的RF能量取样的数目；以及停置所述有效集线器滤波器并启动所述备用集线器滤波器。
10.如权利要求9所述的自动停置集线器滤波器的方法，其特征在于，还包括改变所述规定的RF能量阈值的步骤。
11.如权利要求10所述的自动停置集线器滤波器的方法，其特征在于，还包括设定RF能量取样其触发数的步骤。
12.如权利要求11所述的自动停置集线器滤波器的方法，其特征在于，还包括判断RF能量取样连续低于规定RF能量阈值的数目是否超过所述触发数的步骤，当RF能量取样连续低于规定RF能量阈值的数目超过所述触发数时停置所述有效集线器滤波器。
13.如权利要求12所述的自动停置集线器滤波器的方法，其特征在于，还包括将所述所采集取样数目复位为零的步骤。
14.如权利要求13所述的自动停置集线器滤波器的方法，其特征在于，还包括设定取样频率的步骤。
15.如权利要求14所述的自动停置集线器滤波器的方法，其特征在于，还包括本地指定主要集线器滤波器为所述有效集线器滤波器和替代集线器滤波器的步骤。
16.如权利要求14所述的自动停置集线器滤波器的方法，其特征在于，还包括远程指定主要集线器滤波器为所述有效集线器滤波器和替代集线器滤波器的步骤。
全文摘要
本发明提供一种无线电电信网自动调谐集线器(32)中自动停置有效集线器滤波器(44)并启动备用集线器滤波器的本地控制机构。该机构对自动调谐集线器(32)中有效集线器滤波器(44)上的射频(RF)能级进行取样,并判断所测定的RF能级是否超出规定的RF能量阈值。该机构接着确定所采集的RF能量取样的数目,比较该取样数与触发数,以及当RF能量取样连续低于RF能量阈值的数目超过触发数时,停置有效集线器滤波器(44)并切换为备用集线器滤波器。
文档编号H04Q7/26GK1173951SQ9619187
公开日1998年2月18日 申请日期1996年1月24日 优先权日1995年2月9日
发明者里查德·布鲁诺, 丹尼尔·杜隆 申请人:L·M·埃利克逊电话股份有限公司