专利名称：基站内使用多载波功率放大器和组合方案实现全冗余天线跳变的系统及方法
技术领域：
本发明一般地涉及无线通信基础设施，更具体地说，涉及在基站内用于利用多载波功率放大器和组合方案实现天线跳变和冗余的系统及方法。
背景技术：
在无线通信系统中，发展了两种方法来防止由多径传播所引起的移动无线电信道的小尺度衰落。为了提高接收机性能，可以采用自适应天线或分集方案。一种这样的分集方案称作“天线跳变”(antennahopping)。已经证实，天线跳变对于小频谱应用尤其有用且有效，通常可能提供直至10～30％的网络容量增长。
在天线跳变中，在位于单个基站收发机子系统(BTS)中的天线阵列中的不同天线上发送连续的信息突发。因为多径传输大大减小了信号分量同时衰落的概率，所以获得了分集增益。在低移动性的条件下，即，在移动台缓慢运动时，分集增益最明显。图1是图示了被配置来实现天线跳变方案的BTS的元件的功能框图。为了获得额外的性能改进，天线跳变方案常常与跳频方案组合，其中跳频方案包括以交替的顺序向不同的天线应用不同的频带(示作f1至f6)。
对特定的小区增加容量的需求常常需要在相应的BTS处部署更多的信号携带收发机(TRX)。为了维持该小区所服务的区域的完全覆盖，优选地组合来自TRX的输出信号，然后放大并在其他方面进行优化。如果不组合TRX输出信号，则需要过多数量的馈电线(将每个TRX连接到天线)，可能超过小区塔的结构容量。
一般地，使用低功率组合器来组合TRX输出信号。然后，诸如高功率超线性宽带多载波功率放大器(MCPA)的器件放大每个传输信号，从而可以在希望的区域内接收到信号。
天线跳变本质上需要并行的天线组，以及其他设备，例如放大器、组合器以及双工器(DPX)。对于少量的无线电波，这种首要设备可能变得昂贵得不可接受，尤其是因为单个MCPA就可能花费数千美元。
另外，希望获得额外程度的BTS硬件冗余，以最大化系统可靠性。例如，经常使用被称之为“热备份(hot standby)”的专用备份MCPA作为备份(在特定天线的活动MCPA发生故障时取而代之)。对每个天线或天线组维护热备份MCPA以及相关硬件是昂贵的解决方案。一种用来维持系统可靠性的替代方案是在没有天线跳变或发射分集的情况下提供全冗余。然而，没有分集的冗余显然不能解决信号衰落的问题。因此，需要创立这样一种系统和方法提供分集及冗余，而不会导致与用来提供这种冗余的在先系统相关的昂贵成本。
发明内容
本发明通过在利用频率组合方案的基站收发机子系统(BTS)内提供用于实现具有故障检测的全冗余天线跳变的系统和方法，解决了上述缺点。
有利的是，本发明的系统和方法实现了分集方案(例如，天线跳变和故障检测)于全冗余的共存，同时最小化BTS设备的资金投入。简而言之，针对这里更详细地描述的各个实施例总结了本发明的某些方面。
本发明的一个方面是基于故障的存在选择性地实现分集或修复方案。更具体地说，本发明的各个实施例包括发射分集冗余(TDR)控制器。TDR控制器基于与基站收发机相关的天线支路上的故障的存在以及发生故障时BTS上的流量需求，使BTS处于分集模式或修复模式。
BTS优选地为每个天线包括一个分集模式组合器、以及在发生故障时使用的额外的修复模式组合器(后文称为“重组器”)。每个分集模式组合器直接连接到馈电线，并且将一组载波信号组合为组合信号，以便沿着该馈电线传输。当在沿着任意馈电线的必要器件上检测到故障时，利用修复模式组合器。修复模式组合器的目的是将先前的组合信号组合为重组信号，并且沿着没有经受故障的馈电线发送重组信号。
TDR控制器还可以包括故障检测器。故障检测器与每条馈电线路径上的必要器件接口连接，以检测沿着第一馈电线路径或第二馈电线路径上的故障。一旦检测到故障，故障检测器就生成故障指示符。该故障指示符包括指示沿着第一馈电线还是沿着第二馈电线发生故障的信息(假设是两条馈电线的环境)。
TDR控制器还包括处理器。处理器从故障检测器接收故障指示符，确定或接收关于要实现的适当故障修复措施的指令，并且实现该故障修复措施。
根据本发明的另一方面，通过最小化故障影响的判决逻辑，来选择性且动态地实现积极和消极故障修复措施。在相关实施例中，基于小区站点的当前流量数据，命令TDR控制器减小覆盖(通过实现积极修复)或减小容量(通过实现消极修复)。在某些实施例中，TDR控制器或BTS的中央处理单元间接监视BTS所携带的流量，并且确定实现积极或消极修复。在其他实施例中，由基站控制器(BSC)来确定实现积极或消极修复。
某些情况调用积极故障修复。在低需求期，本发明的示例性方法确定无线流量可以由具有一半容量的活动天线支路支持，同时修理其他天线支路。TDR控制器不将BTS切换到修复模式。为了实现积极故障修复，如果沿着一条馈电线(feeder)(宕机支路(downed branch))发生故障，则处理器调用切换过程，该过程将其他馈电线从各自的分集模式组合器断开，并且将其他馈电线(活动支路(active branch))连接到修复模式组合器。第三组合器接收第一组合器和第二组合器的输出，并且组合这些输出，以创建第三组合信号。然后沿着活动馈电线发送第三组合信号。这样，第一和第二组载波信号所代表的所有频率载波通过活动支路发送——牺牲了覆盖，以便维持BTS的频率携带容量。BTS然后向BSC通知已经禁止天线跳变和/或发射分集。
某些其他请求调用消极修复。如果在峰值流量期间发生故障，则TDR控制器将所有信号载波从宕机天线支路切换到活动支路，由此牺牲覆盖。为了实现消息修复，处理流量和故障数据，以确定在故障持续期间应该一直丢弃与故障相关的频率，并且BSC对所有新呼叫执行频率重打包过程。消极修复的示例是非频率RF跳变布置。
有利的是，本发明的系统和方法可扩展到具有任意数目天线的BTS。
从下面更加详细地描述的本发明的实施例的各个方面可以得到这些以及其他目的、特征、和/或优点。
将下列参考附图详细描述本发明的各个示例性实施例，其中相似的标号表示相同或相似的部件或步骤，附图中图1是图示了被配置来实现天线跳变方案(无冗余)的BTS的某些元件的功能框图；图2是图示了本发明的各个实施例的示例性环境的方框图；图3是图示了使用与本发明各个实施例一致的示例性TDR控制器来实现具有故障检测的全冗余天线跳变方案的BTS的某些元件的功能配置的方框图；图4是图示了分集模式中示例性TDR控制器的功能配置的方框图；图5是图示了修复模式中示例性TDR控制器的功能配置的方框图；图6是示出了根据本发明某些实施例在实现积极修复之后失去天线支路的影响的图；图7是图示了修复模式中示例性TDR控制器的可扩展实施例的功能配置的方框图；
图8是图示了分集模式中TDR控制器的替代实施例的功能配置的方框图；图9是图示了修复模式中图8的实施例的功能配置的方框图；图10是图示了分集模式中TDR控制器的替代实施例的功能配置的方框图；以及图11是图示了修复模式中图10的实施例的功能配置的方框图具体实施方式
现在将参考附图更加详细地描述本发明的具体实施例。图2是图示了本发明的各个实施例的示例性环境的方框图。如图2所示，示例性环境是GSM(全球移动通信系统)网络100，但是本领域的技术人员应该认识到，本发明可以实现在各种其他无线及射频数据传输系统中，包括利用EDGE、TDMA、FDMA、CDMA、WCDMA、OFDM以及类似通信协议的网络。
GSM网络100包括三个主要的子系统——即，交换系统(SS)105、基站系统(BSS)110、和操作及支持系统(OSS)115。SS105执行订户相关功能以及GSM网络100内及GSM网络100与其他语音/数据系统(例如，公共交换电话网络(PSTN)120、其他公共陆地移动网络(PLMN)125、以及分组交换公共数据网络(PSPDN)130)之间的呼叫处理。SS105包括下列功能单元归属位置寄存器(HLR)135、访问位置寄存器(VLR)140、认证中心(AUC)142、设备标识寄存器(EIR)145、以及移动服务交换中心(MSC)150。SS105还包括网关移动服务交换中心(GMSC)155、GSM交互作用单元(GIWU)160、消息中心(MXE)165、以及移动服务节点(MSN)170。
MSC150直接与执行GSM网络100的所有无线电相关功能的至少一个BSS110接口连接。虽然各种配置都是可以的，但是图2中作为示例示出的BSS110包括一个基站控制器(BSC)180以及三个基站收发机子系统(BTS)185。BSC180是提供并控制MSC150与BTS185之间的逻辑互连的功能实体。BSC180在物理上可以与BTS185位于一起，或者可以通过接口190(例如，Abis接口)与BTS185通信。GSM网络100的监视和控制功能由操作及支持系统(OSS)115执行。三个BTS185中每一个对应于由BSS110服务的扇区。
图3是图示了简化示例BTS185的某些元件的功能配置的方框图。为了清楚的目的，示出了BTS185的发射(Tx)路径的各种元件，而没有示出BTS185的接收(Rx)路径的各种元件(分配放大器等)。BTS185主要由向在单个小区中工作的移动台提供无线电接口所需的无线电设备组成，例如天线和数个无线电收发机(TRX)(被共同示为215)。在任意时刻，一组TRX(TRX组A216)经由TRX组B217访问天线。
现在参考图示的示例性实施例，BTS185实现由检测到故障或设备不可用而触发的全冗余天线跳变方案。功能部件包括至少两个天线200。在示例性实施例中，一对天线200(由天线A201和天线B202组成)发射并接收由BTS185服务的每个扇区的信号。每个天线200发射已经由MCPA205放大了的信号。虽然每个MCPA205可以是相同的器件，但是为了清楚的目的，与天线A201相关的MCPA205被称作MCPA(A)206，而与天线B202相关的MCPA205被称作MCPA(B)207。
MCPA205对已经由TDR控制器210组合并且最优地路由的信号进行放大。TDR控制器210是优选地执行下列功能的器件或器件组故障检测、以及通过对载波信号进行重组合及重路由进行故障修复。
参考图4，TDR控制器210包括处理器212、故障检测器235、至少一个重组器250、以及切换机制255。
处理器212可以独立于BTS185的中央处理单元(CPU)257，或者集成到其中。处理器212的功能是响应于实现或终止故障修复的指令来控制切换机制255的操作。另外，在某些实施例中，处理器212还用来确定修复是否必要。或者，可以在BSC180中来确定修复是否必要。图4中示出了用来在处理器212、BSC180、以及BTS CPU 257之间传送切换指令和/或流量数据的逻辑连接。
处理器212优选地通过系统总线连接到存储器(未示出)。该存储器可以包括高速存储器件，例如只读存储器(ROM)以及随机访问存储器(RAM)。ROM存储基本输入/输出系统(BIOS)，BIOS包含在启动时以及其他时候帮助在处理器212内的组件之间传送信息的基本例程。RAM可存储程序模块和驱动程序。具体地说，RAM可以包括操作系统、一个或多个应用程序、程序数据、以及web浏览器程序。UNIX是仅仅是合适的操作系统的一个示例。
处理器212还可以包括通过系统总线(或其他方式)与处理器212的其他部件互连的多个驱动器。示例性驱动器包括低速存储器件，例如硬盘驱动器、磁盘驱动器、以及光盘驱动器。具体地说，每个盘驱动器可以通过适当的接口(分别是硬盘驱动器接口、磁盘驱动器接口、以及光盘驱动器接口)连接到系统总线。另外，处理器212通过驱动器可以包括非易失性存储装置或存储器以及它们相关的计算机可读介质。例如，磁盘驱动器允许使用磁盘，光盘驱动器允许使用光盘。还可以在示例性操作系统中使用计算机可读的其他类型介质，例如，磁带、数字视频盘、闪存卡、ZIP磁盘、JAZZ磁盘以及其他等等。
另外，处理器212可以包括连接到总线的串行端口接口。串行端口接口连接到允许向/从处理器212传送命令和信息的输入和输出器件。输入器件可以包括键盘、鼠标、和/或其他输入器件。笔、触摸操作器件、麦克风、操纵杆、游戏手柄、卫星天线、扫描仪以及其他输入器件也可以用来输入命令和/或信息。输入器件还可以通过其他接口(例如，以太网端口或通用串行总线(USB))来连接。另外，TDR控制器210可以包括输出器件，例如监视器、打印机、或其他显示器件。显示器件通过接口(例如，视频适配器，未示出)连接到系统总线。TDR控制器210可以包括其他外围和/或输入/输出器件，例如扬声器或打印机(未示出)。
载波信号的组合在没有故障时，TDR控制器210工作于分集模式——能实现各种分集方案，包括天线和频率跳变。在分集模式中，TDR控制器210将来自两组TRX215(图3中示为TRX组A216和TRX组B217)的载波信号组合为两个组合信号，每个组合信号在单根馈电线220上沿着一条去往各自的天线200的天线支路传送。这里所使用的术语“天线支路”是指馈电线220以及沿着馈电线220在TDR控制器210下游的所有组件(包括天线200)。应该注意，这里所使用的术语“模式”只是指BTS设备的功能状态，尤其是关于冗余天线支路及相关设备的主要目的。
参考图4，TDR控制器210包括用于组合来自TRX组A216的载波信号的组合器A225以及用于组合来自TRX组B217的载波信号的组合器B230。在分集模式中，来自组合器A225的组合信号被中继到MCPA(A)206，而来自组合器B230的组合信号被中继到MCPA(B)207。
在每个实施例中，主要利用同步发射天线、天线跳变、和/或跳频来实现分集。然而，可以使用任何已知或后来开发的分集和组合方法来实现本发明的系统和方法，包括涉及改变通过天线200所发送的组合信号的传输路径以及频带的方法、以及其他空间分集、偏振分集、和辐射图分集协议。
故障检测TDR控制器210包括用于检测故障的故障检测器253，其中故障的一个示例被示为元件236，该元件236与沿着天线支路(包括MCPA205、馈电线220、双工器(DPX)237、塔上安装/塔顶放大器(TMA)222、和/或相应天线200)发送信号所需的“必要设备”相关。故障检测器235可以与处理器212集成在一起，或者可以实现为TDR控制器210的分离元件。
故障检测器235优选地是由中继器件(例如，传感器、定向耦合器、和/或其他互连)组成的功能部件，用于将来自与天线支路相关的必要设备的工作状态信息中继到处理器212以及(直接或间接)中继到BSC180。应该理解，可以使用适当的硬件和/或软件检测电路的任意组合来实现故障检测器235。
故障检测器235可以直接或间接检测任意必要设备中的故障。例如，为了检测天线故障，故障检测器235优选地通过与每个天线200相邻的每一馈电线220段上的定向耦合器245与VSWR(电压驻波比)检测器410接口连接。如果任一天线200出现故障，则检测器235检测到异常高的反射信号，并且指示故障。作为响应，故障检测器235向处理器212传送作为故障指示符的标记。
故障检测器235优选地比较沿天线路径检测到的信息与从TRX215发射的信号。在检测信号下降实际是由TRX215的故障引起时，该比较防止故障检测器235指示天线路径故障。
TMA222是需要诸如BIAS-T248之类的电源来工作的电子器件。BIAS-T248向馈电线220上注入信号与来自BSS110的DC偏置控制器(未示出)的DC电流的混合信号。TMA222通常装有旁路中继器，如果电源发生故障，则该旁路中继器旁路TMA222的放大器分量。然而，如果灾难性的故障禁止了TMA222和旁路中继器，则故障检测器235通过与DC偏置控制器410和/或其他警告元件(通常在BBS110级别上提供)的接口连接检测到故障。故障检测器235将该故障指示中继到处理器212。
在任一MCPA205发生故障时，受影响的MCPA205通过从器内部中央处理单元(CPU)输出的数据来指示故障。故障检测器235将该故障指示中继到处理器212。于是，应该注意，除了自检测之外或代替自检测，故障检测器235还可以通过接收来自其他故障传感设备的故障指示符，然后将故障指示符传送到处理器212或BSC180，来间接检测故障。
在MCPA205与TDR控制器210之间发生的任何故障都导致去往MCPA205的信号丢失。作为响应，MCPA205内的CPU指示“无信号”状态。故障检测器235检测到MCPA205的“无信号”状态，生成故障信号，并将该故障信号中继到处理器212。
故障修复故障修复措施包括1)从分集模式切换到修复模式(积极修复)；或2)允许丢弃与发生故障的天线支路相关的载波(消极修复)。优选地，由BTS CPU 257或BSC180来确定应该实现哪种故障修复措施。TDR控制器210在本地处理故障指示符，将指示符中继到BSC180，从BSC180接收基于流量数据或其他参数的命令，并且根据所接收到的命令来实现适当的故障修复措施。在实现故障修复措施之后，TDR控制器210向BSC180通知所采取的修复措施。在某些其他实施例中，处理器212将故障指示符以及任何相关数据中继到另一外部处理器(可以从BSC180或其他数据源接收流量或其他相关数据)，并且从外部(例如，BTS的CPU)处理器接收故障修复指令。下面更详细地描述在做出这种确定时所涉及的逻辑。
积极修复为了积极地修复故障236，在从故障检测器235接收到指示在天线支路上出现故障236的故障指示符时，TDR控制器210将BTS185从分集模式切换到修复模式。
再参考图4，当对天线A201馈电的天线支路被切换到位置1并且对天线B202馈电的天线支路被切换到位置3时指示分集模式。于是，在分集模式中，组合器A225和组合器B230是活动的，并且重组器C250没有连接到任一天线支路。
作为比较，图5是图示了修复模式中示例性TDR控制器210的功能配置的方框图。为了从分集模式切换到修复模式，TDR控制器210通过重组器250来路由组合器A225和组合器B230的输出。TDR控制器210优选地同时切换重组器250的输出，以沿着未经受故障236的天线支路(“活动”天线支路)来馈送重组信号。
更具体地说，根据所示的实施例，当响应于检测到故障236，TDR控制器210通过其处理器212操作切换机制255来将活动天线支路切换到位置2时，发生积极修复。在图5中，故障检测器235已经在天线支路的必要元件中检测到故障236。因此，与天线B相关的天线支路是“宕机支路”。与天线A相关的天线支路是“活动支路”。将活动支路从位置1切换到位置2切断了与活动天线支路相关的组合器之间的电路，并且闭合了活动天线支路与重组器C250之间的电路。
在图5中，与天线B202相关的天线支路经受了故障236，因此是宕机支路。当故障检测器235检测到宕机支路中的故障236时，故障检测器235将故障指示中继到处理器212。故障指示标识出宕机支路和活动支路。作为响应，处理器212操作切换机制255，以将活动天线支路从位置1切换到位置2。然而，在分集模式中，活动天线支路只接收BTS185所处理的流量的一部分，而在修复模式中，天线A201接收重组器C250的输出(由载波f1至f6所携带的所有用户数据的重组组成，这代表由BTS180服务的扇区所传送的所有流量)。宕机支路仍然切换到位置3。
使用单个天线支路来发送组合信号不会严重减小BTS185覆盖的地理区域——即使天线支路及相关设备的容量相等。BTS185可能损耗每个宕机天线路径的输出功率的大约50％，但是不影响BTS185的容量。例如，取决于传播条件，将每个载波的输出功率减小50％(3db)，这对应于将小区半径(r)减小10％(至09.r)并将小区内的覆盖区域减小20％。再参考图2，应该注意，每个BTS185服务三个扇区(小区)(包括小区站点)之一。因此，虽然扇区的覆盖区域减小到80％，但是所有小区站点扇区的总覆盖区域只减小到93.3％，如图6所示。
覆盖的减小是活动路径中可获得的最大输出功率降低的结果，其中活动支路现在携带在检测到故障236并修复之前的两倍流量。在故障236所导致的中断持续期间覆盖一直减小。在高流量期间，相对于丢弃相对大量正在进行中的呼叫而言，减小覆盖而不是减小容量更可取。
消极修复作为替代方案，可以通过丢弃在发生故障之前由宕机支路传送的频带，来解决天线支路上的故障236。显然，丢弃由一条支路处理的容量显著地减小了BTS185的频率携带容量，通常减小一半。然而，BTS185的覆盖很可能只经受轻微的降低。在某些实施例中，流量水平是确定实现积极修复还是消息修复的参数。在低流量期间，减小容量而不是减小覆盖可能是优选的，因为只丢弃了在发生故障236时正在进行的呼叫。BTS185向BSC180通知中断，并且BSC180对该呼叫(或受影响的支路)暂停天线跳变和发射分集，直至宕机支路恢复。这样，低流量条件增加了在分配给活动支路的频率载波上成功携带随后呼叫的完整容量的机会。
动态决策如上所述，本发明的某些实施例采用逻辑来确定是使用活动支路来传送组合频带并由此减小覆盖(积极修复)还是丢弃由宕机支路所携带的频率载波并由此减小容量(消极修复)。这些实施例基于流量条件或关于BTS185或网络100的其他参数来做出决定，这些参数包括但不限于服务质量、成本或收入考虑、未受影响的支路的容量、定期维护、以及一天中的时间段。
在一个实施例中，一旦从故障检测器235接收到故障指示符，TDR控制器210发起与BSC180的通信会话。TDR控制器将故障数据传送给BSC180。故障数据可以仅仅指示天线支路已经禁止，或者可以包括更详细的信息，例如，宕机支路的标识、宕机支路的规格(例如，容量、所分配的频率)、故障描述等。BSC180基于当前的流量条件或判决逻辑中规定的其他参数，确定是减小覆盖还是减小容量。
在另一实施例中，处理器212发起与BSC180的会话，但是仅仅获取确定减小覆盖或减小容量所需的流量数据和其他信息。在该实施例中，处理器212能够分析BTS上的流量。应该注意，处理器212可以集成在BTS CPU 257中。处理器212处理流量数据或其他信息，并且基于当前的流量条件确定是减小覆盖还是减小容量。
或者，在另一实施例中，BTS CPU 257做出决定，而不诉诸于BSC180。相反，BTS CPU 257监视此时由BTS185服务的小区所占用的流量。每个BTS185通常通过数据传输链路(例如，T1线路)与BSC180通信。TDR控制器210优选地通过与该数据传输链路接口连接，来接收基于流量数据或其他信息的命令。BTS CPU 257基于当前的流量条件确定减小覆盖还是减小容量，并相应地命令处理器212。
在前述实施例中，流量数据由BSC180处理，其中可以对BSC180预编程，以在流量水平满足或超过预定阈值时触发切换和组合操作。流量数据可以由任意的各种已知或尚待开发的无线流量量度组成，包括服务支路(QoS)参数以及其他语音和/或数据传输性能指示符。
另外，在前述实施例中，BSC180可以连续或周期性地主动监视流量。TDR控制器210可以反应性地发起与BSC180的通信或者监视T1链路，或者可以连续或周期性地进行如此的操作。
作为额外的优点，处理器212优选地周期性或连续监视故障条件，以检测需要修复的任何故障的清除。一旦故障被清除，处理器212反转修复措施，并使天线配置或频率分配方案回复正常。可以在故障清除并检测到清除时，或者响应于外部触发(例如，由处理器212或外部催化剂发出的“复位”命令)，自动发生修复措施的反转。另外，在故障的整个持续时间中，处理器212优选地周期性或连续监视流量条件或与修复措施的选择相关的其他参数，并且采用确定是否应该中止积极修复而采用消极修复或相反的逻辑。
可扩展性虽然在描述前面的实施例时针对了具有两个天线路径的BTS185，但是本发明是完全可扩展的，并且可以用来在具有任意数目的天线路径的BTS185中实现分集和冗余。
图7是图示了修复模式中示例性TDR控制器的可扩展实施例的功能配置的方框图。所示的实施例论证了使用单个TDR控制器210可以控制n个天线路径。所示的TDR控制器210包含n个组合器，这包括组合器(1)260、组合器(2)265、组合器(n-1)270、以及组合器(n)275。在分集模式中，这些组合器中每一个分别直接连接到馈电线(1)280、馈电线(2)285、馈电线(n-1)290、以及馈电线(n)295。这些组合器中每一个还都连接到具有n∶n-1组合比的重组器700的输入侧。然而，如果响应与馈电线(n-1)290相关的天线路径上的故障236实现积极修复，则馈电线(1)280从组合器(1)260的输出(位置1)切换到重组器700的相邻输出——示作位置1’。馈电线(2)285从组合器(2)265的输出(位置2)切换到组合器300的相邻输出——示作位置2’。馈电线(n-1)290不切换(即，仍然连接到它的组合器)。馈电线(n)从组合器(n)270的输出(位置n)切换到重组器700的相邻输出——示作位置n-1’。
通过从分集方案中丢弃受影响的支路，在实现积极修复之后可以在未受影响的支路上继续天线跳变和/或发射分集。
响应于任何天线路径280、285、290或295上的故障236，可以选择性地实现消极修复。与前述实施例一样，消极修复需要对宕机馈电线上所携带的频率进行时隙重打包。BSC180通过将随后的无线呼叫重新分配到未受故障影响的频率载波，来执行频率重打包，直至BTS185指示宕机支路恢复。
灵活性利用具有任何配置和元件作为部件的TDR控制器，可以等同地实现本发明的概念和原理。例如，图8是图示了利用1∶2分路器E和F以及利用3dB混合组合器作为重组器C的TDR控制器的实施例的功能配置的方框图。在分路时，每个组合器A和B的输出功率减小为一半。然而，MCPA A和MCPA B优选地是只需要低功率输入信号的高增益器件。从TRX发射的信号具有相对高的功率；因此，沿着去往各个MCPA的天线路径可以有功率损耗，而不会影响发射信号的操作或完整性。图8所示的实施方式处于分集模式——即，没有检测到故障，所以BTS正常工作。应该注意，分路器E和F的输出端口必须很好地隔离，以防止反向辐射。本领域的技术人员应该认识到隔离分路器的各种方法。
图9是图示了修复模式中图8的实施例的功能配置的方框图。本领域的技术人员应该认识到，重组器C850可以具有一个或多个输出。有利的是，在切换到幸存支路920之后不需要重新校准所有载波之间的组合信号。
例如，图10是图示了利用1∶2分路器E和F以及两个重组器C和D的TDR控制器的实施例的分集模式功能配置的方框图。切换机制1055包括双刀单掷开关。在实现该实施例时的一个重要考虑是电缆1060和1065的长度。电缆长度必须相等，并且相对较短，以便平衡信号水平和延迟。
图11是图示了修复模式中图10的实施例的功能配置的方框图。
可以对这里所公开的系统和过程以及它们的元件或实施例做出添加、删除、替换、和/或修改，而不会脱离本发明的各种原理、特征、方面以及优点的精神和范围。
例如，虽然被描述为单一的器件，本发明的TDR控制器210可以是分离部件的互连系统，这些分离部件协同执行这里所述的功能。附图中所示的天线阵列的布置只是图示性的，因为本发明的系统和方法同样可应用于各种天线阵列配置，包括线状、半圆、矩形、翼状以及折线形几何形状。
权利要求
1.一种能够工作于分集模式和修复模式的基站收发机子系统(BTS)，包括多个收发机，每一个都具有输出，组合各个收发机的输出以形成至少两条天线支路，其中所述至少两条天线支路在所述BTS处于分集模式时是运转的；TDR控制器，其包括用于控制所述BTS的工作模式的处理器以及用于向所述处理器报告故障状态的故障检测器；和至少一个重组器，当所述处理器基于所述故障状态将所述BTS切换到修复模式时，所述至少一个重组器选择性地运转以重路由所述至少两条天线支路之一。
2.如权利要求1所述的BTS，其中所述至少一个重组器在所述BTS处于修复模式时是运转的。
3.如权利要求1所述的BTS，其中所述修复模式包括积极修复和消极修复，并且所述至少一个重组器在积极修复期间是运转的。
4.如权利要求3所述的BTS，其中所述至少一个重组器在消极修复期间是不运转的。
5.如权利要求1所述的BTS，其中所述处理器处理所述故障状态，而不需要来自基站控制器(BSC)的输入。
6.如权利要求1所述的BTS，还包括切换机制，在从所述处理器接收到控制信号时，所述切换机制运转以切换所述BTS的工作模式。
7.如权利要求1所述的BTS，其中所述处理器将所述故障状态中继到基站控制器(BSC)，并且所述处理器基于从所述BSC接收到的命令将所述BTS切换到修复模式。
8.如权利要求1所述的BTS，其中所述处理器基于故障的清除，将所述BTS从修复模式切换到分集模式。
9.如权利要求3所述的BTS，其中所述处理器基于下列参数中任意参数的状态来激活积极修复或消极修复网络流量、服务质量、BTS流量、扇区流量、设备状态、成本、以及收益影响。
10.一种在BTS中使用的发射分集冗余(“TDR”)控制器，包括处理器；故障检测器，被配置用于向所述处理器报告故障，其中所述处理器基于所述故障，选择性地发送命令来激活至少一个重组器。
11.如权利要求10所述的TDR控制器，其中所述BTS被配置用于选择性地工作于分集模式和修复模式，并且其中在检测到故障时，所述处理器命令所述BTS工作于修复模式。
12.如权利要求11所述的TDR控制器，其中当所述BTS工作于修复模式时，所述处理器激活所述至少一个重组器。
13.如权利要求11所述的TDR控制器，其中在命令所述BTS工作于修复模式时，所述处理器基于下列参数中任意参数的状态实现积极修复或消极修复网络流量、BTS流量、服务质量、扇区流量、设备状态、成本、以及收益影响。
14.如权利要求13所述的TDR控制器，其中所述处理器通过激活所述至少一个重组器来实现积极修复。
15.一种用于将具有至少一个重组器的基站收发机子系统(BTS)从工作于分集模式切换到修复模式的方法，包括检测所述BTS处的故障；以及响应于所述检测步骤，选择性地激活所述至少一个重组器。
16.如权利要求15所述的方法，其中所述检测步骤使所述BTS工作于修复模式，并且在所述BTS处于修复模式时执行所述激活步骤，而在所述BTS处于分集模式时不执行所述激活步骤。
17.如权利要求15所述的方法，其中所述BTS还可工作于消极修复模式和积极修复模式，并且其中所述检测步骤可操作来选择性地使所述BTS转变为所述积极修复模式，并且在所述BTS处于积极修复模式时执行所述激活步骤，而在所述BTS处于消极修复模式时不执行所述激活步骤。
18.一种具有多条天线支路的基站收发机子系统(BTS)，包括多个组合器，每个组合器用于将一组载波信号组合为组合信号，以便沿着至少一条所述天线支路传输；至少一个重组器，用于将来自所述多个组合器的组合信号重组为至少一个重组信号；与每条所述天线支路相关的故障检测器，用于检测所述天线支路中任意支路上的故障；以及一旦检测到故障，就生成故障指示符，所述故障指示符指示经历了所述故障的天线支路；以及处理器，用于从所述故障检测器接收所述故障指示符，并且作为响应，将所述组合信号路由到所述重组器，以便使用除了经历了所述故障的天线支路之外的所有天线支路来传输所述至少一个重组信号。
19.如权利要求18所述的BTS，其中在重路由所述组合信号之前，所述处理器还用于将所述故障指示符中继到外部处理器；以及从所述外部处理器接收命令，所述命令基于流量超过预定阈值的确定，命令所述处理器重路由所述组合信号。
20.一种用于修复影响与BTS相关的多条天线支路之一的故障的方法，包括a.检测所述受影响天线支路上的故障；b.将由所述受影响天线支路携带的信号与由一条或多条未受影响天线支路携带的信号组合，以创建至少一个重组信号；以及c.通过所述未受影响天线支路发送所述至少一个重组信号。
全文摘要
一种发射分集冗余控制器(210)通过检测并修复天线支路(220)上的故障，动态地协调分集和天线跳变的实施方式，同时最小化所需的资金投入。该控制器监视沿着天线支路的设备。如果发生故障，则控制器基于故障设置确定要实现的适当故障修复措施，或者将指示符中继到外部处理器(例如，BTS或BSC CPU)并等待指令。如果BTS上的流量较高，则外部处理器命令TDR控制器将宕机支路所携带的信号与活动支路所携带的信号组合，并且通过活动支路传输组合后的载波信号。否则，外部处理器命令控制器允许丢弃宕机天线支路所携带的信号，并且向BSC通知暂停向丢弃的载波分配呼叫，直至该支路恢复。
文档编号H04B17/00GK1853363SQ200480011144
公开日2006年10月25日 申请日期2004年4月26日 优先权日2003年4月25日
发明者艾曼·穆斯塔法, 马克·奥斯汀 申请人:辛格勒无线二公司