DE60020902T2

DE60020902T2 - Verteiltes Fasersystem mit Unterstützung von sanftem Weiterreichen in einem zellularen CDMA System

Info

Publication number: DE60020902T2
Application number: DE60020902T
Authority: DE
Inventors: John Jr. Merrimack Sabat
Original assignee: Transcept Inc
Current assignee: Transcept Inc
Priority date: 1999-04-21
Filing date: 2000-04-20
Publication date: 2006-06-29
Anticipated expiration: 2020-04-21
Also published as: US6415132B1; EP1047276A3; CA2306327C; CA2306327A1; EP1047276B1; EP1047276A2; DE60020902D1; IL135757A0; DK1047276T3

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf drahtlose Kommunikationssysteme und insbesondere auf eine Technik zur dynamischen Zuteilung von fern eingesetzten Transceiver-Einrichtungen.
Drahtlose Kommunikationsnetzwerke, wie beispielsweise zellulare Mobiltelefone und persönliche Kommunikationdienste (PCS = Personal Communication Services) erfreuen sich fortgesetzt eines weit verbreiteten Wachstums und Popularität. Es gibt häufig einen Bedarf bei derartigen Systemen, um zunehmend größere Rufabwicklungskapazität bereitzustellen, sowie auch höhere Spitzennutzung unterzubringen. Aufkommende PCS-Netzwerke, die gegenwärtig noch in den Stufen sind, implementiert zu werden, erfordern zusätzliche Berücksichtigungen bei der Ausgestaltung, wie niedrige Ausbaukosten, da sie mit verwurzelten zellularen Netzwerken konkurrieren müssen.
Verschiedene Vorgehensweisen wurden zum Einsetzen derartiger Netzwerke angenommen. Eine Vorgehensweise besteht darin, den Versorgungsbereich zu erhöhen, der durch ein gegebenes System bereitgestellt wird, in dem die Antennenmasthöhe und der Übertragungsleistungspegel über herkömmliche angenommene Normen erhöht wird. Derartige Lösungen erhöhen jedoch häufig die Anzahl von blinden Gebieten in Bereichen, die eine Anzahl von hohen Gebäuden, Hügeln oder andere natürliche Hindernisse gegen Funkausbreitung aufweisen.
Alternativ kann eine relativ große Anzahl von Basisstationen mit kleineren Funkversorgungs-"Ausleuchtzonen" eingesetzt werden. Während dies blinde Gebiete vermeidet, erhöht es sehr die Gesamtkapitalkosten für Basisstations-Transceiver-Einrichtungen, die $ 200.000,00 oder mehr je Zellenstandort betragen können.
Anstatt Basisstationseinrichtungen in jeder relativ kleinen Zelle einzusetzen (was relativ unerschwinglich sein würde), können Breitbandverteilungskabelnetzwerke verwendet werden, um die Antennen mit zentral lokalisierten Basisstations-Einrichtungen zu verbinden. Beispielsweise wurde ein Vorschlag in dem US Patent Nr. 5381459 gemacht, Kabelfernsehnetzwerke zu verwenden, um drahtlose Kommunikationssignale zwischen Transceiver-Einrichtungen (BTS-Einrichtungen) und fernen Transceiver-Standorten zu verteilen, die an jeder Zelle lokalisiert sind. Diese Vorgehensweise koppelt die Sender/Empfängersignale über ein existierendes koaxiales Kabelfernsehnetzwerk mit Zeit- oder Frequenz-Divisionsmultiplexen, um Interferenz mit anderen beförderten Signalen, wie beispielsweise Kabelfernsehsignale, zu vermeiden.
Neuerdings wurden weitere Arten von Breitbandverteilungsnetzwerken vorgeschlagen. Derartige Netzwerke bestehen aus optischen Faserübertragungsmedien, die Signale direkt zwischen zentral lokalisierten Basisstations-Transceiver-Einrichtungen (BTS-Einrichtungen) und fernen lokalisierten Transceiver-Einrichtungen verteilen können. Siehe beispielsweise unsere gleichzeitig anhängige US-Patentanmeldung, Seriennummer 09/256244, mit dem Titel „Optical Simulcast Network with Centralized Call Processing", die am 23. Februar 1999 eingereicht wurde.
Es gibt ebenfalls gegenwärtig einen Bedarf durch die Kunden derartiger zellularer Telefonsysteme an digitaler Modulationstechniken, die beispielsweise CDMA (Code Division Multiple Access). Bei diesen CDMA-Systemen, wie beispielsweise das System IS-95B, das vielfach in den Vereinigten Staaten verwendet wird, wird ein gemeinsames Frequenzband verwendet, um Kommunikation zwischen mehreren mobilen Teilnehmereinheiten und Basisstationen zu unterstützen. Mit dieser Technik werden Signale, die eine gemeinsame Trägerfrequenz belegen, an einem Empfangsterminal (das entweder die Basisstation oder die mobile Einheit sein kann) basierend auf der Verwendung von pseudoweißem Rausch-Codes (PN-Codes) diskriminiert. Insbesondere verwenden sendende Terminals unterschiedliche PN-Codes oder PN-Code-Phasenoffsets, um Signale zu erzeugen, die getrennt empfangen werden können. Die mobile Einheit wird dann mit einer Liste von Trägersignalcodes und Phasenoffsets versehen, die benachbarten Basisstationen entsprechen, die die Basisstation umgeben, durch die die Kommunikation eingerichtet wird. Die mobile Einheit ist ebenfalls mit einer Suchfunktion ausgestattet, die es ermöglicht, die Stärke der von einer Gruppe der benachbarten Basisstationen erzeugten Trägersignale zu verfolgen.
Bei diesem CDMA-System existieren verschiedene Verfahren zum Umschalten einer mobilen Einheit von einer Basisstation in eine andere. Diese als „Weitergabe (handoff)" bekannten Verfahren sind ein wesentliches Merkmal von zellularen Telefonsystemen, die die Fähigkeit unterstützen müssen, ein in Gang befindliches Telefongespräch fortzusetzen, wenn sich eine mobile Einheit zwischen Zellen bewegt. Das bei den gebräuchlichsten CDMA-Systemstandards spezifizierte Weitergabeverfahren wird eine „weiche Weitergabe" genannt. Dieses Verfahren wird in dem Sinne als „weich" betrachtet, dass die Kommunikation mit der benachbarten Basisstation eingerichtet wird, bevor die Kommunikation mit der ursprünglichen Basisstation beendet ist. Während die mobile Einheit mit beiden Basisstationen kommuniziert, wird ein einzelnes Empfangssignal für die ferne Teilnehmereinheit durch Kombinieren der Signale von jeder Basisstation innerhalb der in der mobilen Einheit lokalisierten Schaltungen erzeugt. Auf ähnliche Weise werden die von der mobilen Einheit durch beide Basisstationen empfangenen Signale in einen zentralisierten Systemcontroller kombiniert, bevor sie weitergeleitet werden, um die Verbindung fertig zu stellen.
Während die weiche Weitergabe bestimmte Probleme löst, die durch die Bewegung von mobilen Einheiten zwischen Zellen verursacht werden, werden andere Schwierigkeiten bei derartigen Systemen angetroffen, wenn sie Breitbandverteilungsnetzwerke verwenden, um Signale zwischen fern lokalisierten Transceiver-Einrichtungen und den zentralisierten Basisstations-Einrichtungen zu verteilen. Bei derartigen Netzwerken ist es wünschenswert, die Mitverwendung oder „den Simulcast" von Funkträgern in benachbarten Zellen anzuwenden. Dies ermöglicht die effizienteste Verwendung von Funk-Transceiving-Einrichtungen, wenn der Bedarf für die Verwendung des Systems relativ niedrig ist.
Wenn jedoch das Verkehrsaufkommen über kurze Zeitspannen ansteigt, so wie beispielsweise, wenn sich Verkehrsmuster im Verlauf eines Tages ändern, wird es wünschenswert, zusätzliche Transceiving-Einrichtungen in den Zellen zu aktivieren. Durch Ermöglichen des „blossoming" derartiger Funkversorgung können die zusätzlich aktivierten Transceiving-Einrichtungen die erhöhte Verkehrslast bewältigen. Derartige Einrichtungen sollten auf eine Art und Weise eingesetzt werden, die den Bedarf für die fernen Einheiten vermeidet, zwischen Trägerfrequenzen umzuschalten. Insbesondere würde es wünschenswert sein, zu vermeiden, eine in Gang befindliche Kommunikation zu unterbrechen, um eine mobile Einheit anzuweisen, eine „harte" Weitergabe durchzuführen, um zu einem unterschiedlichen Träger umzuschalten.
Mit anderen Worten sollte das System in einem Simulcast-Modus arbeiten, sodass benachbarte Zellen oder Sektoren den gleichen Träger und Code-Phasenoffsets verwenden können, wenn die Verkehrsdichte relativ gering ist. Es würde dann wünschenswert sein, den Simulcast zu deaktivieren, wenn neue Kapazität benötigt wird, und dies auf eine Art und Weise durchzuführen, die keine Modifikation von fernen Standard-Teilnehmereinheiten erfordert, die bereits in Gebrauch sind.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Kurz gesagt ist die vorliegende Erfindung eine Technik zur Abwicklung von Änderungen in dem Bedarf über kurze Zeitspannen in einem drahtlosen Kommunikationssystem. Eine optische Faser oder ein anderes verfügbares Breitbandverteilungsnetzwerk wird verwendet, um Signale zwischen zentral lokalisierten Basis-Transceiver-Stations-Einrichtungen (BTS-Einrichtungen) und fern lokalisierten Transceiver-Einrichtungen, die hier als „Kabelmikrozellenintegratoren (CMI)" bezeichnet wird, zu verteilen. Die CMIs werden in einer Konfiguration eingesetzt, wie beispielsweise einer je Zelle (oder Zellensektor), um die Funkfrequenzversorgung in einem Muster bereitzustellen, das sich schließlich der erwarteten erforderlichen Einsetzung von Basisstationen, wenn das System au voller Kapazität ist.
Mit diesem Szenario befördert ein einzelner Funkträger vorzugsweise die kanalisierten RF-Signale als ein Simulcast für eine Anzahl unterschiedlicher CMIs. Die gleichen aktiven Verkehrskanäle können daher an mehrere CMIs und somit an mehrere Versorgungsbereiche während Zeitspannen niedrigen Bedarfs rundgesendet werden. In diesem Modus sind mehrere benachbarte CMIs konfiguriert, um mit den mobilen Teilnehmereinheiten über den gleichen RF-Kanal zu kommunizieren. Eine Gruppe von CMIs, die auf diese Art und Weise angeordnet sind, wird als ein „Simulcast-Cluster" bezeichnet. Simulcast-Cluster können ebenfalls definiert werden, indem ihnen weitere Signaleigenschaften gemeinsam zugewiesen werden. Beispielsweise werden bei CDMA-Systemen Simulcast-Cluster durch Zuweisen einer gemeinsamen Trägerfrequenz, eines gemeinsamen Pseudorauschcodes (PN-Code) und eines gemeinsamen PN-Code-Phasenoffsets definiert. Im Vergleich mit herkömmlichen Netzwerken, bei denen die volle Kapazität eines RF-Kanals nicht voll genutzt wird, kann der Versorgungsbereich eines RF-Kanals daher über den Simulcast erweitert werden, um eine bedeutende Verbesserung im Netzwerkwirkungsgrad bereitzustellen.
Um Änderungen in dem Verkehrsaufkommen aufzunehmen, wie sie beispielsweise während einer Stoßzeit auftreten können, wird ein zweiter RF-Kanal in den RF-Versorgungsbereich von mindestens einem CMI aktiviert. Dieser zweite RF-Kanal wird durch Einsetzen eines Hilfs-CMIs oder Hilfs-Transceivers in dem ursprünglichen CMI bereitgestellt. Der Leistungspegel dieses zweiten RF-Kanals wird allmählich erhöht, sodass sich das System auf die Merkmale der weichen Weitergabe stützen kann, die in die Teilnehmereinheiten eingebaut sind. Auf diese Art und Weise werden, wenn die Teilnehmereinheiten eine ausreichende Empfangsleistung von dem zweiten RF-Kanal erlangen, eine Anzahl von Teilnehmereinheiten aufgrund ihrer eigenen internen weichen Weitergabeverarbeitung automatisch auf den zweiten RF-Kanal umgeschaltet.
Tatsächlich werden die fernen Teilnehmereinheiten getäuscht, um zu glauben, dass sie sich in eine neue Zelle bewegen, z.B. dass sie sich näher einer Basisstation in einem benachbarten Sektor bewegen, der mit dem zweiten Kanal arbeitet, wenn sie sich tatsächlich überhaupt nicht bewegen können. Als Ergebnis wird eine Untermenge der mobilen Einheiten in der Zelle auf die zweite Trägerfrequenz umgeschaltet, wobei tatsächlich das Verkehrsaufkommen in der Zelle zwischen den beiden Trägern aufgeteilt wird.
Wenn das Verkehrsaufkommen abfällt, wie beispielsweise zu dem Ende der Stosszeit hin, wird der Leistungspegel des zweiten Kanals langsam verringert. Diese veranlasst die fernen Teilnehmereinheiten in diesem Abschnitt, sich nach einem stärkeren Träger umzusehen, der beispielsweise der ursprüngliche Kanal sein wird. An einem Punkt werden sie zu dem ursprünglichen Kanal umschalten, und das System kehrt in seinen ursprünglichen Zustand zurück.
Nun wird genauer gesagt die Basisstationssektorrufkapazität anfänglich über den RF-Versorgungsbereich verteilt, der durch den Simulcast von CMIs aufgespannt wird, die mit dem Sektor von Interesse verbunden sind. Wenn die Anrufernachfrage ansteigt, ist es wünschenswert, aktive Anrufe zu einem zusätzlichen Basisstationssektor zu transferieren, ohne die Anrufe abzubrechen oder anderweitig zu verfälschen. Eine einfache Neuzuweisung eines oder mehrerer der CMIs im Simulcast-Modus zu einem Hilfbasisstationssektor wird den in Frage kommenden RF-Versorgungsbereichen Kapazität hinzufügen, wobei es jedoch ebenfalls zu dem Abbruch von mobilen Anrufen in dem Versorgungsbereich der zugewiesenen CMIs führen wird. Um dem abzuhelfen, wird zuerst ein Hilfsbasisstationssektor im Bereich einer oder mehrerer CMIs in dem Simulcast aktiviert. Das ursprüngliche Basisstationssignal wird dann von diesen gleichen Bereich einer oder mehrerer CMIs entfernt. Dies kann durch die Verwendung zusätzlicher CMIs oder durch Ausstatten der CMIs mit Mehrfach-RF-Trägerfähigkeit erreicht werden. Als ein Beispiel sei ein CDMA-Simulcast-Netzwerk von N CMIs betrachtet, das Basisstationsrufkapazität von K mobilen Anrufen über den Simulcast verteilt. Wenn der Rufbedarf K Anrufe in der Region überschreitet, ist es wünschenswert eine weitere Rufkapazität K in der Region hinzuzufügen, die die gleiche RF-Trägerfrequenz jedoch einen unterschiedlichen PN-Offset verwendet, womit die weiche Weitergaberufkapazität in der Region von N CMIs beibehalten wird. Schließlich wird das verteilte Netzwerk M CMIs aufweisen, die den Hilfsbasisstationssektor simulcast werden, während N-M CMIs den ursprünglichen Basisstationssektor simulcast werden. Ein plötzliches Umschalten der M CMIs zu dem Hilfssektor wird mobile Anrufe in dem RF-Versorgungsbereich der M CMIs abbrechen, die neu zugeteilt werden. Bei der vorliegenden Erfindung wird der Hilfssektor (zusätzlicher RF-Träger mit der gleichen Frequenz jedoch mit einem unterschiedlichen PN-Offset) bei oder nahe der Position der M CMIs aktiviert, die neu zugeteilt werden. Bei der bevorzugten Ausführungsform wird der zusätzliche Träger allmählich erhöht, um die Rate zu minimieren, mit der mobile Zellen weiche Weitergabevorgänge mit dem anfänglichen Basisstationssektor und dem Hilfsbasisstationssektor beginnen.
Wenn der Hilfsbasisstationssektor bei oder nahe der M CMIs aktiviert wird, die neu zugeteilt werden, wird der anfängliche RF-Träger von dem ursprünglichen Basisstationssektor deaktiviert. Bei der bevorzugten Ausführungsform senkt die Deaktivierung allmählich den mit der Vorwärts-Link-RF übertragenen Leistungspegel ab, um die Rate zu minimieren, mit der mobile Anrufe ihre weichen Weitergabevorgänge abschließen. Wenn die Hinzufügung zusätzlicher Rufkapazität abgeschlossen ist, gibt es eine einzige RF-Trägerfrequenz, die dann an einem beliebigen CM-Standort abgestrahlt wird, wobei jedoch M von ihnen mit dem neuen PN-Offset und N-M von ihnen mit dem ursprünglichen PN-Offset arbeiten. Diese Technik ist nicht auf die Hinzufügung eines einzigen Basisstationssektors in einem CMI-Simulcast-Cluster begrenzt, sondern kann mit der Hinzufügung eines dritten Basisstationssektors fortgesetzt werden. Bei der bevorzugten Ausführungsform wird jeder Sektor in das Netzwerk einzeln eingebracht. Dies begrenzt irrtümlich erzeugte weiche Weitergabe auf Zweiweg-Weitergabe.
Wenn das Verkehrsaufkommen abnimmt, wird der umgekehrte Vorgang durchgeführt, um den Hilfsbasisstationssektor von dem Simulcast-Cluster zu entfernen. Bei oder nahe der Positionen der M CMIs, die den Hilfsbasisstationssektor übertragen, wird der ursprüngliche Basisstationssektor aktiviert, womit weiche Weitergabevorgänge für alle mobilen Anrufe in dem Bereich der RF-Versorgung der M CMIs eingeleitet wird. Dann wird der RF-Träger, der den Hilfsbasisstationen zugeordnet ist, deaktiviert, wobei alle N CMIS in einer gemeinsamen Simulcast-Gruppe mit der anfänglichen Basisstationssektor verbunden gelassen werden.
Für Luftschnittstellen verschieden von CDMA sind die Vorgänge die gleichen mit der Ausnahme, dass weiche Weitergabevorgänge nicht während „Blosssoming"- und „Wilting"-Übergängen verwirklicht werden. Die Koexistenz des ursprünglichen Trägers und des Hilfsträgers wird jedoch noch benötigt, um Anrufabbrüche zu verhindern. Die Überlappungszeit für weitere Luftschnittstellen wird für den Anrufaufbau verwendet, um harte Weitergabevorgänge zu ermöglichen, die ansonsten nicht ausgeführt werden könnten. Während der Überlappungszeitspanne führt der mobile Träger Leistungsmessungen durch, z.B. Durchführen einer mobil unterstützter Weitergabe (MAHO = mobile assisted handoff), und die Abtastempfänger sowohl der ursprünglichen als auch der Hilfsbasisstationen messen die empfangene Signalqualität von dem Umkehr-Link vor dem Ausführen der Weitergabeentscheidung.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorhergehenden und weiteren Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden spezielleren Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung offensichtlich sein, wie sie in den begleitenden Zeichnungen dargestellt sind, bei denen sich gleiche Bezugszeichen auf die gleichen Teile überall in den unterschiedlichen Ansichten beziehen. Die Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu, wobei stattdessen die Betonung auf die Darstellung der Prinzipien der Erfindung platziert wird.
1 ist ein Blockdiagramm eines drahtlosen Systems, das Gebrauch von einem Breitband-Verteilungsnetzwerk und einem Funkkanal-Aktivierungsschema gemäß der Erfindung macht.
2 ist ein Schaltbild des Verteilungsnetzwerks, das zeigt, wie mehrere CMIs angeordnet sind, um sich mit dem Breitband-Verteilungsnetzwerk zu verbinden.
3 ist ein ausführlicheres Blockdiagramm des Vorwärts-Link-Abschnitts eines Faserknotens, der bei dem zentralen Hub-Schnittstellenumsetzer (HIC) eingesetzt wird.
4 ist ein ausführlicheres Blockdiagramm eines Umkehr-Link-Richtungsabschnitts des Systems.
5 ist ein ausführlicheres Blockdiagramm eines Kabelmikrozellenintegrators (CMI), der bei der Positionierung einer einzelnen Zellen oder Sektors eingesetzt wird.
6 ist ein Diagramm, das zwei benachbarte CMI-Standorte darstellt, wobei ein Hilfs-Transceiver in einer der benachbarten Standorte eingesetzt wird.
7 ist ein Ablaufdiagramm der bei dem HIC durchgeführten Schritte, um einen Blossom-Betrieb zu bewirken.
8 ist ein Ablaufdiagramm der Schritte, die bei dem HIC durchgeführt werden, um einen Wilt-Betrieb zu bewirken.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nun werden die Zeichnungen spezieller betrachtet, wobei 1 ein Blockdiagramm der Komponenten eines drahtlosen Kommunikationssystems, wie beispielsweise eines Personal-Kommunikationssystems (PCS) oder anderen zellularen Mobiltelefonsystem ist, bei dem ein faseroptisches Verteilungsmedium 18 verwendet wird, um kanalisierte Funkfrequenzsignale zu verteilen, die auf einen oder mehrere optische Träger als eine oder mehrere Simulcast-Gruppen „upbanded" werden.
Das System 10 umfasst eine oder mehrere herkömmliche Basis-Transceiver-Stationen (BTSs) 12-1,..., 12-n, einen Hub-Schnittstellenumsetzer (HIC) 16 und eine Anzahl von Kabelmikrozellenintegratoren (CMIs) 20-1, 20-2,..., 20-c. Bei der dargestellten Ausführungsform wird eine beispielhafte Zelle 22-1 in drei 120-Grad-Sektoren 24-1, 24-2, 24-3 aufgeteilt, und es gibt einen entsprechenden CMI 20-1, 20-2, 20-3, der für jeden Sektor 24 eingesetzt wird. Es sollte jedoch ersichtlich sein, dass die Prinzipien der hier beschriebenen Erfindung gleichfalls auf nicht-sektorisierte Zellen und andere Arten von Versorgungsstandorten anwendbar sind.
In diesem Fall sind jedem CMI 20-1 typischerweise drei Antennenelemente 26-1, 26-2, 26-3 zugeordnet, die in jedem der Sektoren 24 eingesetzt werden. Das erste Antennenelement 26-1 wird als eine Senderantenne verwendet. Das zweite Antennenelement 26-2 wird als eine primäre Empfangsantenne verwendet, und ein drittes Antennenelement 26-3 wird als eine sekundäre Empfangsantenne oder Diversity-Empfangsantenne verwendet.
Alternativ wird bei einer Konfiguration vom mikrozellularen Typ die Zelle 22-1 in drei Mikrozellen 24-1, 24-2, 24-3 aufgeteilt, wobei in diesem Fall die Antennen 26-1, 26-2, 26-3 Rundstrahlantennen sind, die näherungsweise in der Mitte jeder Mikrozelle 24 lokalisiert sind. Es sollte daher ersichtlich sein, dass, wenn auf einem „Sektor" in der folgenden Erläuterung Bezug genommen wird, das gleiche für eine Mikrozelle bei der alternativen Ausführungsform gesagt werden kann.
Die BTSs 12-1,..., 12b sind jeweils mit dem HCI 16 mittels geeigneter Funkfrequenz-Übertragungsmedien (RF-Übertragungsmedien), wie beispielsweise Koaxialkabel 14-1, 14-n, gekoppelt. Der HCI 16 ist physisch an dem gleichen zentralisierten Standort wie die BTSs 12 lokalisiert.
Der HCI 16 ist jedoch ebenfalls mit jedem der fern lokalisierten CMIs 20-1, 20-2,..., 20-c mittels eines geeigneten Breitband-verteilten Netzwerks 18 gekoppelt. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist das Verteilungsnetzwerk ein Lichtfaser-basiertes Netzwerk; es sollte ersichtlich sein, dass andere Arten von physikalischen Medien, wie beispielsweise Kabelfernseh-Signalverteilungsnetzwerke, ebenfalls verwendet werden können.
Das System 10 liefert Sprach- und/oder Datenverkehrssignale zwischen Teilnehmereinheiten, wie beispielsweise einer Mobilteilnehmereinheit 284, die in einem Fahrzeug lokalisiert ist, und handgehaltenen Teilnehmereinheiten, wie beispielsweise 282. Genauer gesagt liefert das System 10 Verkehrsignale zwischen Teilnehmereinheiten 28 und einem Netzwerk, wie beispielsweise dem öffentlichen Fernsprechwählnetz (PSTN = public switched telephone network) 30. Bei einer hier beschriebenen besonderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann das Signalisierungsprotokoll (ebenfalls als die „Luftschnittstelle" bekannt) zwischen den Basis-Transceiver-Stationen (BTS) 12 und den Teilnehmereinheiten 28 beispielsweise der CDMA (Code Division Multiple Access) IS-95B Standard sein, der von der Telecommunications Industry Association (TIA) in den Vereinigten Staaten verbreitet wird.
Die CMIs 20 sind bei der dargestellten Ausführungsform jeweils einem Sektor oder einer Mikrozelle 24 zugeordnet. Zum Beispiel ist ein beispielhafter CMI 20-1 einem 120-Grad-Sektor 24-1 einer Zelle 22-1 zugeordnet. Der CMI 20-1 ist somit für den Empfang von Funksignalen von der Teilnehmereinheit 28-2, die in dem Sektor 24-1 lokalisiert ist, und für deren Weiterleitung an eine der zugeordneten BTSs 12 verantwortlich. Auf ähnliche Weise werden Funksignale, die von einer der BTSs 12 stammen und für die Teilnehmereinheit 28-2 bestimmt sind, durch das Koaxialkabel 14, den HIC 16 und über die optische Faser 18 an den jeweiligen CMI 20-1 weitergeleitet.
Die Art und Weise des Aktivierens spezifischer Frequenzkanäle in einem Simulcast-Modus zwischen mehreren CMIs und die Art und Weise des Steuerns der Aktivierung zusätzlicher Kanäle (oder „blossoming") und ihre Deaktivierung (oder „wilting") ist der besondere Schwerpunkt der vorliegenden Erfindung. Dies wird ausführlich in Verbindung mit 6 bis 8 erläutert.
Genauer gesagt sind in einem Anfangszustand des Systems 10 mehrere CMIs 20 als eine Simulcast-Gruppe angeordnet, sodass die physikalischen Kanäle, die verwendet werden, um mit den Teilnehmereinheiten 28 in mehr als einer Zelle oder Sektor 24 zu kommunizieren, gemeinsam benutzt werden. Beispielsweise benutzen bei einer derartigen Ausführungsform die dem Sektor 24-1 zugeordnete CMIs 20-1, 20-2, 20-3 die gleichen Funkträgerfrequenzen, die gleichen pseudoweißen Rausch-Codes (PN-Codes) und die gleichen PN-Code-Phasenoffsets mit den CMIs 20-4, 20-5 und 20-6, die einem anderen Sektor 24-2 zugeordnet sind. In diesem Simulcast-Modus kann daher eine einzelne BTS, wie beispielsweise die BTS 1-12, verwendet werden, um Teilnehmereinheiten 28 zu bedienen, die in den beiden Sektoren 24-1 und 24-2 lokalisiert sind.
Bei der folgenden Erläuterung sollte ersichtlich sein, dass, wenn Bezug auf ein Funkträgersignal gemacht wird, es eine besondere Funkfrequenz, besonderen PN-Code und besonderen PN-Code-Phasenoffset impliziert. Mit anderen Worten werden bei einem CDMA-System die Träger, die einzelne Funkkanäle spezifizieren, durch eine Trägerfrequenz, einen PN-Code und einen PN-Code-Phasenoffset spezifiziert.
Nun sei die Aufmerksamkeit auf 2 gerichtet, wobei die Anordnung der optischen Faser 18 und ihre Zwischenverbindung zwischen dem HIC 16 und verschiedenen CMIs 20 erläutert wird. Insbesondere wird jeder der CMIs 20-1 von einer optischen Faser 18 über einen entsprechenden optischen Splitter 32-1, 32-2,..., 32-c-1, 32-c gespeist. Auf diese Art und Weise wird die einzelne Faser 18 verwendet, um eine Anzahl von RF-Signalen, die auf einer einzigen optischen Trägerwellenlänge moduliert werden können, an eine Mehrzahl der CMIs 20-1, 20-2,..., 20-c zu verteilen.
In einer Vorwärts-Link-Richtung wird ein Modus unterstützt, bei dem das gleiche Funkträgersignal in mehrere Sektoren 24-1, 24-2,..., 24-s einer speziellen Simulcast-Gruppe zu strahlen ist. Dieser Modus beseitigt den Bedarf an Koaxialkabeln, Zwischenverstärkern und anderen Funkfrequenz-Einrichtungen, der andernfalls notwendig sein könnte, um zwischen verschiedenen CMIs 20-1, 20-2,..., 20-s in den Sektoren 24-1, 24-2,..., 24-s eingesetzt zu werden. Für den Umkehr-Link summieren die verschiedenen Opto-Koppler 22-1, 22-2,..., 22-c effizient die optisch modulierten Träger, die von jedem entsprechenden CMI 20-1, 20-2,..., 20-c emanieren. Mit dieser Anordnung kann eine einzelne zentral lokalisierte BTS 12-1 eine Anzahl von CMIs 20 bedienen, womit anfängliche Ausbaukosten verringert werden.
Wie nun besser verstanden werden kann, kann eine Bank von zentral lokalisierten BTSs 12-1, 12-2,..., 12-n die gemeinsame optischer Faser 18 außerdem verwenden, um Signale an eine Anzahl von CMIs 20 zu verteilen. Sogar bei voller Kapazität gibt es einen Vorteil, die BTSs 12 zentral zu lokalisieren, um den Zugriff für Wartung und Logistik zu erleichtern. Zusätzlich kann in Bereichen von hügligem Terrain und/oder einer großen Anzahl von hohen Gebäuden der Link-Ausbreitungsabstand von Natur aus begrenzt sein. Daher können mehrere CMIs 20 in einer Konfiguration eingesetzt werden, was die Funkfrequenzversorgung optimiert, während zur gleichen Zeit die Notwendigkeit, mehrere BTSs 12 einzusetzen, minimiert wird.
Wie in der Tabelle oben in 2 gezeigt ist, kann für eine Niedrig-Kapazität- oder anfängliche Systemausbaustufe (A) das Funkträgersignal f1 für jeden CMI 20-1, 20-2,..., 20-c identisch sein. Bei einer späteren Kapazitäts-erweiterten Konfiguration (B) können die Sektoren 24-1 und 24-2 immer noch eine Simulcast-Gruppe bilden, bei der sie mit dem gleichen Trägersignal f1 strahlen. Andere Sektoren, wie beispielsweise 24-c-1 und 24-c-2, können jedoch einem unterschiedlichen Trägersignal f2 zugewiesen sein, um eine zweite Simulcast-Gruppe zu bilden. Die beiden Funkfrequenz-Simulcast-Gruppen können noch auf einem einzigen optischen Träger befördert werden. Somit wird durch erneutes Zuweisen von Funkträgersignalen die Verkehrsabwicklungskapazität des Systems 10 ohne die Notwendigkeit erweitert, das System für RF-Ausbreitung neu auszugestalten oder zusätzliche Antennen oder Funk-Transceiving-Einrichtungen einzusetzen.
Es sollte ersichtlich sein, dass bei einem CDMA-System 10 eine zweite Kapazitäts-erweiterte Konfiguration (C) Gebrauch von der gleichen Trägerfrequenz wie der Träger f1 mit einem unterschiedlichen pseudoweißen Code c1 oder c2 für die unterschiedlichen Simulcast-Gruppen machen kann. Bei einem dritten Kapazitäts-erweiterten Szenario (D) können die gleiche Frequenz f1 und der gleiche Code c1 jedoch unterschiedlichen Code-Phasen p1 und p2 den beiden Simulcast-Gruppen zugewiesen werden.
Der HIC 16 wird ausführlicher in 3 gezeigt. Bei dieser speziellen Ansicht wird der Abschnitt dargestellt, der dem Implementieren der Vorwärtsrichtung, nämlich der Übertragungsrichtung von Signalen von den BTSs 12 aus an die CMIs 20 zugeordnet ist. Es ist ersichtlich, dass dieser Abschnitt eine Anzahl von RF-Abwärtsumsetzern 40-1, 40-2,..., 40-n aufweist, die mit einem RF-Kombinierer 42 gekoppelt sind, der seinerseits einen optischen Modulator 44 speist. Der optische Modulator 44 stellt die Vorwärts-Link-Richtungskomponente eines faseroptischen Transceivers 45 bereit.
Ein beispielhafter RF-Abwärtsumsetzer 40-1 empfängt die durch eine zugeordnete BTS 12-1 erzeugten RF-Signale und übersetzt ihre Trägerfrequenz in eine Trägerfrequenz in einem Bereich, der für Kabelverteilungsnetzwerke typischer ist. Bei der dargestellten Ausführungsform nimmt der RF-Abwärtsumsetzer 40-1 ein Signal mit einer Bandbreite von 1,25 MHz an, das gemäß dem drahtlosen CDMA-Schnittstellenstandard in der Vorwärtsrichtung an einem RF-Träger in einem Bereich von 1930–1990 MHz existieren kann, und wandelt die RF-Energie in eine niedrigere Zwischenfrequenz (IF) in dem Bereich von beispielsweise 57–750 MHz um. Bei der dargestellten Ausführungsform lieferte die BTS 12-1 Signale bei einer Trägerfrequenz f1 in dem angegebenen Bereich, und eine zweite Basisstation 12-1 lieferte ein Signal von 1,25 MHz bei einer unterschiedlichen Trägerfrequenz f2 jedoch noch in dem Vorwärts-Link-Bereich von 1930–1990 MHz, der für das PCS-Band typisch ist.
Typischerweise ist ein einzelner RF-Abwärtsumsetzer 40, jeder BTS 12 zugeordnet; es sollte jedoch ersichtlich sein, dass verschiedene andere Szenarien möglich sind. Beispielsweise kann die Funktion des RF-Kombinierers 42 vor dem durch die Elemente 40 implementierten Abwärtsumsetzungsprozess bereitgestellt werden.
Der RF-Kombinierer 42 nimmt die abwärtsumgesetzten RF-Signale an, die durch die Abwärtumsetzer 40-1 ... 40-2 ... 40-n erzeugt wurden, um ein einzelnes kombiniertes RF-Signal 43 zu erzeugen. Das kombinierte RF-Signal enthält immer noch Signalkomponenten, die auf eine Bandbreite von 6 MHz in dem Bereich von 57–750 MHz begrenzt sind, die die Trägerfrequenzen f1, f2, ..., fn enthalten. Es sollte in Übereinstimmung mit der obigen Erläuterung offensichtlich sein, dass ein gegebenes RF-Signal von 1,25 MHz auf einer gegebenen Trägerfrequenz f1 tatsächlich mehrere Verkehrskanäle enthalten kann, die mit unterschiedlichen Codes c1, c2,..., c_Q oder sogar unterschiedlichen Code-Phasen p1, p2,..., pz implementiert sein können. Das kombinierte RF-Signal 43 wird dann an den optischen Modulator 44 geliefert und auf eine optische Frequenz, wie beispielsweise bei einer Trägerfrequenz von 1550 Nanometern (nm) „upbanded", die für eine Übertragung über die optische Faser 18 geeignet ist.
4 zeigt die Abschnitte der Umkehr-Richtung des HIC 16 ausführlicher. Insbesondere nimmt ein optischer Detektor 50 Signale von der Faser 18 an, wie sie von mehreren CMIs 20 in den verschiedenen Sektoren 24 empfangen werden. Derartige Signale können beispielsweise auf einem einzigen optischen Träger in einem Wellenlängenbereich von 1310 Nanometer optisch moduliert sein. Der optische Detektor 50 stellt dann eine Abwärts-Umsetzung der Energie in dem optischen Band auf ein zweckmäßiges Zwischenfrequenz-Band (IF- Band), wie beispielsweise in dem Bereich von 5–52 MHz, bereit. Der optische Detektor 50 dient als der Empfänger oder der Umkehr-Link-Abschnitt des optischen Transceivers 45. Das durch den optischen Detektor 50 erzeugte kombinierte RF-Signal 51 kann daher Information bei einer Anzahl von Trägerfrequenzen f4, f5,..., fm enthalten.
Der RF-Aufwärtsumsetzer 52 übersetzt seinerseits derartige Signale in ein Band innerhalb des PCS-Bandes, das für umgekehrte drahtlose Übertragung verwendet wird, wie beispielsweise von 1850–1910 MHz, wie es zur Kopplung mit dem standardisierten Basis-Transceiver-System 12 geeignet ist.
Es sei nun die Aufmerksamkeit auf 5 gerichtet, wobei nun die Einzelheiten des CMI 20 an dem Vorwärts-Link angesprochen werden. Das 1550nm-Signal, das von der optischen Faser 18 empfangen wird, wird zuerst einem Splitter 60 zugeführt, um zu ermöglichen, dass ein Teil der optischen Energie einem optischen Detektor 62 zugeführt wird. Der optische Detektor 62 nimmt bei der bevorzugten Ausführungsform optische Signale in einem Bereich von beispielsweise 1550 nm an, wobei ein erfasstes Signal in einem 60 MHz breiten Vorwärtslink-Band bei dem 57–750 MHz IF-Träger bereitgestellt wird. Dieses Signal, das die mehreren RF-Träger f1, f2,..., f_n, Codes oder Code-Phasen enthalten kann, wie zuvor beschrieben, wird dann dem RF-Aufwärtsumsetzer 64 zugeführt. Der optische Detektor 62 und ein optischer Modulator 79 stellen einen optischen Transceiver 80 für den CMI 20 bereit.
Die Ausgabe des RF-Aufwärtsumsetzers 64 ist das Funkfrequenzsignal in dem erwarteten Vorwärts-Link-Bereich von 1930–1990 MHz. Ein Filter 66 schränkt die Übertragungsbandbreite auf eine einzige Kanalfrequenzbandbreite von ungefähr 1,25 MHz ein. Ein Signalprozessor 67 kann weitere Filterung, automatische Verstärkungssteuerung, Vorverstärkung oder Steuersignalfunktionen bereitstellen.
Bei der Empfangs- oder Umkehr-Link-Richtung werden an der primären Empfangsantenne 26-2 empfangene Signale zuerst einem rauscharmen Verstärker (LNA) 72-1 und einem Filter 74-1 zugeführt. Derartige Signale von Interesse sind in dem Bereich von 1850–1910 MHz, der das Frequenzband ist, das typischerweise Umkehr-Links in der PCS-Region zugeordnet ist. Das Filter 74-1 erzeugt somit ein bandbegrenztes Signal von 1,25 MHz, dass mehrere Träger, Codes und/oder Phasen aufweisen kann, wie zuvor beschrieben. Der Signalprozessor 75-1 erstellt derartige Signale zur RF-Abwärtsumsetzung zu dem IF-Band von 5–52 MHz.
Signale für die sekundäre oder Diversity-Antenne 26-3 werden durch ein zugeordnetes Filter 74-2, einen Signalprozessor 75-2 und einen RF-Abwärtsumsetzer 76-2 zugeführt, die Funktionen analog zu denen ihrer zugeordneten Gegenstücke 72-1, 74-1, 75-1 und 76-1 in der primären Kette durchführen. In diesem Fall liefert der RF-Abwärtsumsetzer 76-2 eine Frequenzverschiebung, die von der des RF-Abwärtsumsetzers 76-1 verschieden ist, jedoch immer noch in dem Band von 5–52 MHz liegt. Dies versieht ein System 10 mit der Fähigkeit, Diversity-Antennensignale zurückzuführen, sodass sie ordnungsgemäß durch die Empfangsseite der BTSs 12 verarbeitet werden können. Der RF-Kombinierer 78 nimmt seinerseits die Signale von den RF-Abwärtsumsetzern 76-1 und 76-2 an und führt sie einem optischen Modulator 44 zu, der die Information von Interesse in einen optischen Träger, wie beispielsweise in dem Bereich von 1310 nm, „upbands". Das optische Signal wird dann zu dem Kombinierer 60 und zurück an die Phase 18 geführt.
Es kann nun ersichtlich sein, wie verschiedene Komponenten, wie beispielsweise der HIC 16, das einzelne optische Faserkabel 18 und Kabelmikrozellenintegratoren 20 verwendet werden können, um den Transport von Signalen zwischen den BTSs 12 und Vorrichtungen zu verwalten, die in jeweiligen Sektoren 24 oder Zellen 22 strahlen. Mehrere CMIs 20 können somit zugewiesen werden, um auf den gleichen Funkfrequenzkanälen wie ein Simulcast-Cluster zu senden und zu empfangen. Im Vergleich zu einem herkömmlichen Verteilungsnetzwerk, bei dem die volle Kapazität eines RF-Kanals nicht voll genutzt wird, kann der Versorgungsbereich eines einzigen RF-Kanals durch den Simulcast von RF-Trägern über eine gemeinsame optische Faser erweitert werden. Dies liefert eine bedeutende Verbesserung beim Netzwerkwirkungsgrad und der Kapazitätssteuerung. Außerdem werden durch vollständiges Aufnehmen von optischen Modulations- und Erfassungs-Einrichtungen in den fernen CMIs 20 selber die Schwierigkeiten, die vorhergehenden hybriden Verteilungsnetzwerken zugeordnet sind, die die Zwischenverbindung sowohl von Koaxialkabeln als auch optischer Faser erfordern, vermieden.
Es sollte ebenfalls ersichtlich sein, dass die in jedem CMI 20 eingesetzten speziellen Filter 66, 74-1 und 74-2 gewählt werden, um die gewünschten funktionsmäßige Wirkung der Erfindung zu erreichen. Insbesondere müssen die Filter 66 und 74 auf die passende RF-Trägerfrequenz eingestellt werden, sodass die CMI-Simulcast-Cluster geeignet implementiert werden. Beispielsweise werden die gegebenen CMI-Clustern, wie beispielsweise den Clustern 24-1, 24-2, 24-3, zugeordnete Filter 66 jeweils auf die gleiche RF-Trägerfrequenz abgestimmt. Auf ähnliche Weise werden die Filter 74-1, 74-2, die derartigen CMIs 20-1, 20-2, 20-3 zugeordnet sind, die bestimmt sind, ein Teil eines Clusters zu sein, ebenfalls auf die gleiche Trägerfrequenz abgestimmt.
Daher erfordert eine Rekonfiguration des Verteilungsnetzwerks, wie beispielsweise, wenn ein System höherer Kapazität gewünscht wird, nur die Rekonfiguration der Filter 66 und 74. Dies kann entweder durch Implementieren derartiger Filter als eine abstimmbare Schaltung, die durch einen Techniker im Feld mit Potentiometern oder dergleichen abgestimmt werden kann, manuell durchgeführt werden, oder kann in einem ausgereifteren System programmierbar sein, sodass sie durch Steuersignale gesteuert werden können, die über die optische Faser 18 und verschiedenen fest zugeordneten Steuerkanäle innerhalb der zugeordneten verfügbaren Bandbreite des Vorgangs bereitgestellt werden.
Nun sei die Aufmerksamkeit auf 6 gerichtet, wobei die Art und Weise des Umschaltens von dem Simulcast-Modus in einen Modus, bei der mehrere Kanäle in jedem Sektor 24 aktiv sind, beschrieben werden kann. Wie in dieser Figur schematisch gezeigt ist, ist ein erster Sektor 24-1 benachbart einem zweiten Sektor 24-2 lokalisiert. Der erste Sektor 24-1 umfasst mindestens einen darin lokalisierten CMI 20-1, um mindestens einen Funkkanal bei einer gegebenen Frequenz, Code und Phase (f1, c1, p1) bereitzustellen, wie zuvor beschrieben wurde. Ein zweiter benachbarte Sektor 24-2 weist einen ersten CMI 20-2-1 sowie auch einen Hilfs- oder zweiten CMI 20-2-2 auf. Die Sektoren 24-1 und 24-2 können beispielsweise entlang einer Fernstrasse lokalisiert sein, die ein Verkehrsaufkommen erfährt, das beispielsweise während einer Stosszeit steigt und fällt.
Bei dieser Konfiguration ist der zweite CMI 20-2-2 angeordnet, um den gleichen RF-Versorgungsbereich oder die gleiche Ausleuchtzone wie der erste CMI 20-2-1 aufzuweisen, d.h. den Sektor 24-2 zu versorgen. Dies kann bereitgestellt werden, indem die Funkfrequenzausgaben des ersten und zweiten CMI 20-2-1, 20-2-2 summiert werden, um einen gemeinsamen Satz von Antennen 26 zu speisen. Alternativ können die ersten und zweiten CMIs 20-2-1 und 20-2-2 jeweils mit ihrer eigenen abschließenden RF-Ausgangsstufen- und Antennensystem versehen sein, das beispielsweise an dem gleichen Zellenmaststandort gemeinsam lokalisiert ist.
Mit weiterem Bezug auf 6 in Verbindung mit dem Ablaufdiagramm von 7 wird nun ein Prozess für das „blossoming" der Kapazität der Sektoren 24-1 und 24-2 beschrieben. In einem Anfangszustand 100 ist der Sektor 24-2 nicht besonders voll und stellt daher einen anfänglich relativ niedrigen Bedarf an das System 10. An diesem Punkt arbeitet, wie in der Tabelle zur linken des Ablaufdiagramms gezeigt ist, der erste CMI 20-2-1 mit einem ersten aktiven Funkkanal, wie beispielsweise durch Verwenden einer ersten Trägerfrequenz f1 und einem ersten Code und Codephase c1. Wie oben erläutert ist, wird dieser Kanal durch den CMI 20-1 in dem benachbarten Sektor 24-1 simulcast.
Schließlich erreicht das System einen Zustand 102, bei dem der Bedarf ansteigt. Das System beginnt dann Schritte zu unternehmen, um ein elegantes „blossoming" der Verwendung von Frequenzen in dem Bereich zu bewirken, der von dem System bedient wird. Nun wird beim Eintreten in einen Zustand 104 ein zweiter Kanal innerhalb des zweiten CMI 20-2-2 bei einer niedrigeren Leistung aktiviert. Der zweite Kanal kann mit der gleichen Funkfrequenz mit einem unterschiedlichen Code oder Codephase oder einer unterschiedlichen Funkfrequenz bereitgestellt werden. An diesem Punkt werden bestimmte der mobilen Einheiten, die in dem Sektor 24-2 lokalisiert sind, wie beispielsweise die mobile Einheit 26-1, an einem Punkt ausreichend nahe an dem CMI 20-2-2 lokalisiert sein, um den zweiten Kanal zu erfassen. Dies wird die Schaltungen in der mobilen Einheit 28-1 veranlassen, damit zu beginnen, in ihren weichen Weitergabemodus einzutreten, der normalerweise nur aktiviert wird, wenn sich die mobile Einheit 28-1 in eine neue Zelle bewegt. In diesem Fall kann jedoch die mobile Einheit 28-1 tatsächlich stationär sein. Tatsächlich veranlasst dies einige der mobilen Einheiten, wie beispielsweise die Einheit 28-1, die innerhalb des nahen Erfassungsbereichs des zweiten CMI 20-2-2 liegen, damit zu beginnen, auf dem zweiten Kanal zu arbeiten.
Das System tritt dann in einen Zustand 106 ein, bei dem der Leistungspegel des zweiten CMI 20-2-2 inkrementell auf einen vollen Betriebsleistungspegel erhöht wird, wobei allmählich alle mobilen Einheiten in eine weiche Weitergabe platziert werden. Im Zustand 110 wird der Leistungspegel des ersten CMI 20-2-1 allmählich verringert. Die Verarbeitung rückt zu Schritt 112 vor, um zu bestimmen, ob der CMI 20-2-1 auf Mindestleistung ist. Falls nicht, kehrt das System in den Zustand 110 zurück, bis der erste CMI 20-2-1 seinen Leistungszustand erreicht. Somit werden, wenn der Prozess durch die Zustände 110 und 112 schleift, mobile Einheiten, wie beispielsweise die mobile Einheit 28-3, an dem Rand des Versorgungsbereiches ihre weichen Weitergabevorgänge abschließen. Schließlich wird sogar die mobile Einheit 28-2, die nahe der Mitte des Sektors 24-2 lokalisiert ist, auf den neuen Kanal umgeschaltet. Sobald die Mindestleistung im Zustand 108 für den ersten CMI 20-2-1 erreicht ist, tritt er in einen Ruhezustand im Zustand 114 ein.
In 8 wird der entsprechende „Wilt"-Prozess beschrieben. In diesen Prozess wird eingetreten, wenn das System 10 einen Zustand erreicht, bei dem sich das Verkehrsaufkommen verringert und es scheint, dass es für die CMIs, die auf zwei unterschiedlichen Kanälen arbeiten, vorteilhafter sein würde, in einen Simulcast-Modus einzutreten.
Im ersten Zustand 120 erfährt das System 10 einen anfänglichen hohen Bedarf, bei dem die in den benachbarten Sektoren 24-1 und 24-2 verwendeten Funkkanäle unterschiedlich sind. Schließlich wird jedoch in einen Zustand 122 niedrigeren Bedarfs eingetreten, wie zuvor beschrieben, bei dem es wünschenswert wird, dass der Sektor 26-2 in einem Simulcast-Modus-Sektor 24-1 ist.
Wenn in einem Zustand 124 fortgefahren wird, wird der erste CMI 20-2-1 (der im Zustand 127 inaktiv war) auf eine anfänglich niedrigere Leistung gebracht. An diesem Punkt können bestimmte nahe mobile Einheiten, wie beispielsweise die mobile Einheit 28-1, ihre weiche Weitergabeverarbeitung ausführen.
Wenn in einen Zustand 126 eingetreten wird, wird der Leistungspegel der ersten CMIs 20-2-1 erneut gestuft. In diesem Fall wird der Leistungspegel des dem ersten CMI 20-2-1 zugeordneten Trägerfunkkanals inkrementell erhöht. Wenn fortgefahren wird, durch die Zustände 126 und 128 zu schleifen, fahren bestimmte mobile Einheiten, wie beispielsweise die mobile Einheit 28-1, fort, ihre weiche Weitergabeverarbeitung auszuführen und erreichen schließlich den Punkt, bei dem sie in eine weiche Weitergabeverarbeitung mit sowohl dem CMI 20-2-1 als auch dem CMI 20-2-2 eintreten werden.
Im Zustand 130 wird die Leistung des CMI 20-2-1 allmählich verringert. Dies veranlasst, dass mobile Einheiten an dem Rand des Versorgungsbereiches mit der weichen Weitergabe aufhören und nur durch den CMI 20-2-1 versorgt werden. Wenn mit den Zuständen 130 und 132 fortgefahren wird, dann wird die Leistung des CMI 20-2-2 allmählich verringert, um einen Mindestleistungspegelzustand zu erreichen, bei dem allen weichen Weitergabevorgänge ebenfalls aufhören.
Sobald jedoch der Leistungspegel des zweiten CMI 20-2-2 im Zustand 130 auf einen Punkt dekrementiert wird, bei dem er auf Mindestleistung ist, wird in einen Zustand 134 eingetreten, bei dem der zweite CMI 20-2-2 in einen Ruhemodus platziert wird. Das System 10 wird dadurch in einen Zustand zurückgeführt, bei dem die in dem Sektor 24-2 arbeitenden mobilen Einheiten 28-1, 28-2 und 28-3 alle die gleichen Funkkanalträger wie die mobilen Einheiten 28-7 in dem ersten Sektor 24-1 verwenden.
Obwohl diese Erfindung insbesondere mit Bezügen auf ihre bevorzugte Ausführungsformen gezeigt und beschrieben wurde, ist es für einen Fachmann offensichtlich, dass verschiedene Änderungen in Form und Einzelheiten darin durchgeführt werden können, ohne von dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen, wie er durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.

Claims

Drahtloses Kommunikationssystem (10), bei dem eine Mehrzahl von Zellen (22) benachbart einander lokalisiert sind, wobei das drahtlose Kommunikationssystem über einen spezifizierten Frequenzbereich arbeitet, um Signale in einer Vorwärtsrichtung von einer zentralen Basis-Transceiver-Station (12) zu den in den Zellen lokalisierten Teilnehmereinheiten (282) zu liefern, wobei das System umfasst: einen Hub-Schnittstellenumsetzer (16) zum Annehmen von Funkfrequenzsignalen von mindestens einer Basisstation, wobei die Funkfrequenzsignale mindestens ein Basisstations-Verkehrssignal, das auf einem Funkfrequenzträger (RF) moduliert ist, zum Umsetzen derartiger Funkfrequenzsignale in ein Vorwärtstransportsignal umfasst; ein Verteilungsnetzwerk (18) zum Verteilen des Vorwärtstransportsignals; eine Mehrzahl von Kabelintegratoren (20), die jeweils das Vorwärtstransportsignal von dem Verteilungsnetzwerk empfangen, wobei mindestens ein erster und zweiter Kabelintegrator einer gegebenen Ersten der Zellen zugeordnet ist, und wobei ein dritter Kabelintegrator einer benachbarten Zweiten der Zellen zugeordnet ist, wobei jeder der ersten, zweiten und dritten Kabelintegratoren ferner einen Übersetzer umfasst, um das Vorwärtstransportsignal in entsprechende Sendefunkträgersignale zu übersetzen; und einen Kabelintegrator-Controller zum Steuern der Sendefunkträgersignale, auf denen die Kabelintegratoren (20) arbeiten, sodass in einem Modus mit niedriger Kapazität das in dem ersten Kabelintegrator in der ersten Zelle aktive Sendefunkträgersignal das Gleiche wie das Sendefunkträgersignal ist, das in dem dritten Kabelintegrator in der zweiten Zelle aktiv ist, und der zweite Kabelintegrator inaktiv ist, und sodass, um einen Modus mit höherer Kapazität zu aktivieren, der zweite Kabelintegrator allmählich auf einen Betriebsleistungspegel mit einem zweiten Sendefunkträgersignal aktiviert wird, nachdem der erste Kabelintegrator allmählich deaktiviert wird.
System gemäß Anspruch 1, bei dem der Kabelintegrator-Controller zusätzlich die Sendefunkträgersignale steuert, auf denen die Kabelintegratoren arbeiten, sodass in dem Modus mit höheren Kapazität der zweite Kabelintegrator allmählich deaktiviert wird, um den Betrieb mit dem Sendefunkträgersignal einzustellen, nachdem der erste Kabelintegrator allmählich auf ein Betriebsleistungspegel aktiviert wurde, um den Betrieb mit dem ersten Sendefunkträgersignal wiederherzustellen.
System gemäß Anspruch 1, bei dem das Breitband-Verteilungsnetzwerk eine optische Faser verwendet und der Hub-Schnittstellenumsetzer zusätzlich umfasst: eine Mehrzahl von Funkfrequenz-Abwärtsumsetzern (RF-Abwärtsumsetzern), wobei jeder RF-Abwärtsumsetzer zum Umsetzen der Funkfrequenzenergie in eine Vorwärts-Link-Funkfrequenz-Bandbreite einschließlich des Funkfrequenzträgers in ein Ausgangszwischenfrequenzsignal an einem Zwischenfrequenzträger ist; einen Funkfrequenz-Kombinierer zum Kombinieren der Ausgangszwischenfrequenzsignale von mehreren Funkfrequenz-Abwärtsumsetzern, um ein kombiniertes Funkfrequenzsignal zu erzeugen; und einen optischen Modulator zum Aufwärtsumsetzen des kombinierten Funkfrequenzsignals, um das Transportsignal als ein optisches Signal zu erzeugen, das zur Übertragung über die optische Faser geeignet ist.
System gemäß Anspruch 1, bei dem die Zellen in Sektoren aufgeteilt sind, und wobei die ersten, zweiten und dritten Kabelintegratoren in zwei oder mehr benachbarten Zellsektoren eingesetzt werden.
System gemäß Anspruch 1, bei dem die Zellen in Mikrozellen aufgeteilt sind, und wobei die ersten, zweiten und dritten Kabelintegratoren in zwei oder mehr benachbarte Mikrozellen eingesetzt werden.
System gemäß Anspruch 1, bei dem CDMA (Code Division Multiple Access) verwendet wird, um die Verkehrssignale auf die Funkträgersignale zu modulieren, und wobei die Sendefunksignale in den beiden benachbarten Zellen einen gleichen pseudoweißen Rausch-Code (PN-Code) aufweisen.
System gemäß Anspruch 1, bei dem CDMA (Code Division Multiple Access) verwendet wird, um die Verkehrssignale auf die Funkträgersignale zu modulieren, und wobei die Sendefunksignale in den beiden benachbarten Zellen eine gleiche pseudoweiße Rausch-Codephase (PN-Codephase) aufweisen.
Verfahren zum Betreiben eines drahtlosen Kommunikationssystems, bei dem eine Mehrzahl von Zellen benachbart einander lokalisiert sind, wobei das drahtlose Kommunikationssystem über einen spezifizierten Frequenzbereich arbeitet, um Signale in einer Vorwärtsrichtung von einer zentralen Basis-Transceiver-Station zu in den Zellen lokalisierte mobile Teilnehmereinheiten zu liefern, wobei das Verfahren ein Steuern der im Betrieb der Zellen verwendeten Funksignale umfasst, mit folgenden Schritten: anfängliches Zuteilen des gleichen ersten Funksignals zu mindestens zwei benachbarten Zellen, um eine Simulcast-Gruppe zu bilden, bei der der gleiche erste Funkkanal in den benachbarten Zellen aktiv ist; und Bereitstellen einer erhöhten Systemkapazität, indem die in einer der Zellen lokalisierten mobilen Einheiten veranlasst werden, einen internen weichen Weitergabeprozess auszuführen, indem ein zweiter Funkkanal in mindestens einer der Zellen allmählich aktiviert und der erste Funkkanal in dieser Zelle allmählich deaktiviert wird, ohne explizit Weitergabebefehle an die mobilen Einheiten zu senden.
Verfahren gemäß Anspruch 8, bei dem der Schritt des allmählichen Aktivierens eines zweiten Funkkanals ferner umfasst: Einsetzen eines dritten Funk-Transceivers in der ersten Zelle, wobei der dritte Funk-Transceiver anfangs in einem Ruhezustand platziert ist; allmähliches Aktivieren des zweiten Funkkanals in dem dritten Funk-Transceiver auf einen Betriebsleistungspegel wenn das Verkehrsaufkommen ansteigt, wobei der zweite Funkkanal von dem ersten Funkkanal verschieden ist; allmähliches Verringern des Leistungspegels des ersten Funkkanals, der von dem in der ersten Zelle lokalisierten ersten Funk-Transceiver verwendet wird, sodass die Teilnehmereinheiten in der ersten Zelle durch ihre interne weichen Weitergabeverarbeitung auf dem zweiten Kanal arbeiten, ohne explizite Weitergabebefehle von der Basisstation empfangen zu haben.
Verfahren gemäß Anspruch 9, bei dem der Schritt des anfänglichen Zuteilens des ersten Funkkanals auf zwei Zellen ferner umfasst: Einsetzen eines ersten Funk-Transceivers in einer ersten Zelle; Einsetzen eines zweiten Funk-Transceivers in einer der ersten Zelle benachbarten zweiten Zelle; Zuteilen des gleichen ersten Funksignals zu den ersten und zweiten Zellen in einem Anfangszustand niedrigen Aufkommens, sodass in den ersten und zweiten Zellen arbeitende Teilnehmereinheiten auf dem gleichen Funkkanal arbeiten.