專利名稱：定向波束通信系統(tǒng)、定向波束通信方法、基站及控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于從包括有多個(gè)天線元件的天線陣列傳送而來的一定向波束來與位于由多個(gè)扇區(qū)所構(gòu)成的服務(wù)區(qū)中的一移動(dòng)發(fā)射站進(jìn)行通信的一定向波束通信系統(tǒng)和一定向波束通信方法。同時(shí)本發(fā)明還涉及在該定向波束通信系統(tǒng)和定向波束通信方法中所使用的一基站和一控制器。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的移動(dòng)通信系統(tǒng)使用一蜂窩式系統(tǒng)，通過將每一個(gè)都與一信元相關(guān)的多個(gè)基站安排在信元中而使該蜂窩式系統(tǒng)可覆蓋一服務(wù)區(qū)。
傳統(tǒng)的移動(dòng)通信系統(tǒng)采用了扇區(qū)結(jié)構(gòu)，在該扇區(qū)結(jié)構(gòu)中將一信元C劃分成多個(gè)扇區(qū)S并且每個(gè)扇區(qū)中安裝一基站天線，以便構(gòu)成服務(wù)區(qū)。
通常，傳統(tǒng)的移動(dòng)通信系統(tǒng)使用如圖1A所示的將一信元C劃分成三個(gè)扇區(qū)S的三扇區(qū)結(jié)構(gòu)，或者使用如圖1B所示的將一信元C劃分成六個(gè)扇區(qū)S的六扇區(qū)結(jié)構(gòu)。
在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，可使自調(diào)諧天線陣列傳輸定向波束的技術(shù)被認(rèn)為是可使移動(dòng)基站減小另一移動(dòng)基站所造成的干擾的一技術(shù)。
該技術(shù)可通過利用多個(gè)天線來傳輸定向波束并根據(jù)適當(dāng)?shù)丶訖?quán)值來組合其輸入到每個(gè)天線中的信號(hào)而減小了由另一移動(dòng)發(fā)射站所造成的干擾功率，以便發(fā)出定向的信號(hào)以對(duì)其進(jìn)行傳輸。
例如，在DS-CDMA(直接序列碼分多址)無線接入系統(tǒng)中，已提出了一種其利用上行鏈路的導(dǎo)頻符號(hào)的CAAAD(相干自適應(yīng)分集式天線陣列)接收方法。
在傳統(tǒng)的移動(dòng)通信系統(tǒng)中，大家熟知這樣一種自適應(yīng)天線陣列傳輸方法，該方法為上行鏈路中由RF發(fā)射機(jī)和接收機(jī)電路的幅度和相位波動(dòng)所形成的波束圖進(jìn)行補(bǔ)償并在下行鏈路中傳輸具有已補(bǔ)償波束圖的定向波束。
自適應(yīng)天線陣列傳輸方法可減小由位于同一扇區(qū)中的另一移動(dòng)發(fā)射站所造成的干擾功率以及位于另一信元或扇區(qū)中的另一移動(dòng)發(fā)射站所造成的干擾功率。
總而言之，在傳統(tǒng)的移動(dòng)通信站中存在兩種下行鏈路信道。一種是對(duì)每個(gè)移動(dòng)發(fā)射站所指定的專用信息進(jìn)行傳輸?shù)膶Ｓ眯诺溃硪环N是對(duì)扇區(qū)內(nèi)所有移動(dòng)發(fā)射站所公用的控制信息進(jìn)行傳輸?shù)墓残诺馈?br> 圖2A給出了用于在下行鏈路中對(duì)專用信道進(jìn)行傳輸?shù)囊徊ㄊ牟ㄊ鴪DB1和B2的示例。如圖2所示，基站BS利用陣列天線A將具有波束圖B1的定向波束傳送到移動(dòng)發(fā)射站MS#1，并且基站BS利用陣列天線A將具有波束圖B2的定向波束傳送到移動(dòng)發(fā)射站MS#2。
更具體的說，基站BS通過定向波束傳輸使每個(gè)移動(dòng)發(fā)射站MS#1或MS#2的專用信道的波束變窄了，以便減少移動(dòng)發(fā)射站MS#1與MS#2間的干擾功率。
另一方面，圖2B給出了用于在下行鏈路中對(duì)公用信道進(jìn)行傳輸?shù)囊徊ㄊ牟ㄊ鴪DB3的一示例。如圖2B所示，基站BS利用陣列天線A將具有波束圖B3的非定向波束傳送到移動(dòng)發(fā)射站MS#1和MS#2。
因?yàn)橛糜趥鬏斂刂菩畔⒌墓眯诺辣仨毐晃挥谕簧葏^(qū)中的所有基站所接收，因此如圖2B所示通過非定向波束來傳輸公用信道。公用信道可以由獨(dú)立與陣列天線所安裝的扇區(qū)天線所傳輸。
如圖3A所示，將應(yīng)用自適應(yīng)天線陣列傳輸方法的基站配置成各個(gè)扇區(qū)S1至S3的具有天線陣列A1至A3并且該基站根據(jù)為每個(gè)扇區(qū)所獨(dú)立創(chuàng)建的加權(quán)值來傳輸定向波束。
通常，能夠安裝在每個(gè)信元中的天線元件的數(shù)目受限于基站BS的安裝條件的限制。
例如，如圖3B所示，當(dāng)信元C包括六個(gè)或多個(gè)扇區(qū)(S1至S6)時(shí)，傳統(tǒng)的自適應(yīng)天線陣列傳輸方法設(shè)置了如圖4A和4B所示的其直線間隔為半波長的六個(gè)天線元件a1或a2，以便形成其波束寬度為17°的定向波束并對(duì)所形成的定向波束進(jìn)行傳輸。
圖4A和4B給出了在六扇區(qū)結(jié)構(gòu)中每個(gè)扇區(qū)S1或S2中的天線陣列A1或A2的天線元件a1或a2數(shù)目是六個(gè)的情況下的僅僅兩個(gè)相鄰扇區(qū)。假設(shè)天線元件的水平波束寬度是60°。
然而，當(dāng)扇區(qū)S的數(shù)目大于上述所述的數(shù)目時(shí)，每個(gè)扇區(qū)S1或S2中的天線陣列A1或A2的天線元件a1或a2數(shù)目則很少，以便增加陣列天線A1或A2所傳輸?shù)亩ㄏ虿ㄊ牟ㄊ鴮挾取＿@造成了這樣一個(gè)問題，即干擾抑制效果減小了。
尤其是，當(dāng)CDMA(碼分多址)系統(tǒng)用作無線接入系統(tǒng)時(shí)，基站通常利用用于對(duì)每個(gè)扇區(qū)進(jìn)行標(biāo)識(shí)的一特定擾碼以及用于對(duì)每個(gè)扇區(qū)中的每個(gè)信道進(jìn)行標(biāo)識(shí)的一信道化碼來傳播下行鏈路信號(hào)并對(duì)其進(jìn)行調(diào)制。
此時(shí)，信道化碼通常采用一正交碼，并且可維持其使用相同擾碼的信道間的正交性。因此，可將信道之間所造成的干擾功率控制到很小。
這里，在三扇區(qū)結(jié)構(gòu)的情況下，因?yàn)槊總€(gè)扇區(qū)中的陣列天線的天線元件數(shù)目相對(duì)很大，并且陣列天線所傳輸?shù)亩ㄏ虿ㄊ哂泻苄〉牟ㄊ鴮挾?，這樣可獲得很大的干擾抑制效果。
如果信道化碼的傳播因子是N，信道化碼的數(shù)目則是N。這里，在可對(duì)扇區(qū)中的N個(gè)信道或更多的信道進(jìn)行調(diào)節(jié)的情況下，信道化碼則不足，并且必須利用位于同一扇區(qū)中的用于對(duì)信道進(jìn)行標(biāo)識(shí)的多個(gè)擾碼來進(jìn)行通信。
然而，當(dāng)多個(gè)擾碼用在同一扇區(qū)中使用時(shí)，其分配有不同擾碼的信道之間會(huì)產(chǎn)生干擾，并且這導(dǎo)致了這樣一個(gè)問題，即系統(tǒng)容量減小了。
另一方面，在六扇區(qū)結(jié)構(gòu)的情況下，每個(gè)扇區(qū)的面積是三扇區(qū)結(jié)構(gòu)的情況下的每個(gè)扇區(qū)面積的一半。所以每個(gè)扇區(qū)被補(bǔ)償?shù)囊苿?dòng)站數(shù)目是一半，因此，信道化碼不欠缺。
然而，因?yàn)槿缟纤龅拿總€(gè)扇區(qū)中的陣列天線的天線元件數(shù)目減少了，陣列天線所傳輸?shù)亩ㄏ虿ㄊ牟ㄊ鴮挾仁窃黾拥?，這導(dǎo)致了干擾抑制效果減小了。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)前面所描述的，本發(fā)明的一個(gè)目的就是提出了一種定向波束通信系統(tǒng)、一種定向波束通信方法、一基站以及一控制器，由此通過在多個(gè)相鄰扇區(qū)中共用一陣列天線而減小了將要傳送的定向波束的波束寬度，以便增加干擾抑制效果和系統(tǒng)容量，同時(shí)可確保分配給移動(dòng)發(fā)射站的信道化碼數(shù)目。
本發(fā)明的第一方面概述了一定向波束通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用從包括有多個(gè)天線元件的天線陣列傳送而來的一定向波束來與位于由多個(gè)扇區(qū)所構(gòu)成的服務(wù)區(qū)中的一移動(dòng)發(fā)射站進(jìn)行通信。在至少兩個(gè)相鄰扇區(qū)中共用用于對(duì)定向波束進(jìn)行傳輸?shù)年嚵刑炀€。
本發(fā)明的第二方面概述了一定向波束通信方法，該方法利用從包括有多個(gè)天線元件的天線陣列傳送而來的一定向波束來與位于由多個(gè)扇區(qū)所構(gòu)成的服務(wù)區(qū)中的一移動(dòng)發(fā)射站進(jìn)行通信。在至少兩個(gè)相鄰扇區(qū)中共用用于對(duì)定向波束進(jìn)行傳輸?shù)年嚵刑炀€。
本發(fā)明的第三方面概述了一基站，該基站利用利用從包括有多個(gè)天線元件的天線陣列傳送而來的一定向波束來與位于由多個(gè)扇區(qū)所構(gòu)成的服務(wù)區(qū)中的一移動(dòng)發(fā)射站進(jìn)行通信。在至少兩個(gè)相鄰扇區(qū)中共用用于對(duì)定向波束進(jìn)行傳輸?shù)年嚵刑炀€。
在第三方面，基站包括一接收機(jī)和一傳播調(diào)制器。該接收機(jī)被配置成獲得了由移動(dòng)發(fā)射站所測(cè)定的公共信道的接收質(zhì)量信息。該傳播調(diào)制器利用一擾碼來執(zhí)行傳播調(diào)制。根據(jù)接收質(zhì)量信息所指定的移動(dòng)發(fā)射站的位置來將擾碼分配給該移動(dòng)發(fā)射站所處的扇區(qū)。
在第三方面，通過所安裝的獨(dú)立于陣列天線的一扇區(qū)天線來傳輸公用信道。為所述每個(gè)扇區(qū)安裝了該扇區(qū)天線。
在第三方面，基站可包括一DOA估計(jì)器和一傳播調(diào)制器。該DOA估計(jì)器被配置成對(duì)從移動(dòng)發(fā)射站傳送來的信號(hào)的到達(dá)方向進(jìn)行估計(jì)。該傳播調(diào)制器利用一擾碼來執(zhí)行傳播調(diào)制。根據(jù)由達(dá)到方向所指定的移動(dòng)發(fā)射站的位置來將該擾碼分配給移動(dòng)站下行鏈路的專用信道。
本發(fā)明的第四方面概述了一種對(duì)基站進(jìn)行控制的控制器，該基站利用利用從包括有多個(gè)天線元件的天線陣列傳送而來的一定向波束來與位于由多個(gè)扇區(qū)所構(gòu)成的服務(wù)區(qū)中的一移動(dòng)發(fā)射站進(jìn)行通信。該控制器包括一位置指定器、一擾碼分配器、以及一通知器。該位置指定器根據(jù)移動(dòng)發(fā)射站上的公用信道的接收質(zhì)量或從移動(dòng)發(fā)射站傳送來的信號(hào)的到達(dá)方向來指定移動(dòng)發(fā)射站的位置；該擾碼分配器將一擾碼分配給移動(dòng)發(fā)射站的下行鏈路的專用信道。該通知器被配置成向基站通知所分配的擾碼。


圖1A和1B給出了傳統(tǒng)扇區(qū)結(jié)構(gòu)的示意圖；圖2A和2B給出了傳統(tǒng)的在下行鏈路中所傳輸?shù)囊徊ㄊ牟ㄊ鴪D的示意圖；圖3A和3B給出了傳統(tǒng)的移動(dòng)發(fā)射站的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4A給出了應(yīng)用于傳統(tǒng)定向波束傳輸?shù)幕镜奶炀€陣列所傳送的水平波束圖的示意圖；圖4B給出了應(yīng)用于傳統(tǒng)定向波束傳輸?shù)幕镜奶炀€元件所傳送的水平波束圖的示意圖；圖5給出了根據(jù)第一實(shí)施例的定向波束通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6A給出了根據(jù)第一實(shí)施例的由基站的陣列天線所傳送的水平波束圖的示意圖；圖6B給出了根據(jù)第一實(shí)施例的由基站的天線元件所傳送的水平波束圖的示意圖；圖7A給出了根據(jù)第二實(shí)施例的由基站的陣列天線所傳送的水平波束圖的示意圖；圖7B給出了根據(jù)第二實(shí)施例的由基站的天線元件所傳送的水平波束圖的示意圖；圖8給出了根據(jù)第二實(shí)施例的其共用基站陣列天線的扇區(qū)間的擾碼變換控制示意圖。
圖9給出了根據(jù)第二實(shí)施例的定向波束通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖10給出了根據(jù)第二實(shí)施例的定向波束通信系統(tǒng)的操作流程圖；圖11給出了根據(jù)第二實(shí)施例的定向波束通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方框圖；圖12給出了根據(jù)第三實(shí)施例的定向波束通信系統(tǒng)的操作流程圖。
具體實(shí)施例方式
參考圖5至圖6，對(duì)本發(fā)明的第一實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的說明。圖5給出了根據(jù)第一實(shí)施例的定向波束通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。
如圖5所示，根據(jù)第一實(shí)施例的定向波束通信系統(tǒng)包括位于信元C1和C2上的多個(gè)移動(dòng)發(fā)射站MS、所安裝的分別與多個(gè)信元S1和S2相對(duì)應(yīng)的多個(gè)基站BS1和BS2、以及與基站BS1和BS2相連的一無線電網(wǎng)絡(luò)控制器(RNC)。
無線電網(wǎng)絡(luò)控制器2通過有線傳輸路徑而與多個(gè)基站BS1和BS2相連。無線電網(wǎng)絡(luò)控制器2被配置成執(zhí)行每個(gè)移動(dòng)發(fā)射站MS的位置登記管理、為每個(gè)基站BS1和BS2分配擾碼等等。
基站BS1包括由每一扇區(qū)多個(gè)天線元件a1組成的一天線陣列A1，并且基站BS2包括由每一扇區(qū)多個(gè)天線矩陣a2組成的一天線陣列A2。
每個(gè)基站BS1和BS2利用由每個(gè)陣列天線A1和A2所傳輸?shù)亩ㄏ虿ㄊ鴣砼c位于一服務(wù)區(qū)中的多個(gè)扇區(qū)上的移動(dòng)發(fā)射站MS進(jìn)行通信。
在傳統(tǒng)定向波束通信系統(tǒng)中，每個(gè)扇區(qū)的每個(gè)陣列天線包括六個(gè)天線元件。在總的六扇區(qū)中每一信元的陣列天線的天線元件數(shù)目是36。
尤其是在第一實(shí)施例中，如圖6A所示，每個(gè)天線元件具有120°的水平波束寬度以可覆蓋住兩個(gè)扇區(qū)S1和S2，并且在每個(gè)基站BS1和BS2中的相鄰扇區(qū)S1和S2之間共用一個(gè)12個(gè)元件的陣列天線A。
特別是，如圖6B所示，12個(gè)天線元件以間隔為半波長而線性排列，以便形成其波束寬度為8.5°的定向波束并對(duì)所形成的定向波束進(jìn)行傳輸。
根據(jù)第一實(shí)施例，定向波束通信系統(tǒng)通過在多個(gè)扇區(qū)S1和S2中共用其具有多個(gè)天線元件的陣列天線A而增加了干擾抑制效果，并且使定向波束的水平波束寬度變窄了。
參考圖7A至10，對(duì)本發(fā)明的第二實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的說明。
圖7A給出了根據(jù)第二實(shí)施例的水平波束圖及由基站所傳輸?shù)墓残诺赖臄_碼的一示例。
圖7B給出了根據(jù)第二實(shí)施例的水平波束圖及由基站所傳輸?shù)膶Ｓ眯诺赖臄_碼的一示例。
如圖7A所示，在第二實(shí)施例中，由為每個(gè)扇區(qū)S1和S2所安裝的獨(dú)立于天線陣列A的扇區(qū)天線SA1和SA2來傳輸公用信道。
這些扇區(qū)天線SA1和SA2的波束圖具有60°的波束寬度。將各個(gè)特定的擾碼#1和#2分配給扇區(qū)S1和S2。
在第二實(shí)施例中，基站MS被配置成對(duì)傳輸?shù)矫總€(gè)扇區(qū)S1和S2的每個(gè)公共導(dǎo)頻信道(CPICH)的接收質(zhì)量(例如，所接收到的信號(hào)功率)進(jìn)行測(cè)定。無線電網(wǎng)絡(luò)控制器2被配置成將其公共導(dǎo)頻信道具有最佳接收質(zhì)量的扇區(qū)選為移動(dòng)發(fā)射站MS所處的扇區(qū)。
特別是，移動(dòng)發(fā)射站MS測(cè)定每個(gè)公共導(dǎo)頻信道的接收質(zhì)量并通過基站BS將接收質(zhì)量的測(cè)定結(jié)果通知給無線電網(wǎng)絡(luò)控制器2。無線電網(wǎng)絡(luò)控制器2確定移動(dòng)發(fā)射站所處的扇區(qū)。
無線電網(wǎng)絡(luò)控制器2被配置成將每個(gè)移動(dòng)發(fā)射站MS所處扇區(qū)所指定的一擾碼分配給移動(dòng)發(fā)射站MS的專用信道。
如圖7B所示，基站BS被配置成利用定向波束來對(duì)其分配有一擾碼的專用信道進(jìn)行傳輸，該擾碼是移動(dòng)發(fā)射站MS所處的扇區(qū)所指定的一擾碼。
另外，在第二實(shí)施例中，如圖8所示，在移動(dòng)發(fā)射站MS從一扇區(qū)S1移動(dòng)到一扇區(qū)S2的情況下，移動(dòng)發(fā)射站MS根據(jù)傳送到扇區(qū)S1和S2的公共導(dǎo)頻信道的接收質(zhì)量來檢測(cè)移動(dòng)發(fā)射站MS所處扇區(qū)的變化，并且無線電網(wǎng)絡(luò)控制器2將扇區(qū)S1所指定的擾碼#1變?yōu)樯葏^(qū)S2所指定的擾碼#2。這里，扇區(qū)S1和S2共用陣列天線A。
此時(shí)，無需考慮擾碼的變化即可連續(xù)的更新定向波束的加權(quán)值(天線值)。
(定向波束通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu))圖9給出了根據(jù)第二實(shí)施例的定向波束通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方框圖。
如圖9所示，移動(dòng)發(fā)射站MS包括一接收單元31、一接收質(zhì)量測(cè)定單元32、一通知單元33、以及一傳輸單元34。
接收單元31被配置成接收從多個(gè)基站BS傳送而來的公用信道和專用信道。
接收質(zhì)量測(cè)定單元32被配置成測(cè)定所接收到的公用信道的接收質(zhì)量。
通知單元33被配置成通過基站BS將來自傳輸單元34的由接收質(zhì)量測(cè)定單元32所測(cè)定的接收質(zhì)量信息通知給無線電網(wǎng)絡(luò)控制器2。
無線電網(wǎng)絡(luò)控制器2被配置成對(duì)基站BS進(jìn)行控制。如圖9所示，無線電網(wǎng)絡(luò)控制器包括一通信單元21、一當(dāng)前位置確定單元22、以及一擾碼分配單元23。
通信單元21被配置成通過有線傳輸路徑來將數(shù)據(jù)傳送到每個(gè)基站BS，并通過有線傳輸路徑來接收來自每個(gè)基站BS的數(shù)據(jù)。
當(dāng)前位置確定單元22被配置成根據(jù)移動(dòng)發(fā)射站BS所通知的公用信道的接收質(zhì)量信息來確定每個(gè)移動(dòng)發(fā)射站MS的當(dāng)前位置。
擾碼分配單元23被配置成根據(jù)所確定的當(dāng)前位置來分配擾碼。
通信單元21將擾碼分配單元23所分配的擾碼通知給每個(gè)基站BS。
基站BS被配置成利用由包括有多個(gè)天線元件的一陣列天線所傳送的定向波束來與位于由多個(gè)扇區(qū)S所構(gòu)成的服務(wù)區(qū)中的移動(dòng)發(fā)射站MS進(jìn)行通信。
如圖9所示，基站BS包括一陣列天線控制單元11、一扇區(qū)天線控制單元12、一通信單元13、以及一傳播調(diào)制單元17。
陣列天線控制單元11被配置成控制哪個(gè)扇區(qū)可共用陣列天線14的扇區(qū)。陣列天線控制單元11被配置成允許陣列天線14可執(zhí)行定向波束的傳輸和接收。
扇區(qū)天線控制單元12被配置成控制扇區(qū)天線15。安裝并獨(dú)立提供給陣列天線14一個(gè)或多個(gè)扇區(qū)天線1以便與多個(gè)扇區(qū)相對(duì)應(yīng)。通過該扇區(qū)天線15來傳輸和接收公用信道。
通信單元13通過有線通信路徑將數(shù)據(jù)傳送到無線電網(wǎng)絡(luò)控制器2，并通過有線通信路徑來接收無線電網(wǎng)絡(luò)控制器2的數(shù)據(jù)。
例如，通信單元13獲得了由移動(dòng)發(fā)射站MS對(duì)其進(jìn)行測(cè)定的公用信道的接收質(zhì)量信息。
傳播調(diào)制單元17被配置成利用分配給移動(dòng)發(fā)射站MS所處扇區(qū)的特定擾碼來執(zhí)行傳播調(diào)制。
(定向波束通信系統(tǒng)的工作狀況)
圖10給出了根據(jù)第二實(shí)施例的用于改變定向波束通信系統(tǒng)中的擾碼的一控制處理的流程圖。
如圖10所示，在步驟101，當(dāng)移動(dòng)發(fā)射站MS從扇區(qū)S1移動(dòng)到扇區(qū)S2時(shí)，在步驟102，移動(dòng)發(fā)射站MS的接收質(zhì)量測(cè)定單元32對(duì)每個(gè)扇區(qū)S1和S2的公共導(dǎo)頻信道所接收的信號(hào)功率進(jìn)行測(cè)定。
在步驟103，移動(dòng)發(fā)射站MS的通知單元33通過基站BS將所測(cè)定的接收信號(hào)功率通知給無線電網(wǎng)絡(luò)控制器2的通信單元21。
在步驟104，無線電網(wǎng)絡(luò)控制器2的當(dāng)前位置確定單元22根據(jù)所通知的移動(dòng)發(fā)射站的接收信號(hào)功率來確定移動(dòng)發(fā)射站MS的當(dāng)前位置。
在步驟105，擾碼分配單元23將特定擾碼分配給當(dāng)前位置(扇區(qū))，并且通信單元21將所分配的擾碼通知給每個(gè)基站BS。
在步驟106，基站的通信單元13接收來自無線電網(wǎng)絡(luò)控制器2的通知，并且傳播調(diào)制單元17利用無線電網(wǎng)絡(luò)控制器2所通知的擾碼來執(zhí)行傳播調(diào)制。
陣列天線控制單元11控制對(duì)陣列天線14的共用，以便利用定向波束來傳輸專用信道。
(定向波束通信系統(tǒng)的操作和效果)利用根據(jù)第二實(shí)施例的定向波束通信系統(tǒng)，可在多個(gè)扇區(qū)中共用陣列天線14，這使得每個(gè)扇區(qū)中所使用的天線元件數(shù)目增加了。
因此，定向波束的波束寬度變窄了，并且干擾抑制效果增加了。
在第二實(shí)施例中，移動(dòng)發(fā)射站MS的接收質(zhì)量測(cè)定單元32對(duì)每個(gè)公共導(dǎo)頻信道的接收質(zhì)量進(jìn)行測(cè)定。無線電網(wǎng)絡(luò)控制器2限據(jù)所測(cè)定的接收質(zhì)量來確定移動(dòng)發(fā)射站MS的當(dāng)前位置，并根據(jù)所確定的當(dāng)前位置來控制對(duì)陣列天線的共用。
因此，根據(jù)移動(dòng)發(fā)射站MS的接收環(huán)境可有效的執(zhí)行定向波束的傳輸和接收。
另外，在第二實(shí)施例中，通過所提供的獨(dú)立于陣列天線14的扇區(qū)天線15來傳輸公用信道。
因此，可根據(jù)不同的波束圖來控制公用信道和專用信道。，并且根據(jù)通信環(huán)境可實(shí)現(xiàn)定向波束的各種控制。
另外，在第二實(shí)施例中，每個(gè)扇區(qū)被分配有一特定擾碼。因此，即使當(dāng)在相鄰扇區(qū)中共用陣列天線14時(shí)，不會(huì)存在信道化碼不足的問題，并且可確保將大量的信道分配給移動(dòng)發(fā)射站MS。
參考圖11和12，對(duì)本發(fā)明第三實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的說明。
在第三實(shí)施例中，基站BS利用在每個(gè)陣列天線中所接收的上行鏈路信號(hào)來估計(jì)從每個(gè)移動(dòng)發(fā)射站傳送來的信號(hào)的到達(dá)方向(DOA)。無線電網(wǎng)絡(luò)控制器2被配置成根據(jù)所估計(jì)的DOA來確定移動(dòng)發(fā)射站所處的扇區(qū)。
特別是，移動(dòng)發(fā)射站BS估計(jì)每個(gè)移動(dòng)發(fā)射站MS的DOA，并將所估計(jì)的DOS通知給無線電網(wǎng)絡(luò)控制器2。
無線電網(wǎng)絡(luò)控制器2確定移動(dòng)發(fā)射站MS所處的扇區(qū)。無線電網(wǎng)絡(luò)控制器2將所指定的扇區(qū)所特有的擾碼分配給每個(gè)移動(dòng)發(fā)射站的專用信道。
隨后，移動(dòng)發(fā)射站BS利用定向波束來將具有所分配的擾碼的專用信道傳送到下行鏈路中的每個(gè)用戶，該擾碼是所指定的扇區(qū)所特有的擾碼。
這里，在估計(jì)DOA的方法中，例如，基站BS中的陣列天線主瓣是每單位階躍角度所掃描的全部方向(例如1°)，并且將具有最大接收功率的方向確定為所估計(jì)的DOA。
當(dāng)移動(dòng)發(fā)射站MS從共用陣列天線的扇區(qū)S1移動(dòng)到扇區(qū)S2時(shí)，并且當(dāng)從移動(dòng)發(fā)射站MS傳送來的上行鏈路信號(hào)地DOA超過了與扇區(qū)間的預(yù)定邊界相對(duì)應(yīng)的方向(角度)時(shí)，無線網(wǎng)絡(luò)控制器2改變擾碼。這里，通過DOA估計(jì)而獲得了上行鏈路信號(hào)的DOA。
(定向波束通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu))圖11給出了根據(jù)第三實(shí)施例的定向波束通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方框圖。在第三實(shí)施例中，移動(dòng)發(fā)射站MS不必具有特殊的結(jié)構(gòu)并且可由公知的設(shè)備來實(shí)現(xiàn)。
如圖11所示，基站BS包括一陣列天線控制單元11、一DOA估計(jì)單元16、一通信單元13、以及一傳播調(diào)制單元17。
陣列天線控制單元11被配置成控制陣列天線14以便執(zhí)行定向波束的傳輸和接收以及陣列天線14的共用。
通信單元13被配置成通過有線傳輸路徑來將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綗o線電網(wǎng)絡(luò)控制器2，并通過有線傳輸路徑來接收來自無線電網(wǎng)絡(luò)控制器2的數(shù)據(jù)。
DOA估計(jì)單元16被配置成估計(jì)從移動(dòng)發(fā)射站MS傳送來的信號(hào)的到達(dá)方向。
傳播調(diào)制單元17被配置成利用分配給移動(dòng)發(fā)射站MS所處扇區(qū)的特定擾碼來執(zhí)行傳播調(diào)制。這里，根據(jù)所估計(jì)的到達(dá)方向?qū)_碼所指定的移動(dòng)發(fā)射站MS所處的位置，將擾碼分配給移動(dòng)站MS所處的扇區(qū)。
如圖11所示，無線電網(wǎng)絡(luò)控制器2包括一通信單元21、一當(dāng)前位置確定單元22、一擾碼分配單元23。
通信單元21被配置成通過有線傳輸路徑來將數(shù)據(jù)傳送到每個(gè)基站BS，并通過有線傳輸路徑來接收來自每個(gè)基站BS的數(shù)據(jù)。
當(dāng)前位置確定單元22被配置成根據(jù)從移動(dòng)發(fā)射站BS傳送來的信號(hào)的到達(dá)方向來確定每個(gè)移動(dòng)發(fā)射站MS的當(dāng)前位置。
擾碼分配單元23被配置成根據(jù)所確定的當(dāng)前位置來將擾碼分配給移動(dòng)發(fā)射站所處的扇區(qū)。
通過通信單元21將擾碼分配單元23所分配的擾碼通知給每個(gè)基站BS。
(定向波束通信系統(tǒng)的工作狀況)圖12給出了根據(jù)第三實(shí)施例的用于改變定向波束通信系統(tǒng)中的擾碼的一控制處理的流程圖。
如圖12所示，在步驟201，當(dāng)移動(dòng)發(fā)射站MS從扇區(qū)S1移動(dòng)到扇區(qū)S2時(shí)，在步驟202，基站BS的DOA固定單元16對(duì)每個(gè)移動(dòng)發(fā)射站MS的上行鏈路信號(hào)的DOA進(jìn)行估計(jì)。
在步驟203，每個(gè)基站BS的通信單元13將所估計(jì)的DOA通知給無線電網(wǎng)絡(luò)控制器2的通信單元21。
在步驟204，無線電網(wǎng)絡(luò)控制器2的通信單元21接收所通知的DOA，并且當(dāng)前位置確定單元22根據(jù)基站BS所通知的DOA來確定移動(dòng)發(fā)射站MS的所處的扇區(qū)。
在步驟205，擾碼分配單元23將特定擾碼分配給移動(dòng)發(fā)射站MS所處的扇區(qū)。通信單元21將所分配的擾碼通知給每個(gè)基站BS。
在步驟206，基站的通信單元13接收無線電網(wǎng)絡(luò)控制器2所通知的擾碼且傳播調(diào)制單元17利用無線電網(wǎng)絡(luò)控制器2所通知的擾碼來執(zhí)行傳播調(diào)制。陣列天線控制單元11控制對(duì)陣列天線的共用，以便利用定向波束來傳輸專用信道。
(定向波束通信系統(tǒng)的操作和效果)利用根據(jù)第三實(shí)施例的定向波束通信系統(tǒng)，通過在多個(gè)扇區(qū)中共用陣列天線14可使每個(gè)扇區(qū)中所使用的天線元件數(shù)目增加了。
其結(jié)果是，定向波束的波束寬度變窄了，并且干擾抑制效果增加了。
尤其是在第三實(shí)施例中，DOA估計(jì)單元16估計(jì)從移動(dòng)發(fā)射站MS傳送來的信號(hào)的DOA，并且根據(jù)所估計(jì)的DOA來確定移動(dòng)發(fā)射站MS的當(dāng)前位置。
因此，可更準(zhǔn)確的確定移動(dòng)發(fā)射站MS的當(dāng)前位置，并且根據(jù)移動(dòng)發(fā)射站MS的當(dāng)前位置可有效的執(zhí)行定向波束的傳播和接收。
值得注意的是在第三實(shí)施例中，每個(gè)扇區(qū)分配有一特定擾碼。因此，即使當(dāng)在相鄰扇區(qū)中共用陣列天線14時(shí)，也不會(huì)存在信道化碼不足的問題，并且可確保將大量的信道分配給移動(dòng)發(fā)射站MS。
如上所述的，根據(jù)本發(fā)明，在包括有多個(gè)扇區(qū)的扇區(qū)結(jié)構(gòu)中，在多個(gè)相鄰扇區(qū)中共用一陣列天線，這可使得定向波束具有較窄的水平波束寬度，同時(shí)刻確保分配給移動(dòng)發(fā)射站的信道化碼數(shù)目，以便增加干擾抑制效果。其結(jié)果是，定向波束通信系統(tǒng)的系統(tǒng)容量也增加了。
對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說其他的優(yōu)點(diǎn)和修改也是顯而易見的。因此，具有更廣方面的本發(fā)明并不局限于這里所示出的并且所描述的具體說明及示例性實(shí)施例。因此，在不脫離由隨后權(quán)利要求及其等價(jià)體所定義的一般發(fā)明構(gòu)思的精神和范圍的情況下，可對(duì)其作出各種修改。
權(quán)利要求
1.一種定向波束通信系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)利用從包括有多個(gè)天線元件的天線陣列傳送而來的一定向波束來與位于由多個(gè)扇區(qū)所構(gòu)成的服務(wù)區(qū)中的一移動(dòng)發(fā)射站進(jìn)行通信，其中在至少兩個(gè)相鄰扇區(qū)中共用用于對(duì)定向波束進(jìn)行傳輸?shù)年嚵刑炀€。
2.一種定向波束通信方法，其特征在于，該方法利用從包括有多個(gè)天線元件的天線陣列傳送而來的一定向波束來與位于由多個(gè)扇區(qū)所構(gòu)成的服務(wù)區(qū)中的一移動(dòng)發(fā)射站進(jìn)行通信，其中在至少兩個(gè)相鄰扇區(qū)中共用用于對(duì)定向波束進(jìn)行傳輸?shù)年嚵刑炀€。
3.一種基站，其特征在于，該基站利用從包括有多個(gè)天線元件的天線陣列傳送而來的一定向波束來與位于由多個(gè)扇區(qū)所構(gòu)成的服務(wù)區(qū)中的一移動(dòng)發(fā)射站進(jìn)行通信，其中在至少兩個(gè)相鄰扇區(qū)中共用用于對(duì)定向波束進(jìn)行傳輸?shù)年嚵刑炀€。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的基站，其特征在于，包括一接收機(jī)，該接收機(jī)用于獲得了移動(dòng)發(fā)射站所測(cè)定的公共信道的接收質(zhì)量信息；一傳播調(diào)制器，該傳播調(diào)制器被配置成利用一擾碼來執(zhí)行傳播調(diào)制，根據(jù)由接收質(zhì)量信息所指定的移動(dòng)發(fā)射站的位置來將該擾碼分配給移動(dòng)發(fā)射站下行鏈路的專用信道。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的基站，其特征在于，通過所安裝的獨(dú)立于陣列天線的一扇區(qū)天線來傳輸公用信道，并且為所述每個(gè)扇區(qū)安裝了該扇區(qū)天線。
6.根據(jù)權(quán)利要求3的基站，其特征在于，包括一DOA估計(jì)器，該DOA估計(jì)器被配置成對(duì)從移動(dòng)發(fā)射站傳送來的信號(hào)的到達(dá)方向進(jìn)行估計(jì)；以及一傳播調(diào)制器，該傳播調(diào)制器被配置成利用一擾碼來執(zhí)行傳播調(diào)制，根據(jù)由達(dá)到方向所指定的移動(dòng)發(fā)射站的位置來將該擾碼分配給該移動(dòng)發(fā)射站的下行鏈路的專用信道。
7.一種對(duì)基站進(jìn)行控制的控制器，該基站用于利用利用從包括有多個(gè)天線元件的天線陣列傳送而來的一定向波束來與位于由多個(gè)扇區(qū)所構(gòu)成的服務(wù)區(qū)中的一移動(dòng)發(fā)射站進(jìn)行通信，該控制器包括一位置指定器、該位置指定器被配置成根據(jù)移動(dòng)發(fā)射站上的公用信道的接收質(zhì)量或從移動(dòng)發(fā)射站傳送來的信號(hào)的到達(dá)方向來指定移動(dòng)發(fā)射站的位置；一擾碼分配器、該擾碼分配器被配置成將一擾碼分配給該移動(dòng)發(fā)射站的下行鏈路的專用信道；以及一通知器。該通知器被配置成向基站通知所分配的擾碼。
全文摘要
本發(fā)明的一個(gè)目的就是提出了一種定向波束通信系統(tǒng)，由此通過在多個(gè)相鄰扇區(qū)中共用一陣列天線而減小了將要傳送的定向波束的波束寬度，以便增加干擾抑制效果。將該定向波束通信系統(tǒng)配置成可利用從包括有多個(gè)天線元件a的天線陣列A傳送而來的一定向波束來與位于由多個(gè)扇區(qū)S1和S2所構(gòu)成的服務(wù)區(qū)中的一移動(dòng)發(fā)射站MS進(jìn)行通信。在至少兩個(gè)相鄰扇區(qū)S1和S2中共用用于對(duì)定向波束進(jìn)行傳輸?shù)年嚵刑炀€A。
文檔編號(hào)H04B7/04GK1516361SQ20031012186
公開日2004年7月28日 申請(qǐng)日期2003年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月19日
發(fā)明者大川耕一, 安尼爾·尤密斯, 田中晉也, 中村武宏, 尤密斯, 也, 宏 申請(qǐng)人:株式會(huì)社Ntt都科摩