專利名稱：無(wú)線通信系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及諸如便攜式電話和移動(dòng)電話的一種無(wú)線通信系統(tǒng)，尤其涉及控制信道信息的一種發(fā)送方法。特別是，本發(fā)明涉及一種使用碼分多址(CDMA)方式的無(wú)線通信系統(tǒng)。
在蜂窩無(wú)線通信系統(tǒng)中，迄今已提出若干種增加用戶容量的方法。固定扇區(qū)制式是這些已提出的方法之一。

圖1示意性顯示出固定扇區(qū)制式的無(wú)線通信系統(tǒng)中發(fā)送無(wú)線電波的一種方法。
所謂固定扇區(qū)制式，是通過(guò)由具有方向性的多個(gè)天線把一個(gè)小區(qū)分為幾個(gè)扇區(qū)，減小對(duì)其它扇區(qū)的干擾，由此來(lái)增加用戶容量。圖1顯示了這樣的方式的示例，其中三個(gè)扇區(qū)構(gòu)成一個(gè)小區(qū)，即每個(gè)具有固定方向的天線17a、17b、17c分割小區(qū)19以提供扇區(qū)22、23、24。
下面，說(shuō)明作為無(wú)線通信的多址方式而受到重視的碼分多址(CDMA)方式中的扇區(qū)化。在CDMA方式中為了擴(kuò)展碼的同步，需要導(dǎo)頻信號(hào)當(dāng)碼分多址方式的小區(qū)被劃分成若干扇區(qū)時(shí)，發(fā)送導(dǎo)頻信號(hào)，同時(shí)對(duì)每個(gè)扇區(qū)改變擴(kuò)展碼的相位。因此，終端能夠?qū)⒏魃葏^(qū)辨認(rèn)成不同的基站。
在美國(guó)，TTA/EIA/IS-95-A被作為DS/CDMA的蜂窩無(wú)線通信系統(tǒng)(直接序列/碼分多址系統(tǒng))的標(biāo)準(zhǔn)。另一方面，在日本，Association of RadioIndustries and Businesses(ARIIB)已考慮CDMA制式的蜂窩無(wú)線系統(tǒng)。
然而，當(dāng)一個(gè)小區(qū)被劃分成若干扇區(qū)時(shí)，則出現(xiàn)下列問(wèn)題即便是在通信期間，終端也要通過(guò)所謂的小區(qū)搜尋，搜尋其它連接信道，其中的小區(qū)搜尋是用于建立該終端與基站之間的同步并搜尋最近的小區(qū)的一個(gè)過(guò)程。如果終端發(fā)現(xiàn)一個(gè)滿足預(yù)定門限值的候選連接信道，則該終端將一個(gè)轉(zhuǎn)向不同扇區(qū)或不同小區(qū)的通信期間信道切換請(qǐng)求(越區(qū)切換請(qǐng)求)發(fā)往基站。當(dāng)小區(qū)被劃分成若干扇區(qū)時(shí)，不可避免地增加各扇區(qū)或各小區(qū)之間的越區(qū)切換的處理量。
為支持這樣一種較為軟性的越區(qū)切換，這種越區(qū)切換是諸扇區(qū)之間的連續(xù)通話期間越區(qū)切換，在切換時(shí)一個(gè)終端不得不同時(shí)連接至兩個(gè)扇區(qū)，即兩個(gè)基站。然而，當(dāng)兩個(gè)扇區(qū)同時(shí)與一個(gè)終端連接時(shí)，該終端在兩個(gè)扇區(qū)的天線之間發(fā)送和接收控制信息，從而不可避免地增加總的電功率發(fā)送量。另外，在越區(qū)切換時(shí)，不得不準(zhǔn)備若干附加信道以便避免扇區(qū)與該終端之間的通信被強(qiáng)制切斷。因此，當(dāng)扇區(qū)的數(shù)量增加時(shí)，盡管扇區(qū)數(shù)量增加，但用戶容量并不與扇區(qū)數(shù)量成比例地增加。
作為這樣一種系統(tǒng)——其中以上所提及的固定扇區(qū)制式得到進(jìn)一步發(fā)展并且其中提供了多個(gè)于其內(nèi)天線指向部分地重疊的扇區(qū)，已提出這樣一種自適應(yīng)陣列天線，其中天線的指向可被自由控制，并且能使來(lái)自一個(gè)天線的干擾最小。這種自適應(yīng)陣列天線被公開(kāi)于Institute of Electronics，Information and Communication Engineers的1995年度Society MeetingSB-1-3。陣列天線能夠通過(guò)關(guān)于位于多個(gè)方向上的諸無(wú)線通信終端改變指向波束減小干擾。并且在該陣列天線中，一種作為波束空間進(jìn)展的數(shù)字波束形成是最為有效的方法，這是因?yàn)樗子诒豢刂?，并且?shù)字波束形成是靠數(shù)字電路技術(shù)的革命而發(fā)展起來(lái)的。
在固定扇區(qū)系統(tǒng)中存在這樣一個(gè)區(qū)域，其中天線增益在諸扇區(qū)的邊界地區(qū)有所降低。圖2描述了這種情形。如圖2所示，基站20通過(guò)定向天線(參看扇區(qū)55、56、57)發(fā)射一個(gè)控制信號(hào)。當(dāng)終端處在扇區(qū)之間的邊界地區(qū)時(shí)，不得不通過(guò)控制電功率來(lái)補(bǔ)償降低了的天線增益。通常由導(dǎo)頻信號(hào)代表的控制信號(hào)需要大的發(fā)送電功率，因?yàn)樗仨毐话l(fā)送至小區(qū)的邊界地區(qū)。這將更增加發(fā)送電功率。
另一方面，使用陣列天線的系統(tǒng)將諸如控制信道信息的具有高公用特性的信息同時(shí)發(fā)送至一個(gè)小區(qū)(扇區(qū))內(nèi)的諸終端是困難的。其原因如下。因?yàn)榇嬖诙鄠€(gè)天線單元，反而難以通過(guò)無(wú)方向天線發(fā)送無(wú)線電波。因此，有效發(fā)送諸如控制信道信息的具有高公用特性的信息引起一個(gè)嚴(yán)重問(wèn)題。
另外，因?yàn)镃DMA制式所要求的導(dǎo)頻信號(hào)占據(jù)下行鏈路信息電功率的很大比例，如果降低該平均功率，則有可能使用戶容量有相當(dāng)大的增加。
本發(fā)明的一個(gè)目的是實(shí)施這樣一種處理，該處理是終端以較小的費(fèi)用進(jìn)行在諸扇區(qū)之間移動(dòng)所必要的。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是更有效地發(fā)送諸如導(dǎo)頻信號(hào)的控制信號(hào)。
這些目的可借助以下系統(tǒng)來(lái)達(dá)到。
這是一種包括多個(gè)通信基站和多個(gè)無(wú)線通信終端的無(wú)線通信系統(tǒng)。無(wú)線通信基站包含一個(gè)由多個(gè)天線組成的天線群、一個(gè)用于通過(guò)將相位旋轉(zhuǎn)加到天線群的諸終端上而生成任意指向波束的波束生成單元、一個(gè)與網(wǎng)絡(luò)連接用于調(diào)制與解調(diào)通信信息的業(yè)務(wù)信道發(fā)送與接收單元、一個(gè)用于將業(yè)務(wù)信道發(fā)送與接收單元所生成的信號(hào)與一個(gè)發(fā)送方向加以結(jié)合的波束選擇單元、以及一個(gè)用于控制業(yè)務(wù)信道發(fā)送與接收單元和波束選擇單元的基站控制單元。波束選擇單元通過(guò)多個(gè)波束接收由一個(gè)特定無(wú)線通信終端發(fā)送的信號(hào)，從諸接收波束中選出一個(gè)具有最強(qiáng)接收電功率或一個(gè)具有極佳通信質(zhì)量的波束，或通過(guò)將多個(gè)波束加以結(jié)合來(lái)改善信號(hào)質(zhì)量并接收這個(gè)擁有極佳信號(hào)質(zhì)量的信號(hào)。發(fā)送時(shí)，XZ選擇一個(gè)在接收時(shí)具有最強(qiáng)接收電功率的波束或一個(gè)具有極佳通信質(zhì)量的波束，并隨后發(fā)送無(wú)線電波。
在此，構(gòu)成為使該定向波束和相鄰波束重疊，并且通過(guò)無(wú)方向波束從無(wú)線通信基站發(fā)送或接收諸如導(dǎo)頻信號(hào)、廣播信息、呼叫連接信息或?qū)ず粜畔⒌目刂菩畔ⅰ?br> 無(wú)線通信基站通過(guò)不同定向波束或同一定向波束發(fā)送或接收呼叫連接信息、廣播信息、尋呼信息和同步中所使用的導(dǎo)頻信號(hào)，并在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后進(jìn)一步通過(guò)相鄰的定向波束發(fā)送和接收同樣的信息，從而以這樣一種方式切換信息波束使得從上面看基站裝置時(shí)相同信息波束可按順時(shí)針或反時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。
根據(jù)本發(fā)明，在同一小區(qū)內(nèi)不出現(xiàn)軟性的越區(qū)切換，使得不須加倍一個(gè)信道，就可以增加用戶容量。
進(jìn)一步地，根據(jù)本發(fā)明，在使用一個(gè)陣列天線的無(wú)線通信系統(tǒng)中，無(wú)須補(bǔ)償控制信道的方向性波動(dòng)(ripple)，就可以減少控制信道所占據(jù)的基站的發(fā)送電功率的比例。另外，可將相鄰小區(qū)之間的導(dǎo)頻信號(hào)的干擾抑制到最小，并因此增加用戶容量。
圖1是用于說(shuō)明由現(xiàn)有技術(shù)構(gòu)成的一個(gè)三扇區(qū)類型的無(wú)線通信基站示意圖；圖2顯示由現(xiàn)有技術(shù)構(gòu)成的控制信道和業(yè)務(wù)信道的同一方向性的示例；圖3顯示由根據(jù)本發(fā)明的無(wú)方向控制信道和陣列天線實(shí)現(xiàn)的一個(gè)多方向波束業(yè)務(wù)信道的示例；圖4是顯示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)無(wú)線通信系統(tǒng)的基站的框圖；圖5是顯示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)無(wú)線通信系統(tǒng)的基站的框圖；圖6說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的載有各個(gè)控制信息的波束圍繞象燈塔一樣的基站旋轉(zhuǎn)的狀況；圖7顯示多個(gè)小區(qū)彼此相鄰的狀況。
圖8是顯示基于本發(fā)明的控制信道的發(fā)射狀態(tài)的概念圖；圖9A和9B分別用于說(shuō)明基于本發(fā)明的定向波束以及由這樣的定向波束載有的信息；圖10A和10B分別顯示當(dāng)同時(shí)發(fā)射多個(gè)導(dǎo)頻信號(hào)時(shí)被遮蔽較少的波束；圖11顯示當(dāng)一個(gè)導(dǎo)頻信號(hào)的間歇時(shí)間不恒定時(shí)的接收狀態(tài)。
圖12顯示當(dāng)一個(gè)導(dǎo)頻信號(hào)的間歇時(shí)間恒定時(shí)的接收狀態(tài)。
圖13顯示相鄰小區(qū)之間導(dǎo)頻信號(hào)的發(fā)送角度被彼此同步的狀況。
圖14用于說(shuō)明位于邊界地區(qū)一個(gè)終端接到的多個(gè)導(dǎo)頻信號(hào)和業(yè)務(wù)信道信息之間的間歇發(fā)送。
I.第一實(shí)施例以下說(shuō)明把本發(fā)明適用于CDMA移動(dòng)通信方式，特別是美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的TIA/IS-95-A的第一實(shí)施例。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的天線的方向圖。該實(shí)施例中，發(fā)送和接收用的天線方向圖方面，控制信道有別于業(yè)務(wù)信道。圖3中，50至54是通話信道用的波束，有向發(fā)送以跟蹤終端。58是一個(gè)無(wú)方向(全方向)的控制信道波束。因此，與以往的固定扇區(qū)系統(tǒng)不同，控制信道由無(wú)方向波束發(fā)送使得終端10象是與一個(gè)基站20通信。因此，即便當(dāng)一個(gè)終端在圍繞以基站為中心的圓周方向上移動(dòng)時(shí)，對(duì)于終端來(lái)講與之通信的基站是不變的。如果只提供了一個(gè)基站，則不存在諸基站之間在軟越區(qū)切換時(shí)所產(chǎn)生的控制信息的交接。另一方面，盡管該基站通過(guò)多個(gè)業(yè)務(wù)信道的有向天線接到來(lái)自一個(gè)終端的業(yè)務(wù)信道，該基站也能夠通過(guò)考察該業(yè)務(wù)信道的電場(chǎng)強(qiáng)度而得知該終端所處的位置和該終端移動(dòng)的方向。因此，即便是終端沿若干扇區(qū)移動(dòng)，基站仍可通過(guò)向所確定的方向發(fā)送業(yè)務(wù)信道而繼續(xù)該業(yè)務(wù)信道。
圖4是顯示能夠使圖3所示的發(fā)送方向圖得以實(shí)現(xiàn)的一個(gè)無(wú)線通信基站的構(gòu)成例。
如圖4所示，該基站包含一個(gè)業(yè)務(wù)信道發(fā)送/接收陣列天線17和一個(gè)控制信道發(fā)送/接收全向天線11。一個(gè)業(yè)務(wù)信道收發(fā)機(jī)3與網(wǎng)絡(luò)9連接以進(jìn)行信息的收發(fā)?；究刂破?與業(yè)務(wù)信道收發(fā)機(jī)3、波束切換裝置2和波束發(fā)生器1連接?；究刂破?將通過(guò)業(yè)務(wù)信道收發(fā)機(jī)3從網(wǎng)絡(luò)9接到的信息分開(kāi)以提供控制信道信息和通話信道信息，并將控制信道信息發(fā)送至控制信道收發(fā)機(jī)12同時(shí)將業(yè)務(wù)信道信息發(fā)送至波束轉(zhuǎn)換裝置2?？刂菩诺佬畔⒈豢刂菩畔⑹瞻l(fā)機(jī)12擴(kuò)展并調(diào)制，并且隨后被通過(guò)全向天線11發(fā)送。波束轉(zhuǎn)換裝置2將業(yè)務(wù)信道指定給該業(yè)務(wù)信道信息，并進(jìn)一步地選定定向波束的方向。在基站控制器8的控制下，將定向波束和業(yè)務(wù)信道加以連接。進(jìn)一步地，波束發(fā)生器1將業(yè)務(wù)信道信息擴(kuò)展、調(diào)制并與其它業(yè)務(wù)信道信息相加，并隨后通過(guò)陣列天線17發(fā)送。自終端發(fā)送來(lái)的上行鏈路業(yè)務(wù)信道信息和下行鏈路控制信道信息通過(guò)一個(gè)反向路徑到達(dá)基站控制器8，并進(jìn)一步通過(guò)業(yè)務(wù)信道收發(fā)機(jī)3發(fā)送至網(wǎng)絡(luò)9。
盡管諸終端位于小區(qū)內(nèi)的各方向上，基站控制器8在多個(gè)定向波束內(nèi)搜索通信過(guò)程中接收到的終端發(fā)射的信號(hào)最強(qiáng)的波束，并指令波束轉(zhuǎn)換裝置8以便選擇搜尋到的波束或者以便將通過(guò)多個(gè)任意波束接到的信號(hào)加以合并，從而實(shí)現(xiàn)其它站的干擾得到抑制的上行鏈路業(yè)務(wù)信道。
發(fā)送時(shí)，下行鏈路業(yè)務(wù)信道是通過(guò)選定一個(gè)接收中以最大電場(chǎng)強(qiáng)度接收的定向波束而實(shí)現(xiàn)的，由此可以進(jìn)行防止電功率被發(fā)送至無(wú)用的方向。II.第二實(shí)施例以下說(shuō)明把本發(fā)明適用于CDMA移動(dòng)通信方式，特別是美國(guó)是標(biāo)準(zhǔn)的TIA/EIA/IS-95-A的第二實(shí)施例。
該實(shí)施例中，業(yè)務(wù)信道信息和控制信道信息均由定向波束發(fā)送。然而，控制信道信息是以對(duì)每個(gè)扇區(qū)產(chǎn)生的一個(gè)相位差(時(shí)間差)而發(fā)送的，從而可避免陣列天線中的干擾，并且可避免定向方向圖的波動(dòng)。
圖5示出本發(fā)明的第二實(shí)施例的構(gòu)成。
如圖5所示，提供多個(gè)天線17，構(gòu)成陣列天線。
在波束發(fā)生器1中，通過(guò)一種適當(dāng)?shù)姆椒?，比如?shù)字波束形成(DBF)方法，將一個(gè)定向波束及其輸出以一比一關(guān)系加以對(duì)應(yīng)。
業(yè)務(wù)信道收發(fā)機(jī)3收發(fā)通話信號(hào)并與網(wǎng)絡(luò)9對(duì)接的部分。該信道信號(hào)與每個(gè)終端對(duì)應(yīng)，并控制定向波束使得跟蹤移動(dòng)終端。波束的控制是由基站控制器8基于通信信號(hào)的接收電平實(shí)施的。
一個(gè)呼叫連接信息收發(fā)機(jī)4是一個(gè)產(chǎn)生并管理一個(gè)無(wú)線區(qū)域的連接管理信息的單元。當(dāng)終端發(fā)出輸出呼叫時(shí)，該終端向基站發(fā)送呼叫連接請(qǐng)求，該信息的基站方面的終端連接器是呼叫連接信息收發(fā)機(jī)4。呼叫連接信息收發(fā)機(jī)4中對(duì)接到的呼叫連接請(qǐng)求判斷該基站的無(wú)線信道狀況、與網(wǎng)絡(luò)9的有線信道信息、以及基站的狀態(tài)。如果可以提供信道，則進(jìn)行信道分配的發(fā)送，如果不可以提供信道發(fā)送信道分配拒絕信息。
廣播信息發(fā)生器5是這樣一個(gè)單元，它產(chǎn)生與管理信息和連接協(xié)議有關(guān)的信息，比如控制信道的發(fā)送信息和基站的ID號(hào)碼，并且變更格式使得來(lái)自網(wǎng)絡(luò)9的廣播信息符合無(wú)線格式。
尋呼信息發(fā)生器6是一個(gè)產(chǎn)生終點(diǎn)呼叫信息的單元，該信息向終端報(bào)告一個(gè)終點(diǎn)呼叫。
導(dǎo)頻信號(hào)發(fā)生器7產(chǎn)生本基站的導(dǎo)頻信號(hào)。與單元4至7有關(guān)的信道相對(duì)于通話信道被稱為用于傳送控制信息的控制信道。
任何導(dǎo)頻信號(hào)、尋呼信息、廣播信息、以及呼叫連接信息的的內(nèi)容和格式已由以上所提及的TIA/EIA/IS-95-A標(biāo)準(zhǔn)化。
基站控制器8以下列方式控制控制信道信息的發(fā)送基站控制器8不是將控制信道信息發(fā)送給多個(gè)波束的所有的波束，而是僅將控制信道信息發(fā)送給一部分波束。在經(jīng)歷一定時(shí)間后，基站控制器8將發(fā)送目標(biāo)變?yōu)橄乱粋€(gè)波束，例如相鄰波束。通過(guò)重復(fù)這個(gè)發(fā)送過(guò)程，發(fā)送控制信道信息的方向象圖6所示成為每隔一定時(shí)間圍繞基站旋轉(zhuǎn)一周的燈塔那樣的輻射方法。
從終端方面看這個(gè)過(guò)程時(shí)，一個(gè)正在接收?qǐng)D6的當(dāng)前導(dǎo)頻信號(hào)的終端10在一定時(shí)間后不再接收控制信道信息，而且在一定時(shí)間之后接收廣播信息。如上所描述的，諸如導(dǎo)頻信號(hào)、廣播信息、呼叫連接信息、以及尋呼信息的控制信號(hào)被順序地提供給終端，而終端總是在經(jīng)歷一定時(shí)間后重復(fù)接到這些控制信號(hào)。結(jié)果，原理上不出現(xiàn)干擾波束。另外，對(duì)于終端來(lái)說(shuō)僅獲得與該控制信息的旋轉(zhuǎn)周期同步的必要的信息就足夠了。于是提供了這樣的優(yōu)點(diǎn)，即可以延長(zhǎng)終端接收機(jī)的電池壽命。
進(jìn)一步地，該實(shí)施例中，導(dǎo)頻信號(hào)是間歇地發(fā)送的，而導(dǎo)頻信號(hào)的發(fā)送方向是相繼變化的?，F(xiàn)在假定如圖7所示設(shè)立多個(gè)相鄰小區(qū)。于是，間歇發(fā)送的導(dǎo)頻信號(hào)彼此干擾的位置的比例得以降低，并且在終端同時(shí)接到來(lái)自多個(gè)相鄰基站的導(dǎo)頻信號(hào)的機(jī)率大大降低，使得其它小區(qū)的干擾電功率可被減小。在使用陣列天線的基站系統(tǒng)中，因?yàn)闃I(yè)務(wù)信道僅在必要的方向上發(fā)送無(wú)線電波，干擾電功率可被減小。另外，根據(jù)本發(fā)明的該實(shí)施例，占據(jù)基站的發(fā)送電功率的很大比例的導(dǎo)頻信號(hào)的干擾特性得以改善，并因此可大大增加用戶容量。
盡管導(dǎo)頻信號(hào)可由多個(gè)波束發(fā)送，但為避免來(lái)自相鄰波束的干擾，僅從少于最大波束總數(shù)的一半的波束發(fā)送同一導(dǎo)頻信號(hào)更有效。
參看圖8描述間歇地發(fā)送控制信號(hào)的定時(shí)。導(dǎo)頻信號(hào)、廣播信息、呼叫連接信息、以及尋呼信息的控制信息不必以相同的周期旋轉(zhuǎn)。
在CDMA制式的無(wú)線通信系統(tǒng)中，導(dǎo)頻信號(hào)在終端與基站之間的無(wú)線區(qū)域中被用作同步信號(hào)。因此，為通過(guò)間歇發(fā)送的導(dǎo)頻信號(hào)建立同步，在信號(hào)尚未到達(dá)的一段時(shí)間內(nèi)終端不得不由內(nèi)部時(shí)鐘操作。因此，如果不發(fā)送信號(hào)的時(shí)間區(qū)盡可能的短，則有可能降低終端和基站的同步器的所需精度。例如，在芯片速率為1Mcps(每秒芯片)且終端方面允許0.1％的頻差的系統(tǒng)中，如果中心頻率精度為1ppm，則需要每1毫秒提供一個(gè)導(dǎo)頻信號(hào)。
并且，終端花費(fèi)大量時(shí)間捕獲導(dǎo)頻信號(hào)從而建立同步。因此，在一個(gè)特定點(diǎn)，不得不持續(xù)接收長(zhǎng)于一定時(shí)間的導(dǎo)頻信號(hào)。
圖8中，每個(gè)信息根據(jù)一定時(shí)間Δtn被移到下一個(gè)波束。然而，相應(yīng)的諸信息元的的移動(dòng)速度是Δt1、Δt2、Δt3、Δt4以及關(guān)于相應(yīng)諸信息元單獨(dú)確定的諸移動(dòng)速度。此情形下，盡管出現(xiàn)一個(gè)其中相應(yīng)諸信號(hào)重疊的時(shí)間，但在CDMA系統(tǒng)中，能夠通過(guò)各自的擴(kuò)展碼將相應(yīng)諸信號(hào)彼此區(qū)分開(kāi)來(lái)，從而避免干擾。
發(fā)送以上所提及的控制信息的時(shí)間間隔以及旋轉(zhuǎn)速度是由基站控制器8控制的。
另一方面，需要在對(duì)應(yīng)的下行鏈路控制信息的諸波束指向終端這樣的時(shí)間內(nèi)發(fā)送自終端到基站的上行鏈路控制信息。上行鏈路控制信息在陣列天線17處被接收。波束轉(zhuǎn)換裝置2通過(guò)從多個(gè)波束中選擇一個(gè)擁有最強(qiáng)接收電功率的波束或一個(gè)擁有極佳通信質(zhì)量的波束，或通過(guò)合并多個(gè)波束改善信號(hào)質(zhì)量。至于合并波束的方法，有以下方法(1)將每個(gè)波束的相關(guān)輸出值用作權(quán)重的最大比值合并法；(2)CMA(不變模數(shù)算法，constant modulus algorithm)；(3)等增益合并法，比如將諸相應(yīng)波束的輸出值相加；(4)，進(jìn)行對(duì)時(shí)間延遲合并的RAKE合并法；(5)擁有最大幅度的波束及相鄰波束的合計(jì)三波束(totaling three beams)法。
下邊將描述CDMA系統(tǒng)中擴(kuò)展碼的同步。
在DS-CDMA系統(tǒng)中，擴(kuò)展碼的同步精度對(duì)發(fā)送線路的差錯(cuò)率影響很大。增加已說(shuō)明過(guò)的導(dǎo)頻信號(hào)的旋轉(zhuǎn)速度，以及從多個(gè)波束發(fā)送導(dǎo)頻信號(hào)，提高實(shí)質(zhì)到達(dá)終端的導(dǎo)頻信號(hào)的頻度有助于改善精度。然而，當(dāng)終端上電或終端在通信過(guò)程中尋找其它連接終點(diǎn)時(shí)，終端不得不從基站與該終端之間根本沒(méi)有建立同步的狀態(tài)開(kāi)始建立起同步。
DS-CDMA系統(tǒng)使用進(jìn)行初始擴(kuò)展的短周期的短擴(kuò)展碼(短碼)S(t)和進(jìn)行二次擴(kuò)展的長(zhǎng)周期的長(zhǎng)擴(kuò)展碼(長(zhǎng)碼)L(t)擴(kuò)展并調(diào)制原碼O(t)。一般可以O(shè)(t)S(t)L(t)的形式擴(kuò)展并隨后發(fā)送，但也可以僅進(jìn)行基于短擴(kuò)展碼的擴(kuò)散的O(t)S(t)形式擴(kuò)展并隨后發(fā)送。后一種形式被稱為“長(zhǎng)擴(kuò)展碼被掩蔽的狀態(tài)”。長(zhǎng)擴(kuò)展碼被掩蔽的狀態(tài)可被接收方面檢測(cè)出來(lái)并用于建立基站與終端間的同步。即，導(dǎo)頻信號(hào)可被劃分成一個(gè)PS部分和一個(gè)PB部分并相互發(fā)送，前部分中導(dǎo)頻信號(hào)僅由短擴(kuò)展碼S(t)擴(kuò)展，后部分中導(dǎo)頻信號(hào)使用短擴(kuò)展碼S(t)和長(zhǎng)擴(kuò)展碼L(t)擴(kuò)展。因此，終端可建立一個(gè)僅關(guān)于短擴(kuò)展碼S(t)的同步，并可容易地再生碼的定時(shí)。
圖9A和9B描述這樣的示例，其中將長(zhǎng)擴(kuò)展碼被掩蔽的導(dǎo)頻信號(hào)波束以及長(zhǎng)擴(kuò)展碼未被掩蔽的導(dǎo)頻信號(hào)波束設(shè)置成一比一的關(guān)系。一組波束中至少存在一個(gè)長(zhǎng)擴(kuò)展碼被掩蔽的導(dǎo)頻信號(hào)PS是足夠的。例如，如圖10A和10B所示，如果提供一個(gè)長(zhǎng)擴(kuò)展碼被掩蔽的導(dǎo)頻信號(hào)PS和四個(gè)長(zhǎng)擴(kuò)展碼未被掩蔽的導(dǎo)頻信號(hào)PB，則可達(dá)到類似的效果。
以下用圖11和12描述導(dǎo)頻信號(hào)的間歇時(shí)間與同步精度之間的關(guān)系。圖11顯示當(dāng)導(dǎo)頻信號(hào)的間歇時(shí)間不是常數(shù)時(shí)呈現(xiàn)出的接收狀態(tài)。圖12顯示當(dāng)導(dǎo)頻信號(hào)的間歇時(shí)間恒定時(shí)呈現(xiàn)出的接收狀態(tài)。
對(duì)于終端為保持同步要把接收了一個(gè)導(dǎo)頻信號(hào)與開(kāi)始接收下一個(gè)導(dǎo)頻信號(hào)之間的時(shí)間，容納在可由內(nèi)部時(shí)鐘維持同步的時(shí)間內(nèi)。以上所提及的時(shí)間段由導(dǎo)頻信號(hào)間歇時(shí)間中的最大時(shí)間Δt確定。因此，最大時(shí)間Δt應(yīng)短于終端能利用內(nèi)部時(shí)鐘保持同步的時(shí)間。然而，當(dāng)終端接收導(dǎo)頻信號(hào)的時(shí)間間隔不是常數(shù)時(shí)，將頻繁出現(xiàn)同步特性被破壞。因此，最好波束的間隔總是不變的，如圖12所示。
下邊將描述一種避免諸小區(qū)之間的導(dǎo)頻信號(hào)的干擾的方法。
圖13是顯示一個(gè)包括多個(gè)小區(qū)的無(wú)線通信系統(tǒng)的構(gòu)成圖。圖13中，35至38代表由短擴(kuò)展碼擴(kuò)展的、其中長(zhǎng)擴(kuò)展碼被掩蔽了的導(dǎo)頻信號(hào)的波束。
區(qū)分用于建立同步的導(dǎo)頻信號(hào)是從具體哪一個(gè)基站發(fā)送來(lái)的，或?qū)?dǎo)頻信號(hào)與強(qiáng)反射體所引起的延遲無(wú)線電波區(qū)分開(kāi)來(lái)都是很困難的，在各小區(qū)的邊界區(qū)域更是這樣，結(jié)果，比如在終端上電時(shí)等建立初始同步將出現(xiàn)麻煩。
因此，如圖13所示，如果載有用于同步的、其中長(zhǎng)擴(kuò)展碼被掩蔽的導(dǎo)頻信號(hào)的波束在多個(gè)小區(qū)當(dāng)中指向同一方向，則不容易出現(xiàn)干擾，并因此使得避免處在邊界地區(qū)的終端同時(shí)接到多個(gè)長(zhǎng)擴(kuò)展碼被掩蔽的導(dǎo)頻信號(hào)。關(guān)于同步導(dǎo)頻信號(hào)在多個(gè)小區(qū)當(dāng)中的角度的方法，有以下方法(A)每個(gè)基站擁有GPS(全球定位系統(tǒng))的接收功能以將導(dǎo)頻信號(hào)的角度同步至GPS時(shí)鐘；(B)每個(gè)基站從網(wǎng)絡(luò)獲得一個(gè)旋轉(zhuǎn)初始方向和一個(gè)旋轉(zhuǎn)時(shí)鐘；(C)將多個(gè)基站分級(jí)，并且低級(jí)別基站接收并基于相位判斷來(lái)自最高級(jí)別基站的信號(hào)，并且進(jìn)行自動(dòng)校正以便得長(zhǎng)擴(kuò)展碼被掩蔽的導(dǎo)頻信號(hào)指向該基站接收導(dǎo)頻信號(hào)的方向的相反方向。
只要位于邊界地區(qū)的終端不同時(shí)接到多個(gè)擴(kuò)展碼被掩蔽的導(dǎo)頻信號(hào)，也可使用其它方法達(dá)到類似作用和效果盡管導(dǎo)頻信號(hào)的角度被略為偏移。
下邊將描述減小來(lái)自相鄰小區(qū)的導(dǎo)頻信號(hào)所帶來(lái)的干擾的方法。圖13中，位于小區(qū)64的邊界處的終端10所接到的信號(hào)受到從其它小區(qū)62的基站發(fā)送的導(dǎo)頻信號(hào)的很大影響。因此，在終端10接收到相鄰小區(qū)62導(dǎo)頻信號(hào)的時(shí)間內(nèi)必須控制電功率。
終端一般包含兩個(gè)接收機(jī)以便在通信中不間斷地實(shí)現(xiàn)小區(qū)搜尋。終端10在其內(nèi)存儲(chǔ)在當(dāng)時(shí)將引起最大干擾的鄰近小區(qū)的導(dǎo)頻信號(hào)的接收時(shí)間與來(lái)自終端10正在與之通信的基站的導(dǎo)頻信號(hào)的接收時(shí)間之間的時(shí)間差，并隨后通過(guò)業(yè)務(wù)信道將諸接收時(shí)間和時(shí)間差發(fā)送至終端10正在與之通信的基站。在CDMA系統(tǒng)中，因?yàn)樵诟蓴_變得最大的定時(shí)中信號(hào)質(zhì)量被破壞得最為嚴(yán)重，如果基站預(yù)先獲得一個(gè)來(lái)自其它小區(qū)的導(dǎo)頻信號(hào)的到達(dá)定時(shí)，則業(yè)務(wù)信道的電功率將更為有效地得到控制。
現(xiàn)將參看圖14描述另一種方法。
圖14中，39代表來(lái)自終端正在與之通信的基站的導(dǎo)頻信號(hào)的終端接收電功率。另一方面，40代表來(lái)自引起最大干擾的相鄰基站的的導(dǎo)頻信號(hào)的終端接收電功率。終端將電功率39與40之間的相位差Δ報(bào)告給終端正在與之通信的基站?；谒鶊?bào)告的結(jié)果，正在與終端通信的基站中斷業(yè)務(wù)信道信息的發(fā)送。因此，盡管發(fā)送速率略有降低，但可達(dá)到可減小干擾的影響并且可增加通信容量的效果。
至此以導(dǎo)頻信號(hào)為中心進(jìn)行了說(shuō)明。另外，如以上所指出的，既可以各自旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)呼叫連接信息、廣播信息、以及尋呼信息也可以相同轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)呼叫連接信息、廣播信息、以及尋呼信息。此時(shí)，通過(guò)分別由不同的波束發(fā)送，則可以減少同一波束內(nèi)發(fā)送的控制信道信息的數(shù)量，并且因此可大幅度減少對(duì)呼叫的干擾。修改的實(shí)例以上，以CDMA方式為主進(jìn)行了說(shuō)明。然而，諸波束之間的干擾與多路連接方式無(wú)關(guān)，在TDMA(時(shí)分多址)系統(tǒng)和FDMA(頻分多址)系統(tǒng)等中也存在類似的問(wèn)題。在這樣的移動(dòng)通信系統(tǒng)中，本發(fā)明也適于應(yīng)用。進(jìn)一步地，本發(fā)明可應(yīng)用于非上述TIA/EIA/IS-95-A的其它CDMA系統(tǒng)。
最近提出了一種使用陣列天線的浮動(dòng)扇區(qū)型的基站。這種浮動(dòng)扇區(qū)型的基站可被理解為這樣的多扇區(qū)基站，該多扇區(qū)基站擁有這樣一個(gè)指向，其中指向被部分重疊。在這種系統(tǒng)中，特別地，在指向被重疊的部分內(nèi)干擾特性被惡化。本發(fā)明可有效地應(yīng)用于這樣的浮動(dòng)扇區(qū)型系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種蜂窩無(wú)線通信系統(tǒng)，這是包括多個(gè)無(wú)線通信基站和多個(gè)無(wú)線通信終端，并且一個(gè)小區(qū)被劃分成多個(gè)扇區(qū)的蜂窩無(wú)線通信系統(tǒng)，其中所述多個(gè)無(wú)線通信基站的每個(gè)無(wú)方向地收發(fā)控制信息，并定向地收發(fā)通信信息。
2.權(quán)利要求1所要求的蜂窩無(wú)線通信系統(tǒng)，其中所述無(wú)線通信基站包含一個(gè)無(wú)方向天線和一組定向天線，使用所述無(wú)方向天線收發(fā)所述控制信息并使用所述一組定向天線收發(fā)所述通信信息。
3.權(quán)利要求2所要求的蜂窩無(wú)線通信系統(tǒng)，其中，以CDMA方式多路復(fù)用信道。
4.權(quán)利要求3所要求的蜂窩無(wú)線通信系統(tǒng)，其中所述CDMA系統(tǒng)應(yīng)符合TIA/EIA/IS-95-A。
5.一種蜂窩無(wú)線通信系統(tǒng)，這是包括多個(gè)無(wú)線通信基站和多個(gè)無(wú)線通信終端，并且一個(gè)小區(qū)被劃分成多個(gè)扇區(qū)的蜂窩無(wú)線通信系統(tǒng)，其中所述多個(gè)無(wú)線通信基站的每個(gè)通過(guò)定向波束把一個(gè)相同信息在一個(gè)小區(qū)內(nèi)的多個(gè)扇區(qū)中錯(cuò)開(kāi)時(shí)間間隔收發(fā)控制信息并通過(guò)一個(gè)定向波束收發(fā)通信信息。
6.權(quán)利要求5所要求的蜂窩無(wú)線通信系統(tǒng)，其中用于控制信息的所述定向波束是這樣發(fā)送的，即當(dāng)從上面觀察所述基站時(shí)它是旋轉(zhuǎn)的。
7.權(quán)利要求5所要求的蜂窩無(wú)線通信系統(tǒng)，其中所述無(wú)線通信基站包含一組定向天線，并且由一個(gè)定向波束通過(guò)所述一組定向天線收發(fā)所述控制信息和所述通信信息。
8.權(quán)利要求6所要求的蜂窩無(wú)線通信系統(tǒng)，其中以CDMA方式多路復(fù)用信道。
9.權(quán)利要求8所要求的蜂窩無(wú)線通信系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)應(yīng)符合TIA/EIA/IS-95-A，并且所述控制信息是導(dǎo)頻信號(hào)、呼叫連接信息、廣播信息、以及尋呼信息。
10.權(quán)利要求9所要求的蜂窩無(wú)線通信系統(tǒng)，其中所述導(dǎo)頻信號(hào)、所述呼叫連接信息、所述廣播信息、以及所述尋呼信息分別以不同的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)。
11.權(quán)利要求9所要求的蜂窩無(wú)線通信系統(tǒng)，其中所述導(dǎo)頻信號(hào)以高于所述呼叫連接信息、所述廣播信息、以及所述尋呼信息的旋轉(zhuǎn)速度的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)。
12.權(quán)利要求9所要求的蜂窩無(wú)線通信系統(tǒng)，其中所述導(dǎo)頻信號(hào)包括一個(gè)僅由短擴(kuò)展碼擴(kuò)展的部分和由短擴(kuò)展碼和長(zhǎng)擴(kuò)展碼擴(kuò)展的部分。
13.權(quán)利要求9所要求的蜂窩無(wú)線通信系統(tǒng)，其中所述導(dǎo)頻信號(hào)被每隔一個(gè)不變時(shí)間間隔循環(huán)地發(fā)送。
14.權(quán)利要求9所要求的蜂窩無(wú)線通信系統(tǒng)，其中位置彼此靠近的多個(gè)基站以發(fā)送角度的同步發(fā)送導(dǎo)頻信號(hào)。
15.權(quán)利要求14所要求的蜂窩無(wú)線通信系統(tǒng)，其中位置彼此靠近的所述多個(gè)基站的每個(gè)擁有一個(gè)GPS信號(hào)接收機(jī)并且使用GPS信號(hào)進(jìn)行多個(gè)基站間導(dǎo)頻信號(hào)發(fā)送角度的同步。
16.權(quán)利要求14所要求的蜂窩無(wú)線通信系統(tǒng)，其中位置彼此靠近的所述多個(gè)基站的每個(gè)從網(wǎng)絡(luò)獲得同步信號(hào)，并通過(guò)使用所述同步信號(hào)同步多個(gè)基站的諸導(dǎo)頻信號(hào)的發(fā)送角度。
17.權(quán)利要求14所要求的蜂窩無(wú)線通信系統(tǒng)，其中位置彼此靠近的所述多個(gè)基站被分級(jí)，每個(gè)所述基站接收高級(jí)別的相鄰導(dǎo)頻信號(hào)，并在與接收所述導(dǎo)頻信號(hào)的方向相反的方向上發(fā)送導(dǎo)頻信號(hào)，從而進(jìn)行多個(gè)基站間導(dǎo)頻信號(hào)發(fā)送角度的同步。
18.權(quán)利要求14所要求的蜂窩無(wú)線通信系統(tǒng)，其中每個(gè)終端包含多于兩個(gè)的接收機(jī)，搜尋當(dāng)前通信基站之外的其它基站的小區(qū)，存儲(chǔ)來(lái)自所述當(dāng)前通信基站之外的其它基站的導(dǎo)頻信號(hào)的到達(dá)時(shí)間和周期并且報(bào)告給當(dāng)前通信基站，并且基站根據(jù)所述導(dǎo)頻信號(hào)的所述到達(dá)時(shí)間和所述周期控制發(fā)送功率。
19.權(quán)利要求14所要求的蜂窩無(wú)線通信系統(tǒng)，其中每個(gè)終端包含多于兩個(gè)的接收機(jī)，搜尋當(dāng)前通信基站之外的其它基站的小區(qū)，存儲(chǔ)所述當(dāng)前通信基站的導(dǎo)頻信號(hào)與所述當(dāng)前通信基站之外的所述基站的導(dǎo)頻信號(hào)之間的相位差并且報(bào)告給當(dāng)前通信基站，并且所述當(dāng)前通信基站在相當(dāng)于所述相位差的時(shí)間段內(nèi)不發(fā)送通信信息。
20.權(quán)利要求5所要求的蜂窩無(wú)線通信系統(tǒng)，其中每個(gè)基站通過(guò)多個(gè)波束接收來(lái)自終端的上行鏈路控制信息，并且通過(guò)合并所述多個(gè)波束提取所述控制信息。
21.一種無(wú)線通信系統(tǒng)中的無(wú)線通信基站，該系統(tǒng)包括多個(gè)無(wú)線通信基站和多個(gè)無(wú)線通信終端，并且該系統(tǒng)中一個(gè)小區(qū)被劃分成多個(gè)扇區(qū)，其中無(wú)方向地收發(fā)控制信息，定向地收發(fā)通信信息。
22.一種無(wú)線通信系統(tǒng)中的無(wú)線通信基站，該系統(tǒng)包括多個(gè)無(wú)線通信基站和多個(gè)無(wú)線通信終端，并且該系統(tǒng)中一個(gè)小區(qū)被劃分成多個(gè)扇區(qū)，其中通過(guò)一個(gè)定向波束把控制信息在一個(gè)小區(qū)內(nèi)的多個(gè)扇區(qū)中錯(cuò)開(kāi)時(shí)間進(jìn)行收發(fā)。
23.一種無(wú)線通信系統(tǒng)中的無(wú)線通信基站，該系統(tǒng)包括多個(gè)無(wú)線通信基站和多個(gè)無(wú)線通信終端，并且該系統(tǒng)中一個(gè)小區(qū)被劃分成多個(gè)扇區(qū)，其中所述多個(gè)無(wú)線通信基站的每個(gè)無(wú)方向地收發(fā)控制信息，定向地收發(fā)通信信息。
24.一種無(wú)線通信系統(tǒng)中的無(wú)線通信基站，該系統(tǒng)包括多個(gè)無(wú)線通信基站和多個(gè)無(wú)線通信終端，并且該系統(tǒng)中一個(gè)小區(qū)被劃分成多個(gè)扇區(qū)，其中所述多個(gè)無(wú)線通信基站的每個(gè)通過(guò)一個(gè)定向波束把控制信息在一個(gè)小區(qū)內(nèi)的多個(gè)扇區(qū)中錯(cuò)開(kāi)時(shí)間進(jìn)行收發(fā)。
全文摘要
一種蜂窩無(wú)線通信系統(tǒng)中,該系統(tǒng)包括多個(gè)無(wú)線通信基站和多個(gè)無(wú)線通信終端,并且該系統(tǒng)中一個(gè)小區(qū)被劃分成多個(gè)扇區(qū),其中所述多個(gè)無(wú)線通信基站的每個(gè)無(wú)方向地收發(fā)控制信息。定向地收發(fā)通信信息。并且在一個(gè)小區(qū)內(nèi)的多個(gè)扇區(qū)中把控制信息錯(cuò)開(kāi)時(shí)間定向地進(jìn)行收發(fā),并且定向地收發(fā)通信信息。
文檔編號(hào)H01Q25/00GK1189068SQ97125448
公開(kāi)日1998年7月29日 申請(qǐng)日期1997年12月5日 優(yōu)先權(quán)日1996年12月6日
發(fā)明者桑原干夫, 花岡誠(chéng)之, 土居信數(shù), 雅樂(lè)隆基 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所