專利名稱：基站，移動通信系統(tǒng)，和通信方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基站，一個移動通信系統(tǒng)，和一種通信方法。
背景技術(shù)：
通常，移動通信系統(tǒng)采用蜂窩系統(tǒng)，它通過安排多個基站形成多個蜂窩單元來二維地覆蓋服務(wù)區(qū)。另外，移動通信系統(tǒng)采用扇區(qū)蜂窩單元結(jié)構(gòu)，它在基站上通過將一個蜂窩單元劃分成多個扇區(qū)并且為每個扇區(qū)放置一些天線來覆蓋該服務(wù)區(qū)。在該移動通信系統(tǒng)中，采用了使用自適應(yīng)的天線陣分集的定向射束接收/發(fā)射技術(shù)，以便抑制來自其他移動站的干擾功率。自適應(yīng)的天線陣分集是這樣一種技術(shù)，用于在上行鏈路中基站的自適應(yīng)接收，以及在下行鏈路中基站的自適應(yīng)的傳輸。
在上行鏈路中，執(zhí)行自適應(yīng)的天線陣接收分集。它是這樣一種技術(shù)，其中，基站通過用多個天線從移動站接收數(shù)據(jù)來執(zhí)行定向射束接收，將由各個天線接收的信號乘以適當(dāng)?shù)臋?quán)重，并合并它們。例如，已經(jīng)有人建議了在無線電接入時使用導(dǎo)頻符號的相干的自適應(yīng)的天線陣分集接收方法，該方法被稱為直接序列碼分多址(DS-CDMA)。(例如，’PilotSymbol-Assisted Decision-Directed Coherent Adaptive ArrayDivers ity For DS-CDMA Mobile Radio Reverse Link’，S.Tanaka，M.Sawahashi，and F.Adachi；IEICE Trans.Fundamentals，vol.E80-A，pp.2445-2454，Dec.1997)。
另外，在下行鏈路中，執(zhí)行自適應(yīng)的天線陣分集發(fā)射。例如，所建議的一種方法是自適應(yīng)的天線陣分集發(fā)射，其中，在對振幅/相位變化執(zhí)行補償之后基站執(zhí)行定向射束傳輸，所述振幅/相位變化出現(xiàn)在上行鏈路中形成的波束圖的無線電鏈路中。(例如，Adaptive Antenna ArrayTransmit Diversity In FDD Forward Link For WSDIYIA And BroadcastPacket Wireless Access’，H.Tanka，S.Tanaka，T.Ihara，and M.Sawahashi；IEEE Wireless Communicat ions，pp.2-10，April 2002).
該移動通信系統(tǒng)通過采用此種自適應(yīng)的天線陣分集來減少來自同一扇區(qū)現(xiàn)有的、另一扇區(qū)或另一蜂窩單元的移動站的干擾功率。圖1是一個示意圖，圖示了基站310的結(jié)構(gòu)，它采用此種自適應(yīng)的天線陣分集來執(zhí)行定向射束接收/發(fā)射。圖1顯示了一個蜂窩單元被劃分到三個扇區(qū)的情況。第一扇區(qū)，第二扇區(qū)，和第三扇區(qū)。基站310有用于將定向射束發(fā)射到各個扇區(qū)的第一扇區(qū)陣列天線311a，第二扇區(qū)陣列天線311b，和第三扇區(qū)陣列天線311e。
然后，基站310分別使用第一扇區(qū)陣列天線311a、第二扇區(qū)陣列天線311b和第三扇區(qū)陣列天線311c發(fā)射下行鏈路信道到移動站。下行鏈路信道包含專用信道，它傳送專用數(shù)據(jù)，比如每個移動臺的專用信息數(shù)據(jù)，以及一個公共信道，它傳送公用數(shù)據(jù)，比如多個移動站公用的控制數(shù)據(jù)。
正如圖2A所示，基站310使用陣列天線311用定向射束發(fā)射專用信道。例如，基站310發(fā)射一個射束到用戶#1的移動臺320a，通過縮小該射束來形成用于該用戶#1的傳輸波束圖304a。類似地，基站310發(fā)射一個射束到用戶#2的移動臺320b，通過縮小該射束來形成用于該用戶#2的傳輸波束圖304b。結(jié)果，移動站320a和320b之間的干擾功率可以被減少。
同時，在發(fā)射公共信道的情況下，通過使用陣列天線311基站310用全向射束發(fā)射公共信道，以形成圖2B所示的公共信道全向射束圖案305。其目的是要允許該扇區(qū)中的所有移動站320a和320b能接收該公共信道。有兩個傳統(tǒng)方法，通過使用陣列天線311用全向射束發(fā)射下行鏈路公共信道，以覆蓋整個扇區(qū)。第一傳統(tǒng)方法是這樣一種方法，其中，確定了用于構(gòu)成陣列天線311的多個天線單元的天線權(quán)重，以形成覆蓋整個扇區(qū)的全向射束圖案。第二傳統(tǒng)方法是這樣一種方法，其中只用構(gòu)成陣列天線311的天線單元中的一個來執(zhí)行全向射束傳輸。
另外，建議了這樣一種方法，其中具有全向天線和定向天線的基站使用全向天線發(fā)射控制信號之類的公用信息，而在隨后的通信中使用定向天線發(fā)射定向射束(日本專利公開號平11-289287和日本專利公開號平10-173585)。
然而，用第一傳統(tǒng)方法，射束增益會按照定向傳輸?shù)慕嵌榷兓?，而發(fā)生射束增益的下降。
因此必須增加傳輸放大器的飽和功率來補償射束增益的下降。另外，對于第二傳統(tǒng)方法，天線增益變成1，即構(gòu)成陣列天線311的天線單元的總量，因為只有一個天線單元被用于傳輸。更具體地，由于該陣列天線安排了多個天線單元，天線單元的長度要比扇區(qū)天線短。這是因為對天線纏繞壓力的限制與該天線的橫截面積成正比，所以當(dāng)天線單元的數(shù)量增加時天線單元的長度必須縮短。由于基站僅僅使用這樣短的天線單元來發(fā)射全向射束，天線增益被進(jìn)一步減小。因此，傳輸放大器飽和功率必須增加，以覆蓋整個扇區(qū)。結(jié)果，在第一傳統(tǒng)方法和第二傳統(tǒng)方法兩種情況下，基站的設(shè)備規(guī)模已經(jīng)增加了。
另外，移動站包含那些有能力和那些無能力接收定向射束的移動站。因此，即使用該方法，還存在如下問題，即具有全向天線和定向天線的基站用全向天線發(fā)射公用信息，而用定向天線發(fā)射用于隨后通信的定向射束。在發(fā)射專用信道情況下，基站使用定向天線用定向射束發(fā)射專用信道，而不管移動臺的類型。因此，基站使用定向天線發(fā)射定向射束，即使該移動臺是無能力接收定向射束的。因此，沒有能力接收定向射束的移動臺不能適當(dāng)?shù)亟邮招盘枴?br>
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是允許移動臺適當(dāng)?shù)亟邮招盘枺⑶覝p少基站的設(shè)備規(guī)模。
本發(fā)明的移動通信系統(tǒng)，包括一個移動臺和一個基站。該基站，包括一個定向天線，用于發(fā)射定向射束到移動臺；一個全向天線，用于發(fā)射全向射束到移動臺；以及一個天線控制器，用于確定該移動臺是否有能力接收定向射束，并且在有能力接收定向射束的情況下選擇定向天線作為用于發(fā)射專用數(shù)據(jù)的天線，或者在無能力接收定向射束的情況下選擇全向天線作為用于發(fā)射專用數(shù)據(jù)的天線。
專用數(shù)據(jù)指每個移動臺專用的數(shù)據(jù)。
按照該移動通信系統(tǒng)和基站，該基站包括發(fā)射定向射束到移動臺的定向天線和發(fā)射全向射束到移動臺的全向天線兩者。另外，天線控制器確定該移動臺是否有能力接收定向射束。當(dāng)移動臺有能力接收定向射束時，天線控制器則選擇定向天線作為要用于發(fā)射專用數(shù)據(jù)的天線。當(dāng)移動臺無能力的接收定向射束時，天線控制器則選擇全向天線作為要用于發(fā)射專用數(shù)據(jù)的天線。因此，按照移動臺的類型，基站能轉(zhuǎn)換要用于發(fā)射專用數(shù)據(jù)的天線。結(jié)果，按照移動臺的類型，基站可以適當(dāng)?shù)匕l(fā)射信號，而且移動臺可以適當(dāng)?shù)亟邮招盘枴?br> 更具體地，通過使用定向天線，該基站能用定向射束發(fā)射專用信道到有能力接收定向射束的移動臺。因此，基站能提高射束增益，而且傳輸放大器的飽和功率能被減少。另外，通過使用全向天線，基站能用全向射束發(fā)射專用信道到無能力接收定向射束的移動臺。因此，與第一傳統(tǒng)方法和第二傳統(tǒng)方法相比，當(dāng)用定向天線發(fā)射全向射束時，該基站能防止傳輸放大器的飽和功率的增加。結(jié)果，基站的設(shè)備規(guī)?？梢詼p小。
本發(fā)明的一種通信方法，包括確定移動臺是否有能力接收定向射束；在有能力接收定向射束的情況下選擇定向天線作為發(fā)射專用數(shù)據(jù)的天線，或者在無能力接收定向射束的情況下選擇全向天線作為發(fā)射專用數(shù)據(jù)的天線；以及使用定向天線或者全向天線發(fā)射專用數(shù)據(jù)到移動臺。
按照該通信方法，一開始，基站確定移動臺是否有能力接收定向射束。當(dāng)該移動臺有能力接收定向射束時，該基站就選擇定向天線作為用于發(fā)射專用數(shù)據(jù)的天線，并且發(fā)射該專用數(shù)據(jù)到移動臺。同時，當(dāng)該移動臺無能力接收定向射束時，該基站就選擇全向天線作為用于發(fā)射專用數(shù)據(jù)的天線，并且發(fā)射該專用數(shù)據(jù)到移動臺。因此，按照移動臺的類型，基站能轉(zhuǎn)換要用于發(fā)射專用數(shù)據(jù)的天線。結(jié)果，按照移動臺的類型，基站可以適當(dāng)?shù)匕l(fā)射信號，而且移動臺可以適當(dāng)?shù)亟邮招盘?。此外，與第一傳統(tǒng)方法和第二傳統(tǒng)方法相比，當(dāng)用定向天線發(fā)射全向射束時，該基站能防止傳輸放大器的飽和功率的增加。結(jié)果，基站的設(shè)備規(guī)?？梢詼p小。


圖1是一個示意圖，圖示了傳統(tǒng)基站的一種結(jié)構(gòu)；圖2A和2B是示意圖，圖示了從傳統(tǒng)基站發(fā)射的波束圖；圖3A和3B是示意圖，圖示了按照本發(fā)明第一實施例的扇區(qū)蜂窩單元結(jié)構(gòu)；圖4是示意圖，圖示了按照本發(fā)明第一實施例的移動通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；圖5是示意圖，圖示了按照本發(fā)明第一實施例的基站的傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；圖6A和6B是示意圖，圖示了從按照本發(fā)明第一實施例的基站發(fā)射的波束圖；圖7是一個流程圖，圖示了按照本發(fā)明第一實施例在基站與移動臺之間建立無線電鏈路連接的過程；圖8是一個流程圖，圖示了按照本發(fā)明第一實施例從基站發(fā)射傳送數(shù)據(jù)的過程。
圖9是示意圖，圖示了按照本發(fā)明第二實施例的移動通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；圖10是示意圖，圖示了按照本發(fā)明第二實施例的基站的傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；圖11A和11B是示意圖，圖示了從按照本發(fā)明第二實施例的基站發(fā)射的波束圖；圖12是示意圖，圖示了按照本發(fā)明第二實施例的基站的接收系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；以及圖13是一個流程圖，圖示了按照本發(fā)明第二實施例從基站發(fā)射傳送數(shù)據(jù)的過程。
具體實施例方式(移動通信系統(tǒng))正如圖3A和3B所示，移動通信系統(tǒng)采用扇區(qū)蜂窩單元結(jié)構(gòu)，它通過將一個蜂窩單元劃分成多個扇區(qū)并為每個扇區(qū)放置基站10而覆蓋一個服務(wù)區(qū)。作為這種扇區(qū)蜂窩單元結(jié)構(gòu)，如圖3A所示，有三扇區(qū)結(jié)構(gòu)，其中蜂窩單元1被分成三個扇區(qū)，第一扇區(qū)1a，第二扇區(qū)1b，和第三扇區(qū)1c；而正如圖3B所示，則有六扇區(qū)結(jié)構(gòu)，其中蜂窩單元1被劃分成六個扇區(qū)，第一扇區(qū)1a、第二扇區(qū)1b、第三扇區(qū)1c第四扇區(qū)1d、第五扇區(qū)1e、和第六扇區(qū)1f。作為例子，下面描述采用三扇區(qū)結(jié)構(gòu)的移動通信系統(tǒng)。
正如圖4所示，移動通信系統(tǒng)100包括基站10、無線電網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備20和多個移動站30?；?0將連接與每個扇區(qū)中存在的移動站30的無線電鏈路，并且執(zhí)行信號接收/傳輸?；?0具有用于每個扇區(qū)的陣列天線和扇區(qū)天線。陣列天線是接收/發(fā)射定向射束的定向天線。陣列天線通過縮小射束而將該射束發(fā)射到每個移動臺30。扇區(qū)天線是接收/發(fā)射全向射束的全向天線。扇區(qū)天線發(fā)射覆蓋整個扇區(qū)的射束，因此在該扇區(qū)的所有移動站30都可以接收信號。
更具體地，基站10具有覆蓋第一扇區(qū)1a的第一扇區(qū)陣列天線11a1和第一扇區(qū)扇區(qū)天線11b1、覆蓋第二扇區(qū)1b的第二扇區(qū)陣列天線11a2和第二扇區(qū)扇區(qū)天線11b2、以及覆蓋第三扇區(qū)1c的第三扇區(qū)陣列天線11a3和第三扇區(qū)扇區(qū)天線11b3。正如圖4所示，每個扇區(qū)的扇區(qū)天線的數(shù)量是1。
無線電網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備20連接到基站10。無線電網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備20控制無線電鏈路的連接并且在基站10與移動站30之間進(jìn)行跨區(qū)切換。多個移動站30連接與基站10的無線電鏈路，并且通過基站10的陣列天線和/或扇區(qū)天線從/到基站10執(zhí)行信號接收/發(fā)射，所述天線覆蓋了移動站30所在的扇區(qū)。
接下來，利用圖5進(jìn)一步詳細(xì)描述基站10的結(jié)構(gòu)。在圖5中，為了說明簡單，顯示了基站10為了覆蓋一個扇區(qū)所需的結(jié)構(gòu)。因此，基站10實際上多個圖5所示的結(jié)構(gòu)，其數(shù)量為基站10所覆蓋扇區(qū)的數(shù)量。圖5也顯示了為發(fā)射傳送數(shù)據(jù)到移動站30所需的傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，它包含在基站10的結(jié)構(gòu)中。
正如圖5所示，基站10包括一個陣列天線11a、一個扇區(qū)天線11b、一個調(diào)制器12a、一個解調(diào)器12b、一個信號分割單元13、一個天線加權(quán)控制器14、一個移動臺信息存儲單元14a、一個擴展器15、一個信號多路復(fù)用單元16、多個無線電頻率發(fā)射機(此后稱作為RF發(fā)射機)17a和17b、一個無線電頻率接收機(此后稱作為RF接收機)17c、多個傳輸放大器18a和18b、以及一個網(wǎng)絡(luò)接口19。
從基站10至移動站30的傳輸數(shù)據(jù)2包含專用數(shù)據(jù)和公用數(shù)據(jù)。專用數(shù)據(jù)指用于每個移動臺30的專用數(shù)據(jù)，例如，信息數(shù)據(jù)。公用數(shù)據(jù)指多個移動站30公用的數(shù)據(jù)，例如控制數(shù)據(jù)。專用數(shù)據(jù)是通過下行鏈路專用信道發(fā)射到移動站30的。公用數(shù)據(jù)是通過下行鏈路公共信道發(fā)射到移動站30的。傳送數(shù)據(jù)2從網(wǎng)絡(luò)接口19輸入到調(diào)制器12a。調(diào)制器12a調(diào)制傳送數(shù)據(jù)2以獲得傳送數(shù)據(jù)2的一個信號。調(diào)制器12a輸入已調(diào)制的傳送數(shù)據(jù)2的信號到信號分割單元13。
信號分割單元13將從調(diào)制器12a輸入的已調(diào)制的傳送數(shù)據(jù)2信號分成多個信號序列。更具體地，信號分割單元13將該信號分段成許多信號序列，其數(shù)值是通過將扇區(qū)天線11b的數(shù)量加陣列天線11a中包含的多個天線單元111至11n的數(shù)量而得到的換句話說，信號分割單元13將傳送數(shù)據(jù)2的信號分段成由陣列天線11a和扇區(qū)天線11b的各個天線單元111至11n發(fā)射的每個信號序列。信號分割單元13將分段的多個信號序列輸入到天線加權(quán)控制器14。
天線加權(quán)控制器14是一種天線控制器，它確定移動站30是否有能力接收定向射束，并且在它們有能力接收定向射束的情況下選擇陣列天線11a作為發(fā)射專用數(shù)據(jù)的天線，或者在它們無能力接收定向射束的情況下選擇扇區(qū)天線11b作為發(fā)射專用數(shù)據(jù)的天線。此后，有能力接收定向射束的移動臺被稱為’有定向射束能力的移動臺’。另外，沒有能力接收定向射束的移動臺被稱作’無射束能力的移動臺’。有兩種類型的移動臺有定向射束能力的移動臺和無射束能力的移動臺。
更具體地，開始，天線加權(quán)控制器14確定從信號分割單元13輸入的包含在多個信號序列中的傳送數(shù)據(jù)2是通過下行鏈路公共信道發(fā)射的公用數(shù)據(jù)還是通過下行鏈路專用信道發(fā)射的專用數(shù)據(jù)。當(dāng)該傳送數(shù)據(jù)2是通過下行鏈路公共信道發(fā)射的公用數(shù)據(jù)時，天線加權(quán)控制器14就選擇扇區(qū)天線11b作為要用的天線。同時當(dāng)傳送數(shù)據(jù)2是通過下行鏈路專用信道發(fā)射的專用數(shù)據(jù)時，通過諮詢移動臺信息存儲單元14a，天線加權(quán)控制器14確定作為傳送數(shù)據(jù)2終點的移動臺30是有定向射束能力的移動臺還是無射束能力的移動臺。
該移動臺信息存儲單元14a存儲與一個扇區(qū)中存在的每個移動臺30相關(guān)的移動臺信息。移動臺信息包括移動臺類型。換句話說，移動臺信息單位14a存儲連接與該基站10的無線電鏈路的移動臺30是有定向射束能力的移動臺還是無射束能力的移動臺的信息。移動臺信息存儲單元14存儲與移動臺標(biāo)識數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的移動臺信息，該移動臺標(biāo)識數(shù)據(jù)識別移動臺30。
因此，天線加權(quán)控制器14基于作為專用數(shù)據(jù)終點的移動臺30的移動臺標(biāo)識數(shù)據(jù)來查閱移動臺信息存儲單元，并且確定該移動臺30是有定向射束能力的移動臺還是無射束能力的移動臺。當(dāng)作為通過下行鏈路專用信道發(fā)射的專用數(shù)據(jù)的終點的移動臺30是有定向射束能力的移動臺時，天線加權(quán)控制器14就選擇陣列天線11a作為要用的天線。同時，當(dāng)作為通過下行鏈路專用信道發(fā)射的專用數(shù)據(jù)的終點的移動臺30是無射束能力的移動臺時，天線加權(quán)控制器14就選擇扇區(qū)天線11b作為要用的天線。
然后天線加權(quán)控制器14基于選擇的要使用的天線確定要乘以每個信號序列的天線權(quán)重，該信號序列從各個天線單元111至11n和扇區(qū)天線11b發(fā)射的從信號分割單元13輸入的。當(dāng)確定要使用扇區(qū)天線11b時，天線加權(quán)控制器14確定用于由陣列天線11a發(fā)射的信號序列的天線權(quán)重為’0’，而用于由扇區(qū)天線11b發(fā)射的信號序列的天線權(quán)重為’1’。換句話說，當(dāng)傳送數(shù)據(jù)2是公用數(shù)據(jù)時，或者即使傳送數(shù)據(jù)2專用數(shù)據(jù)但當(dāng)移動臺30是無射束能力的移動臺時，天線加權(quán)控制器14確定用于由陣列天線11a發(fā)射的信號序列的天線權(quán)重為’0’。更具體地，天線加權(quán)控制器14確定用于由全部天線單元111至11n發(fā)射的信號序列的天線權(quán)重為’0’。
同時，當(dāng)確定要用陣列天線11a時，天線加權(quán)控制器14確定用于由扇區(qū)天線11b發(fā)射的信號序列的天線權(quán)重為’0’。換句話說，當(dāng)傳送數(shù)據(jù)2是專用數(shù)據(jù)而移動臺30是有定向射束能力的移動臺時，天線加權(quán)控制器14確定用于由扇區(qū)天線11b發(fā)射的信號序列的天線權(quán)重為’0’。此外，天線加權(quán)控制器14確定由陣列天線11a的各個天線單元111至11n發(fā)射的信號序列的天線權(quán)重，以形成具有主要電波指向發(fā)射傳送數(shù)據(jù)2的移動臺30的定向射束。結(jié)果，可以減少對其他移動站的干擾。
天線加權(quán)控制器14將由各個天線單元111至11n和扇區(qū)天線11b發(fā)射的、從信號分割單元13輸入的每個信號序列乘以為每個信號序列所確定的天線權(quán)重。天線加權(quán)控制器14將已經(jīng)乘以天線權(quán)重的信號序列輸入到擴展器15。乘以天線權(quán)重’0’的信號序列不從天線加權(quán)控制器14輸出。結(jié)果，當(dāng)用于由陣列天線11a發(fā)射的信號序列的天線權(quán)重為’0’時，只有由扇區(qū)天線11b發(fā)射的信號序列被輸入到擴展器15。同時，當(dāng)用于由扇區(qū)天線11b發(fā)射的信號序列的天線權(quán)重為’0’時，只有由陣列天線12a的各個天線單元發(fā)射的多個信號序列被輸入到擴展器15。
擴展器15對已經(jīng)乘以天線權(quán)重并從天線加權(quán)控制器14輸入的信號序列進(jìn)行擴展。擴展器15將擴展的信號序列輸入到信號多路復(fù)用單元16。信號多路復(fù)用單元16對擴展的信號序列進(jìn)行多路復(fù)用。更具體地，信號多路復(fù)用單元16對發(fā)射到多個移動站30的傳送數(shù)據(jù)2的信號序列進(jìn)行多路復(fù)用。信號多路復(fù)用單元16將該多路復(fù)用信號分別輸入到RF發(fā)射機17a和RF發(fā)射機17b。由陣列天線11a發(fā)射的信號是輸入到RF發(fā)射機17a。由扇區(qū)天線11b發(fā)射的信號被輸入到RF發(fā)射機17b。
RF發(fā)射機17a和17b執(zhí)行頻率變換，以將從信號多路復(fù)用單元16輸入的信號轉(zhuǎn)換成射頻信號。RF發(fā)射機17a和17b將其頻率已經(jīng)被轉(zhuǎn)換的信號分別輸入到傳輸放大器18a和18b。傳輸放大器18a和18b分別放大從RF發(fā)射機17a和17b輸入的信號。傳輸放大器18a將放大的信號輸入到陣列天線11a。傳輸放大器18b將放大的信號輸入到扇區(qū)天線11b。
陣列天線11a包含多個天線單元111至11n。來自各個天線單元111至11n的傳送數(shù)據(jù)2的放大的信號序列從傳輸放大器18a輸入到陣列天線11a的各個天線單元111至11n。輸入的傳送數(shù)據(jù)2的信號序列被乘以用于從天線單元111至11n發(fā)射的每個信號序列的天線權(quán)重，以啟動定向射束傳輸。在這種情況下，傳送數(shù)據(jù)2是專用數(shù)據(jù)，而移動臺30是有定向射束能力的移動臺。結(jié)果，天線加權(quán)控制器14選擇陣列天線11a作為要用的天線，而該信號序列未被輸入到扇區(qū)天線11b。因此，通過使用多個天線單元111至11n只有陣列天線11a用定向射束通過下行鏈路專用信道發(fā)射專用數(shù)據(jù)到移動站30。
從扇區(qū)天線11b發(fā)射的、放大的傳送數(shù)據(jù)2的信號序列從傳輸放大器18b被輸入到扇區(qū)天線11b。在這種情況下，傳送數(shù)據(jù)2是發(fā)射到移動臺30的公用數(shù)據(jù)或?qū)Ｓ脭?shù)據(jù)，該移動臺30是無射束能力的移動臺。因此，天線加權(quán)控制器14選擇扇區(qū)天線11b作為要用的天線。而且信號序列未被輸入到陣列天線11a。因此，只有扇區(qū)天線11b用全向射束通過下行鏈路公共信道發(fā)射公用數(shù)據(jù)到移動站30。做為選擇，只有扇區(qū)天線11b用全向射束通過下行鏈路專用信道發(fā)射專用數(shù)據(jù)到移動站30。
另外，當(dāng)連接與移動站30的無線電鏈路時，扇區(qū)天線11b從/到移動站30接收/發(fā)射信號。更具體地，當(dāng)移動臺30請求連接無線電鏈路時，扇區(qū)天線11b接收通過上行鏈路公共信道發(fā)射的前同步信號，該上行鏈路公共信道被稱為隨機存取信道(RACH)。另外，在接收從移動站30發(fā)射的前同步信號之后，扇區(qū)天線11b通過稱為正向接入通道(FACH)的下行鏈路公共信道發(fā)射一個信號(其后稱為’更新指令信號’)，用于指示移動站30更新來自無線電網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備20的移動臺信息。另外扇區(qū)天線11b接收通過上行鏈路專用信道發(fā)射的包括移動臺信息的信號，該上行鏈路專用信道被稱為專用控制信道(DCCH)。<}23{>另外，扇區(qū)天線11b接收通過被稱為專用控制信道(DCCH)的上行鏈路專用信道從移動站30發(fā)射的包括移動臺信息的信號，該移動站30已經(jīng)從無線電網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備20接收了更新指令信號。此移動臺信息包含移動臺30的類型。在連接無線電鏈路時，扇區(qū)天線11b將從移動站30發(fā)射的接收信號輸入到RF接收機17c。
RF接收機17c檢測從扇區(qū)天線11b真實同步輸入的信號，并且將它輸入到解調(diào)器12b。在連接無線電鏈路時，解調(diào)器12b解調(diào)將從移動站30發(fā)射的并從RF接收機17c輸入的信號。解調(diào)器12b將解調(diào)的數(shù)據(jù)輸入到網(wǎng)絡(luò)接口19。更具體地，解調(diào)器12b將從移動站30發(fā)射的、包含在前同步信號中的數(shù)據(jù)以及包含在包括移動臺信息的信號中的移動臺信息輸入到網(wǎng)絡(luò)接口19。另外，解調(diào)器12b在移動臺信息存儲單元14a中存儲包含在包括移動臺信息的信號中的移動臺信息。更具體地，解調(diào)器12b將包括移動站30類型的移動臺信息與移動臺標(biāo)識數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)，并將他們存儲在移動臺信息存儲單元14a中。結(jié)果，基站10可以領(lǐng)會移動臺30是有定向射束能力的移動臺還是無射束能力的移動臺。
網(wǎng)絡(luò)接口19連接到無線電網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備20。網(wǎng)絡(luò)接口19將來自移動站30和基站10的數(shù)據(jù)傳送到無線電網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備20。例如，網(wǎng)絡(luò)接口19將從移動站30發(fā)射的、包含在前同步信號中的數(shù)據(jù)以及包含在包括移動臺信息的信號中的移動臺信息傳送到無線電網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備20。另外，網(wǎng)絡(luò)接口19從無線電網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備20獲得發(fā)射到基站10的數(shù)據(jù)。例如，網(wǎng)絡(luò)接口19從無線電網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備20獲得從基站10到移動站30的傳送數(shù)據(jù)2，比如更新指令信號、或者要發(fā)射到該基站10所覆蓋扇區(qū)中存在的移動站30的數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)接口19將從無線電網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備20獲得的傳送數(shù)據(jù)2輸入到調(diào)制器12a。
其次，圖6A和6B顯示了分別從基站10發(fā)射的一個定向射束圖案(此后稱為’定向傳輸波束圖’)和一個全向射束圖案(此后稱為’全向傳輸波束圖’)在圖6A和6B中，為了解釋簡單，描述一個扇區(qū)作為例子。圖6A顯示了當(dāng)基站10發(fā)射發(fā)送數(shù)據(jù)到有定向射束能力的移動臺30a時的波束圖。基站10通過使用扇區(qū)天線11b通過公共信道用全向射束發(fā)射公用數(shù)據(jù)，比如控制數(shù)據(jù)，以便將公用數(shù)據(jù)發(fā)射到一個扇區(qū)中現(xiàn)有的所有移動站。因此，發(fā)射到有定向射束能力的移動臺30n的公共信道波束圖被形成，作為扇區(qū)天線11b的公共信道全向傳輸波束圖，如圖6A所示。另外，通過使用陣列天線11a，基站10通過專用信道將專用數(shù)據(jù)發(fā)射到有定向射束能力的移動臺30a。更具體地，通過控制用于信號序列的天線權(quán)重，基站10發(fā)射一個定向射束，該信號序列是從包含在陣列天線11a中的多個天線單元發(fā)射的。因此，發(fā)射到有定向射束能力的移動臺30a的專用信道波束圖被形成，作為陣列天線11a的專用信道定向傳輸波束圖4a，正如圖6A所示。
圖6B顯示了當(dāng)基站10發(fā)射傳送數(shù)據(jù)到無射束能力的移動臺30b時的波束圖。通過在有定向射束能力的移動臺30a的情況下使用扇區(qū)天線11b，基站10通過公共信道用全向射束發(fā)射公用數(shù)據(jù)。因此，發(fā)射到無射束能力的移動臺30b的公共信道波束圖被形成，作為扇區(qū)天線11b的公共信道全向傳輸波束圖，如圖6B所示。另外，通過使用扇區(qū)天線11b，基站10通過專用信道將專用數(shù)據(jù)發(fā)射到無射束能力的移動臺30b。因此，發(fā)射到無射束能力的移動臺30b的專用信道波束圖被形成，作為扇區(qū)天線11b的專用信道全向傳輸波束圖，如圖6B所示。
(通信方法)接下來，描述使用該移動通信系統(tǒng)100的通信方法。開始，描述用于在基站10與移動臺30之間建立無線電鏈路連接的過程。需要建立一個無線電鏈路連接的移動臺30通過稱為RACH的上行鏈路公共信道發(fā)射前同步信號(S101)。已經(jīng)用扇區(qū)天線11b接收了前同步信號的基站10的RF接收機17c將包含在前同步信號中的數(shù)據(jù)經(jīng)由解調(diào)器12b和網(wǎng)絡(luò)接口19傳送到無線電網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備20一旦接收到，無線電網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備20就將一個用于移動臺信息的更新指令信號傳送到基站10。基站10通過網(wǎng)絡(luò)接口19獲得從無線電網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備20傳送來的更新指令信號。然后基站10通過下行鏈路公共信道將更新指令信號發(fā)射到移動臺30。<}23{>然后，通過使用扇區(qū)天線11b，基站10通過被稱為FACH的下行鏈路公共信道將該更新指令信號發(fā)射到移動臺30(S102)。
已經(jīng)從無線電網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備20接收更新指令信號的移動臺30通過被稱為DCCH的上行鏈路專用信道將包括移動臺信息的信號發(fā)射到基站10。基站10的RF接收機17c利用扇區(qū)天線11b接收從移動臺30發(fā)射的包括移動臺信息的信號(S103)。然后RF接收機17c將包括移動臺信息的接收信號輸入到解調(diào)器12b。解調(diào)器12b在移動臺信息存儲單元14a中存儲從移動臺30接收的移動臺信息。
接下來，利用圖8來描述從基站10發(fā)射傳送數(shù)據(jù)的過程。開始，基站10的調(diào)制器12a對傳送數(shù)據(jù)2進(jìn)行調(diào)制，以從傳送數(shù)據(jù)2中獲得信號(S201)。接下來，信號分割單元13將已調(diào)制的傳送數(shù)據(jù)2的信號分段成多個信號序列。更具體地，信號分割單元13將該信號分段成許多信號序列，其數(shù)值是通過將扇區(qū)天線11b的數(shù)量加陣列天線11a中包含的多個天線單元111至11n的數(shù)量而得到的(S202)接下來，天線加權(quán)控制器14確定包含在多個信號序列中的傳送數(shù)據(jù)是通過下行鏈路公共信道發(fā)射的公用數(shù)據(jù)還是通過下行鏈路專用信道發(fā)射的專用數(shù)據(jù)(S203)。在步驟(S203)中，當(dāng)傳送數(shù)據(jù)2是通過下行鏈路專用信道發(fā)射的專用數(shù)據(jù)時，天線加權(quán)控制器14查詢移動臺信息存儲單元14a并且確定作為傳送數(shù)據(jù)2終點的移動臺30是有定向射束能力的移動臺還是無射束能力的移動臺(S204)在步驟(S203)中，當(dāng)傳送數(shù)據(jù)2是通過下行鏈路公共信道發(fā)射的公用數(shù)據(jù)時，或在步驟(S204)中，當(dāng)移動臺30是無射束能力的移動臺時，天線加權(quán)控制器14選擇扇區(qū)天線11b作為要用的天線，所述移動臺30是通過下行鏈路專用信道發(fā)射的專用數(shù)據(jù)終點，天線加權(quán)控制器14選擇扇區(qū)天線11b作為要用的天線。然后，天線加權(quán)控制器14確定用于從陣列天線111a發(fā)射的信號序列的天線權(quán)重為`0’，并且確定用于從扇區(qū)天線11b發(fā)射的信號序列的天線權(quán)重為`1’(S205)。
同時，在步驟(S204)中，當(dāng)作為通過下行鏈路專用信道發(fā)射的專用數(shù)據(jù)的終點的移動臺30是有定向射束能力的移動臺時，該天線加權(quán)控制器14選擇陣列天線11a作為要用的天線。然后，天線加權(quán)控制器14確定用于從扇區(qū)天線11b發(fā)射的信號序列的天線權(quán)重為`0’。天線加權(quán)控制器14確定由陣列天線11a的各個天線單元111至11n發(fā)射的信號序列的天線權(quán)重，以形成具有主射線指向發(fā)射傳送數(shù)據(jù)2的移動臺30的定向射束(S209)。
在步驟(S205)和(S209)之后，擴展器15將乘以天線權(quán)重的信號序列進(jìn)行擴展(S206，S210)。其次，信號多路復(fù)用單元16將傳送數(shù)據(jù)2的擴展的信號序列多路復(fù)用到多個移動站30(S207，S211)。在步驟(S207)之后，RF發(fā)射機17b將從信號多路復(fù)用單元16輸入的信號轉(zhuǎn)換成一個射頻信號。傳輸放大器18b將它放大。傳輸放大器18b將放大的信號輸入到扇區(qū)天線11b。最后，由于送到陣列天線11a的信號序列被乘以在步驟(S205)處確定為’0’的天線權(quán)重，則只有扇區(qū)天線11b通過下行鏈路公共信道用全向射束發(fā)射公用數(shù)據(jù)到移動臺30。做為選擇，只有扇區(qū)天線11b用全向射束通過下行鏈路專用信道發(fā)射專用數(shù)據(jù)到移動臺30。
同時，在步驟(S211)之后，RF發(fā)射機17a將從信號多路復(fù)用單元16輸入的信號轉(zhuǎn)換成射頻信號，并且傳輸放大器18a將它放大。傳輸放大器18a將放大的信號輸入到陣列天線11a。最后，由于送到扇區(qū)天線11b的信號序列被乘以在步驟(S209)處確定為’0’的天線權(quán)重，則只有陣列天線11a通過下行鏈路專用信道用定向射束發(fā)射專用數(shù)據(jù)到移動臺30(S212)。
按照該移動通信系統(tǒng)100、該基站10、以及該通信方法，對于每個扇區(qū)該基站10包括用于發(fā)射定向射束到移動站30的陣列天線11a，和用于發(fā)射全向射束到移動站30的扇區(qū)天線11b兩者。通過查詢移動臺信息存儲單元14a，天線加權(quán)控制器14確定移動臺30是有定向射束能力的移動臺還是無射束能力的移動臺。然后，當(dāng)移動臺30是有定向射束能力的移動臺時，天線加權(quán)控制器14選擇陣列天線11a作為要用于通過下行鏈路專用信道發(fā)射專用數(shù)據(jù)的天線。同時，當(dāng)移動臺30是無射束能力的移動臺時，天線加權(quán)控制器14選擇扇區(qū)天線11b作為要用于通過下行鏈路專用信道發(fā)射專用數(shù)據(jù)的天線。
因此，基站10可以按照移動臺30的類型來轉(zhuǎn)換要用于通過下行鏈路專用信道發(fā)射專用數(shù)據(jù)的天線。結(jié)果，按照移動臺30的類型，基站10可以適當(dāng)?shù)匕l(fā)射信號，而且移動臺30可以適當(dāng)?shù)亟邮招盘枴?br> 更具體地，基站10可以使用陣列天線11a通過下行鏈路專用信道定向射束發(fā)射專用數(shù)據(jù)到有定向射束能力的移動臺。結(jié)果，基站10可以提高射束增益并減少傳輸放大器18a的飽和功率。另外，基站10可以使用扇區(qū)天線11b通過下行鏈路專用信道用全向射束發(fā)射專用數(shù)據(jù)到無射束能力的移動臺。因此，與第一或第二傳統(tǒng)方法相比，當(dāng)使用定向天線發(fā)射全向射束時，基站10可以防止傳輸放大器的飽和功率的增加。結(jié)果，基站10的設(shè)備規(guī)?？梢詼p小。
另外，基于選擇的要用的天線，天線加權(quán)控制器14對于從各個天線單元111至11n和扇區(qū)天線11b發(fā)射的每個信號序列確定一個天線權(quán)重并乘以它。更具體地，當(dāng)確定要用扇區(qū)天線11b時，天線加權(quán)控制器14確定用于由陣列天線11a發(fā)射的信號序列的天線權(quán)重為’0’。同時，當(dāng)確定要用陣列天線11a時，天線加權(quán)控制器14確定用于由扇區(qū)天線11b發(fā)射的信號序列的天線權(quán)重為’0’。天線加權(quán)控制器14將由各個天線單元111至11n和扇區(qū)天線11b發(fā)射的每個信號序列乘以為每個信號序列所確定的天線權(quán)重。
在此方式，基于選定的要用的天線，只需通過控制乘以從每個天線發(fā)射的信號序列的天線權(quán)重，天線加權(quán)控制器14就可以容易地在只使用陣列天線11a的專用數(shù)據(jù)定向射束傳輸與只使用扇區(qū)天線11b的專用數(shù)據(jù)全向射束傳輸之間切換。另外，因為移動臺信息存儲單元14a存儲了移動臺類型，通過查詢移動臺信息存儲單元14a，天線加權(quán)控制器14就可以容易地確定移動臺30是有定向射束能力的移動臺還是無射束能力的移動臺。
此外，天線加權(quán)控制器14確定要發(fā)射到移動臺30的傳送數(shù)據(jù)2是專用數(shù)據(jù)還是要共同發(fā)射到多個移動站的公用數(shù)據(jù)，并且當(dāng)傳送數(shù)據(jù)2通過下行鏈路公共信道發(fā)射的公用數(shù)據(jù)時選擇扇區(qū)天線11b作為要用來發(fā)射公用數(shù)據(jù)的天線。結(jié)果，基站10可以使用扇區(qū)天線11b用全向射束來發(fā)射公用數(shù)據(jù)，因此多個移動站30可以接收公用數(shù)據(jù)。因此，與第一傳統(tǒng)方法和第二傳統(tǒng)方法相比，當(dāng)用定向天線發(fā)射全向射束時，該基站能防止傳輸放大器的飽和功率的增加。結(jié)果，基站的設(shè)備規(guī)?？梢詼p小。結(jié)果，基站10的設(shè)備規(guī)?？梢詼p小。
(移動通信系統(tǒng))下面將描述圖3A所示采用三扇區(qū)結(jié)構(gòu)的移動通信系統(tǒng)200的例子。正如圖9所示，移動通信系統(tǒng)200包括基站210、無線電網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備20和多個移動站230?；?10包括第一扇區(qū)陣列天線211a1，第一扇區(qū)扇區(qū)天線211b1，和第一扇區(qū)扇區(qū)天線211c1，它們覆蓋第一扇區(qū)1a；第二扇區(qū)陣列天線211a2，第二扇區(qū)扇區(qū)天線211b2，和第二扇區(qū)扇區(qū)天線211c2，它們覆蓋第二扇區(qū)1b以及，第三扇區(qū)陣列天線211a3，第三扇區(qū)扇區(qū)天線211b3，和第三扇區(qū)扇區(qū)天線211c3，它們覆蓋第三扇區(qū)1c。
正如圖9所示，用于每個扇區(qū)的扇區(qū)天線的數(shù)量為2，即基站210包括多個扇區(qū)天線。當(dāng)采用DS-CDMA作為無線電接入時，通過采用利用為每個扇區(qū)而設(shè)的多個扇區(qū)天線的分集發(fā)射，基站210可以發(fā)射信號到移動站230。另外，通過使用多個扇區(qū)天線、一個陣列天線和一個扇區(qū)天線、或一個陣列天線和多個扇區(qū)天線，基站210可以對來自移動站230的信號執(zhí)行天線分集接收。
多個移動站230具有接收從基站210通過采用分集發(fā)射而發(fā)射的信號的功能。除此之外，移動臺230基本上與圖4所示的移動臺30相同。無線電網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備20基本上與圖4所示的無線電網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備20相同。因此，省略了對相同標(biāo)號的描述。
接下來，利用圖10進(jìn)一步詳細(xì)描述基站210的結(jié)構(gòu)。在圖10中，為了說明簡單，顯示了基站210為了覆蓋一個扇區(qū)所需的結(jié)構(gòu)。因此，基站210實際上需要多個圖10所示的結(jié)構(gòu)，其數(shù)量為基站210所覆蓋扇區(qū)的數(shù)量。圖10也顯示了為發(fā)射傳送數(shù)據(jù)到移動站230所需的傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，它包含在基站210的結(jié)構(gòu)中。正如圖10所示，基站210包括一個陣列天線211a，多個扇區(qū)天線211b和211c，一個調(diào)制器212a，多個解調(diào)器212b和212c，一個信號分割單元213，一個天線加權(quán)控制器214，一個移動臺信息存儲單元214a，一個擴展器215，一個信號多路復(fù)用單元216，多個RF發(fā)射機217a、217b和217c，多個RF接收機217d和217e，多個傳輸放大器218a、218b和218c，一個網(wǎng)絡(luò)接口219，一個發(fā)射分集加權(quán)控制器220，以及一個組合器221。
調(diào)制器212a，信號分割單元213，天線加權(quán)控制器214移動臺信息存儲單元214a以及網(wǎng)絡(luò)接口219基本上分別與圖5所示的調(diào)制器12a，信號分割單元13，天線加權(quán)控制器14，移動臺信息存儲單元14a，以及網(wǎng)絡(luò)接口19相同。因此，關(guān)于它們的描述被省略。擴展器215對被乘以天線權(quán)重并且從天線加權(quán)控制器214輸入的信號序列進(jìn)行擴展。擴展器215將由陣列天線211a發(fā)射的并包含在擴展的信號序列的信號序列輸入到信號多路復(fù)用單元216。另外，擴展器215將由扇區(qū)天線211b和211c發(fā)射的、包含在該擴展的信號序列中的信號序列輸入到發(fā)射分集加權(quán)控制器220。
發(fā)射分集加權(quán)控制器220是一個發(fā)射分集控制器，它控制要由多個扇區(qū)天線211b和211c執(zhí)行分集發(fā)射。更具體地，發(fā)射分集加權(quán)控制器220對從擴展器215輸入的擴展的信號序列執(zhí)行用于分集發(fā)射的天線權(quán)重控制。結(jié)果，發(fā)射分集加權(quán)控制器220通過分別生成從扇區(qū)天線211b和211c發(fā)射的兩個信號序列來控制分集發(fā)射。
更具體地，開始，發(fā)射分集加權(quán)控制器220將從擴展器215輸入的擴展的信號序列分段成多段，其數(shù)量與多個扇區(qū)天線211b和211c的數(shù)量相同。換句話說，發(fā)射分集加權(quán)控制器220對于從各個扇區(qū)天線211b和211c發(fā)射的每個信號序列進(jìn)行信號序列的分段。然后，發(fā)射分集加權(quán)控制器220為從各個扇區(qū)天線211b和211c發(fā)射的每個信號序列確定一個發(fā)射分集天線權(quán)重。然后，發(fā)射分集加權(quán)控制器220將從扇區(qū)天線211b和211c發(fā)射的各個信號序列乘以為每個信號序列所確定的發(fā)射分集天線權(quán)重。在此方式，發(fā)射分集加權(quán)控制器220分別產(chǎn)生從兩個扇區(qū)天線211b和211c發(fā)射的兩個信號序列。發(fā)射分集加權(quán)控制器220將乘以發(fā)射分集天線權(quán)重的該信號序列輸入到信號多路復(fù)用單元216。
應(yīng)該注意，當(dāng)不采用DS-CDMA作為無線電接入時，基站210可以不采用分集發(fā)射而將信號發(fā)射到移動站230。在不采用分集發(fā)射來發(fā)送信號的情況下，發(fā)射分集加權(quán)控制器220選擇扇區(qū)天線211b或者扇區(qū)天線211e作為要用于信號傳輸?shù)奶炀€。然后，發(fā)射分集加權(quán)控制器220確定選定的扇區(qū)天線的天線權(quán)重為`1’，并且確定未選定的扇區(qū)天線的天線權(quán)重為’0’。結(jié)果，乘以天線權(quán)重’0’的信號序列不從發(fā)射分集加權(quán)控制器220輸出。
信號多路復(fù)用單元216利用執(zhí)行發(fā)射分集天線權(quán)重控制的信號序列對擴展的信號序列進(jìn)行多路復(fù)用。更具體地，信號多路復(fù)用單元216對發(fā)射到多個移動站230的傳送數(shù)據(jù)2a的信號序列進(jìn)行多路復(fù)用。信號多路復(fù)用單元216將該多路復(fù)用信號分別地輸入到RF發(fā)射機217、RF發(fā)射機217b和RF發(fā)射機217c。由陣列天線211a發(fā)射的信號被輸入到RF發(fā)射機217a。由扇區(qū)天線211b發(fā)射的信號被輸入到RF發(fā)射機217b。由扇區(qū)天線211c發(fā)射的信號被輸入到RF發(fā)射機217c。
RF發(fā)射機217a、217b和217c執(zhí)行頻率變換，以將從信號多路復(fù)用單元216輸入的信號轉(zhuǎn)換成射頻信號。RF發(fā)射機217a、217b和217c將執(zhí)行了頻率變換的該信號分別地輸入到傳輸放大器218a、218b和218c。傳輸放大器218a、218b和218c分別地放大從RF發(fā)射機217a、217b和217c輸入的信號。傳輸放大器218a將放大的信號輸入到陣列天線211a。傳輸放大器218b將放大的信號輸入到陣列天線211b。傳輸放大器218b將放大的信號輸入到扇區(qū)天線211b。傳輸放大器218c將放大的信號輸入到扇區(qū)天線211c。
陣列天線211a包含多個天線單元2111至211n。由各個天線單元2111至211n發(fā)射的傳送數(shù)據(jù)2a的放大的信號序列從傳輸放大器218a被輸入到陣列天線211a的每個天線單元2111至211n。正如圖5所示的陣列天線11a，通過使用多個天線單元2111至211n，陣列天線211a通過下行鏈路專用信道用定向射束發(fā)射專用數(shù)據(jù)到有定向射束能力的移動臺230。
由扇區(qū)天線211b發(fā)射的傳送數(shù)據(jù)2a的已放大信號序列從傳輸放大器218b被輸入到扇區(qū)天線211b。由扇區(qū)天線211c發(fā)射的傳送數(shù)據(jù)2a的已放大信號序列從傳輸放大器218c被輸入到扇區(qū)天線211c。正如圖5所示的扇區(qū)天線11b，扇區(qū)天線211b和211c通過下行鏈路公共信道用全向射束發(fā)射公用數(shù)據(jù)到移動站230。做為選擇，扇區(qū)天線211b和211c通過下行鏈路專用信道用全向射束發(fā)射專用數(shù)據(jù)到無射束能力的移動臺230。
此外，輸入到扇區(qū)天線211b和211c的傳送數(shù)據(jù)2a的信號序列乘以發(fā)射分集天線權(quán)重。因此，扇區(qū)天線211b和211c發(fā)射已經(jīng)乘以發(fā)射分集天線權(quán)重的信號序列，即執(zhí)行了適應(yīng)于信號傳輸?shù)姆旨l(fā)射。另外，在采用分集發(fā)射來發(fā)送信號的情況下，發(fā)射分集加權(quán)控制器220確定選定的扇區(qū)天線的天線權(quán)重為’1’，而未選定的扇區(qū)天線的天線權(quán)重為’0’。結(jié)果，乘以天線權(quán)重’0’的信號序列不從發(fā)射分集加權(quán)控制器220輸出。結(jié)果，只從不采用分集發(fā)射的扇區(qū)天線發(fā)射信號。
另外，當(dāng)建立與移動站230的無線電鏈路時，扇區(qū)天線211b和211c利用圖5所示的扇區(qū)天線11b從/到移動站230接收/發(fā)射信號。當(dāng)建立無線電鏈路連接時，扇區(qū)天線211b和211c將從移動站230發(fā)射的接收信號分別地輸入到RF接收機217d和217e。RF接收機217d和217e檢測真實同步地從扇區(qū)天線211b和211c輸入的信號，并將他們分別輸入到解調(diào)器212b和212c。
解調(diào)器212b對從RF接收機217d輸入的并從移動站230發(fā)射的信號進(jìn)行解調(diào)。解調(diào)器212c對從RF接收機217e輸入的并從移動站230發(fā)射的信號進(jìn)行解調(diào)。解調(diào)器212b和212c輸入解調(diào)的數(shù)據(jù)到組合器221。組合器221將從解調(diào)器212b和212c輸入的解調(diào)數(shù)據(jù)分別乘以用于天線分集接收的天線權(quán)重，并且合并它們。組合器221將合并的數(shù)據(jù)輸入到網(wǎng)絡(luò)接口219。更具體地，組合器221將從移動站30發(fā)射的、包含在前同步信號中的數(shù)據(jù)以及包含在該信號中的前同步信號輸入到網(wǎng)絡(luò)接口19。
另外，組合器221在移動臺信息存儲單元214a中存儲包含在該信號中的移動臺信息。更具體地，組合器221將包括移動站230類型的移動臺信息與移動臺標(biāo)識數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)，并將他們存儲在移動臺信息存儲單元214a中。結(jié)果，基站210可以領(lǐng)會移動臺230是有定向射束能力的移動臺還是無射束能力的移動臺。
接下來，圖11A和11B顯示了從基站210發(fā)射的定向傳輸波束圖和全向傳輸波束圖。在圖11A和11B中，為了解釋簡單，描述一個扇區(qū)作為例子。圖11A顯示了當(dāng)基站210發(fā)射傳送數(shù)據(jù)到有定向射束能力的移動臺230a時的波束圖?；?10通過公共信道用全向射束發(fā)射公用數(shù)據(jù)，比如控制數(shù)據(jù)，以便將公用數(shù)據(jù)發(fā)射到一個扇區(qū)中現(xiàn)有的全部移動站。在這種情況下，當(dāng)基站210不采用分集發(fā)射時，基站210使用扇區(qū)天線211b或扇區(qū)天線211c來發(fā)射公用數(shù)據(jù)。因此，發(fā)射到有定向射束能力的移動臺230a的公共信道波束圖被形成，作為扇區(qū)天線的公共信道全向傳輸波束圖，如圖11A所示。
另外，當(dāng)基站210和有定向射束能力的移動臺230a采用DS-CDMA作為無線電接入方法，并且基站210采用分集發(fā)射時，通過使用兩個扇區(qū)天線2311b和211c，基站210采用分集發(fā)射通過公共信道用全向射束發(fā)射公用數(shù)據(jù)。在這種情況下，發(fā)射到有定向射束能力的移動臺230a的公共信道波束圖被形成，作為扇區(qū)天線的公共信道全向傳輸波束圖，如圖11A所示。
另外，基站210使用陣列天線211a通過專用信道用定向射束發(fā)射專用數(shù)據(jù)到有定向射束能力的移動臺230a。更具體地，通過控制用于信號序列的天線權(quán)重，基站210發(fā)射該定向射束，該信號序列是從包含在陣列天線211a中的多個天線單元發(fā)射的。因此，發(fā)射到有定向射束能力的移動臺230a的專用信道波束圖被形成，作為陣列天線211a的專用信道定向傳輸波束圖4a，正如圖11A所示。
圖11B顯示了當(dāng)基站210發(fā)射傳送數(shù)據(jù)到無射束能力的移動臺230b時的波束圖。對于有定向射束能力的移動臺230a的情況，通過使用扇區(qū)天線211b或者211c，當(dāng)基站210不采用分集發(fā)射時，基站210通過公共信道用全向射束發(fā)射公用數(shù)據(jù)。因此，發(fā)射到無射束能力的移動臺230b的公共信道波束圖被形成，作為扇區(qū)天線的公共信道全向傳輸波束圖，如圖11B所示。
另外，當(dāng)基站210和無射束能力的移動臺230b采用DS-CDMA作為無線電接入方法，并且基站210采用分集發(fā)射時，通過使用兩個扇區(qū)天線211b和211c，基站210采用分集發(fā)射通過公共信道用全向射束發(fā)射公用數(shù)據(jù)。在這種情況下，通過使用圖11B所示扇區(qū)天線，發(fā)射到無射束能力的移動臺230b的公共信道波束圖被形成，作為扇區(qū)天線的公共信道全向傳輸波束圖。
另外，通過使用扇區(qū)天線211b或者211c，當(dāng)基站210不采用分集發(fā)射時，基站210通過專用信道用全向射束發(fā)射專用數(shù)據(jù)到無射束能力的移動臺230b。因此，發(fā)射到無射束能力的移動臺230b的專用信道波束圖被形成，作為從圖11B所示的扇區(qū)天線發(fā)射的專用信道全向傳輸波束圖。另外，當(dāng)基站210和無射束能力的移動臺230b采用DS-CDMA作為無線電接入方法，并且基站210采用分集發(fā)射時，通過使用兩個扇區(qū)天線211b和211c，基站211采用分集發(fā)射通過專用信道用全向射束發(fā)射專用數(shù)據(jù)。在這種情況下，通過使用圖11B所示扇區(qū)天線，發(fā)射到無射束能力的移動臺230b的專用信道波束圖被形成，作為扇區(qū)天線的專用信道全向傳輸波束圖4b。
接下來，利用圖12進(jìn)一步詳細(xì)描述基站210的接收系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。圖12顯示了包含在基站210的結(jié)構(gòu)中、用于接收從移動站231發(fā)射的數(shù)據(jù)所需的接收系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。另外，為了說明簡單，圖12顯示了基站210為了覆蓋一個扇區(qū)所需的結(jié)構(gòu)。因此，基站210實際上需要多個圖12所示的結(jié)構(gòu)，其數(shù)量為基站210所覆蓋扇區(qū)的數(shù)量。正如圖12所示，基站210包括一個陣列天線211a，多個扇區(qū)天線211b和211c，多個RF接收機217d、217e和217f，多個解調(diào)器212b、212c和212d，一個組合器221，一個陣列天線權(quán)重控制器222，以及一個陣列天線組合器223。
陣列天線211a以及兩個211b和211c接收包括從移動站230發(fā)射的包括數(shù)據(jù)的信號。每一陣列天線211a的天線單元輸入接收接收信號到RF接收機217f。RF接收機217f真實同步地檢測從陣列天線211a的天線單元輸入的信號并將它輸入到陣列天線權(quán)重控制器222。另外，扇區(qū)天線211b和211c分別將接收信號輸入到RF接收機217d和217e。RF接收機217d和217e真實同步地檢測從扇區(qū)天線211b和211c輸入的信號，并將他們分別輸入到解調(diào)器212b和212c。
陣列天線權(quán)重控制器222控制用于由陣列天線211a的每個天線單元接收的接收信號的天線權(quán)重。更具體地，陣列天線權(quán)重控制器222確定用于由陣列天線211a的每個天線單元接收的接收信號的天線權(quán)重。然后，陣列天線權(quán)重控制器222將由每個天線單元接收的接收信號乘以確定的天線權(quán)重。陣列天線權(quán)重控制器222將乘以天線權(quán)重的接收信號輸入到陣列天線組合器223。陣列天線組合器223將已經(jīng)乘以天線權(quán)重的每個天線單元的接收信號合并。陣列天線組合器223將合并的接收信號輸入到解調(diào)器212d。
解調(diào)器212b和212c分別解調(diào)從RF接收機217d和217e輸入的接收信號。解調(diào)器212d解調(diào)從陣列天線組合器223輸入的接收信號。解調(diào)器212b和，和212c將該解調(diào)的數(shù)據(jù)輸入到組合器221。在此方式，基站212具有這樣的結(jié)構(gòu)，用于利用由所有天線即陣列天線211a以及兩個扇區(qū)天線211b和211c接收的所有接收信號進(jìn)行三分支天線分集接收，以解調(diào)數(shù)據(jù)。
組合器221是一個分集接收控制器，它控制從移動站230來的信號的天線分集接收。更具體地，組合器221將從解調(diào)器212d、212b和212c輸入的解調(diào)的數(shù)據(jù)分別乘以權(quán)重，并且合并它們。更具體地，一開始，組合器221將每個解調(diào)的數(shù)據(jù)乘以用于天線分集接收的天線權(quán)重。
例如，按照通過陣列天線211a以及扇區(qū)天線211b和211c接收的接收信號的接收電平，組合器221確定用于以被乘以每個解調(diào)的數(shù)據(jù)的天線分集接收的天線權(quán)重。組合器221將每個解調(diào)的數(shù)據(jù)乘以確定的、用于天線分集接收的天線權(quán)重。組合器221合并每個乘積數(shù)據(jù)，并獲得合并且解調(diào)的數(shù)據(jù)2b。在此方式，組合器221通過控制用于要乘以每個解調(diào)的數(shù)據(jù)的天線分集接收的天線權(quán)重來控制天線分集接收。組合器221將合并且解調(diào)的數(shù)據(jù)2b輸入到網(wǎng)絡(luò)接口219。
(通信方法)接下來，利用圖13描述使用該移動通信系統(tǒng)200的通信方法。步驟(S301)至(S306)基本上與圖8所示步驟(S291)至(S206)相同。在步驟(S306)之后，發(fā)射分集加權(quán)控制器220對擴展的信號序列執(zhí)行用于分集發(fā)射的天線權(quán)重控制(S307)。更具體地，一開始，發(fā)射分集加權(quán)控制器220將擴展的信號序列分段成多段，其數(shù)量與多個扇區(qū)天線211b和211c的數(shù)量相同。然后，發(fā)射分集加權(quán)控制器220確定分集發(fā)射的天線權(quán)重，它要被乘以從每個扇區(qū)天線211b和211c發(fā)射的每個信號序列。然后，發(fā)射分集加權(quán)控制器220將從扇區(qū)天線211b和211c發(fā)射的各個信號序列乘以為每個信號序列所確定的天線權(quán)重。應(yīng)該注意，在發(fā)送信號不采用分集發(fā)射的情況下，發(fā)射分集加權(quán)控制器220選擇扇區(qū)天線211b或者扇區(qū)天線211c作為要用于信號傳輸?shù)奶炀€。然后，基站210確定用于選定的扇區(qū)天線的天線權(quán)重為’1’，確定用于未選定的扇區(qū)天線的天線權(quán)重為’0’，并且用他們乘以信號序列。
在步驟(S307)之后，信號多路復(fù)用單元216對執(zhí)行了用于分集發(fā)射的天線權(quán)重控制的傳送數(shù)據(jù)2a的信號序列進(jìn)行多路復(fù)用(S308)。RF發(fā)射機217b和217c將從信號多路復(fù)用單元216輸入的信號轉(zhuǎn)換成射頻信號，而傳輸放大器218b和218c將它們放大。傳輸放大器218b和218c分別地輸入擴大的信號到扇區(qū)天線211b和211c。最后，由于送到陣列天線211a的信號序列被乘以在步驟(S305)確定為’0’的天線權(quán)重，扇區(qū)天線211b和211c采用分集發(fā)射通過下行鏈路公共信道用全向射束發(fā)射公用數(shù)據(jù)到移動站230。做為選擇，扇區(qū)天線211b和211e采用分集發(fā)射通過下行鏈路專用信道用全向射束發(fā)射專用數(shù)據(jù)到移動站230。應(yīng)該注意，在發(fā)送信號不采用分集發(fā)射的情況下，通過使用扇區(qū)天線211b或者扇區(qū)天線211c，基站210用全向射束發(fā)射公用數(shù)據(jù)和專用數(shù)據(jù)。
同時，在步驟(S304)中，當(dāng)通過下行鏈路專用信道發(fā)射專用數(shù)據(jù)的移動臺230是有定向射束能力的移動臺時，基站210執(zhí)行步驟(S310)至(S313)。步驟(S310)至(S313)基本上與圖8所示步驟(S209)至(S212)相同。
按照該移動通信系統(tǒng)200、該基站210和該通信方法，除了按照第一實施例的移動通信系統(tǒng)100、基站10和通信方法所獲得的效果之外，還可獲得如下效果。
基站210包括作為用于每個扇區(qū)的扇區(qū)天線的多個扇區(qū)天線211b和211c。結(jié)果，通過使用多個扇區(qū)天線211b和211c，基站210可以采用分集發(fā)射，以用于發(fā)送信號到移動站230，并且對來自移動站230的信號進(jìn)行天線分集接收。
此外，基站210包括發(fā)射分集加權(quán)控制器220，它利用多個扇區(qū)天線211b和211c控制分集發(fā)射。結(jié)果，基站210可以提高在移動站230中信號的接收質(zhì)量，該信號是從基站210下行鏈路發(fā)射的。
另外，基站210包括一個組合器221，它控制來自移動臺230的信號的天線分集接收。結(jié)果，通過使用陣列天線211a以及多個扇區(qū)天線211b和211c，該組合器221可以控制來自移動站230的信號的天線分集接收。因此，基站210可以提高接收信號的接收質(zhì)量，而不管傳播環(huán)境怎樣，所述信號是從移動站230通過上行鏈路發(fā)射的。
另外，當(dāng)發(fā)送信號不采用分集發(fā)射時，發(fā)射分集加權(quán)控制器220選擇扇區(qū)天線211b或者扇區(qū)天線211c。然后，發(fā)射分集加權(quán)控制器220確定選定的扇區(qū)天線的天線權(quán)重為’1’，并且確定未選定的扇區(qū)天線的天線權(quán)重為’0’。結(jié)果，發(fā)射分集加權(quán)控制器220可以很容易地在采用分集發(fā)射的信號傳輸與不采用分集發(fā)射的信號傳輸之間切換。
本發(fā)明并不局限于上述的第一和第二實施例，而是可以有各種各樣的變形。圖4和圖9所示的基站10和210對于全部第一扇區(qū)1a至第三扇區(qū)1c都具有相同的天線結(jié)構(gòu)，但是并不局限于此。例如，按照基站10和210周圍的傳播環(huán)境以及基站10和210陣列天線和扇區(qū)天線的安裝環(huán)境，基站10和210對于每個扇區(qū)可以有不同的天線結(jié)構(gòu)。
另外，通過使用陣列天線11a和扇區(qū)天線11b，圖5所示的基站10可以對來自移動站30的信號執(zhí)行天線分集接收。在這種情況下，除用于扇區(qū)天線11b的解調(diào)器12b之外，基站10必須有陣列天線權(quán)重控制器、陣列天線組合器、用于陣列天線11a的解調(diào)器、以及圖12所示的組合器。另外，雖然未在圖5中顯示，但象基站210那樣，基站10也具有用于圖12所示的陣列天線11a。
陣列天線11a的各個天線單元111至11n將接收信號輸入到用于陣列天線11a的RF接收機。陣列天線RF接收機真實同步地檢測接收信號，并將它們輸入到陣列天線權(quán)重控制器。然后，陣列天線權(quán)重控制器將由各個天線單元接收的接收信號乘以天線權(quán)重。陣列天線組合器合并已經(jīng)乘以天線權(quán)重的接收信號，并將它輸入到用于陣列天線11b的解調(diào)器。
用于陣列天線11b的解調(diào)器對由陣列天線組合器合并的接收信號進(jìn)行解調(diào)，并將解調(diào)的數(shù)據(jù)輸入到組合器。解調(diào)器也將解調(diào)的數(shù)據(jù)輸入到組合器。然后，組合器將從解調(diào)器輸入的解調(diào)的數(shù)據(jù)分別乘以權(quán)重，并且用圖12所示組合器221將它們合并。因此，基站10可以使用由陣列天線11s和扇區(qū)天線11b接收的接收信號執(zhí)行兩分支天線分集接收，以解調(diào)數(shù)據(jù)。
另外，在圖12中，基站210具有這樣的結(jié)構(gòu)，以利用由陣列天線211a以及扇區(qū)天線211b和211e接收的全部接收信號執(zhí)行三分支天線分集接收，以解調(diào)數(shù)據(jù)，但是并不局限于此。例如，用于執(zhí)行兩分支天線分集接收的結(jié)構(gòu)是可能的，只要由扇區(qū)天線211b和211e以及陣列天線211a之一接收的信號被解調(diào)且然后被合并。在這種情況下，基站應(yīng)該有兩個解調(diào)器一個用于陣列天線，另外一個用于扇區(qū)天線。另外，它可以有這樣的結(jié)構(gòu)，以執(zhí)行兩分支天線分集接收，只要由兩個扇區(qū)天線211b和211e接收的接收信號被解調(diào)且然后被合并。在這種情況下，基站應(yīng)該有用于兩個扇區(qū)天線的兩個解調(diào)器。
在此方式，當(dāng)利用由多個天線中的一些天線接收的接收信號來執(zhí)行天線分集接收，而且不利用由所有天線接收的接收信號執(zhí)行天線分集接收時，解調(diào)器的數(shù)量可以被減少。當(dāng)解調(diào)器的數(shù)量增加時，基站的設(shè)備規(guī)模也增加。因此，通過只使用少數(shù)天線而不是全部天線作為要用于天線分集接收的天線，就可減少解調(diào)器的數(shù)量。結(jié)果，基站的設(shè)備規(guī)?？梢詼p小。當(dāng)對基站的接收系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的規(guī)模有限制時，這樣做特別有效。應(yīng)該注意，對每個扇區(qū)使用不同的天線，該天線的接收信號可以被用作為該天線的分集接收。換句話說，對于每個扇區(qū)可以改變用于天線分集接收所需的結(jié)構(gòu)。
另外，在第一和第二實施例中，作為例子，描述了采用三扇區(qū)結(jié)構(gòu)的移動通信系統(tǒng)，然而，按照本發(fā)明的移動通信系統(tǒng)、基站和通信方法可以應(yīng)用到采用圖3B所示六扇區(qū)結(jié)構(gòu)的移動通信系統(tǒng)中。
權(quán)利要求
1.一種基站，包括一個定向天線，用于發(fā)射定向射束到移動臺；一個全向天線，用于發(fā)射全向射束到移動臺；以及一個天線控制器，用于確定該移動臺是否有能力接收定向射束，在該移動臺有能力接收定向射束的情況下選擇定向天線作為用于發(fā)射專用數(shù)據(jù)的天線，或者在該移動臺無能力接收定向射束的情況下選擇全向天線作為用于發(fā)射專用數(shù)據(jù)的天線。
2.按照權(quán)利要求1的基站，其中天線控制器確定送到移動臺的傳送數(shù)據(jù)是專用數(shù)據(jù)還是公用數(shù)據(jù)，在公用數(shù)據(jù)情況下，選擇全向天線作為用于發(fā)射公用數(shù)據(jù)的天線。
3.按照權(quán)利要求1的基站，進(jìn)一步包括多個全向天線，用于發(fā)射全向射束到移動臺。
4.按照權(quán)利要求3的基站，進(jìn)一步包括一個發(fā)射分集控制器，用于利用多個全向天線來控制分集發(fā)射。
5.按照權(quán)利要求1的基站，進(jìn)一步包括一個分集接收控制器，用于控制來自移動臺的信號的天線分集接收。
6.一種移動通信系統(tǒng)，包括一個移動臺；以及一種基站，包括一個定向天線，用于發(fā)射定向射束到移動臺；一個全向天線，用于發(fā)射全向射束到移動臺；以及一個天線控制器，用于確定該移動臺是否有能力接收定向射束，在該移動臺有能力接收定向射束的情況下選擇定向天線作為用于發(fā)射專用數(shù)據(jù)的天線，或者在該移動臺無能力接收定向射束的情況下選擇全向天線作為用于發(fā)射專用數(shù)據(jù)的天線。
7.一種通信方法，包括確定一個移動臺是否有能力接收定向射束；在有能力接收定向射束的情況下，選擇一個定向天線作為用于發(fā)射專用數(shù)據(jù)的天線，或者在無能力接收定向射束的情況下選擇一個全向天線作為用于發(fā)射專用數(shù)據(jù)的天線；并且使用定向天線或全向天線發(fā)射專用數(shù)據(jù)到移動臺。
全文摘要
一種基站，包括一個定向天線，用于發(fā)射定向射束到移動臺；一個全向天線，用于發(fā)射全向射束到移動臺；以及一個天線控制器，用于確定該移動臺是否有能力接收定向射束，并且在有能力接收定向射束的情況下選擇定向天線作為用于發(fā)射專用數(shù)據(jù)的天線，或者在無能力接收定向射束的情況下選擇全向天線作為用于發(fā)射專用數(shù)據(jù)的天線。
文檔編號H04B7/26GK1489405SQ0315585
公開日2004年4月14日 申請日期2003年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月23日
發(fā)明者大川耕一, 田中晉也, 中村武宏, 也, 宏 申請人:株式會社Ntt都科摩