專利名稱：天線聚束碼分多址無線通信系統(tǒng)中的代碼復(fù)用設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在使用天線陣聚束的碼分多址(CDMA)無線通信系統(tǒng)中的代碼復(fù)用設(shè)備及其代碼復(fù)用方法。
背景技術(shù)：
為充分利用有限的頻率資源，采用了碼分多址(CDMA)方式和空分多址(SDMA)方式，CDMA采用由代碼分隔的相同帶寬，SDMA采用天線陣。標(biāo)準(zhǔn)組織最近公布了一種旨在提高頻率利用率的方法，該方法將CDMA方式和SDMA方式相結(jié)合。
通常，SDMA方式是利用天線進(jìn)行聚束進(jìn)行工作的。這里，如果將聚束應(yīng)用于不同于上行鏈路的下行鏈路，將很難準(zhǔn)確地找到用戶的空間信息。因此，SDMA方式更注重于通過基站功率降低獲得增益而非代碼復(fù)用。
作為一種采用天線陣的通信系統(tǒng)，由諾基亞提出的固定聚束方法、由西門子提出的本征聚束方法以及由三星提出的改進(jìn)的本征聚束方法正在3GPP標(biāo)準(zhǔn)組織進(jìn)行討論。復(fù)用聚束中代碼的思想是由諾基亞提出的，并且已稱在諾基亞使用的預(yù)先固定光束形狀的固定聚束方法中進(jìn)行代碼復(fù)用是可行的。
下文將簡(jiǎn)單描述一個(gè)CDMA系統(tǒng)中的傳統(tǒng)代碼分配方法。


圖1為一個(gè)CDMA系統(tǒng)中傳統(tǒng)代碼分配方法的示意圖。圖1A所示移動(dòng)通信系統(tǒng)由基站140、第一移動(dòng)站110、第二移動(dòng)站120以及第三移動(dòng)站130構(gòu)成?；?40具有三個(gè)天線141、142和143，其中每個(gè)管理一個(gè)120°的扇形，且由屏蔽裝置144屏蔽。
例如，天線141將同樣的代碼發(fā)送到以扇形方式定位的第一、第二和第三移動(dòng)站110、120和130上。移動(dòng)站110、120和130中的任意一個(gè)均通過在從所述基站發(fā)射的代碼中只能識(shí)別所述移動(dòng)站已知的代碼進(jìn)行通信。也就是說，第一移動(dòng)站110只能識(shí)別該第一移動(dòng)站110已知的代碼，第二移動(dòng)站120只能識(shí)別該第二移動(dòng)站120已知的代碼。各移動(dòng)站就是以這種方式與基站進(jìn)行通信的。
在如圖1A所示的傳統(tǒng)系統(tǒng)中，雖然每個(gè)移動(dòng)站都通過僅為各自所知的代碼進(jìn)行通信，但向所有移動(dòng)站發(fā)送相同代碼時(shí)仍會(huì)不可避免地產(chǎn)生干擾。
圖1B是在本征聚束方法中代碼分配方式的示意圖。
圖1B所示移動(dòng)通信系統(tǒng)由基站180、第一移動(dòng)站150、第二移動(dòng)站160以及第三移動(dòng)站170構(gòu)成?；?80包含三個(gè)天線陣181、182和183。天線陣181與位于扇形區(qū)A中的移動(dòng)站進(jìn)行通信。這里，天線陣181并不將所有代碼都發(fā)送給每個(gè)移動(dòng)站，而是生成一個(gè)波束并用分配給每個(gè)移動(dòng)站的代碼將該波束傳遞到各移動(dòng)站。第一移動(dòng)站150只接收從天線陣181傳送來的第一波束151，第二移動(dòng)站160只接收從天線陣181傳送來的第二波束161。因此，盡管在扇形區(qū)域(a)上有輕微地重疊，第一移動(dòng)站150和第二移動(dòng)站160仍可以在不發(fā)生相互干擾的情況下與天線陣181進(jìn)行通信。
將包含空間-軸信息的長(zhǎng)期信息和包含時(shí)間-軸信息的短期信息進(jìn)行最優(yōu)組合，產(chǎn)生一個(gè)用于聚束的加權(quán)值?？臻g-軸信息反映由基站和移動(dòng)站形成的偏位角(DOA)以及擴(kuò)展角(AS)。時(shí)間-軸信息反映多普勒位移和多路徑。受移動(dòng)站位置的影響，反映信道長(zhǎng)期變化的長(zhǎng)期信息變化非常緩慢。另一方面，短期信息受移動(dòng)站活動(dòng)的影響并僅反映信道的瞬時(shí)變化。
在如圖1B所示的移動(dòng)通信系統(tǒng)中，當(dāng)基站有足夠的備用功率、但已有與基站可用代碼數(shù)目相同的移動(dòng)站與基站進(jìn)行通信時(shí)，若出現(xiàn)請(qǐng)求通信的新移動(dòng)站，將沒有剩余的代碼可以分配給新的移動(dòng)站。例如，假設(shè)基站有100％的功率，天線陣181提供的可用代碼數(shù)為3。若第一移動(dòng)站150通過第一代碼使用基站10％的功率，第二移動(dòng)站160通過第二代碼使用基站20％的功率，第三移動(dòng)站170通過第三代碼使用基站20％的功率，即使基站正在使用50％的功率，也沒有剩余代碼可以分配給進(jìn)入扇形區(qū)A的新用戶。因此，新用戶將無法與基站進(jìn)行通信，進(jìn)而導(dǎo)致基站功率的浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種代碼復(fù)用方法和設(shè)備，允許請(qǐng)求通信的新移動(dòng)站復(fù)用一個(gè)已分配給現(xiàn)有移動(dòng)站的代碼，這樣就避免了基站的功率浪費(fèi)。
依照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種在碼分多址無線通信系統(tǒng)中采用天線陣聚束的代碼復(fù)用方法，該方法包括根據(jù)反映發(fā)送到新移動(dòng)站上的波束空間信息的長(zhǎng)期信息，檢測(cè)請(qǐng)求通信的新移動(dòng)站和使用已分配代碼的每個(gè)現(xiàn)有移動(dòng)站之間的空間相關(guān)性，以及在相關(guān)性檢測(cè)結(jié)果的基礎(chǔ)上從已用代碼中選取一個(gè)代碼給新移動(dòng)站復(fù)用。
長(zhǎng)期信息最好包括波束形狀和大小信息。
波束形狀信息中最好包含反映由基站和移動(dòng)站所成角度的偏位角和反映波束厚度的擴(kuò)展角。
依照本發(fā)明另一方面，在采用天線陣聚束的CDMA無線通信系統(tǒng)的基站中提供了一種代碼復(fù)用設(shè)備，該設(shè)備包括一個(gè)相關(guān)檢測(cè)單元和一個(gè)代碼復(fù)用選擇單元，其中相關(guān)性檢測(cè)單元根據(jù)反映發(fā)送到新移動(dòng)站上的波束空間信息的長(zhǎng)期信息，檢測(cè)請(qǐng)求通信的新移動(dòng)站和使用已分配代碼的每個(gè)現(xiàn)有移動(dòng)站之間的空間相關(guān)性，代碼復(fù)用單元在相關(guān)性檢測(cè)結(jié)果的基礎(chǔ)上從已用代碼中選取一個(gè)代碼給新移動(dòng)站復(fù)用。
依照本發(fā)明另一方面，在CDMA無線通信系統(tǒng)的基站中提供了一種代碼復(fù)用設(shè)備，該設(shè)備包括一個(gè)正交代碼生成單元、一個(gè)長(zhǎng)期信息和代碼信息存儲(chǔ)單元以及一個(gè)代碼復(fù)用單元，其中正交代碼生成單元用于檢測(cè)某一代碼是否被復(fù)用并根據(jù)該檢測(cè)結(jié)果生成一個(gè)正交代碼信息，長(zhǎng)期信息和代碼信息存儲(chǔ)單元用于存儲(chǔ)可反映發(fā)送到移動(dòng)站的波束空間特性的長(zhǎng)期信息和已分配到移動(dòng)站的代碼信息，代碼復(fù)用單元可根據(jù)長(zhǎng)期信息檢測(cè)請(qǐng)求通信的新移動(dòng)站和使用已分配代碼的每個(gè)現(xiàn)有移動(dòng)站之間的空間相關(guān)性，并在相關(guān)性檢測(cè)結(jié)果的基礎(chǔ)上從已用代碼中選取一個(gè)代碼給新移動(dòng)站復(fù)用。
附圖簡(jiǎn)述參照附圖對(duì)典型實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述將會(huì)明顯體現(xiàn)出本發(fā)明的上述及其它特征和優(yōu)點(diǎn)，其中圖1A是CDMA系統(tǒng)中的傳統(tǒng)代碼分配方式示意圖；圖1B是本征聚束方法中的代碼分配方式示意圖；圖2A是本發(fā)明所述CDMA系統(tǒng)中的代碼復(fù)用方式示意圖；圖2B是圖2A所示代碼復(fù)用方法中各波束之間相關(guān)性的詳細(xì)示意圖；圖3是按照本發(fā)明的無線通信系統(tǒng)的方框示意圖；圖4是采用按照本發(fā)明所述代碼復(fù)用方法的一個(gè)基站設(shè)備樣例方框示意圖；
圖5是圖4中加權(quán)值提取單元的一個(gè)具體結(jié)構(gòu)樣例方框示意圖；圖6是圖4中正交代碼選擇單元的一個(gè)具體結(jié)構(gòu)樣例方框示意圖；圖7是圖6中正交代碼生成單元的一個(gè)具體結(jié)構(gòu)樣例方框示意圖；圖8是圖6中長(zhǎng)期信息和代碼信息存儲(chǔ)單元的一個(gè)具體結(jié)構(gòu)樣例方框示意圖；圖9是圖6中代碼復(fù)用單元的一個(gè)具體結(jié)構(gòu)樣例方框示意圖；圖10是圖9中正交性比較單元的一個(gè)具體結(jié)構(gòu)樣例方框示意圖；圖11是圖10中正交值運(yùn)算單元的一個(gè)具體結(jié)構(gòu)樣例方框示意圖；圖12是圖10中復(fù)用可能性判定單元的一個(gè)具體結(jié)構(gòu)樣例方框示意圖；圖13是圖9中復(fù)用代碼選擇單元的一個(gè)具體結(jié)構(gòu)樣例方框示意圖；圖14是圖6中正交代碼生成單元運(yùn)行步驟的流程圖；圖15是圖6中代碼復(fù)用單元運(yùn)行步驟的流程圖；圖16是圖10中正交值運(yùn)算單元運(yùn)行步驟的流程圖；圖17是圖10中復(fù)用可能性判定單元運(yùn)行步驟的流程圖；圖18A到18C示出了根據(jù)本發(fā)明所述代碼復(fù)用方法，當(dāng)?shù)谝挥脩粽谑褂媚骋惶囟訖?quán)值時(shí)可用于第二用戶的加權(quán)值的模擬結(jié)果，其中圖18A為第一用戶所用波形示意圖；圖18B為可用于新用戶的波形圖；圖18C是從所有角度均可用于新用戶的波形圖；以及圖19為當(dāng)?shù)谝缓偷诙脩舭凑毡景l(fā)明所述代碼復(fù)用方法使用相同代碼時(shí)反映其性能的模擬結(jié)果。
具體實(shí)施例方式
下面將參照附圖描述本發(fā)明所述CDMA無線通信系統(tǒng)中的代碼復(fù)用設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方法，以及一種按照本發(fā)明所述的代碼復(fù)用方法。
首先，將通過圖2A描述一個(gè)按照本發(fā)明所述CDMA無線通信系統(tǒng)中代碼復(fù)用方法的概念。
圖2A所示移動(dòng)通信系統(tǒng)包括一個(gè)第一移動(dòng)站210，一個(gè)第二移動(dòng)站220，一個(gè)第三移動(dòng)站230和一個(gè)基站250。這里，我們假設(shè)基站250包含天線陣251、252和253，由天線陣251提供的可用代碼總數(shù)為3，第一波束通過第一代碼c1被發(fā)送到第一移動(dòng)站210，第二波束通過第二代碼c2被發(fā)送到第二移動(dòng)站220，第三波束通過第三代碼c3被發(fā)送到第三移動(dòng)站230。當(dāng)由天線陣251提供的所有可用代碼都被分配到移動(dòng)站后，如果出現(xiàn)新的移動(dòng)站240發(fā)出通信請(qǐng)求，則需要尋找一種方法，使得在基本不影響現(xiàn)有通信的基礎(chǔ)上能從已分配代碼中選取一個(gè)可分配給新移動(dòng)站240的代碼，并將該代碼分配給新移動(dòng)站240。由圖2A可看出，將要被發(fā)送到新移動(dòng)站240的波束是發(fā)送到第三移動(dòng)站230的波束，因?yàn)閷⒁话l(fā)送到新移動(dòng)站的波束和第三波束之間的相關(guān)性最小，或者直觀地說，其重疊部分最小。因此，第三移動(dòng)站采用的代碼c3將可能被新移動(dòng)站240復(fù)用。
圖2B是本發(fā)明所述測(cè)量各波束之間相關(guān)性方法的示意圖。
圖2B僅給出了圖2A所示系統(tǒng)中第三移動(dòng)站230和新移動(dòng)站240。但各種方法都可以運(yùn)用于測(cè)量各波束之間的相關(guān)性，本發(fā)明采用利用空間信息的方法?？臻g信息包括波束的形狀和大小信息。波形信息包括偏位角(DOA)和擴(kuò)展角(AS)，偏位角反映相關(guān)位置波束的長(zhǎng)軸241所成的角度，擴(kuò)展角反映波束在短軸方向最厚的部分。根據(jù)本發(fā)明，波形信息可以只由DOA和AS構(gòu)成。這樣，根據(jù)波束的形狀和大小信息即可檢測(cè)出兩波束之間的相關(guān)性。若在檢測(cè)結(jié)果基礎(chǔ)上將具有最小相關(guān)性的波束代碼再次分配給一個(gè)新的移動(dòng)站，便可在不影響現(xiàn)有移動(dòng)站與基站之間通信效果的情況下復(fù)用相同的代碼。
例如，根據(jù)圖2B可以檢測(cè)出發(fā)送到第三移動(dòng)站上的第三波束信息和第四波束信息之間的相關(guān)性，其中第三波束信息包含doa3和AS3，第四波束信息包含doa4和AS4。當(dāng)相關(guān)性所示的值小于某一特定臨界值時(shí)，就可將已分配給第三移動(dòng)站的同一個(gè)代碼c3再次分配給請(qǐng)求通信的新移動(dòng)站240。
圖3是按照本發(fā)明所述無線通信系統(tǒng)的一個(gè)樣例方框示意圖。
圖3所示移動(dòng)通信系統(tǒng)包括基站310、第一移動(dòng)站320、第二移動(dòng)站330…，以及第X移動(dòng)站340。用于管理基站310中任一扇形區(qū)域的天線陣包括天線311、312、313和314。
圖4是執(zhí)行按照本發(fā)明所述代碼復(fù)用方法的基站設(shè)備的一個(gè)樣例方框示意圖。
基站設(shè)備400包括一個(gè)乘法單元410、一個(gè)加法單元420、一個(gè)天線陣430、一個(gè)加權(quán)值提取單元440、一個(gè)正交代碼選擇單元450和一個(gè)多路復(fù)用單元460。
加權(quán)值提取單元440從反饋信號(hào)b1、b2、b3、…恢復(fù)長(zhǎng)期和短期信息以及通過專用物理控制信道(DPCCH)的上行線路接收的來自天線陣430的bant，從已恢復(fù)的長(zhǎng)期信息和短期信息中提取大量加權(quán)值，將提取到的大量加權(quán)值w1、w2、…以及所需值輸出到乘法單元410，將恢復(fù)信息中的長(zhǎng)期信息e1、e2、λ1和λ2輸出到正交代碼選擇單元450。
正交代碼選擇單元450接收加權(quán)值提取單元440提取加權(quán)值時(shí)生成的長(zhǎng)期信息e1、e2、λ1和λ2，選取一個(gè)代碼給新的移動(dòng)站，并將選取的代碼Cout輸出到多路復(fù)用單元460。盡管在本發(fā)明實(shí)施例的上述樣例中由e1、e2、λ1和λ2代表長(zhǎng)期信息，但本發(fā)明并僅局限于此。也就是說，長(zhǎng)期信息e反映信道的空間特性，即發(fā)送到每個(gè)移動(dòng)站的波形信息，所述長(zhǎng)期信息由一個(gè)包含同天線數(shù)量一樣多元素的矢量來表示。例如，當(dāng)天線數(shù)目為4時(shí)，長(zhǎng)期信息e包含e1、e2、e3，每個(gè)矢量都表示為4乘1的矢量。λ是表示長(zhǎng)期信息中各元素大小的標(biāo)量。因此，當(dāng)天線數(shù)為4時(shí)，長(zhǎng)期信息包括四個(gè)矢量e1、e2、e3和e4，以及四個(gè)標(biāo)量λ1、λ2、λ3和λ4。
多路復(fù)用單元460將某一擴(kuò)展/擾頻信號(hào)倍乘一個(gè)專用的物理信道信號(hào)(DPCH)，即由正交代碼選擇單元450提供的選擇代碼Cout，并將倍乘結(jié)果作為多路復(fù)用結(jié)果輸出到乘法單元410。
乘法單元410將大量加權(quán)值w1、w2、…以及從加權(quán)值提取單元440提取出的所需值倍乘多路復(fù)用單元460的輸出值，并將倍乘結(jié)果輸出到加法單元420。
加法單元420將導(dǎo)頻信道信號(hào)P1(K)、P2(K)、…以及Pant(K)遞加到乘法單元410的輸出值上，并將所得結(jié)果輸出到天線陣430。
天線陣430將加法單元420的輸出發(fā)送到移動(dòng)站。
在本發(fā)明中，各移動(dòng)站之間的相關(guān)性是根據(jù)長(zhǎng)期信息計(jì)算出來的，根據(jù)該計(jì)算結(jié)果一個(gè)正交代碼被分配到新的移動(dòng)站，具體將在下文敘述。在此，有可能使用與天線數(shù)一樣多的長(zhǎng)期信息矢量e。優(yōu)選情況下，考慮到其復(fù)雜性，僅有個(gè)別有效值或高位值被用作長(zhǎng)期信息矢量e。在本發(fā)明后述的一個(gè)樣例中，將用兩個(gè)矢量e1和e2以及兩個(gè)標(biāo)量λ1和λ2作為長(zhǎng)期信息。
圖5示出了圖4中加權(quán)值提取單元440的一個(gè)具體結(jié)構(gòu)樣例。
加權(quán)值提取單元440包括一個(gè)信息恢復(fù)單元510、一個(gè)長(zhǎng)期信息提取單元520、一個(gè)短期信息提取單元530以及一個(gè)加權(quán)值生成單元540。
信息恢復(fù)單元510組合從天線陣430接收到的信號(hào)，并將該接收信號(hào)恢復(fù)為信息信號(hào)。長(zhǎng)期信息提取單元520從已恢復(fù)的信息信號(hào)中提取長(zhǎng)期信息，短期信息提取單元530從已恢復(fù)的信息信號(hào)中提取短期信息。加權(quán)值生成單元540通過利用從長(zhǎng)期信息提取單元520中提取到的長(zhǎng)期信息和從短期信息提取單元530中提取到的短期信息產(chǎn)生并輸出該產(chǎn)生的加權(quán)值。
本發(fā)明中，用于代碼復(fù)用的信息是能在加權(quán)值生成過程中提取到的長(zhǎng)期信息。如上所述，反映波束的空間特性、并用于代碼復(fù)用的長(zhǎng)期信息可以以多種方法提取或生成。長(zhǎng)期信息的生成方法超出了本發(fā)明的范圍，故這里省略對(duì)該方法的詳細(xì)描述。
圖6示出了圖4中正交代碼選擇單元450的一個(gè)具體結(jié)構(gòu)樣例。
正交代碼選擇單元450是一種用于獲得擴(kuò)展/擾頻信號(hào)的設(shè)備，包括一個(gè)正交代碼生成單元610、一個(gè)長(zhǎng)期信息和代碼信息存儲(chǔ)單元620以及一個(gè)代碼復(fù)用單元630。正交代碼生成單元610用于判定某一代碼是否被復(fù)用。如果判定不需要代碼復(fù)用，則正交代碼生成單元610將代碼復(fù)用“關(guān)閉”信號(hào)輸出到代碼復(fù)用單元630，并直接輸出所選擇的代碼Cout。如果判定需要代碼復(fù)用，則正交代碼生成單元610將代碼復(fù)用“接通”信號(hào)輸出到代碼復(fù)用單元630，并將代碼信息輸出到長(zhǎng)期信息和代碼信息存儲(chǔ)單元620。
長(zhǎng)期信息和代碼信息存儲(chǔ)單元620為每個(gè)用戶即每個(gè)移動(dòng)站存儲(chǔ)加權(quán)值信息和代碼信息。代碼復(fù)用單元630在收到代碼復(fù)用“接通”信號(hào)時(shí)選擇一個(gè)復(fù)用代碼。
圖7示出了圖6中正交代碼生成單元610的一個(gè)具體結(jié)構(gòu)樣例。正交代碼生成單元610包括一個(gè)代碼復(fù)用判定單元710、一個(gè)代碼分配單元720以及一個(gè)碼表730。
若基站可使用的代碼個(gè)數(shù)為N，則代碼分配單元720會(huì)將分配碼表730中的代碼一一分配給第一到第N個(gè)用戶。此時(shí)，為判定是否留有任何可用代碼，代碼復(fù)用判定單元710查閱碼表730并判定是否有可以分配到請(qǐng)求通信的用戶(移動(dòng)站)上的剩余代碼。如果判定至少有一個(gè)或更多代碼剩余，則代碼復(fù)用判定單元710輸出代碼復(fù)用“關(guān)閉”信號(hào)并命令代碼分配單元720分配一個(gè)剩余代碼給用戶。然后，代碼分配單元720便直接輸出一個(gè)選好的剩余代碼。
如果判定沒有剩余代碼，即，沒有可用于請(qǐng)求通信的新用戶的可用代碼，則代碼復(fù)用判定單元710輸出代碼復(fù)用“接通”信號(hào)給代碼復(fù)用單元630，并命令代碼分配單元720輸出碼表730的內(nèi)容，例如，一個(gè)用戶索引和一個(gè)對(duì)應(yīng)于該索引的代碼值。代碼分配單元720根據(jù)接收到的指令將碼表730的內(nèi)容輸出到長(zhǎng)期信息和代碼信息存儲(chǔ)單元620。
圖8示出了圖6中長(zhǎng)期信息和代碼信息存儲(chǔ)單元620的一個(gè)具體結(jié)構(gòu)樣例。
長(zhǎng)期信息和代碼信息存儲(chǔ)單元620中有一個(gè)包含長(zhǎng)期信息和代碼信息的表810。表810的項(xiàng)目中包括一個(gè)用戶索引820、各用戶的長(zhǎng)期信息830以及分配到各用戶的代碼840。
圖9示出了圖6中代碼復(fù)用單元630的一個(gè)具體結(jié)構(gòu)樣例。
代碼復(fù)用單元630包括一個(gè)正交性比較單元910和一個(gè)復(fù)用代碼選擇單元920。在收到由正交代碼生成單元610中的代碼復(fù)用判定單元710發(fā)出的代碼復(fù)用“接通”信號(hào)時(shí)，正交性比較單元910利用包含在表內(nèi)容中的用戶長(zhǎng)期信息、由代碼分配單元720傳遞來的信息以及新用戶的長(zhǎng)期信息檢驗(yàn)正交性，并將檢驗(yàn)結(jié)果輸出到復(fù)用代碼選擇單元920。復(fù)用代碼選擇單元920根據(jù)該正交檢驗(yàn)結(jié)果選擇一個(gè)復(fù)用代碼并將選到的復(fù)用代碼作為Cout輸出。
圖10示出了圖9中正交性比較單元910的一個(gè)具體結(jié)構(gòu)樣例。
正交性比較單元910包括正交值運(yùn)算單元1010和一個(gè)復(fù)用可能性判定單元1020。正交值運(yùn)算單元1010計(jì)算表中長(zhǎng)期信息的正交值，所述表中包含使用已分配代碼的現(xiàn)有用戶和請(qǐng)求通信的新用戶的長(zhǎng)期信息。假設(shè)可用代碼數(shù)為N，則將會(huì)計(jì)算出N個(gè)正交值。從這些正交值結(jié)果中選取最小正交值，并將該最小正交值輸出到復(fù)用可能性判定單元1020中。
圖11示出了圖10中正交值運(yùn)算單元的一個(gè)具體結(jié)構(gòu)樣例。
如上所述，信息e反映空間特性，即波束的偏位角(DOA)和擴(kuò)散角(AS)，信息e是一個(gè)所含元素個(gè)數(shù)與天線陣中天線數(shù)量相等的矢量，信息λ反映矢量e的大小。
例如，圖11部分示出了在新用戶和使用已分配代碼的現(xiàn)有用戶(1)之間的正交值運(yùn)算結(jié)果。這里，新用戶的長(zhǎng)期信息e1(新)是包含w1、w2、w3和w4四個(gè)元素的4乘1矢量，長(zhǎng)期信息e1(1)是包含u1、u2、u3和u4四個(gè)元素的4乘1矢量。

根據(jù)上述等式，正交值運(yùn)算的第一項(xiàng)是一個(gè)標(biāo)量值，因此新移動(dòng)站和當(dāng)前移動(dòng)站(1)之間的正交值為一標(biāo)量值。這樣，當(dāng)計(jì)算出新移動(dòng)站和N個(gè)使用已分配代碼的當(dāng)前移動(dòng)站之間的正交值時(shí)，就得到了N個(gè)正交值。正交值運(yùn)算單元1010從這N個(gè)正交值中選取出最小正交值并將選取的最小值輸出到復(fù)用可能性判定單元1020中。
圖12示出了圖10中復(fù)用可能性判定單元1020的一個(gè)具體結(jié)構(gòu)樣例。
復(fù)用可能性判定單元1020判定從正交值運(yùn)算單元1010接收到的最小正交值是否小于某一特定臨界值。如果最小正交值不小于該特定臨界值，則認(rèn)為最不相關(guān)的代碼值大于該臨界值。這時(shí)，因?yàn)闆]有合適的復(fù)用代碼，復(fù)用可能性判定單元1020輸出一個(gè)代碼復(fù)用“關(guān)閉”信號(hào)。但是，如果最小正交值小于該特定臨界值，則認(rèn)為最不相關(guān)的代碼值小于該臨界值。此時(shí)，由于有可能復(fù)用代碼，復(fù)用可能性判定單元1020便將含最小正交值的表序號(hào)輸出到復(fù)用代碼選擇單元920。同時(shí)，輸出的表序號(hào)也被傳遞到長(zhǎng)期信息和代碼信息存儲(chǔ)單元620，從而被存儲(chǔ)到長(zhǎng)期信息和代碼信息存儲(chǔ)單元620中，以便為下一個(gè)新用戶判定可用代碼時(shí)使用。
圖13示出了圖9中復(fù)用代碼選擇單元920的一個(gè)具體結(jié)構(gòu)樣例。復(fù)用代碼選擇單元920接收來自正交性比較單元910且包含最小正交值的用戶索引，接收來自長(zhǎng)期信息和代碼信息存儲(chǔ)單元620的表的內(nèi)容，從表中尋找表序號(hào)，最后將包含在該序號(hào)中的代碼作為擴(kuò)展/擾頻信號(hào)即Cout輸出。
以下將通過圖14至17詳細(xì)描述本發(fā)明所述CDMA系統(tǒng)中代碼復(fù)用方法的步驟。圖14是圖6中正交代碼生成單元610運(yùn)行步驟的流程圖。圖15至17是長(zhǎng)期信息和代碼存儲(chǔ)單元620以及代碼復(fù)用單元630的運(yùn)行步驟流程圖。
正交代碼生成單元610判斷是否有可以分配給請(qǐng)求通信的新用戶使用的代碼剩余(步驟1410)。只要有新用戶發(fā)送通信請(qǐng)求，正交代碼生成單元610就會(huì)分配一個(gè)正交代碼給該新用戶。這里，因?yàn)榭捎玫恼淮a數(shù)量有限，當(dāng)正交代碼被全部使用后，需要一個(gè)判定步驟，該步驟判定將哪個(gè)已用代碼再次分配給發(fā)送通信請(qǐng)求的新用戶。
當(dāng)步驟1410中判定有一個(gè)或更多代碼可被分配到新用戶時(shí)，便分配一個(gè)剩余代碼。此時(shí)，因?yàn)闆]有其它代碼復(fù)用要求，正交代碼生成單元610輸出代碼復(fù)用“關(guān)閉”信號(hào)，同時(shí)將一個(gè)選好的剩余代碼作為Cout輸出(步驟1420)。
當(dāng)步驟1410中判定沒有剩余代碼可以分配給新用戶時(shí)，正交代碼生成單元610輸出代碼復(fù)用“接通”信號(hào)以激活代碼復(fù)用操作(步驟1430)。
圖15是從正交代碼生成單元610接收到代碼復(fù)用“接通”信號(hào)后代碼復(fù)用單元630的運(yùn)行步驟流程圖。
首先，提取出在加權(quán)值生成過程中產(chǎn)生的長(zhǎng)期信息(步驟1440)。即，加權(quán)值提取單元440中的長(zhǎng)期信息提取單元520從信息恢復(fù)單元510中恢復(fù)的信息信號(hào)中提取長(zhǎng)期信息，以使加權(quán)值生成單元540生成加權(quán)值。在本發(fā)明中，為利用由長(zhǎng)期信息提取單元520提取的長(zhǎng)期信息，被提取的長(zhǎng)期信息被提供到圖4所示的正交代碼選擇單元450中。
此后，正交代碼選擇單元450中的代碼復(fù)用單元630將利用接收到的長(zhǎng)期信息比較正交性。
下面將結(jié)合圖16詳細(xì)描述比較正交性的步驟。首先，從長(zhǎng)期信息提取單元520中提取到的長(zhǎng)期信息被存儲(chǔ)到長(zhǎng)期信息和代碼復(fù)用信息存儲(chǔ)單元620中，以便正交代碼選擇單元450使用。長(zhǎng)期信息和代碼信息存儲(chǔ)單元620從正交代碼生成單元620中接收現(xiàn)有用戶的正交代碼數(shù)據(jù)，從長(zhǎng)期信息提取單元520中提取現(xiàn)有用戶的長(zhǎng)期信息。由此，長(zhǎng)期信息和代碼信息存儲(chǔ)單元620以表810的形式存儲(chǔ)各用戶的正交代碼和長(zhǎng)期信息。
接著，代碼復(fù)用單元630中正交性比較單元910的正交值運(yùn)算單元1010接收來自長(zhǎng)期信息和代碼信息存儲(chǔ)單元620的表內(nèi)容，計(jì)算每個(gè)現(xiàn)有用戶長(zhǎng)期信息和新用戶長(zhǎng)期信息之間的正交值(步驟1452)，然后從這些正交值結(jié)果中選取最小的正交值(步驟1454)。
由正交值運(yùn)算單元1010選出的最小正交值被發(fā)送到復(fù)用可能性判定單元1020，該單元根據(jù)最小正交值為新用戶選擇復(fù)用代碼(步驟1460)。
以下將參見圖17對(duì)選擇復(fù)用代碼的步驟加以詳述。復(fù)用可能性判定單元1020判定是否被選取的最小正交值小于某一臨界值(步驟1462)。如果判定被選取的最小正交值小于該臨界值，則將包含最小正交值的長(zhǎng)期信息的表序號(hào)輸出到復(fù)用代碼選擇單元920(步驟1464)。如果最小正交值不小于該臨界值，則在已用代碼中沒有可被新用戶使用的代碼，也就是說無法復(fù)用某一代碼。因此，復(fù)用可能性判定性單元1020發(fā)送代碼復(fù)用“關(guān)閉”信號(hào)(步驟1466)。
復(fù)用可能性判定單元1020連續(xù)輸出為新用戶選取的復(fù)用代碼(步驟1470)。這樣，代碼復(fù)用判定步驟就完成了。
圖18A至18C示出了在本發(fā)明所述代碼復(fù)用方法中可使用一個(gè)與已分配給第一用戶相同的代碼的第二用戶的位置模擬結(jié)果。
圖18A所示為第一用戶所用波束的形狀。第一用戶使用的長(zhǎng)期信息為a1，是在doa＝30°、AS＝15°的情況下算出的。波束在30°和150°時(shí)值較大，但是當(dāng)扇形區(qū)域范圍在0°到120°時(shí)，可以認(rèn)為在圖18A中用于第一用戶的波束為30°。此時(shí)，第一用戶和第二用戶之間的正交性可以用長(zhǎng)期信息檢驗(yàn)出來。最后，在圖18C中示出正交值最小的方向。
如圖18C所示，滿足第一用戶長(zhǎng)期信息a1和第二用戶長(zhǎng)期信息a2正交值條件的方向角(θ)小于特定臨界值，即 為90°(1810)、17O°(1820)、270°(1830)以及340°(1840)。這里，認(rèn)為臨界值ε為10％。如圖18C所示，若發(fā)送波束的扇形角度為360°，則新用戶可在四個(gè)方向使用與第一用戶相同代碼或相同長(zhǎng)期信息。
若發(fā)送波束的扇形角度為120°，如本例中圖18B所示，則位于90°的第二用戶可以使用與第一用戶相同的代碼。此時(shí)，由于在同一個(gè)120°的扇形中有兩個(gè)用戶使用相同的代碼，所以復(fù)用可能性加倍。
圖19為當(dāng)?shù)谝缓偷诙脩舭凑毡景l(fā)明所述代碼復(fù)用方法使用相同代碼時(shí)反映其性能的模擬結(jié)果。
這里，我們假設(shè)第一用戶有doa＝0°、AS＝30°，第二用戶有doa＝90°、AS＝30°，并假設(shè)第一用戶的功率范圍為-10到0dB，第二用戶的功率固定為-10dB。如圖19所示，即使第一用戶和第二用戶使用相同的代碼，與傳統(tǒng)使用單一天線的系統(tǒng)相比，其性能也有所提高，同時(shí)可達(dá)到相同的本征聚束性能。
根據(jù)本發(fā)明上述內(nèi)容，在利用聚束的CDMA無線通信系統(tǒng)中，當(dāng)基站仍有功率剩余但缺少可分配給請(qǐng)求通信的新移動(dòng)站的代碼時(shí)，將復(fù)用一個(gè)已分配的代碼。因此，基站可以充分支持的移動(dòng)站數(shù)量可接近于理論上得到的與聚束產(chǎn)生的功率相當(dāng)?shù)囊苿?dòng)站數(shù)量。
本發(fā)明已經(jīng)詳細(xì)公開，并且參照典型實(shí)施例對(duì)其進(jìn)行了具體描述，相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員都能夠理解，并且可以在不脫離本發(fā)明權(quán)利要求所包含的主旨和范圍內(nèi)作形式和細(xì)節(jié)上各種各樣的改動(dòng)。
權(quán)利要求
1.一種在采用天線陣聚束的碼分多址無線通信系統(tǒng)中的代碼復(fù)用方法，該方法包括以下步驟(a)根據(jù)反映發(fā)送到移動(dòng)站的波束空間特性的長(zhǎng)期信息，檢驗(yàn)請(qǐng)求通信的新移動(dòng)站和使用已分配代碼的每個(gè)現(xiàn)有移動(dòng)站之間的空間相關(guān)性；(b)在相關(guān)性檢驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上為新移動(dòng)站在已用代碼中選擇一個(gè)代碼復(fù)用。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述長(zhǎng)期信息包括波束的形狀和大小信息。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述波束的形狀信息包括一個(gè)偏位角和一個(gè)擴(kuò)展角，偏位角反映發(fā)送到移動(dòng)站的波束和基站之間的角度，擴(kuò)展角反映波束的厚度。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(a)包括計(jì)算新移動(dòng)站長(zhǎng)期信息和使用已分配代碼的現(xiàn)有移動(dòng)站長(zhǎng)期信息之間的正交值。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于步驟(a)進(jìn)一步包括從計(jì)算得到的正交值中選取一個(gè)最小正交值；以及比較所選最小正交值和一個(gè)預(yù)先確定的臨界值。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于步驟(b)包括當(dāng)所選最小正交值小于該預(yù)先確定的臨界值時(shí)，選擇有最小正交值的移動(dòng)站的已用代碼作為用于新移動(dòng)站的代碼。
7.一種用于碼分多址無線通信系統(tǒng)的代碼復(fù)用設(shè)備，所述碼分多址無線通信系統(tǒng)采用天線陣聚束，該設(shè)備包括一個(gè)相關(guān)性檢測(cè)單元，該檢測(cè)單元根據(jù)反映發(fā)送到新移動(dòng)站上的波束空間特性的長(zhǎng)期信息，檢測(cè)請(qǐng)求通信的新移動(dòng)站和使用已分配代碼的每個(gè)現(xiàn)有移動(dòng)站之間的空間相關(guān)性；以及一個(gè)復(fù)用代碼選擇單元，該單元在相關(guān)性檢測(cè)結(jié)果的基礎(chǔ)上從已用代碼中選擇一個(gè)代碼給新移動(dòng)站進(jìn)行復(fù)用。
8.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于所述長(zhǎng)期信息包括波束的形狀和大小信息。
9.如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征在于所述波束的形狀信息包括一個(gè)偏位角和一個(gè)擴(kuò)展角，偏位角反映發(fā)送到移動(dòng)站的波束和基站之間的角度，擴(kuò)展角反映波束的厚度。
10.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于所述相關(guān)性檢測(cè)單元用來計(jì)算新移動(dòng)站長(zhǎng)期信息和使用已分配代碼的現(xiàn)有移動(dòng)站長(zhǎng)期信息之間的正交值。
11.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其特征在于所述相關(guān)性檢測(cè)單元從計(jì)算得到的正交值中選取一個(gè)最小正交值并將所選最小正交值與一個(gè)預(yù)先確定的臨界值進(jìn)行比較。
12.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其特征在于當(dāng)所選最小正交值小于該預(yù)先確定的臨界值時(shí)，所述復(fù)用代碼選擇單元選擇有最小正交值的移動(dòng)站的已用代碼作為用于新移動(dòng)站的代碼。
13.一種用于碼分多址無線通信系統(tǒng)的代碼復(fù)用設(shè)備，所述碼分多址無線通信系統(tǒng)利用天線陣聚束，該設(shè)備包括一個(gè)正交代碼生成單元，該單元用于判定是否復(fù)用某一代碼，同時(shí)依據(jù)該判定結(jié)果生成一個(gè)正交代碼信息；一個(gè)長(zhǎng)期信息和代碼信息存儲(chǔ)單元，該單元用于存儲(chǔ)長(zhǎng)期信息和分配給移動(dòng)站的代碼信息，其中長(zhǎng)期信息反映發(fā)送到移動(dòng)站的波束的空間特性；以及一個(gè)代碼復(fù)用單元，該單元根據(jù)反映發(fā)送到新移動(dòng)站上的波束空間特性的長(zhǎng)期信息，檢測(cè)請(qǐng)求通信的新移動(dòng)站和使用已分配代碼的每個(gè)現(xiàn)有移動(dòng)站之間空間相關(guān)性，并在相關(guān)性檢測(cè)結(jié)果的基礎(chǔ)上從已用代碼中選擇一個(gè)代碼給新移動(dòng)站進(jìn)行復(fù)用。
14.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其特征在于所述正交代碼生成單元包括一個(gè)代碼復(fù)用判定單元，該單元用于判定是否留有可用代碼可被分配到新的移動(dòng)站，當(dāng)留有可用代碼時(shí)，輸出代碼復(fù)用“關(guān)閉”信號(hào)給代碼復(fù)用判定單元，當(dāng)沒有可用代碼時(shí)，輸出代碼復(fù)用“接通”信號(hào)給代碼復(fù)用判定單元；一個(gè)代碼分配單元，當(dāng)輸出代碼復(fù)用“關(guān)閉”信號(hào)時(shí)，該單元給新移動(dòng)站分配一個(gè)剩余可用代碼，當(dāng)輸出代碼復(fù)用“接通”信號(hào)時(shí)，該單元將已分配給每個(gè)現(xiàn)有移動(dòng)站的代碼信息輸出到長(zhǎng)期信息和代碼信息存儲(chǔ)單元。
15.如權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其特征在于所述長(zhǎng)期信息和代碼信息存儲(chǔ)單元進(jìn)一步存儲(chǔ)一個(gè)對(duì)應(yīng)于已存儲(chǔ)的長(zhǎng)期信息和代碼信息的移動(dòng)站的索引。
16.如權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其特征在于所述代碼復(fù)用單元包括一個(gè)正交性比較單元，當(dāng)從正交代碼生成單元接收到“開”信號(hào)時(shí)，該單元將從長(zhǎng)期信息和代碼信息存儲(chǔ)單元得到的含已分配代碼的移動(dòng)站的長(zhǎng)期信息與新移動(dòng)站的長(zhǎng)期信息進(jìn)行比較；以及一個(gè)復(fù)用代碼選擇單元，該單元在正交性比較結(jié)果的基礎(chǔ)上為新移動(dòng)站選擇一個(gè)已用代碼進(jìn)行復(fù)用。
17.如權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其特征在于所述正交性比較單元包括一個(gè)最小正交值選擇單元，該單元從使用已分配代碼的各移動(dòng)站的長(zhǎng)期信息和請(qǐng)求通信的新移動(dòng)站的長(zhǎng)期信息值之間的正交值中選擇一個(gè)最小正交值；以及一個(gè)復(fù)用可能性單元，當(dāng)所選最小正交值小于一個(gè)預(yù)先確定的臨界值時(shí)，該單元將含最小正交值的索引輸出到復(fù)用代碼選擇單元。
18.如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其特征在于所述復(fù)用代碼選擇單元從復(fù)用可能性判定單元接收該索引，并根據(jù)該索引選取代碼作為可用于新移動(dòng)站的代碼。
19.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其特征在于所述長(zhǎng)期信息包括波束的形狀和大小信息。
20.如權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其特征在于所述波束的形狀信息包括一個(gè)偏位角和一個(gè)擴(kuò)展角，偏位角反映發(fā)送到移動(dòng)站的波束和基站之間的角度，擴(kuò)展角反映波束的厚度。
全文摘要
一種應(yīng)用于采用天線陣聚束的碼分多址無線通信系統(tǒng)的代碼復(fù)用設(shè)備和方法。所述代碼復(fù)用方法包括根據(jù)反映發(fā)送到新移動(dòng)站上的波束空間信息的長(zhǎng)期信息，檢測(cè)請(qǐng)求通信的新移動(dòng)站和使用已分配代碼的每個(gè)現(xiàn)有移動(dòng)站之間的空間相關(guān)性，以及在相關(guān)性檢測(cè)結(jié)果的基礎(chǔ)上從已用代碼中選取一個(gè)代碼給新移動(dòng)站復(fù)用。最終，一個(gè)基站實(shí)際支持的移動(dòng)站數(shù)量可接近于理論上與聚束產(chǎn)生的功率相當(dāng)?shù)囊苿?dòng)站數(shù)量。
文檔編號(hào)H04J13/16GK1501616SQ20031011568
公開日2004年6月2日 申請(qǐng)日期2003年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月1日
發(fā)明者李鐘赫, 金成珍 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社