專利名稱：用于在多址通信系統(tǒng)中使用交換多波束天線的方法與設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線電信系統(tǒng)，更具體地，涉及在無線電信系統(tǒng)中使用交換多波束天線。
背景技術(shù)：
設(shè)計無線通信系統(tǒng)中的一個重要目標(biāo)是最大化系統(tǒng)容量，即最大化通信系統(tǒng)可同時服務(wù)的用戶數(shù)。一種增加系統(tǒng)容量的方法是使用智能天線系統(tǒng)。智能天線系統(tǒng)使用天線組件陣列來向目標(biāo)移動站(MS)無線地發(fā)送信息。智能組件陣列的使用允許對發(fā)送的信號進(jìn)行波束形成，使得向MS發(fā)送更窄、更集中的波束。換言之，通過調(diào)節(jié)傳送給每一天線組件的信號的幅度與相位，可形成想要的波束。通過對發(fā)送的信號進(jìn)行波束形成，減小了發(fā)送的信號的多徑衰減以及對非目標(biāo)用戶的干擾，這是因為波束更窄地集中。
存在兩種主要類型的智能天線系統(tǒng)，交換(switched)波束天線系統(tǒng)與自適應(yīng)天線系統(tǒng)。在蜂窩式通信系統(tǒng)中，交換波束天線系統(tǒng)包括在小區(qū)的扇區(qū)中使用多個預(yù)先確定的、固定的波束。交換波束天線系統(tǒng)的多個天線組件的輸出以這樣的方式合并，以形成窄的、定向的波束，其在空間上是選擇性的。當(dāng)目標(biāo)MS穿過扇區(qū)時，交換波束系統(tǒng)將要送給MS的信息從一個波束交換到另一個。換言之，當(dāng)MS處于多個波束中的第一波束中時，將扇區(qū)中可獲得的所有發(fā)送功率分配給第一波束。當(dāng)MS處于多個波束中的第二波束中時，將扇區(qū)中可獲得的所有發(fā)送功率分配給第二波束。
通過將發(fā)送給特定MS的信號限制到包含該MS的波束，改進(jìn)了系統(tǒng)性能，這是因為將發(fā)送的信號限制到正確波束減小了不在該波束中的其它移動站觀察到的干擾。另外，將發(fā)送給特定MS的信號限制到包含該MS的波束允許削減發(fā)送功率，隨之(削減)其它移動站觀察到的干擾。結(jié)果，改善了系統(tǒng)容量，這是因為干擾的削減允許在時分多址(TDMA)通信系統(tǒng)中增加頻率重用，或者在碼分多址(CDMA)通信系統(tǒng)中正交碼重用。
然而，利用交換波束天線系統(tǒng)來將波束信號集中到穿越扇區(qū)的目標(biāo)MS僅僅是開始解決增加系統(tǒng)容量的問題，該問題是對無線通信系統(tǒng)的操作的持續(xù)約束。因此，存在對用于通過在無線通信系統(tǒng)中利用交換波束天線系統(tǒng)，獲取額外的容量改進(jìn)的方法與設(shè)備的需要。


圖1是通信系統(tǒng)的框圖，其遵照本發(fā)明的實施例。
圖2是發(fā)送通信設(shè)備的框圖，其遵照本發(fā)明的實施例。
圖3是發(fā)送通信設(shè)備的多個發(fā)送信號路徑的框圖，其遵照本發(fā)明的實施例。
圖4是通信系統(tǒng)的扇區(qū)的框圖，其遵照本發(fā)明的另一實施例。
圖5是通信系統(tǒng)的扇區(qū)的框圖，其遵照本發(fā)明的另一實施例。
圖6是通信系統(tǒng)的扇區(qū)的框圖，其遵照本發(fā)明的另一實施例。
圖7是通信系統(tǒng)在經(jīng)由交換波束天線系統(tǒng)向多個移動站中的每一移動站傳送信息時執(zhí)行的步驟的邏輯流程圖，其遵照本發(fā)明的實施例。
具體實施例方式
為通過在無線通信系統(tǒng)中利用交換波束天線系統(tǒng)獲取額外的容量改善，提供一種通信系統(tǒng)，其在與覆蓋域(特別是扇區(qū))相關(guān)聯(lián)的多個預(yù)先確定的、固定的波束中的每一波束調(diào)度不同的MS，或用戶。通過在多個波束中的每一波束中同時地調(diào)度用戶，相對現(xiàn)有技術(shù)而言，通信系統(tǒng)的性能與吞吐量得到顯著增加。在本發(fā)明的一個實施例中，將為每一MS分配的一部分共享通信信道經(jīng)由與MS相關(guān)聯(lián)的波束并發(fā)地發(fā)送給每一MS。在本發(fā)明的其它實施例中，可將與波束中調(diào)度的每一MS相關(guān)聯(lián)的話音信道、數(shù)據(jù)信道、與控制信道經(jīng)由與MS相關(guān)聯(lián)的波束并發(fā)地發(fā)送給每一MS。
一般地，本發(fā)明的實施例包括這樣的方法，其用于向通信系統(tǒng)中的多個移動站中的每一移動站傳送用戶信息，該通信系統(tǒng)包括多個移動站與交換波束天線系統(tǒng)，其中交換波束天線系統(tǒng)包括基礎(chǔ)架構(gòu)與多個波束，其用于將用戶信息從基礎(chǔ)架構(gòu)傳送給多個移動站。該方法包括調(diào)度多個移動站中的不同移動站，以基本上同時地使用多個波束中的每一波束。
本發(fā)明的另一實施例包括基站子系統(tǒng)，其能夠在包括交換波束天線系統(tǒng)的通信系統(tǒng)中操作，其生成多個預(yù)先確定的、固定的波束?；咀酉到y(tǒng)包括天線陣列，其包括多個陣列組件，還包括多個加權(quán)器，其中多個加權(quán)器中的每一加權(quán)器連接到多個組件中的一個組件，還包括處理器，其連接到多個加權(quán)器中的每一加權(quán)器。處理器將第一組加權(quán)系數(shù)傳送給加權(quán)器，以將信息傳送給多個移動站中的第一移動站，并進(jìn)一步將第二組加權(quán)系數(shù)傳送給加權(quán)器，以將信息傳送給多個移動站中的第二移動站，其中加權(quán)器利用第一組加權(quán)系數(shù)來向第一移動站發(fā)送多個波束中的第一波束，并且其中加權(quán)器利用第二組加權(quán)系數(shù)來向第二移動站發(fā)送多個波束中的第二波束。
可參照圖1-7更充分地描述本發(fā)明。圖1是無線通信系統(tǒng)100的框圖，其遵照本發(fā)明的實施例。通信系統(tǒng)100包括固定無線基礎(chǔ)架構(gòu)，其包括基站子系統(tǒng)(BSS)102。BSS 102向位于由該BSS服務(wù)的服務(wù)覆蓋域(或小區(qū))150內(nèi)的多個移動站(MS)110-112中的每一個提供通信服務(wù)。小區(qū)150劃分為多個地理扇區(qū)151-153(顯示了三個)。BSS 102包括多個基站收發(fā)信站(BTS)104、105(顯示了兩個)，每一BTS經(jīng)由雙工器連接到天線114。每一BTS 104、105經(jīng)由各空中接口116-118向位于由BTS服務(wù)的小區(qū)150中的扇區(qū)151-153中的MS110-112提供通信服務(wù)。每一空中接口116-118包括多個通信信道，其包括至少一個分組數(shù)據(jù)信道、共享分組數(shù)據(jù)信道、導(dǎo)頻信道、尋呼信道、與同步信道。
天線114是定向天線，其劃分為多個天線扇區(qū)120、130、140(顯示了三個)，其中多個天線扇區(qū)中的每一扇區(qū)對應(yīng)于多個地理扇區(qū)151-153中的一個地理扇區(qū)，并向其提供通信服務(wù)。每一天線扇區(qū)120、130、140包括天線陣列，其包括多個天線組件(每一陣列顯示了兩個)。例如，天線扇區(qū)120包括天線組件121-122，天線扇區(qū)130包括天線組件131-132，而天線扇區(qū)140包括天線組件141-142。通過利用天線陣列來向位于由該天線陣列服務(wù)的扇區(qū)內(nèi)的MS發(fā)送信號，BSS 102能夠利用交換波束的波束形成技術(shù)來發(fā)送信號。例如，如圖1所示，每一扇區(qū)151-153與多個固定的、預(yù)先確定的波束160-165相關(guān)聯(lián)，即，扇區(qū)151與波束160和161相關(guān)聯(lián)，扇區(qū)152與波束162和163相關(guān)聯(lián)，而扇區(qū)153與波束164和165相關(guān)聯(lián)；然而，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員意識到，與每一扇區(qū)相關(guān)聯(lián)的波束數(shù)目是任意的，取決于通信系統(tǒng)100的設(shè)計者的判斷力。每一波束160-165是預(yù)先確定的、固定的，而非自適應(yīng)成形的、定向的，并由BSS 102用來向該波束中包括的MS發(fā)送信號。
BSS 102進(jìn)一步包括調(diào)度器106與基站控制器(BSC)108，其分別連接到BSS 102中的每一BTS 104、105。在本發(fā)明的另一實施例中，調(diào)度器106可包括在BSC 108內(nèi)。調(diào)度器106確定由BSS 102(即，由BSS 102的BTS 104)利用的多個波束160-165中的優(yōu)化波束，以向由該BTS服務(wù)的MS發(fā)送信號。
優(yōu)選地，通信系統(tǒng)100是碼分多址(CDMA)通信系統(tǒng)，其包括多個正交的通信信道，盡管本領(lǐng)域普通技術(shù)人員意識到本發(fā)明可用在任何無線通信系統(tǒng)中，例如時分多址(TDMA)通信系統(tǒng)或正交頻分復(fù)用(OFDM)通信系統(tǒng)。優(yōu)選地，多個通信信道中的每一通信信道包括多個正交擴(kuò)頻碼中的一個或多個，例如Walsh碼。擴(kuò)頻碼的使用允許多個通信信道共存于同一頻帶。
圖2是BTS 104、105的框圖，其遵照本發(fā)明的實施例。每一BTS104、105連接到與BSS 102相關(guān)聯(lián)的至少一個天線陣列120、130、140，例如陣列120，并包括發(fā)送器部分202與接收器部分204，其分別經(jīng)由雙工器(未顯示)連接到陣列。發(fā)送器部分202與接收器部分204中的每一個進(jìn)一步連接到處理器206，例如一或多個微處理器、微控制器、數(shù)字信號處理器(DSP)、其組合或本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所知的其它這樣的設(shè)備。處理器206進(jìn)一步連接到，和/或包括，一或多個相關(guān)聯(lián)的存儲設(shè)備208，例如隨機(jī)存取存儲器(RAM)、動態(tài)隨機(jī)存取存儲器(DRAM)、和/或只讀存儲器(ROM)或其等價物，其存儲可由處理器執(zhí)行的數(shù)據(jù)與程序。處理器206和相關(guān)聯(lián)的存儲設(shè)備208允許BTS 104保存信息，進(jìn)行計算，以及運行軟件程序。
圖3是每一BTS 104、105的多個發(fā)送信號路徑300、301的框圖，其遵照本發(fā)明的實施例。每一發(fā)送信號路徑300、301對應(yīng)于與該BTS相關(guān)聯(lián)的天線陣列(例如天線陣列120)的多個陣列組件(例如陣列組件121與122)之一。數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)源210(例如與諸如公共交換電話網(wǎng)(PSTN)或因特網(wǎng)等外部網(wǎng)絡(luò)的接口)或者運行在BTS的處理器206上的應(yīng)用提供給BTS 104。
數(shù)據(jù)源210連接到處理器206。如圖3所示，處理器206包括編碼器302，多個擴(kuò)頻器306、308，以及多個符號映射器310、312。編碼器302從數(shù)據(jù)源210接收數(shù)據(jù)并利用預(yù)先確定的編碼方案(例如分組編碼方案或卷積編碼方案)編碼數(shù)據(jù)。編碼器302其后將編碼的數(shù)據(jù)傳送給多個擴(kuò)頻器306、308中的每一個。在本發(fā)明的另一實施例中，處理器206可進(jìn)一步包括交織器，在將編碼的數(shù)據(jù)傳送給多個擴(kuò)頻器306、308之前，該交織器交織編碼的數(shù)據(jù)。
多個擴(kuò)頻器306、308中的每一擴(kuò)頻器連接到擴(kuò)頻碼發(fā)生器304，并依照擴(kuò)頻碼發(fā)生器提供的擴(kuò)頻碼(優(yōu)選地為Walsh碼)擴(kuò)頻編碼的數(shù)據(jù)。擴(kuò)頻碼發(fā)生器304生成的擴(kuò)頻碼取決于數(shù)據(jù)要送往的MS，這是因為BSS 102向位于多個扇區(qū)151-153中的同一扇區(qū)中的每一MS分配不同的擴(kuò)頻碼。每一擴(kuò)頻 306、308其后將擴(kuò)頻數(shù)據(jù)傳送給多個符號映射器310、312中的各個符號映射器。每一符號映射器310、312將數(shù)據(jù)映射到符號星座圖中包括的多個符號之一，以產(chǎn)生與調(diào)制的數(shù)據(jù)相對應(yīng)的符號流。在本發(fā)明的一個實施例中，符號映射器310、312利用正交幅度調(diào)制(QAM)映射方案來映射數(shù)據(jù)。然而，使用的映射方案對于本發(fā)明不是關(guān)鍵性的，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員意識到，可在這里使用許多種映射方案，例如二相移鍵控(BPSK)或四相移鍵控(QPSK)，而不偏離本發(fā)明的實質(zhì)與范圍。在符號映射器310、312調(diào)制數(shù)據(jù)后，處理器206將調(diào)制的數(shù)據(jù)傳送給發(fā)送器部分202以供發(fā)送。
發(fā)送器部分202包括多個調(diào)制器314、316，其分別連接到多個放大器318、320之一。發(fā)送器部分202進(jìn)一步包括多個加權(quán)器322、324，其分別連接在多個放大器318、320之一與多個天線121、122之一之間，并進(jìn)一步連接到處理器206。多個調(diào)制器314、316中的每一調(diào)制器從各符號映射器310、312接收調(diào)制的數(shù)據(jù)，并將調(diào)制的數(shù)據(jù)調(diào)制到射頻(RF)載波。其后，將每一調(diào)制的載波傳送給連接到各調(diào)制器314、316的放大器318、320，其放大調(diào)制的載波，產(chǎn)生放大的信號，并將放大的信號傳送給各加權(quán)器322、324。每一加權(quán)器322、324基于由處理器206提供給加權(quán)器的加權(quán)系數(shù)調(diào)制放大的信號，并經(jīng)由各天線121、122發(fā)送放大的信號。在本發(fā)明的其它實施例中，可將各加權(quán)器322、324置于調(diào)制器314、316與放大器318、320之間，或者可置于調(diào)制器314、316之前，以及置于處理器206之內(nèi)。
為優(yōu)化由目標(biāo)MS(例如MS 110)從服務(wù)該MS的BTS 104、105接收的RF信號的強(qiáng)度，并最小化RF信號與BTS同該BTS服務(wù)的扇區(qū)中的其它活動的MS之間的通信的干擾，每一BTS 104、105采用交換波束的波束成形技術(shù)來發(fā)送RF信號。交換波束波束成形技術(shù)允許BTS基于由該BTS分配給與該BTS相關(guān)聯(lián)的天線陣列的每一組件121、122的加權(quán)系數(shù)，向目標(biāo)MS 110發(fā)送狹窄地集中的信號。
當(dāng)前的與提議的碼分多址(CDMA)通信系統(tǒng)，例如1XEV-DV(數(shù)據(jù)與話音)系統(tǒng)與HSDPA(高速下行分組接入)系統(tǒng)，分別在MS與BSS之間的空中接口中包括多個通信信道。在多個信道之間有共享通信信道，即，共享分組數(shù)據(jù)信道，其可在由同一BSS服務(wù)的多個MS之間共享。遵照1XEV-DV與HSDPA標(biāo)準(zhǔn)，通信系統(tǒng)100，特別是調(diào)度器106，優(yōu)選地使用來自MS的載波干擾比(C/I)反饋，以調(diào)度MS 110-112對共享分組數(shù)據(jù)信道的使用。在對共享分組數(shù)據(jù)信道的調(diào)度操作中，調(diào)度器106考慮(1)選擇多個MS中的哪一MS進(jìn)行調(diào)度，以用于共享分組數(shù)據(jù)信道；(2)為MS選擇編碼器分組大小；和(3)選擇要分配給MS的若干Walsh碼。1xEV-DV中的共享分組數(shù)據(jù)信道可在兩個用戶之間進(jìn)行碼分復(fù)用(2用戶CDM)，而HSDPA的共享分組數(shù)據(jù)信道可在四個用戶之間進(jìn)行碼分復(fù)用(4用戶CDM)。盡管下面的討論將僅針對1xEV-DV支持的2用戶CDM，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員意識到，所討論的概念同樣適用于4用戶CDM的情形。
可如下確定C/I反饋。多個MS 110-112中的每一MS通過將從組件接收的信號與該信號的已知版本進(jìn)行相關(guān)，測量MS與BSS 102的陣列組件之間的傳播信道。例如，BSS 102可經(jīng)由組件發(fā)送導(dǎo)頻碼，例如預(yù)先確定的導(dǎo)頻Walsh碼，或者M(jìn)S已知的分配給組件的導(dǎo)頻符號序列。當(dāng)MS接收發(fā)送的信號時，MS將接收的信號與已知的導(dǎo)頻碼或符號進(jìn)行相關(guān)。其后，基于該比較，MS確定歸因于信道的符號失真。
測量背景干擾的自相關(guān)更困難一些。在本發(fā)明的一個實施例中，每一MS 110-112通過解調(diào)從BSS 102接收的信號，并從到達(dá)的信號減去解調(diào)的信號，來測量背景干擾的自相關(guān)。產(chǎn)生的信號僅包括背景干擾，而該信號的自相關(guān)可通過將該信號與其自身進(jìn)行相關(guān)來容易地獲得。在本發(fā)明的另一實施例中，通過BSS 102周期性地將其發(fā)送的信號堵塞一小段時間，MS可測量自相關(guān)。在發(fā)送的信號被關(guān)閉的一小段時間期間，接收的信號僅包括背景干擾。此外，可通過將該信號與其自身進(jìn)行相關(guān)，測量干擾的自相關(guān)。
在本發(fā)明的又一實施例中，每一MS 110-112可通過測量接收的由BSS 102發(fā)送的信號的相關(guān)(通過將該信號與其自身進(jìn)行相關(guān))來測量背景干擾的自相關(guān)。該相關(guān)是信號相關(guān)函數(shù)與干擾相關(guān)函數(shù)之和。MS將信道傳播信息與接收的信號相關(guān)函數(shù)發(fā)送給BSS 102，即，服務(wù)該MS的BTS。BSS 102，優(yōu)選地服務(wù)該MS的BTS的處理器206，基于傳播信道與發(fā)送的信號(例如，導(dǎo)頻信號)的知識，為MS處所觀察到的發(fā)送的信號計算信號相關(guān)。其后，通過從接收的信號的相關(guān)函數(shù)減去發(fā)送的信號的計算出的相關(guān)，獲得干擾相關(guān)。
使用BSS 102的多個陣列組件中的每一個與由該BSS服務(wù)的多個MS 110-112中的每一個之間的傳播信道的知識，以及每一MS處的干擾環(huán)境，BSS 102為功率分配確定由該BSS服務(wù)的每一MS處的信噪比(SNR)，并進(jìn)一步從多組加權(quán)系數(shù)中確定一組加權(quán)系數(shù)，多組加權(quán)系數(shù)分別對應(yīng)于與MS所處的扇區(qū)相關(guān)聯(lián)的多個固定波束。例如，服務(wù)MS的BTS的存儲設(shè)備208可存儲多組加權(quán)系數(shù)，其中多組加權(quán)系數(shù)中的每組加權(quán)系數(shù)對應(yīng)于與該BTS服務(wù)的扇區(qū)相關(guān)聯(lián)的多個波束中的一個波束。BTS的處理器206其后選擇產(chǎn)生最大SNR的一組加權(quán)系數(shù)，盡管用于選擇一組加權(quán)系數(shù)的其它標(biāo)準(zhǔn)為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所知，并可用于此處，而不偏離本發(fā)明的實質(zhì)與范圍。當(dāng)BTS，例如BTS 104，其后向由該BTS服務(wù)的MS發(fā)送信號時，BTS的處理器206將適宜的加權(quán)系數(shù)傳送給BTS的加權(quán)器322、324。每一加權(quán)器322、324其后使用由處理器206傳送給加權(quán)器的加權(quán)系數(shù)來調(diào)制通過相應(yīng)的天線陣列組件發(fā)送的信號，該信號其后經(jīng)由對應(yīng)的陣列組件在多個固定的、預(yù)先確定的波束中發(fā)送。
現(xiàn)在參照圖4，闡釋了通信系統(tǒng)100的扇區(qū)400(例如扇區(qū)151-153)的框圖，其遵照本發(fā)明的實施例。扇區(qū)400包括多個波束401、402(顯示了兩個)，其由天線陣列(例如天線陣列120、130、與140)以及與該扇區(qū)相關(guān)聯(lián)的BTS 104發(fā)送。與1xEV-DV中類似，服務(wù)扇區(qū)的BTS與位于該扇區(qū)中的MS(即MS 110與111)中的每一個之間的空中接口包括共享分組數(shù)據(jù)信道，其支持兩用戶碼分復(fù)用(CDM)并在兩用戶或MS之間共享。
為增大通信系統(tǒng)100的容量，或增大同時參與通信會話的用戶數(shù)目，該通信系統(tǒng)，特別是調(diào)度器106，在扇區(qū)400中的多個波束401、402中的每一波束調(diào)度不同的MS或用戶。通過在多個波束401、402中的每一波束同時地調(diào)度用戶，相對現(xiàn)有技術(shù)而言，通信系統(tǒng)100的性能與吞吐量得到顯著增加。在本發(fā)明的第一實施例中，僅使用共享通信信道(例如共享分組數(shù)據(jù)信道)來將用戶信息傳送給位于扇區(qū)400中的MS 110、111，且在相關(guān)聯(lián)的載波上沒有1X話音或數(shù)據(jù)。令γ1，p表示第一MS(例如MS 110)的導(dǎo)頻C/I，其位于第一波束(例如波束401)中，且令γ2，p表示第二MS(例如MS 111)的導(dǎo)頻C/I，其位于第二波束(例如波束402)中。令NPDCH表示分配給共享通信信道的Walsh碼的數(shù)目，令P表示分配給扇區(qū)400的總發(fā)送功率，且令fo表示分配給開銷信道(例如導(dǎo)頻、尋呼與同步信道)的總功率的系數(shù)(fraction)。
為保持C/I反饋的完整性，假定在每一波束401與402中發(fā)送的功率是相等的而且是恒定的。這樣，分配給每一波束401與402的功率是P/2。以這種方式，每一相關(guān)聯(lián)的MS 110與MS 111處的C/I信息僅作為衰減的函數(shù)，而不會因為發(fā)送功率中的波動而變化。
如果在某扇區(qū)中某時刻僅調(diào)度單個MS，且送往該MS的信號在扇區(qū)的全部兩個波束上發(fā)送(或者僅在所調(diào)度的用戶的波束上發(fā)送，而在另一波束上發(fā)送相等功率的CDMA噪聲)，可獲得的最大扇區(qū)容量由下面的公式給出Capacity=NPDCHlog2(1+P(1-fo)NPDCH1fpmax(γ1,p,γ2,p)),]]>其中fp是分配給導(dǎo)頻信道的發(fā)送功率的系數(shù)。為簡化表示，令ζ=P(1-fo)NPDCH1fp]]>這樣，當(dāng)在某時刻僅調(diào)度單個MS，且要送往MS的信號通過全部兩個波束發(fā)送時，扇區(qū)的容量由下面的公式給出Capacity＝NPDCHlog2(1+ζmax(γ1，p，γ2，p))在通信系統(tǒng)100中，在與扇區(qū)相關(guān)聯(lián)的多個波束中的每一個(即，扇區(qū)400的波束401與402)中并發(fā)地調(diào)度分立的MS或用戶。當(dāng)要送往分別與扇區(qū)波束401、402相關(guān)聯(lián)的MS 110、111的信號僅在與MS相關(guān)聯(lián)的波束上發(fā)送時，扇區(qū)400的容量由下面的公式給出Capacity=NPDCH(αlog2(1+ζαγ1,p)+(1-α)log2(1+ζ(1-α)γ2,p))]]>其中α表示分配給第一MS 110的Walsh碼空間的系數(shù)，而1-α表示分配給第二MS 111的系數(shù)。注意，在此公式中，在兩個波束401與402中分配給每一Walsh碼的功率是不同的。
扇區(qū)400的最大可獲得容量由下面的公式給出Capacity＝NPDCHlog2(1+ζ(γ1，p+γ2，p))，且該容量當(dāng)α=γ1.pγ1,p+γ2,p]]>時獲得。
使用2用戶CDM與交換波束而產(chǎn)生的容量增加由下面的公式給出Capacity Increase＝NPDCH(log2(1+ζ(γ1，p+γ2，p))-log2(1+ζmax(γ1，p，γ2，p)))=NPDCHlog2(1+ζ(γ1,p+γ2,p)1+ζmax(γ1,p,γ2,p)).]]>如果γ1，p＝γ2，p，容量增加由(下面的公式)給出Capacity Increase=NPDCHlog2(1+2ζγ1,p1+ζγ1,p),]]>且這對應(yīng)于對于共享通信信道，在信擾比(SIR)中每Walsh碼3dB的增加。
需要注意的是，這不是容量的翻番。為在SIR增加3dB時容量翻番，還需要翻番Walsh碼數(shù)目(更一般地，帶寬)。這可通過允許為分組數(shù)據(jù)信道使用準(zhǔn)正交函數(shù)(QOF，已在CDMA 2000 1X標(biāo)準(zhǔn)中)來做到，其中給每一波束401、402分配一組QOF。
結(jié)果，通過在每一波束401與402中調(diào)度分立的MS或用戶110、111，其中要送往與給定波束相關(guān)聯(lián)的MS的信號僅在該波束上發(fā)送，扇區(qū)400容量變?yōu)榕c并發(fā)調(diào)度的MS(即MS 110與111)中的每一個的SIR的和的函數(shù)，而非兩SIR的最大值的函數(shù)。進(jìn)一步地，在每一波束401與402中調(diào)度分立的MS或用戶提供了通信系統(tǒng)的額外好處，即與C/I反饋、自適應(yīng)調(diào)制與編碼(AMC)、以及調(diào)度器106兼容，而不在相鄰扇區(qū)或小區(qū)中引入干擾變動。
在本發(fā)明的另一實施例中，系統(tǒng)100可以是CDMA 1XEV-DV系統(tǒng)，其中BSS 102將用戶信息經(jīng)由分組數(shù)據(jù)信道以及話音與數(shù)據(jù)信道發(fā)送給由該BSS服務(wù)的MS 110-112中的每一個。1X話音與數(shù)據(jù)不在分組數(shù)據(jù)信道上傳輸，并在波束401與402中的每一個中要求總發(fā)送功率的一些系數(shù)，以及總帶寬的一個系數(shù)。而且，在兩個波束中提供1X話音與數(shù)據(jù)服務(wù)所要求的功率是不同。令f1與f2表示分別在波束401與402中分配給CDMA 2000 1X話音與數(shù)據(jù)(包括導(dǎo)頻、尋呼、與同步開銷)的功率的系數(shù)。例如，令f1＝1/3且f2＝2/3。如上面那樣，令NPDCH表示分組數(shù)據(jù)信道可獲得的Walsh碼數(shù)目。注意，該數(shù)目不包括用于開銷信道(例如導(dǎo)頻、尋呼、與同步信道)的Walsh碼以及為1X話音和/或數(shù)據(jù)分配的Walsh碼。
沒有CDM時，當(dāng)僅調(diào)度單個MS或用戶接收信息信號，且該信號在全部兩個波束上發(fā)送(或者僅在所調(diào)度的MS的波束上發(fā)送，而在另一波束上發(fā)送相等功率的CDMA噪聲)時，該扇區(qū)可獲得的最大容量由下面的公式給出Capacity＝NPDCHlog2(1+ζmax((1-f1)γ1，p，(1-f2)γ2，p))，其中ζ如上面那樣定義。
再次參照圖4，在通信系統(tǒng)100中，在與扇區(qū)相關(guān)聯(lián)的多個波束中的每一個(即，扇區(qū)400的波束401與402)中并發(fā)地調(diào)度分立的MS或用戶。即，調(diào)度第一MS(例如MS 110)經(jīng)由第一波束(例如波束401)接收信息信號，而調(diào)度第二MS(例如MS 111)經(jīng)由第二波束(例如波束402)接收信息信號。進(jìn)一步地，要送往特定MS的信息信號僅在相關(guān)聯(lián)的波束上發(fā)送給MS。扇區(qū)400的容量由下面的公式給出Capacity=NPDCH(αlog2(1+ζ(1-f1)αγ1,p)+(1-α)log2(1+ζ(1-f2)(1-α)γ2,p))]]>其中α表示在第一波束401中分配給第一MS 110的NPDCHWalsh碼字的系數(shù)，而1-α表示在第二波束402中分配給第二MS 111的碼字的系數(shù)。最大可獲得容量由下面的公式給出Capacity＝NPDCHlog2(1+ζ((1-f1)γ1，p+(1-f2)γ2，p))，且該容量當(dāng)α=(1-f1)γ1,p(1-f1)γ1,p+(1-f2)γ2,p]]>時獲得。
這樣，交換波束在具有1X話音與數(shù)據(jù)兩者以及共享通信信道的混合系統(tǒng)中提供與僅使用共享通信信道類似的優(yōu)點。如上面那樣，多個交換波束中的每一波束的分立用戶的調(diào)度導(dǎo)致的扇區(qū)容量為MS 110與MS 111中的每一個的SIR的和的函數(shù)，與共享通信信道可獲得的波束功率的系數(shù)成正比，而非兩SIR的最大值的函數(shù)。而且，在每一波束401與402中調(diào)度分立的MS或用戶提供了通信系統(tǒng)的額外好處，即與C/I反饋、自適應(yīng)調(diào)制與編碼(AMC)、以及調(diào)度器106兼容，而不在相鄰扇區(qū)或小區(qū)中引入干擾變動。
多個交換波束中的每一波束的分立用戶的調(diào)度的結(jié)果可直接擴(kuò)展到在每扇區(qū)支持多個波束和/或在每扇區(qū)支持多于兩個CDM用戶的系統(tǒng)。如上面所注明的那樣，HSDPA支持4用戶CDM，且這里表達(dá)的想法可直接施行于HSDPA。例如，伴隨著扇區(qū)中四個交換波束以及由HSDPA支持的4用戶CDM，每Walsh碼的SIR增加可達(dá)6dB。
在本發(fā)明的又一實施例中，多個交換波束中的每一波束的分立用戶的調(diào)度可擴(kuò)展到支持超過兩個用戶的碼分復(fù)用的共享通信信道，例如HSDPA共享分組數(shù)據(jù)信道。圖5是通信系統(tǒng)100的扇區(qū)500的框圖，其遵照本發(fā)明的另一實施例。如圖5所示，扇區(qū)500包括三個波束501-503。令γ1，p表示第一MS(例如MS 110)的導(dǎo)頻C/I，其位于第一波束501中，γ2，p表示第二MS(例如MS 111)的導(dǎo)頻C/I，其位于第二波束502中，且γ3，p表示第三MS(例如MS 112)的導(dǎo)頻C/I，該MS現(xiàn)在位于第三波束503中，其與MS 110與111處于同一小區(qū)中。
如上面那樣，令NPDCH表示分配給共享通信信道(優(yōu)選地為在每一空中接口116-118上發(fā)送的共享分組數(shù)據(jù)信道)的Walsh碼的數(shù)目。令P表示分配給扇區(qū)的總發(fā)送功率。令fo表示分配給開銷信道(例如導(dǎo)頻、尋呼、與同步信道)的總功率的系數(shù)。分配給每一波束的功率是恒定的，等于P/3。以這種方式，位于各波束501-503內(nèi)的每一MS110-112處的C/I信息僅作為衰減的函數(shù)，而不會因為發(fā)送功率中的波動而變化。
如果為扇區(qū)在某時刻僅調(diào)度單個MS，且信號在全部三個波束上發(fā)送(或者僅在所調(diào)度的用戶的波束上發(fā)送，而在其它波束上發(fā)送相等功率的CDMA噪聲)，該扇區(qū)可獲得的最大容量由下面的公式給出Capacity=NPDCHlog2(1+P(1-fo)NPDCH1fpmax(γ1,p,γ2,p,γ3,p))]]>＝NPDCHlog2(1+ζmax(γ1，p，γ2，p，γ3，p))，其中fp和ζ如上面那樣定義。
在圖5所示的通信系統(tǒng)100的實施例中，在扇區(qū)500中的每一波束501-503中分別調(diào)度分立的MS 110-112。進(jìn)一步地，要送往分別位于波束501-503中的MS 110-112的信息信號僅在該波束上發(fā)送。此時，扇區(qū)500的容量由下面的公式給出Capacity=NPDCH(αlog2(1+ζαγ1,p)+βlog2(1+ζβγ2,p)+(1-α-β)log2(1+ζ1-α-βγ2,p))]]>其中α為分配給波束501的Walsh碼的系數(shù)，β為分配給波束502的Walsh碼的系數(shù)，而1-α-β為分配給波束503的Walsh碼的系數(shù)。扇區(qū)500的最大可獲得容量由下面的公式給出Capacity＝NPDCHlog2(1+ζ(γ1，p+γ2，p+γ3，p))，且該容量當(dāng)α=γ1,pγ1,p+γ2,p+γ3,p]]>且β=γ2,pγ1,p+γ2,p+γ3,p]]>時獲得。
盡管上面參照扇區(qū)500中的三個波束501-503進(jìn)行描述，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員意識到，上面通過將分立的波束并發(fā)分配給多個MS中的每一個所獲得的系統(tǒng)容量的改善可容易地擴(kuò)展到小區(qū)500中任意數(shù)目的波束。
在本發(fā)明的另一實施例中，共享通信信道可支持超過兩個MS或用戶的碼分復(fù)用，并操作在具有CDMA 2000 1X話音與數(shù)據(jù)的系統(tǒng)中。特別地，假設(shè)共享通信信道支持三個MS或用戶110-112的碼分復(fù)用，盡管本領(lǐng)域普通技術(shù)人員意識到，該結(jié)果可容易地擴(kuò)展到任意數(shù)目的MS或CDM用戶。
1X話音與數(shù)據(jù)不在共享通信信道上發(fā)送，并需要每一波束中的總發(fā)送功率的一些系數(shù)以及總帶寬的一個系數(shù)。再次參照圖5，令f1、f2、與f3表示分別在波束501、502、與503中分配給CDMA 2000 1X話音與數(shù)據(jù)(包括導(dǎo)頻、尋呼、與同步信道開銷)的功率的系數(shù)。如先前那樣，令NPDCH表示分配給共享通信信道的Walsh碼的數(shù)目。注意，該數(shù)目不包括用于開銷信道(例如導(dǎo)頻、尋呼、同步信道)的Walsh碼，以及為1X話音和/或數(shù)據(jù)分配的Walsh碼。
沒有CDM時，當(dāng)僅在扇區(qū)中調(diào)度單個用戶接收用戶信息信號，且該信號在全部三個波束上發(fā)送(或者僅在所調(diào)度的用戶的波束上發(fā)送，而在其它波束上發(fā)送相等功率的CDMA噪聲)時，該扇區(qū)可獲得的最大容量由下面的公式給出Capacity＝NPDCHlog2(1+ζmax((1-f1)γ1，p，(1-f2)γ2，p，(1-f3)γ3，p))，其中ζ如上面那樣定義。
有CDM時，如圖5所示，可在扇區(qū)500中的三個波束501-503中的每一個中調(diào)度分立的MS或用戶110-112。另外，要送往每一MS110-112的信息信號僅在與該MS相關(guān)聯(lián)的波束上發(fā)送。此時，扇區(qū)500的容量由下面的公式給出Capacity=NPDCHαlog2(1+ζ(1-f1)αγ1,p)+βlog2(1+ζ(1-f2)βγ2,p)+(1-α-β)log2(1+ζ(1-f2)(1-α-β)γ2,p)]]>其中，如先前那樣，α為分配給波束501的Walsh碼的系數(shù)，β為分配給波束502的Walsh碼的系數(shù)，而1-α-β為分配給波束503的Walsh碼的系數(shù)。扇區(qū)500的最大可獲得容量由下面的公式給出
Capacity＝NPDCHlog2(1+ζ((1-f1)γ1，p+(1-f2)γ2，p+(1-f3)γ3，p))，且該容量當(dāng)α=(1-f1)γ1,p(1-f1)γ1,p+(1-f2)γ2,p+(1-f3)γ3,p,]]>且β=(1-f2)γ2,p(1-f1)γ1,p+(1-f2)γ2,p+(1-f3)γ3,p]]>時獲得。
這樣，交換波束在具有1X話音與數(shù)據(jù)兩者以及共享通信信道的混合系統(tǒng)中提供與僅使用共享通信信道類似的優(yōu)點。
現(xiàn)在參照圖6，描述了本發(fā)明的另一實施例，其中通信系統(tǒng)100的扇區(qū)600被分為K個波束601-603，其中K大于2。標(biāo)注同上。令γi，p表示與波束i相關(guān)聯(lián)的MS或用戶(在波束中具有最高C/I的用戶，或者由某其它標(biāo)準(zhǔn)選擇的用戶)的C/I，例如波束601中的MS或用戶110的C/I。令ζ如上面那樣定義，使得ζ=P(1-fo)NPDCH1fp]]>其中P是分配給扇區(qū)的總功率，fp是該功率中分配給導(dǎo)頻(信道)的系數(shù)，NPDCH是分配給共享通信信道的Walsh碼的數(shù)目，且fo表示分配給開銷信道(例如導(dǎo)頻、尋呼與同步信道)的功率。
令fi表示分配給波束i的總功率中目前分配給波束中的話音與1X數(shù)據(jù)的系數(shù)。假定發(fā)送功率始終在K個波束601-603上相等地劃分，使得每波束的功率為P/K。
不使用CDM時，如果在扇區(qū)中僅調(diào)度單個用戶接收用戶信息信號，且該信號在全部三個波束上發(fā)送(或者僅在所調(diào)度的用戶的波束上發(fā)送，而在其它波束上發(fā)送相等功率的CDMA噪聲)，該扇區(qū)可獲得的最大容量由下面的公式給出Capacity＝NPDCHlog2(1+ζmax((1-f1)γ1，p，(1-f2)γ2，p，...，(1-fK)γK，p))且該最大容量在如下條件下取得，即我們調(diào)度用戶i*對共享分組數(shù)據(jù)信道的使用，使乘積(1-fi)γi，p最大，并向相關(guān)聯(lián)的波束i*中的用戶分配所有Walsh碼NPDCH和可獲得的功率(1-fi*)P/K。
使用2用戶CDM時，該扇區(qū)可獲得的最大容量由下面的公式給出Capacity=NPDCHlog2(1+ζ((1-fi*)γi*,p+(1-fj*)γj*,p)),]]>其中i*與j*為兩MS或用戶(同波束i*與j*相關(guān)聯(lián))，例如位于扇區(qū)600中的相關(guān)聯(lián)的波束601與602中的MS 110與111，其使得乘積(1-fi)γi，p最大，且當(dāng)分配給MS(波束)i*的NPDCHWalsh碼的系數(shù)α由下面的公式給出時獲得該容量α*=(1-f1)γi*,p(1-f1)γi*,p+(1-f2)γj*,p,]]>且分配給MS(波束)j*的Walsh碼的系數(shù)為(1-α)。
如果MS或用戶k與l被調(diào)度(不一定是MS或用戶i*與j*)，可獲得的最大容量由下面的公式給出Capacity＝NPDCHlog2(1+ζ((1-fk)γk，p+(1-fl)γl，p))，且該容量僅在這樣的條件下獲得，即NPDCH被分配給MS k，而剩余系數(shù)(1-α)被分配給MS l，其中α由(下面的公式)給出α=(1-fk)γk,p(1-fk)γk,p+(1-fl)γl,p]]>在本發(fā)明的其它實施例中，通信系統(tǒng)100可向不包括MS或用戶的波束分配其它使用，其當(dāng)前被分配給共享通信信道，以最優(yōu)化系統(tǒng)容量。在一個這樣的實施例中，分配給這樣的波束的鄰居波束之一的共享通信信道部分可在此波束中發(fā)送，其使用的功率等于此波束中分組數(shù)據(jù)信道可獲得的功率。在另一這樣的實施例中，整個共享控制信道，即，共享分組數(shù)據(jù)控制信道，(兩CDM用戶的和信號)可在這樣的波束上發(fā)送，其使用的功率等于此波束中分組數(shù)據(jù)信道可獲得的功率。在又一這樣的實施例中，可使用未使用的Walsh碼在這樣的波束中發(fā)送隨機(jī)調(diào)制的比特流，其使用的功率等于此波束中分組數(shù)據(jù)信道可獲得的功率。
在本發(fā)明的另一實施例中，當(dāng)通信系統(tǒng)100為包括多個控制信道，例如第一分組數(shù)據(jù)控制信道(PDCCH)與第二分組數(shù)據(jù)控制信道(PDCCH)的CDMA 2000 1xEV-DV通信系統(tǒng)時，第一PDCCH可發(fā)送給所有這樣的波束(且僅發(fā)送這些波束)，其中MS目前被分配給共享分組數(shù)據(jù)信道(PDCH)。第二PDCCH其后僅發(fā)送這樣的波束，其目標(biāo)用戶針對此第二PDCCH。
在本發(fā)明的又一實施例中，通信系統(tǒng)100可在共享通信信道上發(fā)送CDMA噪聲(隨機(jī)調(diào)制的未使用的Walsh碼)，以保持每一波束中的發(fā)送功率相等并且恒定，并保持C/I反饋的完整性。噪聲的發(fā)送可能是合意的，只要在某些時間間隔期間在共享通信信道上沒有數(shù)據(jù)要發(fā)送，或者有兩個波束用于共享分組數(shù)據(jù)信道，但有四個波束用于1X話音和數(shù)據(jù)。在此情形中，僅可為共享通信信道調(diào)制四個波束中的兩個，另兩個波束必須以噪聲填充。
在本發(fā)明的另一實施例中，可能想要向波束分配扇區(qū)總發(fā)送功率的不同系數(shù)(而非相等的功率)。當(dāng)平均流量在各波束中不平均地分布時，此方法可能是有用的?；谕瑯拥脑?，即，服務(wù)具有不均勻角度分布的流量需求，還可能想要使用不同寬度的波束。兩種技術(shù)也可組合，即，波束的功率水平可以是不相等的，且波束的寬度可以是不相等的。在所有情形中，不同波束中的用戶之間的Walsh碼的分配可以這樣分配，以便以與上面所給相類似的方式最大化理論容量。更具體地，可以將每波束的功率維持在大致固定的水平，同時分配共享分組數(shù)據(jù)信道的Walsh碼，以便最大化容量。優(yōu)選地，盡管波束之間的功率分布可以不相等，波束的功率水平應(yīng)該保持大致恒定，以便不破壞來自移動(站)的C/I反饋。如果波束的功率水平改變，它們應(yīng)不頻繁地、或者以低速率改變，這是因為改變這些功率水平破壞了C/I反饋。
總之，為增加容量，即可參與并發(fā)的通信會話的MS或用戶的數(shù)目，通信系統(tǒng)100調(diào)度與覆蓋域(特別是扇區(qū))相關(guān)聯(lián)的多個波束中的每一波束中的不同的MS或用戶。通過在多個波束中的每一波束中同時地調(diào)度用戶，相對現(xiàn)有技術(shù)而言，通信系統(tǒng)100的性能與吞吐量得到顯著增加。在本發(fā)明的一個實施例中，在位于扇區(qū)中的多個MS之間共享的通信信道(例如共享分組數(shù)據(jù)信道)的一部分被分配給在波束中調(diào)度的每一MS。分配給每一MS的共享通信信道的部分其后經(jīng)由與MS相關(guān)聯(lián)的波束并發(fā)地發(fā)送給MS。在本發(fā)明的其它實施例中，其中位于扇區(qū)內(nèi)的一或多個MS共享所述共享通信信道，而位于扇區(qū)內(nèi)的其它MS不利用共享通信信道，可在發(fā)送給后一種MS的共享通信信道的一部分中發(fā)送噪聲。在本發(fā)明的其它實施例中，與波束中調(diào)度的每一MS相關(guān)聯(lián)的話音信道、數(shù)據(jù)信道與控制信道可經(jīng)由與MS相關(guān)聯(lián)的波束并發(fā)地發(fā)送給每一MS。在本發(fā)明的其它實施例中，通信系統(tǒng)100可將分配給扇區(qū)的總發(fā)送功率在與扇區(qū)相關(guān)聯(lián)的多個波束之間大致相等地分布，或者在多個波束之間以不相等的方式分布。通過個別地調(diào)節(jié)在每一波束中發(fā)送的信號的功率，可優(yōu)化接收的信號的質(zhì)量，并且可最小化同一扇區(qū)中的多個波束中的信號的傳輸導(dǎo)致的干擾。
圖7是通信系統(tǒng)100在經(jīng)由交換波束天線系統(tǒng)向多個MS 110、111中的每一MS傳送信息時執(zhí)行的步驟的邏輯流程圖700。當(dāng)通信系統(tǒng)100，優(yōu)選地為調(diào)度器106，調(diào)度(702)位于由BSS服務(wù)的特定扇區(qū)中的多個MS(例如位于由BSS 102服務(wù)的扇區(qū)151中的MS 110-111(顯示了兩個)，用于與該扇區(qū)相關(guān)聯(lián)的多個波束160、161(顯示了兩個)中的每一波束)中不同的MS時，邏輯流程圖700開始。例如，可調(diào)度多個MS 110、111中的第一MS 110，以用于第一波束160，并且可調(diào)度多個MS 110、111中的第二MS 111，以用于第二波束161。BSS 102經(jīng)由各空中接口116、117與多個MS 110、111中的每一MS通信。當(dāng)每一空中接口116、117包括共享通信信道，例如共享分組數(shù)據(jù)信道時，通信系統(tǒng)100，優(yōu)選地為BSS 102，將共享通信信道的第一部分分配(704)給第一MS 110，并將共享通信信道的第二部分分配(706)給第二MS 111。BSS 102，特別是服務(wù)每一MS的BTS，其后向第一波束160中的第一MS 110發(fā)送(708)共享通信信道的第一部分，并向第二波束161中的第二MS 111發(fā)送(710)共享通信信道的第二部分。
當(dāng)通信系統(tǒng)100為CDMA通信系統(tǒng)時，共享通信信道可包括多個正交碼。在這樣的情形中，將共享通信信道的第一部分分配(704)給第一MS 110的步驟可包括將多個正交碼中的第一組正交碼分配給第一MS 110，而將共享通信信道的第二部分分配(706)給第二MS 111的步驟可包括將多個正交碼中的第二組正交碼分配給第二MS 111。向每一MS各自的波束160、161中的第一與第二MS 110、111發(fā)送(708、710)共享通信信道的第一與第二部分的步驟分別包括向第一波束160中的第一MS 110發(fā)送第一組正交碼以及向第二波束161中的第二MS111發(fā)送第一組正交碼的步驟。第一組正交碼與第一組正交碼可分別包括多個正交碼的同一部分，或者可分別包括多個正交碼的不同部分。
在本發(fā)明的另一實施例中，通信系統(tǒng)100，即BSS 102與MS 110和111之間的每一空中接口116、117，可進(jìn)一步包括控制信道，優(yōu)選地為分組數(shù)據(jù)控制信道。在這樣的實施例中，邏輯流程700可進(jìn)一步包括由服務(wù)每一MS的BTS 104、105分別向第一波束160中的第一MS 110與第二波束161中的第二MS 111發(fā)送(712)控制信道的步驟。在本發(fā)明的又一實施例中，通信系統(tǒng)100可進(jìn)一步包括多個控制信道，優(yōu)選地為多個分組數(shù)據(jù)控制信道。在這樣的實施例中，由服務(wù)每一MS的BTS分別向第一波束160中的第一MS 110與第二波束161中的第二MS 111發(fā)送(712)控制信道的步驟可包括分別經(jīng)由各個波束160與161向第一MS 110與第二MS發(fā)送多個分組數(shù)據(jù)控制信道中的第一控制信道的步驟。邏輯流程700其后可進(jìn)一步包括由服務(wù)每一MS的BTS在第一波束160中，但不在第二波束161中，發(fā)送(714)多個控制信道中的第二控制信道的步驟。
在本發(fā)明的又一實施例中，通信系統(tǒng)100，即BSS 102與MS 110和111之間的每一空中接口116、117，可進(jìn)一步包括多個話音信道與多個數(shù)據(jù)信道。在這樣的實施例中，邏輯流程700可進(jìn)一步包括由服務(wù)MS的BTS向第一波束160中的MS 110發(fā)送(716)多個話音信道中的第一話音信道以及多個數(shù)據(jù)信道中的第一數(shù)據(jù)信道，以及由服務(wù)MS的BTS向第二波束161中的第二MS 111發(fā)送(718)多個話音信道中的第二話音信道以及多個數(shù)據(jù)信道中的第二數(shù)據(jù)信道的步驟。在本發(fā)明的又一實施例中，邏輯流程700可進(jìn)一步(包括)由服務(wù)MS的BTS在與扇區(qū)151相關(guān)聯(lián)的多個波束中的第三波束中發(fā)送(720)多個話音信道中的第三話音信道以及多個數(shù)據(jù)信道中的第三數(shù)據(jù)信道，以及在與第三波束相關(guān)聯(lián)的共享通信信道的一部分中發(fā)送(722)噪聲的步驟。
在本發(fā)明的其它實施例中，分配給扇區(qū)151的總發(fā)送功率的不同比例可分配給與該扇區(qū)相關(guān)聯(lián)的多個波束160、161中的每一個。例如，在本發(fā)明的一個實施例中，BSS 102或者服務(wù)每一MS的BTS可將分配給扇區(qū)151的總發(fā)送功率的同樣比例分配(724)給多個波束160、161中的每一個。當(dāng)在每一波束中發(fā)送的各組正交碼大小不同時，向多個波束中的每一個分配總發(fā)送功率的同樣比例的結(jié)果可能是向每一正交碼分配不同的發(fā)送功率。然而，不必向每一波束分配總功率的同樣比例，并且在本發(fā)明的另一實施例中，BSS 102或者服務(wù)每一MS的BTS可將分配給扇區(qū)151的總發(fā)送功率的不同比例分配(726)給多個波束160、161中的每一個。
通過在與覆蓋域(特別是扇區(qū))相關(guān)聯(lián)的多個波束中的每一波束中調(diào)度不同的MS或用戶，通信系統(tǒng)100增加了容量，即可參與并發(fā)的通信會話的移動站(MS)或用戶的數(shù)目。調(diào)度位于覆蓋域(優(yōu)選地為扇區(qū))中的多個MS中的每一MS，以用于與該扇區(qū)相關(guān)聯(lián)的多個波束中的不同波束。通過在多個波束中的每一波束中同時地調(diào)度多個MS中的每一MS，相對現(xiàn)有技術(shù)而言，通信系統(tǒng)的性能與吞吐量得到顯著增加。進(jìn)一步地，通過在多個波束中的每一波束中同時地調(diào)度多個MS中的每一MS，可經(jīng)由與每一MS相關(guān)聯(lián)的波束向多個MS并發(fā)地發(fā)送與波束中調(diào)度的每一MS相關(guān)聯(lián)的共享通信信道、話音信道、數(shù)據(jù)信道、與控制信道。另外，可個別地調(diào)節(jié)在每一波束中發(fā)送的信號的功率，以優(yōu)化接收的信號的質(zhì)量，并最小化由同一扇區(qū)中的多個波束中的信號的發(fā)送導(dǎo)致的干擾。
盡管參照其特定實施例顯示和描述本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，可進(jìn)行各種修改和對其組件進(jìn)行等價替換，而不偏離如所附權(quán)利要求書所闡明的本發(fā)明的范圍。相應(yīng)地，說明書與附圖應(yīng)被視為闡釋性的而非限制性的，并且所有這樣的修改與替換均被試圖包括在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
上面已參照特定實施例描述了好處、其它優(yōu)點、以及問題的解決方案。然而，好處、優(yōu)點、問題的解決方案，以及任何可引起任何好處、優(yōu)點、或解決方案發(fā)生或變得更加顯著的一種或多種組件不應(yīng)被解釋為任何權(quán)利要求的決定性的、必需的或本質(zhì)性的特性或組件。如這里所使用的那樣，術(shù)語“包括”或其任何其它變形意欲指代非排它性的包括，使得包括一系列組件的過程、方法、物品或設(shè)備不僅包括這些列出的組件，還可包括未特別地列出的或為這樣的過程、方法、物品或設(shè)備所固有的其它組件。
權(quán)利要求
1.在包括多個移動站與一種交換波束天線系統(tǒng)的通信系統(tǒng)中，其中所述交換波束天線系統(tǒng)包括基礎(chǔ)架構(gòu)與多個波束，所述多個波束用于將用戶信息從所述基礎(chǔ)架構(gòu)傳送給所述多個移動站，一種方法，其用于將用戶信息傳送給所述多個移動站中的每一移動站，所述方法包括步驟調(diào)度所述多個移動站中的不同移動站，以基本上同時使用所述多個波束中的每一波束。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述多個移動站中的第一移動站包括在所述多個波束中的第一波束中，其中，所述多個移動站中的第二移動站包括在所述多個波束中的第二波束中，其中，所述通信系統(tǒng)進(jìn)一步包括共享通信信道，并且其中，所述方法進(jìn)一步包括以下步驟向所述第一移動站分配所述共享通信信道的第一部分；向所述第二移動站分配所述共享通信信道的第二部分；在所述第一波束中發(fā)送所述共享通信信道的所述第一部分；和在所述第二波束中發(fā)送所述共享通信信道的所述第二部分。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述通信系統(tǒng)進(jìn)一步包括控制信道，并且其中，所述方法進(jìn)一步包括步驟在所述第一波束與所述第二波束中的每一個中發(fā)送所述控制信道。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述控制信道包括第一控制信道，其中，所述通信系統(tǒng)進(jìn)一步包括第二控制信道，其與所述第一移動站相關(guān)聯(lián)，而不與所述第二移動站相關(guān)聯(lián)，并且其中，所述方法進(jìn)一步包括步驟在所述第一波束中但不在所述第二波束中發(fā)送所述第二控制信道。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述通信系統(tǒng)進(jìn)一步包括多個話音信道與多個數(shù)據(jù)信道，并且其中，所述方法進(jìn)一步包括以下步驟在所述第一波束中發(fā)送所述多個話音信道中的第一話音信道以及所述多個數(shù)據(jù)信道中的第一數(shù)據(jù)信道；和在所述第二波束中發(fā)送所述多個話音信道中的第二話音信道以及所述多個數(shù)據(jù)信道中的第二數(shù)據(jù)信道。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其進(jìn)一步包括以下步驟在所述多個波束中的第三波束中發(fā)送所述多個話音信道中的第三話音信道以及所述多個數(shù)據(jù)信道中的第三數(shù)據(jù)信道；和在與所述第三波束相關(guān)聯(lián)的共享通信信道的一部分中發(fā)送噪聲。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述通信系統(tǒng)被劃分為多個地理扇區(qū)，并且其中，所述多個波束中的每一波束在所述多個扇區(qū)中的同一扇區(qū)中發(fā)送。
8.在包括生成多個預(yù)先確定的、固定的波束的交換波束天線系統(tǒng)的通信系統(tǒng)中，一種基站子系統(tǒng)，其包括天線陣列，其包括多個陣列組件；多個加權(quán)器，其中，所述多個加權(quán)器中的每一加權(quán)器連接到所述多個組件中的一個組件；和處理器，其連接到所述多個加權(quán)器中的每一加權(quán)器，其中，所述處理器將第一組加權(quán)系數(shù)傳送給所述加權(quán)器，以將信息傳送給多個移動站中的第一移動站，并進(jìn)一步將第二組加權(quán)系數(shù)傳送給所述加權(quán)器，以將信息傳送給所述多個移動站中的第二移動站，其中，所述加權(quán)器利用所述第一組加權(quán)系數(shù)來向所述第一移動站發(fā)送所述多個波束中的第一波束，并且其中，所述加權(quán)器利用所述第二組加權(quán)系數(shù)來向所述第二移動站發(fā)送所述多個波束中的第二波束。
9.如權(quán)利要求8所述的基站子系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括調(diào)度器，其向所述第一移動站分配所述第一波束，并向所述第二移動站分配所述第二波束。
10.如權(quán)利要求8所述的基站子系統(tǒng)，其中，所述處理器包括擴(kuò)頻碼生成器，其生成第一組擴(kuò)頻碼，以在所述第一波束中將信息發(fā)送給所述第一移動站，并且其進(jìn)一步生成第二組擴(kuò)頻碼，以在所述第二波束中將信息發(fā)送給所述第二移動站。
11.如權(quán)利要求8所述的基站子系統(tǒng)，其中，所述基站子系統(tǒng)在所述第一波束中發(fā)送共享通信信道的至少第一部分，并且在所述第二波束中發(fā)送所述共享通信信道的至少第二部分。
12.如權(quán)利要求11所述的基站子系統(tǒng)，其中，所述基站子系統(tǒng)進(jìn)一步在所述第一波束與所述第二波束中的每一個中發(fā)送控制信道。
13.如權(quán)利要求12所述的基站子系統(tǒng)，其中，所述控制信道包括第一控制信道，并且其中，所述基站子系統(tǒng)進(jìn)一步在所述第一波束但不在所述第二波束中發(fā)送第二控制信道。
14.如權(quán)利要求11所述的基站子系統(tǒng)，其中，所述基站子系統(tǒng)進(jìn)一步在所述第一波束中發(fā)送多個話音信道中的第一話音信道以及多個數(shù)據(jù)信道中的第一數(shù)據(jù)信道，并且在所述第二波束中發(fā)送所述多個話音信道中的第二話音信道以及所述多個數(shù)據(jù)信道中的第二數(shù)據(jù)信道。
15.如權(quán)利要求14所述的基站子系統(tǒng)，其中，所述基站子系統(tǒng)進(jìn)一步在所述多個波束中的第三波束中發(fā)送所述多個話音信道中的第三話音信道以及所述多個數(shù)據(jù)信道中的第三數(shù)據(jù)信道，并且在與所述第三波束相關(guān)聯(lián)的所述共享通信信道的一部分中發(fā)送噪聲。
16.如權(quán)利要求8所述的基站子系統(tǒng)，其中，所述基站子系統(tǒng)操作在被劃分為多個地理扇區(qū)的通信系統(tǒng)中，并且其中，所述多個波束中的每一波束在所述多個扇區(qū)中的同一扇區(qū)中發(fā)送。
全文摘要
為增加容量，或增加可參與并發(fā)的通信會話的移動站(MS)或用戶的數(shù)目，本發(fā)明提供一種通信系統(tǒng)(100)，其調(diào)度與覆蓋域(例如扇區(qū))相關(guān)聯(lián)的多個預(yù)先確定的、固定的波束(160－165)中的每一波束中的不同的MS或用戶(110－112)。通過在多個波束中的每一波束中同時地調(diào)度用戶，相對現(xiàn)有技術(shù)而言，通信系統(tǒng)的性能與吞吐量得到顯著增加。在本發(fā)明的一個實施例中，分配給每一MS的共享通信信道的一部分經(jīng)由與MS相關(guān)聯(lián)的波束并發(fā)地發(fā)送給每一MS。在本發(fā)明的其它實施例中，與波束中調(diào)度的每一MS相關(guān)聯(lián)的話音信道、數(shù)據(jù)信道與控制信道可經(jīng)由與MS相關(guān)聯(lián)的波束并發(fā)地發(fā)送給每一MS。
文檔編號H04W52/42GK1703919SQ200380100835
公開日2005年11月30日 申請日期2003年10月1日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月1日
發(fā)明者科林·弗蘭克 申請人:摩托羅拉公司