專利名稱：一種可支持不同速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的混合網(wǎng)絡(luò)及實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種可以同時支持高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)低數(shù)據(jù)速率低時延業(yè)務(wù)的混合組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)方案。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的移動通信系統(tǒng)是由很多的基站覆蓋服務(wù)區(qū)域，基站的覆蓋面積像一個一個的蜂窩，因此又稱為“蜂窩系統(tǒng)”。目前，幾乎所有的地面移動通信網(wǎng)絡(luò)基本都采用了這種結(jié)構(gòu)，故稱之為“地面移動通信蜂窩系統(tǒng)”，如CDMA 1x-RTT、WCDMA R4/R99等無線通信系統(tǒng)，均采用“蜂窩系統(tǒng)”的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法。而且，在上傳統(tǒng)的移動通信系統(tǒng)主要用于提供語音，以及一些較低速率的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。
隨著數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求的不斷增加，具有高數(shù)據(jù)速率業(yè)務(wù)的移動通信系統(tǒng)也相繼推出，比如EVDO(Evolution-data only，CDMA2000演進(jìn)只支持?jǐn)?shù)據(jù)業(yè)務(wù)系統(tǒng))、HSDPA(High Speed Downlink packet access，高速下行鏈路分組接入)等。但由于在很多區(qū)域中已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了“地面移動通信蜂窩系統(tǒng)”的無縫隙覆蓋，而且，已有的各種制式的網(wǎng)絡(luò)如GSM、CDMA、或WCDMAR4/R99等基本上都以提供語音以及低速率的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主。因此，新的具有高數(shù)據(jù)速率業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)往往需要與傳統(tǒng)的“地面移動通信蜂窩系統(tǒng)”疊加組網(wǎng)。
而且，由于業(yè)務(wù)的差異，在沒有“地面移動通信蜂窩系統(tǒng)”覆蓋的區(qū)域，為在該地區(qū)同時實(shí)現(xiàn)不同特點(diǎn)的業(yè)務(wù)覆蓋，也可能會選擇同時進(jìn)行高速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)以及語音和低速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)規(guī)劃。
目前，對于所述的網(wǎng)絡(luò)疊加通常采用的實(shí)現(xiàn)方法是單獨(dú)對不同的系統(tǒng)按照要求的小區(qū)邊緣覆蓋數(shù)據(jù)速率或業(yè)務(wù)進(jìn)行規(guī)劃，只是在規(guī)劃過程中會考慮同一區(qū)域同時運(yùn)營兩個網(wǎng)絡(luò)時，不同網(wǎng)絡(luò)間的相互影響。在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃階段，需要考慮的相互影響主要是分析對于容量和覆蓋兩個方面的影響。比如，對于在已有CDMA 1x-RTT(CDMA2000的單載波方式)網(wǎng)絡(luò)的區(qū)域疊加提供高數(shù)據(jù)速率的EVDO網(wǎng)絡(luò)，在規(guī)劃EVDO網(wǎng)絡(luò)時就需要考慮對原有CDMA 1x-RTT網(wǎng)絡(luò)在覆蓋和容量方面的影響，如果產(chǎn)生比較大的影響，則要對原有的CDMAA 1x-RTT網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化；同時也需要考慮CDMA 1x-RTT對EVDO網(wǎng)絡(luò)的影響并在EVDO的規(guī)劃過程中予以考慮。
現(xiàn)有無線蜂窩系統(tǒng)基本都是以三扇區(qū)形式建網(wǎng)。這種建網(wǎng)方式中的天線的方向圖和覆蓋區(qū)域形成最佳配合；而且，小區(qū)比較規(guī)范，基站之間的天線指向互相避開，使得網(wǎng)絡(luò)小區(qū)之間的干擾最小。在兩個系統(tǒng)疊加組網(wǎng)時，考慮對已有設(shè)施的利用、兩個網(wǎng)絡(luò)間的互相影響以及兩個系統(tǒng)之間資源的共享，因此，在兩種系統(tǒng)的小區(qū)半徑基本一致的情況下，可以采用完全共站的方案，即令兩個系統(tǒng)的小區(qū)具有基本完全相同的覆蓋。這種疊加組網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)方案實(shí)質(zhì)上是將兩層“蜂窩系統(tǒng)”疊加起來，而且，每層中“蜂窩”的大小也完全相同。
在這種疊加組網(wǎng)方案中，CDMA 1x-RTT與EVDO只能采用不同的載波開展業(yè)務(wù)。若使用相鄰載波，則該疊加方案將引入較大系統(tǒng)間干擾，尤其是EVDO對CDMA 1x-RTT的下行容量的影響較大。同樣，若R4/R99和HSDPA采用相同載頻或鄰頻，也會對R4/R99業(yè)務(wù)帶來干擾。
而且，由于EVDO和HSDPA的下行總是以最大功率發(fā)送，所以對其他系統(tǒng)的下行容量的的影響也相對比較大。如果在已經(jīng)建設(shè)了CDMA 1x-RTT或WCDMA R4/R99系統(tǒng)的區(qū)域以這種方式疊加EVDO或HSDPA系統(tǒng)，新系統(tǒng)的疊加帶來的干擾會影響原有用戶的小區(qū)容量和覆蓋。在有些情況下，必需對原有系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化才能保證原有系統(tǒng)中用戶的正常使用。
同時，還因?yàn)閷π^(qū)邊緣連續(xù)覆蓋業(yè)務(wù)要求以及系統(tǒng)制式的不同，疊加系統(tǒng)的小區(qū)覆蓋并不能完全一致，如果按照完全共站，則可能會造成某個系統(tǒng)小區(qū)比規(guī)劃要求的要小，為解決這一問題則需要增加相應(yīng)的系統(tǒng)資源，比如更多的基站數(shù)目等。
另外，因?yàn)楦咚贁?shù)據(jù)業(yè)務(wù)的上下行業(yè)務(wù)本身就有不平衡，在很多應(yīng)用中對下行吞吐量的要求都高于上行。因而導(dǎo)致下行容量受限的情況比較多。下行的功率資源直接與下行容量相關(guān)，因此，下行功率在整個小區(qū)內(nèi)發(fā)送就造成了下行功率資源的浪費(fèi)。
為解決上述疊加組網(wǎng)方案中存在的問題，還可以采用兩網(wǎng)完全獨(dú)立規(guī)劃的實(shí)現(xiàn)方案。也就是說，認(rèn)為目標(biāo)覆蓋區(qū)域只存在單一的系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃，但在這種規(guī)劃方案中，如果載波頻點(diǎn)比較接近，則由于基站位置與小區(qū)天線方向的獨(dú)立性，系統(tǒng)間的干擾將難以控制與估算。
基于上述實(shí)現(xiàn)方案存在的缺點(diǎn)，現(xiàn)有技術(shù)中還提出了另一種組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)方式，如圖1所示，其中由各個較小的蜂窩區(qū)域組成的區(qū)域?yàn)樵邢到y(tǒng)的小區(qū)分布狀況，以三扇區(qū)蜂窩為例，在此基礎(chǔ)上疊加高速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)時，考慮到網(wǎng)絡(luò)小區(qū)半徑的差異，不能采用完全共站的方案，因此，在圖1中采用了間隔一個站點(diǎn)共站的實(shí)現(xiàn)方案。圖中標(biāo)注有共站區(qū)的蜂窩的站點(diǎn)位置有兩個系統(tǒng)的基站共站，而在其他蜂窩的站點(diǎn)位置只有單獨(dú)一個系統(tǒng)。這樣，便可以得到圖1中粗實(shí)線邊框圍成的六邊形的覆蓋范圍為高速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍。
在圖1所示的組網(wǎng)方案仍然采用了兩層“蜂窩”疊加的策略，與前面描述的實(shí)現(xiàn)方案不同的是在該方案中兩層“蜂窩”中，“蜂窩”的大小不再一致。但是，由于該方案并沒有相對于前面描述的實(shí)現(xiàn)方案進(jìn)行實(shí)質(zhì)上的改變，因此，圖1所示的實(shí)現(xiàn)方案中仍然存在相應(yīng)的問題。
從圖1中可以看出，在這種情況下，原有“蜂窩系統(tǒng)”為三扇區(qū)配置，但是圖1中的粗實(shí)線六邊形顯示高速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的小區(qū)覆蓋類似于全向小區(qū)覆蓋。那么在這種情況下如果采用共天饋，或均采用三扇區(qū)天線，因?yàn)樘炀€的方向性，就會出現(xiàn)高速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋在某些區(qū)域很差的情況，出現(xiàn)覆蓋的“盲區(qū)”。如果對于高速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)采用全向天線，那么天線增益下降，小區(qū)邊緣的業(yè)務(wù)連續(xù)覆蓋要求將不能滿足。因而，這種規(guī)劃方式無法實(shí)現(xiàn)兩個系統(tǒng)小區(qū)覆蓋的一致。
而且，圖1所示的疊加組網(wǎng)方案中，系統(tǒng)間干擾仍然存在，使得其對原有系統(tǒng)的容量和覆蓋仍會帶來影響。同時，在該方案中，高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的下行資源浪費(fèi)的問題仍然未得到解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種可支持不同速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的混合網(wǎng)絡(luò)及實(shí)現(xiàn)方法，從而使得混合網(wǎng)絡(luò)能夠很好地支持不同速率的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，并可以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明提供了一種可支持不同速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的混合網(wǎng)絡(luò)，包括蜂窩系統(tǒng)和窄波束通信系統(tǒng)，所述的蜂窩系統(tǒng)以蜂窩小區(qū)規(guī)劃通信系統(tǒng)，所述的窄波束通信系統(tǒng)中的基站與蜂窩系統(tǒng)中的基站共站址設(shè)置，且窄波束通信系統(tǒng)中基站以預(yù)定參數(shù)值的窄波束進(jìn)行業(yè)務(wù)的發(fā)送。
所述的窄波束通信系統(tǒng)中采用驅(qū)動天線陣列實(shí)現(xiàn)下行窄波束，控制該窄波束指向的移動范圍設(shè)置為蜂窩系統(tǒng)的一個蜂窩小區(qū)范圍。
所述的窄波束通信系統(tǒng)和蜂窩系統(tǒng)共用切換功能單元，實(shí)現(xiàn)切換功能。
所述的蜂窩系統(tǒng)為低速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)系統(tǒng)，包括
CDMA2000的單載波方式CDMA1x-RTT系統(tǒng)或?qū)拵Тa分多址WCDMAR4/R99系統(tǒng)。
所述的窄波束通信系統(tǒng)為高速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)系統(tǒng)，包括CDMA2000演進(jìn)只支持?jǐn)?shù)據(jù)業(yè)務(wù)EVDO系統(tǒng)或高速下行鏈路分組接入HSPDA系統(tǒng)。
本發(fā)明還提供了一種支持不同速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)方法，包括將第一速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)通過蜂窩系統(tǒng)的蜂窩小區(qū)進(jìn)行傳輸，將高于第一速率的第二速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)通過窄波束按照指定的方向進(jìn)行傳輸。
所述的窄波束的指向移動范圍為蜂窩系統(tǒng)中一個蜂窩小區(qū)的范圍。
所述的方法還包括由有源移相器來驅(qū)動天線陣列實(shí)現(xiàn)一個用于傳輸下行高速率數(shù)據(jù)的下行窄波束。
所述的將第二速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)通過窄波束按照指定的方向進(jìn)行傳輸包括A、蜂窩系統(tǒng)測量獲得移動終端的位置信息并提供給用于實(shí)現(xiàn)窄波束傳輸?shù)恼ㄊㄐ畔到y(tǒng)；B、窄波束通信系統(tǒng)獲得所述的位置信息后確定移動終端的位置信息，并將窄波束指向調(diào)整為移動終端所在的位置，并通過窄波束向移動終端發(fā)送下行的第二速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。
所述的步驟A包括蜂窩系統(tǒng)將根據(jù)預(yù)定的條件獲取移動終端的位置及移動狀態(tài)信息，并提供給窄波束通信系統(tǒng)。
所述的預(yù)定的條件包括蜂窩系統(tǒng)確定移動終端接入網(wǎng)絡(luò)并請求下行第二速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，或者，到達(dá)預(yù)定的移動終端的位置及移動狀態(tài)信息更新時間。
所述的步驟B包括窄波束通信系統(tǒng)根據(jù)各個移動終端的位置及移動狀態(tài)信息，以及預(yù)定的用戶調(diào)度策略為移動終端分配下行資源；窄波束通信系統(tǒng)利用窄波束占用分配的下行資源向相應(yīng)的移動終端發(fā)送第二速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。
所述的用戶調(diào)度策略包括優(yōu)先為移動速率低的移動終端分配下行資源。
由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)使得在無線通信系統(tǒng)中可以同時實(shí)現(xiàn)低速率的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和高速率的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，且可以保證低速率業(yè)務(wù)和高速率業(yè)務(wù)之間干擾較小，以及高速下行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的有效傳輸。因此，本發(fā)明可以有效解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，為無線通信提供一種具有較佳的傳輸性能的用于實(shí)現(xiàn)低速率和高速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的混合網(wǎng)絡(luò)。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中實(shí)現(xiàn)疊加組網(wǎng)的方案示意圖；圖2為傳統(tǒng)的三扇區(qū)蜂窩網(wǎng)絡(luò)示意圖；圖3為本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)的混合組網(wǎng)的方案示意圖；圖4為在本發(fā)明中開展高速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的處理過程；圖5為本發(fā)明提供的混合組網(wǎng)中的信道結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明主要是在無線領(lǐng)域的移動通訊系統(tǒng)中，針對以提供高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主的網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)的以提供低數(shù)據(jù)速率低時延業(yè)務(wù)為主的網(wǎng)絡(luò)混合組網(wǎng)的情況，比如WCDMA R4/R99網(wǎng)絡(luò)上同載頻或異載頻疊加HSDPA網(wǎng)絡(luò)、CDMA1x-RTT與EVDO網(wǎng)絡(luò)混合組網(wǎng)。
本發(fā)明提供的傳統(tǒng)的低速率低時延網(wǎng)絡(luò)與新型的高速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的混合組網(wǎng)方案的核心思想針對低速率的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)采用傳統(tǒng)的蜂窩系統(tǒng)組網(wǎng)進(jìn)行傳輸，對于高速率的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)則采用窄波束通信系統(tǒng)進(jìn)行傳輸，每個窄波束的覆蓋區(qū)域?yàn)橐粋€蜂窩小區(qū)的范圍，即通過窄波束指向蜂窩小區(qū)中的用戶并進(jìn)行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳送，從而可以實(shí)現(xiàn)高速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。其中，所述的窄波束通信信息中與所述蜂窩系統(tǒng)共站建設(shè)，因此，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃較為便捷。
具體一點(diǎn)講，本發(fā)明是對于請求下行高速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的移動終端，由無縫隙的傳統(tǒng)“蜂窩系統(tǒng)”實(shí)現(xiàn)移動終端接入及定位，然后，將定位信息(位置及移動狀態(tài)信息)通知高速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)，最后，由高速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)根據(jù)移動終端的位置及移動狀態(tài)信息及相應(yīng)的用戶調(diào)度策略進(jìn)行下行資源調(diào)度，并觸發(fā)窄波束實(shí)現(xiàn)與某個用戶在相應(yīng)時隙上進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)的下行高速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳送。
本發(fā)明中，實(shí)現(xiàn)所述的用戶調(diào)度策略具體需要遵循的一個原則是在對多個用戶進(jìn)行調(diào)度時，優(yōu)先調(diào)用移動速率低的移動終端，減小對高速移動的終端分配系統(tǒng)資源的概率。
本發(fā)明中應(yīng)用的窄波束可以由相控陣來實(shí)現(xiàn)，即采用驅(qū)動天線陣列實(shí)現(xiàn)下行窄波束，要求所述的窄波束可以在一個小區(qū)范圍內(nèi)移動，在不同的時隙對小區(qū)中的不同位置進(jìn)行掃描，從而可以覆蓋一個蜂窩小區(qū)的范圍，即可以根據(jù)移動終端的位置及移動狀態(tài)信息指向移動終端，并進(jìn)行下行高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳輸。
為便于對本發(fā)明的理解，下面首先對本發(fā)明的可行性，以及實(shí)現(xiàn)本發(fā)明可能帶來的益處進(jìn)行分析。
由于EVDO、HSDPA等提供高速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)在上下行上數(shù)據(jù)傳輸要求的不平衡，而且在EVDO與HSDPA的下行，系統(tǒng)均采用了時分復(fù)用的方式，其中，EVDO系統(tǒng)下行在某個時隙中只與一個用戶通信，HSDPA系統(tǒng)在很多應(yīng)用場景中也可以將所有的HSDPA碼字在一個時隙中分配給同一個用戶，此時下行同樣僅對應(yīng)一個用戶。
顯而易見，在某瞬時下行信號只對某一個用戶才是有用信號。因此，可以采用窄波束在某個時隙中與某個用戶實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸，這樣便可以使得下行功率的利用效率得以提高，而且，因?yàn)檎ㄊ墓β适芟蘅赡苄孕?，信道質(zhì)量可以得到提高，從而進(jìn)一步提高系統(tǒng)下行吞吐量。
同時，采用窄波束進(jìn)行高速數(shù)據(jù)傳輸還可以大大降低對鄰小區(qū)和其他系統(tǒng)的干擾。例如，對于HSDPA與R4/R99同頻組網(wǎng)的情況，HSDPA需要與R4/R99共享下行功率資源，如果采用窄波束，則更多的功率資源可以留給R4/R99的用戶使用，或者，HSDPA在以相同的功率分配情況下可以獲得更高的系統(tǒng)容量。
為實(shí)現(xiàn)利用窄波束通信，可以選用自適應(yīng)天線陣列。所述的自適應(yīng)天線陣列是智能天線的主要類型，可以完成用戶信號接收和發(fā)送。而且，所述的自適應(yīng)天線陣列系統(tǒng)是采用數(shù)字信號處理技術(shù)識別用戶信號到達(dá)方向，并在此識別的方向形成天線主波束，從而可以基于窄波束實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。
在自適應(yīng)天線陣列的應(yīng)用中，判斷用戶的到達(dá)方向以及實(shí)現(xiàn)對用戶的跟蹤是兩個主要問題。為此，可以通過現(xiàn)有的蜂窩系統(tǒng)中的定位功能解決自適應(yīng)天線陣列的這一問題。
目前，在蜂窩通信系統(tǒng)中均提供有移動終端的定位功能。以WCDMA蜂窩系統(tǒng)為例，可以應(yīng)用于自適應(yīng)天線陣列中的定位方式包括兩種(1)OTDOA(觀察到達(dá)時間差)定位方式，定位精度為5米到30米，該定位方式完全是利用“蜂窩系統(tǒng)”本身的資源進(jìn)行定位，所以也可以實(shí)現(xiàn)室內(nèi)的終端位置定位；(2)A-GPS(輔助的全球定位系統(tǒng))的定位方式，定位精度為5米到50米；該定位方式主要是借用GPS的定位功能，由終端向系統(tǒng)傳統(tǒng)測量信息再由系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)算分析。
在CDMA 1x-RTT系統(tǒng)中采用的定位方式與上述兩種定位方式比較類似。而且，CDMA 1x-RTT為同步工作系統(tǒng)，因此只利用“蜂窩系統(tǒng)”本身的資源進(jìn)行終端定位的技術(shù)在系統(tǒng)中更容易實(shí)現(xiàn)。
綜上所述，本發(fā)明可以結(jié)合不同移動系統(tǒng)的業(yè)務(wù)特點(diǎn)、天線陣列實(shí)現(xiàn)的窄波束、目前的“地面移動蜂窩系統(tǒng)”的定位功能實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的混合網(wǎng)絡(luò)，從而能夠更好地解決在同一區(qū)域疊加建設(shè)具有高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)的以提供低數(shù)據(jù)速率低時延業(yè)務(wù)為主的網(wǎng)絡(luò)所引起的系統(tǒng)干擾問題，并可以進(jìn)一步提高系統(tǒng)下行功率的有效使用，進(jìn)而提高系統(tǒng)容量。
下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)現(xiàn)方式進(jìn)行說明。如圖2和圖3所示，本發(fā)明在具體實(shí)現(xiàn)過程中包括蜂窩通信系統(tǒng)和窄波束通信系統(tǒng)，其中，蜂窩通信系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的低速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，同時還負(fù)責(zé)整個覆蓋區(qū)域內(nèi)的所有用戶的接入，而窄波束通信系統(tǒng)則用于傳輸高速率的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。在組網(wǎng)建設(shè)過程，蜂窩通信系統(tǒng)即采用傳統(tǒng)的蜂窩小區(qū)的組網(wǎng)方式組建，而窄波束通信系統(tǒng)，則采用與蜂窩通信系統(tǒng)共站址的方式組建，在窄波束通信系統(tǒng)中是通過窄波束指向移動終端，并向移動終端發(fā)送相應(yīng)的高速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。
本發(fā)明中，基于上述組建的支持不同速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的通信系統(tǒng)，具體的實(shí)現(xiàn)不同速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的處理過程如圖4所示，包括步驟41在蜂窩系統(tǒng)中，移動終端發(fā)起接入網(wǎng)絡(luò)的處理過程；步驟42在蜂窩系統(tǒng)中完成了接入處理的移動終端繼續(xù)向提供高速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的窄波束通信系統(tǒng)請求業(yè)務(wù)；步驟43蜂窩通信系統(tǒng)確定移動終端請求高速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，則對相應(yīng)的移動終端進(jìn)行定位操作，以便于獲得移動終端的位置及移動狀態(tài)信息；當(dāng)然，若蜂窩通信系統(tǒng)中在執(zhí)行該步驟之前已經(jīng)獲取移動終端的位置及移動狀態(tài)信息，此處也可以不進(jìn)行相應(yīng)的定位操作，直接執(zhí)行步驟44即可；在蜂窩通信系統(tǒng)中，隨著定位技術(shù)的發(fā)展，移動終端的位置與移動狀態(tài)信息也將成為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的一項(xiàng)重要內(nèi)容，因此，蜂窩通信系統(tǒng)提供定位服務(wù)應(yīng)該比較便捷，這就使得本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)更為容易；在蜂窩系統(tǒng)中，定位操作實(shí)際上是獲取系統(tǒng)中的終端位置與移動狀態(tài)信息，之后形成可以發(fā)送給窄波束通信系統(tǒng)的矩陣，在定位過程中，終端的移動速度信息可以由多普勒頻移的測量實(shí)現(xiàn)；同時，為便于定位信息的準(zhǔn)確性，還需要對相應(yīng)的定位信息不斷進(jìn)行更新；步驟44蜂窩通信系統(tǒng)將確定該移動終端對應(yīng)的位置及移動狀態(tài)信息通知窄波束通信系統(tǒng)；即如果用戶終端發(fā)起了對以提供高速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主的新型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)(即窄波束通信系統(tǒng))的業(yè)務(wù)請求，蜂窩通信系統(tǒng)會將該用戶的業(yè)務(wù)請求以及位置和移動狀態(tài)信息傳遞給新型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)；步驟45新型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)通過多用戶調(diào)度算法判決下個時隙的下行資源分配，即窄波束通信系統(tǒng)根據(jù)預(yù)定的針對多用戶的調(diào)度策略為移動終端分配相應(yīng)的下行資源；步驟46窄波束通信系統(tǒng)將通過窄波束向分配有下行資源的移動終端發(fā)送高速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，從而在現(xiàn)有的蜂窩通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)上保證了高速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的順利開展。
在本發(fā)明中，由于新型高速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的下行不能實(shí)現(xiàn)無縫隙覆蓋，所以移動終端在小區(qū)間的切換需要由基礎(chǔ)蜂窩通信系統(tǒng)輔助完成，即僅在蜂窩通信系統(tǒng)中設(shè)置相應(yīng)的切換功能單元，用于實(shí)現(xiàn)窄波束通信系統(tǒng)中的移動終端的切換操作。
本發(fā)明提供的網(wǎng)絡(luò)在具體實(shí)現(xiàn)過程中主要包括組建蜂窩通信系統(tǒng)和窄波束通信系統(tǒng)的處理過程。
其中，對于傳統(tǒng)的以提供低數(shù)據(jù)速率(即第一速率)低時延業(yè)務(wù)為主的蜂窩通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)依然采用原來的“地面蜂窩系統(tǒng)”的規(guī)劃模式組建網(wǎng)絡(luò)。使其在目標(biāo)覆蓋區(qū)域內(nèi)達(dá)到無縫隙覆蓋。即如圖2所示，像CDMA 1x-RTT以及WCDMA R4/R99等主要提供語音以及低數(shù)據(jù)速率業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)依然采用傳統(tǒng)的“蜂窩模式”組建相應(yīng)的“蜂窩系統(tǒng)”。
覆蓋區(qū)域內(nèi)的所有用戶在無縫隙的基礎(chǔ)“蜂窩系統(tǒng)”中進(jìn)行接入，并由基礎(chǔ)“蜂窩系統(tǒng)”獲取用戶的位置以及移動狀態(tài)信息；并在用戶發(fā)起業(yè)務(wù)請求時，如果確定移動終端請求以高速率(即第二速率)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主的網(wǎng)絡(luò)提供的業(yè)務(wù)類型，則由基礎(chǔ)“蜂窩系統(tǒng)”將目前移動終端的位置以及移動狀態(tài)信息通知高速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)網(wǎng)。
本發(fā)明中，窄波束通信系統(tǒng)的組建過程主要是在上述蜂窩系統(tǒng)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)窄波束的數(shù)據(jù)傳輸，從而實(shí)現(xiàn)高速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的點(diǎn)對點(diǎn)傳輸，即本發(fā)明在提供以高速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主的新型網(wǎng)絡(luò)在與上述蜂窩系統(tǒng)疊加時，采用窄波束來實(shí)現(xiàn)基站與某個用戶終端在某一時隙上的點(diǎn)對點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸。
而且，在窄波束通信系統(tǒng)中，考慮到上下行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求的不平衡，而且目前提供以高速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主的新型網(wǎng)絡(luò)(新型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò))，比如EVDO、HSDPA等，在下行都采用了時分復(fù)用的方式，所有的下行系統(tǒng)資源在某時刻分配給一個用戶終端。同時，在新型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)中，高速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)將通過多用戶調(diào)度策略分配給信道質(zhì)量比較好的用戶來提高網(wǎng)絡(luò)容量。另外，在很多情況下，用戶終端在發(fā)起對高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的請求時一般也會處于靜態(tài)獲慢速移動狀態(tài)，而且系統(tǒng)采用多用戶調(diào)度策略選擇可以通信的用戶。因此，本發(fā)明中不要求窄波束具有定位與跟蹤能力，而只要求窄波束的指向可以在小區(qū)范圍內(nèi)按照不同時隙下的要求進(jìn)行指配即可。也就是說，本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)對相控陣列的要求降低，實(shí)現(xiàn)就相應(yīng)比較簡單，穩(wěn)定性也比較高。與一般智能天線的自適應(yīng)波束相比，成本也有很大的降低。
在窄波束通信系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)窄波束通信的具體方式可以為由有源移相器來驅(qū)動天線陣列來實(shí)現(xiàn)一個下行窄波束；例如，采用四個陣列可以提供水平方向3dB帶寬為17度左右的窄波束，垂直方向與原有基礎(chǔ)“蜂窩系統(tǒng)”的天線基本一致；所述窄波束方向可以在一個基礎(chǔ)“蜂窩系統(tǒng)“的小區(qū)覆蓋范圍內(nèi)變化，例如，若是傳統(tǒng)的三扇區(qū)配置，則該窄波束指向的移動范圍為120度，同時，該窄波束需要在不同的時隙中調(diào)整波束指向，以指向相應(yīng)的移動終端進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
前面對本發(fā)明提供的支持不同速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的通信系統(tǒng)的組建過程及方式進(jìn)行了相應(yīng)的說明，下面將對本發(fā)明的應(yīng)用可能產(chǎn)生的效果進(jìn)行描述。
假設(shè)采用窄波束的3dB帶寬為17度，與原來的120度扇區(qū)采用的3dB帶寬為66度的天線相比較，若保持天線輸出的發(fā)送功率不變，那么“新型高速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)”的疊加對基礎(chǔ)“蜂窩”系統(tǒng)的干擾將下降4倍。例如，在采用現(xiàn)有技術(shù)的組網(wǎng)方案時，疊加系統(tǒng)帶來的干擾將使原有系統(tǒng)的容量下降10％，那么采用本發(fā)明提供的組網(wǎng)方案時，將使原有系統(tǒng)的容量降低2.5％。同時，因?yàn)椴捎昧苏ㄊㄐ畔到y(tǒng)，對整個通信系統(tǒng)內(nèi)不同小區(qū)間的干擾也將有明顯的降低，甚至消除。
同時“新型高速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)”的下行功率有效利用率將提高四倍，而且在蜂窩系統(tǒng)的小區(qū)邊緣得到更好的覆蓋質(zhì)量。例如，對于HSDPA與WCDMA R4/R99共載波混合組網(wǎng)時，HSDPA需要與WCDMA R4/R99共享功率資源，如果采用了3dB帶寬為17度的窄波束，如果要求達(dá)到相同的信道條件，分配給HSDPA的功率可以比采用采用三扇區(qū)天線的情況小很多，只要原來的1/4。而節(jié)省的功率可以分配給R4/R99系統(tǒng)中的用戶使用，或分配給HSDPA系統(tǒng)來取得更高的數(shù)據(jù)速率。
另外，如果陣列天線的輸入允許，在窄波束天線輸入端得到與三扇區(qū)“蜂窩”采用的天線一樣的輸入功率，因?yàn)檎ㄊ炀€具有更高的增益，下行信道質(zhì)量將得到改善，可以提高系統(tǒng)的下行吞吐率。在信道條件很好的情況下，系統(tǒng)甚至可以采用更高階的調(diào)整方式，而以更高的數(shù)據(jù)速率通信。比如，目前的EVDO和HSDPA的下行的最高階調(diào)整方式為16QAM，如果可以采用64QAM的調(diào)制，那么最高數(shù)據(jù)速率可以提高到原來的1.5倍。
為便于對本發(fā)明有更進(jìn)一步的理解，下面將結(jié)合幾個具體的應(yīng)用實(shí)例對本發(fā)明的具體實(shí)現(xiàn)進(jìn)行詳細(xì)的描述。
實(shí)例一本發(fā)明應(yīng)用于WCDMA R4/R99與HSDPA混合組網(wǎng)中在WCDMA R4/R99與HSDPA昆合組網(wǎng)時，可以存在兩種模式(1)兩個系統(tǒng)采用相同的載頻在同載頻使用時，HSDPA相對于一種新型的傳輸信道，在物理層HSDPA信道與原有的WCDMA R4/R99中的信道正交，對于上行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)不受任何影響，可以依然按照R4/R99中的上行模式工作；而且，此時HSDPA信道要與原來的R4/R99信道分享整個系統(tǒng)的資源，比如功率，碼資源等；在R4/R99與HSDPA的混合網(wǎng)絡(luò)中的信道結(jié)構(gòu)如圖5所示，當(dāng)采用相同載頻組網(wǎng)時，本發(fā)明首先對WCDMA R4/R99采用傳統(tǒng)規(guī)劃方式建設(shè)基本蜂窩通信系統(tǒng)，對HSDPA中的HS-PDSCH(高速物理下行共享信道)采用窄波束實(shí)現(xiàn)對HSDPA業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的下行傳輸，HS-PDSCH用于承載HS-DSCH(高速共享數(shù)據(jù)信道)，HS-DSCH在映射到物理信道時，還包括對應(yīng)的共享控制信道HS-SCCH(高速共享控制信道)。對于HS-SCCH(高速共享控制信道)與HS-DPCCH(專用物理控制信道)則在基本蜂窩通信系統(tǒng)中用于進(jìn)行控制信息的傳送。R4/R99的DCH(專用信道)及其它公共控制信道也是在基本蜂窩通信系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。
另外，由于在HSDPA與R4/R99同頻組網(wǎng)的情況下，系統(tǒng)共用導(dǎo)頻，而且上行只有R4/R99信道，因此，移動終端在小區(qū)間的切換操作需要由基礎(chǔ)蜂窩通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明在實(shí)現(xiàn)時，只需要對HSDPA的HS-PDSCH信道采用窄波束傳輸，其他信道不需要有改變，因而具體實(shí)現(xiàn)比較容易。
(2)兩個系統(tǒng)采用不同的載頻在兩個系統(tǒng)采用不同載頻時，HSDPA的信道單獨(dú)占用一個載波，此時HSDPA單獨(dú)占用一個載波中的所有功率與碼資源；如果采用異頻組網(wǎng)，同樣也可以按照與同頻組網(wǎng)類似的方案對R4/R99與HSDPA進(jìn)行混合組網(wǎng)。在實(shí)現(xiàn)上因?yàn)镠SDPA與R4/R99的系統(tǒng)采用不同的載頻，如果采用R4/R99系統(tǒng)的蜂窩通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)定位，而對HSDPA業(yè)務(wù)采用窄波束服務(wù)，將需要用戶與兩個系統(tǒng)同時保持通信。
可以看出，本發(fā)明提高了HSDPA的下行功率的有效使用，同時降低了同一小區(qū)中HSDPA對R4/R99中用戶的影響以及小區(qū)間的干擾。
實(shí)例二在CDMA 1x-RTT與EVDO混合組網(wǎng)中的應(yīng)用本發(fā)明在CDMA 1x-RTT與EVDO混合組網(wǎng)時的應(yīng)用在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上和R4/R99與HSDPA的異頻混合組網(wǎng)一致。
CDMA 1x-RTT網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)無縫隙的蜂窩覆蓋，網(wǎng)絡(luò)中的所有終端在接入時都通過CDMA 1x-RTT網(wǎng)絡(luò)，而如果終端請求EVDO網(wǎng)絡(luò)的下行高速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，則由CDMA 1x-RTT網(wǎng)絡(luò)對其進(jìn)行位置定位，并通知EVDO網(wǎng)絡(luò)。
在接收到所述的位置信息后，EVDO網(wǎng)絡(luò)根據(jù)預(yù)定的多用戶調(diào)度策略進(jìn)行多用戶調(diào)度，并根據(jù)調(diào)度結(jié)果觸發(fā)某個窄波束與某終端實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)通信。
因?yàn)榛A(chǔ)的CDMA 1x-RTT蜂窩通信系統(tǒng)需要對用戶終端定位，所以用戶終端需要具有同時與兩個系統(tǒng)保持通信的能力。在信道質(zhì)量良好時，由EVDO系統(tǒng)通過窄波束與終端通信，而在某些情況下，需要切換到CDMA 1x-RTT系統(tǒng)。
顯而易見，本發(fā)明還可以在其他混合組網(wǎng)中的應(yīng)用，即對于已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了無縫隙蜂窩通信系統(tǒng)覆蓋的區(qū)域上若需要疊加以高速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主的網(wǎng)絡(luò)，則在系統(tǒng)與終端能夠支持的情況下均可采用本發(fā)明提供的實(shí)現(xiàn)方案。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種可支持不同速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的混合網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，包括蜂窩系統(tǒng)和窄波束通信系統(tǒng)，所述的蜂窩系統(tǒng)以蜂窩小區(qū)規(guī)劃通信系統(tǒng)，所述的窄波束通信系統(tǒng)中的基站與蜂窩系統(tǒng)中的基站共站址設(shè)置，且窄波束通信系統(tǒng)中基站以預(yù)定參數(shù)值的窄波束進(jìn)行業(yè)務(wù)的發(fā)送。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，所述的窄波束通信系統(tǒng)中采用驅(qū)動天線陣列實(shí)現(xiàn)下行窄波束，控制該窄波束指向的移動范圍設(shè)置為蜂窩系統(tǒng)的一個蜂窩小區(qū)范圍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，所述的窄波束通信系統(tǒng)和蜂窩系統(tǒng)共用切換功能單元，實(shí)現(xiàn)切換功能。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的混合網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，所述的蜂窩系統(tǒng)為低速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)系統(tǒng)，包括CDMA2000的單載波方式CDMA1x-RTT系統(tǒng)或?qū)拵Тa分多址WCDMAR4/R99系統(tǒng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的混合網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，所述的窄波束通信系統(tǒng)為高速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)系統(tǒng)，包括CDMA2000演進(jìn)只支持?jǐn)?shù)據(jù)業(yè)務(wù)EVDO系統(tǒng)或高速下行鏈路分組接入HSPDA系統(tǒng)。
6.一種支持不同速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，包括將第一速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)通過蜂窩系統(tǒng)的蜂窩小區(qū)進(jìn)行傳輸，將高于第一速率的第二速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)通過窄波束按照指定的方向進(jìn)行傳輸。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述的窄波束的指向移動范圍為蜂窩系統(tǒng)中一個蜂窩小區(qū)的范圍。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述的方法還包括由有源移相器來驅(qū)動天線陣列實(shí)現(xiàn)一個用于傳輸下行高速率數(shù)據(jù)的下行窄波束。
9.根據(jù)權(quán)利要求6、7或8所述的方法，其特征在于，所述的將第二速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)通過窄波束按照指定的方向進(jìn)行傳輸包括A、蜂窩系統(tǒng)測量獲得移動終端的位置信息并提供給用于實(shí)現(xiàn)窄波束傳輸?shù)恼ㄊㄐ畔到y(tǒng)；B、窄波束通信系統(tǒng)獲得所述的位置信息后確定移動終端的位置信息，并將窄波束指向調(diào)整為移動終端所在的位置，并通過窄波束向移動終端發(fā)送下行的第二速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述的步驟A包括蜂窩系統(tǒng)將根據(jù)預(yù)定的條件獲取移動終端的位置及移動狀態(tài)信息，并提供給窄波束通信系統(tǒng)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述的預(yù)定的條件包括蜂窩系統(tǒng)確定移動終端接入網(wǎng)絡(luò)并請求下行第二速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，或者，到達(dá)預(yù)定的移動終端的位置及移動狀態(tài)信息更新時間。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述的步驟B包括窄波束通信系統(tǒng)根據(jù)各個移動終端的位置及移動狀態(tài)信息，以及預(yù)定的用戶調(diào)度策略為移動終端分配下行資源；窄波束通信系統(tǒng)利用窄波束占用分配的下行資源向相應(yīng)的移動終端發(fā)送第二速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述的用戶調(diào)度策略包括優(yōu)先為移動速率低的移動終端分配下行資源。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可支持不同速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的混合網(wǎng)絡(luò)及實(shí)現(xiàn)方法。本發(fā)明主要包括蜂窩系統(tǒng)和窄波束通信系統(tǒng)，所述的蜂窩系統(tǒng)以蜂窩小區(qū)規(guī)劃通信系統(tǒng)，所述的窄波束通信系統(tǒng)中的基站與蜂窩系統(tǒng)中的基站共站址設(shè)置，且窄波束通信系統(tǒng)中基站以預(yù)定參數(shù)值的窄波束進(jìn)行業(yè)務(wù)的發(fā)送。因此，本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)使得在無線通信系統(tǒng)中可以同時通過蜂窩系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)低速率的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和通過窄波束通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高速率的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，且可以保證低速率業(yè)務(wù)和高速率業(yè)務(wù)之間干擾較小，以及高速下行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的有效傳輸。
文檔編號H04W16/00GK1984428SQ20061007604
公開日2007年6月20日 申請日期2006年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月25日
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