專利名稱：：用于分配無線傳輸資源的方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明一般涉及數(shù)字無線通信系統(tǒng)以及使用該系統(tǒng)的方法，并且尤其涉及實施包括高容量基站的網(wǎng)絡(luò)的方法，其中每個基站都有多波束。
背景技術(shù)：
：通過比較每個用戶接收的收益與每個用戶產(chǎn)生的開支來估計蜂窩運營商的業(yè)務(wù)案例。每個用戶產(chǎn)生的基礎(chǔ)設(shè)施開支能夠通過基站花費(包括場地和回程)除以服務(wù)的用戶數(shù)量來近似。假定基站花費將保持很高(主要由于場地采集的花費)，不難理解現(xiàn)在每個基站盡力去服務(wù)盡可能更多用戶的原因。下一代蜂窩通信將每個活動用戶需要多個Mbits/sec，并且每個基站需要至少百個Mbits/sec。不幸地，提供很大容量的需求總是與超高帶寬的利用率不匹配。因此，需要尋求附加的容量乘法器，例如滿足所需容量的高空間復(fù)用因子。假設(shè)信道帶寬是10-40MHz以及具有典型光譜效率，則將需要空間復(fù)用因子為10-30。典型基站由于分區(qū)具有空間復(fù)用因子為3。MMO是更高復(fù)用的位源，然而實際上限于附加的因子為2(由于訂戶設(shè)備中的天線數(shù)量)，并且甚至這個益處只有在高信干比時獲得，而在蜂窩環(huán)境中很難獲得。因此，正如本發(fā)明所提到的，通過并行服務(wù)更多的用戶，對于充分地增加復(fù)用因子是有利的。多個技術(shù)可用于通過產(chǎn)生多個并行信號流來增加空間復(fù)用。最明顯的是使用具有固定窄波束的多天線(或者實施具有公用天線孔徑的多波束的多波束天線)，每個都附著到其自身的無線調(diào)制解調(diào)器。一個更加復(fù)雜的解決方法是通過使用相控陣列或數(shù)字波束形成技術(shù)來構(gòu)成窄波束。在最末端，SDMA(空分多址)技術(shù)根據(jù)指定時刻被服務(wù)的一組用戶動態(tài)地創(chuàng)造一組波束。使用固定波束的技術(shù)享受每個波束中獨立無線調(diào)制解調(diào)器的簡明性(包括流量調(diào)度)。相比之下，SDMA包括復(fù)雜邏輯來調(diào)度多次傳輸?shù)蕉鄠€用戶，以及為了每個傳輸突發(fā)來求解復(fù)雜多用戶波束形成方程。SDMA和子分區(qū)的尺寸在它們通過同時服務(wù)多個用戶能夠獲得更高吞吐量的意義上是相似的。SDMA在選擇同時被服務(wù)的用戶組上允許更高的適用性，以及當傳輸?shù)綄儆谶@樣所選的用戶組中每個用戶時，通過賦予其他用戶為零值來允許更低的相互干擾。已支付的罰款是為了合法SDMA更高的工藝要求(與并發(fā)波束數(shù)量的三次方成比例)，以及更高的調(diào)度復(fù)雜性。并行使用多傳輸流需要管理這些流之間的干擾。蜂窩/分區(qū)調(diào)配中的該干擾管理通過規(guī)劃復(fù)用方案來達到。復(fù)用規(guī)劃對于日常全向或3-扇區(qū)調(diào)配是發(fā)展很好的技術(shù)。復(fù)用-3和復(fù)用-1方法是常用技術(shù)。更新的方法正被引入，如，在同一個小區(qū)使用復(fù)用_3(用于邊緣小區(qū))和復(fù)用-l(用于較近用戶)，以及部分頻率復(fù)用(FFR)。然而，深層子分區(qū)規(guī)劃介紹了由于干擾環(huán)境的復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)帶來的挑戰(zhàn)。因此，在實施具有高容量基站的網(wǎng)絡(luò)中，需要針對以上描述的障礙作出合適的解決方案。作出了多個嘗試去使用具有多窄波束接入的分區(qū)。指定為REMECInc.的US6748218,公開了使用多波束天線來實現(xiàn)每個基站內(nèi)的高空間復(fù)用。公開的內(nèi)容主要涉及在訂戶側(cè)使用定向天線的調(diào)配，也少量涉及小區(qū)邊緣的規(guī)劃，其中訂戶的方向性允許用戶考慮所需的基站而忽視其背側(cè)的基站。這個事實允許發(fā)明者專注于基站內(nèi)的多個扇區(qū)之間的復(fù)用，因為在A-B-A-B方案中的這兩個資源(頻率或偏振)會充足。當關(guān)注基站之間的干擾時，焦點在于兩個相鄰小區(qū)的扇區(qū)，該扇區(qū)都相似地大約沿著兩個小區(qū)的炮膛軸線被定向。加拿大研究中心("CRC")的T0N項目描述了為了高容量接入，使用帶有5GHz帶寬收發(fā)器的24個波束。在他們的各種公開文本中，包括US6473616，獨立天線被用于每個波束。由CRC示范的復(fù)用方案涉及正規(guī)ABCDABCD方案。兩小區(qū)之間天線的對準沒有特定地被選擇，因此發(fā)生了通過相同的信道照明小區(qū)邊緣區(qū)。正如US6748218，假定用戶為定向的，因此從兩個不同方向，通過相同信道來照明用戶依然很好工作。以上提及的沒有任何公開內(nèi)容解決了正如在移動蜂窩系統(tǒng)中常見的，當用戶使用全向天線時在小區(qū)邊緣的干擾管理問題，這在本發(fā)明中得到了解決。
發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明的目的是提供一種允許提高基站容量的新方法，基站利用大量窄波束與訂戶設(shè)備通信。本發(fā)明的另一個目的是提供一種允許為具有復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)覆蓋區(qū)域的系統(tǒng)設(shè)計改善配置的方法。本發(fā)明的其他目的將在隨后的內(nèi)容進行描述。根據(jù)本發(fā)明的第一實施例，提供包括多個基站和多個訂戶設(shè)備的無線通信系統(tǒng)，每個基站包括至少一個波束產(chǎn)生裝置，可操作地產(chǎn)生多個窄空間波束，用以與來自所述多個訂戶設(shè)備的各個訂戶設(shè)備進行通信，其中所述波束產(chǎn)生裝置中每個可操作地產(chǎn)生至少一個窄波束，用以發(fā)射通信到位于沿著至少一個窄波束目前被指引的方向的訂戶設(shè)備/從位于沿著至少一個窄波束目前被指引的方向的訂戶設(shè)備接收通信，其中該系統(tǒng)被提供具有多個傳輸資源，通過多個波束產(chǎn)生裝置來傳送通信，其中分配從多個傳輸資源中選出的傳輸資源用以通過所述多個波束產(chǎn)生裝置中的每一個傳送通信，這樣分配給每一個波束產(chǎn)生裝置的實際傳輸資源部分不同于在相同基站中為通過任何可角度臨近的波束產(chǎn)生裝置傳送通信而分配的實際傳輸資源部分，并且不同于通過與鄰近基站相關(guān)聯(lián)以及指向位于各個窄波束指引地理區(qū)域鄰近的地理區(qū)域的波束產(chǎn)生裝置傳送通信而分配的實際傳輸資源部分。根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，分配一個傳輸資源給每個波束產(chǎn)生裝置。另外或者可選地，在每個波束中使用附加資源，例如，為更靠近基站的服務(wù)用戶在更低功率傳輸?shù)馁Y源。依據(jù)另一個優(yōu)選實施例，所述傳輸資源是由以下組成的組的成員a)頻率信道，b)頻率信道組，c)頻率子信道組，d)時隙，e)時隙組，以及f)任何時-頻間隙組合。正如本領(lǐng)域技術(shù)人員理解的，劃分資源的附加領(lǐng)域本身在現(xiàn)有技術(shù)中是已知的，如可以使用偏振或CDMA擴展碼，也可以理解為包括在本發(fā)明中。根據(jù)本發(fā)明的另外一個優(yōu)選實施例，通過所述波束產(chǎn)生裝置的每個傳送的通信，通過由以下組成的組的成員來進行傳輸a)天線；b)多波束天線；c)多元相控陣列天線；以及d)數(shù)字波束成形天線。還有本發(fā)明的另外一個優(yōu)選實施例，通過至少一個波束產(chǎn)生裝置傳送通信而分配的傳輸資源是時隙，其中該無線通信系統(tǒng)包括至少一個無線調(diào)制解調(diào)器，通過在時間上交替能夠服務(wù)一個以上波束產(chǎn)生裝置。更優(yōu)地，該至少一個無線調(diào)制解調(diào)器(例如，接入單元)通過選擇各個波束產(chǎn)生裝置的多端口之一，能夠服務(wù)多于一個波束產(chǎn)生裝置。可選地，該至少一個無線調(diào)制解調(diào)器通過改變多元相控陣列的權(quán)值能夠服務(wù)多于一個波束產(chǎn)生裝置。根據(jù)另一個優(yōu)選實施例，由多元天線陣列來產(chǎn)生多波束組，以及通過使用每個傳輸資源的相應(yīng)權(quán)值組，多傳輸資源被分配給這些天線用以傳送通信。還根據(jù)本發(fā)明的另外一個優(yōu)選實施例，在上行鏈路接收的該至少一個波束產(chǎn)生裝置通過最大比率結(jié)合過程來定義，其中多個訂戶設(shè)備根據(jù)他們各自的最大比率結(jié)合系數(shù)來分類。更優(yōu)地，在下行鏈路傳輸中該至少一個波束產(chǎn)生裝置通過帶有從上行鏈路接收最大比率結(jié)合過程得到的系數(shù)的波束成形來定義。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種在無線通信網(wǎng)絡(luò)中分配傳輸資源的方法，該無線通信網(wǎng)路包括至少一個基站和第一多個訂戶終端，其中該方法包括以下步驟a)將被所述無線通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋的區(qū)域劃分為多個輔助小區(qū)；b)根據(jù)預(yù)定義復(fù)用方案分配至少一個傳輸資源到所述輔助小區(qū)的每個；c)根據(jù)與至少一個基站的鄰近，將多個輔助小區(qū)劃分成組，從而每個劃分區(qū)域(demarcatingarea)包括一組圍繞各自至少一個基站的輔助小區(qū)，并且從而為所述至少一個基站的每個獲得各自的通信小區(qū)；d)在位于鄰近各自通信小區(qū)的邊緣的每個輔助小區(qū)的位置確定的方向上指定無線波束；以及e)根據(jù)步驟(b)分配給相應(yīng)輔助小區(qū)的傳輸資源，分配至少一個傳輸資源到每個指定的無線波束。更優(yōu)地，劃分區(qū)域的步驟包括將被所述無線通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋的區(qū)域劃分為多個輔助小區(qū)，每個輔助小區(qū)具有基本上為六角形的形狀。可選地，其中劃分區(qū)域的步驟包括將被所述無線通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋的區(qū)域劃分為多個6輔助小區(qū)，每個輔助小區(qū)具有基本上為矩形的形狀。圖1A到1C闡述了蜂窩復(fù)用規(guī)劃的現(xiàn)有技術(shù)配置，其中圖1A-示出了帶有全向基站的六角形小區(qū)陣列和根據(jù)復(fù)用_3方案分配資源；圖1B-示出了帶有形成三葉草形小區(qū)形狀的扇區(qū)方位的的3-扇區(qū)基站，以及根據(jù)復(fù)用_3方案分配資源；圖1C-示出了每個基站中有6個扇區(qū)的小區(qū)，以及天線指向鄰居基站；圖2A到2C闡述了規(guī)劃6-扇區(qū)基站和3資源的頻率復(fù)用的過程，其中；圖2A-示出了將區(qū)域劃分為六角形輔助小區(qū)的陣列并根據(jù)復(fù)用-3方案分配資源；圖2B-示出了將輔助小區(qū)劃分為有7個輔助小區(qū)的簇的小區(qū)，以及在每個小區(qū)的中心放置基站；圖2C-示出了指向6個小區(qū)邊緣的輔助小區(qū)的6個天線波束，以及根據(jù)分配給相應(yīng)輔助小區(qū)的資源分配資源給天線波束；圖3A和3B闡述了規(guī)劃9_扇區(qū)基站和3個資源的頻率復(fù)用的過程，其中圖3A-示出了將輔助小區(qū)劃分為有12個輔助小區(qū)的簇的小區(qū)，以及在每個小區(qū)的中心放置基站；圖3B-示出了指向9個小區(qū)邊緣的輔助小區(qū)的9天線波束，以及根據(jù)分配到相應(yīng)輔助小區(qū)的資源給天線波束分配資源；圖4-示出了在根據(jù)本發(fā)明實施例規(guī)劃的具有9扇區(qū)調(diào)配的小區(qū)內(nèi)，用戶獲得的載波干擾比的圖；圖5A到5D示出了為多扇區(qū)基站和4個資源規(guī)劃頻率復(fù)用的過程，其中；圖5A-示出了將區(qū)域劃分為六角形的輔助小區(qū)陣列，并根據(jù)復(fù)用_4方案分配資源；圖5B-示出了將輔助小區(qū)劃分為有3個輔助小區(qū)的簇的小區(qū)，該小區(qū)產(chǎn)生3-扇區(qū)復(fù)用_4調(diào)配；圖5C-示出了將輔助小區(qū)劃分為有7個輔助小區(qū)的簇的小區(qū)，該小區(qū)產(chǎn)生6-扇區(qū)復(fù)用_4調(diào)配；圖5D-示出了將輔助小區(qū)劃分為有61個輔助小區(qū)的簇的小區(qū)，該小區(qū)產(chǎn)生24-扇區(qū)復(fù)用_4調(diào)配；圖6A到6C示出了將傳輸資源的時_頻池劃分為后來分配給天線波束的傳輸資源的不同方式，其中圖6A-示范了指定頻率信道作為傳輸資源；圖6B-示范了指定由可能的非鄰接頻率子帶組成的頻率子信道作為傳輸資源；圖6C-示范了將時間幀劃分為時隙，并指定時隙作為傳輸資源；圖7A到7C示出了利用獨立無線調(diào)制解調(diào)器連同重新配置的天線來服務(wù)多天線波束的不同方式，其中圖7A-示范了無線調(diào)制解調(diào)器連同轉(zhuǎn)換_波束天線以及時交替服務(wù)多波束的操7作；圖7B-示范了數(shù)字波束形成無線調(diào)制解調(diào)器連同多元天線以及時交替服務(wù)多波束的操作；以及圖7C-示范了數(shù)字波束形成無線調(diào)制解調(diào)器連同多元天線通過分配不同的權(quán)值組到每個頻率子信道以并行服務(wù)多波束的操作。具體實施例方式在結(jié)合附圖考慮以下非限制的詳盡描述時，可以獲得對本發(fā)明更好的理解。在現(xiàn)有技術(shù)中，經(jīng)常使用全向小區(qū)或者3-扇區(qū)小區(qū)。圖1A闡述了帶有復(fù)用-3資源分配的全向小區(qū)。在這種情況下，載波干擾比由小區(qū)中的用戶，所期望的基站和使用相同傳輸資源的最近基站之間距離的比來控制。復(fù)用_3著色保證了沒有兩個相鄰的小區(qū)使用相同的傳輸資源。同樣的原理應(yīng)用在圖1B圖示的3-扇區(qū)方案中，其中沒有兩個相鄰扇區(qū)使用相同的傳輸資源，同時也位于由來自于多于一個基站的扇區(qū)照明的小區(qū)邊緣的用戶遭受與不同基站的扇區(qū)相關(guān)的不同傳輸資源。在現(xiàn)有技術(shù)中擴展為6-扇區(qū)，如圖1C所示，然而，不能確保所有的小區(qū)邊緣用戶的低干擾特性。對于每一個傳輸資源，三個小區(qū)會合的區(qū)域中的用戶在與所期望的來自相鄰基站的信號相同的功率處遭受干擾。因此，圖1C的調(diào)配作為通過使用全向天線來服務(wù)用戶的調(diào)配不是很合適。讓我們首先考慮根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例如何實施當配置與大量扇區(qū)相關(guān)的基站時執(zhí)行復(fù)用方案的方法。以下的描述主要涉及六角形的形狀的小區(qū)，但本領(lǐng)域技術(shù)人員也應(yīng)該理解的是該形狀只是典型的例子，并且不意味著以任何方式認為本發(fā)明限于這個形狀或者任何特定形狀。常規(guī)的調(diào)配設(shè)計策略開始于將區(qū)域劃分為六角形的小區(qū)，并根據(jù)已選的復(fù)用因子來著色它們。在全向小區(qū)的情況下，可以在每個六角形的中心放置基站，由于從邊緣到小區(qū)中心以及到相同著色的小區(qū)的中心的存在比率引起隔離，如圖1A所示。在分區(qū)調(diào)配為每基站3個扇區(qū)的情況下，我們采取邊緣照明小區(qū)的概念。通過在對于3個六角形共有的角落放置基站，我們可以通過3個定向天線來實施照明。通過使用復(fù)用_3著色和3個扇區(qū)基站，我們立即獲得常見的"三葉草型"，如圖1B所示。本發(fā)明包括的方法提供了能夠用于低-干擾配備規(guī)劃的過程，其中扇區(qū)的數(shù)量大于三。在一個實施例中，規(guī)劃開始于用輔助小區(qū)來覆蓋區(qū)域，如六角形輔助小區(qū)，如圖2A所示。下一步驟，輔助小區(qū)被分組為簇，并且基站被放置在每個簇的中心。圖2B圖示了該步驟，其中根據(jù)從復(fù)用_7覆蓋區(qū)域中出現(xiàn)的常規(guī)模式創(chuàng)建了7個小區(qū)的組，基站被放置在每個簇的中心。由7個輔助小區(qū)的每個簇覆蓋的該區(qū)域現(xiàn)在成為了基站服務(wù)的小區(qū)(即，通信小區(qū))。在最后一個步驟中，在小區(qū)的邊緣上窄波束天線被指向6個輔助小區(qū)的每個，根據(jù)傳輸資源到相關(guān)輔助小區(qū)的分配，分配傳輸資源到波束。該步驟在圖2C中圖示，其中該六個波束照明了每個7-輔助-小區(qū)簇內(nèi)六個輔助小區(qū)的方向。值得關(guān)注的是以上概述的該過程的結(jié)果與現(xiàn)有技術(shù)中甚至針對相對簡單的六扇區(qū)情況的解決方案不同。當遵循現(xiàn)有技術(shù)解決方案時，該六扇區(qū)被指到鄰近的基站，而根據(jù)當前的發(fā)明該波束方向優(yōu)選地從指向鄰近基站的方向偏移大約20度。因此，相同的傳輸資源絕對不會照明到位于小區(qū)之間邊界的區(qū)域，即使是三個小區(qū)會和的位置。資源的分配方案確保小區(qū)內(nèi)的鄰近波束從不使用相同的傳輸資源。發(fā)生的原因是相同的資源從不會被分配給位于沿著小區(qū)外圍的相鄰輔助小區(qū)。并且，該方案確保在小區(qū)邊緣上照明用戶的來自鄰近小區(qū)的扇區(qū)不與所期望的扇區(qū)使用相同的資源，這是由于分配到所期望的和反向的扇區(qū)的資源，產(chǎn)生于分配給與之前描述不同的相鄰輔助小區(qū)的資源。本發(fā)明的另一個關(guān)心的副產(chǎn)物是對于其中分配在所有小區(qū)中不相同的情況，自動產(chǎn)生資源的分配。在圖2A到2C示例了六扇區(qū)的例子中，小區(qū)中三個不同模式的資源分配被示范。這是7(簇的大小)和3(復(fù)用因子)的最大公約數(shù)("GCD")為1的事實產(chǎn)生的。應(yīng)用本發(fā)明到9-扇區(qū)覆蓋區(qū)域模式的設(shè)計的另一個例子在圖3A和3B中示范。第一步驟中，我們將輔助小區(qū)的陣列(與圖2A中一樣)劃分為12個輔助小區(qū)的簇，如圖3A所示。第二步驟中，我們分配9個扇區(qū)天線波束去照明9個外圍輔助小區(qū)。感興趣地，扇區(qū)中資源的順序沒有遵照直觀的ABCABCABC順序，而更復(fù)雜的順序是ABCBCACAB。該情況下值得注意的另一個特點是所有的小區(qū)有相同的資源分配順序，因為3(復(fù)用因子)去除12(簇大小)。盡管外圍小區(qū)的距離稍微不同以及到該9個小區(qū)的方向劃分不相等，對于所有實際目的來說扇區(qū)之間的40度的相等間隔以及相等的傳輸功率將提供接近_最佳性能。圖4圖示了在使用所提出的配備方法的區(qū)域上的C/I分布，當假設(shè)30-度束寬天線并接收功率衰減作為到功率_3的距離。圖4圖示了即使在小區(qū)的邊緣該C/I典型地超過了+4dB。圖2中示出的6個扇區(qū)的情況可以通過添加每個簇中輔助小區(qū)的附加外圍層，容易地推廣到12，18，24個波束等。類似地，圖3中圖示的該9個扇區(qū)情況可以通過添加每個簇中輔助小區(qū)的附加層推廣到15，21個波束等。特別地，當應(yīng)用于三個輔助小區(qū)的簇，常規(guī)復(fù)用-3三葉草模式是以上概述的設(shè)計過程的特別情況結(jié)果。根據(jù)本發(fā)明的設(shè)計過程顯然地不限于該輔助小區(qū)帆的復(fù)用_3著色。圖5A到5D示出了復(fù)用-4著色的情況以及多個派生的蜂窩規(guī)劃設(shè)計。圖5A示出了起始復(fù)用-4帆。圖5B示出了常規(guī)3-扇區(qū)三葉草扇區(qū)配置，然而這里與復(fù)用_4資源規(guī)劃非正式地相耦合。盡管相比于復(fù)用_3它為全向用戶提供很小的效益，但它為定向天線的訂戶提供了很大的效益。圖5C中圖示的6-扇區(qū)配備和圖5D中圖示的24-扇區(qū)配備保持類似的結(jié)果。當比較本發(fā)明過程的結(jié)果與US6748218中圖9公開的24扇區(qū)資源配置的例子，能得出US6748218的例子使用8個資源以達到的目的是，在實質(zhì)上相同方向上并且近似地沿著炮膛軸在兩個小區(qū)中發(fā)射的輻射使用不同的信道。在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)計過程中，同樣的目的只需要4個資源_在考慮到光譜效率上是100%的改善-來實現(xiàn)。雙工以上的描述主要集中在下行鏈路傳輸?shù)牟ㄊg產(chǎn)生的干擾。同樣的考慮，已作的必要修正對于雙工通信中上行鏈路傳輸也是適用的，因而本發(fā)明的蜂窩規(guī)劃方法應(yīng)用在下行鏈路、上行鏈路和雙向通信中。而且，同樣的考慮相同地應(yīng)用到頻分雙工和時分雙工雙向通信中。通信資源在蜂窩通信中經(jīng)常被討論的傳輸資源是頻率信道。然而，發(fā)生將時_頻平面劃分到非重疊資源有多種方式，如圖6A到6D中所示。圖6A示出了定義頻率信道作為資源的常規(guī)方式。圖6B圖示了一種可選的以非鄰接方式劃分頻率資源的方式。例如，在OFDMA系統(tǒng)中，如IEEE802.16協(xié)議(也稱之為WIMAX)中描述的那些，這種分割頻率為資源的方式是有益的，其中OFDMA的子載波被劃分為子信道，且將子信道組，如，分配給扇區(qū)作為資源。在時間域中的劃分資源的第三種方式如圖6C所示。時間被劃分成片，成組的時間片被指定為資源。例如，在基于幀的通信系統(tǒng)中每隔三幀被分配給扇區(qū)作為資源?？蛇x地，每個幀能被分割成子幀，每個幀中給定的子幀能被分配為資源。作為傳輸資源的頻率和/或時隙的分配可為靜態(tài)的或時變的，如隨著頻率跳變而變化。劃分為資源的附加域能被使用，例如CDMA系統(tǒng)內(nèi)的編碼或偏振。多波束天線技術(shù)本發(fā)明要求每個基站中的多窄波束。窄波束天線尺寸大，并且使用這樣的天線會造成不可接受的笨重并魯莽的解決方案。幸運地，從常用孔徑中產(chǎn)生多波束的天線是發(fā)展很好的技術(shù)。波束成形網(wǎng)絡(luò)的平面陣列(如巴特勒矩陣或者Rotmen透鏡)能在90-120度的區(qū)段產(chǎn)生多波束。圓形陣列，覆蓋整個環(huán)，是另外一個選擇，基于L皿eberg透鏡的天線或由圓形透鏡反饋的元素陣列是例子。數(shù)字化波束成形是產(chǎn)生可控波束或者并行的多波束的另一個選擇。尤其是，當應(yīng)用于多載波系統(tǒng)，不同的波束定義權(quán)值集被使用于每個載波上。很多多波束天線技術(shù)的派生物能支持雙極化。這種性能可以被方便地用于MMO和分集，如同利用常規(guī)蜂窩通信所完成的。轉(zhuǎn)換波束和波束成形天線的應(yīng)用在每個基站中使用大量的波束轉(zhuǎn)換成大量的無線調(diào)制解調(diào)器，因而，在一些實例中，成為極限因子。多波束天線能在時間域中結(jié)合資源的劃分以節(jié)省無線調(diào)制解調(diào)器的數(shù)量。在圖7A到7C圖示了這些方法。在本發(fā)明的一個實施例中，如圖7A所示，RF轉(zhuǎn)換器增強了該調(diào)制解調(diào)器，RF轉(zhuǎn)換器允許指引無線調(diào)制解調(diào)器到多個天線端口之一，每個天線端口與波束相關(guān)。通過在每個時隙開始交替地改變切換位置，資源與適當?shù)牟ㄊ嚓P(guān)，因而我們能用無線調(diào)制解調(diào)器的數(shù)量覆蓋配備，與資源數(shù)量相等的因子降低該數(shù)量。例如，在9-扇區(qū)情況下，我們可以將資源分配ABCBCACAB分割為三組(ABC)(BCA)(CAB)并用獨立調(diào)制解調(diào)器在三個波束之間交替來服務(wù)每個組，每個時隙一個波束。在每個時隙的開始，當新的定相命令發(fā)給定相陣列天線時，該定相陣列天線實現(xiàn)了同樣的效果。圖7B中圖示的本發(fā)明的另外實施例是，數(shù)字化地應(yīng)用權(quán)值到從多元天線陣列的多個元素傳輸?shù)男盘枺孕纬刹ㄊ?。在這種情況下，需要在每個時隙開始時重新配置權(quán)值。數(shù)字化的波束成形在并行傳輸多資源的情況下，允許單獨的波束成形。圖7C中圖示了這種情況，其中，通過應(yīng)用不同的波束成形權(quán)值集到每個子信道組，在頻域中作為成組的子信道定義的資源通過三個波束被同時傳輸。從覆蓋多個波束(在該例子中是3)的陣列傳輸?shù)亩嗖ㄊ氖褂卯a(chǎn)生了邏輯鏈路到帶有小數(shù)量的智能天線扇區(qū)的系統(tǒng)，其中每個扇區(qū)能產(chǎn)生多個定向波束。通過調(diào)整波束調(diào)度或子信道到波束的分配，反向的扇區(qū)之間的干擾能明顯地降低。例如，使用在以上例子中的9-扇區(qū)配備被描述為3-扇區(qū)配備，其中在時間上并行或順序的，每個扇區(qū)能夠支持3個波束。在上行鏈路調(diào)度中的應(yīng)用以上描述的干擾管理技術(shù)也適用于帶有使用常規(guī)蜂窩配備的多元天線的上行鏈路的接收。在天線元中接收的信號的最大比率合并(MRC)現(xiàn)在是一種常用技術(shù)手段。當MRC被應(yīng)用于正接收來自于特定用戶的信號的天線元，接收波束形狀被創(chuàng)建。通過根據(jù)用戶的由接收系數(shù)定義的波束形狀將用戶分類成組以及定義關(guān)于基站的方位角，我們能創(chuàng)建通過特定資源服務(wù)每個用戶的策略。通過在所有的基站中所有的扇區(qū)應(yīng)用這樣的策略，以及根據(jù)本發(fā)明提供的方法來規(guī)劃資源分配，基站之間的干擾能降低。示范這個想法使我們考慮圖3b中的9-扇區(qū)配備。我們假設(shè)在每個小區(qū)中出現(xiàn)三個扇區(qū)，覆蓋方位角0-120度、120-240度和240-360度的范圍。通過將每個扇區(qū)中的用戶根據(jù)他們所屬的方位角附屬區(qū)域(波束)劃分成三組，還有通過給每個組指定資源(如，在IEEE802.16兼容系統(tǒng)中的OFDMA子信道的范圍)，我們獲得的結(jié)果是當在反向的扇區(qū)中用戶在同一資源上被調(diào)度時，他們隨角度變化地互相之間相隔遙遠，他們的相互干擾被充分地降低。降低上行鏈路上干擾的好處是能容易地轉(zhuǎn)換為下行鏈路上的好處。對于用戶，形成波束的傳輸系數(shù)很容易從在上行鏈路上MRC的接收期間獲得的系數(shù)中獲得。通過應(yīng)用資源分配方法給在下行鏈路波束成形期間產(chǎn)生的波束，以上概述的干擾管理規(guī)則應(yīng)用到下行鏈路傳輸中，以及上行鏈路傳輸期間。到給定基站位置的應(yīng)用以上在在綜合的情況(其中系統(tǒng)操作者能自主在六角形的柵格中設(shè)置基站)示例了在多扇區(qū)基站中控制扇區(qū)之間干擾的設(shè)計過程。在實際生活中，基站的位置由于實際現(xiàn)場的約束通常偏移于這樣理想的柵格。起始為了匹配與實際基站的位置而變形的輔助小區(qū)的陣列，以上描述的該過程仍然適用于這樣的情況，剩下的過程與以上描述的一樣。系統(tǒng)性能在使用根據(jù)該目的創(chuàng)建的MATLAB封裝程序時，分析依照以上描述的例子創(chuàng)建的蜂窩通信系統(tǒng)的性能。該仿真考慮到天線形狀，距離以及傳播規(guī)則來評價配備區(qū)域中每個位置的載波干擾。C/I接著被轉(zhuǎn)換成每個用戶支持的調(diào)制級別(很多現(xiàn)代通信系統(tǒng)，如那些與IEEE802.16協(xié)議兼容，支持調(diào)制改變從BPSK到64QAM的廣闊范圍)。簡單地，Shannon-容量-類型方程被用于使C/I轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)率。吞吐量然后在配備的區(qū)域上被平均。平均的吞吐量依據(jù)公正的標準-是否每個用戶得到相同的數(shù)據(jù)率或者每個用戶是否得到相同的廣播時間的片段。一般地，比起應(yīng)用相等的時間策略，相等的數(shù)據(jù)調(diào)度策略導(dǎo)致A較低吞吐在表1和2中給出了3，9，15扇區(qū)的情況下的示范仿真結(jié)果。盡管每個扇區(qū)的平均數(shù)據(jù)率由于集合干擾的稍微增長隨著扇區(qū)的數(shù)目增長稍微地降低，通常由因子來增長集合的基站吞吐量，該因子與使用的波束的數(shù)目近似成比例。這圖示了根據(jù)本發(fā)明的干擾控制方法，吞吐量的大部分好處在具有多波束的配備中獲得。表1相等時間系統(tǒng)吞吐量(b/sec/Hz)<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>如本領(lǐng)域技術(shù)人員理解的，這里提供的例子闡述了本發(fā)明提出的方法和系統(tǒng)。然而，相似地過程能被應(yīng)用在相似方式中來確定網(wǎng)絡(luò)中的配置，以增長包括在那個網(wǎng)絡(luò)中的基站容量，所有的都不脫離本發(fā)明的保護范圍。權(quán)利要求包括多個基站和多個訂戶設(shè)備的無線通信系統(tǒng)，每個基站包括至少一個波束產(chǎn)生裝置，可操作地產(chǎn)生多個窄空間波束，用以與來自所述多個訂戶設(shè)備的各個訂戶設(shè)備進行通信，其中所述波束產(chǎn)生裝置中每個可操作地產(chǎn)生至少一個窄波束，用以發(fā)射通信到位于沿著至少一個窄波束目前被指引的方向的訂戶設(shè)備/從位于沿著至少一個窄波束目前被指引的方向的訂戶設(shè)備接收通信，其中該系統(tǒng)被提供具有多個傳輸資源，通過多個波束產(chǎn)生裝置來傳送通信，其中分配從多個傳輸資源中選出的傳輸資源用以通過所述多個波束產(chǎn)生裝置中的每一個傳送通信，這樣分配給每一個波束產(chǎn)生裝置的實際傳輸資源部分不同于在各個基站中為通過任何可角度臨近的波束產(chǎn)生裝置傳送通信而分配的實際傳輸資源部分，并且不同于通過與鄰近基站相關(guān)聯(lián)以及指向位于各個窄波束指引地理區(qū)域鄰近的地理區(qū)域的波束產(chǎn)生裝置傳送通信而分配的實際傳輸資源部分。2.根據(jù)權(quán)利要求l的無線通信系統(tǒng)，其中一個傳輸資源被分配到波束產(chǎn)生裝置的每個。3.根據(jù)權(quán)利要求l的無線通信系統(tǒng)，其中所述傳輸資源是由以下組成的組的成員(a)頻率信道，(b)頻率信道組，(c)頻率子信道組，(d)時隙，(e)時隙組，以及(f)任何時-頻間隙組合。4.根據(jù)權(quán)利要求1的無線通信系統(tǒng)，其中通過所述波束產(chǎn)生裝置的每個傳送的通信，通過由以下組成的組的成員來進行傳輸(a)天線;(b)多波束天線；(c)多元相控陣列天線；以及(d)數(shù)字波束成形天線。5.根據(jù)權(quán)利要求1的無線通信系統(tǒng)，其中通過至少一個波束產(chǎn)生裝置傳送通信而分配的傳輸資源是時隙，其中該無線通信系統(tǒng)包括至少一個無線調(diào)制解調(diào)器，通過在時間上交替能夠服務(wù)一個以上波束產(chǎn)生裝置。6.根據(jù)權(quán)利要求5的無線通信系統(tǒng)，其中該至少一個無線調(diào)制解調(diào)器通過選擇波束產(chǎn)生裝置的多端口之一，能夠服務(wù)多于一個波束產(chǎn)生裝置。7.根據(jù)權(quán)利要求5的無線通信系統(tǒng)，其中該至少一個無線調(diào)制解調(diào)器通過改變多元相控陣列的權(quán)值能夠服務(wù)多于一個波束產(chǎn)生裝置。8.根據(jù)權(quán)利要求2的無線通信系統(tǒng)，其中由多元天線陣列來產(chǎn)生多波束組，以及通過使用每個傳輸資源的相應(yīng)權(quán)值組，多傳輸資源被分配給所述天線用以傳送通信。9.根據(jù)權(quán)利要求l的無線通信系統(tǒng)，其中在上行鏈路接收的該至少一個波束產(chǎn)生裝置通過最大比率結(jié)合過程來定義，其中多個訂戶設(shè)備根據(jù)他們各自的最大比率結(jié)合系數(shù)來分類。10.根據(jù)權(quán)利要求9的無線通信系統(tǒng)，其中在下行鏈路傳輸中該至少一個波束產(chǎn)生裝置通過帶有從上行鏈路接收最大比率結(jié)合過程得到的系數(shù)的波束成形來定義。11.一種在無線通信網(wǎng)絡(luò)中分配傳輸資源的方法，該無線通信網(wǎng)路包括至少一個基站和第一多個訂戶終端，其中該方法包括以下步驟(a)將被所述無線通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋的區(qū)域劃分為多個輔助小區(qū)；(b)根據(jù)預(yù)定義復(fù)用方案分配至少一個傳輸資源到所述輔助小區(qū)的每個；(c)根據(jù)與至少一個基站的鄰近，將多個輔助小區(qū)劃分成組，從而每個劃分區(qū)域包括一組圍繞各自至少一個基站的輔助小區(qū)，并且從而為所述至少一個基站的每個獲得各自的通信小區(qū)；(d)在位于鄰近各自通信小區(qū)的邊緣的每個輔助小區(qū)的方向上指定無線波束；以及(e)根據(jù)步驟(b)分配給相應(yīng)輔助小區(qū)的傳輸資源，分配至少一個傳輸資源到每個指定的無線波束。12.根據(jù)權(quán)利要求ll的方法，其中劃分區(qū)域的步驟包括將被所述無線通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋的區(qū)域劃分為多個輔助小區(qū)，每個輔助小區(qū)具有基本上為六角形的形狀。13.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中劃分區(qū)域包括將被所述無線通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋的區(qū)域劃分為多個輔助小區(qū)，每個輔助小區(qū)具有基本上為矩形的形狀。全文摘要本發(fā)明涉及用于分配無線傳輸資源的方法及系統(tǒng)。描述了包括多個基站的無線通信系統(tǒng)，每個基站包括至少一個波束產(chǎn)生裝置，用于產(chǎn)生窄空間波束，用以與位于沿著各個窄波束目前被指引的方向的各個訂戶設(shè)備進行通信。系統(tǒng)的傳輸資源被分配這樣分配給每一個波束產(chǎn)生裝置的實際資源部分不同于在各個基站中為任何可角度臨近的波束產(chǎn)生裝置而分配的實際傳輸資源部分，并且不同于與鄰近基站相關(guān)聯(lián)以及指向位于各個窄波束指引地理區(qū)域鄰近的地理區(qū)域的波束產(chǎn)生裝置而分配的實際資源部分。文檔編號H04B7/26GK101714886SQ200910211639公開日2010年5月26日申請日期2009年9月25日優(yōu)先權(quán)日2008年9月25日發(fā)明者N·查亞特申請人:以色列奧維通有限公司