專利名稱：蜂窩cdma系統(tǒng)的扇區(qū)化的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及蜂窩扇區(qū)化的CDMA系統(tǒng)以及所述蜂窩扇區(qū)化CDMA系統(tǒng)中的方法。更具體地，本發(fā)明涉及一種蜂窩CDMA系統(tǒng)以及所述系統(tǒng)中的方法，其中每個(gè)服務(wù)小區(qū)由多個(gè)天線扇區(qū)所覆蓋而且每個(gè)服務(wù)小區(qū)使用多個(gè)不同的導(dǎo)頻信道。
背景技術(shù)：
在CDMA系統(tǒng)中，所有用戶通過同時(shí)使用相同頻帶來發(fā)射信號(hào)。系統(tǒng)中主站和從站之間的每條連接使用信道通信，這些信道是通過獨(dú)立的擴(kuò)頻碼來定義的。主站可以是基站，從站可以是移動(dòng)站。某些信息必須到達(dá)服務(wù)小區(qū)中的所有移動(dòng)站。在根據(jù)IS-95標(biāo)準(zhǔn)的CDMA系統(tǒng)中，特殊的控制信道--導(dǎo)頻信道--被服務(wù)小區(qū)內(nèi)的所有移動(dòng)站偵聽。導(dǎo)頻信道具有特殊的擴(kuò)頻碼而且使用與業(yè)務(wù)信道相同的頻帶。系統(tǒng)中的每個(gè)服務(wù)小區(qū)發(fā)射導(dǎo)頻信道，所有服務(wù)小區(qū)中的導(dǎo)頻信道使用帶有不同的擴(kuò)頻碼相位偏移的相同的碼，從而使它們能夠被區(qū)分。
導(dǎo)頻信道用于賦予移動(dòng)站初始的系統(tǒng)同步。同步之后，導(dǎo)頻信道被移動(dòng)站用于在解調(diào)來自本基站的其它信號(hào)時(shí)作為相干載波相位參考。在移動(dòng)站進(jìn)行的功率測量中也使用它，表明越區(qū)切換的需要。接收信號(hào)的相干解調(diào)由移動(dòng)站在下行鏈路中執(zhí)行。這通過用基站發(fā)射的導(dǎo)頻信道去估計(jì)信道特性而完成。信道估計(jì)則被認(rèn)為對(duì)應(yīng)于服務(wù)小區(qū)業(yè)務(wù)信道的信道特性。因此業(yè)務(wù)信道和導(dǎo)頻信道具有相同的信道特性是基本要素。
為了增加容量并減少CDMA系統(tǒng)中的干擾，每個(gè)服務(wù)小區(qū)可以被扇區(qū)化。這樣，每個(gè)服務(wù)小區(qū)被多個(gè)方向性天線波束所覆蓋。一個(gè)天線波束覆蓋的區(qū)域此后稱為一個(gè)天線扇區(qū)。扇區(qū)化可以通過使用產(chǎn)生多個(gè)固定或非固定天線波束的天線陣列或扇區(qū)天線來實(shí)現(xiàn)。
一個(gè)服務(wù)小區(qū)中的天線扇區(qū)具有重疊區(qū)。移動(dòng)站使用一個(gè)或多個(gè)窄天線波束--即天線扇區(qū)--與基站通信。系統(tǒng)中的干擾因此得以減少，因?yàn)槊總€(gè)移動(dòng)站只在一部分服務(wù)小區(qū)中發(fā)生干擾。
另一方面，大量天線扇區(qū)導(dǎo)致天線扇區(qū)之間的越區(qū)切換(所謂更軟越區(qū)切換)次數(shù)的增加。在更軟的越區(qū)切換情況下，移動(dòng)站同時(shí)連接到它將離開的天線扇區(qū)以及它未來將使用的天線扇區(qū)。大量的更軟的越區(qū)切換則導(dǎo)致容量的減少，因?yàn)楫?dāng)進(jìn)行更軟越區(qū)切換時(shí)兩個(gè)天線扇區(qū)是同時(shí)使用的。
業(yè)務(wù)信道可以在窄天線扇區(qū)中發(fā)射。導(dǎo)頻信道應(yīng)該最好在與業(yè)務(wù)信道相同的天線扇區(qū)中發(fā)射，以便對(duì)移動(dòng)站中接收的信號(hào)進(jìn)行相干解調(diào)。但是不可能在重疊的天線扇區(qū)中發(fā)射相同的導(dǎo)頻信道，因?yàn)閷?dǎo)頻信道和業(yè)務(wù)信道的信道特性在重疊區(qū)域會(huì)顯著地不同。這樣會(huì)降低移動(dòng)站中相干解調(diào)的性能。
根據(jù)IS95標(biāo)準(zhǔn)，服務(wù)小區(qū)的扇區(qū)化是可能的。所有天線扇區(qū)使用不同的導(dǎo)頻信道，即用于導(dǎo)頻信道的PN序列的相位偏移不同。如果系統(tǒng)是高度扇區(qū)化的而且不同的導(dǎo)頻信道用于所有的天線扇區(qū)中，每個(gè)服務(wù)小區(qū)中所需的導(dǎo)頻信道數(shù)會(huì)增加。由于所有導(dǎo)頻信道使用相同的碼和不同的偏移，那么不同導(dǎo)頻信道數(shù)是有限的。
每個(gè)天線扇區(qū)使用自己的導(dǎo)頻信道的高度扇區(qū)化CDMA系統(tǒng)的缺點(diǎn)在于導(dǎo)頻信道不得不在無線通信系統(tǒng)的不同服務(wù)小區(qū)中更頻繁地復(fù)用。降低復(fù)用距離則會(huì)影響信道估計(jì)。
在公開出版的專利申請(qǐng)WO 96/37969中，描述了一種在CDMA系統(tǒng)中發(fā)射導(dǎo)頻信道的方法。基站使用時(shí)變輻射圖樣向移動(dòng)站發(fā)射導(dǎo)頻信道，即，使用隨時(shí)間改變方向的相當(dāng)窄的天線波束。變化的天線波束是受控的，從而可使它到達(dá)服務(wù)小區(qū)的所有部分。導(dǎo)頻信道也可以同時(shí)在多個(gè)方向彼此不重疊的變化天線波束中發(fā)射?；就ㄖ恳粋€(gè)移動(dòng)站導(dǎo)頻信道何時(shí)處于服務(wù)小區(qū)的各個(gè)部分。
這種方法的缺點(diǎn)是導(dǎo)頻信道不會(huì)連續(xù)在整個(gè)服務(wù)小區(qū)覆蓋區(qū)中發(fā)射。移動(dòng)站必須得到導(dǎo)頻信道何時(shí)在不同區(qū)域中發(fā)射的通知，這導(dǎo)致信令的增加。另一個(gè)缺點(diǎn)是該方法不可能在IS95系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。
在公開發(fā)表的專利申請(qǐng)WO 96/37969中，描述了在CDMA系統(tǒng)中發(fā)射導(dǎo)頻信道的另一種方法。包含不同信息在內(nèi)的兩個(gè)不同導(dǎo)頻信道被發(fā)射。第一導(dǎo)頻信道用預(yù)定的輻射圖樣(例如全向輻射圖樣)發(fā)射，它決定了服務(wù)小區(qū)的覆蓋?；蛘叩谝粚?dǎo)頻信道在隨時(shí)間改變方向的窄天線瓣中發(fā)射，從而使其能夠掃過整個(gè)服務(wù)小區(qū)。第二導(dǎo)頻信道以與業(yè)務(wù)信道相同的方式在面向一個(gè)移動(dòng)站的窄天線瓣中發(fā)射。第一導(dǎo)頻信道用于檢測兩個(gè)基站之間越區(qū)切換的需要。第二導(dǎo)頻信道在與業(yè)務(wù)信號(hào)相同的天線瓣中發(fā)射，因此可以用在移動(dòng)站中作為信號(hào)相干檢測的相位參考。
這種方法的缺點(diǎn)是要使用了兩個(gè)不同的導(dǎo)頻信道檢測越區(qū)切換的需求以及移動(dòng)站中的相干檢測。這意味著該方法不可能在遵循IS95標(biāo)準(zhǔn)以及其它使用單個(gè)導(dǎo)頻信道的標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。
發(fā)明概要本發(fā)明處理如何對(duì)CDMA系統(tǒng)中服務(wù)小區(qū)進(jìn)行扇區(qū)化的問題，使導(dǎo)頻信道能夠既用于估計(jì)業(yè)務(wù)信道的信道特性又用于決定何時(shí)進(jìn)行越區(qū)切換，同時(shí)不需要在每個(gè)天線扇區(qū)中使用不同的導(dǎo)頻信道。
另一個(gè)問題是，如何與一個(gè)以上天線扇區(qū)內(nèi)的移動(dòng)站通信而不必進(jìn)行多次更軟越區(qū)切換的問題。
本發(fā)明的一個(gè)目的是使用扇區(qū)化蜂窩CDMA系統(tǒng)中的導(dǎo)頻信道來估計(jì)業(yè)務(wù)信道的信道特性并決定何時(shí)進(jìn)行越區(qū)切換，同時(shí)不需要在每個(gè)天線扇區(qū)中使用多個(gè)導(dǎo)頻信道。
發(fā)明是通過在具有公共重疊區(qū)的天線扇區(qū)中使用不同導(dǎo)頻信道、但是在一個(gè)以上天線扇區(qū)中使用至少一個(gè)所述導(dǎo)頻信道來解決這些問題的。因此，一個(gè)服務(wù)小區(qū)中的不同導(dǎo)頻信道數(shù)少于服務(wù)小區(qū)中的天線扇區(qū)數(shù)。主站和從站之間的通信在一個(gè)或多個(gè)天線扇區(qū)內(nèi)完成。
更具體地，通過對(duì)扇區(qū)化服務(wù)小區(qū)分配至少兩個(gè)不同的導(dǎo)頻信道來解決這些問題。不同導(dǎo)頻信道則在具有公共重疊區(qū)的天線扇區(qū)中發(fā)射。至少一個(gè)導(dǎo)頻信道用于實(shí)際上沒有公共重疊區(qū)的至少兩個(gè)天線扇區(qū)中。具有相同導(dǎo)頻信道的各天線扇區(qū)構(gòu)成一個(gè)邏輯扇區(qū)。
在服務(wù)小區(qū)中至少一個(gè)激活的邏輯扇區(qū)內(nèi)，從站或移動(dòng)站在上行鏈路和下行鏈路上與主站或基站通信。確定邏輯扇區(qū)激活與否將取決于所測量的上行鏈路及下行鏈路信號(hào)質(zhì)量參數(shù)。
在上行鏈路通信中，來自移動(dòng)站的信號(hào)從每個(gè)激活邏輯扇區(qū)的天線扇區(qū)中被接收。對(duì)每個(gè)接收信號(hào)測量信號(hào)質(zhì)量參數(shù)，并為通信選擇每個(gè)激活邏輯扇區(qū)內(nèi)的至少一個(gè)天線扇區(qū)。如果選擇了每個(gè)邏輯扇區(qū)內(nèi)一個(gè)以上的天線扇區(qū)，來自這些所選天線扇區(qū)的信號(hào)就被組合起來。
如果一個(gè)以上的邏輯扇區(qū)是激活的，來自每個(gè)激活邏輯扇區(qū)的組合信號(hào)是更軟越區(qū)切換組合的。所產(chǎn)生的信號(hào)被解碼。
在下行鏈路通信中，產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)。如果一個(gè)以上邏輯扇區(qū)是激活的，所產(chǎn)生的信號(hào)是更軟越區(qū)切換地分配給每個(gè)激活邏輯扇區(qū)的。每個(gè)激活邏輯扇區(qū)內(nèi)的至少一個(gè)天線扇區(qū)根據(jù)在上行鏈路中測量的信號(hào)質(zhì)量參數(shù)而被選擇用于通信。信號(hào)在每個(gè)激活邏輯扇區(qū)的所選天線扇區(qū)中同時(shí)發(fā)射。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是不使用與天線扇區(qū)數(shù)同樣多的不同導(dǎo)頻信道也能將服務(wù)小區(qū)扇區(qū)化。
另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是移動(dòng)站可以在屬于相同邏輯扇區(qū)的一個(gè)以上天線扇區(qū)內(nèi)與基站通信而不需要更軟越區(qū)切換的信令。因此，CDMA系統(tǒng)中的服務(wù)小區(qū)可以被扇區(qū)化，并且不增加更軟越區(qū)切換帶來的基站復(fù)雜性。
附圖的簡要描述

圖1根據(jù)表明要解決的問題的一個(gè)例子來說明一個(gè)服務(wù)小區(qū)被分成使用相同導(dǎo)頻信道的八個(gè)天線扇區(qū)。
圖2說明根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)在每個(gè)天線扇區(qū)中使用不同導(dǎo)頻信道將服務(wù)小區(qū)分成八個(gè)天線扇區(qū)。
圖3說明根據(jù)本發(fā)明使用兩個(gè)不同導(dǎo)頻信道將服務(wù)小區(qū)分成八個(gè)天線扇區(qū)。
在圖4中表示了根據(jù)有關(guān)服務(wù)小區(qū)上行鏈路情況的本發(fā)明實(shí)施例的上行鏈路裝置。
在圖5中，表示了根據(jù)有關(guān)服務(wù)小區(qū)下行鏈路情況的本發(fā)明實(shí)施例的下行鏈路裝置。
在圖6中，是本發(fā)明在上行鏈路中通信方法的實(shí)施例的流程圖。
在圖7中，是本發(fā)明在下行鏈路中通信方法的實(shí)施例的流程圖。
揭示的簡要描述在圖1中，表示了具有重疊區(qū)域的扇區(qū)化服務(wù)小區(qū)。服務(wù)小區(qū)包括基站BS，后者包括用于產(chǎn)生八個(gè)固定天線瓣(其中每個(gè)覆蓋一個(gè)天線扇區(qū)AS1-AS8)的天線裝置。相鄰天線扇區(qū)具有重疊區(qū)域R。圖1中所示的系統(tǒng)是說明本發(fā)明所解決的問題的例子。相同的導(dǎo)頻信道P在所有天線扇區(qū)的下行鏈路中發(fā)射。如果導(dǎo)頻信道將只用于越區(qū)切換指示，那么這會(huì)是希望實(shí)現(xiàn)扇區(qū)化系統(tǒng)的一種自然方式。
但是基于導(dǎo)頻信道測量的重疊區(qū)中的信道特性會(huì)與那個(gè)扇區(qū)中發(fā)射的業(yè)務(wù)信道的信道特性顯著地不同。因?yàn)椴ò曛丿B，導(dǎo)頻信道上發(fā)射的信號(hào)會(huì)在重疊區(qū)中疊加，導(dǎo)致其天線圖樣與業(yè)務(wù)信道的天線圖樣不同。當(dāng)使用導(dǎo)頻信道上的信道估計(jì)進(jìn)行下行鏈路的相干檢測時(shí)，信能損失會(huì)很嚴(yán)重。因此不可能在具有重疊區(qū)的天線扇區(qū)中發(fā)射相同的導(dǎo)頻信道。
在圖2中，表示了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的扇區(qū)化服務(wù)小區(qū)。服務(wù)小區(qū)包括基站BS，后者包括用于產(chǎn)生八個(gè)固定天線瓣(其中每個(gè)覆蓋一個(gè)天線扇區(qū)AS1-AS8)的天線裝置。相鄰天線扇區(qū)具有重疊區(qū)域。每個(gè)天線扇區(qū)具有自己的導(dǎo)頻信道P1-P8。這意味著扇區(qū)被分配了八個(gè)不同的導(dǎo)頻信道。沒有一個(gè)具有重疊區(qū)的扇區(qū)使用相同的導(dǎo)頻信道，這意味著信道估計(jì)在服務(wù)小區(qū)中是正確的。但是，服務(wù)小區(qū)內(nèi)的導(dǎo)頻信道數(shù)與天線扇區(qū)數(shù)相同。因此高度扇區(qū)化的服務(wù)小區(qū)使用很多的不同導(dǎo)頻信道。具有相同導(dǎo)頻信道的兩個(gè)服務(wù)小區(qū)之間的復(fù)用距離則縮短了，導(dǎo)致這種系統(tǒng)中的干擾增加。
根據(jù)本發(fā)明，蜂窩CDMA系統(tǒng)中的每個(gè)服務(wù)小區(qū)被分成至少四個(gè)天線扇區(qū)。每個(gè)服務(wù)小區(qū)包括一個(gè)基站和多個(gè)移動(dòng)站?；景ㄌ炀€裝置，例如天線陣列或扇區(qū)天線，它們產(chǎn)生各覆蓋服務(wù)小區(qū)一個(gè)天線扇區(qū)的固定窄天線波束。系統(tǒng)中的每個(gè)基站被分配了多個(gè)(至少兩個(gè))導(dǎo)頻信道。
具有公共重疊區(qū)的兩個(gè)天線扇區(qū)不允許使用相同的導(dǎo)頻信道。至少一個(gè)導(dǎo)頻信道在一個(gè)服務(wù)小區(qū)內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)天線扇區(qū)中復(fù)用。導(dǎo)頻信道則可以從與業(yè)務(wù)信道相同的天線裝置中發(fā)射，因此具有相同的天線圖樣和相同的信道特性。因此可以在移動(dòng)站中進(jìn)行正確的相干檢測。使用相同導(dǎo)頻信道的天線扇區(qū)的聯(lián)合被稱為一個(gè)邏輯扇區(qū)。
在圖3中，表示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例使用兩個(gè)不同導(dǎo)頻信道P1和P2的扇區(qū)化服務(wù)小區(qū)CELL。在本例中，服務(wù)小區(qū)被扇區(qū)化成八個(gè)天線扇區(qū)AS1-AS8。兩個(gè)相鄰天線扇區(qū)具有重疊區(qū)域。在本例中，可以在服務(wù)小區(qū)中只使用兩個(gè)不同的導(dǎo)頻信道，因此在四個(gè)非重疊天線扇區(qū)中使用各個(gè)導(dǎo)頻信道。第一導(dǎo)頻信道P1和第二導(dǎo)頻信道P2因此被分配到服務(wù)小區(qū)CELL中。
因此相鄰天線扇區(qū)使用不同導(dǎo)頻信道。導(dǎo)頻信道P1和P2可以用于一個(gè)以上的天線扇區(qū)中，而且在本例中每個(gè)間隔的天線扇區(qū)使用相同的導(dǎo)頻信道。第一導(dǎo)頻信道P1被用于天線扇區(qū)AS1、AS3、AS5、AS7中，第二導(dǎo)頻信道被用于天線扇區(qū)AS2、AS4、AS6、AS8中。因此在本例中服務(wù)小區(qū)包括兩個(gè)邏輯扇區(qū)LS1、LS2。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，移動(dòng)站可以只使用一個(gè)天線扇區(qū)與基站通信。這個(gè)實(shí)施例保證無線通信系統(tǒng)下行鏈路中的干擾保持很低，因?yàn)榕c一個(gè)移動(dòng)站的無線通信只在服務(wù)小區(qū)的一個(gè)窄天線扇區(qū)中進(jìn)行?？梢栽谝粋€(gè)天線扇區(qū)內(nèi)進(jìn)行分集組合，但是不同天線扇區(qū)內(nèi)信號(hào)的分集組合不能在這種實(shí)施例中進(jìn)行。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，移動(dòng)站可以使用一個(gè)以上的天線扇區(qū)與基站通信。如果從移動(dòng)站發(fā)射的信號(hào)被反射或散射，包括從不同天線扇區(qū)到達(dá)的那些在內(nèi)的幾個(gè)多徑信號(hào)就被基站所檢測。在這樣的實(shí)施例中，從不同天線扇區(qū)到達(dá)的、來自一個(gè)移動(dòng)站的多徑信號(hào)可以在基站中分集組合。用同樣方式，基站可以同時(shí)在一個(gè)以上天線扇區(qū)中發(fā)射相同信號(hào)，而且由于(例如)散射，信號(hào)可以被一個(gè)移動(dòng)站接收并分集組合。
信號(hào)質(zhì)量測量目前可由移動(dòng)站在下行鏈路的導(dǎo)頻信道上進(jìn)行。信號(hào)質(zhì)量測量例如可以是信號(hào)強(qiáng)度及/或干擾測量?；谶@些測量，可以將一個(gè)或多個(gè)邏輯扇區(qū)選為激活的。于是激活邏輯扇區(qū)內(nèi)的天線扇區(qū)則應(yīng)該用于與特定移動(dòng)站的通信。如果只有一個(gè)邏輯扇區(qū)被選為激活，則來自這個(gè)邏輯扇區(qū)內(nèi)幾個(gè)天線扇區(qū)的信號(hào)可以被組合，而不必進(jìn)行更軟越區(qū)切換組合。在這種情況下，移動(dòng)站將不會(huì)注意到它與一個(gè)以上天線扇區(qū)通信。移動(dòng)站和基站之間就會(huì)比更軟越區(qū)切換情況需要較少的信令。
在圖4中，表示了根據(jù)本發(fā)明接收一個(gè)扇區(qū)化服務(wù)小區(qū)內(nèi)上行鏈路信號(hào)的上行鏈路裝置的一個(gè)實(shí)施例。在本實(shí)施例中，上行鏈路裝置被認(rèn)為已包括在服務(wù)小區(qū)的基站中。但是所述上行鏈路裝置的一些部件可以被包括在(例如)基站控制器中也是很好理解的。服務(wù)小區(qū)被認(rèn)為用與圖3所示相同的方式實(shí)行扇區(qū)化，其中將八個(gè)天線扇區(qū)構(gòu)成兩個(gè)邏輯扇區(qū)。一個(gè)移動(dòng)站被認(rèn)為處于服務(wù)小區(qū)內(nèi)并正與基站通信。本上行鏈路裝置包括用于每個(gè)邏輯扇區(qū)的上行鏈路通信單元301a、301b。該裝置還包括控制單元302，它用于決定哪個(gè)邏輯扇區(qū)將是激活的。在本例中，認(rèn)為兩個(gè)邏輯扇區(qū)都是激活的。
每個(gè)上行鏈路通信單元包括四個(gè)接收機(jī)R1、R3、R5、R7以及R2、R4、R6、R8，其每一個(gè)連接到為每個(gè)接收機(jī)產(chǎn)生一個(gè)天線瓣的天線裝置。每個(gè)天線瓣覆蓋一個(gè)天線扇區(qū)。天線裝置可以是(例如)天線陣列或扇區(qū)天線。接收機(jī)R1、R3、R5、R7的天線扇區(qū)覆蓋第一邏輯扇區(qū)，其余接收機(jī)R2、R4、R6、R8的天線扇區(qū)覆蓋第二邏輯扇區(qū)。接收機(jī)根據(jù)圖3中的號(hào)碼來進(jìn)行編號(hào)。
每個(gè)接收機(jī)R1-R8偵聽移動(dòng)站的通信信道并接收那條信道上的信號(hào)。上行鏈路裝置還包括每個(gè)接收機(jī)的一個(gè)信號(hào)處理單元S1-S8。例如，這些單元包括用于將每個(gè)接收信號(hào)下變頻到基帶的裝置、用于估計(jì)每個(gè)信號(hào)時(shí)延的裝置、用于對(duì)信號(hào)解擴(kuò)的裝置、以及用于估計(jì)每個(gè)信號(hào)的SNIR值(信號(hào)對(duì)噪聲及干擾的比值)的裝置。
估計(jì)的SNIR值被傳遞到判決單元303a、303b。判決單元根據(jù)估計(jì)的SNIR值確定哪個(gè)天線扇區(qū)或那些天線扇區(qū)將被認(rèn)為是激活的。判決單元向從所選天線扇區(qū)中選擇信號(hào)的選擇單元304a、304b給出它的判決。如果選擇了一個(gè)以上的信號(hào)，就在組合單元C1、C2中對(duì)所選信號(hào)進(jìn)行組合。
如果系統(tǒng)可以在上行鏈路信號(hào)上進(jìn)行信道估計(jì)和信道補(bǔ)償，那么上行鏈路信號(hào)的相干組合就是可能的。
在本實(shí)施例中，兩個(gè)邏輯扇區(qū)是激活的。上行鏈路通信單元301a、301b中每一個(gè)的輸出是組合的信號(hào)。上行鏈路裝置還包括更軟越區(qū)切換組合器單元305。當(dāng)一個(gè)以上邏輯扇區(qū)激活時(shí)，這個(gè)單元被控制單元302激活。更軟越區(qū)切換組合單元305根據(jù)更軟越區(qū)切換組合的已知方法來將來自不同邏輯扇區(qū)的信號(hào)組合起來。例如，信號(hào)的更軟越區(qū)切換組合可以只對(duì)具有可接受信號(hào)強(qiáng)度的信號(hào)而進(jìn)行。更軟越區(qū)切換組合單元305則可以檢查信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度。
如果只有一個(gè)邏輯扇區(qū)被確定是激活的，那么就不必執(zhí)行更軟越區(qū)切換。一個(gè)邏輯扇區(qū)內(nèi)一個(gè)以上的天線扇區(qū)則可用于與移動(dòng)站的通信，而不必執(zhí)行更軟越區(qū)切換。那么就沒有任何更軟越區(qū)切換信令必須與移動(dòng)站交換。上行鏈路裝置還包括用于對(duì)所得的組合信號(hào)解碼的解碼單元306。
在圖5中，表示了根據(jù)本發(fā)明在一個(gè)服務(wù)小區(qū)內(nèi)發(fā)射下行鏈路信號(hào)的下行鏈路裝置的一個(gè)實(shí)施例。該服務(wù)小區(qū)配置被認(rèn)為與圖3所示的類似。
下行鏈路裝置包括信號(hào)發(fā)生器401、用于將信號(hào)分配到不同的激活邏輯扇區(qū)的更軟越區(qū)切換分配單元402、以及用于控制更軟越區(qū)切換分配單元的控制單元302。該控制單元被認(rèn)為是與圖4所示相同的控制單元。下行鏈路單元還包括每個(gè)邏輯扇區(qū)中的一個(gè)下行鏈路通信單元403a、403b，在本情況中是兩個(gè)下行鏈路通信單元。
每個(gè)下行鏈路通信單元包括四個(gè)發(fā)射機(jī)T1、T3、T5、T7以及T2、T4、T6、T8，其中的每一個(gè)連接到用于為每個(gè)發(fā)射機(jī)產(chǎn)生一個(gè)天線瓣的天線裝置。每個(gè)天線瓣覆蓋一個(gè)天線扇區(qū)。發(fā)射機(jī)根據(jù)圖3的號(hào)碼進(jìn)行編號(hào)。
信號(hào)發(fā)生器401產(chǎn)生一個(gè)將被發(fā)射到移動(dòng)站的信號(hào)。控制單元302用與圖4結(jié)合起來描述的相同方式?jīng)Q定哪些邏輯扇區(qū)是激活的。在本例中假設(shè)兩個(gè)邏輯扇區(qū)都是激活的。
控制單元302還控制更軟越區(qū)切換分配單元以便它將產(chǎn)生的信號(hào)分配到每個(gè)激活邏輯扇區(qū)的下行鏈路通信單元403a和403b。在本例中更軟越區(qū)切換分配單元402將信號(hào)分配到下行鏈路通信單元403a和403b。
每個(gè)下行鏈路通信單元403a和403b都包括判決單元303a和303b，在本實(shí)施例中則是與圖4所示相同的物理判決單元。每個(gè)判決單元303a、303b決定哪個(gè)邏輯扇區(qū)或哪些邏輯扇區(qū)將用于下行鏈路通信。根據(jù)例如結(jié)合圖4提出的不同原則，該判決基于估計(jì)的上行鏈路SNIR值。
但是下行鏈路中的情況相比上行鏈路有些不同。在上行鏈路通信中，最好是組合最佳的信號(hào)，即具有最高瞬時(shí)SNIR值的信號(hào)。而在下行鏈路中，將該判決建立在一段時(shí)間上的幾個(gè)估計(jì)SNIR值的基礎(chǔ)之上則更可靠一些。判決單元303a、303b則存儲(chǔ)一段時(shí)間上的SNIR值。
判決單元303a、303b控制用于將信號(hào)分配到一個(gè)或多個(gè)發(fā)射機(jī)T1-T8的分配單元404a、404b。每個(gè)發(fā)射機(jī)T1-T8例如包括用于將信號(hào)從基帶上變頻到射頻頻段的上變頻器以及功率放大器。信號(hào)則從覆蓋所選天線扇區(qū)的發(fā)射機(jī)T1-T8發(fā)射。
在圖6中，表示了在上行鏈路通信的發(fā)明方法實(shí)施例的流程圖。正如前面所提到的，基站根據(jù)下行鏈路導(dǎo)頻信道上進(jìn)行的信號(hào)質(zhì)量測量來選擇一個(gè)或一組激活的邏輯扇區(qū)。
當(dāng)移動(dòng)站在業(yè)務(wù)信道上發(fā)射信息時(shí)，在激活邏輯扇區(qū)中的所有天線裝置將偵聽這條信道并接收(501)每個(gè)天線扇區(qū)的信號(hào)。RAKE組合可以被用來組合一個(gè)天線扇區(qū)內(nèi)該信道上的幾個(gè)信號(hào)。為每個(gè)接收信號(hào)估計(jì)(502)SNIR值。信號(hào)根據(jù)已知方法被進(jìn)一步處理。對(duì)每個(gè)接收信號(hào)進(jìn)行時(shí)延估計(jì)和解擴(kuò)。信道估計(jì)和信道補(bǔ)償也可以在系統(tǒng)中可以進(jìn)行這種操作的地方進(jìn)行。
每個(gè)激活邏輯扇區(qū)內(nèi)的多個(gè)N天線扇區(qū)被選擇(503)用于與移動(dòng)站的上行鏈路通信。在本實(shí)施例中以如下方式之一基于估計(jì)的SNIR值來進(jìn)行選擇。
根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例，其基站可以用于與特定移動(dòng)站通信的天線扇區(qū)數(shù)N可以是固定的。在這種實(shí)施例中，對(duì)屬于相同邏輯扇區(qū)的一個(gè)邏輯扇區(qū)內(nèi)的N個(gè)天線扇區(qū)，選擇其中SNIR值最高的用于通信。從這些天線扇區(qū)接收的信號(hào)將被組合。
根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例，選擇SNIR值超過預(yù)定門限值的、屬于相同邏輯扇區(qū)的天線扇區(qū)來用于通信。從這些天線扇區(qū)接收的信號(hào)將被組合。
根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例，其SNIR值按固定的百分比P超過最大估計(jì)SNIR百分比P的激活邏輯扇區(qū)內(nèi)的天線扇區(qū)將被選擇用于通信。從這些天線扇區(qū)接收的信號(hào)將被組合。
在所選天線扇區(qū)中接收的信號(hào)被組合(504)。如果已經(jīng)進(jìn)行信道估計(jì)和信道組合，信號(hào)就可以相干地組合。如果一個(gè)以上邏輯扇區(qū)是激活的(505中的Y)，則每個(gè)邏輯扇區(qū)內(nèi)組合之后所得的信號(hào)可根據(jù)已知方法被更軟越區(qū)切換組合(506)。
此后所得的信號(hào)被解碼(507)并根據(jù)已知方法進(jìn)一步處理。如果只有一個(gè)邏輯扇區(qū)是激活的(505中的N)，這個(gè)邏輯扇區(qū)內(nèi)組合之后所得的信號(hào)被解碼(507)并根據(jù)已知方法進(jìn)一步處理。
導(dǎo)頻信道上的信號(hào)質(zhì)量測量被連續(xù)進(jìn)行，而且關(guān)于邏輯扇區(qū)激活與否的判決則可以在呼叫過程中改變。
在圖7中，表示了在一個(gè)服務(wù)小區(qū)內(nèi)下行鏈路中通信的本發(fā)明方法的一個(gè)實(shí)施例的流程圖。假設(shè)已經(jīng)確定了哪個(gè)邏輯扇區(qū)或哪些邏輯扇區(qū)是激活的。
首先產(chǎn)生(601)信號(hào)。如果一個(gè)以上邏輯扇區(qū)是激活的(602中的Y)，就根據(jù)已知方法進(jìn)行信號(hào)至各個(gè)激活邏輯扇區(qū)的更軟越區(qū)切換分配(603)。一個(gè)以上的天線扇區(qū)被選擇(604)用于在下行鏈路上與移動(dòng)站通信。該選擇是基于根據(jù)結(jié)合圖6中步驟502的描述對(duì)所接收上行鏈路信號(hào)估計(jì)的SNIR值而進(jìn)行的。
選擇可以基于根據(jù)結(jié)合圖6描述的一些替代方法的SNIR值來進(jìn)行。在下行鏈路中考慮一段時(shí)間內(nèi)的SNIR值更為可靠，從而使得能夠在移動(dòng)站已經(jīng)在一段時(shí)間內(nèi)接收了滿意質(zhì)量信號(hào)的天線扇區(qū)中發(fā)射信號(hào)。
信號(hào)將進(jìn)一步地被處理，其中包括根據(jù)已知方法上變頻到RF頻段以及功率放大。被處理的信號(hào)在每個(gè)所選的天線扇區(qū)中發(fā)射(605)。
本發(fā)明使得在使用導(dǎo)頻信道進(jìn)行越區(qū)切換測量并在下行鏈路中對(duì)信號(hào)進(jìn)行相干解調(diào)而不在每個(gè)天線扇區(qū)中使用不同導(dǎo)頻信道的CDMA系統(tǒng)中的服務(wù)小區(qū)的扇區(qū)化成為可能。在此，導(dǎo)頻信道數(shù)低于服務(wù)小區(qū)內(nèi)的天線扇區(qū)數(shù)。
來自一個(gè)以上天線扇區(qū)的信號(hào)可以被組合，而且如果只組合了來自一個(gè)邏輯扇區(qū)的信號(hào)，則不必進(jìn)行更軟越區(qū)切換。
根據(jù)發(fā)明的CDMA系統(tǒng)已經(jīng)在優(yōu)選實(shí)施例中描述為包括有基站和移動(dòng)站。更一般地，基站可以被認(rèn)為是主站，移動(dòng)站可以被認(rèn)為是從站。
權(quán)利要求
1.包括至少一個(gè)主站(BS)和至少一個(gè)從站的蜂窩CDMA系統(tǒng)，所述主站包括產(chǎn)生至少四個(gè)方向性天線波束的天線裝置，每個(gè)天線波束覆蓋服務(wù)小區(qū)(CELL)的一個(gè)天線扇區(qū)(AS1-AS8)，其中每個(gè)天線扇區(qū)被至少一個(gè)其它的天線扇區(qū)部分重疊，而且每個(gè)扇區(qū)化的服務(wù)小區(qū)被分配了至少兩個(gè)不同的導(dǎo)頻信道(P1、P2)，其特征在于，主站還包括用于在具有公共重疊區(qū)的天線扇區(qū)中從所分配的導(dǎo)頻信道發(fā)射不同導(dǎo)頻信道(P1、P2)以及用于在實(shí)際上沒有公共重疊區(qū)的至少兩個(gè)天線扇區(qū)中發(fā)射至少一個(gè)導(dǎo)頻信道的裝置(T1-T8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的蜂窩CDMA系統(tǒng)，其特征在于，具有相同導(dǎo)頻信道(P1、P2)的天線扇區(qū)(AS1、AS3、AS5、AS7；AS2、AS4、AS6、AS8)組成邏輯扇區(qū)(LS1、LS2)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2中任意一個(gè)的蜂窩CDMA系統(tǒng)，還包括用于將至少一個(gè)邏輯扇區(qū)(LS1、LS2)選擇成對(duì)服務(wù)小區(qū)中的從站是激活的控制單元(302)；以及用于在所述至少一個(gè)邏輯扇區(qū)內(nèi)的上行鏈路和下行鏈路中與所述從站通信的裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一個(gè)的蜂窩CDMA系統(tǒng)，其特征在于，天線裝置包括天線陣列。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一個(gè)的蜂窩CDMA系統(tǒng)，其特征在于，天線裝置包括扇區(qū)天線。
6.根據(jù)權(quán)利要求2-5中任意一個(gè)的蜂窩CDMA系統(tǒng)，其特征在于，所述用于在上行鏈路中與所述從站通信的裝置包括用于從一個(gè)邏輯扇區(qū)(LS1、LS2)內(nèi)的天線扇區(qū)(AS1-AS8)接收信號(hào)并組合所述信號(hào)的每個(gè)邏輯扇區(qū)(LS1、LS2)的上行鏈路通信單元(301a、301b)；用于組合來自不同邏輯扇區(qū)的信號(hào)的更軟越區(qū)切換組合器單元(305)；以及對(duì)接收信號(hào)解碼的解碼單元(306)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的蜂窩CDMA系統(tǒng)，其特征在于，所述上行鏈路通信單元(301a、301b)還包括用于從從站接收上行鏈路信號(hào)的每個(gè)天線扇區(qū)(AS1-AS8)的接收機(jī)(R1-R8)；用于估計(jì)時(shí)延并對(duì)接收信號(hào)解擴(kuò)以及測量信號(hào)質(zhì)量參數(shù)(SNIR)的每個(gè)天線扇區(qū)的信號(hào)處理單元(S1-S8)；用于根據(jù)測量的信號(hào)質(zhì)量參數(shù)(SNIR)來確定哪些天線扇區(qū)將用于上行鏈路通信的判決單元(303a、303b)；用于選擇從哪些天線扇區(qū)接收的信號(hào)將用于上行鏈路通信的選擇單元(304a、304b)；以及用于當(dāng)選擇了來自一個(gè)以上天線扇區(qū)的信號(hào)時(shí)就組合所選信號(hào)的組合器單元(C1、C2)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6和7中任意一個(gè)的蜂窩CDMA系統(tǒng)，其特征在于，所述上行鏈路通信單元(301a、301b)還包括對(duì)邏輯扇區(qū)(LS1、LS2)內(nèi)的接收信號(hào)進(jìn)行相干組合的裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求2-8中任意一個(gè)的蜂窩CDMA系統(tǒng)，其特征在于，用于在下行鏈路中與所述從站通信的所述裝置包括用于產(chǎn)生信號(hào)的信號(hào)產(chǎn)生單元(401)；用于將所述信號(hào)分配到激活的邏輯扇區(qū)(LS1、LS2)的更軟越區(qū)切換分配單元(402)；每個(gè)邏輯扇區(qū)的下行鏈路通信單元(403a、403b)，用于在激活的邏輯扇區(qū)中選擇至少一個(gè)天線扇區(qū)(AS1-AS8)并將信號(hào)發(fā)射到所述所選天線扇區(qū)內(nèi)的從站。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的蜂窩CDMA系統(tǒng)，其特征在于，所述下行鏈路通信單元包括判決單元(303a、303b)，用于確定哪些天線扇區(qū)將用于與從站通信；分配單元(404a、404b)，用于將信號(hào)分配到應(yīng)該用于下行鏈路通信的每個(gè)天線扇區(qū)；以及每個(gè)天線扇區(qū)(AS1-AS8)的發(fā)射機(jī)(T1-T8)，用于當(dāng)該天線扇區(qū)用于下行鏈路通信就發(fā)射信號(hào)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-10中任意一個(gè)的蜂窩CDMA系統(tǒng)，其特征在于，所述主站是基站。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-11中任意一個(gè)的蜂窩CDMA系統(tǒng)，其特征在于，所述從站是移動(dòng)站。
13.蜂窩CDMA系統(tǒng)中的一種方法，該CDMA系統(tǒng)包括至少一個(gè)主站(BS)和至少一個(gè)從站(MS)，所述主站包括產(chǎn)生至少四個(gè)方向性天線波束的天線裝置，每個(gè)天線波束覆蓋服務(wù)小區(qū)(CELL)的一個(gè)天線扇區(qū)(AS1-AS8)，其中每個(gè)天線扇區(qū)被至少一個(gè)其它的天線扇區(qū)部分重疊，而且每個(gè)扇區(qū)化的服務(wù)小區(qū)被分配了至少兩個(gè)不同的導(dǎo)頻信道(P1、P2)，其中，該用于每個(gè)扇區(qū)化的服務(wù)小區(qū)的方法包括如下步驟b)在具有公共重疊區(qū)的天線扇區(qū)中從所分配的導(dǎo)頻信道發(fā)射不同導(dǎo)頻信道(P1、P2)；c)在實(shí)際上沒有公共重疊區(qū)的至少兩個(gè)天線扇區(qū)(AS1-AS8)中發(fā)射所述導(dǎo)頻信道(P1、P2)中的至少一個(gè)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1 3的方法，其特征在于，具有相同導(dǎo)頻信道(P1、P2)的天線扇區(qū)(AS1、AS3、AS5、AS7；AS2、AS4、AS6、AS8)組成邏輯扇區(qū)(LS1、LS2)；而且其中該方法還包括在至少一個(gè)邏輯扇區(qū)(LS1-LS2)內(nèi)與從站進(jìn)行上行鏈路和下行鏈路通信。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其特征在于，在至少一個(gè)邏輯扇區(qū)內(nèi)與從站的所述通信包括如下步驟a)測量導(dǎo)頻信道(P1、P2)的信號(hào)質(zhì)量參數(shù)；b)根據(jù)測量的信號(hào)質(zhì)量參數(shù)選擇至少一個(gè)邏輯扇區(qū)(LS1、LS2)為激活的；并且c)在每個(gè)激活的邏輯扇區(qū)(LS1、LS2)內(nèi)至少一個(gè)天線扇區(qū)(AS1-AS8)中與從站進(jìn)行上行鏈路和下行鏈路通信。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其特征在于，在每個(gè)邏輯扇區(qū)(LS1、LS2)內(nèi)至少一個(gè)天線扇區(qū)(AS1-AS8)中與從站進(jìn)行上行鏈路通信的所述步驟包括如下步驟a)在每個(gè)激活的邏輯扇區(qū)內(nèi)的天線扇區(qū)中從從站接收(501)信號(hào)；b)估計(jì)(502)接收信號(hào)的信號(hào)質(zhì)量參數(shù)；c)根據(jù)估計(jì)的質(zhì)量參數(shù)選擇(503)至少一個(gè)天線扇區(qū)用于通信；d)如果選擇了一個(gè)以上的天線扇區(qū)，將每個(gè)激活的邏輯扇區(qū)內(nèi)來自所選天線扇區(qū)的接收信號(hào)進(jìn)行組合(504)；e)如果一個(gè)以上邏輯扇區(qū)是激活的(505中的Y)，則將來自所有激活的邏輯扇區(qū)的組合信號(hào)更軟越區(qū)切換地組合(506)，從而得到一個(gè)信號(hào)；以及f)對(duì)所得信號(hào)解碼(507)。
17.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其特征在于，只允許一個(gè)邏輯扇區(qū)(LS1、LS2)被選為激活的，其中在每個(gè)邏輯扇區(qū)(LS1、LS2)內(nèi)至少一個(gè)天線扇區(qū)(AS1-AS8)中與從站進(jìn)行上行鏈路通信的所述步驟包括如下步驟a)在激活的邏輯扇區(qū)內(nèi)的天線扇區(qū)中從從站接收(501)信號(hào)；b)估計(jì)(502)接收信號(hào)的信號(hào)質(zhì)量參數(shù)；c)根據(jù)估計(jì)的質(zhì)量參數(shù)選擇(503)至少一個(gè)天線扇區(qū)用于通信；d)如果選擇了一個(gè)以上的天線扇區(qū)，則將來自所選天線扇區(qū)的接收信號(hào)進(jìn)行組合(504)；e)對(duì)所得信號(hào)解碼(507)。
18.根據(jù)權(quán)利要求16和17中任意一個(gè)的方法，其特征在于，每個(gè)邏輯扇區(qū)(LS1、LS2)中的接收信號(hào)被相干組合。
19.根據(jù)權(quán)利要求14-18中任意一個(gè)的方法，在每個(gè)邏輯扇區(qū)(LS1、LS2)內(nèi)至少一個(gè)天線扇區(qū)(AS1-AS8)中與從站進(jìn)行下行鏈路通信的所述步驟包括如下步驟a)產(chǎn)生(601)一個(gè)信號(hào)；b)如果一個(gè)以上邏輯扇區(qū)是激活的(602中Y)，則將信號(hào)更軟越區(qū)切換地分配(603)到所有激活的邏輯扇區(qū)；并且c)根據(jù)上行鏈路信號(hào)估計(jì)的質(zhì)量參數(shù)，選擇(604)至少一個(gè)用于進(jìn)行下行鏈路通信的天線扇區(qū)；以及d)在所選天線扇區(qū)中向從站發(fā)射(605)該信號(hào)。
20.根據(jù)權(quán)利要求13-19中任意一個(gè)的方法，其特征在于所述主站是基站。
21.根據(jù)權(quán)利要求13-20中任意一個(gè)的方法，其特征在于所述從站是移動(dòng)站。
全文摘要
本發(fā)明涉及蜂窩CDMA系統(tǒng)的扇區(qū)化。CDMA系統(tǒng)中每個(gè)扇區(qū)化的服務(wù)小區(qū)(CELL)包括具有重疊區(qū)域的多個(gè)天線扇區(qū)(AS1－AS8)。每個(gè)服務(wù)小區(qū)分配多個(gè)(至少兩個(gè))不同的導(dǎo)頻信道(P1、P2)。具有公共重疊區(qū)的兩個(gè)天線扇區(qū)不允許使用相同的導(dǎo)頻信道。所述導(dǎo)頻信道(P1、P2)中的至少一個(gè)在服務(wù)小區(qū)內(nèi)被沒有公共重疊區(qū)的至少兩個(gè)天線扇區(qū)復(fù)用。使用相同導(dǎo)頻信號(hào)的天線扇區(qū)組成一個(gè)邏輯扇區(qū)(LS1、LS2)。移動(dòng)站可以使用一個(gè)或多個(gè)邏輯扇區(qū)內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)天線扇區(qū)與服務(wù)小區(qū)內(nèi)的基站通信。如果移動(dòng)站與相同邏輯扇區(qū)內(nèi)的多個(gè)天線扇區(qū)的基站通信,在天線扇區(qū)之間就不需要更軟的切換。
文檔編號(hào)H04B7/26GK1268277SQ98808479
公開日2000年9月27日 申請(qǐng)日期1998年5月26日 優(yōu)先權(quán)日1997年6月24日
發(fā)明者J·卡爾松, J·倫德斯約, F·奧維斯約 申請(qǐng)人:艾利森電話股份有限公司