CN101212726B

CN101212726B - 无线基站和信号发送方法

Info

Publication number: CN101212726B
Application number: CN2007101865244A
Authority: CN
Inventors: 秋山千代志; 斋藤直之
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2006-12-26
Filing date: 2007-12-07
Publication date: 2011-08-31
Anticipated expiration: 2027-12-07
Also published as: KR20080060148A; US20080153434A1; US7983633B2; CN101212726A; EP1940070A2; KR100958492B1; JP2008160720A; EP1940070A3

Abstract

本发明提供了无线基站和信号发送方法。利用路由处理中的扇区自由结构的特征，减小了基站的电路规模和功耗。在具有对应于多个扇区的发送器的无线基站中实现该特征，该无线基站包括：开关，其针对所述多个扇区，分别分配与多个子载波相对应的信号；以及逆傅立叶变换处理器，其针对由所述开关分配的所述多个扇区的信号执行逆傅立叶变换处理，以将其提供给与所述多个扇区相对应的多个发送器之中的各个对应发送器。

Description

无线基站和信号发送方法

技术领域

本发明涉及执行对应于多个扇区的发送和接收的无线设备。具体地讲，本发明优选地被用于在采用OFDM和OFDMA的蜂窝系统中实现扇区自由(sector-free)的无线基站。这里，扇区自由表示如下状态：能够在对应于多个扇区的RF单元之间共享用于产生对应于各子载波的信号的PHY单元。

背景技术

已经采用了利用分配给多个扇区天线的不同频率在一个无线基站中进行发送和接收的蜂窝系统。

例如，在PCT公报W098/13956的日本再公开(在下文中称作专利文献1)中，示出了如下结构，该结构包括：基于各扇区而设置的发送器/接收器、基于各扇区的基带处理器、以及用于选择基带处理器与发送器/接收器之间的连接的开关(switch)。

另外，在第Hei-10-164637号日本未审查专利的公报(在下文中称作专利文献2)中，在CDMA蜂窝移动通信系统中，描述了将一个小区基站的服务区划分成多个扇区。另外，示出了根据移动终端的移动的切换控制，用以在各自为与所述多个扇区中的每个相对应的区域提供服务的发送/接收天线之中进行选择。

此外，在第2002-345013号日本未审查专利的公报(在下文中称作专利文献3)中，示出了扇区发送和接收，其中由无线基站覆盖的小区被划分成分别具有相同面积的多个扇区。上述扇区发送/接收系统具有如下特征：一小区包括由预定数目的扇区构成的第一区域以及位于第一区域内部并且由数目小于上述预定数目的扇区构成的第二区域，并且另外，公开了一种减小切换控制的处理量的扇区划分方法。

现在，对于近年来以WiMAX(微波存取全球互通)为代表的通信系统而言，需要大容量和高速度。作为实现这些需求的通信方法，已采用OFDM(正交频分复用)和OFDMA(正交频分多址)，它们具有执行傅立叶变换和逆傅立叶变换以在频域信号与时域信号之间进行变换的特征。

在上述专利文献1到3中描述的发明中，尽管公开了扇区发送/接收，但是关于应用在对扇区的分配和诸如傅立叶变换和逆傅立叶变换的变换处理之间的关系，没有给出指导。

发明内容

因此，根据以上观点，本发明的目的是提出在变换处理(诸如傅立叶变换和逆傅立叶变换)与对扇区的分配处理之间应用何种关系。另外，在另一方面中，本发明的目的是减小电路规模或功耗。

在实现上述目的的本发明的第一方面中，提供了一种具有对应于多个扇区的发送器的无线基站，该无线基站包括开关，该开关针对所述多个扇区，分别分配与多个子载波相对应的信号。此外，该无线基站包括逆傅立叶变换处理器，该逆傅立叶变换处理器针对由所述开关分配的所述多个扇区的信号执行逆傅立叶变换处理，以将其提供给与所述多个扇区相对应的多个发送器之中的各个对应发送器。

在上述第一方面中，所述无线基站还包括：多个基带处理器，其划分一个小区的全部发送频带，并且处理与所述多个扇区相对应地分配的频带中的子载波分量信号。

在上述第一方面中，作为一特征，上述逆傅立叶变换处理器将由所述开关分配的所述多个扇区的信号与所述扇区相对应地变换成时间轴域的正交频分复用符号。

此外，还可以构成如下的无线基站，该无线基站包括：空信号插入器，当由所述开关分配的信号没有填满分配给对应扇区的频带时，所述空信号插入器插入空信号，从而产生所分配的频带的频带信号。

此外，在上述第一方面中，所述无线基站还包括：与所述多个扇区相对应的多个接收器，所述多个接收器分别接收与所述多个扇区相对应地划分和分配的频带信号；以及傅立叶变换器，其基于所述多个扇区中的每个，对从所述多个接收器输出的时间轴域的正交频分复用符号执行傅立叶变换处理，从而将其变换成子载波信号分量。此外，所述开关基于各个子载波地切换来自所述傅立叶变换器的子载波信号分量，组装所划分和分配的频带的频带信号，并且将其分配到所述多个基带处理器之中的对应基带处理器。

通过本发明的上述特征，可以与对扇区的分配适当相关地执行诸如傅立叶变换和逆傅立叶变换的变换处理。

此外，可将电路规模和功耗抑制得较小。当逆傅立叶变换器需要复数N的子载波数目的输入时，即使当通过开关输入的与所述子载波相对应的信号涉及M个子载波时(M＜N)，也可将空信号插入作为其余(N-M)个子载波的输入。因此，即使当开关不能够将充满N个子载波的信号分配给逆傅立叶变换器时，也能够平稳地执行逆傅立叶变换。

因此，提高了切换自由度，这在执行扇区自由操作时特别方便。

通过下面参照附图对实施方式进行的描述，本发明的另外的范围和特征将变得更加清楚。

附图说明

图1示出了例示基站单元的图，该基站单元是在实现本发明的过程中已研究的比较例；

图2示出了应用了本发明的基站单元的结构框图；

图3示出了例示本发明的基本操作原理的图；

图4示出了例示基于子载波的开关单元中的开关以及开关控制器的示例性结构的图；

图5示出了例示当全部小区带宽被划分成多个扇区从而分配了几个频带时的根据本发明的下行链路中的实施方式的操作的图；

图6示出了例示应用了本发明的上行链路中的无线基站的操作的图；以及

图7A至图7C示出了例示应用了本发明的实施方式中的各基带处理量的图。

具体实施方式

在下文中参照附图描述本发明的优选实施方式。

图1示出了扇区结构的无线设备(例如，WiMAX中的无线基站)的结构，示出了傅立叶变换器和逆傅立叶变换器相对于开关被布置在PHY处理器(用于产生与子载波相对应的信号的处理器)侧的情况。

在图1中，首先描述发送处理。

在各个基带处理器1、2和3的调制/解调功能(PHY)处理器10中调制的各个子载波数据101、102和103在FFT(傅立叶变换)/IFFT(逆傅立叶变换)电路11中进行IFFT(逆傅立叶变换)处理，从而频域信号被变换成各个时域信号(时间轴上的信号)111、112和113。

开关4执行开关处理以将时间轴上的信号111-113分配给各个对应的扇区单元。

各个扇区20、21、22中的射频(RF)单元在各个不同的载波频带F1、F2和F3中发送从开关4输入的时间轴上的各个信号111-113。

在图1中，接收处理与上述处理相反。

如上所述，在图1所示的结构中，由于FFT/IFFT 11相对于开关4被布置在PHY侧，所以针对各扇区20、21和22的频带分配与各基带处理器1、2和3具有一一对应关系。

因此，尽管能够修改基带处理器1、2、3与扇区20、21、22之间的对应关系，但是很难执行诸如通过不同的两个基带处理器产生要在扇区20、21、22之一中发送的信号的处理。

图2示出了另一实施方式中的基站单元的结构框图。这里，FFT 52和IFFT 53相对于开关51布置在PHY处理器10的相对侧。此外，与上面的描述相似，基站单元可被视为与WiMAX相对应的无线基站。

图2所示的结构是当地面网(NW)200的接口由IP网络形成时的示例性结构。基站控制器6由NW侧接口控制器60、多基带(BB)控制器61、基站监视控制器62以及基站间同步控制器63构成。此外，当地面网(NW)200的接口是通用用户线等时，该接口根据相关用户线等而不同。各个基带处理器1、2、3由MAC-PDU转换器/GRE终结器12、上位MAC处理器/RRM处理器14、下位MAC处理器13、以及PHY处理器10构成。

基于子载波的开关单元5由以下部件构成：用于基于各子载波控制扇区切换的开关控制器50、用于根据开关控制器50的控制数据执行基于各子载波的扇区切换的开关51、FFT/IFFT处理器52、53、以及空(null)插入器54。

基于各扇区20、21、22而设置的射频(RF)单元包括发送和接收RF单元210、211、发送和接收放大器212、213、以及天线214。通过利用图2，下面将描述根据本发明的基本操作的原理。

各基带处理器1、2、3中的PHY处理器10以等同于位于后一级中的FFT处理器52和IFFT处理器53中的各处理大小(针对子载波数目)的单位，对多个扇区上的子载波数据进行调制和解调。

这里，如果各PHY处理器10按照在由开关单元5进行分配后包括在各数据中的子载波的数目整体上与FFT/IFFT处理器52和53中的处理大小一致的方式产生调制数据，这就足够了。即使处理量偏离，也可以按一致的方式执行处理。例如，从基带处理器1输出的数据被分配给全部扇区，而基带处理器2、3可以具有使其输出数据仅分别分配给扇区2、3的情形。

在下行链路的情况下，在对各扇区20、21、22执行IFFT处理之前，基于各子载波在基于子载波的开关单元5中执行切换。这样，可以基于各子载波地实现扇区自由灵活性。

参照图3，不仅针对一个扇区，而且针对多个扇区包括从基带处理器1、2、3中的各个PHY处理器10输出的与子载波相对应的信号1-n(与子载波分量相对应的信号)。具体地讲，在上述示例中，从各基带处理器1至3输出的数据包括与全部扇区20、21、22相对应的子载波数据。

例如，在基带处理器1中，子载波数据按扇区1-2-3-1-2的顺序进行处理和输出。在基带处理器2中，子载波数据按扇区3-1-2-3-1的顺序进行处理和输出。此外，在基带处理器3中，子载波数据按扇区2-3-1-2-3的顺序进行处理和输出。

在共同连接到多个基带处理器1、2、3和多个扇区20、21、22的开关单元5中，对各扇区的各子载波分量信号进行分配。各扇区中的IFFT处理器53将分配后的子载波分量信号变换成时间轴域信号，并且将其传送到各扇区的发送RF单元210。

此外，在上述示例中，假定变换处理所需的全部子载波信号被输入到IFFT处理器53中。例如，当在变换时与扇区1至3相对应的IFFT分别需要L、M、N个子载波时(可以使L＝M＝N)，期望使切换后分配给各扇区1至3的子载波的数目为L、M、N。

图4示出了例示基于子载波的开关单元5中的开关51以及开关控制器50的示例性结构的图。

这里，相关示例具有能够处理如下情况的结构：与IFFT大小相比，由开关单元5分配的数据包括的子载波数目少。

开关51包括分别与基带处理器1、2、3相对应的三个开关单元510、511、512，并且各个开关单元(图4示出了与基带处理器1相对应的开关单元)包括与扇区数目(作为示例性实施方式，有三个扇区)相对应的选择器510、511、512。

各个选择器510、511、512包括输入端子#0和#1、#2、#3。各个对应的基带处理器1、2、3的输出连接到各个输入端子#1、#2、#3。从空插入器54向输入端子#0提供逻辑“0”信号。原因在于，当包括在由开关单元5分配的数据中的子载波的数目与IFFT大小相比较小时，将空数据插入该分配的数据中，以满足IFFT大小。

能够调整空插入量以填充IFFT大小与包括在各个分配的数据中的子载波的数目之间的差距。

此外，从开关控制器50向各选择器510、511、512提供定时信号。当提供了上述定时信号时，输入端子#1、#2或#3被使能以选择来自基带处理器1、2、3的输出。

另外，当来自基带处理器1、2、3的输出没有被选择时，空插入器54与来自基站间同步控制器63(参照图2)的同步定时相对应地，通过使能输入端子#0而插入逻辑“0”。

开关控制器50连接到基站监视控制器62和接口控制器60(见图2)，并且基于下行链路子载波数据的目的地信息来产生切换定时，从而向选择器510、511、512提供定时信号。

开关51中的三个选择器510、511、512的输出被输入到IFFT处理器53中。IFFT处理器53包括分别与选择器510、511、512相对应的IFFT处理电路530、531、532。IFFT处理器53基于各扇区地对基带处理器1、2、3的输出执行IFFT处理，并且将其输出输出到对应的扇区20、21、22。

根据上述结构，即使当针对在PHY处理器10中产生的子载波数据修改子载波分配时，也可以适当地插入空数据。因此，可以满足适于实现扇区自由的IFFT大小(优选的是，扇区1至3的发送带宽，即，全部发送带宽)。

图5示出了例示当一小区的全部发送频带被划分(例如，划分成三份)并且每个划分的发送频带被分配给各个扇区时的根据本发明的下行链路中的实施方式的操作的图。

这里，在该图中，仅示出了基带处理器1这一个单元，并且与从上述一个单元输出的子载波相对应的信号借助开关51被分配给各个扇区，从而产生要在各个带宽中发送的信号。另外，当由开关51分配的信号对应于M个子载波时，IFFT 53中的处理所需的子载波的数目N不满足，但是在分配后，将与子载波的数目N-M一样多的空数据插入到进入IFFT的输入数据中。

也就是说，在能够基于各子载波地分配数据的开关单元5的开关51中，PHY处理器10对其执行调制/解调处理的子载波数据被分配给各个扇区，并且被传送到IFFT处理器53。

期望的是，将各个扇区中的IFFT大小设置得足够大以处理可能分配给各扇区的频带(例如，分配给该小区的全部发送频带)。然而，在一些情况下，由开关51分配的数据可以仅包括与小于IFFT大小(子载波数目)的子载波数目相对应的数据。

在一些情况下，通过将空数据(表示空的子载波信号)插入到由开关单元5分配的数据中，来满足IFFT大小。

在IFFT处理器53中，将按需在其中插入了空的子载波数据信号变换成时间轴域信号，并且通过各个扇区20、21、22的RF单元发射到空间中。

从各个扇区20、21、22的RF单元发射的信号在空中被复用，并且变成具有一个小区的预定频带的信号。

这样，根据本发明，基带处理器1、2、3中的PHY处理器10可以被多个RF单元共用。具体地讲，在上述实施例中，一个基带处理器1可以产生要通过全部三个扇区进行发送的信号。不必说的是，当需要空插入时，分别插入空信号。

接下来，描述上行链路的情况下的处理。图6示出了例示应用了本发明的上行链路中的无线基站的操作的图。

在图6中，作为一实施方式，在扇区20、21、22的接收放大器213(图2)中接收和放大在空中复用的三个扇区的调制波。随后，在接收RF单元211(图2)中，与各扇区相对应的频带中的各个子载波信号被调制，并被输出为时间轴域信号。

通过FFT处理器52中的傅立叶变换，时间轴域信号变成与各个扇区相对应的子载波基带数据。

在基于子载波的开关单元5的开关51中基于各个子载波地切换上述信号。这样，各个基带处理器1、2、3中的PHY处理器10能够在多个扇区上执行子载波数据处理。因此，能够实现基于各个子载波的扇区自由灵活性。

例如，FFT处理器52将在各个基带处理器20、21、22的RF单元中接收到的时间轴域信号逐扇区地变换成子载波信号。然后，开关51对分配给各个基带处理器1、2、3的子载波信号进行组装，并且将其传送到各个对应的基带处理器。图7A到图7C示出了例示应用了本发明的根据上述实施方式的基带处理器1、2、3的各基带处理量。

图7A示出了例示当一个小区中的全部频带被均匀划分并且分配给三个扇区时三个基带处理器1、2、3的各基带处理量的图。

图7B示出了例示当一个小区中的全部频带被不均匀地分配给三个扇区时三个基带处理器1、2、3的各基带处理量的图。

图7C示出了例示当一个小区中的全部频带仅被分配给一个扇区时基带处理器1的基带处理量的图。

在任何情况下，以针对该小区的全部频带的处理量进行操作，并且应该明白，没有产生针对处理量的设备规模浪费。

如上所述，在OFDM通信中，本发明在FFT/IFFT处理器与基带处理器之间执行切换处理，以获得扇区自由结构。这样，能够执行基于各个子载波的切换(路由)，这使得一个基带处理器10能够针对多个扇区执行基带处理。

通过在OFDM蜂窝系统中应用该扇区自由方法，能够获得基于各子载波的扇区切换，并且因此，能够实现更加灵活的扇区自由结构。

这样，在发生扇区之间的切换的情况下，与图1所示的结构相比，即使由于发生切换而导致扇区之间发生移位，也可以通过基于子载波地切换扇区而避免PHY处理器之间的移位。因此，处理变得简化，并且能够获得紧凑的设备结构，这大大有助于成本降低。

此外，尽管在对实施方式的以上解释中已经例举了OFDM通信系统，但是本发明的应用不限于此。

也就是说，基于本发明的基本原理，也可以应用于OFDMA(正交频分多址)通信系统和SOFDMA(可扩展正交频分多址)通信系统。

另外，可以应用于多载波系统。此外，可以应用于接收分集和发送分集的结构。

对这些实施方式的上述描述不是想要将本发明限制到所例示的示例的具体细节。任何合适的变型和等同物都在本发明的范围内。落入本发明的范围内的本发明的所有特征和优点被所附权利要求所覆盖。

本申请基于并且要求于2006年12月26日提交的第2006-349991号在先日本专利申请的优先权，通过引用将其全部内容合并于此。

Claims

1.一种无线基站，其具有对应于多个扇区的发送器，所述无线基站包括：

开关，其针对所述多个扇区，分别分配与多个子载波相对应的信号；以及

逆傅立叶变换处理器，其针对由所述开关分配的所述多个扇区的信号执行逆傅立叶变换处理，并且将执行了逆傅立叶变换处理的信号提供给与所述多个扇区相对应的多个发送器之中的各个对应发送器。

2.如权利要求1所述的无线基站，该无线基站还包括：

多个基带处理器，其划分一个小区的全部发送频带，并且处理与所述多个扇区相对应地分配的频带中的子载波分量信号。

3.如权利要求1所述的无线基站，

其中，所述逆傅立叶变换处理器将由所述开关分配的所述多个扇区的信号与所述扇区相对应地变换成时间轴域的正交频分复用符号。

4.如权利要求1所述的无线基站，该无线基站还包括：

空信号插入器，当由所述开关分配的信号没有填满分配给对应扇区的频带时，所述空信号插入器插入空信号，从而产生针对所分配的频带的频带信号。

5.如权利要求2所述的无线基站，该无线基站还包括：

与所述多个扇区相对应的多个接收器，所述多个接收器分别接收与所述多个扇区相对应地划分和分配的频带信号；以及

傅立叶变换器，其基于所述多个扇区中的每个，对从所述多个接收器输出的时间轴域的正交频分复用符号执行傅立叶变换处理，从而将其变换成子载波信号分量，

其中，所述开关基于各个子载波地切换来自所述傅立叶变换器的子载波信号分量，组装所划分和分配的频带的频带信号，并且将其分配到所述多个基带处理器之中的对应基带处理器。

6.如权利要求1所述的无线基站，该无线基站还包括：

空信号插入器，其分别将空信号插入由所述开关分配的所述多个扇区的信号中，

其中，基于其中插入了所述空信号的信号，所述逆傅立叶变换处理器分别执行逆傅立叶变换处理，以将其提供给与所述多个扇区相对应的所述多个发送器之中的各个对应发送器。

7.一种用于无线基站中的多个扇区的信号发送方法，该信号发送方法包括以下步骤：

针对多个扇区，分别分配与多个子载波相对应的信号；

将空信号插入到为所述多个扇区分配的信号中；

对为所述多个扇区分配的信号执行逆傅立叶变换处理；以及

将执行了逆傅立叶变换处理的信号提供给对应扇区的发送器。