CN1121127C - 多扇区化基站收发信台系统 - Google Patents

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Abstract

一种通过对覆盖小区中特定覆盖区域的基站收发信台扇区化来增加移动通信系统的系统容量的多扇区化基站收发信台系统，包括：具有第一、第二天线、和第三窄波束定向天线的第一基站收发信台，其中第一、第二和第三天线彼此以60°分开；和具有第四、第五天线、和第六窄波束定向天线的第二基站收发信台，其中第四、第五和第六天线彼此以60°分开，第一基站收发信台和所述第二基站收发信台彼此以180°分开。

Description

多扇区化基站收发信台系统
本申请要求1998年6月23日向韩国工业产权局提交的申请号为98-23624、名称为“多扇区化基站收发信台系统(Multi-Sectorized BasedTransceiver Station System)”的申请的优先权，这里并入它的内容作为参考。
技术领域
本发明通常涉及移动通信系统，尤其涉及移动通信系统中多扇区化基站收发信台系统。
背景技术
蜂窝移动电信系统包括：大量为在小区的特定区域内移动的移动台提供移动通信业务的基站收发信台(BTS)；和将BTS连到公共交换电话网(PSTN)的移动交换中心(MSC)。
蜂窝移动电信系统包括通过有效改进和管理用户间的各种频率的使用使得很多用户能同时使用移动通信业务的技术。能有效使用频率的技术主要是小区分割技术，而扇区化是一项主要的小区分割技术。扇区化通过以120°向左和向右分开三个天线而将一个扇形小区分成三个相等的部分。移动台将一个扇形天线看成是BTS。
名称为“减少蜂窝通信系统无线电通信链路的干扰的方法和装置(Method and Apparatus For Reducing Interference In A Radio CommunicationLink of A Cellular Communication System)”美国第5,428,818号专利公开了一项通过调整中央通信基区的扇形天线对不同业务区(扇区)提供服务的技术。
图1a说明三扇区BTS的结构，和图1b说明根据现有的小区分割技术的业务覆盖区域。如图所示，第一天线110服务于扇区α115、第二天线120服务于扇区β125和第三天线130服务于扇区γ135。天线110、120、130是彼此以120°分开的120°定向天线。
当用图1a和1b说明的定向BTS天线将小区分成扇区时，每个天线支持小区的三分之一，由此减少三分之一的干扰。相应的，整个系统容量增加了大约三倍。但是，考虑到由天线发射的电磁波产生的旁瓣，效率大约是85％，由此增加大约2.55倍的系统容量。
如上所述，小区分割是一种通过提供小区的覆盖区域增加系统容量的方法，其中用户数目可以大于相同的没有扇区化的覆盖区域的用户数目并具有高水平的业务质量。但是，当可得到的频率分配全部使用或用户数目大量增加时，有可能三个扇区不能容纳所有的用户。
为努力解决这个问题，如果扩展小区，小区的业务覆盖就减小，并且相互的干扰增加。相应的，有必要通过增加额外的BTS和天线进一步对小区扇区化来改进系统的优化，以改进系统性能。如果这样做的话，系统维护就需要额外的费用，例如租用将额外的移动通信装备固定到移动通信系统的额外的建筑物空间和购买额外的BTS。因此，在移动通信系统不增加额外的移动通信装备的情况下，传统的扇区化技术不能通过增加扇区的数目来增加移动通信系统的系统容量。
发明内容
为解决与现有扇区化技术有关的问题，本发明提供一种多扇区化基站收发信台系统，它能增加小区中能同时容纳的用户的总数，并减少或放弃进一步再划分小区所引起的额外的费用。
根据本发明的第一个优选实施例，多扇区化基站收发信台系统通过对覆盖小区中特定覆盖区域的基站收发信台扇区化来增加移动通信系统的系统容量。多扇区化基站收发信台系统包括：具有第一窄波束定向天线、第二窄波束定向天线、和第三窄波束定向天线的第一基站收发信台，其中第一、第二和第三天线彼此以60°分开；和具有第四窄波束定向天线、第五窄波束定向天线、和第六窄波束定向天线的第二基站收发信台，其中第四、第五和第六天线彼此以60°分开。第一基站收发信台和第二基站收发信台位于相同位置，且彼此以180°分开。
第一天线到第六天线具有45°到60°的波束宽度。第一天线和第二天线具有全向小区，尤其是三扇形小区的基站收发信台的结构。第一基站收发信台和第二基站收发信台位于两个基站收发信台使用一个天线杆的地方。
本发明第二个优选实施例提供一种多扇区化基站收发信台系统，它通过对覆盖小区中特定覆盖区域的基站收发信台扇区化来增加移动通信系统的系统容量。多扇区化基站收发信台系统包括：具有第一窄波束定向天线、第二窄波束定向天线、和第三窄波束定向天线的第一基站收发信台，其中第一、第二和第三天线彼此以120°分开；和具有第四窄波束定向天线、第五窄波束定向天线、和第六窄波束定向天线的第二基站收发信台，其中第四、第五和第六天线彼此以120°分开。第一基站收发信台和第二基站收发信台位于相同位置，且彼此以60°分开。
第一天线到第六天线具有45°到60°的波束宽度。第一天线和第二天线具有全向小区，尤其是三扇形小区的基站收发信台的结构。第一基站收发信台和第二基站收发信台位于两个基站收发信台使用一个天线杆的地方。
本发明第三个优选实施例提供一种多扇区化基站收发信台系统，它通过对覆盖小区中特定覆盖区域的基站收发信台扇区化来增加移动通信系统的系统容量。多扇区化基站收发信台系统包括：具有第一窄波束定向天线、第二窄波束定向天线、和第三窄波束定向天线的第一基站收发信台，其中第一、第二和第三天线彼此以120°分开；和具有第四窄波束定向天线、第五窄波束定向天线、和第六窄波束定向天线的第二基站收发信台，其中第四、第五和第六天线彼此以120°分开。第一和第二基站收发信台位于使第一和第二基站收发信台的天线传播方向相等的相同位置。第一和第二基站收发信台被配置成具有彼此不同的覆盖区域。
第四天线到第六天线沿垂直轴低于第一天线到第三天线，或第四天线到第六天线具有大于第一天线到第三天线的斜度，结果第一基站收发信台的覆盖区域大于或宽于第二基站收发信台的覆盖区域。第一天线到第六天线具有95°到120°的波束宽度，并且第一基站收发信台服务于特定覆盖区域的长距离区域而第二基站收发信台服务于特定覆盖区域的短距离区域。第一基站收发信台和第二基站收发信台位于两个基站收发信台使用一个天线杆的地方。第一天线和第二天线具有全向小区，尤其是三扇形小区的基站收发信台的结构。
附图说明
参照附图对本发明的详细描述，本发明的上述目的、特征和优点将变得更加清楚，附图中：
图1a是说明根据现有技术三扇区收发信机的结构配置的图；
图1b是说明图1a的现有技术三扇区收发信机的业务覆盖区域的图；
图2a是说明根据本发明对小区多扇区化的装置的第一个实施例的图；
图2b是说明图2a的装置的业务覆盖区域的图；
图3a是说明根据本发明对小区多扇区化的装置的第二个实施例的图；
图3b是说明图3a的装置的业务覆盖区域的图；
图4a是说明根据本发明对小区多扇区化的装置的第三个实施例的图；
图4b是说明图4a的装置的业务覆盖区域的图；和
图5是说明第三个实施例的天线结构和相应覆盖区域的轮廓图。
具体实施方式
本发明用一些45°或60°窄波束天线而不是三扇形小区现存的120°或95°天线，来对移动通信系统，最好是码分多址(CDMA)移动通信系统的小区多扇区化。即，本发明提供通过采用现存的扇区化的基站收发信台(BTS)对小区扇区化或分割的方法。
根据本发明对小区多扇区化的装置的第一个优选实施例，具有90°或120°窄波束天线的三个扇区的两个BTS位于相同的位置，即同一个建筑的同一个天线杆等，并且天线可以换成60°(或45°的天线)。另外，天线彼此以60°分开，由此每个BTS可以服务横跨180°的小区覆盖区域。两个BTS彼此以1 80°分开。相应的，由两个BTS服务的小区的整个业务覆盖区域分成六个扇区，其中一个扇区是两个BTS为端点的扇形形状。
根据本发明对小区多扇区化的装置的第二个优选实施例，具有45°到60°窄波束天线的三个扇区的两个BTS位于相同的位置。天线彼此以120°分开。两个BTS彼此以60°分开。相应的，由两个BTS服务的小区的整个业务覆盖区域分成六个扇区，其中一个扇区是两个BTS为端点的扇形形状。
根据本发明对小区多扇区化的装置的第三个优选实施例，使用120°天线的三个扇区的两个传统BTS位于相同的位置。通过调整每个天线的倾斜角度，整个业务覆盖区域分成一个内部业务区域和一个外部业务区域。相应的，由两个BTS服务的整个业务覆盖区域分成六个扇区，即三个内部扇区和三个外部扇区。
现在提供对上述三个优选实施例的操作的描述。图2a表示根据本发明对小区多扇化的装置的第一个优选实施例；和图2b表示相应的业务覆盖区域。如图所示，该装置包括：具有第一天线210、第二天线220、和第三天线230的第一BTS；和具有第四天线240、第五天线250和第六天线260的第二BTS。
第一天线210服务于扇区α215、第二天线220服务于扇区β225、和第三天线230服务于扇区γ235。第四天线240服务于扇区α′245、第五天线250服务于扇区β′255、和第六天线260服务于扇区γ′265。天线210、220、230、240、250、260是45°到60°的定向天线，并且它们彼此以60°分开。
因此，第一BTS具有服务于扇区α215、扇区β225、和扇区γ235的第一天线210、第二天线220、和第三天线230。第二BTS具有服务于扇区α′245、扇区β′255、和扇区γ′265的第四天线240、第五天线250、和第六天线260。BTS可以服务的范围是从0到180°并且在这个范围内出现扇区之间的越区切换，即软越区切换。
另外，软越区切换出现在第一和第二BTS的边界，例如扇区α215与扇区γ′265的边界和扇区α′245与扇区γ235的边界。
图3a表示根据本发明对小区多扇区化的装置的第二个实施例；和图3b表示相应的业务覆盖区域。如图所示，该装置包括：具有第一天线310、第二天线320、和第三天线330的第一BTS；和具有第四天线340、第五天线350和第六天线360的第二BTS。
第一天线310服务于扇区α315、第二天线320服务于扇区β325、和第三天线330服务于扇区γ335。第四天线340服务于扇区α′345、第五天线350服务于扇区β′355、和第六天线360服务于扇区γ′365。天线310、320、330、340、350、360是45°到60°分定向天线，并且第一BTS的每个天线310、320、330彼此以120°分开。第二BTS的每个天线340、350、360彼此也以120°分开。第一和第二BTS彼此以60°分开，以使在每个扇区之间有可能出现软越区切换。
上述结构并由图3a和3b所说明的本发明的第二个优选实施例不允许出现更软越区切换，即在同一个BTS的两个扇区间的越区切换。例如图3b所示第一BTS的扇区和第二BTS的扇区彼此不相邻，因此，不能出现更软越区切换。
图4a表示根据本发明对小区多扇区化的装置的第三个实施例；和图4b表示相应的业务覆盖区域。如图所示，该装置包括：具有第一天线410、第二天线420、和第三天线430的第一BTS；和具有第四天线440、第五天线450和第六天线460的第二BTS。
第一天线410服务于扇区α415、第二天线420服务于扇区β425、和第三天线430服务于扇区γ435。第四天线440服务于扇区α′445、第五天线450服务于扇区β′455、和第六天线460服务于扇区γ′465。天线410、420、430、440、450、460是95°到120°的定向天线。两个BTS的天线方向是相同的。
第一BTS被配置成以类似于图1a所示的传统方法，基于宏小区的结构而建立天线。以微宏小区配置第二BTS，以容纳邻近覆盖区域的用户。即，第二BTS的天线440、450、460沿垂直轴的高度低于第一BTS的天线410、420、430的高度，或安排第二BTS天线的倾斜角度，以使第一BTS的业务覆盖区415、425、435宽于第二BTS的业务覆盖区445、455、465。
图5说明第三个实施例的天线结构和相应覆盖区域的轮廓图。如图所示，第一BTS的天线410、420、430沿垂直轴的位置高于第二BTS的天线440、450、460，由此分开业务覆盖区。
具有上述结构的第三个优选实施例能通过将小区的业务覆盖区域分成六个覆盖区来服务。即，用扇区α′445、扇区β′455、和扇区γ′465配置短距离区域，并且用扇区α415、扇区β425、和扇区γ435配置长距离区域。该装置具有比图1a和1b所说明的现有技术的三扇区BTS低的扇区化增益。但是本发明的装置使在整个移动通信系统内容纳更多的用户成为可能。
根据本发明从第一个实施例到第三个实施例的六扇区结构可以得到更有效的扇区增益。
本发明基于下面的优点：首先，有可能通过将两个BTS放置在相同的位置，来降低由于给移动通信系统增加额外装备而引起的额外费用，其中每个BTS具有三个窄波束方向性天线。因此，有可能在不扩展小区的情况下进行系统优化。
其次，本发明通过使在相同频率分配之间进行软越区切换成为可能，来改进呼叫质量并保证呼叫持续，但在现有技术中，由于在通信系统用户分布的不平衡，在BTS之间频率分配不同，所以不断出现硬越区切换。
虽然已参照附图对特定的实施例进行了详细描述，但可对本发明进行多种改进和替换。应当理解的是，本发明不局限于所公开的特定形式，相反，所有的改进、等同物、和替换都落入由所附权利要求限定的本发明的精神和范围内。

Claims (18)

1.一种通过对覆盖小区中特定覆盖区域的基站收发信台扇区化来增加移动通信系统的系统容量的多扇区化基站收发信台系统，所述多扇区化基站收发信台系统包括：
具有第一窄波束定向天线、第二窄波束定向天线、和第三窄波束定向天线的第一基站收发信台，其中所述第一、第二和第三天线彼此以60°分开；和
具有第四窄波束定向天线、第五窄波束定向天线、和第六窄波束定向天线的第二基站收发信台，其中所述第四、第五和第六天线彼此以60°分开，所述第一基站收发信台和所述第二基站收发信台位于相同位置，且彼此以180°分开。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述第一天线到所述第六天线具有45°到60°的波束宽度。
3.如权利要求1所述的系统，其中所述第一天线和所述第二天线具有全向小区的基站收发信台的结构。
4.如权利要求2所述的系统，其中所述第一天线和所述第二天线具有三扇形小区的基站收发信台的结构。
5.如权利要求1所述的系统，其中所述第一基站收发信台和所述第二基站收发信台位于两个基站收发信台使用一个天线杆的地方。
6.一种通过对覆盖小区中特定覆盖区域的基站收发信台扇区化来增加移动通信系统的系统容量的多扇区化基站收发信台系统，所述多扇区化基站收发信台系统包括：
具有第一窄波束定向天线、第二窄波束定向天线、和第三窄波束定向天线的第一基站收发信台，其中所述第一、第二和第三天线彼此以120°分开；和
具有第四窄波束定向天线、第五窄波束定向天线、和第六窄波束定向天线的第二基站收发信台，其中所述第四、第五和第六天线彼此以120°分开，所述第一基站收发信台和所述第二基站收发信台位于相同位置，且彼此以60°分开。
7.如权利要求6所述的系统，其中所述第一天线到所述第六天线具有45°到60°的波束宽度。
8.如权利要求6所述的系统，其中所述第一天线和所述第二天线具有全向小区的基站收发信台的结构。
9.如权利要求7所述的系统，其中所述第一天线和所述第二天线具有三扇形小区的基站收发信台的结构。
10.如权利要求6所述的系统，其中所述第一基站收发信台和所述第二基站收发信台位于两个基站收发信台使用一个天线杆的地方。
11.一种通过对覆盖小区中特定覆盖区域的基站收发信台扇区化来增加移动通信系统的系统容量的多扇区化基站收发信台系统，所述多扇区化基站收发信台系统包括：
具有第一窄波束定向天线、第二窄波束定向天线、和第三窄波束定向天线的第一基站收发信台，其中所述第一、第二和第三天线彼此以120°分开；和
具有第四窄波束定向天线、第五窄波束定向天线、和第六窄波束定向天线的第二基站收发信台，其中所述第四、第五和第六天线彼此以120°分开，其中所述第一和第二基站收发信台位于使所述第一和第二基站收发信台的所述天线传播方向相等的相同位置，和其中使所述第一和第二基站收发信台具有彼此不同的覆盖区域。
12.如权利要求11所述的系统，其中所述第四天线到所述第六天线沿垂直轴低于所述第一天线到所述第三天线。
13.如权利要求11所述的系统，其中所述第四天线到所述第六天线具有大于所述第一天线到所述第三天线的斜度，结果所述第一基站收发信台的覆盖区域大于所述第二基站收发信台的覆盖区域。
14.如权利要求11所述的系统，其中所述第一天线到所述第六天线具有95°到120°的波束宽度。
15.如权利要求11所述的系统，其中所述第一基站收发信台服务于特定覆盖区域的长距离区域而所述第二基站收发信台服务于特定覆盖区域的短距离区域。
16.如权利要求11所述的系统，其中所述第一天线和所述第二天线具有全向小区的基站收发信台的结构。
17.如权利要求11所述的系统，其中所述第一天线和所述第二天线具有三扇形小区的基站收发信台的结构。
18.如权利要求11所述的系统，其中所述第一基站收发信台和所述第二基站收发信台位于两个基站收发信台使用一个天线杆的地方。
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