CN1745598A - 无线电通信系统、基站设备、下行传输定向特性控制方法 - Google Patents

无线电通信系统、基站设备、下行传输定向特性控制方法 Download PDF

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Abstract

在基站与终端进行通信时，通信比特率计算单元(24)计算下行链路通信数据的累积比特率，并对每个扇区的比特率进行总计。幅度/相位控制单元(23)检测从通信比特率计算单元(24)报告过来的每个扇区的累积比特率是否高于第一阈值或低于第二阈值。如果累积比特率高于第一阈值，则幅度/相位控制单元(23)执行定向特性控制，以使相应扇区的区域范围变窄为小于标准区域范围的范围。如果累积比特率低于第二阈值，则幅度/相位控制单元(23)执行定向特性控制，以使相应扇区的区域范围扩展为大于标准区域范围的范围。

Description

无线电通信系统、基站设备、下行传输定向特性控制方法
技术领域
本发明涉及无线电通信系统、基站设备、其中所使用的下行链路传输定向特性控制方法及其中的程序，更具体地，涉及基于CDMA(码分多址)方案的无线电通信系统中的终端之间的干扰的降低。
背景技术
基于CDMA方案的无线电通信系统是一种通信方案，其特征在于通过向各个通信终端分配具有正交性的编码并利用编码对通信信号进行复用来降低通信终端之间的干扰。另一方面，已经使现在的移动通信系统标准化，以便不仅支持语音通信，还支持分组的数据通信等。在基于CDMA方案的移动通信系统中，可以通过根据执行通信时的比特率改变正交编码的扩频率(＝扩频之后的码片率/扩频之前的比特率)，并通过针对以更高比特率彼此进行通信的通信终端降低扩频率并执行编码复用，来增加每比特功率。
如图8所示，上述传统移动通信系统中的自适应天线基站设备包括基站控制单元1、基带处理单元8、无线电发射/接收单元31到3n、以及发射/接收天线41到4n。将基站控制单元1与基站设备中除发射/接收天线41到4n之外的所有组件相连(包括基带处理单元8、无线电发射/接收单元31到3n、以及执行语音和数据处理等的组件(未示出))，并且基站控制单元1具有与通信/主站设备(未示出)进行接口的功能，以便对控制/监视数据进行通信。通过无线电发射/接收单元31到3n，将基带处理单元8与发射/接收天线41到4n相连，并且基带处理单元8具有针对通过发射/接收天线41到4n发射到通信终端(未示出)/从通信终端接收到的通信数据执行编码处理和解码处理的功能。即，基带处理单元8包括：编码处理单元81，针对发射数据执行编码计算；解码处理单元82，针对接收数据执行解码计算；以及幅度/相位控制单元83，针对通信数据执行幅度/相位计算，以便对自适应天线进行方向性控制。无线电发射/接收单元31到3n中的每一个均与发射/接收天线41到4n中的相应一个相连，并且具有：将来自基带处理单元8的数据转换为射频频带中的数据，并通过发射/接收天线41到4n中的相应一个将其进行发射的功能；以及将发射/接收天线41到4n中的相应一个接收到的射频频带中的信号转换为基带中的信号，并将其输出到基带处理单元8。
针对上述自适应天线基站设备，已经对其中根据从通信终端报告过来的上行链路通信差错率或接收功率或下行链路差错率等控制下行链路定向特性的方案进行了研究(例如，2001年6月25日、由KeijiTachikawa、Maruzen编写的“W-CDMA Mobile Communication Systems，第二章：Radio transmission scheme”，第79-86页)。此外，已经提出了利用对基于CDMA方案的下行链路信道的阵列天线方向性控制改进从高功率、高速传输用户到低速传输用户的干扰特性的方法(例如，参见日本专利待审NO.2002-246970：第5-9页，图1)。根据此方法，在解扩(despreading)单元解扩来自移动台(通信终端)的上行链路信道扩频信号之后，无线电波到达方向估计装置估计移动台的方向，并且各个发射功率确定装置根据由数据发射速度确定装置针对移动台确定的数据传输速度确定传输功率。旁瓣电平设置装置根据高速传输和低速传输之间的数据传输速率或扩频率，确定针对主瓣的旁瓣电平抑制值，并且无效设置装置对主瓣附近的干扰进行抑制。然后，传输方向性图案形成装置确定传输图案。
然而，在传统无线电通信系统中，由于无线电通信的特性，基站和通信终端之间的传播条件总是发生改变，因此，难以稳定地维持通信信道之间理想的正交性。实际上，这通常导致与其它通信终端通信时的干扰。因此，在基于CDMA方案的无线电通信系统中，这种干扰得到降低的程度极大影响到系统通信能力的增加/降低。此外，在传统无线电通信系统中，根据执行通信的比特率改变正交编码的扩频率，并降低以更高比特率执行通信的通信终端的扩频率，以执行编码复用。因此，在传统无线电通信系统中，与低速语音终端相比，具有高通信比特率的一个通信终端对系统的影响(干扰)更大。结果，当具有高通信比特率的通信终端集中在一个区域(例如，扇区)时，该区域中的能力可能到达其上限，尽管该区域中通信终端的数据看上去很少。这个问题即使利用上述专利参考文件中的技术也不能得到解决。
发明内容
本发明的目的是提供一种无线电通信系统、基站设备、其中使用的下行链路传输定向特性控制方法、以及因之的程序，这可以解决上述问题，并使同一扇区中高通信速率的终端对下行链路干扰的影响最小化。
为了实现上述目的，根据本发明，提供了一种无线电通信系统，包括：基站设备，具有可以控制方向性的天线；以及在基站设备的服务区内执行与基站设备的无线电通信的通信终端，所述基站设备包括：装置，用于针对通过对表示所述基站设备的服务区的小区进行划分而形成的多个扇区中的每一个，计算下行链路通信比特率的累积值，以及控制装置，用于根据计算出的下行链路通信比特率的累积值执行区域控制，以使每个扇区的下行链路通信比特率实质上相同。
此外，根据本发明，提供了一种基站设备，包括：天线，可以控制其方向性；装置，用于针对通过对表示所述基站设备的服务区的小区进行划分而形成的多个扇区中的每一个，计算下行链路通信比特率的累积值，以及控制装置，用于根据计算出的下行链路通信比特率的累积值执行区域控制，以使每个扇区的下行链路通信比特率实质上相同。
此外，根据本发明，提供了一种用于基站设备的下行链路传输定向特性控制方法，所述设备具有可以控制方向性的天线，其中，基站设备包括：针对通过对表示所述基站设备的服务区的小区进行划分而形成的多个扇区中的每一个，计算下行链路通信比特率的累积值的步骤，以及根据计算出的下行链路通信比特率的累积值执行区域控制，以使每个扇区的下行链路通信比特率实质上相同的步骤。
此外，根据本发明，提供了一种用于下行链路传输定向特性控制方法的程序，所述方法用于具有可以控制方向性的天线的基站，所述程序使计算机执行以下进程：针对通过对表示所述基站设备的服务区的小区进行划分而形成的多个扇区中的每一个，计算下行链路通信比特率的累积值的进程；以及根据计算出的下行链路通信比特率的累积值执行区域控制，以使每个扇区的下行链路通信比特率实质上相同的进程。
附图说明
图1是示出了根据本发明实施例的基站设备的配置的方框图；
图2是示出了根据本发明实施例的基站设备的发射操作的流程图；
图3是示出了图1中的幅度/相位控制单元的定向特性控制的流程图；
图4是示出了根据本发明实施例的基站设备的接收操作的流程图；
图5是示出了由根据本发明实施例的基站设备支持的小区的初始状态的示意图；
图6是示出了在根据本发明实施例的基站设备执行控制之后的小区的状态的示意图；
图7是根据本发明另一实施例的定向特性控制的流程图；以及
图8是示出了传统基站设备的配置的方框图。
具体实施方式
接下来，将参考附图描述本发明的实施例。图1是示出了根据本发明实施例的基站设备的配置的方框图。参照图1，根据本发明实施例的基站设备是在无线电通信系统中使用的自适应天线基站设备，更具体地，利用CDMA(码分多址)方案的移动通信系统用于根据每个扇区(通过对表示基站的服务区的小区进行划分来获得)的通信比特率执行下行链路传输定向特性控制。
在上述背景下，考虑到基于CDMA方案的无线电通信系统中下行链路通信的干扰影响系统能力，此实施例的基站设备执行区域控制以使每个区域的下行链路比特率尽可能一致。在此情况下，上述区域表示通过对小区进行划分得到的服务区域。将此划分后得到的区域称为扇区。
根据本发明实施例的基站设备包括基站控制单元1、基带处理单元2、无线电发射/接收单元31到3n，以及发射/接收天线41到4n。参照图1，具有相同术语的组件的数量并不表示执行实施例时组件的最少必需数量，仅仅作为用于解释的实例示出。
将基站控制单元1与基站设备中除发射/接收天线41到4n之外的组件相连(包括基带处理单元2、无线电发射/接收单元31到3n、以及执行语音和数据处理等的组件(未示出))，并且其具有与通信/主站设备(未示出)进行接口的功能，以便通信控制/监视数据。将基带处理单元2通过无线电发射/接收单元31到3n与发射/接收天线41到4n相连，并且其具有针对通过天线发射到通信终端(未示出)/从通信终端接收到的通信数据执行编码处理和解码处理的功能。即，基带处理单元2包括：编码处理单元21，针对发射数据执行编码计算；解码处理单元22，针对接收数据执行解码计算；幅度/相位控制单元23，针对通信数据执行幅度/相位计算，以便对自适应天线进行方向性控制；通信比特率计算单元24，针对通信数据执行通信速率计算；以及记录介质25，将用于实现处理的程序(计算机可执行程序)存储在各自的单元中。将无线电发射/接收单元31到3n中的每一个均与发射/接收天线41到4n中的相应一个相连，并且均具有：将来自基带处理单元2的数据转换为射频频带中的数据，并通过发射/接收天线41到4n中的相应一个将其进行发射的功能；以及将从发射/接收天线41到4n中的相应一个中接收到的射频频带中的信号转换为基带中的信号，并将其输出到基带处理单元2。
图2是示出了根据本发明实施例的基站设备的发射操作的流程图。图3是示出了图1中的幅度/相位控制单元23执行的定向特性控制的流程图。图4是示出了本发明实施例的基站设备的接收操作的流程图。将参考图1到4来描述本发明实施例的基站设备的操作。
将要从基站设备发射到通信终端(移动台)(未示出)的下行链路数据从主站设备输入到基站设备。由基站控制单元1接收从主站设备输入过来的通信数据(图2中步骤S1)，并将其传送到基带处理单元2。在基带处理单元2中，编码处理单元21将该通信数据转换为无线电接口格式的数据，并执行诸如纠错等编码处理(图2中步骤S2)。通过幅度/相位控制单元23对已编码通信数据的幅度和相位分量进行控制，以便当从发射/接收天线41到4n发射数据时，形成需要的方向性(图2中步骤S3)，从而针对发射/接收天线41到4n中的每一个产生发射数据(图2中步骤S4)。
将来自幅度/相位控制单元23的输出数据发送到分别与发射/接收天线41到4n相对应的无线电发射/接收单元31到3n。无线电发射/接收单元31到3n执行到射频频带的频率转换、无线电调制、滤波、放大等(图2中步骤S6)。通过发射/接收天线41到4n发射结果数据(图2中步骤S7)。
通信比特率计算单元24计算在基站与通信终端进行通信时的下行链路通信数据的累积比特率，并对针对每个扇区计算出的数据进行总计(图3中步骤S11)。幅度/相位控制单元23检查从通信比特率计算单元24报告过来的每个扇区的累积比特率是否高于预定第一阈值(图3中步骤S12)。如果累积比特率高于第一阈值，则幅度/相位控制单元23执行定向特性控制，以便使相应扇区的区域范围缩小为小于预定标准区域范围的范围(图3中步骤S13)。当累积比率变得高于预定第一阈值时，幅度/相位控制单元23检查从通信比特率计算单元24报告过来的每个扇区的累积比特率是否低于预定第二阈值(图3中步骤S14)。如果累积比特率低于第二阈值，则幅度/相位控制单元23执行定向特性控制，以使相应扇区的区域范围扩展为大于标准区域范围的范围(图3中步骤S15)。假设在此情况下，当各个扇区中的通信比特率彼此相等时，与扇区的宽度相对应的“标准区域范围”表示一个扇区区域。
相反，当通过发射/接收天线41到4n接收从通信终端发送过来的无线电波时，将来自通信终端、由基站接收到的上行链路通信数据发送到与发射/接收天线41到4n相对应的无线电发射/接收单元31到3n(图4中步骤S21)。无线电发射/接收单元31到3n针对上行链路通信数据执行低噪声放大、无线电解调、滤波、到基带的频率转换等，并将结果数据输出到基带处理单元2(图4中步骤S22)。在基带处理单元2中，解码处理单元22针对上行链路通信数据执行纠错处理、从无线电接口格式到优先信道格式的转换等(图4中步骤S23)，并通过基站控制单元1，将结果数据发射到主站设备(图4中步骤S24)。注意，在基带处理单元2中，当要接收来自无线电发射/接收单元31到3n的上行链路接收信号时，可以由解码处理单元22通过幅度/相位控制单元23对该信号进行处理，如下行链路信号的情况一样。在任一情况下，不会对上行链路数据的传输路径强加任何限制，特别是因为并未对此实施例的要点施加任何影响。
图5是示出了由根据本发明实施例的基站设备支持的小区(区域)的初始状态的示意图。图6是示出了受到根据本发明实施例的基站设备控制的小区的状态的示意图。将参考图5和6来描述如何通过根据本发明实施例的基站设备改变每个扇区中的定向特性。图5示意性示出了由根据此实施例的基站设备服务的区域(初始状态)。参考数字5表示根据本发明实施例的基站设备。区域6表示由根据本发明实施例的基站设备服务的小区，而区域61到63表示区域6中的扇区。
区域6由三个扇区61到63组成并不是必需的。参照图5，将其中三个扇区61到63彼此相等的状态假设为其中各个扇区61到63中的下行链路通信比特率的总计彼此相等(在动态控制下行链路定向特性之前的状态)的状态。图6示出了其中通信终端处于扇区61到63的状态。假设在此情况下，执行低比特率通信(例如，语音通信)的通信终端70处于扇区61中，执行高比特率通信(例如，视频广播)的通信终端71和72处于扇区62中，以及执行高比特率通信的通信终端73处于扇区63中。此时，基带处理单元2的通信比特率计算单元24计算扇区61到63中的累积下行链路通信比特率。结果，获得指示扇区62中(其中存在高比特率终端71和72)的速率最高、扇区63中(其中存在高比特率终端73)的速率第二高、以及扇区61中(其中存在低比特率终端70)的速率第三高的输出。将此结果输出到基带处理单元2的幅度/相位控制单元23，结果，执行定向特性控制，以使其中积累比率率为最高的扇区62的区域范围变窄为最小范围，使扇区63的范围变窄为第二小的范围，以及使扇区61的范围变窄为第三小的范围。可以设想到各种方法作为计算累积比特率(瞬时值或统计值)的方法，以及根据每个扇区中的累积比特率控制定向特性的方法(计算比特率的反比的方法、计算差值的方法等)。但是，在此情况下，并非指定了这些方法，因为其对根据此实施例的设备配置没有任何重大影响。
在此实施例中，针对每个扇区计算累积下行链路通信比特率，并根据计算结果控制下行链路定向特性，以使其中通信比特率较高的扇区的范围变窄。这能够减小受干扰影响的区域范围。因此，可以使同一扇区中高通信速率终端对下行链路干扰的影响最小化。此外，在此实施例中，由于可以进行定向特性控制以使各个扇区中累积下行链路通信比特率进行均衡，可以使基站设备所服务的小区中能够容纳的通信终端的数量的变化变得平滑。此外，正如在传统技术中一样，可以根据基站内的闭路信息进行控制，代替基于来自通信终端的报告信息(反馈)的控制。因此，可以实现此实施例，而与通信终端的功能无关。
图7是示出了根据本发明另一实施例的定向特性控制的流程图。由于根据本发明另一实施例的基站设备的配置与图1中示出的根据本发明实施例的基站设备的配置相同，将参照图1到7描述根据本发明另一实施例的定向特性控制。
通信比特率计算单元24计算在基站与通信终端进行通信时的下行链路通信数据的累积比特率，并对针对每个扇区计算出的数据进行总计(图7中步骤S31)。幅度/相位控制单元23计算从通信比特率计算单元24报告过来的各个扇区中累积比特率的比值(图7中步骤S32)。当计算累积比特率的比值时，幅度/相位控制单元23执行定向特性控制，以使各个扇区的区域范围的比值与各个扇区中累积比特率的比值成反比(图7中步骤S33)。
在此实施例中，针对每个扇区计算累积下行链路通信比特率，并执行下行链路定向特性控制，以使各个扇区的区域范围的比值与各个扇区的累积比特率的比值成反比。这能够使同一扇区中高通信速率的终端对下行链路干扰的影响最小化，而扇区之间并不产生间隙。
正如以上所描述的那样，根据上述实施例，实现上述配置和操作能够得到使同一扇区中高通信速率终端对下行链路干扰的影响最小化的效果。

Claims (18)

1、一种无线电通信系统，包括：基站设备，具有能够控制其方向性的天线；以及通信终端，在所述基站设备的服务区内执行与所述基站设备的无线电通信，其特征在于：
所述基站设备包括：
装置，用于针对通过对表示所述基站设备的服务区的小区进行划分而形成的多个扇区中的每一个，计算下行链路通信比特率的累积值，以及
控制装置，用于根据计算出的下行链路通信比特率的累积值执行区域控制，以使每个扇区的下行链路通信比特率实质上一致。
2、根据权利要求1所述的无线电通信系统，其特征在于：所述控制装置根据下行链路通信比特率的累积值，对多个天线执行下行链路传输定向特性控制，以调节/控制多个扇区的区域范围。
3、根据权利要求2所述的无线电通信系统，其特征在于：当下行链路通信比特率的累积值较高时，所述控制装置执行下行链路传输定向特性控制，以使扇区的区域范围变窄为小于预定标准区域范围的范围。
4、根据权利要求2所述的无线电通信系统，其特征在于：当下行链路通信比特率的累积值较低时，所述控制装置执行下行链路传输定向特性控制，以使扇区的区域范围变宽为大于预定标准区域范围的范围。
5、根据权利要求2所述的无线电通信系统，其特征在于：所述控制装置执行下行链路传输定向特性控制，从而使扇区的区域范围的比值与下行链路通信比特率的累积值的比值成反比。
6、一种基站设备，其特征在于包括：
天线，能够控制其方向性；
装置，用于针对通过对表示所述基站设备的服务区的小区进行划分而形成的多个扇区中的每一个，计算下行链路通信比特率的累积值，以及
控制装置，用于根据计算出的下行链路通信比特率的累积值执行区域控制，以使每个扇区的下行链路通信比特率实质上一致。
7、根据权利要求6所述的基站设备，其特征在于：所述控制装置根据下行链路通信比特率的累积值，对多个天线执行下行链路传输定向特性控制，以调节/控制多个扇区的区域范围。
8、根据权利要求7所述的基站设备，其特征在于：当下行链路通信比特率的累积值较高时，所述控制装置执行下行链路传输定向特性控制，以使扇区的区域范围变窄为小于预定标准区域范围的范围。
9、根据权利要求7所述的基站设备，其特征在于：当下行链路通信比特率的累积值较低时，所述控制装置执行下行链路传输定向特性控制，以使扇区的区域范围变宽为大于预定标准区域范围的范围。
10、根据权利要求7所述的基站设备，其特征在于：所述控制装置执行下行链路传输定向特性控制，以使扇区的区域范围的比值与下行链路通信比特率的累积值的比值成反比。
11、根据权利要求6所述的基站设备，其特征在于：针对去往通信终端的传输数据，所述控制装置执行到无线电接口格式的转换和用于纠错的编码处理。
12、根据权利要求6所述的基站设备，其特征在于：针对来自通信终端的接收数据，所述控制装置执行纠错处理和用于从无线电接口格式的转换的解码处理。
13、一种用于基站设备的下行链路传输定向特性控制方法，所述设备具有能够控制其方向性的天线，其特征在于：
基站设备包括：
针对通过对表示所述基站设备的服务区的小区进行划分而形成的多个扇区中的每一个，计算下行链路通信比特率的累积值的步骤，以及
根据计算出的下行链路通信比特率的累积值执行区域控制，以使每个扇区的下行链路通信比特率实质上相同的步骤。
14、根据权利要求13所述的下行链路传输定向特性控制方法，其特征在于执行区域控制的步骤包括：根据下行链路通信比特率的累积值，对多个天线执行下行链路传输定向特性控制，以调节/控制多个扇区的区域范围的步骤。
15、根据权利要求14所述的下行链路传输定向特性控制方法，其特征在于执行区域控制步骤包括：当下行链路通信比特率的累积值较高时，执行下行链路传输定向特性控制，以使扇区的区域范围变窄为小于预定标准区域范围的范围的步骤。
16、根据权利要求14所述的下行链路传输定向特性控制方法，其特征在于执行区域控制的步骤包括：当下行链路通信比特率的累积值较低时，执行下行链路传输定向特性控制，以使扇区的区域范围变宽为大于预定标准区域范围的范围的步骤。
17、根据权利要求14所述的下行链路传输定向特性控制方法，其特征在于执行区域控制的步骤包括：执行下行链路传输定向特性控制，以使扇区的区域范围的比值与下行链路通信比特率的累积值的比值成反比的步骤。
18、一种用于下行链路传输定向特性控制方法的程序，所述方法用于具有能够控制其方向性的天线的基站，所述程序使计算机执行以下进程：针对通过对表示所述基站设备的服务区的小区进行划分而形成的多个扇区中的每一个，计算下行链路通信比特率的累积值的进程；以及根据计算出的下行链路通信比特率的累积值执行区域控制，以使每个扇区的下行链路通信比特率实质上一致的进程。
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