CN1846362A - 在支持较软切换的移动通信系统中的反向链路组合装置和方法 - Google Patents

Abstract

公开基站装置及其方法，该装置和方法支持位于分为多个扇区的小区中的移动台的通信服务。该装置包括接收机，用于通过经由多个扇区的多条路经接收从移动台发送的信号，并且解调和输出从接收机输出的信号；和组合器，用于组合并输出从接收机输出的信号。

Description

在支持较软切换的移动通信系统中的反向链路组合装置和方法

技术领域

本发明涉及码分多址(下面简称为‘CDMA’)移动通信系统及其方法。更特别的是，本发明涉及基站中的反向链路接收信号组合装置及其方法，其中基站支持将小区分为多个扇区。

背景技术

CDMA模式通信系统包括用于向位于预定区域中的移动台提供服务的多个基站和基站控制器，并且还包括基站管理系统、交换中心系统和位置注册系统来管理多个基站控制器。每个基站向其提供服务的区域称为“小区”，并且一个小区通常分为三个扇区。位于小区中的移动台建立移动台和向相关小区提供服务的基站之间的业务信道等，并且通过所建立的业务信道执行语音信息和数据的通信。

上述CDMA移动通信系统提供切换功能，当移动台从一个基站的覆盖范围移动到另一个基站的移动范围时，或者当移动台从天线区域移动到基站的不同区域时，即当移动台从一个业务信道改变到新的业务信道时需要切换处理。

在切换处理期间，通过集成从多个基站发送的信号和语音信息以便不降低通信质量是非常重要的。在CDMA系统中提供各种切换模式以便保持呼叫的连续性。从保持呼叫的连续性、系统的负载等方面看来，切换根据各自模式和处理内容是可以不同的。

各种切换模式包括软切换模式和硬切换模式。硬切换模式是当移动台(MS)在使用不同频率的基站(BS)之间移动时，或者当移动台在连接到不同移动交换中心(MSC)的基站(BS)之间移动时使通信继续的处理。

软切换是当移动台在连接到相同移动交换中心的基站之间移动，或者在使用相同频率的基站之间移动时使通信继续的处理。软切换包括小区间软切换，BSC间切换等，并且更特别的是，扇区间切换称为“较软切换”。

较软切换是当移动台从某个基站的特定服务区移出，从而位于不同的服务区时使通信继续的处理。

为此，移动台测量包含在相邻列表中的相邻导频PN的导频信号强度，并且执行用于切换的一组维护处理。在该组维护处理中，当在通信中时，移动台不仅连续测量/管理活动集的导频信号(具有大于预定阈值的导频强度(‘导频强度’＞‘T_ADD’))，而且连续测量/管理候选集和相邻集的导频信号。然后，移动台测量接收电平、接收的信号分量的延迟或相对延迟，其中所述接收的信号是从每个基站通过多通道输出的。在通信期间，当从基站(用于发送包含在候选集和相邻集中的导频信号)接收的导频信号电平跌到低于‘T_Drop’，或从基站(用于发送包含在候选集和相邻集中的导频信号)接收的导频信号电平上升到‘T_ADD’之上时，移动台向基站发送导频强度测量消息(下面，简称为“PSMM”)。已经接收到PSMM的基站执行切换判决处理，并且通过切换方向消息(HDM)将该判决结果通知移动台。

以下将参照图1使用上述的一系列顺序描述正在移动的移动台的较软切换处理。为了方便，将参照图2说明支持三个扇区的移动通信的切换处理作为例子。

如图2所示，基站系统支持三个扇区，即α扇区201、β扇区202和γ扇区203。移动台从作为服务扇区的α扇区201移动到作为目标扇区的β扇区202。

现在参照图1，当进入切换区域时，移动台测量包含在相邻列表中的导频的PN强度，并且向基站发送PSMM(步骤100)，该PSMM包括β扇区的导频强度大于预定阈值(Ec/Io＞T_ADD)的消息，从而报告了新包含在相邻/候选集中的导频的相位和强度。然后，基站从PSMM获得对于移动终端来说β扇区的导频强度大于α扇区的信息。在步骤110，基站通过信道元件(CE)向基站控制器(BSC)报告从移动台接收的PSMM，以便基站控制器可以确定切换的种类。在步骤120，基站控制器确定切换的种类为较软切换，并且通过信道元件向基站发送请求执行较软切换的消息。在步骤130，基站分配新的正交码(沃尔什码)，并且将其报告给基站控制器。当基站从基站控制器接收到应答(步骤140)时，基站向移动台发送切换方向消息(HDM)，由此通知移动台该移动台处于较软切换状态中(步骤150)。然后，移动台将α扇区的导频PN和β扇区的导频PN添加到活动集，以便可以通过α扇区和β扇区执行通信。在步骤160中，基站从移动台接收切换完成消息(HCM)，该消息指示较软切换完成。然后，基站在步骤170向基站控制器报告较软切换完成，并且结束较软切换处理。如图2所示，在移动台较软切换到β扇区完成后，基站仅从移动台通过多通路发送的信号中接收并组合通过β扇区发送的信号。

同时，在上述支持较软切换的系统中，用于增加从基站从移动台形成的前向链路和从移动台到基站形成的反向链路的传输率(吞吐量)的方法包括：用于组合通过如图2所示的多通路发送的相同信号的分集方法，以及使用如图2所示用于将小区分为三个扇区来提供服务的多扇区系统的方法。在上述方法中，在为了增加传输率的目的而增加扇区的数量的情况下，前向链路的传输率增加，但是不可能获得反向链路的传输率的连续增加。

在反向链路的情况下，出现这种情况的原因是基站调制解调器的查找器(finger)的数量是有限的，从而使Rx分集的应用是不可能的，其中调制解调器解调在多扇区系统中接收的信号。

例如，假设存在采用反向链路Rx分集的六扇区系统和不采用反向链路Rx分集的十二扇区系统。通常，由于Rx分集增益根据信道模型具有3dB或更多增益，在十二扇区系统中的反向链路的传输率变得小于六扇区系统中的反向链路的传输率的一半。如上所述，多扇区系统具有前向链路的传输率增加但反向链路的传输率降低的问题。

因此，存在增加支持较软切换的移动通信系统中的反向链路的传输率，并且在基站中组合所接收的信号的需要。

发明内容

因此，开发出本发明来解决在现有技术中出现的上述问题，并且本发明的目标是提供增加支持较软切换的移动通信系统中反向链路的传输率的基站装置，以及在基站装置中组合所接收的信号的方法。

为了完成该目标，根据本发明的一个方面，提供支持位于分为多个扇区的小区中的移动台的通信服务的基站装置及其方法。该装置包括接收机，用于通过经由多个扇区的多条路经接收从移动台发送的信号，并且解调和输出从接收机输出的信号；和组合器，用于组合并输出从接收机输出的信号。

附图说明

通过结合附图对本发明的优选实施例进行详细描述，本发明的上述目的和优点将会变得更加清楚，其中：

图1是图解移动通信系统中的常规较软切换的处理的图；

图2是图解用于常规三扇区移动通信系统中的反向链路的接收信号组合方法的图；

图3是图解用于根据本发明实施例的三扇区移动通信系统中的反向链路的接收信号组合方法的图；

图4是图解根据本发明实施例的在多扇区移动通信系统中执行反向链路接收信号组合操作的基站装置的方框图；

图5是图解根据本发明实施例的在多扇区移动通信系统中的基站装置的反向链路接收信号组合方法的流程图；

图6A是图解根据本发明实施例的在六扇区移动通信系统中的反向链路接收信号组合方法的图；

图6B是显示基于根据本发明实施例的在六扇区移动通信系统中的反向链路接收信号组合方法的反向链路传输率(吞吐量)的模拟结果的图；

图7A是图解根据本发明实施例的在十二扇区移动通信系统中的反向链路接收信号组合方法的图；

图7B是显示基于根据本发明实施例的在十二扇区移动通信系统中的反向链路接收信号组合方法的反向链路传输率(吞吐量)的模拟结果的图；和

图8是显示基于根据本发明实施例的在十二扇区移动通信系统中的信号-干扰和噪声比(SINR)的反向链路中的传输率的变化的图。

在附图中，应该注意的是，由相同的附图标记指示相同或相似的元件。

具体实施方式

下面，将参照附图描述根据本发明的优选实施例。在本发明的下面描述中，为了简明，这里省略了公知功能和配置的详细描述。

本发明的实施例提供不仅从特定基站发送的信号中接收并组合通过活动集中的扇区发送的信号而且接收并组合通过非活动集中的扇区发送的信号、以便增加移动通信系统中的反向链路的传输率的装置和方法，该系统包括支持将小区分为多个扇区的基站。例如，在如图3所示支持三个扇区的移动通信系统的情况下，基站不仅接收并组合通过活动集中的β扇区302发送的所有信号，而且接收并组合通过α扇区301和γ扇区303发送的所有信号。

将参照图4和5详细描述根据本发明的实施例的、如上所述的基站装置，以及基站装置中接收并组合反向链路的信号的操作。

图4是图解根据本发明一个实施例的在包括支持多扇区的基站的多扇区移动通信系统中的反向链路接收信号组合装置的方框图。

图4所示的接收信号组合装置支持分为如图3所示的三个扇区的小区，并且配置来使得对应于每个扇区的接收部件可以同时接收信号。然而，应该注意的是，本发明的实施例的范围不限于图4所示的装置，而且可以应用到支持分为六个扇区、十二扇区等的小区的装置中。

在图4所示的装置中，移动台位于β扇区，因此β扇区显示为激活扇区，但是激活扇区可以改变。

此外，图4显示的反向链路接收信号组合装置对应于每个特定的基站。

参照图4，接收部件α400对应于图3所示的α扇区301，并且接收/解调从位于β扇区302的移动台输出的信号中、经由α扇区301衍射/反射并发送的信号。更具体地说，接收部件α400包括α天线401(定向天线)来接收从α扇区301发送的信号。射频(RF)处理部件402将从α天线401输出的模拟信号转换为数字信号。搜索器α410检测从RF处理部件402输出的信号强度，检测接收到具有大于预定水平的强度的信号的有效路径，并且将检测到的路径分配到多个查找器(finger)，即，查找器α411到查找器α41N。查找器α411到查找器α41N中的每一个解调通过所分配的路径接收的信号，并且发送解调的信号。

接收部件β403和接收部件γ406分别对应于图3所示的β扇区302和γ扇区303，并且分别接收/解调从位于β扇区302的移动台输出的信号中、经由β扇区302和γ扇区303衍射/反射并发送的信号。接收部件β403和接收部件γ406具有与上述接收部件α400相同的结构。

此外，如果基站提供服务的小区分为相对多的扇区，则从对应于每个扇区的接收部件中，对应于与移动台所处的位置相对的扇区的接收部件从移动台接收低质量信号。因此，在这种情况下，可以通过从包含在基站中的控制器(未示出)接收的开关信号来关闭对应于与移动台所处位置相对的扇区的接收部件的操作。

信号检查部件440测量从接收部件400、403和406输出的信号的信号-干扰和噪声比(下面简称为‘SINR’)。信号检查部件440存储预定的SINR阈值，并且仅允许具有高于预定阈值的SINR的信号通过到组合器450。为消除不必要的信号(诸如从对应于与移动台所处位置相对的扇区接收的信号)和仅接收增加传输率的信号的目的来执行信号检查部件440的这种检查操作。即，参照图3，由于移动台位于β扇区302，所以与从接收部件α400和接收部件γ406输出的信号相比，相对较多的、从接收部件β403输出的信号可以通过信号检查部件440。

将参照图8在下面详细描述确定SINR的阈值的详细实例。

组合器450组合从信号检查部件440输出的信号，并且估算通过多条接收路径接收的原始信号。

在下面的描述中，将参照图5中的流程图说明上述装置的操作，以便说明根据本发明实施例的、在支持多扇区的移动通信系统的基站装置中通过反向链路接收的信号的组合方法。

通过较软切换确定活动集的扇区和非活动集的扇区的处理等同于上述的常规处理，并且不包含在本发明的范围中。因此，将省略确定处理的详细描述，并且本发明的实施例的描述将在通过较软切换预先确定活动集和非活动集的假设下进行。

在步骤500中，基站对应于活动集和非活动集的扇区的接收部件接收从位于特定扇区的移动台发送的信号。接收到接收部件中的信号是在预定时间段内接收的相同信号。从相应接收部件400、403和406的天线401、404和408输出信号作为模拟信号，并且在RF处理部件402、405和409中转换为数字基带信号。在搜索器410、420和430中测量转换为数字信号的信号的强度，并且只有那些具有高于阈值的强度的信号分配有查找器(finger)。每个查找器解调和输出有效路径的、所分配/接收的信号。

然后，在步骤500，由各个接收部件400、403和406解调的数据输入到基站的信号检查部件440，信号检查部件440在步骤510测量输入信号的SINR。在步骤520，确定每个SINR是否大于预定的阈值。作为步骤520的检查的结果，如果确定SINR大于预定的阈值，则信号检查部件440向组合器450输出相关信号。相反，作为步骤520的检查结果，如果确定SINR不大于预定的阈值，则信号检查部件440不向组合器450输出相关信号。输出到组合器450的信号在步骤530中组合成作为原始信号的输出。

即，根据本发明的实施例，基站不仅通过用于从活动集的扇区(特定移动台所在的地方)接收信号的天线，而且通过用于从小区中不同扇区接收信号的天线，接收从位于基站区域的特定移动台发送的信号。然后，基站组合所接收的信号中具有高于阈值的强度的部分，由此改善传输率。

然而，基站装置可构造来组合所有接收到的信号而不用确定预定的阈值。

下面将参照采用反向链路Rx分集的六扇区系统和没有采用反向链路Rx分集的十二扇区系统的模拟结果，来描述根据本发明实施例的改善传输率的效果。

图6A是解释根据本发明实施例的、支持两个扇区的移动通信系统中通过反向链路接收的信号的组合方法的图。

如图6A所示，基站系统支持六个扇区，包括A扇区601、B扇区602、C扇区603、D扇区604、E扇区605和F扇区606。当移动台从作为服务扇区的A扇区601移动到作为目标扇区的B扇区602时，执行较软切换。如上所述，基站的组合器测量从移动台输出并通过所有扇区接收的所有信号的SINR，这些扇区包含在包括对应于活动集的B扇区602的小区中。然后，组合器组合具有高于特定阈值的强度的信号。在下面的描述中，参照图6B，提供当本发明的组合方法用于六扇区系统(采用反向链路Rx分集)时的反向链路传输率的模拟结果，并且与当使用常规组合方法时的反向链路传输率的方针结果相比较。

图6B显示当分别在3km/h、30km/h、120km/h的衰落环境下每次测试一组包括两个移动台、四个移动台和八个移动台的组中的每一个组时，根据本发明的反向链路传输率和根据常规组合方法的反向链路传输率。

当分别包括两个移动台、四个移动台和八个移动台的组中的每一个以3km/h的速度移动时，例如，当具有移动台的每个用户步行移动时，根据本发明实施例的反向链路的传输率分别是195.64kbps、265.57kbps、292.43kbps，而根据现有技术的反向链路的传输率分别是178.89kbps、234.98kbps、255.52kbps。因此，应该理解的是，通过本发明的实施例改善了传输率。

当分别包括两个移动台、四个移动台和八个移动台的组中的每一个以30km/h的速度移动时，例如，当具有移动台的每个用户骑车时，根据本发明实施例的反向链路的传输率分别是165.29kbps、205.06kbps、202.54kbps，而根据现有技术的反向链路的传输率分别是157.03kbps、193.82kbps、189.93kbps。因此，应该理解的是，通过本发明的实施例改善了传输率。

当分别包括两个移动台、四个移动台和八个移动台的组中的每一个以120km/h的速度移动时，例如，当具有移动台的每个用户开车时，根据本发明实施例的反向链路的传输率分别是191.46kbps、236.91kbps、245.57kbps，而根据现有技术的反向链路的传输率分别是179.63kbps、216.02kbps、211.62kbps。因此，应该理解的是，通过本发明的实施例改善了传输率。

如上所述，在六扇区的情况下，应该理解的是，与现有技术相比根据本发明实施例的反向链路的传输率提高到了1.06到1.14倍。

图7A是图解根据本发明实施例的支持十二扇区的移动通信系统中的组合方法的图。

如图7A所示，基站系统支持十二个扇区，包括A扇区701、B扇区702、C扇区703、D扇区704、E扇区705、F扇区706、G扇区707、H扇区708、I扇区709、J扇区710、K扇区711和L扇区712。当移动台从作为服务扇区的A扇区701移动到作为目标扇区的B扇区702时，执行较软切换。如上所述，基站的组合器测量从移动台输出并通过所有扇区接收的所有信号的SINR，这些扇区包含在包括对应于活动集的B扇区702的小区中。然后，组合器组合具有高于特定阈值的强度的信号。在下面的描述中，参照图7B，提供当本发明的组合方法用于十二扇区系统(不采用反向链路Rx分集)时的反向链路传输率的模拟结果，并且与当使用常规组合方法时的反向链路传输率的方针结果相比较。

图7B显示当分别在3km/h、30km/h、120km/h的衰落环境下(如图6B所示)每次测试一组包括两个移动台、四个移动台和八个移动台的组中的每一个组时，根据本发明的反向链路传输率和根据常规组合方法的反向链路传输率。

当分别包括两个移动台、四个移动台和八个移动台的组中的每一个以3km/h的速度移动时，例如，当具有移动台的每个用户步行移动时，根据本发明实施例的反向链路的传输率分别是121.52kbps、129.58kbps、105.17kbps，而根据现有技术的反向链路的传输率分别是67.67kbps、60.95kbps、49.37kbps。因此，应该理解的是，通过本发明的实施例明显改善了传输率。

当分别包括两个移动台、四个移动台和八个移动台的组中的每一个以30km/h的速度移动时，例如，当具有移动台的每个用户骑车时，根据本发明实施例的反向链路的传输率分别是97.02kbps、90.53kbps、79.22kbps，而根据现有技术的反向链路的传输率分别是72.18kbps、63.12kbps、54.91kbps。因此，应该理解的是，通过本发明的实施例改善了传输率。

当分别包括两个移动台、四个移动台和八个移动台的组中的每一个以120km/h的速度移动时，例如，当具有移动台的每个用户开车时，根据本发明实施例的反向链路的传输率分别是111.48kbps、109.69kbps、83.42kbps，而根据现有技术的反向链路的传输率分别是91.74kbps、86.05kbps、65.40kbps。如上所述，在十二扇区的情况下，应该理解的是，与现有技术相比根据本发明实施例的反向链路的传输率提高到了1.22到2.13倍。参照模拟结果，由于十二扇区的系统不采用Rx分集，所以测量的十二扇区中的反向链路的传输率的值低于采用Rx分集的六扇区系统的值。

如模拟结果所示，在采用Rx分集的六扇区系统的情况下，与现有技术相比，根据本发明的信号组合方法的反向链路的传输率提高到1.06到1.14倍。此外，在不采用Rx分集的十二扇区系统的情况下，与现有技术相比，根据本发明的信号组合方法的反向链路的传输率提高到1.22到2.13倍。与采用Rx分集的情况相比，不采用Rx分集的情况显示出在传输率方面上更显著的增加。

图8是显示当在其中小区分为十二个扇区的系统中的两个移动台处于30km/h的衰落环境中，根据导频Ec/Nt阈值的变化的反向链路的传输率的变化的图。

参照图8，在相对高阈值的情况下，根据本发明的反向链路组合方法的传输率与常规组合方法几乎相同。

然而，应当理解的是，根据阈值的降低反向链路的传输率显示出很大的增加，并且当导频Ec/Nt阈值降低到小于-36dB时，反向链路的传输率的增加量变得很小。如这些模拟结果所示，当为基站调制解调器中的每个查找器预定特定阈值，以便基站调制解调器可能找不到弱信号(很难检测到)，并且可能进组合通过所有扇区(这些扇区存在于包括对应于活动集的特定扇区的小区中)从移动台接收的信号中的那些高于特定阈值的信号时，与常规方法相比，可以增加反向链路的传输率。

如上所述，本发明的实施例具有下面的优点。首先，基站组合通过包含在小区(包括对应于活动集的特定扇区)中的所有扇区接收的、从移动台输出的信号，以便可以改善反向链路的传输率。

其次，为基站调制解调器中的每个查找器预定特定阈值，以便基站调制解调器可能找不到弱信号(很难检测到)，并且可能进组合高于特定阈值的信号，以便改善了反向链路的传输率。

尽管已参照本发明的确定优选实例表示和描述了本发明，但本领域内的普通技术人员将理解的是，可在不背离由所附权利要求书限定的本发明宗旨和范围的前提下对本发明进行各种形式和细节上的修改。

Claims (11)

1.一种支持位于分为多个扇区的小区中的移动台的通信服务的基站装置，该装置包括：

接收机，用于通过经由多个扇区的多条路经接收从移动台发送的信号，并且解调和输出所接收的信号；和

组合器，用于组合并输出从接收机输出的信号。

2.如权利要求1所述的装置，其中接收机从移动台所在的小区中包含活动扇区的多个扇区中选择至少一个扇区，并且接收通过活动扇区和所选择的扇区输出的信号。

3.如权利要求1所述的装置，还包括信号检查部件，用于检查从接收机输出的信号的信号-干扰和噪声比，并且向组合器输出具有高于预定阈值的信号-干扰和噪声比的信号。

4.如权利要求1所述的装置，其中接收机包括多个接收部件，每一个接收部件对应于至少一个扇区。

5.如权利要求4所述的装置，其中接收部件包括：

信号处理部件，用于将通过对应于扇区之一的天线接收的信号转换为数字基带信号，并且输出所转换的信号。

搜索器，用于检查从信号处理部件输出的信号的强度，并且用于检测通过其接收具有高于预定等级的强度的信号的有效通路；和

多个查找器，用于解调通过由搜索器检测的有效通路接收的信号，并且输出经解调的信号。

6.如权利要求5所述的装置，其中天线是构造来对应于每个扇区的定向天线。

7.如权利要求5所述的装置，其中根据外部输入的控制信号来开启或关闭接收部件的操作。

8.如权利要求5所述的装置，其中根据外部输入的控制信号关闭至少一个接收部件的操作，基于基站该接收部件对应于与移动台相对的位置。

9.一种支持位于分为多个扇区的小区中的移动台的通信服务的方法，该方法包括步骤：

1)通过多个扇区接收从移动台发送的、实际上相同的信号，并且解调和输出所接收的信号；和

2)组合并输出经解调的信号。

10.如权利要求9所述的方法，其中在步骤1)中，至少一个扇区是从移动台所在的小区中包含活动扇区的多个扇区中选择的，并且接收通过活动扇区和所选择的扇区输出的信号。

11.如权利要求9所述的方法，其中步骤1)还包括步骤：检查经解调的信号的信号-干扰和噪声比，并且通过具有高于预定阈值的信号-干扰和噪声比的信号。

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