TWI337469B - System and method for increasing cellular system capacity by the use of the same frequency and time slot for both uplink and downlink transmissions - Google Patents

Description

133.7469 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 ^發明大體上係有關於-種無線電通訊系統，且更明確地係 ^於使用相同頻率及時槽以增加上鏈及下鍵胞元容量。 L先前技術】 在第二代（％)無線通訊系統 '特別係分時雙工(丁⑽)握4去 ^日^間軸可分割成所謂訊框之相等持續時距。運用J模g =式|、統可將訊框分割成所謂時槽之有限峨)相等持續時 對其ΐΐ —胞元使用某麵全部該料槽來實虹鏈(行動電話 十基地σ )或下鏈(基地台對行動電話)傳輪。 一胞7L之時槽分派係定義該胞元如何使用每一時槽。一 in—胞元可能以三種方式來使用—時槽：⑴上“輸 下鏈傳輸，或（3)未使用。 硬丨哥铷、y =可改變-胞元内之時槽分派，以適應流量出現之長期變 少：鏈度增加、且上鏈流量出現強度減 二貝J糸統可將某一4槽之分派由上鏈更改至下鏈。此 、洗之不同胞it通常不需具有相同之時槽分派。是以 扯 $域中出現之流量特徵與另―地理區域中者 :去: 胞元可具有不同之分派，以最佳地調整適應局 件季St中ί描述之可改變—胞71内時槽分派的能力，將允 ίϊίϊ二:鏈容量交換予上鏈容量(反之亦然) 應舰的流以對稱錢，然而其並从 也理位置上不均衡之流量狀態(亦並不以 ，同時在兩方向上支持較其鄰近者多之流量)。這係因 ί t=時槽並不允許啊㈣上鏈與下鏈傳輸。因此’:系統將 Γ區ί Γ具有數個使用者，其在上鏈與下鏈方向兩 咼位7L速率（bit rate)。 考·上ό而要 5 133.7469 連接利用—負載平衡機制，使—些使用者並非 此得ΐ理這些情況。然而，這種 嚴重心si::?資之傳輸功率。如此將造成- g之情況⑵者）。ί果將無法服使 =。，即使系統中其餘位置處仍存有容量時亦I。此為其一 點的方=提仏種可增加上鏈及下鏈胞元容量且無已知配置之缺 【發明内容】 線，無線發射/接收單元⑽υ)處使用適應性天 大巾鏈下鏈傳輸皆個相同解及時槽。如此將可 巾田曰加熱點（hot sp〇t)位置中，可使用之容量。此 使用適應性天線，則可大幅度地提高系統之上鏈與下‘ I由僅作為範烟、且藉結合隨_式而得明白之以下較佳 具體貫鈀例說明，來更詳細地了解本發明。 【實施方式】 本發====== 而干可能㈣用於UL_L，因此必須先^ 要形時槽用於上鍵與下鍵傳輸兩者時，可能產生兩種主 收器產生干擾；及⑵-麵之發射器將對其 ς = 其他_之接收器產生干擾。只要允許在同 r 一麵發射器即可對其本身之接收器產生 在同一時槽上發射與接收亦然。 支ρ使基地口 1337469 基地台_ 必須於兩階層來克服基地台之自 _ =飽和之風險。第二階層係基頻帶階二；號 已么射信號，將因其在多銳徑環境中受到反本身之 元全去除且將返回天線，而於基頻帶 ，^政射，而無法 的同頻率發射信號本身。 白#又《現如同需求信號-般 第—圖係顯示依據本發明構成之一基地△ ，括-天線1〇2，可將電磁信號魏至環境中、 1台100 ifir循環器(drculat°r)1°4係連接至天線ΐΠ二】？ 出*」t to(adc) 0，该轉換益可將接收到之類比作⑽姑 ^，域。一加法器112係連接至波2 使用，以下將結合第五心 ί ί ϊ 4可將需求之已接收信號解碼。發射哭108信 收目發射基頻帶模組118的一數位信號。 处接 104係使發射器⑽至接收器⑽ 自發射器108流動至天線102、及自天、線1〇2 所提供之隔離實際上將限制在大約3G分貝_'且意 低，t發射器⑽之信號功率靈敏度需降 -t免接收态刖鈿因已哀減之發射信號，而出現之非線性并 可^收f lG6前端包括譬如放大器或混合器等非線性組件，复 了 信號時，於輸出端處生成明顯的非需求信號。為 了避免这種現象’必須在-非線性組件輪入端插入 限制信號之振幅。然而，這將降低接收器1〇6之靈敏度。°° $ ΐ二，要在基頻帶階段中更進—步地去除已衰i之發射信 號。由於發射與接收信號皆具有相同頻率，因此需在數位域令實 1337469 相ΐ:信=用不同頻帶時’可能藉類比渡波器而使 ΐ ^ Z =慮波器可根據其型態而將信號抑制於 日ΐ，將益法使二㈣:需求與非需求信號兩者佔用相同頻帶 Γ扣除該信號，而得將其消除。可在數亦ΐ 在已對#唬完成取樣及量化後，達成這種扣除。 丌 第二圖係顯示出’第一圖所示之基 :^為了，討論，與第—圖中所示編目對應 皆給定為以相同之參考代碼再加上一百者。 _兀仟 -TPS 一雙ί台200包括一天線陣列2〇2’陣列202中之每-天線皆 :用於兔射與接收信號。_ 2Q2中之每—天相 I- 204a ^ 204d 〇 2〇4a ^ 2〇4d =之輸入端、及-發射器2G8之輸出端。接收器咖係連接至二 『10 ’其可將接收到之類比信號 二 212a至測係連接至就21Q，且結合 ㈣ :使用’其中每一加法器212皆相對應於陣列^ =以下將結合紅圖對此作朗。—接收基鮮觀⑽、可 已Ϊ收信號解碼。發射器2°8可接收—DA⑽之輸出了且 j DAC可處理接收自-發射基頻模組218之 有包括了四個天線之天輸㈣Μ 循=2G4a至2G4d、及四個加法器2他至212d，缺而 :將曾地m成,，具有任何數量之天線、循環器' 及加法 i即ί要天’^、趣器、與加法器之間，具有一對一之對應關 3〇2、另30;選=之-基地台_可使用兩個天線 传用於接收斤，日^ 而另一個則用於發射。天線3〇2 a™，而‘^可識^收器裏係連接至— 加法為批係連接至鞭，且結合一適應性自我干擾^器 1337469 解石i。if 303係用於發射信號，且連接至一 ^射时308。如射态308可接收一 dAC316之輪出，而 理接收自一發射基頻帶模組318之一數位信號。 ° 哭3〇1=^^雜之間的Λ間分離，可用於在接收器細與發射 ，，將根據天線之實體結構而介於3〇分貝至7〇分 ^限之隔離意味著兩問題，如以上結合循環器所說明者（亦 Ρ ’ 線Ϊΐ干擾信號之寬頻去除(eHmination))。 心ΓΓ 紅圖所示之基地台的—翻具體實

Jit t便拍，與第三圖中所示元件相對應之第四圖元件， 白給疋為以相同之參考代碼再加上一百者。 一基地台400具有兩個天線陣列4〇2、4〇 = 收。天線陣請係用二ί ΐ 至一 ADPiin母天線白連接至一接收器4〇6。接收器406係連接 - J :可將接㈣之類比信號轉換成數位信號。 使用，其中每-加法器412皆相對應於;列自： 線，以下將結合第五圖對此作說明。一接收基頻帶模 ^ 414 I將需求之已接收信號解碼。天線陣列柳係用於發射信 ΐ接之天線皆連接至一發射器408。發射器408 組418 出，™AC可處理紐自—發射基頻帶模 係—放大方塊圖’其係圖解第—圖至第四圖中所示之 f性自我干擾消除器的功能。為了方便討論，與第-圖至第四 斤示ί件婦應之第五圖元件，皆給定相似之參考代碼，並 中差異之處在於百位數。 η八 參考第五圖’一適應性自我干擾消除器52。可自接收 <5號扣除自我干擾。消除器520可作為-it應性濾波器。假設x⑴ 1337469 為一發射基頻帶模組518所產生之芦妒，。 接收基頻帶模組514輸入端處、經由自- 係自我干擾，包括來自多重路和援户 /、 y(t) ;(第五射未顯示)後:二 ，藉由-加法器512而自接收4(==:(二= 包括估計之需求接收信號，且將送至接扣⑴ 信號心财㈣為細5^===^碼。 物引發之多重路徑環境變動。消^52〇 衝響應（FIR)m。利用譬如遞迴式最小平方ί (虹荨可應用至線性濾波器的目前技 ” (X⑴)及控制信號⑽)為-函數，計算_== 查益發射/接收輩亓,rwTRin 介所遭遇之干擾問題，其解決方案餘據_是否 允终在^接收所在之相同時槽中發射。當基地台正在使用本 之糸統時’ WTRU之設計具有兩種可能性。 x 此，山種3"月匕在於’騰U並不允許在同一時槽中同時發射盥接 移° =於基地台可在-給定時槽中服務數個簡，因此這^ Ιϊΐί 台處彻本發明。當基地台允許以姻醉、同時發 1與接收，則並非必須對同一 WTRl]發射與接收。譬如，妗^ ^槽S1巾’基地台可發射至麵A，且同時自翻B接收。換 吕之’ S1可收容WTRU A之下鏈及WTRU B之上鏈。可將WTRU A 之上，與WTRU B之下鏈收容於譬如S2等一不同時槽中。 第—種可能在於’議j允許在同-時槽中發射與接收。由於 二未限制FMJ使肖不㈣槽來實施其上鏈與下鏈雜，因此這可 在分派WTRU予時槽時’顯現出彈性較高的優點。然而，由於這種 =性將因誦需要適應性自我干擾消除器及循環器，因此使 WTRU之複雜性及成本皆較高。 133.7469 對於以上兩種可能，不論採取何者，_皆需使用適應性天 線，以消減來自其他WTRU之干擾’其中該等其他訂如可在其接 收所在之相同時槽中發射。由於基地台係如同先前技蓺系统^一 ，定時射、自纏—個_接收錄:因此即使 了槽、即s3中發射與接收，仍並不排除其他画在 時槽S3中發射。 一依據本發明構成之一 WTRU的一具體實施例，係與以上結合 示ίΐΓ者相似。每—元件之使用及功能，係、與基“ 令者相同’其中陣列2G2中之每一天線皆存在一信號_。 接收基頻帶模組214及發射基頻帶模組218處實 件之加健設定。是《，這健構可支持數 ir靡要允許麵在_時射㈣熱收，即需 要適應自我干擾消除器220。 適應性天媿 請參考第六圖’倘若麵在使用地理位 麵A的發射時槽作為其接收時槽，貝懷 、丁、如 生干擾。-㈣言’ _ B爾（亦㈣觸 收:然而1當胞S中之流量負載較高時，並不適宜嘗試跳^ 佔二係:,ί新時槽極可能已由亦充份靠近咖β之另- 可η，尚庫：：成無f忍受之干擾。然而，依據本發明，WTRU J展δ又有適應性天線，以克服此問題。 務之ίίΐ參ΪΪ3古随1Α之適應性天線型態係導向其所服 嚴送至WT_之機率。相同地，_β 係導向其所服務之基地台 J 生天線t心 能夠在Λ 達成最仏可此的接收。此外，町肋β 约在ϊ ί自W™ Α之干擾最大的方向上設定一無效(null)。 -般㈣’構成為—卩㈣天線元件 5虎之接收，且_抑軒擾錢。藉由適當地加軸結合一 1337469 陣列元件之信號，將可能加強來自/傳送至某些特定方向之信浐， 且同時抑制來自/傳送至其他方向之信號。 "儿 ^可藉由適應性演算法，在傳送基頻帶與接收基頻帶模组中實 施加權調整’以藉由需求及/或干_號之某㈣定特徵，、而得加 j區別；譬如一已知符號序列。一種目前之設定範例中，系統可 t需求ΐ主好擾信號之—中間碼’以辅助蚊最佳化之加權 凋王，而達成最佳可能的信號對干擾比。 使用適應性天線之構想，在目前之設定中係屬新穎者。如 =圖所不’ WTOJ Β處所部署之適應性天線，主要係使在同一胞元

胞it中操作、且在WTRUB接收所在之相同時槽中發射的其 他WTRU，所產生之干擾減少。 —在運用適應性天線之先前技藝蜂巢式系統中，適應性天線 鋪f改善纽㈣：（1)當部署於—·㈣，可減少 : 以外之聰u的傳輸所產生之干擾，且同時力〇強來自需

號；及⑵當部署於—WTRU處時，可減少服務ί= 台的傳輸所產生之干擾，且同時加強來自服務基地台 上鏈與τ鏈傳輸係於胞元之不_槽内發送的習知 =糸，种，倘若W丽Α以外之其他剛可在侧Α接收所在 ^相同時槽t發射’但該其他_僅可位於系統之麵胞 時’ WTOJ A處之適應性天線亦可用於減少來自該其他wtru之干^ …請繼續參考第七圖，其中顯示出WTR[JA&b之傳輸型離。^ _無法共存於同—時槽中之情（譬如，倘若“ WTRnt正基地台），然而應可清楚明白到，當適應性天線用於 WfRU處時，可大幅改善成功跳脫至另一時槽的機率。 天J气ΓΓ變财施财，當基私《設有適應性 l制秋利益。並非強_統#所有™皆裝設適 %天線系統可保留一可用子時槽，以用於這些w丁，且在|歹 不允許在基地台處同時傳送與接收ϋ地台如X 问先刚技藝令者使用-全向性或寬幅波束天線時，一鄰近胞元將 12 1337469 ==之_最終干擾，而通常不可能在任何方向上皆使用相

在兩方向上之容量加倍。現在f夫ϋ方闽向’而這可能造成系統 將經由其各別之天^在八圖’基地台A、Β、及C ^相互間干擾最小化。使_吏 離之〇線陣列來發射與接收，如第四圖=示。土也口可使用兩分 線上尤然。是以，竿；;連結兩鄰近基地台之轴 帶; 守槽至;人一個的天線型態變換，不致出現問題。 ，基地台處使用適應性天_造成㈣—可能，係允許相同 超過—個制者，使用侧實體通道（定義為—時槽及一 乂二二（spreading code))。這種方案在技藝中通常係稱為「空間 刀隔夕重擷取」（SDMA)。SDMA係可提供一重大容量利益之另一押 3案。只要使用者已完善地作「角度」隔離，即;匕=臟操 右使用一時槽來發射之一基地台的波束並未指向使用同一時 =接收之-鄰近基地台、或反之亦然，則亦能夠配合可實施於 用至本案中的其他方案來使用SDMA。如此，當使用者運動至 一臨f區域時，必須使其跳脫至雙向皆未使用之一時槽。 曰前述之本發明較佳說明用具體實施例係結合一 TDd系統來說 明，但僅需某些變更即可等效地應用至譬如分頻多路傳輸及分碼 13 1337469 重”他狀態中，其中敎之時槽可同時用於上鏈斑下 Ϊ發終干擾問題。所有這類變更與修飾皆意欲包棘 【圖式簡單說明】 圖 第一圖係依據本發明-第-具體實施例構成之—基地台方塊 第二圖係第一圖中所示之基地台一變型具 圖。 -〜二^體實施例的方塊 圖。第三_依據本發明-第二具體實施例構成之—基地台方塊 第四圖係第三圖中所示之基地台一變型具體實施例的方塊 圖

器之第—圖至第四圖所示之—適應性自我干擾消除 之 間的ΐϊ圖係顯示’在減方向上使用相同時槽之兩行動單元 減。第七圖_示使用適麟天線之_行鱗元之間的干擾消 第八圖係顯示 減。 使用適應性天線之三個基地台之間的干擾消

【主要元件符號說明】 100 、 200 、 300 、 400 102、302、303 天線 106、206、306、406 108 、 208 、 308 、 408 110 、 210 、 310 、 410 、 112、212、312、412、 120、220、320、420、 114、214、314、414、 基地台 104循環器 接收器 發射器 ADC類比-數位轉換器 212a-212d、4123-412(3 加法器 520適應性自我干擾消除器 514接收基頻帶模組 ' 14 1337469 116、216、316、416、DAC接收一數位-類比轉換器 118、218、318、418、518發射基頻帶模組 202、402、403 天線陣列 204a-204d相對應循環器 520消除器

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Claims (1)

1. 竹年修正本 十、申請專利範圍： 一' 一~ I -種增加蜂巢式系統容量之基地台，該基地台包括： 用以在一頻帶之一時槽中接收一信號之裝置； 用以在相_畴及相同鮮巾與接㈣錢同步地發射 一信號之裝置； 一適應性自我干擾消除器，用以減少在該相同的時槽中因 接收與發射信號所產生之射頻自我干擾；以及 Μ至少一循環器，電耦接於一天線、一接收器'與一發射器， 错，該循環i勤輯在敍線能接彳Ιϋϋ該發射器 與該天線之間的信號流動，而減少射頻自我干擾。 “如申凊專利範圍第1項之基地台，更包括用以接收信號之一第 一天線以及用以發射信號之一第二天線。 丨‘如申請專利範圍第1項之基地台，更包括一適應性天線。 丨.一種用於增加蜂巢式系統容量之基地台，該基地台包括： 至少一天線； 接收器’連接至該天線以接收一信號； 一發射器’連接至該天線以發射一信號； 一適應性自我干擾消除器，連接於該接收器與該發射器之 間，當於相同時槽及相同頻帶中該接收器接收一信號與該發射 為發射一彳§號時，該適應性自我干擾消除器係減少所產生之射 頻自我干擾；以及 至少一循環器連接於該天線、該接收器與該發射器。 .如申請專利範圍第4項之基地台，其中該天線包括一適應性天 線。 如申請專利範圍第4項之基地台’其中該天線包括一單一天線 用以接收與發射信號。 、 如申请專利範圍第4項之基地台，其中該天線包括—天線陣列 用以接收與發射信號。 .如申睛專利範圍第4項之基地台’其中該天線包括用以接收信 1337469 號之一第一天線以及用以發射信號之一第二天線。 9·如申請專利範圍第4項之基地台，其中該天線包括用以接收信 號之一第一天線陣列以及用以發射信號之一第二天線陣列。 瓜一種用於增加蜂巢式系統容量之無線發射/接收單元（耵肋）， 該WTRU包括： 用以在一頻帶之一時槽中接收一信號之裝置； 用以在相同的時槽及相同頻帶中發射一信號之裝置； 一適應性自我干擾消除器，用以減少在該相同的時槽中因 接收與發射信號所產生之射頻自我干擾；以及

   至少一循環器，電耦接於一天線、一接收器、與一發射器， It以*玄循每益藉由搞離在該天線與該接收器之間、或該發射器 與該天線之間的信號流動，而減少射頻自我干擾。 11‘如申請專利範圍第10項之WTRU，更包括用以接收信號之一第 一天線以及用以發射信號之一第二天線。 12. 如申請專利範圍第1〇項之wtru，更包括一適應性天線。 13. —種用於增加蜂巢式系統容量之無線發射/接收單元（WTR 該WTRU包括： 至少一天線； 一接收器，連接至該天線以接收一信號；

   一發射器，連接至該天線以發射一信號； 一適應性自我干擾消除器，連接於該接收器與該發射器戈 間，當於相同時槽及相同頻帶中該接收器接收一信號與該g身 器發射一信號時，該適應性自我干擾消除器係減少所^之身 頻自我干擾；以及 至少一循環器連接於該天線、該接收器與該發射器。 14. 如申請專利範㈣13項之WTRU，其中該天線包括應性夕 線。 〜 15. 如申請專利範圍第13項之WTRU，其中該天線包括一罩办 用以接收與發射信號。 f X、'， 17 1337469 16.如申請專利範圍第13項之WTRU，其中該天線包括一天線陣列 用以接收與發射信號。 Π.如申請專利範圍第13項之WTRU，其中該天線包括用以接收信 號之一第一天線以及用以發射信號之一第二天線。 18.如申請專利範圍第13項之WTRU，其中該天線包括用以接收信 號之一第一天線陣列以及用以發射信號之一第二天線陣列。

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