CN1229934C

CN1229934C - 码分多址移动无线电系统

Info

Publication number: CN1229934C
Application number: CN00124175.3A
Authority: CN
Inventors: 塞缪尔·布劳克
Original assignee: Alcatel NV
Current assignee: Alcatel Lucent NV
Priority date: 1999-08-20
Filing date: 2000-08-18
Publication date: 2005-11-30
Anticipated expiration: 2020-08-18
Also published as: EP1079544A1; US6765898B1; JP2001127679A; CN1285665A

Abstract

在一种具有宏小区(C1)和微小区(C2)的CDMA移动无线电系统中，该微小区(C1)的基站被设计成能够形成它门各自的覆盖区，这样，使得来自任意方向的信号以衰减的形式被接收。因此，干扰信号，特别是来自该微小区(C2)外面的移动站(MS)的信号被取消。在使用“零点控制”的微小区覆盖区中，零值被产生。

Description

码分多址移动无线电系统

技术领域

本发明涉及一种CDMA移动无线电系统，涉及一个基站，以及一种接收CDMA移动无线电信号的方法。

背景技术

移动无线电系统通常被设计为蜂窝系统。每个小区具有一个基站。例如，位于一个小区内的移动站与各自的基站进行通信，该基站给经由一个固定网络的前进的信号选定路由。在CDMA移动无线电系统中(CDMA＝码分多址)，由扩展频谱系统所使用的多址联接被采用。与FDMA系统(FDMA＝频分多址)比较，它容许在一个相同规模的小区内一个基站控制多个移动站。

CDMA还以IS-95和CDMA2000的形式应用于通用移动远程通信系统(UMTS)中。为进一步增加蜂窝移动通信系统的容量并使它适应于所谓微小区和宏小区的拓扑条件，微小区完全被定位在宏小区内。一个宏小区可能包含多个微小区。例如微小区被用于具有很高密度的移动站的区域，例如在城市中。另外，还有所谓的微微小区，它主要被用于在大型建筑物内提供覆盖区。在一个宏小区内的移动站比在一个微小区内的移动站要求更高的发射功率。在每个微小区和每个宏小区中，借助于一种天线形成一个基本上是圆形的或扇形的接收覆盖区。在一个宏小区内的移动站只要它们不在一个微小区的覆盖区内，它们就只能与该宏小区的基站通信。当一个移动站进入一个微小区的覆盖区时，就执行转移，然后该移动站以非常低的功率电平仅仅与该微小区的基站通信。

发明内容

本发明提供一种码分多址移动通信系统，具有微小区和宏小区，其中微小区被定位在宏小区的范围内，码分多址移动通信系统包括：至少一个微小区，具有用于在至少一个不希望的信号的方向修改接收区域的装置，以衰减从该微小区外进入该微小区的该至少一个不希望的信号的接收；一个基站，该基站包括：一个天线装置，该天线装置在该至少一个不希望的信号的方向修改基站的接收区域，从而从所述方向接收的至少一个干扰信号被以衰减的形式接收。该天线装置包括：一个基准天线，接收码分多址移动通信信号；至少一个辅助天线，接收码分多址移动通信信号；以及一个求和装置，将该基准天线和该至少一个辅助天线接收的信号组合；其中，在每个辅助天线与该求和装置之间连接一个各自的装置，用于影响相应的接收的码分多址移动通信信号的幅度和相位；一个控制电路，用于控制该各自的用于影响幅度和相位的装置，该控制电路包括：并联的相关处理器；以及一个控制装置，其中所有相关处理器与求和装置的输出连接，并且控制装置以零点控制算法操作；一个延迟部件，与相关处理器并联连接；一个编码器，与每个相关处理器串联连接；以及一个另外的求和装置，用于所述每个相关处理器从延迟装置的输出信号减去编码器的输出信号，并且将结果输送到控制装置。

本发明还提供了一种移动通信系统，包括：一个微小区，具有用于衰减来自该微小区外的至少一个不希望的信号的接收，以及一个宏小区，包含该多个微小区；其中该多个微小区的一个微小区具有用于在该至少一个不希望的信号的方向修改该微小区的相应接收区域的装置，从而根据该至少一个不希望的信号的方向修改该相应接收区域，从而衰减该至少一个不希望的信号的接收；一个基站，该基站包括：一个天线装置，该天线装置在该至少一个不希望的信号的方向修改基站的接收区域，从而从所述方向接收的至少一个干扰信号被以衰减的形式接收，该天线装置包括：一个基准天线，接收码分多址移动通信信号；至少一个辅助天线，接收码分多址移动通信信号；以及一个求和装置，将该基准天线和该至少一个辅助天线接收的信号组合；其中，在每个辅助天线与该求和装置之间连接一个各自的装置，用于影响相应的接收的码分多址移动通信信号的幅度和相位；一个控制电路，用于控制该各自的用于影响幅度和相位的装置，该控制电路包括：并联的相关处理器；以及一个控制装置，其中所有相关处理器与求和装置的输出连接，并且控制装置以零点控制算法操作；一个延迟部件，与相关处理器并联连接；一个编码器，与每个相关处理器串联连接；以及一个另外的求和装置，用于所述每个相关处理器从延迟装置的输出信号减去编码器的输出信号，并且将结果输送到控制装置。

本发明还提供了一种用于接收码分多址移动通信信号的方法，包括：提供一种码分多址移动通信系统的基站：在基站中，安置一个天线装置，该天线装置在至少一个不希望的信号的方向修改基站的接收区域，从而从所述方向接收的至少一个干扰信号被以衰减的形式接收；在该天线装置中，安置一个基准天线，接收码分多址移动通信信号；安置至少一个辅助天线，接收码分多址移动通信信号；安置一个求和装置，将该基准天线和该至少一个辅助天线接收的信号组合；其中，在每个辅助天线与该求和装置之间连接一个各自的装置，用于影响相应的接收的码分多址移动通信信号的幅度和相位；在基站中，安置一个控制电路，用于控制该各自的用于影响幅度和相位的装置；在控制电路中，安置并联的相关处理器；安置一个控制装置；将其中所有相关处理器与求和装置的输出连接，并使得控制装置以零点控制算法操作；在基站中，安置一个延迟部件，与相关处理器并联连接；在基站中，安置一个编码器，与每个相关处理器串联连接；以及在基站中，安置一个另外的求和装置，用于所述每个相关处理器从延迟装置的输出信号减去编码器的输出信号，并且将结果输送到控制装置；在接收的信号中，进行希望的和不希望的信号之间的区分；在该至少一个不希望的信号的方向修改接收区域，以衰减该至少一个不希望的信号的接收。

本发明还提供了一种码分多址移动通信系统的基站，该基站包括：一个天线装置，该天线装置在至少一个不希望的信号的方向修改基站的接收区域，从而从所述方向接收的至少一个干扰信号被以衰减的形式接收，其中该天线装置包括：一个基准天线，接收码分多址移动通信信号；至少一个辅助天线，接收码分多址移动通信信号；以及一个求和装置，将该基准天线和该至少一个辅助天线接收的信号组合；其中，在每个辅助天线与该求和装置之间连接一个各自的装置，用于影响相应的接收的码分多址移动通信信号的幅度和相位；一个控制电路，用于控制该各自的用于影响幅度和相位的装置，该控制电路包括：并联的相关处理器；以及一个控制装置，其中所有相关处理器与求和装置的输出连接，并且控制装置以零点控制算法操作；一个延迟部件，与相关处理器并联连接；一个编码器，与每个相关处理器串联连接；以及一个另外的求和装置，用于所述每个相关处理器从延迟装置的输出信号减去编码器的输出信号，并且将结果输送到控制装置。

根据本发明的CDMA移动通信系统具有微小区和宏小区。该微小区被定位在该宏小区内。至少一个微小区适合于减弱接受已进入该微小区的至少一个不希望的信号。如果一个移动站被定位在一个宏小区内，但在一个被定位在该宏小区内的微小区之外，则该移动站只与该宏小区的基站通信。维持通信需要高的发射功率。随宏小区内的移动站的位置而定，一种情况可能发生，在该情况下，该移动站的高发射功率电平将有害地影响该微小区中的接收。如果从该移动站到该微小区的基站的距离小于到该宏小区的基站的距离，这也许是特殊的情况。那么，根据本发明，在该微小区内的接收沿着干扰移动站的方向被减弱，这样，使得来自被定位在该微小区内并以低功率发射的移动站信号接收不再受被该微小区之外的移动站所发射的高功率的影响。有利的是，使用“零点控制(null steering)”在微小区的覆盖区中产生零值。

本发明的有利的发展从相关的权利要求书中将显而易见。

附图说明

现在通过参照附图来说明本发明的一个实施例。在图中：

图1是一种根据本发明的CDMA移动无线电系统的图解表示(法)，以及

图2是一个如图1所示在一个微小区的基站中根据本发明的一种接收装置的图解方框图。

具体实施方式

参照图1，在该图中，一种根据本发明的CDMA移动无线电系统被示出，该系统具有微小区C2和宏小区C1，微小区C2定位在宏小区C1里面。为简单起见，只示出一个微小区和一个宏小区。至少一个微小区C2适合于衰减至少一个从外面进入微小区C2的不希望的信号的接收。这种不希望的信号例如源于一个移动站MS，该移动站位于微小区C2的外面，但是例如又在环绕宏小区C1的范围内，并且正在与宏小区C1的基站BS1通信。由于与基站BS1通信要求高发射功率，因此干扰可能被引进微小区C2，从而影响来自位于微小区C2里面的移动站的、并以比该移动站MS明显低的功率发射的信号的接收。

根据本发明，从位于微小区C2范围内的移动站接收信号的方法被修改如下。为了接收CDMA移动无线电信号，一个所希望的微小区C2的覆盖区例如基本上是圆形的或扇形的覆盖区通过一种天线被形成。在所接收的信号的情况下，在所希望的信号即来自微小区C2范围内的移动站的信号，和不希望的信号即来自微小区C2外面的移动站的特殊的信号之间进行区分。沿着至少一个不希望的信号的方向，该覆盖区被改变，使得至少一个不希望的信号的接收被衰减。所有来自移动站MS被定位于其中的方向的信号基本上被衰减，并且被抑制得很理想。因此，一个小的扇形覆盖区被置零点(nulled)。该扇形大小取决于所使用的几何形状配置和天线的数量。只要移动站MS对微小区C2中的接收有一种干扰作用，该置零点才发生。没有这样的置零点，来自微小区C2范围内使用像移动站MS那样的载波频率的移动站的信号的接收就会被干扰。干扰的结果，该移动站不得不提高它们的发射功率电平。由于增加了发射功率，在移动站MS和基站BS1以及/或邻近的微小区之间的通信可能被干扰。然后基站BS1就会请求移动站MS提高它的发射功率。同样，这也会防碍来自微小区C2范围内的移动站的信号的接收等等。这就有可能导致整个网络的不稳定性。

现在参照图2进一步说明该实施例。图2示出在图1的微小区C2的基站BS2中根据本发明的一种接收装置。

基站BS2包含一个天线阵A0，A1，AN-1，AN，该天线阵适合于形成基站BS2的覆盖区的方式使得来自给定方向的信号以衰减的形式被接收。

天线阵A0，A1，AN-1，AN包含一个基准天线A0和至少一个辅助天线A1，AN-1，AN，在这个例子中，辅助天线N＝6。辅助天线使用的越多，在同一时间越多的干扰用户可以被取消。然而，当辅助天线增加时，这样就会使基站BS2的接收装置复杂化。因此，在选择辅助天线的数量时必需使用一种折衷的方法。现有的功率控制机制能确保位于该微小区C2的覆盖区的置零点的扇区范围内的移动站仍然能够与基站BS2通信。通常对于这些少数移动站来说，该发射功率被提高。如果在同一时间由微小区C2中的其它的发射移动站所发射的功率稍微减小，则在微小区C2中总发射功率仍然能够维持在一种恒定水平。该发射功率通过基站BS2的功率控制机制被改变。

基准天线A0用来接收CDMA移动无线电信号。基准天线A0后接一个将所接收的信号完全相干地变换成基带的变频器RF0。变频器RF0后接一个模拟-数字变换器AD0，该变换器将所接收的、被变换的信号数字化，然后将它的输出加到一个求和装置1上。每个辅助天线A1，AN-1，AN用来接收CDMA移动无线电信号。每个辅助天线A1，AN-1，AN后接一序列变频器RF1，RFN-1，RFN，模拟-数字变换器AD1，AND-1，AND，以及装置PA1，PAN-1，PAN的组合以便用来影响各自所接收的、合成的CDMA移动无线电信号的幅度和相位。每个装置PA1，PAN-1，PAN的输出被加到求和装置1以便对由基准天线A0和至少一个辅助天线A1，AN-1，AN所接收的信号进行组合，即相加。

一个控制电路被提供用于控制至少一个装置PA1，PAN-1，PAN以便影响所接收的信号的幅度和相位。它包含并联的相关处理器2，为简单起见，只示出其中的一个。该相关处理器2的输入端被连接到求和装置1的输出端。因此，由所有天线A0，A1，AN-1，AN所接收的信号被输送到相关处理器2。在每个相关处理器2中，用户信号被解码。因此，所需的代码被包含在基站BS2的各自的相关处理器2中。对于每个同时被接收的信号需要一个相关处理器2，这样使得求和装置1例如后接一个等于在微小区C2中的用户数的若干处理器的并行组合。每个相关处理器后接一个编码器3。每个编码器3用来将前面的相关处理器2中所解码的信号编码成被用于解码的相同的代码。用这种方法，一种用户的CDMA编码信号在每个编码器3的输出端被获得。一个延迟部件6被并联连接到相关处理器2。延迟部件6被连接到求和装置1的输出端，并将被所有天线A0，A1，AN-1，AN所接收的信号按照在相关处理器2和编码器3中进行解码和随后的编码所要求的时间量进行延迟。延迟部件6例如被设计成一个移位寄存器。至少用一个求和装置4，编码器3的输出信号从延迟部件6的输出信号中减去。最理想的是一个零差值将被获得。在出现干扰时，求和装置4的输出将提供一个包含从移动站接收的、不希望的信号和噪音的差信号。求和装置4的输出被加到控制装置5。控制装置5使用一种零点控制算法(null steering algorithm)。因此，包含在相关处理器2中的信息被用于从所接收的全部信号中除去微小区C2中的用户的影响。剩余的信号只包含干扰成分。这个剩余信号被用在控制装置5中以便自适应地控制辅助天线A1，AN-1，AN。

基准天线A0和辅助天线A1，AN-1，AN当然不必具有相同的天线辐射图。辅助天线A1，AN-1，AN在基准天线A0周围便利地基本上被排列成圆形或直线地排列在一条直线上。例如具有N＝6的辅助天线A1，AN-1，AN，这些天线在基准天线A0周围可以以60度的间隔隔开。该辅助天线A1，AN-1，AN的个数决定最大可能的零值的个数。

天线阵A0，A1，AN-1，AN例如，包含一个零点控制天线阵。正常情况下，也就是说，在没有干扰时，该阵列以一种缺省的天线辐射图被设置。借助于这种辐射图，来自微小区C2中的移动站的信号能够以最佳方式被接收。在干扰出现时，例如来自移动站MS的干扰，该阵列将自动地改变它的辐射图。该阵列沿着干扰信号的方向产生零值，并且当干扰信号不再出现时，该阵列本身将这些零值取消。通常，该接收由基准天线A0单独地被确定。然后，辅助天线A1，AN-1，AN例如通过适当的幅度加权(amplitude weighting)或一个被连接到该信号路径中的附加开关而被关闭。在干扰出现时，接收是通过基准天线A0加上至少一个辅助天线A1，AN-1，AN而被确定的，它们所接收的信号按幅度和相位被加权。

用于自适应地控制给定方向的控制装置5包含一个处理器。为了调节幅度和相位方面的影响，例如使用一种试算方法或一种专用的数学算法被形成。使用该试算方法，该调节被改变直到在输出端获得最佳接收。使用该数学算法的方法涉及形成一种被接收的信号的协方差矩阵和从所述协方差矩阵计算装置PA1，PAN-1，PAN的加权系数。当移动站MS正在移动时，将导致置零点的扇区自动地跟踪该站。为达此目的，该最佳程序继续被执行。自适应的零点控制算法与用于传输功率控制的已知算法互相作用。这两种算法共同容许微小区C2范围内的移动站所发射的信号电平的总和被保持几乎是常数。为避免这两种算法任何不希望的相互作用，该自适应的零点控制算法比发射功率控制响应得更慢。

因此，天线阵A0，A1，AN-1，AN适合于从该微小区范围内的用户所接收的信号中检测所希望的信号，并且在至少一个受该微小区外面的用户不利影响的接收方向暂时无效，这样，使得至少一个不希望的信号被抑制。

在本实施例中基站BS2是一种CDMA移动无线电系统的基站。该基站也可以是一种使用IS-95，CDMA2000方式UMTS的基站，或类似于移动无线电系统的基站。因此，该基站也包含一种适合于形成该基站的覆盖区的天线阵，这样，使得从任意方向到达的干扰信号以衰减的形式被接收。

Claims

1.一种码分多址移动通信系统，具有微小区和宏小区，其中微小区被定位在宏小区的范围内，码分多址移动通信系统包括，

至少一个微小区，具有用于在至少一个不希望的信号的方向修改接收区域的装置，以衰减从该微小区外进入该微小区的该至少一个不希望的信号的接收；

一个基站，该基站包括：

一个天线装置，该天线装置在该至少一个不希望的信号的方向修改基站的接收区域，从而从所述方向接收的至少一个干扰信号被以衰减的形式接收，该天线装置包括：一个基准天线，接收码分多址移动通信信号；至少一个辅助天线，接收码分多址移动通信信号；以及一个求和装置，将该基准天线和该至少一个辅助天线接收的信号组合；其中，在每个辅助天线与该求和装置之间连接一个各自的装置，用于影响相应的接收的码分多址移动通信信号的幅度和相位；

一个控制电路，用于控制该各自的用于影响幅度和相位的装置，该控制电路包括：并联的相关处理器；以及一个控制装置，其中所有相关处理器与求和装置的输出连接，并且控制装置以零点控制算法操作；

一个延迟部件，与相关处理器并联连接；

一个编码器，与每个相关处理器串联连接；以及

一个另外的求和装置，用于所述每个相关处理器从延迟装置的输出信号减去编码器的输出信号，并且将结果输送到控制装置。

2.一种移动通信系统，包括：

一个微小区，具有用于衰减来自该微小区外的至少一个不希望的信号的接收，以及

一个宏小区，包含该多个微小区；

其中该多个微小区的一个微小区具有用于在该至少一个不希望的信号的方向修改该微小区的相应接收区域的装置，从而根据该至少一个不希望的信号的方向修改该相应接收区域，从而衰减该至少一个不希望的信号的接收；

一个基站，该基站包括：

一个延迟部件，与相关处理器并联连接；

一个编码器，与每个相关处理器串联连接；以及

3、一种用于接收码分多址移动通信信号的方法，包括：

提供一种码分多址移动通信系统的基站；

在基站中，安置一个天线装置，该天线装置在至少一个不希望的信号的方向修改基站的接收区域，从而从所述方向接收的至少一个干扰信号被以衰减的形式接收；在该天线装置中，安置一个基准天线，接收码分多址移动通信信号；安置至少一个辅助天线，接收码分多址移动通信信号；安置一个求和装置，将该基准天线和该至少一个辅助天线接收的信号组合；并且，在每个辅助天线与该求和装置之间连接一个各自的装置，用于影响相应的接收的码分多址移动通信信号的幅度和相位；

在基站中，安置一个控制电路，用于控制该各自的用于影响幅度和相位的装置；在控制电路中，安置并联的相关处理器；安置一个控制装置；将所有相关处理器与求和装置的输出连接，并使得控制装置以零点控制算法操作；

在基站中，安置一个延迟部件，与相关处理器并联连接；

在基站中，安置一个编码器，与每个相关处理器串联连接；以及

在基站中，安置一个另外的求和装置，用于所述每个相关处理器从延迟装置的输出信号减去编码器的输出信号，并且将结果输送到控制装置；

在接收的信号中，进行希望的和不希望的信号之间的区分；

在该至少一个不希望的信号的方向修改接收区域，以衰减该至少一个不希望的信号的接收。

4.一种码分多址移动通信系统的基站，该基站包括：

一个天线装置，该天线装置在至少一个不希望的信号的方向修改基站的接收区域，从而从所述方向接收的至少一个干扰信号被以衰减的形式接收，其中该天线装置包括：一个基准天线，接收码分多址移动通信信号；至少一个辅助天线，接收码分多址移动通信信号；以及一个求和装置，将该基准天线和该至少一个辅助天线接收的信号组合；其中，在每个辅助天线与该求和装置之间连接一个各自的装置，用于影响相应的接收的码分多址移动通信信号的幅度和相位；

一个延迟部件，与相关处理器并联连接；

一个编码器，与每个相关处理器串联连接；以及

一个另外的求和装置，用于所述每个相关处理器从延迟装置的输出信号减去编码器的输出信号，并且将结果输送到控制装置；

5.根据权利要求4的基站，其中该天线装置包括一个零点控制天线阵，用于在天线图形中产生至少一个零点位置。

6.根据权利要求4的基站，其中所述控制装置用于适应地重新调整该至少一个干扰信号被接收的方向。

7.根据权利要求4的基站，其中该天线装置从被接收的信号中检测希望的信号，并且临时屏蔽至少一个选择的接收方向，以抑制该至少一个不希望的信号的接收。