專利名稱：正交頻分復(fù)用數(shù)據(jù)通信的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及無線數(shù)據(jù)通信，具體地說，涉及用于正交頻分復(fù)用(OFDM)數(shù)據(jù)通信的裝置和方法。
背景技術(shù)：
在OFDM系統(tǒng)中，由基站收發(fā)信臺(BTS)向一個或多個移動終端發(fā)送的射頻(RF)信道(或承載者)被劃分為分布在整個RF信道上的多個具有重疊頻譜的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)載波以及各種導(dǎo)引和公共信令載波。RF信道內(nèi)的導(dǎo)引載波一般稱為導(dǎo)引信道，用于從基站收發(fā)信臺(BTS)向一個或多個移動終端廣播導(dǎo)引信息，這種導(dǎo)引信道由移動終端用于基準(zhǔn)頻率、載波恢復(fù)和信道估計。RF信道內(nèi)的信令載波一般稱為信令信道，用于從BTS向移動終端傳送信令信息(例如控制信息)。RF信道內(nèi)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)載波一般稱為數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道，用于從BTS向移動終端傳送數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息。
OFDM系統(tǒng)中需要將導(dǎo)引信息和信令信息一致地發(fā)送給特定覆蓋區(qū)域內(nèi)的所有移動終端。在一種眾所周知的實現(xiàn)方案中，給定RF信道的導(dǎo)引、信令和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息共享同一由BTS向整個覆蓋區(qū)域發(fā)送的天線波束，覆蓋區(qū)域一般是扇區(qū)化無線網(wǎng)絡(luò)中的單個扇區(qū)。在這種實現(xiàn)方案中，扇區(qū)全向天線用于使導(dǎo)引信令和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道能夠同時到達(dá)覆蓋區(qū)域內(nèi)每個移動終端。覆蓋區(qū)域可以是BTS周圍整整360度小區(qū)區(qū)域或者覆蓋區(qū)域可以是360度的扇區(qū)。通常小區(qū)分成三扇區(qū)，其中每個扇區(qū)為120度。扇區(qū)全向天線因此設(shè)計成可在整個扇區(qū)內(nèi)提供覆蓋，而且配置多個扇區(qū)天線用于完全覆蓋所述小區(qū)。導(dǎo)引和信令信道為覆蓋區(qū)域內(nèi)的所有移動終端利用，而數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道僅由作為數(shù)據(jù)通信目標(biāo)的移動終端處理，下文中將這些移動終端稱為目標(biāo)移動終端。
這種實現(xiàn)存在的一個問題是，扇區(qū)全向廣播能夠同時到達(dá)覆蓋區(qū)域內(nèi)的所有移動終端的有限功率(或鏈路增益)。在數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)一般用以發(fā)送的高比特率條件下，利用扇區(qū)全向廣播向目標(biāo)移動終端發(fā)送RF信道的功率將會相對較為昂貴，因而可能不切實際。這在諸如墻和建筑物這類物理障礙物位于BTS和目標(biāo)移動終端之間的情況下，尤其正確。使用扇區(qū)全向廣播還可能在相鄰小區(qū)或扇區(qū)中引入干擾。
所以，需要改進(jìn)的傳輸技術(shù)，所述傳輸技術(shù)考慮到足夠的信號功率、以便BTS可以到達(dá)其覆蓋范圍內(nèi)的任何移動終端。這種改進(jìn)的傳輸技術(shù)最好還會減少引入相鄰小區(qū)或扇區(qū)的干擾。
發(fā)明概述本發(fā)明針對用于OFDM數(shù)據(jù)通信的裝置和方法。在本發(fā)明中，BTS利用定向波束向目標(biāo)移動終端發(fā)送數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道。在一個實施例中，定向波束包含整個RF信道，并在整個覆蓋區(qū)域內(nèi)旋轉(zhuǎn)、使得覆蓋區(qū)域內(nèi)的每個移動終端可以訪問導(dǎo)引和信令信道，而目標(biāo)終端可以訪問整個RF信道。在本發(fā)明的其它實施例中，RF信道被劃分成至少兩個波束，至少一個波束發(fā)送數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道(下文中稱為數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息)，至少一個波束發(fā)送導(dǎo)引和信令信道(下文中稱為業(yè)務(wù)信息)。這種業(yè)務(wù)信息還可以包括旨在向覆蓋區(qū)域內(nèi)所有移動終端廣播的其它種類的信息。發(fā)送數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息的信道波束是確保足夠的功率射向目標(biāo)移動終端的定向波束，而發(fā)送業(yè)務(wù)信息的信道波束要么是扇區(qū)全向波束要么是旋轉(zhuǎn)定向波束。
數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息還可以包括用于信道估計；同步和/或基準(zhǔn)頻率目的的導(dǎo)引載波。應(yīng)當(dāng)指出，下文中提到數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息時，意味著數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息可以包括導(dǎo)引信道。如果多個波束正使用相同頻率載波傳送導(dǎo)引信道且覆蓋相同目標(biāo)移動終端，那么諸如編碼的技術(shù)就可以用于區(qū)分屬于不同波束的導(dǎo)引載波。
定向波束可以通過在固定終端情況下已知位置的移動終端射向移動終端。或者，各目標(biāo)移動終端可以具有定位設(shè)備，使它可以將其位置報告給BTS，或者，可以利用由每一個目標(biāo)移動終端向BTS發(fā)送的供BTS用于引導(dǎo)定向波束的反饋信息信令來確定每一個目標(biāo)移動終端的位置。
根據(jù)第一廣義方面，本發(fā)明是配置成與覆蓋區(qū)域內(nèi)包括至少一個目標(biāo)移動終端的多個移動終端通信的OFDM BTS。在本方面中，BTS包括處理裝置和發(fā)射裝置。處理裝置用于接收及處理業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息。發(fā)射裝置用于接收經(jīng)處理的業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息，以利用第一發(fā)射波束通過第一組載波將經(jīng)處理的業(yè)務(wù)信息發(fā)送給覆蓋區(qū)域內(nèi)的移動終端，以及利用第二發(fā)射波束通過第二組載波將經(jīng)處理的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息發(fā)送給目標(biāo)移動終端。在本方面中，第二發(fā)射波束是定向發(fā)射波束。
在一個實施例中，第一發(fā)射波束足夠?qū)?，以致覆蓋區(qū)域內(nèi)的每個移動終端可以接收經(jīng)處理的業(yè)務(wù)信息。在另一實施例中，第一發(fā)射波束是定向發(fā)射波束。在這種情況下，BTS可用于修改定向第一發(fā)射波束的聚焦方向，以便覆蓋區(qū)域內(nèi)的每個移動終端接收經(jīng)處理的業(yè)務(wù)信息。
在使用定向波束的情況下，有多種可能的發(fā)射裝置。在一種實現(xiàn)方案中，發(fā)射裝置包括多條輸出路徑，每條輸出路徑由與處理裝置相連并且還與發(fā)射機(jī)和天線串聯(lián)的相位調(diào)整器構(gòu)成。在這種情況下，所述各輸出路徑各自從處理裝置接收所請求的經(jīng)過處理的信息，并通過有選擇地調(diào)整它們各自的相位調(diào)整器而一起產(chǎn)生定向波束。在另一實施例中，發(fā)射裝置包括與處理裝置相連的切換器和與切換器相連的多條輸出路徑，每條輸出路徑由與切換器相連的發(fā)射機(jī)和與其相應(yīng)發(fā)射機(jī)相連的定向天線構(gòu)成。在這種情況下，切換器從處理裝置接收經(jīng)過處理的信息并有選擇地將所述經(jīng)過處理的信息發(fā)送給一組輸出路徑，以產(chǎn)生定向波束。在另一實施例中，發(fā)射裝置包括與處理裝置相連的單個發(fā)射機(jī)、與發(fā)射機(jī)相連的切換器和多個與切換器相連的定向天線。在這種情況下，發(fā)射機(jī)從處理裝置接收經(jīng)處理的信息并處理所述信息以便使之作好發(fā)送準(zhǔn)備。然后，切換器有選擇地將發(fā)射機(jī)的輸出轉(zhuǎn)發(fā)至一組天線以產(chǎn)生定向波束。
在第二廣義方面，本發(fā)明是類似于第一廣義方面的OFDM BTS，但具有改進(jìn)的發(fā)射裝置。在本方面中，發(fā)射裝置用于接收經(jīng)處理的業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息，以利用定向發(fā)射波束通過第一組載波發(fā)送經(jīng)處理的業(yè)務(wù)信息以及通過第二組載波發(fā)送經(jīng)處理的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息。在這種情況下，BTS可修改定向發(fā)射波束的聚焦方向，以便覆蓋區(qū)域內(nèi)的每個移動終端可以接收經(jīng)處理的業(yè)務(wù)信息。
在第三廣義方面，本發(fā)明是配置成與覆蓋區(qū)域內(nèi)的多個移動終端通信的基站收發(fā)信臺(BTS)。在本方面中，BTS包括用于接收業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息的裝置、用于通過第一組載波向覆蓋區(qū)域內(nèi)移動終端發(fā)送業(yè)務(wù)信息的裝置以及用于通過第二組載波以高鏈路增益向目標(biāo)移動終端發(fā)送數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息的裝置。
本發(fā)明的其它方面是向覆蓋區(qū)域內(nèi)移動終端發(fā)送業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息的方法，其中至少一個所述移動終端是目標(biāo)移動終端。在一個方面，所述方法包括接收業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息；利用第一發(fā)射波束通過第一組載波向覆蓋區(qū)域內(nèi)的移動終端發(fā)送業(yè)務(wù)信息；以及利用第二發(fā)射波束通過第二組載波向目標(biāo)移動終端發(fā)送數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息，所述第二發(fā)射波束是定向發(fā)射波束。在另一方面，所述方法包括接收業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息；利用定向發(fā)射波束通過第一組載波向覆蓋區(qū)域內(nèi)的移動終端發(fā)送業(yè)務(wù)信息；以及利用定向發(fā)射波束通過第二組載波向目標(biāo)移動終端發(fā)送數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息。在這個方面中，所述方法還包括修改定向發(fā)射波束的聚焦方向，以便覆蓋區(qū)域內(nèi)的每個移動終端接收經(jīng)處理的業(yè)務(wù)信息。
在另一方面，本發(fā)明是包括根據(jù)第一和第二方面之一的基站收發(fā)信臺(BTS)和BTS覆蓋區(qū)域內(nèi)多個移動終端的系統(tǒng)。在這種情況下，所述移動終端中至少一個是目標(biāo)移動終端。
在又一方面，本發(fā)明是配置成與BTS通信的移動終端。在這個方面，所述移動終端包括無線接收裝置和與無線接收裝置相連的監(jiān)視裝置。無線接收裝置用于通過第一組載波從至少一個第一發(fā)射波束接收并處理業(yè)務(wù)信息以及通過第二組載波從至少一個第二發(fā)射波束接收并處理數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息。監(jiān)視裝置用于確定無線接收裝置是否已接收到一個或多個業(yè)務(wù)信息和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息。如果僅接收到業(yè)務(wù)信息，則監(jiān)視裝置用來指示BTS應(yīng)當(dāng)指出，接收的業(yè)務(wù)信息。如果僅接收到數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息，則監(jiān)視裝置用來指示BTS應(yīng)當(dāng)指出，接收的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息。并且如果已接收到業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息，則監(jiān)視裝置用來指示BTS應(yīng)當(dāng)指出，接收到的業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息。
在結(jié)合附圖審閱如下本發(fā)明具體實施例的說明之后，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員就可清楚本發(fā)明的其它方面和特征。
附圖簡要說明參照如下附圖描述本方面的各實施例，附圖中圖1是說明具有旋轉(zhuǎn)定向波束利用OFDM的無線系統(tǒng)的框圖；圖2A和2B是說明圖1所示BTS的第一和第二實現(xiàn)的框圖；圖3是說明RF信道內(nèi)隨時間改變頻率的導(dǎo)引和信令信道的圖表；圖4A、4B和4C是分別說明抽樣OFDM信號、刪除了數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道的抽樣OFDM信號以及刪除了導(dǎo)引和信令信道的抽樣OFDM信號的圖表。
圖5是說明具有定向數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)波束和扇區(qū)全向業(yè)務(wù)波束的利用OFDM的無線系統(tǒng)的框圖；圖6A、6B和6C是說明圖5所示BTS的第一、第二和第三實現(xiàn)的框圖；圖7是說明具有定向數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)波束和旋轉(zhuǎn)定向業(yè)務(wù)波束的利用OFDM的無線系統(tǒng)的框圖；圖8A、8B和8C是說明圖7所示BTS的第一、第二和第三實現(xiàn)的框圖；圖9是說明利用OFDM、且其中兩個相鄰扇區(qū)各自具有旋轉(zhuǎn)定向波束的無線系統(tǒng)的框圖；以及圖10是用于圖1、5或8所示OFDM無線系統(tǒng)中的移動終端的框圖。
最佳實施例的詳細(xì)描述本發(fā)明的實施例針對用于正交頻分復(fù)用(OFDM)無線數(shù)據(jù)通信的裝置和方法。在本發(fā)明的這些實施例中，利用將于如下說明中描述的至少一個定向波束，以確保指向目標(biāo)移動終端的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道具有足夠的功率。如下所述，將至少一個定向波束用于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道的OFDM無線系統(tǒng)，存在許多可能的實現(xiàn)方案。
在如下所述的本發(fā)明的實施例中，特定BTS的覆蓋區(qū)域包括單個扇區(qū)，然而這不應(yīng)限制本發(fā)明的范圍。為了高頻率復(fù)用，無線小區(qū)可以分成n個扇區(qū)，n在目前的許多無線實現(xiàn)方案中一般為3。在扇區(qū)化的系統(tǒng)中，每個扇區(qū)操作上可作為不同的小區(qū)處理。顯然，在備選實施例中，本發(fā)明可以在不同于單個扇區(qū)的覆蓋區(qū)域中、例如整個小區(qū)或另一空間區(qū)域中實現(xiàn)。
使用有時稱為靈巧天線的多個天線的定向無線波束以前就已在無線系統(tǒng)中獲得應(yīng)用。靈巧天線技術(shù)包括智能天線、相控陣列、空分復(fù)用多址(SPMA)陣列、數(shù)字波束成形陣列、自適應(yīng)天線系統(tǒng)和切換波束天線。一般說來，靈巧天線技術(shù)可以分成兩種主要類別切換波束技術(shù)和自適應(yīng)陣列技術(shù)。切換波束天線系統(tǒng)形成在特定方向具有增強(qiáng)的靈敏度的多個固定波束。工作時這種通信系統(tǒng)按照需要從一個波束切換到另一個波束以從定向波束移到當(dāng)前所需方向。另一方面，自適應(yīng)天線技術(shù)使用信號處理能力定位并跟蹤各種類型的信號，以便動態(tài)地將波束指向移動終端，以使干擾最小而使預(yù)期的信號接收最大。
在如圖1所示的本發(fā)明的第一實施例中，BTS 50利用定向無線波束52向目標(biāo)移動終端54發(fā)送數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道。如上所述的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息(位于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道內(nèi))可以包括可用于信道估計的導(dǎo)引信號信息。使用定向波束系統(tǒng)通過使能量轉(zhuǎn)向終端54，從而允許用足夠的鏈路增益向目標(biāo)移動終端54發(fā)送RF信道內(nèi)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道，這樣就改善了鏈路性能。使用這種定向無線波束實現(xiàn)到達(dá)目標(biāo)移動終端54的所需功率增益，并且還減少了因在相鄰小區(qū)內(nèi)(或甚至在同一小區(qū)內(nèi))復(fù)用同樣的RF信道而引起的干擾。以這種方式控制能量導(dǎo)致波束52外的其它移動終端56接收不到或只接收到非常有限的RF信道內(nèi)的傳輸信號。這樣，波束52外的移動終端56就不能接收導(dǎo)引和信令信道內(nèi)的任何廣播導(dǎo)引信息或信令消息。
為了在允許將定向波束52用于向目標(biāo)移動終端發(fā)送數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道的同時，仍舊允許將導(dǎo)引和信令信道發(fā)送給覆蓋區(qū)域內(nèi)的所有其它移動終端，可用一種于圖1所示第一實現(xiàn)方案中實現(xiàn)的時分方法。在所述實現(xiàn)方案中，BTS 50以旋轉(zhuǎn)方式發(fā)送RF信道的定向無線波束52，下文中稱之為旋轉(zhuǎn)波束。在這種實現(xiàn)方案中，對各移動終端54、56進(jìn)行調(diào)度，使它們在各自的時間間隔內(nèi)處在定向波束52范圍內(nèi)。在定向波束52指向目標(biāo)移動終端54的時間間隔期內(nèi)，終端54可以接收導(dǎo)引和信令信道以及數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道。在所述波束指向其它移動終端56的時間間隔期內(nèi)，相應(yīng)的終端可以接收導(dǎo)引和信令信道。這些傳輸時間間隔的確定依賴于目標(biāo)移動終端54所要求的數(shù)據(jù)傳輸率和其它移動終端56可接受的接收導(dǎo)引和信令信道信息之間的時延。所以，時間間隔設(shè)置是可根據(jù)具體情況調(diào)整的實現(xiàn)細(xì)節(jié)。在一種備選實現(xiàn)方案中，不是為移動終端分配各自的時間間隔，旋轉(zhuǎn)波束只是簡單地以使各移動終端能夠在波束通過特定移動終端的時段內(nèi)接收信令和導(dǎo)引信道突發(fā)的速率掃描BTS 50的覆蓋區(qū)域。在另一備選實現(xiàn)方案中，若干這種波束在扇區(qū)內(nèi)有效。在這種情況下，如果數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息還包括導(dǎo)引信號且導(dǎo)引信號占據(jù)與另一波束的導(dǎo)引信號相同的頻率組，那么可以在發(fā)送端采用諸如編碼的技術(shù)而在接收端采用匹配濾波，以區(qū)分屬于這兩個波束的兩個導(dǎo)引信號。
圖2A和2B說明以上參照圖1描述的本發(fā)明第一實施例的BTS 50的兩種可能的實現(xiàn)方案。在圖2A和2B的兩種實現(xiàn)方案中，BTS 50包括數(shù)據(jù)信息處理器60、信令信息處理器62、導(dǎo)引信息處理器64、與處理器60、62、64中每一個相連的快速傅立葉變換逆變換(IFFT)模塊和與IFFT模塊66相連的輸出模塊。這些模塊一起用來處理并向合適的移動終端54、56發(fā)送數(shù)據(jù)、信令和導(dǎo)引信道。這些實現(xiàn)方案的不同之處在于輸出模塊的設(shè)計以及因此而來的定向波束產(chǎn)生的方式。應(yīng)當(dāng)指出，存在其它用于產(chǎn)生類似的定向波束的可能設(shè)計。
圖2A和圖2B中都將數(shù)據(jù)信息輸入數(shù)據(jù)信息處理器60并對接收數(shù)據(jù)信息執(zhí)行各種眾所周知的處理功能；這些眾所周知的處理功能包括前向糾錯(FEC)編碼、速率適配、交織和調(diào)制映射。盡管所有這些功能以特定順序顯示于圖2A和2B中，本領(lǐng)域的技術(shù)人員會理解這些功能可以不同的順序執(zhí)行而得到類似的輸出。而且，在備選實施例中，并非所有所述功能，例如FEC編碼都由處理器60執(zhí)行，和/或還執(zhí)行未述及的其它功能。應(yīng)當(dāng)指出，輸入數(shù)據(jù)信息處理器60的數(shù)據(jù)信息可以采用多種不同的格式，例如因特網(wǎng)協(xié)議(IP)分組格式、運(yùn)動圖像專家組(MPEG)編碼圖像、視頻或其它標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)單元格式。
信令信息處理器62的輸入是信令信息，信令信息需要發(fā)送給覆蓋區(qū)域內(nèi)的一個或多個移動終端。所述處理器62執(zhí)行類似于數(shù)據(jù)信息處理器60的眾所周知的處理功能。圖2A和圖2B中的那些眾所周知的處理功能包括FEC編碼、速率適配、交織和調(diào)制映射。顯然，與以上針對數(shù)據(jù)信息處理器60所描述的類似，信令信息處理器62可以以不同于圖2A和2B所述的順序執(zhí)行那些功能，有可能不執(zhí)行所有這些功能和/或執(zhí)行其它未述及的功能。
圖2A和2B所示的導(dǎo)引信息處理器64主要用于對輸入處理器64的導(dǎo)引信號執(zhí)行調(diào)制映射。盡管未示出，顯然，導(dǎo)引信息處理器64可執(zhí)行未述及的其它功能。
顯然，盡管作為三個獨(dú)立且明顯不同的處理器60、62、64加以圖示和描述，但這些處理器中執(zhí)行的公共算法可以共享。而且，這些處理器60、62、64可以在單個模塊或多個獨(dú)立模塊中實現(xiàn)。
圖2A和2B中所示的IFFT模塊66可將從數(shù)據(jù)信息處理器60、信令信息處理器62和導(dǎo)引處理器64接收的基于頻率的數(shù)據(jù)、信令和導(dǎo)引信號分別變換成時基輸出。這種時基輸出把轉(zhuǎn)發(fā)至輸出模塊的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)副載波時間序列、信令副載波時間序列和導(dǎo)引副載波時間序列組合起來。
對于圖2A中描述的實現(xiàn)方案，BTS 50包括輸出模塊70，輸出模塊70包括峰值均值功率比(PAPR)模塊71，PAPR模塊71不僅與IFFT模塊66相連，而且還與多條并行輸出路徑相連；PAPR模塊71減少轉(zhuǎn)發(fā)至輸出路徑的信號的峰值均值功率比。所述輸出路徑中每一條包括相應(yīng)的相位調(diào)整器72a、72b、72c、72d和相應(yīng)的輸出裝置76a、76b、76c、76d，相位調(diào)整器72a、72b、72c、72d與PAPR模塊71相連并且分別與相應(yīng)的輸出裝置74a、74b、74c、74d串聯(lián)；各天線提供扇區(qū)覆蓋。在所述實現(xiàn)方案中，各相位調(diào)整器用于調(diào)整各副載波時間序列的相位控制天線陣列發(fā)送最強(qiáng)能量的特定方向。所以，為了產(chǎn)生如上針對圖1所示第一實現(xiàn)所述的旋轉(zhuǎn)定向波束，系統(tǒng)調(diào)整相位調(diào)整器72a、72b、72c、72d，以便在正確的時段內(nèi)將發(fā)送能量射向覆蓋區(qū)域內(nèi)的各個移動終端。
為了控制相位調(diào)整器72a、72b、72c、72d，輸出模塊70還包括與各相位調(diào)整器相連的波束方向控制模塊78，控制模塊78最好在BTS50的現(xiàn)有處理器中實現(xiàn)?；蛘?，波束方向控制模塊78可以在獨(dú)立的處理器或硬件邏輯裝置中實現(xiàn)。波束方向控制模塊78計算控制波束所需的必要相位調(diào)整。在BTS 50產(chǎn)生如圖2A所示的旋轉(zhuǎn)定向波束的情況下，模塊78連續(xù)調(diào)整不同輸出路徑的相位，以便所得定向波束以合適的速率掃描扇區(qū)。為了正確地控制定向波束，波束方向控制模塊78最好知道覆蓋區(qū)域內(nèi)移動終端的位置；模塊78通過多種可能的技術(shù)確定其覆蓋區(qū)域內(nèi)移動終端的位置。其一，在固定終端的情況下，模塊78可以在其覆蓋區(qū)域內(nèi)預(yù)先確定終端的位置。而且，移動終端可以利用附帶的全球移動定位衛(wèi)星(GPS)裝置(或類似的定位裝置)將它們的位置報告給BTS 50。另外，在BTS處理從移動終端接收的信號允許模塊78識別移動終端的位置(或方向)；例如，利用移動終端信號的輸入角分析。在這些情況中的任意情況下，覆蓋區(qū)域內(nèi)移動終端位置的確定允許相位調(diào)整器72a、72b、72c、72d使波束指向預(yù)期方向。
如圖2A所示，輸出裝置74a、74b、74c、74d分別包括串聯(lián)于它們各自的相位調(diào)整器72a、72b、72c、72d和它們各自的天線76a、76b、76c、76d之間的數(shù)模(D/A)變換器和發(fā)射機(jī)。輸出裝置內(nèi)這些模塊的實現(xiàn)和操作會是本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的。
對于圖2B中所示的實現(xiàn)方案方案，BTS 50包括輸出模塊80和多條數(shù)據(jù)路徑，其中輸出模塊80包括與IFFT模塊66相連并且還與切換器82相連的PAPR模塊81，所述多條輸出路徑與切換器82相連。PAPR模塊71的工作方式類似于如上所述的PAPR模塊61。所述輸出路徑中每一條包括相應(yīng)的輸出裝置84a、84b、84c、84d，相應(yīng)的輸出裝置84a、84b、84c、84d與切換器82相連并且還與定向天線86a、86b、86c、86d相連。在所述實現(xiàn)方案中，各定向天線86a、86b、86c、86d具有不同的發(fā)送最強(qiáng)能量的主方向。所以，為了如上針對本發(fā)明第一實施例所述那樣產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)定向波束，切換器82系統(tǒng)地將導(dǎo)引、信令和數(shù)據(jù)副載波時間序列切換到不同的輸出路徑，以便在適當(dāng)時期內(nèi)發(fā)送到覆蓋區(qū)域內(nèi)的各移動終端。如圖2B所示，輸出裝置84a、84b、84c、84d與圖2A內(nèi)輸出模塊70所示的相同。
類似于圖2A，圖2B的BTS 50的實現(xiàn)方案還包括與切換器82相連的波束方向控制模塊88。在這種情況下，波束方向控制模塊可用于控制切換器82，以便選擇合適的定向天線86a、86b、86c、86d。盡管在如下所述的顯示BTS 50實現(xiàn)的所有附圖中未示出，顯然，至少一個類似于模塊78或模塊88的波束方向控制模塊將會實現(xiàn)于每個如下所述的要求一個或多個定向波束的實現(xiàn)方案中。
圖2B的實現(xiàn)方案存在各種備選方案。例如，切換器82可以移動，以減少對多個輸出裝置84a、84b、84c、84d的需要。在這種備選方案中，PAPR模塊81可以實現(xiàn)為與單個輸出裝置和切換器82串聯(lián)，切換器82與定向天線86a、86b、86c、86d的每一個相連。這種配置以與圖2B所示實現(xiàn)方案類似的方式工作，但可通過減少對額外的D/A切換器和發(fā)射機(jī)的需要降低成本。這種備選方案的問題是切換器82必須能夠處理RF功率，因為它位于發(fā)射機(jī)的放大級之后。
盡管圖2A中輸出模塊70以及圖2B中輸出模塊80內(nèi)都存在具有四天線陣列的四條并行輸出路徑，但是，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，其它備選方案也是可能的。具體地說，顯然，額外的天線可以包括在陣列中，每個額外的天線還有另一條并行輸出路徑。如果圖2A的輸出模塊實現(xiàn)具有四條帶相應(yīng)天線的輸出路徑，那么，更為集中的定向波束就是可能的。如果圖2B的輸出模塊實現(xiàn)具有四條帶相應(yīng)天線的輸出路徑，那么，每個天線可以設(shè)計成對總覆蓋區(qū)域的更小部分聚焦，所以允許更高的鏈路增益。類似地，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，用少于四條的具有相應(yīng)天線的輸出路徑實施第一種實現(xiàn)方案也是可能的。
圖3是說明RF信道內(nèi)數(shù)據(jù)、導(dǎo)引和信令副載波頻率在時間上分配的圖表。OFDM系統(tǒng)的這種實現(xiàn)方案稱為“漂移”頻率分配。在其它實現(xiàn)方案中，頻率分配可以是固定的。例如，漂移和固定的導(dǎo)引和信令載波用于DVB-T(數(shù)字視頻廣播傳輸)傳輸標(biāo)準(zhǔn)(參見ETSI標(biāo)準(zhǔn)EN 300744 V1.1.2(1997-08)歐洲標(biāo)準(zhǔn)(電信序列)數(shù)字視頻廣播(DVB)；數(shù)字陸地電視的成幀結(jié)構(gòu)、信道編碼和調(diào)制)。在任一種情況下，在任意時刻，各載波僅由數(shù)據(jù)、信令和導(dǎo)引信道之一使用。所以，通過分隔載波，有可能將數(shù)據(jù)、信令和導(dǎo)引信道分成多個獨(dú)立的傳輸。這是如下參照圖4至9描述的本發(fā)明實施例的一個重要方面。如果使用漂移頻率分配，顯然，在以下描述中，可允許裝置改變數(shù)據(jù)、信令和導(dǎo)引的載波頻率。這些變化根據(jù)圖案進(jìn)行，所述圖案同時為無線系統(tǒng)發(fā)送發(fā)射機(jī)和計算機(jī)所知。
所述


這些載波如何結(jié)合起來，以便如果信令和導(dǎo)引信道、數(shù)據(jù)信道由BTS 50通過具有不同覆蓋區(qū)域的天線發(fā)送，則移動終端計算機(jī)可以接收信令和導(dǎo)引信道、數(shù)據(jù)信道、或以上兩者。
在本發(fā)明的一些實施例中，將與以上就圖1實現(xiàn)方案所作描述不同的天線用于確保用足夠強(qiáng)的功率向目標(biāo)移動終端發(fā)送數(shù)據(jù)信道，同時仍舊保持向覆蓋區(qū)域內(nèi)任何其它移動終端發(fā)送導(dǎo)引和信令信道。在本發(fā)明的這些實施例中，將RF信道分成至少兩個獨(dú)立的傳輸，至少一個用于數(shù)據(jù)信道，至少一個用于導(dǎo)引和信令信道。RF信道的一種可能的劃分如圖4A和4B所示。圖4A是說明抽樣OFDM信號的圖表，其中共同顯示導(dǎo)引、信令和數(shù)據(jù)信道。這里，使用與圖3所示類似的圖例表示導(dǎo)引、信令和數(shù)據(jù)載波。如圖中所示，所顯示的這些載波具有不同的振幅。一般說來，會根據(jù)無線傳播條件和所用的調(diào)制和編碼選擇各載波的振幅。如果使用漂移的導(dǎo)引和信令方案，信道的頻率位置就會隨時間變化。以增長的振幅顯示數(shù)據(jù)載波之一，以表示(如前所述)數(shù)據(jù)信道可包括導(dǎo)引載波以使計算機(jī)能夠估計無線信道傳播條件。
圖4B是說明圖4A的相同的抽樣OFDM的圖表，其中刪除了數(shù)據(jù)信道，所以剩下信令和導(dǎo)引信道。圖4C是說明圖4A的相同的抽樣OFDM的圖表，其中刪除了信令和導(dǎo)引信道，所以剩下數(shù)據(jù)信道。
將參照圖5至9描述這樣的實施例，即向目標(biāo)移動終端發(fā)送圖4C所示的信號，同時向覆蓋區(qū)域內(nèi)的所有移動終端發(fā)送圖4B所示信號。在這些實施例中，只有兩個傳輸，雖然這不應(yīng)限制本發(fā)明的范圍。應(yīng)該認(rèn)識到，可以設(shè)計這些實施例的擴(kuò)展，將OFDM信號劃分成多于兩個傳輸。例如，在一個備選實施例中，數(shù)據(jù)、導(dǎo)引和信令信道可以分別具有獨(dú)立的傳輸。
圖5是說明使用OFDM的無線系統(tǒng)的框圖，所述無線系統(tǒng)根據(jù)本發(fā)明第二實施例，類似于圖1所述的無線系統(tǒng)，但其中BTS 50具有用于數(shù)據(jù)信道的定向發(fā)射波束(下文中稱之為數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)定向波束)和分開的用于導(dǎo)引和信令信道的扇區(qū)全向發(fā)射波束(下文中稱之為業(yè)務(wù)扇區(qū)全向波束)。在圖5中，定向波束88用作數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)波束，以便BTS50可以以足夠的鏈路增益向目標(biāo)移動終端54發(fā)送數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，同時扇區(qū)全向波束89用作業(yè)務(wù)波束，以便BTS 50向其覆蓋區(qū)域內(nèi)的所有移動終端連續(xù)發(fā)送導(dǎo)引和信令信道。扇區(qū)全向波束一般足以向移動終端發(fā)送導(dǎo)引和信令信道，因為這些傳輸比特率一般比數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道的低。
為了允許足夠的鏈路預(yù)算，業(yè)務(wù)扇區(qū)全向波束可以具有不同于數(shù)據(jù)定向波束的調(diào)制或符號速率，以便補(bǔ)償較寬的業(yè)務(wù)波束。在一種實現(xiàn)方案中，將前述的DVB-T標(biāo)準(zhǔn)所用的分級調(diào)制技術(shù)用于業(yè)務(wù)波束。在這種情況下，數(shù)據(jù)定向波束可在全調(diào)制星座中工作，而業(yè)務(wù)扇區(qū)全向波束可在較小的調(diào)制星座中工作。這種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)之一是相同的接收機(jī)可用于接收OFDM信號的兩個部分。
圖6A、6B和6C是說明本發(fā)明第二實施例的BTS 50的第一、第二和第三種可能的實現(xiàn)方案的框圖。BTS 50的這些可能的實現(xiàn)方案包括如以上圖2A和2B所示的相同的數(shù)據(jù)信息處理器60、信令信息處理器62、導(dǎo)引信息處理器64和IFFT模塊66。類似于圖2A和2B的BTS，圖6A、6B、6C所示模塊60、62、64、66可以以上述各種備選版本的形式實現(xiàn)。圖2A、2B、6A、6B、6C所示的各BTS設(shè)計之間的差異在于，它們各自輸出模塊的實現(xiàn)方案不同。圖6A、6B和6C說明輸出模塊的三種可能的實現(xiàn)方案，輸出模塊的這三種可能的實現(xiàn)方案允許產(chǎn)生圖5所示的根據(jù)本發(fā)明第二實施例的發(fā)射波束88、89。這三種實現(xiàn)方案的以下說明不應(yīng)限制本發(fā)明的范圍，因為顯然，這些抽樣實現(xiàn)方案的目的不是為了包括所有可能的實現(xiàn)方案的集合。
對于圖6A中所示的實現(xiàn)方案，BTS 50包括輸出模塊90，輸出模塊90包括數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)波束PAPR模塊91和業(yè)務(wù)波束PAPR模塊97，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)波束PAPR模塊91不但與IFFT模塊66相連還與多條并行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)波束輸出路徑相連，而業(yè)務(wù)波束PAPR模塊97連接到IFFT模塊66以及單獨(dú)的業(yè)務(wù)波束輸出路徑。PAPR模塊91、97的工作機(jī)制與以上參照圖2A對模塊71所描述的類似。而且，與以上針對圖2A所描述的類似，各條數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)輸出路徑包括相應(yīng)的相位調(diào)整器92a、92b、92c、92d，各相位調(diào)整器92a、92b、92c、92d不但與PAPR模塊91相連，還與相應(yīng)的輸出裝置94a、94b、94c、94d和相應(yīng)的天線96a、96b、96c、96d串聯(lián)。在這種實現(xiàn)方案中，天線96a、96b、96c、96d是扇區(qū)全向天線，其中通過使用相位調(diào)整器形成定向波束88。相位調(diào)整器92a、92b、92c、92d各自從PAPR模塊91接收數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)副載波時間序列并對所述副載波時間序列的相位進(jìn)行調(diào)整，以便規(guī)定發(fā)送最強(qiáng)能量的天線陣列的特定方向。所以，為了輸出以上針對本發(fā)明第二實施例所述的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)波束88，對相位調(diào)整器92a、92b、92c、92d進(jìn)行調(diào)整，以便將發(fā)送能量射向目標(biāo)移動終端。如上所述，還將實現(xiàn)類似于如上關(guān)于模塊78所述的波束方向控制模塊，以控制相位調(diào)整器92a、92b、92c、92d。
業(yè)務(wù)波束輸出路徑包括輸出裝置98，輸出裝置98連接在PAPR模塊97和業(yè)務(wù)波束天線99之間。在這種實現(xiàn)方案中，輸出裝置98從PAPR模塊97接收導(dǎo)引和信令數(shù)據(jù)載波時間序列，并在對這些時間序列進(jìn)行處理之后，將它們轉(zhuǎn)發(fā)至天線99。天線99是扇區(qū)全向天線，允許以相對均勻的鏈路增益在BTS 50的整個覆蓋區(qū)域內(nèi)發(fā)送業(yè)務(wù)波束89。
類似于如上所述圖2A中的輸出模塊，圖6A中的輸出裝置94a、94b、94c、94d各自包括D/A切換器和與它們各自的天線96a、96b、96c、96d相連的發(fā)射機(jī)。這些模塊在輸出裝置中的實現(xiàn)方案和工作機(jī)制是本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的。
在圖6A所示的實現(xiàn)方案以及這里所述的其它實現(xiàn)方案中，IFFT模塊66提供兩個輸出時間序列，一個用于業(yè)務(wù)副載波(導(dǎo)引和信令)，而另一個用于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)副載波。這兩個時間序列可以通過由IFFT模塊66對兩組副載波執(zhí)行兩次IFFT運(yùn)算而容易地實現(xiàn)?；蛘?，可以只執(zhí)行一次IFFT運(yùn)算，但采用改進(jìn)的使用兩個輸出累加器的輸出計算，每個累加器配置成只包括相應(yīng)的副載波分量。
對于圖6B所示的實現(xiàn)方案，BTS 50包括輸出模塊100，輸出模塊100幾乎與以上參照圖6A所述的相同。圖6B所示的備選實現(xiàn)方案是業(yè)務(wù)波束天線與數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)波束天線之一共用的。如圖6B中所示，輸出裝置102與PAPR模塊97相連，以便接收導(dǎo)引和信令副載波時間序列，同時裝置102還與第一數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)相位調(diào)整器92a相連，以便接收經(jīng)相位調(diào)整的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)副載波時間序列。如圖6B所示，輸出裝置102還與天線104相連。類似于圖6A的輸出裝置，輸出裝置102包括D/A切換器和發(fā)射機(jī)。
共用天線104是可能的，因為如上所述，導(dǎo)引和信令副載波以及數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)副載波可用不同的載波工作。在這種實現(xiàn)方案的情況下，由扇區(qū)全向天線104發(fā)送的經(jīng)相位調(diào)整的數(shù)據(jù)載波與由其它數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)扇區(qū)全向天線96a、96b、96c、96d發(fā)送的經(jīng)相位調(diào)整的數(shù)據(jù)載波協(xié)調(diào)工作，以產(chǎn)生定向數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)波束。因為導(dǎo)引和信令副載波在共用天線104上發(fā)送，共用天線104還產(chǎn)生扇區(qū)全向業(yè)務(wù)波束。在這種實現(xiàn)方案以及以下所述的其它實現(xiàn)方案(其中輸出裝置接收兩個輸入時間序列)中，輸出裝置可以通過將時間一致的時間序列對加在一起，從而容易地將兩個時間序列組合成單個流。在這種情況下，相關(guān)的PAPR模塊必須在確定其峰值功率限制補(bǔ)償過程中包括額外的求和運(yùn)算。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖6C中所示的備選實現(xiàn)方案，BTS 50包括輸出模塊110，輸出模塊110包括PAPR模塊91、切換器112和類似于圖2B所示的多條數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)波束輸出路徑、同時還包括類似于圖6A所示的PAPR模塊97和業(yè)務(wù)波束輸出路徑。所述數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)波束輸出路徑中每一條包括各自的輸出裝置114a、114b、114c、114d，它們不僅與切換器112相連還分別與相應(yīng)的定向天線116a、116b、116c、116d相連。類似于以上針對圖2B所述的天線，各定向天線116a、116b、116c、116d分別具有發(fā)送最強(qiáng)能量的主方向。所以，為了輸出數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)定向波束，切換器112將副載波時間序列切換到不同的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)波束輸出路徑，以便以足夠的鏈路增益向目標(biāo)移動終端發(fā)送。類似于參照圖6A所描述的，業(yè)務(wù)波束輸出路徑包括輸出裝置98，輸出裝置98連接在PAPR模塊97和扇區(qū)全向天線99之間。如上所述，輸出裝置98從PAPR模塊97接收導(dǎo)引和信令副載波時間序列，并在處理所述時間序列之后，將其轉(zhuǎn)發(fā)至天線99。天線99是扇區(qū)全向天線，它允許以相對均勻的功率在BTS 50的整個覆蓋區(qū)域內(nèi)發(fā)送業(yè)務(wù)波束。如圖6C所示，輸出裝置114a、114b、114c、114d、98與以上參照圖2A、2B、6A和6B所述的那些相同。
如參照圖2B所討論的，通過在單數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)波束輸出裝置和多個定向天線116a、116b、116c、116d之間設(shè)置切換器112，一種單數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)波束輸出裝置的備選實現(xiàn)方案是可能的。在這種情況下，如前所述，在這種實現(xiàn)方案中切換器必須足以處理功率相對較高的信號。
類似于以上針對第一實施例所描述的，本發(fā)明的第二實施例不應(yīng)受限于在輸出模塊中具有四條并行的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)波束輸出路徑及四天線陣列。具體地說，顯然，可以在所述陣列中包括額外的天線，每個額外的天線還具有另一并行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)波束輸出路徑。如果圖6A或6B的輸出模塊實現(xiàn)具有多于四條的帶相應(yīng)天線的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)波束輸出路徑，就可能得到聚焦更好的定向波束。如果圖6C的輸出模塊實現(xiàn)具有多于四條的帶相應(yīng)天線的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)波束輸出路徑，各天線就可以設(shè)計成對總覆蓋區(qū)域的較小部分聚焦，從而允許較大的鏈路增益。類似地，應(yīng)該認(rèn)識到，本發(fā)明可以用少于四條的帶相應(yīng)天線的輸出路徑實現(xiàn)。
在本發(fā)明第二實施例的另一備選實現(xiàn)方案中，扇區(qū)全向波束89可用多個部分扇區(qū)全向波束替代，每個所述部分扇區(qū)全向波束覆蓋總覆蓋區(qū)域的一個部分。在這種情況下，為了覆蓋整個覆蓋區(qū)域，要求額外的天線。這種備選實現(xiàn)方案的優(yōu)點(diǎn)之一是，如果將扇區(qū)全向波束劃分成多個更窄的聚焦波束，就可能增加發(fā)送導(dǎo)引和信令信道的功率。
圖7是說明根據(jù)本發(fā)明第三實施例的使用OFDM的無線系統(tǒng)的框圖，其與圖5中所示的類似，但其中BTS 50具有數(shù)據(jù)定向波束118和獨(dú)立的業(yè)務(wù)定向波束119。在圖7中，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)定向波束118允許BTS 50以足夠的鏈路增益向類似于圖6A所示目標(biāo)移動終端的目標(biāo)移動終端54發(fā)送數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，同時業(yè)務(wù)定向波束119允許BTS 50向其覆蓋區(qū)域內(nèi)的所有移動終端發(fā)送導(dǎo)引和信令信道。在扇區(qū)全向波束的鏈路增益不足以向移動終端發(fā)送導(dǎo)引和/或信令信道的情況下，這種備選方案尤其有利。定向業(yè)務(wù)波束可以掃描覆蓋區(qū)域，以便及時到達(dá)所有移動終端。此外，多條業(yè)務(wù)波束118可用于同時到達(dá)多個移動終端。業(yè)務(wù)波束還可以指向目標(biāo)移動終端，以便發(fā)送規(guī)定的信令消息。
圖8A、8B和8C是說明本發(fā)明第三實施例的BTS 50的第一、第二和第三種可能的實現(xiàn)方案的框圖。BTS 50的這些可能的實現(xiàn)方案包括與以上針對圖2A、2B、6A、6B和6C所描述的相同的數(shù)據(jù)信息處理器60、信令信息處理器62、導(dǎo)引處理器64和IFFT模塊66。類似于前面圖示的BTS，圖8A、8B、8C的模塊60、62、64、66可以用如上所述的各種備選方案實現(xiàn)。
圖2A、2B、6A、6B、6C、8A、8B和8C所示的各種BTS設(shè)計之間的差異在于，它們各自的輸出模塊的實現(xiàn)方案不同。圖8A、8B和8C說明輸出模塊的三種可能的實現(xiàn)方案，這些實現(xiàn)方案允許產(chǎn)生根據(jù)本發(fā)明第三實施例的圖7所示的發(fā)射波束118、119。以下對這三種實現(xiàn)方案的描述不應(yīng)限制本發(fā)明的范圍，顯然，這些抽樣實現(xiàn)方案的目的不是為了包括所有可能的實現(xiàn)方案集合。
對于圖8A所示的實現(xiàn)方案，BTS 50包括輸出模塊120，輸出模塊120包括如上所述的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)波束PAPR模塊91、業(yè)務(wù)波束PAPR模塊121以及多條并行輸出路徑，這些并行輸出路徑為數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)定向波束傳輸和旋轉(zhuǎn)業(yè)務(wù)定向波束傳輸所共用。如圖8A所示，所述輸出路徑中的每一條包括各自的輸出裝置124a、124b、124c、124d；各自的連接在數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)波束PAPR 91和各自的輸出裝置124a、124b、124c、124d之間的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)波束相位調(diào)整器92a、92b、92c、92d；各自的連接在業(yè)務(wù)波束PAPR模塊121和各自的輸出裝置124a、124b、124c、124d之間的業(yè)務(wù)波束相位調(diào)整器122a、122b、122c、122d；以及各自的扇區(qū)全向天線126a、126b、126c、126d。借助相位調(diào)整器控制這些扇區(qū)全向天線的指向以便形成所述波束，而各相位調(diào)整器由類似于之前參照圖2A所述的模塊78的波束方向控制模塊(未示出)控制。
在這種實現(xiàn)方案中，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)波束相位調(diào)整器92a、92b、92c、92d各自從PAPR模塊91接收數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)副載波時間序列，并對所述副載波時間序列的相位進(jìn)行調(diào)整，以便規(guī)定天線陣列以最大鏈路增益發(fā)送數(shù)據(jù)信道的特定方向。所以，為了產(chǎn)生如上針對本發(fā)明第三實施例所述的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)波束118，對相位調(diào)整器92a、92b、92c、92d進(jìn)行調(diào)節(jié)，以便將發(fā)送能量射向目標(biāo)移動終端。另一方面，業(yè)務(wù)波束相位調(diào)整器122a、122b、122c、122d分別從PAPR模塊121接收業(yè)務(wù)副載波時間序列，并對業(yè)務(wù)波束副載波時間序列的相位進(jìn)行調(diào)整，以規(guī)定天線陣列以最大鏈路增益發(fā)送導(dǎo)引和信令信道的特定方向。所以，為了產(chǎn)生如上針對本發(fā)明第三實施例所述的業(yè)務(wù)定向波束119，對相位調(diào)整器122a、122b、122c、122d進(jìn)行系統(tǒng)地調(diào)節(jié)，以便在適當(dāng)?shù)臅r段將發(fā)送能量射向覆蓋區(qū)域內(nèi)的所有區(qū)域。
類似于以上所述的其它輸出模塊，圖8A所示的輸出裝置124a、124b、124c、124d分別包括D/A切換器和與相應(yīng)的天線126a、126b、126c、126d相連的發(fā)射機(jī)。輸出裝置中各部件的實現(xiàn)和工作機(jī)制是本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的。
對于圖8B所示的實現(xiàn)方案，BTS 50包括輸出模塊130，輸出模塊130與參照圖8A所述的輸出模塊幾乎相同，但具有用于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)波束和業(yè)務(wù)波束的分開的輸出路徑。如圖8B所示，輸出模塊130包括PAPR模塊91、121和與圖6A所示相同的四條并行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)波束輸出路徑以及四條并行業(yè)務(wù)波束輸出路徑。各數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)波束輸出路徑包括相應(yīng)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)波束相位調(diào)整器92a、92b、92c、92d和相應(yīng)的扇區(qū)全向天線96a、96b、96c、96d，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)波束相位調(diào)整器92a、92b、92c、92d與數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)波束PAPR模塊91相連，并分別與相應(yīng)的輸出裝置94a、94b、94c、94d串聯(lián)。另一方面，所述業(yè)務(wù)波束輸出路徑中的每一條包括各自的業(yè)務(wù)波束相位調(diào)整器122a、122b、122c、122d和各自的扇區(qū)全向天線136a、136b、136c、136d，業(yè)務(wù)波束相位調(diào)整器122a、122b、122c、122d與數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)波束PAPR模塊121相連，并分別與相應(yīng)的輸出裝置134a、134b、134c、134d串聯(lián)。在這種實現(xiàn)方案中，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)波束相位調(diào)整器92a、92b、92c、92d各自從PAPR模塊91接收數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)副載波時間序列，并對所述副載波時間序列的相位進(jìn)行調(diào)整，以便規(guī)定天線陣列以最大鏈路增益發(fā)送數(shù)據(jù)信道的特定方向。另一方面，業(yè)務(wù)波束相位調(diào)整器122a、122b、122c、122d中每一個對業(yè)務(wù)波束副載波時間序列進(jìn)行相位調(diào)整，這種相位調(diào)整量規(guī)定了天線陣列以最大鏈路增益發(fā)送導(dǎo)引和信令信道的特定方向。圖8B中的8條并行輸出路徑一起用來產(chǎn)生數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)波束118和業(yè)務(wù)波束119，它們與圖8A所示輸出模塊120產(chǎn)生的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)波束和業(yè)務(wù)波束相似。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖8C所示的備選實現(xiàn)方案，BTS 50包括輸出模塊140，輸出模塊140包括與IFFT模塊66相連的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)波束PAPR模塊91；與數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)波束PAPR模塊91相連的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)波束切換器141；與IFFT模塊66相連的業(yè)務(wù)波束切換器142；以及多條輸出路徑，這多條輸出路徑連接到切換器141、142兩者，類似于圖2B所示的那些輸出路徑。所述輸出路徑中每一條包括各自的輸出裝置144a、144b、144c、144d，輸出裝置144a、144b、144c、144d獨(dú)立地連接到切換器141、142中的每一個并且與相應(yīng)的定向天線146a、146b、146c、146d相連。類似于就圖2B所述的那些定向天線，定向天線146a、146b、146c、146d中的每一個具有發(fā)送最強(qiáng)能量的不同方向。所以，為了輸出數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)定向波束118，切換器142將數(shù)據(jù)副載波時間序列切換到不同的輸出路徑，以便以足夠的鏈路增益向目標(biāo)移動終端發(fā)送。為了產(chǎn)生如上針對本發(fā)明第三實施例所述的旋轉(zhuǎn)業(yè)務(wù)定向波束119，切換器142有計劃地將導(dǎo)引和信令副載波切換到不同的輸出路徑，以便在適當(dāng)?shù)臅r段內(nèi)向覆蓋區(qū)域內(nèi)的各移動終端發(fā)送。如圖8C所示，輸出裝置144a、144b、144c、144d與前述的那些輸出裝置相同。
以上結(jié)合圖8C的描述適用于可以利用低功率切換的情況。在將切換器141、142設(shè)置于單個輸出裝置和多條天線之間的情況下，一種與上述實現(xiàn)方案類似的備選實現(xiàn)方案就可應(yīng)用于本實施例中。在這種情況下，切換器必須是極高功率的，在當(dāng)前技術(shù)情況下，這可能使這種備選實現(xiàn)方案不切實際。
類似于以上有關(guān)第一和第二實施例所描述的，本發(fā)明的第三實施例不應(yīng)受限于輸出模塊內(nèi)有四條并行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)及業(yè)務(wù)波束輸出路徑和四天線陣列。顯然，類似于上述實施例，根據(jù)本發(fā)明的第三實施例，實現(xiàn)時可以采用多于或少于四條輸出路徑。而且，盡管未在附圖中說明，可以對圖8A、8B和8C所示的實現(xiàn)方案作其它變動。例如，可以利用分開的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)波束和業(yè)務(wù)波束輸出路徑來實現(xiàn)圖8C的實施例。與圖8A所示的實現(xiàn)方案相比，這是類似于圖8B的實現(xiàn)方案的替代方案。
盡管在圖7中以具有類似的聚焦的波束的形式進(jìn)行描述，但是，應(yīng)該認(rèn)識到，旋轉(zhuǎn)業(yè)務(wù)定向波束可以比數(shù)據(jù)定向波束較寬。對于接收機(jī)必須估計信道傳播條件的無線系統(tǒng)，最有利的是兩種波束具有相同的輻射圖、使得從業(yè)務(wù)波束傳輸?shù)慕邮諏?dǎo)引信號與數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)波束的那些導(dǎo)引信號極其匹配。
為了允許充分的鏈路預(yù)算，與數(shù)據(jù)定向波束相比較，旋轉(zhuǎn)業(yè)務(wù)定向波束可以采用不同的調(diào)制或符號速率、以便補(bǔ)償較寬的波束。在一種特殊實現(xiàn)方案中，將上述DVB-T標(biāo)準(zhǔn)所用的分級調(diào)制技術(shù)用于旋轉(zhuǎn)定向波束。在這種情況下，數(shù)據(jù)定向波束可在全調(diào)制星座中工作，而旋轉(zhuǎn)業(yè)務(wù)定向波束可以在較小的調(diào)制星座中工作。這種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)之一是同樣的接收機(jī)可用于接收OFDM信號的兩個部分。
圖9是說明使用OFDM的無線系統(tǒng)，其中，兩個相鄰的扇區(qū)分別具有旋轉(zhuǎn)定向波束。如圖所示，第一和第二小區(qū)150、160包括相應(yīng)的BTS 152、154，BTS 152、154分別在扇區(qū)N 154和扇區(qū)M 164內(nèi)發(fā)送OFDM信號。在扇區(qū)154、164內(nèi)，BTS 152、162分別發(fā)送各自的旋轉(zhuǎn)定向波束156、166。這可能出現(xiàn)在本發(fā)明實施例的使用旋轉(zhuǎn)定向波束的任意實現(xiàn)方案中。在這種情況下，有意義的是兩個旋轉(zhuǎn)波束可能會在特定的移動終端上重疊，例如在圖9中的移動終端158上重疊。如果旋轉(zhuǎn)定向波束156、166內(nèi)的副載波利用公共載波，則這可能在移動終端引起很大的干擾。為了避免這種問題，可以對旋轉(zhuǎn)定向波束156、166定時，從而不讓它們在同一時間聚焦到同一移動終端。而且，為了避免可能的干擾，可以采用編碼技術(shù)或其它干擾消除技術(shù)，使接收機(jī)能夠區(qū)分來自兩個或多個波束的傳輸信號(數(shù)據(jù)、導(dǎo)引、信令)。這就允許可以接受的頻率復(fù)用，同時又沒有顯著增加小區(qū)之間的頻率干擾。
圖10是可用于圖1、5和7中任一所示OFDM系統(tǒng)中的移動終端的框圖。如圖所示，移動終端包括與接收機(jī)172串聯(lián)的天線170、頻偏校正模塊174、導(dǎo)引副載波獲取模塊176、快速傅立葉變換(FFT)模塊178和多路分解器180。在這種實現(xiàn)方案中，多路分解器180還獨(dú)立地連接到數(shù)據(jù)信息處理器182和業(yè)務(wù)信息處理器184。這些部件一起用于接收并處理BTS 50發(fā)送的數(shù)據(jù)、信令和導(dǎo)引信道。在圖10中，天線170、接收機(jī)172、頻偏校正模塊174和導(dǎo)引副載波獲取模塊176用于最初接收為BTS 50發(fā)送的信號并使所述信號同步。接著，F(xiàn)FT模塊178用于將從導(dǎo)引副載波獲取模塊176接收的時基數(shù)據(jù)、信令和導(dǎo)引信號變換成基于頻率的輸出符號流。這些基于頻率的輸出符號流包括數(shù)據(jù)副載波符號流、信令副載波符號流和導(dǎo)引副載波符號流，它們分別被轉(zhuǎn)發(fā)至多路分解器180。多路分解器180將符號流分開，以便將數(shù)據(jù)副載波符號流轉(zhuǎn)發(fā)至數(shù)據(jù)信息處理器182，而將信令和導(dǎo)引副載波符號流轉(zhuǎn)發(fā)至業(yè)務(wù)信息處理器184。
數(shù)據(jù)信息處理器182對接收的數(shù)據(jù)副載波符號流執(zhí)行多種眾所周知的功能，以便輸出在所述輸入信號中包含的數(shù)據(jù)信息。這些眾所周知的處理功能包括符號解調(diào)、數(shù)據(jù)去交織、速率適配和FEC編碼。盡管所有這些功能在圖10中以特定的順序顯示，但這不應(yīng)限制本發(fā)明的范圍。本領(lǐng)域的技術(shù)人員會理解，只要所得結(jié)果相似，這些功能可以以不同的順序執(zhí)行。此外，在備選實施例中，并非所示的所有功能都由處理器182執(zhí)行，例如FEC編碼，而且(或者)，還可以執(zhí)行未示出的其它功能。應(yīng)當(dāng)指出，數(shù)據(jù)信息處理器182輸出的數(shù)據(jù)信息可以采用多種不同的格式，例如因特網(wǎng)協(xié)議(IP)分組格式、MPEG編碼圖像、視頻或其它標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)單元格式。
業(yè)務(wù)信息處理器184執(zhí)行與數(shù)據(jù)信息處理器182類似的眾所周知的處理功能。圖10中的這些眾所周知的處理功能包括符號解調(diào)、信令去交織、速率適配和FEC解碼、顯然，與以上關(guān)于數(shù)據(jù)信息處理器182所描述的相似，業(yè)務(wù)信息處理器184可以以不同于圖10所示的順序執(zhí)行這些功能，可以不執(zhí)行所有這些功能和/或可以執(zhí)行未述及的其它功能。另外，顯然，業(yè)務(wù)信息處理器可以劃分成至少兩個處理器，一個用于處理信令副載波符號流，一個用于處理導(dǎo)引副載波符號流。如果目標(biāo)移動終端接收到兩個或兩個以上的使用相同頻率載波的導(dǎo)引信號，就可以采用諸如匹配濾波或校正的技術(shù)，以選擇所期望的信號。
盡管以兩個明顯不同的分開的處理器182、184的形式來進(jìn)行圖解說明和描述，但是，顯然，這兩個處理器執(zhí)行的公共算法可以共享。而且，這兩個處理器182、184可以在單個部件或多個獨(dú)立的部件中實現(xiàn)。
可以對傳統(tǒng)的移動終端進(jìn)行修改，這種修改將在本發(fā)明移動終端的最佳實現(xiàn)方案中實施。在本發(fā)明移動終端的最佳實現(xiàn)方案中，一種與數(shù)據(jù)信息處理器182和業(yè)務(wù)信息處理器184相連的監(jiān)視裝置(未示出)確定移動終端在任何特定時刻接收到什么信息。所述計數(shù)器確定如果只接收到業(yè)務(wù)信息，就指示特定移動終端在數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)波束之外，但在業(yè)務(wù)波束之內(nèi)；如果只接收到數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息，就指示所述特定移動終端在數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)波束之內(nèi)，但在業(yè)務(wù)波束之外；如果數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息和業(yè)務(wù)信息都接收到，就指示特定移動終端同時在數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和業(yè)務(wù)波束內(nèi)。在確定移動終端接收到什么信息之后，所述監(jiān)視器接著按照要求控制對接收數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和業(yè)務(wù)信息的處理。
應(yīng)當(dāng)指出，盡管圖10所示的移動終端采用單接收機(jī)結(jié)構(gòu)，但應(yīng)該認(rèn)識到，實現(xiàn)具有分別針對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)波束和業(yè)務(wù)波束的獨(dú)立接收機(jī)結(jié)構(gòu)的終端，這是可能的。這種技術(shù)將具有附加的缺點(diǎn)，即由于增加部件而導(dǎo)致顯著的額外成本。
本發(fā)明的一些實施例中要求的修改為，如前所述在數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)波束中引入導(dǎo)引載波。如果要求對數(shù)據(jù)信道進(jìn)行精確的信道估計，就要求獨(dú)立的數(shù)據(jù)波束導(dǎo)引信號，這是因為通過業(yè)務(wù)波束傳輸用于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)波束的標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)引信號有可能不精確。在本發(fā)明的一個特別優(yōu)選的實施例中，目標(biāo)移動終端利用業(yè)務(wù)波束的標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)引信道中的導(dǎo)引信號來產(chǎn)生寬的估計和同步，而該目標(biāo)移動終端把數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)波束中的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)導(dǎo)引信號專用于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道的同步并且用于估計無線傳播條件。
盡管以上未明確述及，但應(yīng)當(dāng)指出，本發(fā)明既可應(yīng)用于移動終端在OFDM小區(qū)中的情形，又可應(yīng)用于固定終端在OFDM小區(qū)中的情形。固定接入系統(tǒng)的用戶終端位于相對固定的位置，對于這種系統(tǒng)，可以為各用戶固定波束方向。在這種情況下，可以用適用于各用戶的導(dǎo)引值表將定向波束導(dǎo)向各用戶。
而且，雖然以上未述及，但顯然，本發(fā)明可以結(jié)合干擾消除技術(shù)，以抑止小區(qū)之間對業(yè)務(wù)波束的干擾。即，知道區(qū)域中所有導(dǎo)引信號傳輸特性的移動終端可以消除正在干擾主信號的那些信號。還可能使業(yè)務(wù)波束同步(即對它們在扇區(qū)內(nèi)的使用定時)，以便使小區(qū)之間的干擾最小，從而允許有效的頻率復(fù)用。
另外，盡管以上針對其中BTS向移動終端發(fā)送數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)波束和業(yè)務(wù)波束的系統(tǒng)、對本發(fā)明的實施例作了具體描述，但應(yīng)該認(rèn)識到，還可能存在傳輸波束的備選劃分方式。例如，業(yè)務(wù)波束和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)波束中任一波束都可再分為其它波束。例如，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)波束可以劃分成音頻業(yè)務(wù)和傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)或可以劃分成音頻和視頻業(yè)務(wù)。如前所述，對業(yè)務(wù)波束的一種可能的劃分為，將導(dǎo)引信道和信令信道劃分成獨(dú)立的波束。另外，信令信道還可以進(jìn)一步細(xì)分。
盡管以上專門針對OFDM系統(tǒng)對本發(fā)明作了描述，但應(yīng)該認(rèn)識到，將來可能開發(fā)的具有類似特性的直接無線能量(波束)系統(tǒng)也可能從本發(fā)明的實施中受益。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會理解，尚有更多可能的備選實現(xiàn)方案和修改方案用于實現(xiàn)本發(fā)明，而且上述實現(xiàn)方案僅是本發(fā)明一些實施例的說明。因此，本發(fā)明的范圍僅由所附權(quán)利要求書限定。
權(quán)利要求
1.一種正交頻分復(fù)用(OFDM)基站收發(fā)信臺(BTS)，它配置成與覆蓋區(qū)域內(nèi)包括至少一個目標(biāo)移動終端的多個移動終端通信，所述BTS包括處理裝置，用于接收并處理業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息；以及發(fā)射裝置，用于接收所述經(jīng)處理的業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息，以便利用至少一個第一發(fā)射波束通過第一組載波將所述經(jīng)處理的業(yè)務(wù)信息發(fā)送給所述覆蓋區(qū)域內(nèi)的所述移動終端，并且利用至少一個第二發(fā)射波束通過第二組載波將所述經(jīng)處理的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息發(fā)送給所述目標(biāo)移動終端，所述第二發(fā)射波束是定向發(fā)射波束。
2.如權(quán)利要求1所述的OFDM BTS，其特征在于所述業(yè)務(wù)信息包括導(dǎo)引信息和信令信息。
3.如權(quán)利要求1所述的OFDM BTS，其特征在于所述數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息包括數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)導(dǎo)引信息。
4.如權(quán)利要求1所述的OFDM BTS，其特征在于所述第一發(fā)射波束足夠?qū)?，使所述覆蓋區(qū)域內(nèi)所述移動終端中每一個都可接收所述經(jīng)處理的業(yè)務(wù)信息。
5.如權(quán)利要求4所述的OFDM BTS，其特征在于所述發(fā)射裝置包括至少一個第一發(fā)射波束輸出路徑，所述第一發(fā)射波束輸出路徑包括與所述處理裝置相連的發(fā)射機(jī)和與所述發(fā)射機(jī)相連的天線；以及其中所述第一發(fā)射波束輸出路徑從所述處理裝置接收所述經(jīng)處理的業(yè)務(wù)信息并且用于產(chǎn)生所述第一發(fā)射波束。
6.如權(quán)利要求5所述的OFDM BTS，其特征在于所述發(fā)射裝置包括多個第一發(fā)射波束輸出路徑，所述第一發(fā)射波束輸出路徑中的每一條包括與所述處理裝置相連的發(fā)射機(jī)和與其相應(yīng)的發(fā)射機(jī)相連的定向天線；以及其中所述第一發(fā)射波束輸出路徑中的每一條路徑都從所述處理裝置接收所述經(jīng)處理的業(yè)務(wù)信息并且用于產(chǎn)生所述第一發(fā)射波束的一部分，所述第一發(fā)射波束各部分的每一部分集中于所述覆蓋區(qū)域的一部分。
7.如權(quán)利要求5所述的OFDM BTS，其特征在于所述發(fā)射裝置還包括多個第二發(fā)射波束輸出路徑，所述第二發(fā)射波束輸出路徑中的每一條路徑都包括與所述處理裝置相連并且還與發(fā)射機(jī)和天線串聯(lián)的相位調(diào)整器；以及其中所述各第二發(fā)射波束輸出路徑各自從所述處理裝置接收經(jīng)處理的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息并且一起通過有選擇地調(diào)整它們各自的相位調(diào)整器來產(chǎn)生所述定向第二發(fā)射波束。
8.如權(quán)利要求7所述的OFDM BTS，其特征在于所述第一發(fā)射波束輸出路徑和所述第二發(fā)射波束輸出路徑之一共享公共發(fā)射機(jī)和天線；以及其中所述共享的發(fā)射機(jī)從所述處理裝置接收所述經(jīng)處理的業(yè)務(wù)信息并且從所述特定的第二發(fā)射波束輸出路徑內(nèi)所述相位調(diào)制器的輸出接收經(jīng)相位調(diào)整的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息。
9.如權(quán)利要求5所述的OFDM BTS，其特征在于所述發(fā)射裝置還包括與所述處理裝置相連的切換器和與所述切換器相連的多個第二發(fā)射波束輸出路徑，每個所述第二發(fā)射波束輸出路徑包括與所述切換器相連的發(fā)射機(jī)和與其相應(yīng)的切換器相連的定向天線；以及其中所述切換器從所述處理裝置接收所述經(jīng)處理的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息并有選擇地將所述經(jīng)處理的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息轉(zhuǎn)發(fā)至一組所述第二發(fā)射波束輸出路徑，以輸出所述定向第二發(fā)射波束。
10.如權(quán)利要求9所述的OFDM BTS，其特征在于用于產(chǎn)生所述定向第二發(fā)射波束的所述第二發(fā)射波束輸出路徑組包括一條第二發(fā)射波束輸出路徑。
11.如權(quán)利要求5所述的OFDM BTS，其特征在于所述發(fā)射裝置還包括與所述處理裝置相連的第二發(fā)射波束發(fā)射機(jī)；與所述第二發(fā)射波束相連的切換器發(fā)射機(jī)相連的切換器；以及與所述切換器相連的多個第二發(fā)射波束定向天線；以及其中所述切換器從所述第二發(fā)射波束發(fā)射機(jī)接收所述經(jīng)處理的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息并且有選擇地將所述經(jīng)處理的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息轉(zhuǎn)發(fā)至一組所述第二發(fā)射波束定向天線，以產(chǎn)生所述定向第二發(fā)射波束。
12.如權(quán)利要求11所述的OFDM BTS，其特征在于用于產(chǎn)生所述定向第二發(fā)射波束的所述第二發(fā)射波束定向天線組包括一個第二發(fā)射波束定向天線。
13.如權(quán)利要求1所述的OFDM BTS，其特征在于所述第一發(fā)射波束是定向發(fā)射波束；以及其中所述BTS可用于修改所述定向第一發(fā)射波束的的聚焦方向，以便所述覆蓋區(qū)域內(nèi)的每個所述移動終端接收所述經(jīng)處理的業(yè)務(wù)信息。
14.如權(quán)利要求13所述的OFDM BTS，其特征在于所述BTS修改所述定向第一發(fā)射波束的的聚焦方向、使得所述覆蓋區(qū)域內(nèi)每一個所述移動終端在相應(yīng)的時段以重復(fù)的方式被所述定向第一發(fā)射波束對準(zhǔn)。
15.如權(quán)利要求13所述的OFDM BTS，其特征在于所述發(fā)射裝置包括多個第一發(fā)射波束輸出路徑，每個所述第一發(fā)射波束輸出路徑包括與所述處理裝置相連并且還與發(fā)射機(jī)和天線串聯(lián)的相位調(diào)整器；以及其中所述各第一發(fā)射波束輸出路徑各自從所述處理裝置接收所述經(jīng)處理的業(yè)務(wù)信息并且一起用于通過有選擇地調(diào)整它們各自的相位調(diào)整器來產(chǎn)生所述定向第一發(fā)射波束。
16.如權(quán)利要求15所述的OFDM BTS，其特征在于所述發(fā)射裝置還包括多條第二發(fā)射波束輸出路徑，每條所述第二發(fā)射波束輸出路徑包括與所述處理裝置相連并且還與發(fā)射機(jī)和天線串聯(lián)的相位調(diào)整器；以及其中所述各第二發(fā)射波束輸出路徑各自從所述處理裝置接收所述經(jīng)處理的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息并且一起通過有選擇地調(diào)整它們各自的相位調(diào)整器來產(chǎn)生所述定向第二發(fā)射波束。
17.如權(quán)利要求16所述的OFDM BTS，其特征在于至少一條所述第一發(fā)射波束輸出路徑和至少一條所述第二發(fā)射波束輸出路徑共享公共的發(fā)射機(jī)和天線；以及其中所述共享的發(fā)射機(jī)用于從所述至少一個第一發(fā)射波束輸出路徑內(nèi)的所述相位調(diào)整器的輸出接收經(jīng)過相位調(diào)整的業(yè)務(wù)信息并且從所述至少一個第二發(fā)射波束輸出路徑內(nèi)的所述相位調(diào)整器的輸出接收經(jīng)過相位調(diào)整的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息。
18.如權(quán)利要求13所述的OFDM BTS，其特征在于所述發(fā)射裝置包括多條輸出路徑，每條輸出路徑包括與所述處理裝置相連的第一發(fā)射波束相位調(diào)整器；與所述處理裝置相連的第二發(fā)射波束相位調(diào)整器；與其相應(yīng)的第一和第二相位調(diào)整器都相連的發(fā)射機(jī)；以及與其相應(yīng)的發(fā)射機(jī)相連的天線；其中所述各輸出路徑各自在它們相應(yīng)的第一發(fā)射波束相位調(diào)整器處從所述處理裝置接收所述經(jīng)處理的業(yè)務(wù)信息并且一起通過有選擇地調(diào)整它們各自相應(yīng)的第一發(fā)射波束相位調(diào)整器來產(chǎn)生所述定向第一發(fā)射波束；以及其中所述各輸出路徑各自在它們相應(yīng)的第二發(fā)射波束相位調(diào)整器處從所述處理裝置接收所述經(jīng)處理的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息并且一起通過有選擇地調(diào)整它們各自相應(yīng)的第二發(fā)射波束相位調(diào)整器來產(chǎn)生所述定向第二發(fā)射波束。
19.如權(quán)利要求13所述的OFDM BTS，其特征在于所述發(fā)射裝置包括與所述處理裝置相連的第一發(fā)射波束切換器和多個與所述第一發(fā)射波束切換器相連的第一發(fā)射波束輸出路徑，每個所述第一發(fā)射波束輸出路徑包括與所述第一發(fā)射波束切換器相連的發(fā)射機(jī)和與其相應(yīng)的發(fā)射機(jī)相連的定向天線；以及其中所述第一發(fā)射波束切換器從所述處理裝置接收所述經(jīng)處理的業(yè)務(wù)信息，并有選擇地將所述經(jīng)處理的業(yè)務(wù)信息轉(zhuǎn)發(fā)至一組所述第一發(fā)射波束輸出路徑，以產(chǎn)生所述定向第一發(fā)射波束。
20.如權(quán)利要求19所述的OFDM BTS，其特征在于所述發(fā)射裝置包括與所述處理裝置相連的第二發(fā)射波束切換器和多個與所述第二發(fā)射波束切換器相連的第二發(fā)射波束輸出路徑，每條所述第二發(fā)射波束輸出路徑包括與所述第一發(fā)射波束切換器相連的發(fā)射機(jī)和與其相應(yīng)的發(fā)射機(jī)相連的定向天線；以及其中所述第二發(fā)射波束切換器從所述處理裝置接收所述經(jīng)處理的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息，并有選擇地將所述經(jīng)處理的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息轉(zhuǎn)發(fā)至一組所述第二發(fā)射波束輸出路徑，以產(chǎn)生所述定向第二發(fā)射波束。
21.如權(quán)利要求20所述的OFDM BTS，其特征在于所述第一發(fā)射波束輸出路徑組包括一個第一發(fā)射波束輸出路徑以及所述第二發(fā)射波束輸出路徑組包括一個第二發(fā)射波束輸出路徑，所述第一發(fā)射波束切換器在所述第一發(fā)射波束輸出路徑組中轉(zhuǎn)發(fā)所述經(jīng)處理的業(yè)務(wù)信息，而所述第二發(fā)射波束切換器在所述第二發(fā)射波束輸出路徑組中轉(zhuǎn)發(fā)所述經(jīng)處理的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息。
22.如權(quán)利要求20所述的OFDM BTS，其特征在于至少一條所述第一發(fā)射波束輸出路徑和至少一條第二發(fā)射波束輸出路徑共享公共的發(fā)射機(jī)和定向天線；以及其中所述共享的發(fā)射機(jī)可用于從所述第一發(fā)射波束切換器接收所述經(jīng)處理的業(yè)務(wù)信息并且從所述第二發(fā)射波束切換器接收所述經(jīng)處理的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息。
23.如權(quán)利要求13所述的OFDM BTS，其特征在于所述發(fā)射裝置包括第一發(fā)射波束切換器、第二發(fā)射波束切換器和多條輸出路徑，每條輸出路徑包括與所述第一和第二發(fā)射波束切換器都相連的發(fā)射機(jī)以及與其相應(yīng)的發(fā)射機(jī)相連的天線；以及其中所述第一發(fā)射波束切換器從所述處理裝置接收所述經(jīng)處理的業(yè)務(wù)信息并有選擇地將所述經(jīng)處理的業(yè)務(wù)信息轉(zhuǎn)發(fā)至一組所述輸出路徑，以產(chǎn)生所述定向第一發(fā)射波束；以及所述第二發(fā)射波束切換器從所述處理裝置接收所述經(jīng)處理的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息并有選擇地將所述經(jīng)處理的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息轉(zhuǎn)發(fā)至一組所述輸出路徑，以產(chǎn)生所述定向第二發(fā)射波束。
24.如權(quán)利要求1所述的OFDM BTS，其特征在于還包括連接在所述處理裝置和所述發(fā)射裝置之間的至少一個峰值均值功率比(PAPR)部件，所述PAPR部件用于減小所述經(jīng)處理的業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息的峰值功率。
25.如權(quán)利要求1所述的OFDM BTS，其特征在于所述處理裝置包括至少一個用于接收并處理數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息和業(yè)務(wù)信息的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和業(yè)務(wù)信息處理器以及連接在所述數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和業(yè)務(wù)信息處理器和所述發(fā)射裝置之間的快速傅立葉變換逆變換塊。
26.如權(quán)利要求25所述的OFDM BTS，其特征在于所述至少一個數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和業(yè)務(wù)信息處理器包括數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息處理器、信令信息處理器和導(dǎo)引信息處理器；以及其中所述數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息處理器、信令信息處理器和導(dǎo)引信息處理器中每一個都執(zhí)行至少以下這些功能之一調(diào)制映射、交織、速率適配、對所述數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、信令和導(dǎo)引信息的前向糾錯編碼。
27.如權(quán)利要求1所述的OFDM BTS，其特征在于所述發(fā)射裝置用于利用多個發(fā)射波束發(fā)送所述經(jīng)處理的業(yè)務(wù)信息。
28.如權(quán)利要求27所述的OFDM BTS，其特征在于所述發(fā)射裝置用于利用至少一個信令信息發(fā)射波束和至少一個導(dǎo)引信息發(fā)射波束發(fā)送所述經(jīng)處理的業(yè)務(wù)信息。
29.如權(quán)利要求1所述的OFDM BTS，其特征在于所述發(fā)射裝置用于利用多個發(fā)射波束發(fā)送所述經(jīng)處理的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息。
30.如權(quán)利要求29所述的OFDM BTS，其特征在于所述發(fā)射裝置用于利用至少一個音頻業(yè)務(wù)信息發(fā)射波束和至少一個非音頻業(yè)務(wù)信息發(fā)射波束發(fā)送所述經(jīng)處理的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息。
31.如權(quán)利要求29所述的OFDM BTS，其特征在于所述發(fā)射裝置用于利用至少一個音頻業(yè)務(wù)信息發(fā)射波束和至少一個視頻業(yè)務(wù)信息發(fā)射波束發(fā)送所述經(jīng)處理的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息。
32.一種正交頻分復(fù)用(OFDM)基站收發(fā)信臺(BTS)，它配置成與覆蓋區(qū)域內(nèi)多個移動終端通信，所述BTS包括處理裝置，用于接收并處理業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息；以及發(fā)射裝置，用于接收所述經(jīng)處理的業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息，以便利用定向發(fā)射波束通過第一組載波發(fā)送所述經(jīng)處理的業(yè)務(wù)信息以及通過第二組載波發(fā)送所述經(jīng)處理的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息；其中所述BTS可用于修改所述定向發(fā)射波束的的聚焦方向，以便所述覆蓋區(qū)域內(nèi)的每個所述移動終端接收所述經(jīng)處理的業(yè)務(wù)信息。
33.如權(quán)利要求32所述的OFDM BTS，其特征在于所述業(yè)務(wù)信息包括導(dǎo)引信息和信令信息。
34.如權(quán)利要求32所述的OFDM BTS，其特征在于所述BTS修改所述定向發(fā)射波束的的聚焦方向、使得所述覆蓋區(qū)域內(nèi)的每個所述移動終端以重復(fù)的方式在對應(yīng)的時段內(nèi)被所述定向波束對準(zhǔn)。
35.如權(quán)利要求32所述的OFDM BTS，其特征在于所述發(fā)射裝置包括多條輸出路徑，每條所述輸出路徑包括與所述處理裝置相連并且還與發(fā)射機(jī)和天線串聯(lián)的相位調(diào)整器；以及其中所述各輸出路徑各自從所述處理裝置接收所述經(jīng)處理的業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息并且一起用于通過有選擇地調(diào)整它們各自相應(yīng)的相位調(diào)整器來產(chǎn)生所述定向發(fā)射波束。
36.如權(quán)利要求32所述的OFDM BTS，其特征在于所述發(fā)射裝置包括與所述處理裝置相連的切換器和與所述切換器相連的多條輸出路徑，每條所述輸出路徑包括與所述切換器相連的發(fā)射機(jī)和與其相應(yīng)的發(fā)射機(jī)相連的定向天線；以及其中所述切換器從所述處理裝置接收所述經(jīng)處理的業(yè)務(wù)信息和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息，并有選擇地將所述信息轉(zhuǎn)發(fā)給一組所述輸出路徑以產(chǎn)生所述定向發(fā)射波束。
37.如權(quán)利要求36所述的OFDM BTS，其特征在于所述輸出路徑組包括一條輸出路徑，所述切換器在所述輸出路徑組中轉(zhuǎn)發(fā)所述信息。
38.如權(quán)利要求32所述的OFDM BTS，其特征在于所述發(fā)射裝置包括與所述處理裝置相連的發(fā)射機(jī)、與所述發(fā)射機(jī)相連的切換器和與所述切換器相連的多個定向天線；以及其中所述切換器從所述發(fā)射機(jī)接收所述經(jīng)處理的業(yè)務(wù)信息和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息、并有選擇地將所述信息轉(zhuǎn)發(fā)給一組所述定向天線以產(chǎn)生所述定向發(fā)射波束。
39.如權(quán)利要求38所述的OFDM BTS，其特征在于所述定向天線組包括一條定向天線，所述切換器在所述定向天線組中轉(zhuǎn)發(fā)所述信息。
40.如權(quán)利要求32所述的OFDM BTS，其特征在于還包括至少一個連接在所述處理裝置和所述發(fā)射裝置之間的峰值均值功率比(PAPR)部件，所述PAPR部件用于減小所述經(jīng)處理的業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息的峰值功率。
41.如權(quán)利要求32所述的OFDM BTS，其特征在于所述處理裝置包括至少一個用于接收并處理數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和業(yè)務(wù)信息的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和業(yè)務(wù)信息處理器以及連接在所述數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和業(yè)務(wù)信息處理器和所述發(fā)射裝置之間的快速傅立葉變換逆變換部件。
42.如權(quán)利要求41所述的OFDM BTS，其特征在于所述至少一個數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和業(yè)務(wù)信息處理器包括數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息處理器、信令信息處理器和導(dǎo)引信息處理器；以及其中所述數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息處理器、信令信息處理器和導(dǎo)引信息處理器中每一個都執(zhí)行至少以下這些功能之一調(diào)制映射、交織、速率適配、對所述數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、信令和導(dǎo)引信息的前向糾錯編碼。
43.一種基站收發(fā)信臺(BTS)，它配置成與覆蓋區(qū)域內(nèi)多個移動終端通信，所述BTS包括用于接收業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息的裝置；用于通過第一組載波向所述覆蓋區(qū)域內(nèi)所述移動終端發(fā)送所述業(yè)務(wù)信息的裝置；以及用于通過第二組載波以高鏈路增益向所述目標(biāo)移動終端發(fā)送所述數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息的裝置。
44.一種向覆蓋區(qū)域內(nèi)多個移動終端發(fā)送業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息的方法，至少一個所述移動終端是目標(biāo)移動終端，所述方法包括接收業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息；利用第一發(fā)射波束通過第一組載波向所述覆蓋區(qū)域內(nèi)的所述移動終端發(fā)送所述業(yè)務(wù)信息；以及利用第二發(fā)射波束通過第二組載波向所述目標(biāo)移動終端發(fā)送所述數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息。
45.一種向覆蓋區(qū)域內(nèi)多個移動終端發(fā)送業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息的方法，所述移動終端中至少一個是目標(biāo)移動終端，所述方法包括接收業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息；利用定向發(fā)射波束通過第一組載波向所述覆蓋區(qū)域內(nèi)的所述移動終端發(fā)送所述業(yè)務(wù)信息；以及利用所述定向發(fā)射波束通過第二組載波向所述目標(biāo)移動終端發(fā)送所述數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息；以及修改所述定向發(fā)射波束的的聚焦方向，以便所述覆蓋區(qū)域內(nèi)的每個所述移動終端接收所述經(jīng)處理的業(yè)務(wù)信息。
46.一種包括正交頻分復(fù)用(OFDM)基站收發(fā)信臺(BTS)和所述BTS覆蓋區(qū)域內(nèi)的多個移動終端的無線系統(tǒng)，所述移動終端中至少一個是目標(biāo)移動終端；其中，所述OFDM BTS可用于接收業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息、利用所述第一發(fā)射波束通過第一組載波向所述覆蓋區(qū)域內(nèi)的所述移動終端發(fā)送所述業(yè)務(wù)信息、以及利用所述第二發(fā)射波束通過第二組載波向所述目標(biāo)移動終端發(fā)送所述數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息，所述第二發(fā)射波束是定向發(fā)射波束。
47.一種配置成與基站收發(fā)信臺(BTS)通信的移動終端，所述移動終端包括無線接收裝置，用于通過第一組載波從至少一個第一發(fā)射波束接收并處理業(yè)務(wù)信息、并且通過第二組載波從至少一個第二發(fā)射波束接收并處理數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息；以及監(jiān)視裝置，它連接到所述無線接收裝置、用于確定是否已在所述無線接收裝置處接收到一個或多個業(yè)務(wù)信息和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息；如果僅接收到業(yè)務(wù)信息，就指示所述BTS注意所述接收的業(yè)務(wù)信息；如果僅接收到數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息，就指示所述BTS注意所述接收的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息；以及如果接收到業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息，就指示所述BTS同時注意所述接收的業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息。
全文摘要
一種利用正交頻分復(fù)用(OFDM)的無線系統(tǒng)，它包括基站收發(fā)信臺(BTS)以及位于BTS覆蓋區(qū)域內(nèi)的多個移動終端。在該系統(tǒng)中，目標(biāo)移動終端要求集中的發(fā)射波束，以接收高數(shù)據(jù)率流量信息，而其余移動終端必須接收導(dǎo)引和信令信息。為了達(dá)成這兩個目標(biāo)，利用生成數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息定向發(fā)射波束的發(fā)射裝置實現(xiàn)BTS。在一種設(shè)計中，通過在覆蓋區(qū)域內(nèi)使這種定向波束旋轉(zhuǎn)，這種定向波束就可發(fā)送導(dǎo)引和信令信息以及數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息。在另一種設(shè)計中，BTS具有可生成多于一個發(fā)射波束的發(fā)射裝置。在一種情況下，BTS應(yīng)目標(biāo)移動終端請求發(fā)送數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息的定向發(fā)射波束以及應(yīng)所有移動終端請求發(fā)送導(dǎo)引和信令信息的第二寬發(fā)射波束。在另一種情況下，BTS發(fā)送兩個定向發(fā)射波束，一個是用于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息的波束，一個是用于導(dǎo)引和信令信息的旋轉(zhuǎn)波束。
文檔編號H04L27/26GK1493166SQ01822881
公開日2004年4月28日 申請日期2001年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月29日
發(fā)明者K·H·泰奧, K H 泰奧, D·G·斯蒂爾, 斯蒂爾, C·瓦德 申請人:北方電訊網(wǎng)絡(luò)有限公司