專利名稱：無(wú)線通信系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無(wú)線通信系統(tǒng)中的信息通信。本發(fā)明特別涉及在蜂窩網(wǎng)絡(luò)中傳輸數(shù)據(jù)的無(wú)線通信系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
由歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)(ETSI)于1998年建立并管理的第三代(3G)電信標(biāo)準(zhǔn)，代表了為分組格式的數(shù)據(jù)傳送提供便利的電信實(shí)現(xiàn)。3G標(biāo)準(zhǔn)的本質(zhì)在于分組格式允許傳送數(shù)據(jù)，而不論其性質(zhì)。因而，語(yǔ)音數(shù)據(jù)和基于信息的數(shù)據(jù)能被同等地傳送。進(jìn)一步，因其能被置于分組形式并且因此能被傳送，多媒體數(shù)據(jù)也能被傳送。
鑒于用戶對(duì)傳送數(shù)量不斷增加的具有改進(jìn)的服務(wù)質(zhì)量的多媒體數(shù)據(jù)和/或語(yǔ)音數(shù)據(jù)的普遍需求，對(duì)于現(xiàn)有系統(tǒng)存在全面且持續(xù)的尋求改進(jìn)的需求，以使得系統(tǒng)能有更大的分組數(shù)據(jù)吞吐量。
特別地，目前正在制定標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)一步文本(portfolio)，現(xiàn)在暫時(shí)被稱為4G(第四代)。4G用于將3G的容量擴(kuò)展至少一個(gè)數(shù)量級(jí)，并提供一個(gè)全分組交換的網(wǎng)絡(luò)。然而3G至少部分后向兼容，因此3G網(wǎng)絡(luò)常常包含服從在前的、可能是基于非分組的標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備；4G網(wǎng)絡(luò)元件則意圖為完全基于分組的。4G中可用的數(shù)據(jù)速率預(yù)計(jì)將達(dá)到100Mbps，并且預(yù)計(jì)其能發(fā)展到高達(dá)1Gbps。
顯然，電信領(lǐng)域的發(fā)展通常被預(yù)計(jì)會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)吞吐量的進(jìn)一步增加，因此不能從對(duì)當(dāng)前確定可得的目標(biāo)的現(xiàn)有理解來(lái)推測(cè)本發(fā)明的性能上限。
后面的圖將更可能被提供給步行者使用的移動(dòng)設(shè)備，而不是機(jī)動(dòng)車輛所使用的設(shè)備。這是因?yàn)橐苿?dòng)設(shè)備的相對(duì)快速移動(dòng)可能會(huì)使數(shù)據(jù)速率受損。
在此語(yǔ)境下，現(xiàn)在將針對(duì)基于蜂窩結(jié)構(gòu)的移動(dòng)通信系統(tǒng)對(duì)本發(fā)明的領(lǐng)域進(jìn)行描述。為了向在由移動(dòng)通信服務(wù)所覆蓋的地理區(qū)域(服務(wù)區(qū))內(nèi)的移動(dòng)設(shè)備的用戶提供覆蓋和容量，采用了蜂窩結(jié)構(gòu)。通常，設(shè)計(jì)移動(dòng)通信系統(tǒng)，使得在服務(wù)區(qū)內(nèi)的任一點(diǎn)，能在服務(wù)區(qū)內(nèi)的基站和移動(dòng)臺(tái)之間建立通信?？赏ㄟ^(guò)以一種規(guī)則的樣式(regular pattern)，或者盡量近地考慮地形的自然特性，對(duì)基站進(jìn)行定位，以實(shí)現(xiàn)通信的建立，從而使得基站通?？晒芾矸涓C結(jié)構(gòu)的各個(gè)小區(qū)?；颈贿B接在一起以形成網(wǎng)絡(luò)中樞(networkbackbone)。這個(gè)中樞典型地是通過(guò)硬接線連接來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
為使移動(dòng)通信系統(tǒng)實(shí)用，必須為用戶提供服務(wù)質(zhì)量的最低標(biāo)準(zhǔn)。這需要滿足系統(tǒng)中具有移動(dòng)臺(tái)和基站間通信的性質(zhì)的各種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)中有系統(tǒng)的覆蓋(即服務(wù)區(qū)的范圍)和容量。在行進(jìn)中，如果移動(dòng)臺(tái)進(jìn)入了具有少量或沒(méi)有由與基站和/或中繼的通信提供的覆蓋的區(qū)域，用戶將對(duì)服務(wù)質(zhì)量感到不滿。除此之外，如果請(qǐng)求電話呼叫的連接時(shí)網(wǎng)絡(luò)達(dá)到了容量，用戶也將會(huì)感到不滿。
圖1說(shuō)明了一個(gè)服從3G標(biāo)準(zhǔn)以提供改進(jìn)的覆蓋和增強(qiáng)的容量的布置的示例性實(shí)施例。如圖所示，所述實(shí)施例包括基站(未示出)，每個(gè)基站具有波束圖，其常規(guī)地被描述為基本上呈六邊形(由于六根按角度間隔的天線)。根據(jù)這種六邊形波束圖，就能依靠規(guī)則分隔的基站建立蜂窩區(qū)域模式。這樣就定義了一個(gè)寬闊的、覆蓋所述服務(wù)區(qū)的宏小區(qū)結(jié)構(gòu)。宏小區(qū)為在該小區(qū)的基站和該小區(qū)內(nèi)具有高移動(dòng)性級(jí)別但數(shù)據(jù)吞吐量可能低的移動(dòng)臺(tái)之間的通信提供便利。在其之上，在該示例性布置中，還配置了另一批基站，其每一個(gè)提供更小的基本上呈六邊形的覆蓋區(qū)域以提供微小區(qū)。微小區(qū)的特征在于，其提供比宏小區(qū)中更高的數(shù)據(jù)吞吐量，但卻以微小區(qū)內(nèi)的移動(dòng)臺(tái)的移動(dòng)性為代價(jià)。也就是說(shuō)，微小區(qū)越小，將會(huì)導(dǎo)致從一個(gè)微小區(qū)到另一個(gè)微小區(qū)的切換情況越頻繁。而通過(guò)進(jìn)一步部署基站可以獲得蜂窩結(jié)構(gòu)的另一層，其包含比微小區(qū)還要小的小區(qū)。這些小區(qū)因此被命名為微微小區(qū)。再者，由于以給定速度行進(jìn)的移動(dòng)臺(tái)所需要的切換次數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于在宏小區(qū)結(jié)構(gòu)中的相應(yīng)次數(shù)，這些小區(qū)更進(jìn)一步地受到有關(guān)移動(dòng)臺(tái)的移動(dòng)性的影響，但傳輸強(qiáng)度以及與基站鄰接卻允許更高的數(shù)據(jù)吞吐量。
因此，這種方法主要缺點(diǎn)在于，由于在所述網(wǎng)絡(luò)中樞上額外部署基站造成基礎(chǔ)設(shè)施成本的顯著增加，在附加的基站間進(jìn)行有效通信的需要造成增加的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，以及與將基站部署到宏、微和微微小區(qū)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的組織需求，以及為基于車輛的移動(dòng)臺(tái)提供384Kbps、為靜止和接近靜止的移動(dòng)臺(tái)提供2Mbps的對(duì)數(shù)據(jù)吞吐量的變化限制。此外，還存在由于在小區(qū)間以及在小區(qū)分級(jí)層次(cell hierarchy)的重疊層間的切換造成的網(wǎng)絡(luò)中樞上的大量信令業(yè)務(wù)。
另外，用于具有這種蜂窩結(jié)構(gòu)的移動(dòng)通信系統(tǒng)的無(wú)線媒介有些不可預(yù)知。這是由于存在來(lái)自于諸如建筑物和地貌的地形的物理結(jié)構(gòu)的多徑效應(yīng)。多徑傳播能破壞這種系統(tǒng)中無(wú)線通信的良好運(yùn)作，這是因?yàn)樗鼘⒃肼曇孕盘?hào)自身的回波的形式加到信號(hào)中。這種噪聲足以導(dǎo)致使用中的電話呼叫的終止。這種終止從網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供者(網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商)的角度來(lái)說(shuō)是極不希望發(fā)生的，并且從移動(dòng)電話設(shè)備的使用者(用戶)的角度來(lái)說(shuō)無(wú)疑是不能接受的。
為了克服多徑傳播問(wèn)題以及它對(duì)用戶感受到的服務(wù)質(zhì)量的影響，已知，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商可采用一個(gè)或多個(gè)中繼器，或是轉(zhuǎn)發(fā)器?？梢宰⒁獾剑g(shù)語(yǔ)“中繼器”和“轉(zhuǎn)發(fā)器”在現(xiàn)有文獻(xiàn)中是被互換使用的。它們被關(guān)于服務(wù)區(qū)中的基站進(jìn)行布置，以便擴(kuò)大與所述基站關(guān)聯(lián)的服務(wù)區(qū)的蜂窩部分的覆蓋，從而增強(qiáng)在移動(dòng)臺(tái)和基站之間的連通性。中繼器基于這樣的方式工作，即將接收信號(hào)盲中繼至其各自的基站。也就是說(shuō)，中繼器不實(shí)現(xiàn)解碼功能，并因此不能增強(qiáng)與在中繼器的接收數(shù)據(jù)相關(guān)的任何服務(wù)質(zhì)量特性。因而，被中繼器的覆蓋區(qū)域所覆蓋的移動(dòng)臺(tái)僅僅只是得到信號(hào)強(qiáng)度的提升。
Badruddin，N.和Negi，R.的文章(“Capacity improvement in aCDMA system using bridginging，”in Wireless Communications andNetworking Conference，2004，WCNC.2004，(IEEE，Volume1，21st-25thMarch 2004，Pages 243-248))提出了一種用于基于CDMA的小區(qū)并改進(jìn)容量的增強(qiáng)的中繼系統(tǒng)。在這篇文章中，Badruddin和Negi指出，當(dāng)距離中繼器相對(duì)近的移動(dòng)臺(tái)(MS)與距離較遠(yuǎn)的基站(BS)以高功率直接通信時(shí)，存在對(duì)中繼器的嚴(yán)重的干擾問(wèn)題。這種情況是可能發(fā)生的，例如，當(dāng)MS距離基站0.9km，而中繼站距離該基站1.0km的時(shí)候。這種干擾會(huì)影響容量。
Badruddin和Negi提出了一種時(shí)分復(fù)用(TDM)的方案，其中，對(duì)于三個(gè)時(shí)隙的每一個(gè)，在小區(qū)的一個(gè)120度扇區(qū)內(nèi)的直接通信的MS和在小區(qū)的相對(duì)的120度扇區(qū)內(nèi)的被中繼的MS占用一個(gè)時(shí)隙，形成一個(gè)扇區(qū)彼此相反的蝶形領(lǐng)結(jié)布局。這可以最大化在直接通信的MS和使用中的中繼器間的距離，并從而最小化它們之間的干擾。這樣可獲得更高容量，但其嚴(yán)重的不足在于，為了維持TDM方案下的吞吐量，需要三倍原始數(shù)據(jù)速率的傳輸，才能使每個(gè)120度扇區(qū)直接和間接地順次進(jìn)行通信。
為了限制這個(gè)問(wèn)題，該文接著建議使用六個(gè)60度的扇區(qū)以使得，例如，在第一個(gè)時(shí)隙，扇區(qū)1、3和5允許直接通信，而扇區(qū)2、4和6允許中繼通信。在第二個(gè)時(shí)隙，上述模式交換。當(dāng)保持在其中反向扇區(qū)總是處于反向模式的布局時(shí)，此時(shí)相鄰扇區(qū)也處于反向模式，因而在每個(gè)中繼器很少減少干擾，也就降低了容量的改善。這一方案仍舊使用具有兩個(gè)時(shí)隙的TDM方案，并因此仍然需要雙倍的數(shù)據(jù)速率來(lái)維持吞吐量。
此外，兩類方案都需要在MS、中繼器和基站間的精確定時(shí)來(lái)進(jìn)行時(shí)分復(fù)用。

發(fā)明內(nèi)容
因此，以限制上述缺點(diǎn)為目標(biāo)，期望為小區(qū)找到有關(guān)吞吐量和移動(dòng)性的改進(jìn)。本發(fā)明意圖提供一種解決方案。
在本發(fā)明的第一方面，一種用于無(wú)線通信的橋接站(bridging station)，包括至少第一定向天線，其用于產(chǎn)生主要關(guān)于基站面向外的覆蓋區(qū)域。
在上述方面的一種結(jié)構(gòu)中，一根或多根定向天線被用于產(chǎn)生主要位于圓周以外的覆蓋區(qū)域，其中所述圓周被關(guān)于基站定義并且基本上與所述橋接站一致。
在上述方面的另一種結(jié)構(gòu)中，每個(gè)橋接站同與之通信的移動(dòng)臺(tái)間采用一條上行鏈路和一條下行鏈路的通信方案，但采用不同的通信方案與基站通信。
在上述方面的再一種結(jié)構(gòu)中，橋接站經(jīng)由面向基站的視距窄波束無(wú)線鏈路(line of sight narrow beam wireless link)與基站通信。
在上述方面的一種可選的結(jié)構(gòu)中，至少一個(gè)橋接站經(jīng)由DSL鏈路與基站通信。
在本發(fā)明的一個(gè)方面，基站包括用于與覆蓋區(qū)域內(nèi)的移動(dòng)臺(tái)通信的無(wú)線通信裝置，還包括用于與多個(gè)橋接站通信的高帶寬通信裝置。
在上述方面的一種結(jié)構(gòu)中，基站經(jīng)由定向于橋接站的視距窄波束無(wú)線鏈路與橋接站通信。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面，通信網(wǎng)絡(luò)包括至少一個(gè)被基站服務(wù)的小區(qū)，所述小區(qū)中還分布有環(huán)繞在基站周圍以形成不特定形狀的圓周的橋接站，其中，橋接站包括一根或多根定向天線，其用于產(chǎn)生主要位于所述圓周以外的覆蓋區(qū)域，導(dǎo)致在基站周圍的圓周內(nèi)形成有效的內(nèi)部地帶，在其中對(duì)于所述內(nèi)部地帶內(nèi)的任一個(gè)MS，橋接站的靈敏度以及信號(hào)強(qiáng)度明顯低于基站的靈敏度以及信號(hào)強(qiáng)度。
在上述方面的一種結(jié)構(gòu)中，橋接站被部署以與基站進(jìn)行直線對(duì)傳(lineof site)，并在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)被安排以經(jīng)由窄波束無(wú)線鏈路與基站通信。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面，一種無(wú)線通信方法，包括以下步驟布置橋接站以環(huán)繞基站，以及配置所述橋接站的發(fā)送和接收方向性以給出主要關(guān)于基站面向外的覆蓋區(qū)域。
在上述方面的一種結(jié)構(gòu)中，橋接站給出主要位于圓周外部的覆蓋區(qū)域，其中所述圓周關(guān)于基站定義并且基本上與所述橋接站一致。
在上述方面的一種結(jié)構(gòu)中，基站功率管理被配置以提供保持利用多個(gè)橋接站的覆蓋的連續(xù)性的最小覆蓋區(qū)域。
而在本發(fā)明的再一個(gè)方面，一種網(wǎng)絡(luò)小區(qū)規(guī)劃或者重新規(guī)劃的方法，包括配置橋接站的方向性，以提供主要位于基本上由所述多個(gè)橋接站在基站周圍定義的圓周以外的期望的覆蓋區(qū)域。
在上述方面的一種結(jié)構(gòu)中，小區(qū)規(guī)劃進(jìn)一步包括為基站周圍的選擇的多個(gè)橋接站確定位置。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面，數(shù)據(jù)載體包含計(jì)算機(jī)可讀指令。
在上述方面的一種結(jié)構(gòu)中，當(dāng)指令被加載進(jìn)計(jì)算機(jī)時(shí)，會(huì)使計(jì)算機(jī)如橋接站一樣工作。
在上述方面的一種結(jié)構(gòu)中，當(dāng)指令被加載進(jìn)計(jì)算機(jī)時(shí)，會(huì)使計(jì)算機(jī)如基站一樣工作。
在上述方面的一種結(jié)構(gòu)中，當(dāng)指令被加載進(jìn)計(jì)算機(jī)時(shí)，會(huì)使計(jì)算機(jī)如網(wǎng)絡(luò)控制器一樣工作。


圖1為3G蜂窩網(wǎng)絡(luò)的示意圖，并且其產(chǎn)生本領(lǐng)域公知的覆蓋方案；圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基站和橋接站的示意圖，其說(shuō)明產(chǎn)生的覆蓋區(qū)域；圖3為描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的切換處理的流程圖；圖4為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基站和橋接站的示意圖，其說(shuō)明在基站和橋接站間的通信；圖5為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基站和橋接站的示意圖，其說(shuō)明高速率業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)；圖6為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基站和橋接站的示意圖，其說(shuō)明低速率業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將參照附圖通過(guò)舉例的方式說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。
公開了一種無(wú)線通信系統(tǒng)。在以下說(shuō)明中，給出了大量具體的細(xì)節(jié)以便對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例有全面的理解。然而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員，顯然不需要在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明時(shí)采用這些具體的細(xì)節(jié)。
現(xiàn)參照?qǐng)D2，在本發(fā)明的實(shí)施例中，基站(BS)130被連接到蜂窩網(wǎng)絡(luò)中樞(未示出)，例如，經(jīng)由到移動(dòng)交換中心(未示出)的有線連接。在基站(BS)周圍一段距離部署了沒(méi)有與中樞網(wǎng)絡(luò)相連的橋接站(BRS)121-126。術(shù)語(yǔ)“bridging station(橋接站)”來(lái)源于首字母縮寫詞“Basestation Relay Integration Device for Generic Enhancements(用于一般增強(qiáng)的基站中繼集成裝置)”。
橋接站121-126包括被布置以提供在基本上關(guān)于基站130向外方向上的通信的波束天線。因而每個(gè)橋接站提供各自的向外的覆蓋區(qū)域101-106。
因此，位于基站和所部署橋接站間的移動(dòng)臺(tái)(MS)131-134只能感知基站130，并因此與之直接通信。
相比之下，位于所部署的橋接站之外而位于向外的覆蓋區(qū)域101-106中的一個(gè)之內(nèi)的移動(dòng)臺(tái)141-143，能同時(shí)感知BS 130及一個(gè)或多個(gè)BRS，但選擇具有最強(qiáng)信號(hào)(例如，在廣播信道上)的BRS與之通信。
其結(jié)果就是在小區(qū)內(nèi)生成兩個(gè)地帶一個(gè)是內(nèi)部地帶，在其中MS只能覺(jué)察到基站，并且因此與基站直接通信(由圖2中的陰影區(qū)域表示)；另一個(gè)是由覆蓋區(qū)域101-106組成的外部地帶，在其中MS選擇與鄰近的橋接站進(jìn)行通信。
有利地，橋接站121-126的方向性意味著不僅在內(nèi)部地帶的MS不會(huì)感知橋接站，橋接站121-126也不會(huì)感知來(lái)自內(nèi)部地帶的MS，因此也就不會(huì)受到來(lái)自這些MS的干擾。
同樣有利地，在外部地帶的MS將調(diào)整它們與最近的BRS進(jìn)行通信的功率輸出，并因此最小化它們?cè)贐S 130處引起的以及對(duì)鄰近BRS的干擾。
因而，沒(méi)有如現(xiàn)有技術(shù)中所遇到的時(shí)分復(fù)用或者子小區(qū)的分層布局的缺陷，可以獲得干擾的全面顯著降低以及容量的相應(yīng)增加。
可以理解到，在實(shí)際中，來(lái)自每個(gè)地帶的一些偶然信號(hào)(incidentalsignal)可能會(huì)被其他地帶感知。例如，來(lái)自內(nèi)部地帶中的MS的(嚴(yán)重衰減)的信號(hào)可能會(huì)由于外部地帶中建筑物的反向散射到達(dá)BRS。同樣地，在大部分定向天線主要在優(yōu)選的方向范圍上敏感的同時(shí)，可能會(huì)在其他方向上有殘留的靈敏度。因而BRS可能感知來(lái)自內(nèi)部地帶的MS，但卻是在與在其自身向外的覆蓋區(qū)域內(nèi)的MS相比顯著地衰減的靈敏度上。相反地，在內(nèi)部地帶的MS可能會(huì)感知BRS，但卻如同相當(dāng)微弱的信號(hào)。
因而實(shí)際上，橋接站可被看作是被部署以形成關(guān)于基站的圓周，其中在圓周內(nèi)的橋接站信號(hào)強(qiáng)度是可忽略的，而在所述圓周外的橋接站的信號(hào)強(qiáng)度在其各自的橋接站覆蓋區(qū)域內(nèi)是主要的。因此，所述圓周內(nèi)的區(qū)域形成所述內(nèi)部地帶，且所述橋接站覆蓋區(qū)域形成所述外部地帶。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，可以根據(jù)移動(dòng)控制的切換在橋接站和基站之間切換在小區(qū)內(nèi)漫游的MS。
現(xiàn)參照?qǐng)D3，在步驟s1，移動(dòng)臺(tái)確定來(lái)自當(dāng)前服務(wù)的基站或橋接站的接收信號(hào)強(qiáng)度是否已下降到低于給定門限。如果沒(méi)有，那么在步驟s2不需要進(jìn)行切換。
然而，如果所述信號(hào)強(qiáng)度下降到低于所述門限，那么在步驟s3，服務(wù)器發(fā)現(xiàn)處理(server discovery process)確定可測(cè)量的服務(wù)器，BRS和BS二者的信號(hào)強(qiáng)度。如果MS當(dāng)前不在會(huì)話中，那么在步驟s4A它會(huì)與新的BRS或BS服務(wù)器連接，并在步驟s4B通知基站(間接地，如果與橋接站連接)其接入點(diǎn)的位置。
如果MS當(dāng)前在會(huì)話中，那么在步驟s5，MS檢查所選服務(wù)器的資源的可用性。如果資源可用，那么MS就會(huì)像步驟s4A中那樣進(jìn)行連接。如果資源不可用，那么在步驟s6，MS留在當(dāng)前服務(wù)器。只要接收信號(hào)強(qiáng)度低，MS就將檢查在可選服務(wù)器的資源可用性。然而，如果在步驟s7，接收信號(hào)強(qiáng)度被確定下降到低于第二門限，那么在步驟s8所述連接就被中斷，并且MS如在每個(gè)步驟s4A那樣連接到更好的服務(wù)器。
顯然，如果在此處理中在當(dāng)前服務(wù)器的接收信號(hào)強(qiáng)度再次提高，以致于超過(guò)了切換門限值，那么可以在任意點(diǎn)退出所述切換處理。
現(xiàn)參照?qǐng)D4，由于橋接站121-126未被與蜂窩網(wǎng)絡(luò)中樞相連接，在本發(fā)明的實(shí)施例中，它們還包括經(jīng)由不同于常規(guī)BS-MS通信所用的通信鏈路的通信鏈路與基站130直接通信的裝置。優(yōu)選地，該鏈路為在基站和橋接站之間的視距窄波束、高帶寬的雙向無(wú)線鏈路。在圖4中，僅為示例，示出了基站130，其向橋接站121、123和125發(fā)送，并且接收來(lái)自橋接站122、124和126的傳輸。
可選的通信鏈路包括為提供通信鏈路而調(diào)制的激光或紅外線，或者利用事先存在的基礎(chǔ)設(shè)施的有線鏈路，例如公共交換電話網(wǎng)上的SDSL。這種有線鏈路可能具有有限的帶寬，并且因此可能更適合于服務(wù)于相對(duì)低業(yè)務(wù)區(qū)域的橋接站，例如，辦公室的一層，或者拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不能實(shí)行無(wú)線鏈路的地方。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，當(dāng)BRS和BS間的鏈路可能不同于MS和BS間的鏈路的時(shí)候，BS將對(duì)來(lái)自BRS的信號(hào)進(jìn)行處理，在該處理中BRS好像在該位置上的一簇MS。因此，對(duì)經(jīng)由BRS的MS連接的處理對(duì)于基站是透明的。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，橋接站121-126通過(guò)充當(dāng)類似ad-hoc網(wǎng)絡(luò)的一部分來(lái)幫助在所述外部地帶中的MS和所述內(nèi)部地帶中的BS 130間的通信，允許經(jīng)由到相關(guān)BRS的跳實(shí)現(xiàn)在所述外部地帶中的MS和BS 130之間的通信。用于建立ad-hoc網(wǎng)絡(luò)的機(jī)制為本領(lǐng)域所熟知。然而，由于橋接站的固定性，預(yù)計(jì)只有兩跳(從MS到BRS和從BRS到BS)是必需的。
可以注意到，當(dāng)圖2和圖4中有六個(gè)橋接站時(shí)，其均勻分布并且每一個(gè)覆蓋類似大小的區(qū)域，實(shí)際上可以部署任意合適數(shù)目的橋接站，并且其可以具有適于整個(gè)小區(qū)范圍內(nèi)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和業(yè)務(wù)需求的基本上向外的覆蓋區(qū)域。因而區(qū)分所述內(nèi)部和外部地帶的圓周可以是任意形狀，并且橋接站的密度可以變化以生成適用的微小區(qū)和微微小區(qū)大小的覆蓋地帶。
在此描述的本發(fā)明的實(shí)施例為許多蜂窩網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，特別是為4G蜂窩網(wǎng)絡(luò)提供了大量其他的優(yōu)勢(shì)。
正如比較2G和3G網(wǎng)絡(luò)時(shí)所看到的，當(dāng)所提供的數(shù)據(jù)速率增加時(shí)，BS的范圍趨于變小，因而需要更多的基站來(lái)覆蓋給定的區(qū)域。對(duì)如此高速率的網(wǎng)絡(luò)，使用不需要接入網(wǎng)絡(luò)中樞的橋接站是一種特別簡(jiǎn)單的改進(jìn)覆蓋和容量的方法。
此外，在MS和BRS之間以及在BRS和BS之間的不同鏈路意味著可以為這些鏈路采用不同類型的傳輸方案。
對(duì)于MS-BRS鏈路，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在BRS接收機(jī)采用接收分集技術(shù)，以對(duì)任意類型的MS提高在MS和BRS之間的上行鏈路質(zhì)量。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，在BRS發(fā)射機(jī)采用發(fā)射分集技術(shù)，以對(duì)于適于接收這種信號(hào)的MS提高下行鏈路質(zhì)量。顯然，這兩個(gè)實(shí)施例可以被結(jié)合。
在再一個(gè)實(shí)施例中，BRS和MS采用多輸出、多輸入(MIMO)技術(shù)幫助提高服務(wù)質(zhì)量。
對(duì)于BRS-BS鏈路，可以為發(fā)射和接收分集技術(shù)考慮更高復(fù)雜度的解決方案。而且，如前所述，可以采用窄方向性波束傳輸(narrow directionalbeam transmission)來(lái)最小化整個(gè)MS-BS中繼鏈路的這部分中的多徑傳播。還可以注意到，對(duì)于BRS的細(xì)視距定位將進(jìn)一步減少多徑傳播。
高速無(wú)線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的另一個(gè)問(wèn)題是移動(dòng)臺(tái)相對(duì)短的電池壽命。具有鄰近的橋接站的小區(qū)的增加，以及總體干擾的減少，都降低了在MS的發(fā)射功率需求，延長(zhǎng)了便攜式設(shè)備的電池壽命。
此外，由在此描述的本發(fā)明的實(shí)施例所提供的解決方案是可擴(kuò)展的。圖5和圖6說(shuō)明了，針對(duì)日間和夜間通信水平或業(yè)務(wù)量，在六邊形小區(qū)里對(duì)內(nèi)部和外部地帶的理想化部署。
參照?qǐng)D5，在本發(fā)明的實(shí)施例中，所有六個(gè)橋接站121-126都在使用中以處理在外部地帶1到6中的在日間高峰期間遇到的業(yè)務(wù)量水平。而在夜間，參照?qǐng)D6，橋接站121、123和125可以關(guān)閉，這是因?yàn)橛嘞碌臉蚪诱?22、124和126能容納在外部地帶A到C中的較廣覆蓋范圍內(nèi)的已經(jīng)減少的業(yè)務(wù)量。
可以注意到，在這每個(gè)實(shí)施例中，或者至少在夜間，橋接站將有足夠的靈敏度來(lái)覆蓋與其相鄰的BRS的覆蓋區(qū)域的足夠比例，使得在夜間重疊覆蓋。這可以是固定特性，或者，靈敏度/發(fā)射功率也可以在夜間結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換的時(shí)候改變(如果必要)。
可以注意到，日間和夜間只不過(guò)是對(duì)業(yè)務(wù)量水平模式的說(shuō)明，橋接站的部署和懸置可以與特定小區(qū)的業(yè)務(wù)量狀況相適應(yīng)。類似地，橋接站的部署和懸置可以與小區(qū)內(nèi)的當(dāng)前業(yè)務(wù)量水平相適應(yīng)，例如為緩和小區(qū)呼吸效應(yīng)。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，沒(méi)有必要保持BS的覆蓋區(qū)域來(lái)匹配小區(qū)的范圍，因?yàn)锽RS為所述外部地帶中的MS提供了通信鏈路。因此，基站功率管理可被配置以提供能夠維持多個(gè)橋接站的覆蓋連續(xù)性的最小覆蓋區(qū)域。
再次參照?qǐng)D5，很明顯，相對(duì)的外部地帶對(duì)，101和104，102和105，以及103和106在小區(qū)內(nèi)受到最小的交叉干擾，因?yàn)樗鼈儗?duì)它們的覆蓋進(jìn)行導(dǎo)向使其相互遠(yuǎn)離且被所述內(nèi)部地帶分離。這種最小的干擾有利于促進(jìn)在相對(duì)的外部地帶對(duì)中再用CDMA碼。同樣有益于CDMA系統(tǒng)的是，通過(guò)與間隔的且分布在橋接站之間的MS進(jìn)行的通信，可以降低與多用戶檢測(cè)相關(guān)的在基站的計(jì)算開銷。
對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，顯然，本發(fā)明適用于在其中移動(dòng)通信設(shè)備與中心站相連，而所述中心站又與諸如無(wú)線本地環(huán)路的有線基礎(chǔ)設(shè)施相連的其他無(wú)線體系結(jié)構(gòu)。
對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，還顯然，在基站與橋接站之間的通信可以在不同于它們中任一方與移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行通信的頻帶上。例如，與移動(dòng)臺(tái)的通信可以在4G注冊(cè)的頻帶上，而同時(shí)，在基站和橋接站間的通信可以被集中在適合更高帶寬通信的更高頻率上。
還提供了一種無(wú)線通信方法，在其中加入了如下步驟在基站周圍部署多個(gè)橋接站，以形成在所述基站周圍的近似圓周；以及配置所述橋接站的方向性以提供主要位于所述圓周以外的覆蓋區(qū)域。
類似地，一種網(wǎng)絡(luò)小區(qū)規(guī)劃方法，在其中加入了以下步驟為所選擇的基站周圍的多個(gè)橋接站確定位置，并且配置所述橋接站的方向性以提供主要位于基本上由所述多個(gè)橋接站在基站周圍定義的圓周以外的期望的覆蓋區(qū)域。
對(duì)于在其中已完成站點(diǎn)的物理部署的網(wǎng)絡(luò)，偶爾采用重新規(guī)劃來(lái)解決季節(jié)性的或是人口統(tǒng)計(jì)的業(yè)務(wù)量變化是很常見(jiàn)的。在本發(fā)明的實(shí)施例中，一種網(wǎng)絡(luò)小區(qū)重新規(guī)劃方法，在其中加入了以下步驟配置小區(qū)內(nèi)橋接站的方向性，以提供主要位于基本上由所述多個(gè)橋接站在基站周圍定義的圓周以外的期望的覆蓋區(qū)域。
類似地，小區(qū)維護(hù)和優(yōu)化的方法將加入以下步驟配置小區(qū)內(nèi)橋接站的方向性，以提供主要位于基本上由所述多個(gè)橋接站在基站周圍定義的圓周以外的期望的覆蓋區(qū)域。還可以加入以下步驟響應(yīng)于橋接站的使用和未使用來(lái)配置橋接站和/或基站的方向性。
對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，顯然，可以以任何合適的方式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)施例以提供合適的設(shè)備或操作；特別地，橋接站可以由單個(gè)離散實(shí)體，加到諸如計(jì)算機(jī)的常規(guī)主機(jī)設(shè)備的單個(gè)離散實(shí)體、多個(gè)實(shí)體構(gòu)成，或者通過(guò)調(diào)整諸如計(jì)算機(jī)的常規(guī)主機(jī)設(shè)備的現(xiàn)有部分來(lái)形成?？蛇x地，也可以設(shè)想附加實(shí)體和調(diào)整的實(shí)體的組合。例如，在制造基站中使用的組成部分在適當(dāng)?shù)闹匦屡渲煤罂梢杂糜跇?gòu)造橋接站。因而調(diào)整常規(guī)設(shè)備的現(xiàn)有部分可以包括例如一個(gè)或多個(gè)處理器中的改編程序。同樣地，所需的調(diào)整可以以計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的形式實(shí)現(xiàn)，該計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括在諸如軟盤、硬盤、PROM、RAM的存儲(chǔ)介質(zhì)上，或這些或其他存儲(chǔ)介質(zhì)的任意組合上或信號(hào)上存儲(chǔ)的處理器可執(zhí)行指令。
類似地，對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，顯然，所述網(wǎng)絡(luò)小區(qū)規(guī)劃方法可以由網(wǎng)絡(luò)控制器在來(lái)自存儲(chǔ)在存儲(chǔ)介質(zhì)上的處理器可執(zhí)行指令的指示下實(shí)現(xiàn)。
可以理解到，本發(fā)明的實(shí)施例具有以下部分或全部?jī)?yōu)點(diǎn)i.沒(méi)有連接到蜂窩網(wǎng)絡(luò)中樞的橋接站的低成本部署；ii.由于相對(duì)于基站的發(fā)射/接收靈敏度的方向性，在橋接站的干擾顯著降低，從而能夠增加小區(qū)容量；iii.橋接站對(duì)基站透明；iv.提供適合于每一跳所用設(shè)備的不同傳輸方案，提高可用頻譜的使用效率。
權(quán)利要求
1.一種用于無(wú)線通信的橋接站，包括用于產(chǎn)生主要位于圓周外部的覆蓋區(qū)域的一根或多根定向天線，其中所述圓周被關(guān)于基站定義并且基本上與所述橋接站一致。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的橋接站，在運(yùn)轉(zhuǎn)中進(jìn)一步被安排以使用第一通信方案與所述橋接站的覆蓋區(qū)域內(nèi)的移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行通信，并且使用第二通信方案與所述基站進(jìn)行通信。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2中任何一項(xiàng)所述的橋接站，被進(jìn)一步安排以經(jīng)由朝向所述基站的視距窄波束無(wú)線鏈路與所述基站通信。
4.根據(jù)權(quán)利要求1和2中任何一項(xiàng)所述的橋接站，被進(jìn)一步安排以經(jīng)由DSL鏈路與所述基站通信。
5.一種用于無(wú)線通信的基站，包括用于與覆蓋區(qū)域內(nèi)的移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行通信的無(wú)線通信裝置，并且進(jìn)一步包括用于與多個(gè)橋接站進(jìn)行通信的通信裝置，其中每個(gè)所述橋接站在比單個(gè)移動(dòng)臺(tái)更高的帶寬上與所述基站進(jìn)行通信。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基站，其中，所述基站進(jìn)一步包括經(jīng)由朝向每一個(gè)各自的所述橋接站的視距窄波束無(wú)線鏈路。
7.一種通信網(wǎng)絡(luò)，包括至少一個(gè)由基站進(jìn)行服務(wù)的第一區(qū)域，并且進(jìn)一步包括部署在所述基站周圍，以定義在所述基站周圍的圓周的多個(gè)橋接站，其中，每個(gè)所述橋接站包括用于產(chǎn)生主要位于所述圓周外部的覆蓋區(qū)域的一根或多根定向天線，從而在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)在所述圓周內(nèi)形成內(nèi)部地帶，在所述內(nèi)部地帶內(nèi)所述橋接站的靈敏度和信號(hào)強(qiáng)度顯著低于所述基站的靈敏度和信號(hào)強(qiáng)度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的通信網(wǎng)絡(luò)，其中，所述橋接站被部署以與所述基站進(jìn)行直線對(duì)傳，并在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)被安排以經(jīng)由窄波束無(wú)線鏈路與所述基站進(jìn)行通信。
9.一種無(wú)線通信方法，包括以下步驟在基站周圍部署多個(gè)橋接站，以形成在所述基站周圍的近似圓周；以及配置所述橋接站的方向性以提供主要位于所述圓周以外的覆蓋區(qū)域。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的無(wú)線通信方法，進(jìn)一步包括步驟配置所述基站的功率管理，以提供保持利用所述多個(gè)橋接站的覆蓋的連續(xù)性的最小覆蓋區(qū)域。
11.一種網(wǎng)絡(luò)小區(qū)規(guī)劃方法，包括以下步驟確定基站周圍的選擇的多個(gè)橋接站的位置；以及配置所述橋接站的方向性，以提供主要位于基本上由所述多個(gè)橋接站在所述基站周圍定義的圓周以外的期望的覆蓋區(qū)域。
12.一種網(wǎng)絡(luò)控制器，用于根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法配置小區(qū)。
13.一種網(wǎng)絡(luò)小區(qū)的重新規(guī)劃方法，包括以下步驟配置橋接站的方向性，以提供主要位于基本上由多個(gè)所述橋接站在基站周圍定義的圓周以外的期望的覆蓋區(qū)域。
14.一種網(wǎng)絡(luò)控制器，用于根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法重新配置小區(qū)。
15.一種無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，包括根據(jù)權(quán)利要求12和14任何一項(xiàng)所述的網(wǎng)絡(luò)控制器。
16.一種數(shù)據(jù)載體，包括計(jì)算機(jī)可讀指令，其中當(dāng)所述指令被加載到計(jì)算機(jī)時(shí)，使得所述計(jì)算機(jī)如同根據(jù)權(quán)利要求1至4中任何一項(xiàng)所述的橋接站一樣工作。
17.一種數(shù)據(jù)載體，包括計(jì)算機(jī)可讀指令，其中當(dāng)所述指令被加載到計(jì)算機(jī)時(shí)，使得所述計(jì)算機(jī)如同根據(jù)權(quán)利要求5至6中任何一項(xiàng)所述的基站一樣工作。
18.一種數(shù)據(jù)載體，包括計(jì)算機(jī)可讀指令，其中當(dāng)所述指令被加載到計(jì)算機(jī)時(shí)，使得所述計(jì)算機(jī)如同根據(jù)權(quán)利要求12和14中任何一項(xiàng)所述的網(wǎng)絡(luò)控制器一樣工作。
全文摘要
在一種無(wú)線通信系統(tǒng)中，通信網(wǎng)絡(luò)包括至少由基站服務(wù)的第一區(qū)域，并且進(jìn)一步包括被部署在所述基站周圍以定義在所述基站周圍的圓周的多個(gè)橋接站。每個(gè)橋接站包括用于產(chǎn)生主要位于所述圓周外部的覆蓋區(qū)域的一根或多根定向天線，從而在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)在所述圓周內(nèi)形成內(nèi)部地帶，其中在該內(nèi)部地帶內(nèi)，所述橋接站的靈敏度和信號(hào)強(qiáng)度顯著低于所述基站的靈敏度和信號(hào)強(qiáng)度。
文檔編號(hào)H04L12/56GK1943176SQ20068000004
公開日2007年4月4日 申請(qǐng)日期2006年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月22日
發(fā)明者D·R·巴斯吉特, K·A·里茲維, 周育正 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝