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CN101026405A - 无线通信方法、基站及无线通信系统 - Google Patents

无线通信方法、基站及无线通信系统 Download PDF

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CN101026405A
CN101026405A CNA2006101392250A CN200610139225A CN101026405A CN 101026405 A CN101026405 A CN 101026405A CN A2006101392250 A CNA2006101392250 A CN A2006101392250A CN 200610139225 A CN200610139225 A CN 200610139225A CN 101026405 A CN101026405 A CN 101026405A
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Abstract

本发明的目的是使用最适合天线放射模式的数据速率进行数据发送。基站(801)使用第一时隙的个别导频信道，以窄的定向性的射束模式在特定的方向上发送导频信号(S323)。位于该方向上的无线终端(802)接收导频信号，根据导频信号的接收质量决定数据速率(S302)。无线终端(802)向基站(801)发送用于要求所决定的数据速率的信号(S324)。基站(801)接收该信号，遵照所要求的数据速率，使用从第一时隙开始预定的时隙后的第二时隙的数据信道，以和发送了导频信号的方向相同的方向的射束模式向无线终端(802)发送数据(S313，S325)。

Description

无线通信方法、基站及无线通信系统
技术领域
本发明涉及无线通信方法、基站及无线通信系统，特别涉及在进行蜂窝(cellular)通信的基站具有多个天线的阵列天线型的无线装置中以时间分割形成射束且进行分组发送的无线通信方法、基站以及无线通信系统。
背景技术
在蜂窝系统基站中使用的天线，是用于构成区段(sector)的定向天线，也有不附加进一步细分区段的阵列天线的天线。另外，各基站使用相同的频道，有时互相的通信会引起干扰。基站发送导频信号，在移动站中接收这些信号，测定它们的信号电平。在移动站中，从测定的信号电平计算C/I(载波功率对噪声功率比)，从计算的C/I计算下行线路的发送数据速率。计算的发送数据速率通过无线向最近的基站发送。在基站中，基于该信息在准备的多个调制器中，指定由移动站选择的数据速率，调制从网络发送来的用户信息。经过调制的信号，作为无线信号，使用和导频信号同样的放射模式(例如区段模式)从基站的天线发送。
作为蜂窝系统的例子，举出cdma2000 1xEV-DO的系统。该系统的详细的规格可从非专利文献1中得到。在该系统中，通过时间分割复用从基站发送的导频信道和数据信道。在移动站中，通过该时分复用的导频信号的C/I逐次计算下行线路的发送数据速率，对于基站逐次要求其数据速率值。此外，在非专利文献1以及其他文献中也没有对于通过阵列天线的放射模式形成以及使用它的系统中的下行线路数据速率决定方法进行规格化。
在专利文献1中公开了：在cdma2000 1x EV-DO系统中，使用了阵列天线的激战系统中的下行线路数据速率的决定方法。在所公开的方法中，多个基站使用阵列天线将导频信号发送出去。移动站接收来自多个基站中的各个基站的导频信号，对这些传输线路进行估计，作为传输线路信息发送到基站。基站使用从移动站接收到的传输线路信息对下行线路接收质量进行估计，并决定向移动站的下行线路发送速率。
其他的方式，在专利文献2中公开。
在公开的方式中，基站使用阵列天线向移动站定向发射参照信号(导频信号)。移动站，通过接收的参照信号，测定SIR(Signal to Interference Ratio：希望信号对干扰信号比)，向基站发送。基站根据接收的SIR对分组数据进行自适应调制及编码。基站把调制后的分组数据以和发送了参照信号的定向性相同的定向性向移动站发送，在发送分组数据前不切换定向性。
另外，公开了如下无线通信系统：使用分割区段的窄射束模式(pattern)进行通信，且根据以该多个射束模式发送的导频信号估计干扰功率后估计C/I，求下行数据速率(例如参照专利文献3)。此外，专利文献4的申请，是从专利文献3分出来的分案申请，公开了同样的技术。
另外，公开了在决定发送数据的天线模式前，扫描多个射束模式，选择对于该终端最佳的射束模式进行发送的通信系统(例如参照专利文献5)。
【专利文献1】特开2003-304577号公报
【专利文献2】特开2004-165834号公报
【专利文献3】特开2003-338803号公报
【专利文献4】特开2005-143148号公报
【专利文献5】特开平11-252614号公报
【非专利文献1】The Third Generation Partnership Project 2(3GPP2)Specifications，[online]，C.S0024-v4.0 cdma2000 High Rate Packet Data AirInterface Specification，[平成17年8月29日检索]，因特网<URL：http://www.3gpp2.org/Public_html/specs/tsgc.cfm>
在cdma2000 1xEV-DO中，因为导频信号以及用户数据信号通过相同固定的天线模式发送，所以从该导频信号估计用户数据发送时的传输路径。但是，在具有阵列天线的基站中，该条件不成立，因为用户数据信号分别通过个别的天线模式发送，所以从导频信号预测用户数据信号的接收质量困难。例如，基站向移动站以全向模式发送导频信号并估计传输路径。另一方面，基站因为通过阵列天线向移动站发送用户数据信号，例如以区段模式或者射束模式等定向性发送用户数据信号，所以在发送导频信号的场合和在发送用户数据信号的场合干扰量时有不同。在这种场合，根据导频信号的接收质量正确预测接收数据信号时的接收质量困难。因此，不能正确地估计可发送的数据速率，因此吞吐量降低。
另外，在专利文献1中公开的方式中，移动站需要测定通过多个基站发送的多个导频信号的接收电平，有时增加移动站的处理负荷。另外，因为基站侧决定下行线路发送速率，所以移动站侧需要具有多个解调电路，以便能够解调所有的发送速率，有时使电路规模变大。另外，因为不一定能够预测在发送用户数据信号的时刻的周围基站的天线模式，所以存在不能正确估计适合实际的用户数据信号发送时刻的通信质量的发送数据速率的可能性。
另外，在专利文献2中公开的方式中，在定向发送参照信号(导频信号)后，在定向发送分组数据之前维持相同的定向性。在该方式中，不能够进行以时隙单位的向任意方向的射束切换，因此难于提高空间利用率。另外，当考虑接收质量变动的原因之一是其他蜂窝、其他区段的射束方向的变动引起的影响时，实际的用户数据信号发送时刻和测定接收质量的时刻之间存在若干时滞，其间由同一基站发送出去的其他蜂窝、其他区段的射束方向有时变化。在专利文献2的技术中，因为在定向发送分组数据之前维持定向性，因此例如，在到分组数据的发送结束的之间，当因为其他蜂窝、其他区段的射束方向变化而干扰量变化时，存在不能正确估计适合实际的通信质量的发送数据速率的可能性。
在专利文献3中的第一实施方式中，包含在接收射束导频信号的时刻的干扰功率的接收质量不一定与包含在接收数据信道信号的时刻的干扰功率的接收质量一致。作为其解决方法，基站间联合使信号质量最优那样进行时间空间分组调度。终端(移动站)侧以此为前提，采用根据连接的基站的最大导频信号电平和干扰的基站的最小导频信号电平求C/I的方法。但是，在该方式中有以下的课题。
第一，未公开区段之间的干扰。在专利文献3中，未公开来自同一基站的其他区段的干扰。其他区段的干扰功率，因为和自身区段不相关地发送，所以导频信号的接收质量不一定与数据信道的接收质量一致。第二，需要基站间联合。在专利文献3的方式中，以基站间联合、通过调度使干扰功率成为最低为前提。第三，终端(移动站)侧的处理多。在专利文献3的方式中，因为有时导频信号和数据信道信号的接收质量不同，所以需要分别独自测定希望波功率C和干扰波功率I，然后计算C/I来进行估计。因此，计算该干扰波功率I需要分别测定邻接的多个基站的多个射束，其处理资源大。因此有时终端(移动站)的处理负荷变得非常大。另外，作为该方式的课题，把干扰波功率I是单一信号成分作为默认前提。但是，在实际的传输环境中由于建筑物的反射发生多个多路径，干扰波功率I包含多个多路径信号成分。而且，在该多路径信号成分的测定有界限，为了测定在干扰波功率I中包含的全部成分需要更多的处理资源，存在增大其电路规模的可能性。
另外，专利文献3中的第二实施方式是不进行第一实施方式的基站间联合的方式，是改变终端(移动站)侧中的C/I的估计方法的方式，但是和第一实施方式同样，有时导频信号的接收质量和数据信道的接收质量不同。因此，有时不能一定正确地估计C/I。
在专利文献5记载的技术中，仅简单地进行扫描，不规定导频信号和数据信道信号的下行射束模式的定时。因此，在考虑来自自身基站的其他的区段的干扰以及来自其他基站的干扰的场合，有时导频信号和数据信道信号的接收质量不一致。这是因为扫描自身是在各自的区段·基站内个别地进行，且在每次扫描时干扰状况有时变化的缘故。
发明内容
鉴于以上各点，本发明的目的是提供使用最适合天线放射模式的、基站到移动站的下行线路中使用的数据速率进行数据发送的无线通信方法、基站及无线通信系统。另外，本发明的目的是提高小区吞吐量。再有，本发明的目的是在分组数据的发送和导频信号的发送中使用相同的放射射束模式。
本发明提供的一个结构是无线通信系统，例如具有一个以上的移动站(无线终端)和基站装置，其特征之一在于，包含：根据上述多个移动站的要求速率决定用户数据信号发送时刻的放射模式的步骤1；在发送该用户数据信号的时刻以前的时刻使用相同的放射模式发送导频信号的步骤2；在移动站中接收该导频信号并估计其传输路径的步骤3；移动站根据该估计的传输路径信息决定从基站接收的下行线路用户数据信号的数据速率的步骤4；对基站要求由移动站决定的下行线路数据速率的步骤5；使用由移动站请求的数据速率，以在步骤1中决定的放射模式发送用户数据信号的步骤6。
另外，本发明提供的其他结构例如是上述无线通信系统，其特征之一在于，进一步包含以时分复用方式发送以使到达多个存在的移动站全体那样的放射模式发送的共同的导频信号、和在步骤2中发送的个别导频信号的步骤7。
另外，本发明提供的再一其他结构的特征之一在于，特别是，同一基站具有的多个区段的各区段分别以同一时隙定时动作，而且各区段在上述无线通信系统中动作。
另外，本发明提供的再一其他结构的特征之一在于，特别是，多个基站同步以同一时隙定时动作，而且各基站在上述无线通信系统中动作。
根据本发明的第一解决办法，提供一种无线通信方法，其为以时间分割、而且对于每一信道设定放射模式、用基站和无线终端进行通信的无线通信方法，具有：
基站在包含以无定向或对应区段的定向向无线终端发送的公共导频信道、以在多个射束模式中特定的射束模式发送的个别导频信道、和用于以该射束模式向无线终端发送数据的数据信道的第一时隙中，使用该第一时隙的所述公共导频信道进行包含同步的控制，而且使用该第一时隙的所述个别导频信道、以包含无线终端位于的方向的射束模式的放射模式发送导频信号的步骤，
位于该方向的无线终端接收导频信号，根据导频信号的接收质量决定数据速率的步骤，
所述无线终端向基站发送用于请求决定的数据速率的信号的步骤，和
基站接收该信号，遵照请求的数据速率，使用从所述第一时隙预定的时隙后的第二时隙的所述数据信道，以包含和发送了所述导频信号的方向相同的方向的射束模式的所述放射模式向所述无线终端发送数据的步骤。
根据本发明的第二解决办法，提供一种基站，其为以时间分割、而且对于每一信道设定放射模式来和无线终端进行通信的基站，具有：
用于以无定向或对应区段的定向、以及包含射束模式的放射模式中设定的放射模式收发导频信号以及数据的阵列天线，
设定放射模式以及射束的方向的调度器部，
通过所述阵列天线从无线终端接收信号或者数据的上行射束控制部，
解调通过所述上行射束控制部接收的信号或者数据的解调部，
调制到无线终端的数据的调制部，
通过所述阵列天线向无线终端发送调制后的数据或者信号的下行射束控制部，
所述调度器部，向所述下行射束控制部输出用于以射束模式在无线终端所位于的方向上发送导频信号的放射模式信息，
所述下行射束控制部，在包含以无定向或对应区段的定向向无线终端发送的公共导频信道、以在多个射束模式中特定的射束模式发送的个别导频信道、和用于以该射束模式向无线终端发送数据的数据信道的第一时隙中，使用该第一时隙的公共导频信道进行包含同步的控制，而且，使用该第一时隙的个别导频信道，遵照来自所述调度器部的放射模式信息，在射束模式中以包含无线终端所位于的方向的射束模式的放射模式发送导频信号，
所述上行射束控制部，通过所述阵列天线，接收由位于该方向的无线终端对应导频信号的接收质量决定的、用于请求发送的数据速率的信号，
所述解调器解调接收的信号，取得请求的数据速率，
所述调度器部，在从所述第一时隙起预定时隙后，向所述下行射束控制部再次输出所述放射模式信息，以及向所述调制器输出向无线终端发送的数据和在所述解调器取得的数据速率，
所述调制器，使用从所述第一时隙起预定时隙后的第二时隙的数据信道，遵照来自所述调度器部的数据速率调制向所述无线终端的数据，以及向所述下行射束控制部输出，
所述下行射束控制部遵照来自所述调度器部的放射模式信息，以包含和发送了导频信号的方向相同的方向的射束模式的所述放射模式，向无线终端发送用所述调制器调制的第二时隙的数据信道的数据。
根据本发明的第三解决办法，提供一种无线通信系统，
具有多个上述的基站，
多个所述基站以相同的时隙定时动作，而且由各基站用第一时隙的个别导频信道发送导频信号的各射束模式形成的放射模式、和由各基站用第二时隙的数据信道发送数据的各射束模式形成的放射模式是相同的模式。
根据本发明，能够使在从基站到移动站的下行线路中使用的数据速率最适合天线放射模式的数据速率进行数据通信。另外，根据本发明，以提高蜂窝吞吐量为目的。再有，根据本发明，可以在分组数据的发送和导频信号的发送中使用相同的放射射束模式。
附图说明
图1是本实施方式的基站装置的结构图。
图2是本实施方式的移动站装置的结构图。
图3是本实施方式的流程图。
图4是本实施方式的时间分割信道结构图。
图5是本实施方式的下行线路时隙的放射射束分配的说明图。
图6是本实施方式的每一下行线路时隙的放射射束对应的说明图。
图7是本实施方式的下行线路时隙和AT动作的对应的说明图。
图8是无线通信系统的说明图。
图9是本实施方式的多个基站的结构图。
具体实施方式
下面说明本实施方式，不过不限于此。
(系统结构)
图8是本实施方式中的无线通信系统的结构图。另外，表示下行线路用放射射束模式。
无线通信系统具有基站(AP)(801)和移动站(AT)(802)。此外，图中，只表示出一个基站(801)、移动站(802)，但是也可以分别具有多个。另外，移动站(802)不限于移动的设备，只要是通过无线可与基站(801)通信的适宜的无线终端即可。
基站(801)对于公共导频信号(COMPLT)以全向模式(810)亦即即使移动站(802)在哪个方向上存在，移动站(802)都能够接收的放射模式发送。对于个别导频信号(BPLT)以及数据信道(DATA)，使用射束模式1(811)、射束模式2(812)等窄射束化了的各个放射射束模式(811～822)中任何一种发送。例如，最适于其发送对象的移动站(802)的放射射束模式亦即朝向移动站(802)所在的射束区域的放射射束模式发送。这里，公共导频信号是对于基站(801)管理的移动站(802)发送的信号，另一方面，个别导频信号是向某终端或者位于相同射束方向上的多个终端发送的信号。
图1是本实施方式的基站(801)的结构图。
基站(801)具有：阵列天线(120)、高频部(121)、上行射束控制部(RLBF)(104)、解调器(DEM)(105)、下行射束控制部(FLBF)(108)、调制器(MOD)(109)、调度器部(SCHED)(110)、网络接口部(NW)(111)。另外，阵列天线(120)具有多个天线元件(101)。高频部(121)具有双工器(DUP)(102)、接收侧高频电路(RX)(103)、和发送侧高频电路(TX)(107)。
首先说明基站(801)中的上行线路。来自移动站(802)的上行信号，由阵列天线(120)的天线元件(101)接收，通过高频部(121)的双工器(DUP)(102)，输入接收侧高频电路(RX)(103)。双工器(DUP)(102)进行上行接收信号和下行发送信号的分离，例如，可以由选择各个信号的频带选择型滤波器构成，或者由循环器构成。接收侧高频电路(RX)(103)，对来自天线元件(101)的信号进行放大、频率变换来达到规定的灵敏度后，通过A/D转换器转换为数字信号。
阵列天线(120)具有多个天线元件(101)。例如，在使用12元件阵列天线的场合，阵列天线(120)具有12个天线元件(101)。另外，在使用12元件阵列天线的场合，高频部(121)的双工器(DUP)(102)、接收侧高频电路(RX)(103)以及发送侧高频电路(TX)(107)也与各阵列天线对应分别具有12个。因此，在这种场合，上行射束控制部(RLBF)(104)通过12个接收侧高频电路(RX)(103)输入来自各天线元件(101)的上行信号。另外，下行射束控制部(FLBF)(108)对于12个发送侧高频电路(TX)(107)输出下行信号。
上行射束控制部(RLBF)(104)通过12个接收侧高频电路(RX)(103)输入上行信号，对于多个移动站(802)个别地生成上行射束系数，通过对12个上行信号进行矢量合成，在适合各个移动站(802)的方向上接收。或者上行射束控制部(RLBF)(104)对于多个移动站(802)通过全部相同的射束系数，把12个上行信号作为全向模式合成后进行接收。上行射束控制部(RLBF)(104)把通过上述任何一种方法合成的上行信号向解调器(DEM)(105)输出。
解调器(DEM)(105)通过内置的逆扩散器、RAKE合成器、解码器等对于每一移动站(802)解调上行信号。进而，该上行数据信号输入网络接口部(NW)(111)，向网络发送。另外，解调器(DEM)(105)向调度器部(SCHED)(110)输出在解调过的上行信号中包含的下行数据速率要求值以及区域选择值。输入调度器部(SCHED)(110)的下行数据速率要求值以及区域选择值在后述的下行调度动作中使用。以上是对上行线路的说明。
下面说明基站(801)中的下行线路。通过网络输入网络接口部(NW)(111)的下行数据信号被输入调度器部(SCHED)(110)。调度器部(SCHED)(110)根据通过解调器(DEM)(105)输入的下行数据速率要求值以及区域选择值识别多个移动站(802)的要求速率以及移动站(802)存在的区域，决定发送下行数据信号时的放射射束模式。亦即进行射束的调度。此外，放射射束模式例如可以如图8那样从预先决定的多个射束模式中选择。调度器部(SCHED)(110)也可以不决定在该时刻向哪个移动站(802)发送下行数据信号。其原因是例如在相同的放射射束模式属下有时存在多个移动站(802)的缘故。
接着，调度器部(SCHED)(110)，在实际上发送该下行数据信号的时隙前的时隙向下行射束控制部(FLBF)(108)输出与放射射束模式对应的射束模式号码。下行射束控制部(FLBF)(108)使用与输入的射束模式号码对应的放射射束模式向移动站(802)发送个别导频信号(BPLT)。此外，使用该相同的放射射束模式发送的下行数据信号的时隙和个别导频信号的时隙的偏移(间隔)可以作为系统固有的参数预先决定。这里作为例子，把该偏移作为2时隙，在发送下行数据信号的2时隙前的时隙中，使用和发送下行数据信号的放射射束模式相同的放射射束模式发送个别导频信号。此外，射束模式号码，不限于号码，可以使用文字、角度等用于识别射束或者射束的方向的适宜的信息。
个别导频信号，即使在没有向移动站(802)的下行发送数据的场合(空闲时)也定期巡回各射束模式后发送。这是因为例如即使在没有下行分组数据的状态下也要识别移动站(802)在哪个射束模式属下的缘故。另外，下行射束控制部(FLBF)(108)，与个别导频信号不同，以全向模式(向全部移动站(802)的放射模式)发送公共导频信号。此外，个别导频信号和公共导频信号，如后述，在相同的时隙内的不同的定时以时分方式发送。
调度器部(SCHED)(110)，对于个别导频信号根据从移动站(802)发送的、以及通过解调器(DEM)(105)输入的多个移动站(802)的下行数据速率要求值，例如通过比例公正或者代替的方法，决定发送下行数据信号的对象的移动站(802)。亦即，进行移动站(802)的调度。然后，调度器部(SCHED)(110)，在发送了个别导频信号的时隙的2个时隙后，向下行射束控制部(FLBF)(108)输出其相同的放射射束模式号码，在相同的时隙内向调制器(MOD)(109)输出下行数据信号和下行数据速率要求值。
调制器(MOD)(109)，通过内置的编码器、扩散器等，使用下行数据速率要求值的速率调制下行数据信号，对公共导频信号、个别导频信号、MAC(Medium Access Control)信号等进行时分多路复用后，向下行射束控制部(FLBF)(108)输出。
下行射束控制部(FLBF)(108)，使用通过调度器部(SCHED)(110)输入的放射射束模式号码，把通过调制器(MOD)(109)进行时分多路复用的下行数据信号、个别导频信号形成射束。此外，下行射束控制部(FLBF)(108)，在把个别导频信号形成射束时，遵照放射射束模式号码，对于个别导频信号序列乘以Walsh正交码。这是因为在移动站(802)中要识别个别导频信号是用哪个放射射束模式发送的缘故。在下行射束控制部(FLBF)(108)中形成射束的这些信号，成为12个下行信号，分别对12个发送侧高频电路(TX)(107)输出。各个发送侧高频电路(TX)(107)在把通过下行射束控制部(FLBF)(108)输入的下行信号通过D/A转换器转换为模拟信号后，进行放大、频率变换等。另外，发送侧高频电路(TX)(107)，通过双工器(DUP)(102)向构成阵列天线(120)的天线元件(101)输出转换后的下行信号，下行信号通过天线元件(101)被放射。以上说明了下行线路。
图2表示移动站(802)的结构图。
移动站(802)具有天线部(201)、双工器(202)、接收侧高频电路(RX)(203)、解调器(DEM)(204)、接收质量测定部(205)、DRC估计部(206)、区域测定部(207)、发送侧高频电路(TX)(208)、调制器(MOD)(209)、和PC接口部(210)。
首先说明移动站(802)中的下行线路。来自基站(801)的下行信号，由天线部(201)接收，通过双工器(202)，输入接收侧高频电路(RX)(203)。接收侧高频电路(RX)(203)，在把输入的下行信号进行放大、频率变换等达到规定的灵敏度后，通过A/D转换器转换为数字信号，向解调器(DEM)(204)输出。解调器(DEM)(204)通过内置的逆扩散器、RAKE合成器、解码器等解调下行信号，分离成时分多路复用后的下行数据信号、个别导频信号、公共导频信号、MAC信号等。通过解调器(DEM)(204)分离的下行数据信号向PC接口部(PC)输出，向上位层发送。
另外，解调器(DEM)(204)把分离后的个别导频信号分别向接收质量测定部(205)、区域测定部(207)输出。接收质量测定部(205)测定输入的个别导频信号的接收质量(例如SIR)，向DRC估计部(206)输出。DRC估计部(206)，根据输入的接收质量，估计最适合下行线路的数据速率要求值，向调制器(MOD)(209)输出。另外，区域测定部(207)，通过输入的个别导频信号的Walsh正交码以及接收功率电平，判定自身存在于哪个区域，向调制器(MOD)(209)输出该区域选择值。
下面说明移动站(802)中的上行线路。来自上位层的上行数据信号通过PC接口部(210)输入调制器(MOD)(209)。调制器(MOD)(209)对该上行数据信号、通过DRC估计部(206)输出的下行数据速率要求值、和通过区域测定部(207)输出的区域选择值进行码分多路复用，进而进行编码、扩散、调制来生成上行信号。发送侧高频电路(TX)(208)，输入通过调制器(MOD)(209)生成的上行信号，通过内置的D/A转换器转换为模拟信号后，进行放大、频率变换。转换后的信号，通过双工器(DUP)(202)，由天线部(201)放射。
(时分信道的结构)
图4表示本实施方式的下行线路时分信道的结构图。
图中，表示把横方向作为时间时的某一个时隙的下行线路时分信道结构。本实施方式的下行线路时分信道包含面向各个移动站(802)的个别射束导频信道(BPLT)(401)、面向全部移动站(802)的公共射束导频信道(COMPLT)(402)、数据信道(DATA)(403)以及MAC信道(MAC)(404)。
这里，和现有技术的不同之一是，例如把导频信道按照每一目的(面向各个移动站(BPLT)以及面向全部移动站(COMPLT))进行时间分割。基站(801)在按照这些目的发送导频信道(BPLT，COMPLT)时，使用不同的放射模式在各自的方向上发送各导频信号。这样，本发明中的基站(801)是可任意设定、切换时隙内的各信道的放射模式的阵列天线基站。
COMPLT(402)，例如在非同步状态，即在接通电源后不久或者向该基站(801)属下移交时等，为取得同步使用或者为了进行接收控制信道时的信道检波使用。这些动作不是仅由在特定的窄射束化了的放射射束模式属下的移动站(802)进行的动作，而是全体移动站(802)必须的动作。因此，COMPLT(402)，以全向模式亦即全部方向的移动站(802)中可接收的(无定向性的)放射模式发送。另一方面，BPLT(401)以窄射束化了的放射射束模式发送。
此外，在不具有阵列天线功能的现有的蜂窝系统基站中各信道的放射模式总是一定。即使在使其具有阵列天线功能的场合，在现有功能中导频信道也不分为BPLT、COMPLT，是相同的信道，总是一定。亦即，导频信道以全向模式或者区段模式的任何一种放射。
另一方面，DATA信道，朝向移动站(802)的存在方向对于每一时隙决定放射模式，但是该放射射束模式可以使用和导频信道不同的模式。因此，在这种场合，有时导频信道和数据信道的传输路径条件变化，估计数据信道的接收质量有时困难，所以有时不可能选择正确的下行发送数据速率。通过使用本实施方式改善了这一点。
图5是本实施方式的下行线路时隙的反射射束分配的说明图。
该图表示将横方向作为时间时的时隙。在本实施方式中，基站(801)通过相同的放射射束模式发送某时隙N(504)的数据信道(DATA)(502)的放射射束模式和在A时隙前的时隙N-A(503)的个别导频信道(BPLT)(501)的放射射束模式。该放射射束模式是，根据在基站(801)中接收的来自移动站(802)的下行数据速率要求值以及区域选择值由基站(801)内的调度器部(110)决定的。由此，导频接收质量和下行数据信道的接收质量一致，能够以高的估计精度决定下行发送数据速率。此外，A表示发送导频信道的时隙和发送下行数据信道的时隙的偏移。例如，如偏移为2个时隙则A＝2，在发送下行数据信道的时隙的2个时隙前的时隙中，使用相同的放射射束模式发送个别导频信道。
此外，偏移是时隙的间隔，可以对应从发送个别导频信号到接收DRC请求的时间等预先决定。另外，在同一时隙内的公共导频信道和个别导频信道中通过在早的定时发送个别导频信道，有时能使偏移减小。
(基站·移动站的动作)
图3是本实施方式的时序图。
该图从上向下表示时间的经过。在该图以及以下的说明中，注目于一对基站(下面记为AP)(801)和移动站(下面记为AT)(802)加以说明。
首先说明没有从网络来的下行分组数据转发的状态、亦即空闲状态的动作(S303)。AP(801)，一边巡回切换放射射束模式一边放射个别导频信号(S321)。例如，一边顺序切换图8所示的射束模式1(811)～12(822)一边放射。另外，在区段结构的AP(801)中在各区段中一边切换射束模式一边放射个别导频信号。例如，在把图8所示的射束模式1(811)～4(814)作为一个区段的场合，将各射束模式按顺序反复切换来放射。此外，该个别导频信号，通过乘以与放射射束模式对应的Walsh正交码，能够识别在AT(802)侧该放射射束模式是哪个射束模式。
AT(802)接收被发送的个别导频信号(S321)。另外，AT(802)进行区域选择以及通信速率选择(S301)。例如，AT(802)对Walsh正交码进行解码，识别接收的个别导频信号的射束模式亦即射束区域号码。另外，AT(802)，由AP(801)巡回切换来发送的多个个别导频信号中选择接收功率电平最大的个别导频信号，并选择对应的射束区域号码，由此识别自己所在的区域。进而，AT(802)测定个别导频信号的接收质量(SIR)，选择满足该下行接收质量的下行线路发送速率。AT(802)对于AP(801)发送选择的射束区域号码以及下行线路发送速率要求(S322)。此外，步骤S301以及S322的处理可以通过接收到个别导频信号的多个AT(802)来执行。
AP(801)根据从AT(802)发送的该射束区域号码掌握AT(802)在哪个射束区域属下存在。此外，即使在AP(801)上连接多个AT(802)的场合也相同。AP(801)根据从多个AT(802)同时或者几乎同时报告的射束区域号码掌握哪个AT(802)在哪个射束区域属下存在。以上是空闲状态中的动作(S303)的例子，但是，掌握AT(802)在哪个射束区域属下存在的动作，即使在离开空闲状态(S303)而发生下行发送分组的状态下也完全相同，并行进行。
下面说明发生下行发送分组的场合。
AP(801)，如果通过NW(111)从网络输入下行分组数据时(S331)，临时该分组数据进行排队(S311)。此外，在连接多个AT(802)的场合，数据队列在每一AT(802)分别存在，例如，遵照下行分组数据发送目的地AT(802)，在与AT(802)对应的数据队列中排队。也有来自NW(111)的下行分组数据对于各个AT(802)同时转发来的场合。另外，下行分组数据，因为有时以比向AT(802)发送的速度更快的速度通过NW(111)转发，所以在多个AT(802)的各自的数据队列中同时或者几乎同时积累数据。
接着，AP(801)进行射束调度(S312)。例如，AP(801)从多个AT(802)中，参照在上述的处理(步骤S322)中通过各自的AT(802)发送的下行线路发送速率要求值(DRC：Data Rate Control)，选择DRC最高的AT(802)所在的射束区域。或者，AP(801)，在此前与AT(802)通信的场合，对于每一AT(802)观察下行线路的平均速率值(R)，求DRC/R的值，选择该结果最高的AT(802)所在的射束区域。亦即，AP(801)使用比例公正的方法选择射束区域。
此外，AP(801)，例如在射束调度的时间，在数据队列中存在数据的AT(802)只有一台，则选择该AT(802)所在的射束区域。另外，AP(801)，即使在数据队列中存在数据的AT(802)为多台、该全部AT(802)在相同的射束区域中存在的场合，同样选择该多个AT(802)所在的射束区域。但是，AP(801)也可以在进行射束调度的时刻不决定朝向哪个AT(802)发送数据。最后，决定某时隙的放射射束模式。
接着，AP(801)使用向射束调度(S312)中选择的放射射束区域输出电波用的放射射束模式，向AT(802)发送个别导频信号(S323)。另外，AP(801)，使用相同时隙的公共导频信道进行包含同步的控制。此外，发送该个别导频信号的时隙与使用在射束调度(S312)中选择的相同的放射射束模式在后来发送下行分组数据的时隙是不同的时隙。例如，AP(801)在发送个别导频信号的时隙的2个时隙后使用该相同的放射射束模式发送下行分组数据。关于该放射射束模式的时隙的细节后述。同样，关于保持该时隙关系的重要性也后述。
接着，AT(802)，使用在该射束调度(S312)中选择的放射射束模式接收通过AP(801)发送的个别导频信号(S323)。另外，AT(802)进行区域选择以及通信速率选择(S302)。例如，AT(802)对Walsh正交码进行解码来识别射束模式亦即射束区域号码。进而，AT(802)测定个别导频信号的接收质量(SIR)，选择满足其下行接收质量的下行线路发送速率。AT(802)对于AP(801)发送射束区域号码以及下行线路发送速率要求(S324)。AT(802)的这些动作，和空闲时动作(S303)相同，在AT(802)侧，也不用特地进行是否是空闲时的判断。此外，在AT(802)在相同的射束区域中存在多个的场合，该射束区域号码以及下行线路发送速率要求的发送(S324)，由相应的多个AT(802)进行。
接着，AP(801)进行移动站调度(S313)。例如，AP(801)，使用在射束调度(S312)中选择的放射射束模式，从多个AT(802)接收与在步骤S323发送的个别导频信号对应的下行线路发送速率要求值(DRC)(S324)。AP(801)从这些多个AT(802)中选择DRC最高的AT(802)。或者，AP(801)，在此前正与AT(802)通信的场合，对于每个AT(802)观察下行线路的平均速率值(R)，求DRC/R的值，选择其结果最高的AT(802)。亦即，AP(801)使用比例公正的方法选择AT(802)。此外，AP(801)，如果在移动站调度的时间中在数据队列中存在数据的AT(802)只有一台，则选择那个AT(802)。
AP(801)，根据选择的AT(802)发送的要求速率值，使用与该速率对应的调制方式·编码率，生成面向该AT(802)的下行分组。AP(801)，使用和在步骤S323发送的个别导频信号相同的放射射束模式发送下行分组(S325)。由此，在选择下行线路发送速率时使用的个别导频信号的接收质量和实际的下行数据信道接收时的接收质量一致，能够以高的估计精度决定下行发送数据速率。此外，上述的步骤S312～S325的处理，在数据队列中有数据的场合可以重复执行。
(下行线路时隙的结构)
图6是本实施方式的每一下行线路时隙的放射射束对应的说明图。
该图表示把横方向作为时间时的多个时隙(N-4，N-3，...，N)(601～605)。在该例中，表示使用相同的放射射束模式发送的个别导频信道的时隙和下行数据信道的时隙的偏移是2个时隙的场合的、各时隙中的放射射束的对应。此外，偏移不限于2个时隙，可以是适宜的时隙数。时隙N-2(603)中的数据信道(621)的放射射束模式，以和时隙N-4(601)中的个别导频信道(611)的放射射束模式相同的射束模式(例如射束模式1)发送。同样，时隙N-1(604)中的数据信道(622)和时隙N-3(602)中的个别导频信道(612)，用相同的射束模式(例如射束模式2)发送。时隙N(605)中的数据信道(623)和时隙N-2(603)中的个别导频信道(613)的放射射束模式，用相同的射束模式(例如射束模式3)发送。这样，在各时隙中数据信道和个别导频信道偏离2个时隙来对应。进而，每一时隙的数据信道彼此即使使用不同的放射射束模式也保持其对应关系。由此，导频接收质量和下行数据信道的接收质量一致，能够以高的估计精度决定下行发送数据速率。另外，使各时隙的动态的射束模式分配、移动站分配成为可能，由此能够谋求提高小区吞吐量。
图7是本实施方式中的下行线路时隙和AT(802)的动作之间的对应的说明图。
该图表示把横方向作为时间时的下行线路(711)和AT(802)的动作(712)。此外，该图是使用相同的放射射束模式发送的个别导频信道的时隙和下行数据信道的时隙的偏移是2个时隙的场合的图。下行线路(711)的时隙N(703)中的数据信道(722)的放射射束模式、和时隙N-2(701)中的个别导频信道(721)的放射射束模式用同一放射射束模式发送。AT(802)，接收时隙N-2(701)的个别导频信道(721)，通过接收质量测定部(205)进行其接收质量测定(731)。AR(802)的DRC估计部(206)根据该接收质量进行传输路径估计，选择满足该下行线路传输路径的适当的下行线路数据速率值。
接着，AT(802)，使用与该下行线路数据速率对应的标识符对于AP(801)要求该下行线路发送数据速率(732)。AP(801)，遵照该要求速率值，使用与该速率对应的调制方式·编码率生成面向AT(802)的下行分组，使用和先前在时隙N-2(701)中发送的个别导频信道(721)同样的放射射束模式发送下行数据信道(722)。AT(802)，使用要求下行线路发送数据速率(732)时的速率，接收下行数据信道(722)，进行解调(733)。由此，下行信道传输路径估计和实际的下行数据信道的接收质量一致，能够以高的估计精度决定下行发送数据速率。
(区段结构的基站)
AP(801)也可以构成区段结构。在区段结构化了的AP(801)中，使用某多个射束模式构成一个区段。例如，可以组合图8的射束模式1～4(811～814)为区段1、组合射束模式5～8(815～818)为区段2、组合射束模式9～12(819～822)为区段3。在区段构成AP(801)的场合，对于各区段分别独立存在图1那样的块结构。或者共用一部分构成。各区段存在分别独立的调度器，各自的区段同时使用图4所示那样的信道结构，发送BPLT、DATA等。此外，上述基站，以全向模式发送公共导频信道，但是也可以对应区段定向发送。
这里重要的事情之一是，各区段的BPLT、DATA保持图5的关系性，亦即保持使用相同的放射射束模式发送BPLT、BPLT的A时隙后的DATA信道这样的关系性。例如，在通过各区段，使用由图8的射束模式1、射束模式5、射束模式9形成的放射模式发送个别导频信道的场合，在A时隙后发送的数据信道也用射束模式1、5、9发送。其原因是各区段在发送中使用的放射射束模式产生窄射束化了的放射射束模式的旁瓣，亦即即使对于其他方向也有某种程度的干扰。或者由于建筑物等的反射向其他方向反射，因此对于其他的区段也产生干扰。因此，如果不能保持图5所示那样的关系性，则在AT(802)中接收的个别导频(BPLT)的接收质量和数据信道(DATA)的接收质量成为不同的质量。例如，当假定以由射束模式1、5、9形成的放射模式发送个别导频信号、以由射束模式1、5、12形成的放射模式发送数据信道时，射束模式1受到来自12的干扰较强，有时成为和发送个别导频信号时的接收质量不同的质量。亦即通过各区段的BPLT、DATA信道保持图5所示的关系性，能够使放射模式一致，下行信道传输路径估计与实际的下行数据信道的接收质量一致，以高的估计精度决定下行发送数据速率。这点对于来自相邻的AP(801)的干扰也同样。
(多个基站的结构)
图9是本实施方式中的多个基站的结构图。
AP1(901)以及AP2(902)，各自的射束区域重合，在该区域端相互产生干扰。这里，各AP或者构成各AP的各区段的BPLT、DATA保持图5所示的关系性，亦即使用相同的放射射束模式发送BPLT、和BPLT的A时隙后的DATA信道这样的关系性。其原因是，各AP或者构成各AP的各区段在发送中使用的放射射束模式对于相互邻接的AP产生干扰。或者由于建筑物等的反射，向相互邻接的AP的方向反射，因此产生干扰。因此，如果不能保持图5所示那样的关系性，则在AT中接收的个别导频(BPLT)的接收质量和数据信道(DATA)的接收质量会成为不同的质量。例如，使由发送BPLT时的AP1(901)的射束模式、和AP2(902)的射束模式形成的放射模式，和发送DATA时的射束模式的放射模式一致。
此外，如果图5所示的偏移A的值在各AP、各区段中使用相同的值，则从各AP、各区段来的放射模式一致。亦即各AP或者构成各AP的各区段的BPLT、DATA信道保持图5的关系性，由此下行信道传输路径估计和实际的下行数据信道的接收质量一致，能够用高的估计精度决定下行发送数据速率。
可在进行蜂窝通信的基站、具有多个天线的阵列天线型的无线装置、用时间分割形成射束并进行分组发送的基站以及涉及无线通信系统的产业中利用。
符号说明
101天线元件
102双工器(DUP)
103接收侧高频电路(RX)
104上行射束控制部(RLBF)
105解调器(DEM)
107发送侧高频电路(TX)
108下行射束控制部(FLBF)
109调制器(MOD)
110调度器部(SCHED)
111网络接口部(NW)
120阵列天线
121高频部
201天线部
202双工器(DUP)
203接收侧高频电路(RX)
204解调器(DEM)
205接收质量测定部
206DRC估计部
207区域测定部
208发送侧高频电路(TX)
209调制器(MOD)
210PC接口部(PC)
401面向各个移动站的个别射束导频信道(BPLT)
402面向全部移动站的公共射束导频信道(COMPLT)
403数据信道(DATA)
404MAC信道(MAC)
801基站(AP)
802移动站(AT)
810全向模式的放射模式
811～822射束模式1～12的放射模式
901基站1(AP1)
902基站2(AP2)
903移动站(AT)

Claims (10)

1.一种无线通信方法，其为以时间分割、而且对于每一信道设定放射模式、在基站和无线终端之间进行通信的无线通信方法，具有如下步骤：
基站在包含以无定向性或对应区段的定向性向无线终端发送的公共导频信道、以在多个射束模式中特定的射束模式发送的个别导频信道、和用于以该射束模式向无线终端发送数据的数据信道的第一时隙中，使用该第一时隙的所述公共导频信道进行包含同步的控制，而且使用该第一时隙的所述个别导频信道、以包含无线终端位于的方向的射束模式的放射模式发送导频信号，
位于该方向的无线终端接收导频信号，根据导频信号的接收质量决定数据速率，
所述无线终端向基站发送用于要求所决定的数据速率的信号，
基站接收该信号，并遵照所要求的数据速率，使用从所述第一时隙起预定的时隙后的第二时隙的所述数据信道，以包含和发送了所述导频信号的方向相同的方向的射束模式的所述放射模式向所述无线终端发送数据。
2.根据权利要求1所述的无线通信方法，其中，
所述基站具有多个区段，
各区段以同一时隙定时动作，而且，由各区段用第一时隙的个别导频信道发送导频信号的各射束模式形成的放射模式、和由各区段用第二时隙的数据信道发送数据的各射束模式形成的放射模式是相同的模式。
3.根据权利要求2所述的无线通信方法，其中，
所述第一时隙和所述第二时隙的间隔在各区段中是相同的间隔。
4.根据权利要求1到3中任何一项所述的无线通信方法，其中，
多个基站以同一时隙定时动作，而且，由各基站使用第一时隙的个别导频信道发送导频信号的各射束模式形成的放射模式、和由各基站用第二时隙的数据信道发送数据的各射束模式形成的放射模式是相同的模式。
5.根据权利要求4所述的无线通信方法，其中，
所述第一时隙和所述第二时隙的间隔在各基站中是相同的间隔。
6.一种基站，其为以时间分割、而且对于每一信道设定放射模式来和无线终端进行通信的基站，具有：
以无定向性或对应区段的定向性、以及以包含射束模式的放射模式中设定的放射模式收发导频信号以及数据的阵列天线，
设定放射模式以及射束的方向的调度器部，
通过所述阵列天线从无线终端接收信号或者数据的上行射束控制部，
解调通过所述上行射束控制部接收的信号或者数据的解调部，
调制向无线终端的数据的调制部，和
通过所述阵列天线向无线终端发送调制后的数据或者信号的下行射束控制部；
所述调度器部，向所述下行射束控制部输出用于以射束模式在无线终端所位于的方向上发送导频信号的放射模式信息，
所述下行射束控制部，在包含以无定向性或对应区段的定向性向无线终端发送的公共导频信道、以在多个射束模式中特定的射束模式发送的个别导频信道、和用于以该射束模式向无线终端发送数据的数据信道的第一时隙中，使用该第一时隙的公共导频信道进行包含同步的控制，而且，使用该第一时隙的个别导频信道，遵照来自所述调度器部的放射模式信息，在射束模式中以包含无线终端所位于的方向的射束模式的放射模式发送导频信号，
所述上行射束控制部，通过所述阵列天线，接收由位于该方向的无线终端根据导频信号的接收质量决定的、用于要求所发送的数据速率的信号，
所述解调器解调接收到的信号，取得所要求的数据速率，
所述调度器部，在从所述第一时隙起预定时隙后，向所述下行射束控制部再次输出所述放射模式信息，以及向所述调制器输出向无线终端发送的数据和用所述解调器取得的数据速率，
所述调制器，使用从所述第一时隙起预定时隙后的第二时隙的数据信道，遵照来自所述调度器部的数据速率调制向所述无线终端的数据，以及向所述下行射束控制部输出，
所述下行射束控制部遵照来自所述调度器部的放射模式信息，以包含和发送了导频信号的方向相同的方向的射束模式的所述放射模式，向无线终端发送用所述调制器调制的第二时隙的数据信道的数据。
7.根据权利要求6所述的基站，其中，
所述基站具有多个区段，
各区段以同一时隙定时动作，而且，由各区段用第一时隙的个别导频信道发送导频信号的各射束模式形成的放射模式、和由各区段用第二时隙的数据信道发送数据的各射束模式形成的放射模式是相同的模式。
8.根据权利要求7所述的基站，其中，
所述第一时隙和所述第二时隙的间隔在各区段中是相同的间隔。
9.一种无线通信系统，其中，
具有多个权利要求6到8中任何一项所述的基站，
多个所述基站以相同的时隙定时动作，而且由各基站用第一时隙的个别导频信道发送导频信号的各射束模式形成的放射模式、和由各基站用第二时隙的数据信道发送数据的各射束模式形成的放射模式是相同的模式。
10.根据权利要求9所述的无线通信系统，其中，
所述第一时隙和所述第二时隙的间隔在各基站中是相同的间隔。
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