CN1263424A - 在多扇区小区码分多址系统中改进代码与频谱的重复使用 - Google Patents

Abstract

一种用于码分多址通信的系统和方法。该系统包括与一个中心基站通信的若干固定终端。由于天线辐射图的滚降,在扇区间存在潜在的互干扰,为克服潜在的互干扰,每个扇区的防护扇区内的各个终端,被分配采用从不同代码组选出的代码。剩余的代码,最好是可用代码的大部分,被用于多个基本扇区的任一个,每个基本扇区把相应扇区的防护扇区分隔开。对于一个小区中有偶数个扇区的情形,可用代码被划分为三组,两组用于防护扇区,一组用于基本扇区。

Description

在多扇区小区码分多址系统中 改进代码与频谱的重复使用

本发明涉及码分多址通信系统及其操作方法，特别是涉及在固定无线回路环境下的该类系统和方法。

码分多址(CDMA)技术已经成为美国和全球的数字无线通信中主要技术之一。以CDMA为基础的固定无线回路系统，对其业务需求日益增长，特别是在基本的电话基础设施缺乏的那些国家和地区。特别是，用有充分带宽和质量的电话连接，简便地接入因特网的需求，日渐增长。

在针对这一需要的系统中，用户是静止的且他们的位置是已知的。在这种环境下，数字无线通信是用固定安置的、有固定终端的小区来提供的。作为这种固定无线回路CDMA系统的一个例子，代码受限的容量可以为128信道，减去用于导频和控制的信道。实施时，有若干种选择。第一，每个小区的基站可以用全向辐射天线。第二，该小区可以分成若干扇区，每扇区各用一根基站天线。在没有干扰的各个小区内，代码可以复用，但天线辐射图的必然重叠，导至进一步选择，以避免相邻各个小区的互干扰。因此，第三和第四种选择与小区的多扇区有关，并分别涉及在互干扰的相邻各扇区中，使用可用带宽的不同部分，或在互干扰的相邻各扇区中，使用可用代码的不同的代码。为满足需求的进一步增长，通常只有增加小区的数目和增加比较昂贵的基站的数目。在这种CDMA系统中，很需要有一种更好的方法来满足需求的增长。

按照本发明，在有多扇区的固定无线回路CDMA系统中，在每个扇区的两个边缘建立两个防护扇区。防护扇区的用途，是防止扇区天线辐射图的滚降所带来相邻扇区间的互干扰。一个扇区的其余部分把防护扇区分隔开，并称之为基本扇区。扩展的代码在所有扇区之间分配，使两个相邻的扇区，不论是一个防护扇区与一个防护扇区相邻，或一个防护扇区与一个基本扇区相邻，都没有任何代码是共用的。在同一个扇区相对的边缘上的两个防护扇区，使用同一代码组中的代码。在有偶数扇区的小区内，用三组代码就够了，一组用于基本扇区，两组用于防护扇区。在有奇数扇区的小区内，需要四组代码，一组用于基本扇区，三组用于防护扇区。

最好是，在防护扇区上不用的所有代码，都用于任一个基本扇区。

具体说，按照本发明第一方面的系统中，在一个防护扇区或基本扇区内的每个终端，被分配使用一组分配的特定代码，这组代码选自代码组中适当的一组。

此外，按照本发明第二方面的方法中，选自代码组中适当的各组代码被分配给防护扇区和基本扇区中各个终端。

防护扇区相对较窄，但对抵抗扇区间的潜在互干扰则要足够宽。

按照本发明的两个方面，其进一步的特点及优点，将从下面参照附图的详细说明中，看得更为清楚，附图有：

图1是一个方框说明图和示意图，表示本发明的一种首先实施的方案，用于有固定终端的一种CDMA系统，其中每个小区都有多个扇区；和

图2是本发明的方法的流程图。

在图1中，一个固定无线回路小区11包括一个小区基站12和数量可观的固定通信终端13。像小区11那样的多个小区，对基本的电话基础设施缺乏的地区通常是很有用的，特别如美国发达的都市和郊区使用的通行权、线路、电缆、分站、和电话混合接线等基本的电话基础设施。然而，这类小区也能够用于有充足基础设施的地区，作为重叠设施以提供附加的容量。虽然画出的是一个单独的小区，但通常都要根据需要而配置大量这样的小区。

小区基站12示意性地使用四个天线，每一个天线可以由一个天线阵组成，四个天线界定四个扇区，分别记以扇区1、扇区2、扇区3、和扇区4。每一个固定终端13有它各自指向小区基站12的天线或天线阵，并通过小区基站12与其他电话用户通信。可以料到，在四个扇区中每一个扇区内，来自小区基站的辐射图在扇区轮廓上不一定陡峭地下降，而是略为自然地滚降。

每一个扇区，例如扇区1，被分开，以便在基本扇区22的两侧包含两个防护扇区，比如防护扇区14和15。沿顺时针方向，扇区2包括防护扇区16和17及基本扇区23。扇区3包括防护扇区18和19及基本扇区24。扇区4包括防护扇区20和21及基本扇区25。

例如，接收一公共天线的防护扇区14和15及其内的终端13，为了防护干扰，均被分配使用取自第一组代码的特定代码。这些代码可以总称为S₁组。在扇区2，防护扇区16和17被分配使用取自第二组代码的特定代码，称为S₂组，它不含有组S₁中的任何代码。于是，防护扇区15和16内的终端13所接收的信号间的互干扰，根据本发明就可以避免。要使防护扇区21和14内的终端13，避免所接收信号间的互干扰，可以在防护扇区20和21内使用代码组S₂，因为在防护扇区14内使用了代码组S₁的代码。在扇区3，可以把代码组S₁重复用于防护扇区18和19，因为不存在与防护扇区17和20的信号发生干扰的危险。其余的在组S₁和组S₂中不出现的CDMA代码，构成代码组S，并被分配给任一个基本扇区22-25内的终端13。代码组S在原理上要比代码组S₁和S₂两者加起来还要大得多。如果我们假定,可用代码总数为128(或更一般地说，可用代码总数为C)，那么，在扇区1的基本扇区22上的可用代码的数目等于128-(S₁+S₂)，并且也可以用在其他基本扇区23-25中。

作为一个简单的示范例子，假定可用的CDMA代码为C。还假定可用代码分为三组，按各个扇区占有的角度成正比地分配。如果防护扇区14和15合起来占有的角度是B°，而基本扇区22占有的角度是A°，那么

A+B＝90°  (1)

由对称性，

S₁＝S₂   (2)

而分配给每个基本扇区的代码数S为，

S＝C-2S₁             (3)

因此，

S₁＝(C-S)/2          (4)

利用代码按角度分配的假定，忽略导频信道，

S₁/B＝(C-2S₁)/A＝S/A  (5)

S₁＝S×B/A           (6)

代入，

(C-S)/2＝S×B/A       (7)

解得，S＝C/(2B/A+1)   (8)

例子

对C＝128，和B＝30°(每个防护扇区14和15为15°)，A＝60°。那么，S＝128/2＝64，S₁＝32，和S₂＝32。于是，小区的总容量正比于4×64+2(32+32)＝384，而用现有技术可能得到的是256。

虽然这一分析是近似的，但其一般原理是成立的。注意，此例代表一个范围的极限，其中S不少于2S₁。所假定的角度比B/A(＝1/2)，可能比需要的大。B/A确实可以小于1/2，就是说，防护扇区可以相对较窄，只要能避免潜在的互干扰即可。相应地，S可以大于2S₁。

作为本发明改进代码重复使用的一个更可取的实施办法，可以立刻把图1的布置用于B/A＜1/2的例子。如图示所用的四个扇区，B可以小于30°。从图可见，每个防护扇区占有的角度是B的1/2。

图2说明本发明的方法。步骤S1如下所述。在一个固定无线回路小区11中，至少有一个基站12的一个CDMA系统，在多个扇区内与多个终端13通信，每个扇区包括由一个基本扇区隔开的两个防护扇区，取自第一组代码的代码在两个防护扇区之间分配。在扇区1-4中相邻的各个扇区，为防护而选取与第一组代码完全不同的第二组代码，就是说，与第一组代码没有重叠。一旦把特定的代码分配给特定的终端，必需安排每个终端使用它的被分配的代码。

还有，剩余的可用代码，即可用代码的大部分，用于任一个基本扇区22-25。各个基本扇区潜在的互干扰极少。

至于这个系统使用的任何天线，各个个别天线的辐射图，其潜在互干扰的物理扩展程度，由本方法的一种起始步骤(未画出)决定。扩展程度是指，每一天线在所服务的扇区的每一名义边界之外，天线的辐射图滚降的扩展范围。因此，对任何天线，应该确定防护扇区的合适宽度。当使用全同的天线时，这一起始步骤必需做，但只须在任何情况下做一次。

按这里说明的本发明的实施办法，CDMA系统的整个频谱和CDMA系统的大部分代码，在固定无线回路小区的每一个扇区1-4中，都要使用。得到的容量显著高于现有技术，在现有技术里，在每个扇区中，只用可用带宽的一半，或者，在每个扇区中，只用可用代码的一半。对偶数扇区，这一优良结果来自把可用代码分成三组，两组用于防护扇区以避免干扰，第三组用于任一个基本扇区，这样就不可能发生干扰。

虽然按图1描述的示范性实施办法，在一个小区中使用四个扇区，但从原理上说，只要一个有效的基本扇区仍在小区的每一个扇区之内，小区可以有任何数目的扇区，两个或者更多，最好是偶数个。应该指出，在现有系统中，广泛使用每小区六个扇区，也常用每小区三个扇区。当一个小区用奇数个扇区时，按照本发明，可用代码应该分成不重叠的四组。这些代码组包括用于防护扇区的三组和用于基本扇区的一组。其结果的效率不如使用偶数个扇区的结果那样高。

显然，本发明的实施系统和方法，在本发明的精神实质和涵盖范围内，就是说，在下述权利要求书及其等效条款范围之内，能够有许多变化。

Claims (8)

1.一种码分多址通信系统，包括：

至少一个基站，它有多个天线，向一个固定无线回路小区的多个扇区发送辐射，每个扇区包括两个防护扇区和在所述两个防护扇区之间的一个基本扇区；以及

在每个所述扇区中，各自配置多个固定终端，向所述基站发送并从所述基站接收码分多址信号，在经受潜在互干扰的防护扇区内的所述终端的诸个，还要进一步被配置，使用从不同代码组中选出的代码，发送并接收码分多址信号，而在所述基本扇区内的所述终端的诸个，被配置使用不包含在任一所述不同代码组中的代码，发送并接收码分多址信号。

2.按照权利要求1的码分多址通信系统，其中一个扇区中的防护扇区，其宽度不宽于为抵抗所述潜在互干扰所必需的宽度。

3.按照权利要求1的码分多址通信系统，其中的多个天线由偶数个天线组成，同时，小区有偶数个扇区。

4.按照权利要求3的码分多址通信系统，其中在小区的各个防护扇区中的所有终端，被安排使用的可用代码，不多于为抵抗所述潜在互干扰所必需的可用代码。

5.一种改进终端所用代码的使用的方法，用于码分多址通信系统中，该系统在一个小区内至少有一个基站与该小区的多个扇区内的固定终端通信，且每个扇区包括两个防护扇区和在该两个扇区之间的一个基本扇区，该方法包括的步骤有：

保留不同的代码组，用于分配给在经受潜在互干扰的防护扇区内的终端；和

把不在所述不同代码组的剩余的代码，分配给在基本扇区内的终端，所述被分配的剩余代码，在任何所述基本扇区中都可使用。

6.按照权利要求5的方法，其中一个扇区内的防护扇区，其宽度不宽于为抵抗所述潜在互干扰所必需的宽度。

7.按照权利要求5的方法，其中的小区有偶数个扇区，而在保留步骤中，仅保留两组不同的代码组，供在防护扇区中使用，第三组代码可供不受潜在互干扰的任何所述基本扇区使用。

8.按照权利要求7的方法，其中的保留步骤中，所保留两组不同的代码组要不多于为抵抗所述潜在互干扰所必需的可用代码。

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