专利名称：抑制干扰的方法
技术领域：
本发明涉及一种在移动通信系统中抑制干扰的方法，该通信系统具有一种扇形化小区结构。上述方法可用于例如TD-SCDMA(时分双工—同步码分多址)移动通信网络。
背景技术：
对CDMA(码分多址)系统，例如CDMA2000，W-CDMA(宽带CDMA)或TD-SCDMA而言，采用的是一种相同频率复用方案，其中在一个运营商的所有小区中的移动用户使用相同的频率。为提供无缝覆盖并保证安全切换，在相邻小区之间存在一个重叠区域。移动用户处于上述重叠区域可以与不同的基站进行通信，但使用的是同一频率。但是，尽管有处理增益，网络仍会受到严重的干扰。
扇形化小区结构通常用于第二和第三代移动通信系统(2G，3G)，利用上述扇形化小区结构，几个基站可以共享同一站点，由此运营商可以节省配置网络的投资。在一个具有扇形化小区结构的移动通信网络中上述干扰问题尤其严重，因为，服务于不同扇形化小区的基站实际上位于同一站点。
可以利用智能天线来改善移动通信系统的性能，例如在TD-SCDMA系统中就利用了智能天线，该智能天线是波束控制天线，它跟踪整个小区的移动用户，并仅对移动用户所在的小区区域分配功率。如果没有智能天线，功率将会分配给整个小区。智能天线的使用减少了多用户干扰，通过将小区之间和小区内的干扰极小化从而增加了系统的容量，增加了接收敏感度，降低了传输功率，同时扩大了小区范围。利用智能天线，系统的容量显著增加。
采用智能天线，每个移动用户(或一组移动用户)可以通过波束成形获得自己的波束，一种简单有效的波束成形算法例如是，从一系列根据移动用户的到达方向(DOA)预先确定的波束中选择出最佳波束。这一系列波束被称为波束栅(GOB)。通常，产生波束的相关标准是将所期望的移动用户的接收功率最大化。
在移动通信网络中，扇形化小区结构也可以与智能天线一起使用，但是，在这种系统中扇形化小区之间的干扰尤其显著，并将限制系统的性能。
在一个具有扇形化小区结构的移动网络环境中，现有的GOB算法工作得不如在全向小区网络中那样好。在扇形边界的边缘区域的干扰将会限制整个系统的性能发挥。
为了改进在临界区域中的用户服务质量，CDMAIS-95和W-CDMA系统均采用软切换，对软切换而言，移动用户在上述临界区域中由不止一个基站提供服务。
虽然，软切换可以改善上述临界区域的服务质量，但其缺点是额外占用网络资源，因此，在某些移动通信系统中，例如TD-SCDMA中软切换不被采用。在TD-SCDMA中采用的是硬切换和智能天线。
理论上，利用一个最佳算法，上述智能天线可以提供最优性能。然而，在现实中，由于基站的信号处理能力和现有知识的局限，目前广泛采用的都是性能次优的简化算法。最简单的算法是预先产生一系列波束，并将它们储存在基站中，一旦根据到达方向(DOA)预估需要产生一个最优化的波束，它可以很容易恢复取出并用于下行链路(DL)传输，即从NodeB到用户设备。
在一种已知波束栅(GOB)算法中，假设在信号方向上有最大增益或者假设扇形化小区的干扰情况，从而可以产生一系列的波束。此外，根据上行链路方向(从用户设备到NodeB)的信号的到达方向(DOA)，相适应地选择出最优波束。然而，人们希望进一步抑制对相邻扇形化小区的干扰。
(三)
发明内容
本发明的目的是在具有一个扇形化小区结构的移动通信系统中抑制干扰的方法，该方法使得对相邻小区的干扰比现有的技术都要小。
本发明的上述目的是这样实现的一种在具有扇形化小区结构的移动通信系统中抑制干扰的方法，其中，第一用户设备位于第一扇形区并对相邻的第二扇形区产生一个干扰。第一用户设备通过一个智能天线与一个基站处于通信状态。根据本发明，上述智能天线对着第一用户设备的波束主瓣，从第一用户设备的所希望的方向上移开，该智能天线波束的主瓣最好朝向上述第一扇形区的中央方向移动。
上述用户设备可以是任何能在移动通信系统中通信的通信装置，例如，移动电话或个人数字助理(PDA)。上述基站可以例如是TD-SCDMA的NodeB。
在本发明的一个实施例中，第一用户设备位于第一扇形区内与第二扇形区交界的边缘区域。该边缘区域被称为临界区域。上述主瓣最好移出上述临界区域而向该扇形区的中央移动。
在上述基站内最好产生一系列智能天线波束，该系列波束预先产生并被存储在基站内，根据所期望的用户设备的位置，可以从上述存储的智能天线波束系列中选出一条适当的波束。
在本发明一个实施例中，为选出一个最优化的智能天线波束，应考虑在第一用户设备的方向上的波束的方向增益(Gs)，以及当采用一个具体波束时所产生的等效干扰(G_int)，即， 对其他方向上的其它用户设备的干扰。上述在第一用户设备方向上的波束的方向增益为用户设备自身提供了载波功率。
在本发明的另一个实施例中，上述第一用户设备的接收算法被考虑以便进行干扰的计算。例如，在TD-SCDMA中，通过利用正交因子或利用干扰抑制算法，例如在第一用户设备中的联合检测(JD)，对小区内其他用户设备的干扰加以抑制。所谓“联合检测”在下述的白皮书中所有详细说明《TD-SCDMATDD频段的解决之道》西门子股份公司，2002年4月，信息与移动通信集团。借助于联合检测，对于小区内其他用户的下行干扰可以消除。因此，在G_int的计算中，服务小区即第一扇形区范围内干扰可以设置得接近为0。
另外，对位于上述服务的第一扇形区的方向范围内的其他站点上的用户设备来说，干扰可能也会存在。但是，其他站点中的用户设备大多数时间位于至少一个远离上述服务基站的小区范围内，因此，干扰会因传播损耗而衰减，故这种干扰情形并不是非常严重。
在本发明的一个最佳实施例中，上述智能天线波束的方向围绕着第一用户设备的方向而变化，该方向可以是根据到达方向(DOA)而确定的希望的第一用户设备的方向。
对于每一智能天线波束，应计算其在第一用户设备方向上的方向增益Gs以及在除第一扇形区之外的所有方向上的平均方向增益G_int。
在另一个实施例中，智能天线的天线阵中的每一单独天线元件的波束特性被包含在一个Gs/G_int比率的计算中。
最好是确定具有最大Gs/G_int比率的那个波束。该波束是为所期望的上述用户设备方向选出的最优化波束。Gs/G_int的最大比率的计算最好是在第一用户设备的多个潜在方向上进行计算，由此，可以得到一系列最优化的波束。
在本发明的又一实施例中，一个第二用户设备位于第二扇形区内与第一扇区交界的边缘区域内，对该第二用户设备同样进行与第一设备相同的那些计算，根据这些计算，至少确定一个第二用户设备的最优化的智能天线波束。
本发明的目的还可以由一种在具有扇形化小区的结构的移动通信系统中抑制干扰的方法来实现。其中，第一用户设备位于第一扇形区并对邻近的第二扇区产生干扰，而该第一用户设备经一智能天线与一个基站进行通信。根据本发明，在上述基站内生成一系列智能天线波束，而第一扇区的临界区域位于第一扇区内与第二扇区的交界处的边缘区，一个指向该临界区域的智能天线波束由一个指向该临界区域以外位置的智能天线波束所替代。
(四)
下面参照附图对本发明作更详细的说明。其中，图1表示一个扇形化小区结构的示意图；图2表示在不同扇形区的边界附近的两个智能天线波束；图3表示多个候选的某方向上的智能天线波束图的例子；图4表示多个候选的某方向上的智能天线波束的Gs/G_int比率的计算；具体实施方式
图1示意性的描述了一个具有扇形化小区结构的TD-SCDMA网络，一个3G基站(NodeB)服务于三个扇形区C1，C2，C3。一个用户设备UE1处于扇形区边界边缘的临界区E1。上述NodeB与上述用户设备UE1进行通信。图1表示NodeB的智能天线的主瓣SAB1，其指向上述用户设备UE1。由于UE1位于临界区中，位于相邻扇形区C2内的另一用户设备UE2会受到很强的干扰，因而服务质量不良。图1进一步表示上述NodeB的智能天线的另一主瓣SAB2，其指向上述另一被计算的用户设备UE2。
图2表示两个智能天线波束SAB1和SAB2的阵列增益，图中的水平轴表示智能天线的发射角度，而竖轴表示阵列增益。上述扇形区C1和C2之间的扇形区交界约在60°处。如图所示，在扇形区C2的临界区E2，即60°到82°之间的干扰非常高。同样，对38°到60°之间的临界区E1干扰也非常大。
图3表示一个移动用户的最优化波束图的计算过程，其方向为55°。图中的水平轴表示波束方向从0°-90°，竖轴表示天线增益。首先在55°附近生成若干具有最大方向增益的候选波束，在45°到60°范围内生成8个波束45，47，49，51，53，55，57，59。在本实施例中，采用了90°开角天线元件，然后计算每一候选波束45，47，49，51，53，55，57，59的Gs/G_int比值。
图4表示多个候选波束的Gs/G_int比值，其水平轴表示初始波束的主方向，其竖直轴表示Gs/G_int值。显然，主方向为50°的初始波束是在55°方向上的用户最优化波束。但是还必须考虑以下因素天线元件数量的改变以及每个天线元件的波束的种类的改变，它们会影响上述的计算结果。
上述的计算不仅可以用于临界区域，还可以用于整个扇形区，即360°范围。由于中央区域不存在严重的干扰问题，因此，在智能天线波束的主瓣方向上不会产生变化。上述天线波束是提前计算出来的，因此，不需要实时处理功率。
在另一实施例中，根据一个假定干扰分布特性，一个信号功率分布以及一个系统特定标准，生成一系列的波束，这些与在扇形区的临界区域内的达到方向(DOA)相对应的波束，由一个其到达方向不在上述临界区的波束所替代。
借助于本发明，在多于一种判据的基础上，为移动用户设备的到达方向(DOA)生成波束栅的预先确定的波束。与仅根据一个判据就生成上述预先确定的波束的情形相比，在扇形区的临界区域中移动用户的服务质量得以显著改善。本发明的进一步的优点是不需要硬件和软件的改动。
权利要求
1，一种在具有扇形化小区结构的移动通信系统中抑制干扰的方法，其中，一个第一用户设备(UE1)位于第一扇形区(C1)，并对邻近第一扇形区(C1)的第二扇形区(C2)产生干扰，上述第一用户设备(UE1)通过一个智能天线一个基站(NodeB)进行通信，其特征是上述智能天线对着第一用户设备(UE1)的主瓣从上述第一用户设备(UE1)所希望的方向上移开。
2，如权利要求1的方法，其中，上述智能天线波束(SAB1)的主瓣向第一扇形区(C1)的中央移动。
3，如权利要求1的方法，其中，第一用户设备(UE1)位于第一扇形区(C1)内与第二扇形区(C2)交界的边缘区域。
4，如权利要求1的方法，其中，在上述基站(NodeB)内生成一系列智能天线波束。
5，如权利要求4的方法，其中，为选出一个最优化的智能天线波束，要考虑第一用户设备的方向上的波束方向增益(Gs)，以及采用一个具体波束时产生的等效干扰(G_int)。
6，如权利要求5的方法，其中，为计算上述干扰，要考虑第一用户设备(UE1)的接收算法。
7，如权利要求5的方法，其中，上述智能天线波束的方向围绕着第一用户设备(UE1)的方向而改变。
8，如权利要求7的方法，其中，对每一智能天线波束，计算第一用户设备方向上的波束方向增益(Gs)和除第一扇形区之外的所有方向上的平均波束方向增益(G_int)。
9，如权利要求8的方法，其中，上述智能天线的天线阵所使用的每一单独天线元件的波束图被包含在Gs/G_int比率的计算中。
10，如权利要求8的方法，其中，确定具有最大Gs/G_int比率的那个波束。
11，如权利要求10的方法，其中，对第一用户设备(UE1)的多个潜在方向进行Gs/G_int最大值的计算。
12，如权利要求1的方法，其中，第二用户设备(UE2)位于第二扇形区(C2)内与第一扇形区(C1)交界的边缘区域(E2)。
13，如权利要求12的方法，其中，对第二用户设备(UE2)执行与第一用户设备相同的那些计算，基于这些计算，确定至少一个第二用户的最优化智能天线波束。
14，一种在具有扇形化小区结构的移动通信系统中抑制干扰的方法，其中，一个第一用户设备(UE1)位于第一扇形区(C1)并对邻近第一扇形区(C1)的第二扇形区(C2)产生干扰，上述第一用户(UE1)通过一个智能天线与一个基站(NodeB)进行通信，其特征是在上述基站(NodeB)内生成一系列智能天线波束，第一扇形区(C1)的临界区域(E1)位于第一扇形区(C1)内与第二扇区(C2)的交界处，一个指向该临界区域的智能天线波束由一个指向该临界区域以外位置的智能天线波束所替代。
全文摘要
本发明涉及一种在具有扇形化小区结构的移动通信系统中抑制干扰的方法，其中，第一用户设备(UE1)位于第一扇形区(C1)，并对邻近第一扇形区(C1)的第二扇形区(C2)产生干扰，上述第一用户设备(UE1)通过一个智能天线一个基站(NodeB)进行通信，其特征是上述智能天线对着第一用户设备(UE1)的主瓣从上述第一用户设备(UE1)所希望的方向上移开，智能天线波束(SAB1)的主瓣最好向第一扇形区(C1)的中央移动。在扇形区的临界区域中移动用户的服务质量显著改善，且不需要硬件和软件的改动。
文档编号H04W16/28GK1599469SQ0315719
公开日2005年3月23日 申请日期2003年9月18日 优先权日2003年9月18日
发明者蔡月民, 余立 申请人:西门子(中国)有限公司