无线基站和控制无线基站的方法

专利名称：无线基站和控制无线基站的方法
技术领域：
本发明涉及OFDM通信技术，更具体地，涉及用于将符号配置为 传送单元的技术。
背景技术：
正交频分复用(OFDM)方案作为一种有效利用频带的复用方案而 为人所知。在0FDM方案中，在OFDM符号的起始处添加保护间隔。提 供保护间隔用于防止符号间由于延迟波的影响而发生的干扰。当接收 到超过保护间隔的延迟波时，由于符号间干扰，接收质量显著退化。 因此，传统上，考虑到可能的最大延迟波，设置了较长的保护间隔(参 见专利文献1)。
专利文献l:日本专利申请公开No. 2005-318638。

发明内容
然而，较长的OFDM符号保护间隔导致OFDM方案中数据信号(如 用户数据或控制数据)的通信速率(传送速率)下降。如果如传统技 术中那样将保护间隔的长度设置为针对可能的最大延迟波长度的统一 长度，则在一些情况下，在某个通信信道中，保护间隔的长度变得不 必要地过长。由此，出现的问题是数据信号的通信速率降低。
根据上述问题，做出了本发明。因此，本发明的目的在于提供一 种无线基站，用于在使用OFDM方案的情况下，将通信信道的保护间隔 的长度改变为合适的长度，以在不使通信质量退化的前提下，提高通 信速率，本发明的目的还在于提供一种控制所述无线基站的方法。
为了解决上述问题，根据本发明的无线基站是使用正交频分复用 方案并使用信号作为传送单元与移动台迸行通信的无线基站，所述信号包括用于传送数据信号的有效时间段和用于传送基于所述有效时间 段中传送的数据信号的冗余数据的冗余时间段。所述无线基站包括 干扰水平测量单元，被配置为测量从移动台发送的信号的干扰水平； 以及改变单元，被配置为根据所述干扰水平测量单元所测量到的干扰 水平，改变通过用于与移动台通信的通信信道进行传送的信号的冗余 时间段的长度。
此外，根据本发明的控制无线基站的方法是控制使用正交频分复 用方案并使用信号作为传送单元与移动台进行通信的无线基站的方 法，所述信号包括用于传送数据信号的有效时间段和用于传送基于所 述有效时间段中传送的数据信号的冗余数据的冗余时间段。所述方法 包括以下步骤测量从移动台发送的信号的干扰水平；以及根据在所 述干扰水平测量步骤中所测量到的每一个干扰水平，改变通过用于与 移动台通信的通信信道迸行传送的信号的冗余时间段的长度。
在本发明中，无线基站和移动台根据正交频分复用(OFDM)方案 来执行通信。在0FDM方案中，使用包括有效时间段和冗余时间段(保 护间隔)的信号作为传送单元(传送符号)。提供有效时间段用于传送 数据信号，而提供冗余时间段用于避免由于延迟波而导致的干扰。所 述无线基站根据从移动台发送的信号的干扰水平来改变冗余时间段 (保护间隔)，所述冗余时间段是针对用于与移动台通信的通信信道而 言的。因此，可以根据干扰水平，将针对该通信信道的保护间隔的长 度改变为合适的长度。
此外，根据本发明的一方面，无线基站包括控制信号，所述控 制信号被配置为通过使用正交频分复用方案来执行通信的多个移动台 所共同使用的控制信道来传送控制信号，其中，所述改变单元将通过 用于与移动台通信的通信信道进行传送的信号的冗余时间段的长度缩 短为通过所述控制信道进行传送的信号的冗余时间段的长度。
相应地，可以根据干扰水平，将通过通信信道的通信的保护间隔 长度改变为合适的长度，使得通信信道的通信速率提高至大于控制信 道的通信速率。
此外，根据本发明的一方面，所述无线基站还包括发送和接收单元，被配置为使用自适应阵列天线来发送和接收通信信号，所述通 信是使用正交频分复用方案来执行的；以及干扰抑制器，被配置为调 整自适应阵列天线对移动台的方向性图，从而抑制从移动台发送的信
号的干扰。
相应地，可以根据干扰水平，将通过通信信道的通信的保护间隔 长度改变为合适的长度，以有效抑制从移动台发送的信号的干扰。
此外，根据本发明的一方面，在所述无线基站中，所述干扰抑制
器通过使用自适应阵列天线，将零点(null)指向从移动台发送的信
号的干扰波的到达方向，从而抑制从移动台发送的信号的干扰。
相应地，可以根据干扰水平，将通过通信信道的通信的保护间隔 长度改变为合适的长度，以有效抑制从移动台发送的信号的干扰。


图1是示出了移动台使用控制信道来请求无线基站建立链路的情 况的示意图。
图2是描述OTOM信号的传送单元的示意图。
图3是示出了移动台使用分配的通信信道与无线基站通信的情况 的示意图。
图4是无线基站的配置方框图。 图5是调制器的配置方框图。
图6是示出了在抑制了干扰的环境中、控制信道的传送符号与通 信信道的传送符号之间的比较的示意图。
图7是在无线基站中处理通信的流程图。
具体实施例方式
以下参照附图，详细描述本发明的优选实施例。 根据本发明的实施例的无线基站包括自适应阵列天线，并使用正 交频分复用(OFDM)方案与移动台进行无线通信。图l示出了位于小区1中的移动台100通过控制信道请求无线基 站10建立链路的情况。如图1所示，从移动台100发送的信号直接到
达无线基站10 (期望波W1)，或从障碍物A、 B等反射后，以一定延迟 到达无线基站IO (延迟波W21、 W22)。如上所述，由于存在多个信号 传播路径，通常，由于多径干扰导致通信质量退化，在多径干扰中， 接收信号互相干扰。
如图2所示，在0FDM方案中，为了降低多径干扰的影响，传送 符号(即传送单元)包括有效时间段和冗余时间段，在有效时间段中 传送数据信号，而冗余时间段被称为保护间隔(保护时间)，用作吸收 延迟波的时间段。
如图2所示，保护间隔是通过复制有效时间段中传送的数据信号 的后半部分中的一部分而形成的数据信号。在0FDM方案中，如果保护 间隔长度大于延迟波的延时，则能够从接收到的传送信号中解调出正 确的数据信号。
此外，在控制信道中，由于控制信道不仅用于与图l所示的移动 台100通信，还用于与图中未示出的、位于相同小区的另一个移动台 通信，因此，需要考虑任何类型的延迟波。由于这种原因，考虑可能 的最大延时，来设置通过控制信道进行发送和接收的数据信号的保护 间隔。
图3示出了被分配以通信信道的移动台100和无线基站10通过 所分配的通信信道互相通信的情况。无线基站IO调整自适应阵列天线 中每个天线阵元的权值，并形成针对移动台100的方向性图P。无线 基站IO通过自适应阵列天线的零点控制(null-steering)来执行控 制，使得延迟波的到达方向被指向零点。当延迟波的到达方向被指向 零点时，衰减了到达无线基站10的延迟波，使得期望波与延迟波之间 的干扰得到抑制。换言之，当形成针对移动台100的合适的方向性图 P时，可以抑制期望波与延迟波之间的干扰，从而即使在縮短保护间 隔长度的情况下，也可以有效降低多径干扰的影响。
因此，当干扰水平较低时，无线基站10缩短在通过通信信道与 移动台IOO通信期间、通过该通信信道传送的传送符号的保护间隔的长度。具体地，无线基站io将通过该通信信道传送的传送符号中所包 括的保护间隔的长度縮短为小于通过控制信道传送的传送符号的保护 间隔的长度。当縮短保护间隔的长度时，可以增加在载波的传送时间 中传送的符号数，这反过来提高了通信速率。
注意，在本实施例中，为了便于描述，在图中仅示出了一个移动 台，然而，本发明可以适用于无线基站10与多个移动台同时或采用
0F匿A (—种使用OFDM方案的多址接入方案)进行通信的情况。
接下来，将描述无线基站10的配置。图4是无线基站10的配置 方框图。如图4所示，无线基站IO包括自适应阵列天线20、天线切 换单元21、接收机22、解调器24、自适应阵列控制器26、干扰水平 测量单元28、调制器30和发射机32。图5示出了调制器30的配置方 框图。
天线切换单元21通过以分时共享的方式控制自适应阵列天线20 来切换发送和接收处理。首先，描述接收从移动台100发送的OFDM 信号的处理。
由多个天线阵元20A、 20B、 20C和20D形成的自适应阵列天线20 接收从移动台100使用通信信道发送的OFDM信号。自适应阵列天线 20的每个天线阵元接收的OFDM信号在经过放大、转换为中频、然后 经过对应的一个接收机22的A/D转换之后，被转换为0FDM基带信号。
假定本实施例中传送符号的有效时间段长度为Ts， 0FDM载波数 为N，则在每个调制器24中，以Ts/N的采样间隔，在有效时间段长 度上，对从每个接收机22输出的0FDM基带信号进行采样。在经过串 并转换之后，将采样数据信号作为N个信号输出。
对N个输出样本数据执行离散傅立叶变换(DFT)。然后，提取与 每个载波对应的复符号串。在经过并串转换之后，将提取的复符号串 作为频域0FDM解调信号输出。
在自适应阵列控制器26中，从解调器24输出的多个0FDM解调
信号与针对各个天线阵元而计算的复权值相乘。此外，在自适应阵列 控制器26中，对多个0FDM解调信号进行合并。将合并的0FDM解调信 号作为接收数据信号34输出。在自适应阵列控制器26中，基于与自适应阵列天线20中的各个 天线阵元相对应的解调信号来更新复权值。可以使用己知的算法(如
MMSE、 CMA、 MSN或DCMP)作为更新复权值的算法。
无线基站10 (自适应阵列控制器26)通过更新自适应阵列天线 20中的每个天线阵元的权值，使其主瓣指向期望波W1的到达方向。 此外，无线基站IO使其零点指向干扰波的到达方向。注意，这里干扰 波包括如延迟波等从建筑物反射的相关干扰波，或如来自另一基站的 信号之类的非相关干扰波。在本实施例中，自适应阵列控制器26构成 了干扰抑制器。
干扰水平测量单元28基于与自适应阵列天线20中的每个天线阵 元相对应的解调信号来测量期望波和干扰波的信号强度。此外，例如， 干扰水平测量单元28基于所测量的信号强度，计算自适应阵列天线 20上入射的期望波和干扰波的信号强度比(SIR)作为干扰水平。
接下来，对无线基站10向移动台100发送OFDM信号的处理进行 描述。
(1)确定保护间隔长度的处理
首先，对确定通过通信信道传送的OFDM信号的保护间隔长度(GI 长度)的处理进行描述。
如图5所示，GI长度确定器40根据从干扰水平测量单元28输出 的干扰水平来确定保护间隔长度。如图6所示，预先准备了要应用至 控制信道的长度(正常GI长度)和当干扰被抑制时要应用至通信信道 的长度(缩短的GI长度)。另外，可以将每个长度存储在存储器的存 储单元等中。
在使用自适应阵列天线20上入射的期望波和干扰波的信号强度 比(SIR)作为干扰水平的情况下，例如，如果SIR值小于预定阈值， 则可以将保护间隔长度改变为缩短的GI长度。
另外，可以使用用于控制无线基站10和存储器的处理器来执行 GI确定器40中的处理。在这种情况下，该处理器访问存储器，并读 取预定阈值，然后将干扰水平与读出的阈值进行比较。如果比较结果表明干扰水平更小，则该处理器再次访问存储器，并读取缩短的GI 长度的值。然后，该处理器基于读出的值来设置保护间隔长度。 (2)传送数据信号的调制处理 接下来，描述调制传送数据信号的处理。
如图5所示，将传送数据信号36转换为与多个比特相对应的复 符号串，然后在自适应阵列控制器26中，与针对每个天线阵元而计算 的复权值相乘。所产生的复符号串在串并转换器42中进行串并转换， 然后作为N个符号串输出。
输出的N个符号串在逆傅立叶变换器44中进行分批转换(batch conversion),从而产生OFDM符号的N个样本值。所产生的样本值在 并串转换器46中进行并串转换，然后作为连续时域的复OFDM基带信 号输出。
GI添加器48基于GI长度确定器40中确定的GI长度值Tg，向 从并串转换器46输出的复OFDM基带信号的符号顶端添加数据部分， 所述数据部分与复OFDM基带信号的每个符号的后半部的Tg长度相等。 向其加入了 GI的复OFDM基带信号通过插值滤波器50。在正交调制器 52中，复OF而基带信号的实部和虚部中的每一个与载波频率相乘， 然后输出载波频带的OFDM信号。在本实施例中，GI长度确定器40和 GI添加器48配置成改变单元。
在发射机32中被放大后，通过自适应阵列天线20向移动台100 发送输出的0F匿信号。
接下来，对无线基站10在控制GI长度的同时与移动台100进行 通信的操作进行描述。
如图7所示，无线基站10通过控制信道(CCH)从移动台100接 收链路信道建立请求信号(S101)。无线基站10检测到空闲通信信道 (空闲TCH)，然后通过该CCH向移动台100发送链路信道分配信号 (LCH分配信号)以指定该空闲TCH (S102)。在从S101至S102的处 理中，用于控制信道的0FDM信号的保护间隔长度是根据小区中的预测最大延时的固定长度。
接下来，移动台100通过所分配的TCH向无线基站10发送同步 突发《言号(synchronization burst signal)。 lh匕夕卜，移动台100/人无 线基站10接收同步突发信号，从而建立无线基站10与移动台100之 间的同步(S103)。
在建立同步之后，无线基站10通过该TCH向移动台100发送OF面 信号，并通过该TCH从移动台100接收OFDM信号(S104、 S105)。
如果无线基站10与移动台100之间的通信还要继续(S106:是)， 则无线基站10基于自适应阵列天线20接收到从移动台100发送的 OFDM信号时的输入，来形成方向性图P，该方向性图P在对从移动台 100发送的期望波形成干扰的干扰波的到达方向上形成零点(S107)。
然后，无线基站IO测量期望波和干扰波的干扰水平(S108)。在 干扰被抑制的状态下进行通信的情况下，无线基站10将TCH的保护间 隔长度改变为比CCH的保护间隔长度更短的长度(S109)。此外，无线 基站10对配置有改变的GI长度的OFDM信号重复从S104中的处理开 始的处理。
相反，当确定无线基站10与移动台100之间的通信不要继续的 情况下(S106:否)，无线基站10结束与移动台100的通信。
根据本发明上述实施例的无线基站，在使用OFDM方案的情况下， 可以将通信信道(TCH)的保护间隔长度(GI长度)改变为合适的长 度，以提高通信速率，同时不会导致通信质量的退化。
注意，本发明不限于所述的实施例。在本实施例中，基于期望波 和干扰波的干扰水平与预定阈值之间的比较结果，来縮短保护间隔长 度。然而，本发明不限于此。例如，可以以更详细的方式，通过在存 储器中存储与干扰水平值相对应的大量保护间隔长度，然后读取与所 测量的干扰水平相对应的保护间隔长度，来控制保护间隔长度。
应注意，日本专利申请No. 2006-148704 (2006年5月29日递 交)全部内容一并在此作为参考。
工业实用性如上所述，由于在使用OFDM方案的情况下，可以将通信信道的
保护间隔长度改变为合适的长度，以提高通信速率，同时不会导致通 信质量的退化，因此根据本发明的无线基站和控制无线基站的方法有 利于如移动通信之类的无线通信。
权利要求
1. 一种无线基站，使用正交频分复用方案并使用信号作为传送单元与移动台进行通信，所述信号包括用于传送数据信号的有效时间段和用于传送基于所述有效时间段中所传送的数据信号的冗余数据的冗余时间段，所述无线基站包括干扰水平测量单元，被配置为测量从移动台发送的信号的干扰水平；以及改变单元，被配置为根据所述干扰水平测量单元所测量到的干扰水平，改变通过用于与移动台通信的通信信道进行传送的信号的冗余时间段的长度。
2. 如权利要求1所述的无线基站，还包括控制信号，所述控 制信号被配置为通过使用正交频分复用方案来执行通信的多个移动台 所共同使用的控制信道来传送控制信号，其中，所述改变单元将通过用于与移动台通信的通信信道进行传送的 信号的冗余时间段的长度缩短为通过所述控制信道进行传送的信号的 冗余时间段的长度。
3. 如权利要求1和2中任一项所述的无线基站，还包括 发送和接收单元，被配置为通过自适应阵列天线来发送和接收使用正交频分复用方案执行的通信的信号；以及干扰抑制器，被配置为调整自适应阵列天线对移动台的方向性 图，从而抑制从移动台发送的信号的干扰。
4. 如权利要求3所述的无线基站，其中，所述干扰抑制器通过 使用自适应阵列天线，将零点指向从移动台发送的信号的干扰波的到 达方向，从而抑制从移动台发送的信号的干扰。
5. —种控制无线基站的方法，所述无线基站使用正交频分复用 方案并使用信号作为传送单元与移动台进行通信，所述信号包括用于 传送数据信号的有效时间段和用于传送基于所述有效时间段中所传送的数据信号的冗余数据的冗余时间段，所述方法包括以下步骤 测量从移动台发送的信号的干扰水平；以及根据在所述干扰水平测量步骤中所测量到的每一个干扰水平，改 变通过用于与移动台通信的通信信道进行传送的信号的冗余时间段的 长度。
全文摘要
一种无线基站(10)，使用正交频分复用方案并使用信号作为传送单元与移动台进行通信，所述信号包括用于传送数据信号的有效时间段和用于传送基于所述有效时间段中所传送的数据信号的冗余数据的冗余时间段。所述无线基站(10)测量从移动台发送的信号的干扰水平；然后改变通过用于与移动台通信的通信信道进行传送的信号的冗余时间段的长度。
文档编号H04J11/00GK101455016SQ20078001993
公开日2009年6月10日 申请日期2007年5月23日 优先权日2006年5月29日
发明者中野健史, 千田充治 申请人:京瓷株式会社