無線系統和呼叫建立方法
2023-06-22 21:43:56
專利名稱：無線系統和呼叫建立方法
技術領域：
本發明涉及一種無線系統，它包括網絡子系統和至少一個用戶終端，該用戶終端具有固定位置並與網絡子系統有雙向無線連接，該無線連接是採用定向的天線波束。
最近幾年，在交換中心和公眾電話交換網(PSTN)中的用戶終端之間通過無線連接方法，由無線完成數據傳輸連接已是眾所周知的方案，如無線用戶環路(WLL)。這一方案避免了在用戶房屋中安裝電纜。例如基站，由於該設備利用在蜂窩無線網中和用戶終端在無線連接上擁有的一個網絡子系統，所以花錢很少，因而這個方案很有競爭性。但是，在人口稀少的居住區域內網絡基礎結構的高成本是個問題，例如，為了廣域地復蓋，通常的基站數量需要相當地大。
在蜂窩無線網中已開發了不同的智能天線配置，以便增加基站的復蓋範圍和系統的業務容量。這種配置被稱為空分多址(SDMA)。典型地配置是一個天線陣列。例如在基站中，它能夠用某些方法測量用戶終端位於相對於基站的方向，並使用天線波束定向的向用戶終端傳輸。在接收中，通過智能天線配置可以組合成期望的多徑傳播信號成份，並能夠把可能的幹擾信號有效地限制到最低限度。例如，採用上述配置可改善無線信號的載波/幹擾比、增加小區容量、改善連接質量、增加用戶終端的電池壽命和延伸範圍。
上述WLL和SDMA技術的組合會引起成本增加，這種配置相對於使用電纜的通常固定電話連接沒有競爭力。這是由於對每個業務信道實際上需要多維的定向搜索和跟蹤。還需要多維的脈衝響應測量。如果這個系統還使用碼分多址(CDMA)技術，在接收上需要多維的編碼捕獲。
本發明的目的是提供一種低成本的能夠組合上述WLL和SDMA技術的無線系統。
這一目的是由其中網絡子系統包括用於存貯雙向無線連接參數的裝置的系統達到的。
按照本發明原理，其最大優點是允許在用戶終端和公眾電話網之間以競爭價格執行連接。
下面根據附圖，參照示例將報詳細地描述本發明，其中
圖1表示SDMA的操作原理圖，圖2是解釋根據本發明的網絡子系統的基站框圖，圖3是解釋根據本發明的方法的流程圖。
優選實施例的描述所有應用本發明的無線系統，通過SDMA技術方法能夠更有效地操作。如適用當前的使用TDMA和CDMA系統，但是，本發明不限於這些應用。
圖1解釋按照本發明的操作原理。網絡子系統100利用定向的天線波束。在目前的應用中，網絡子系統100是指通常由網絡操作員控制的固定設備，如基站、基站控制器、網絡管理系統、傳輸設備和交換中心。由基站控制器和其控制的基站統一的整體被叫基站系統。
擁有固定位置象私人住宅那樣的用戶終端120、122的用戶，如果他們需要，可以經過網絡子系統100同某用戶建立連接。相應地，其他用戶可以呼叫用戶終端120、122。第一個用戶終端120的定向天線波束110不會干擾第二個用戶終端122的定向天線波束122。這種構思是指使用定向的天線波束替代或附加於通常的全向天線，或把一個小區劃分為扇形的三個部分。天線波束越窄，小區的容量越大。定向天線波束的方向是可以指出的，例如，根據基站地理位置確定東西方向140。而後，天線波束角是指離開這個方向的角度。例如，第一天線波束110的角度130大約是圖中的20度。第二天線波束112的角度132所對應約大約為110度。如果對發送和接收提供獨立的天線，發送和接收天線波束角可能是不同的數量級。
用戶終端在其傳輸中也可以利用定向的天線波束。最簡單的型式是把一個標準的方向天線連接到用戶終端120，並定向的指向網絡子系統100基站的接收天線陣列。
圖2是根據本發明的基站簡化框圖。圖2僅是用於解釋本發明的基本的框圖，但是對熟練的技術人員自然明白一個通常的基站還包括若干其他功能和結構，這裡將不進行很詳細的描述。實際上，如通常的GSM系統的基站可以利用SDMA技術和通過本發明的方法修改的GSM系統的基站。
基站經信道編碼解碼器210、212、214連接到公眾電話交換網200。信道編碼解碼器完成基帶信號處理。發送和接收波束形成器的陣列200連接到信道編碼解碼器210、212、214。每個波束形成器222、224、226連接到一個信道編碼解碼器210、212、214。波束形成器222、224、226的功能是通過處理髮送和接收中兩者定向天線波束，產生有關方向的信息。經天線陣列230，基站發送和接收定向的天線波束。波束形成器陣列220是通過負責呼叫控制、操作和維護的控制單元240被控制的。控制單元240利用用戶資料庫250，其中存貯有關用戶特徵的信息。
根據本發明，網絡子系統包括用於存貯雙向無線連接參數的裝置。參數可優先地存貯在基站系統的用戶資料庫250中。
網絡子系統包括至少一個公用測量單元，設置用於測量新用戶雙向測試無線連接的參數。在圖2表示的基站中，最好將波束形成器陣列220中的一個波束形成器，例如波束形成器222，使這個波束形成器具有比其他波束形成器較複雜的結構，並包含有一個波束搜索器。因此，這個波束形成器222可稱為公用測量單元。
當一個新的用戶來到這個系統時，雙向測試無線連接首先在網絡子系統100和用戶終端120之間建立。然後，公用測量單元222測量這個測試無線連接的參數。該參數包括如發送波束角、接收波束角、空間接口信道分布和脈衝響應，但是，本發明不限制於此。發送和接收波束角如上面圖1所示。由於用戶終端是不移動的，空間接口信道分布表示對發送和接收之間的定時可測量出總是能夠保持不變的固定數。這個參數被存貯在用戶資料庫250中。根據本發明，資料庫中也可以存貯網絡子系統100的發送功率和/或用戶終端120的發送功率。網絡子系統100最好知道用戶終端120的發送功率，如在測試無線連接期間用戶終端120將此發送通知給網絡子系統。網絡子系統不用測量就自然地知道它自己的發送功率。
當在CDMA系統中使用本發明時，接收器是一個瑞克(rake)接收器。在CDMA中，用戶是通過每個連接特徵的擴頻編碼的方法相互不同來區分的。這個信息是被復用在跟具有相當大的帶寬和特定地偽機的擴頻編碼一起傳輸中發送的。在接收中，寬帶信號用相同的擴頻編碼復用，以便恢復原始發送的窄帶信息。瑞克接收器包括分支，在其中解調接收的多路徑傳播信號成份。根據本發明除其它參數外，還可以測量瑞克接收器中分支的最佳數量，並存貯在用戶數據250中。
網絡子系統構造成當在網絡子系統和用戶終端之間建立一個雙向無線連接時，利用存貯在網絡子系統中的雙向無線連接參數。在圖2所示的基站中，當控制單元240接收一個呼叫建立請求時，它從用戶資料庫250中查詢相應無線連接參數。隨後，控制單元240把這些參數提供給公用波束形成器224和226，並命令它通過這些參數產生定向的天線波束經天線陣列230發送到用戶終端。相應地，在接收中經天線陣列230接收的信號被用來通過接收天線波束角形成一個波束。在連接建立期間，用戶終端也得知空間接口延遲分布，以便用戶知道它可發送的時機。發送功率也能指示給用戶終端。換句話說，用戶終端在自己的存儲器中存貯這些參數，以便呼叫建立期間，網絡子系統不必發送這些給用戶終端。
本發明的最簡型式是通過軟體方法實現，在這種情況下，控制單元240是一個數位訊號處理或通用處理器，並通過軟體執行方法步驟操作。例如，實現本發明也可用HW元件的分離邏輯塊或ASIC(應用專用集成電路)形成。
圖3是以流程圖的型式解釋本方法步驟步驟300首先檢查用戶是不是一個新的用戶，即，是第一次用戶到網絡子系統建立無線連接，還是網絡子系統到用戶建立無線連接，或者這個用戶已經有了一個無線連接，在已經有無線連接情況下已存貯了參數。
步驟302這個用戶是一個新用戶，因而建立一個雙向測試無線連接。
步驟304測量該測試無線連接的參數。
步驟306存貯這些測量的參數。
步驟308這個用戶不是新用戶，因而查找已存貯用戶的參數。
步驟310通過存貯參數，建立一個雙向無線連接。
雖然根據附圖，參照上述示例描述了本發明，本發明不限於這些示例，而在附加權利要求中描述本發明構思範圍內它能有若干方式變化。
權利要求
1．一種無線系統，包括網絡子系統和至少一個用戶終端，該用戶終端具有固定位置和與網絡子系統的雙向無線連接，無線連接利用定向的天線波束，並且網絡子系統包括用於存貯雙向無線連接的參數的裝置。
2．根據權利要求1的系統，其中，網絡子系統包含至少一個用於測量新用戶的雙向無線連接參數的公用測量單元。
3．根據權利要求1的系統，其中，當在網絡子系統和用戶終端之間建立雙向無線連接時，網絡子系統配置成利用存貯在網絡子系統中雙向無線連接的參數。
4．根據權利要求1到3中任何一個的系統，其中，參數包括發送波束角。
5．根據權利要求1到3的任何一個的系統，其中，參數包括接收波束角。
6．根據權利要求1到3的任何一個的系統，其中，參數包括空間接口延遲分布圖。
7．根據權利要求1到3的任何一個的系統，其中，參數包括空間接口脈衝響應。
8．根據權利要求1到3的任何一個的系統，其中，參數包括網絡子系統的發送功率。
9．根據權利要求1到3的任何一個的系統，其中，參數包括有固定位置的用戶終端的發送功率。
10．根據權利要求1到3的任何一個的系統，其中，使用CDMA和瑞克接收器，參數包括瑞克分支的數量。
11．一種用於在無線系統中建立連接的方法，所述無線系統包括網絡子系統和至少一個用戶終端，該用戶終端具有固定位置和與網絡子系統的雙向無線連接，無線連接利用定向的天線波束，該方法包括步驟-對新用戶建立一個雙向測試無線連接；-測量測試無線連接的參數；-存貯這個測量的參數。
12．根據權利要求11的方法，還包括步驟-重新恢復這個用戶的存貯參數，-通過重新恢復參數的方法建立一個雙向無線連接。
13．根據權利要求11和12兩者中任何一個的方法，其中，參數包括發送波束角。
14．根據權利要求11和12兩者中任何一個的方法，其中，參數包括接收波束角。
15．根據權利要求11和12兩者中任何一個的方法，其中，參數包括空間接口延遲分布圖。
16．根據權利要求11和12兩者中任何一個的方法，其中，參數包括空間接口脈衝響應。
17．根據權利要求11和12兩者中任何一個的方法，其中，參數包括網絡子系統的發送功率。
18．根據權利要求11和12兩者中任何一個的方法，其中，參數包括固定位置用戶終端的發送功率。
19．根據權利要求11和12兩者中任何一個方法，其中，所述無線系統利用CDMA和瑞克接收器，參數包括瑞克分支的數量。
20．一種無線系統，包括網絡子系統和至少一個用戶終端，該用戶終端具有固定位置和與網絡子系統的雙向無線連接無線連接使用定向的天線波束，和網絡子系統包括用於存儲雙向無線連接參數的裝置，當一個無線連接建立時，網絡子系統配置成向用戶終端提供至少一個無線連接的參數。
全文摘要
本發明涉及一種無線系統,其中在網絡子系統和固定位置用戶終端之間的無線連接上使用定向的天線波束。這個網絡子系統包括用於存貯雙向無線連接的參數裝置,例如包括發送波束角、接收波束角、空間接口延遲分布圖、空間接口腔衝響應、網絡子系統的發送功率、用戶終端的發送功率和瑞克分支的數量。這個網絡子系統還包括一個測量新用戶的雙向測試無線連接參數的公用測量單元。
文檔編號H04B7/10GK1306705SQ98800726
公開日2001年8月1日 申請日期1998年5月27日 優先權日1997年5月30日
發明者米克·西拉 申請人:諾基亞電信公司