[发明专利]用于移动通信系统的束分多址系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及移动通信系统的多址技术，尤其涉及一种束分多址系统及其方法，其在一个小区中同时采用波束成形技术和多波束成形模式以允许实现多接入。

背景技术

在移动通信系统中，需要利用有限频率和时间来实现通信。为此，需要一种多接入(multiple access)技术。发展到现在的典型的多址技术的例子有频分多址(Frequency Division Multiple Access；以下称作“FDMA”)、时分多址(Time Division Multiple Access；以下称作“TDMA”)、码分多址(Code Division Multiple Access；以下称作“CDMA”)、正交频分多址(Orthogonal Frequency Division Multiple Access；以下称作“OFDMA”)等。

FDMA技术对频率资源进行划分，并将其分配到各自的移动站，以实现多接入。TDMA技术将时间资源进行划分，并分配到各自的移动站，以实现多接入。CDMA技术将正交码分配到各自的移动站，以实现移动站多接入。OFDMA技术划分和分配正交频率资源，以最大化资源的利用效率。

在移动通信系统中，有限频率和时间被划分由多个用户使用，且移动通信系统的容量(capacity)依靠给定的频率和时间而受限制。所期待的是，移动通信系统所需的容量在未来随着移动站数量的增加而增加，且各自移动站所需的数据量也被增加。然而，既然各系统能用的频率/时间资源是受限的，因此为了增加系统的容量需要开发利用除频率/时间资源以外的其他资源的技术。

同时，空分方案已经被提出来以增加系统的容量。此处，空分方法划分空间资源。

有一种利用多输入多输出(Multiple Input Multiple Output；以下称作“MIMO”)天线的方法是为现有的空分方法中的一个例子。在利用MIMO天线的空分方法中，多个发射天线和多个接收天线架设在一个移动站上，该移动站利用不同的发射天线和接收天线来进行通信。容量能以架设在移动站和基站上的天线个数的最小值被增加。

然而，既然移动站是移动式的设备，能架设在移动站上的天线的个数是有限的。因此，传统的方法存在不能充分地增加系统容量的问题。

一种利用抛物(parabolic)天线进行卫星通信的空分方法已经作为另一种空分方法被提出。然而，这种空分方法存在一个问题，由于抛物天线的特性，基站不能同时接收来自多个方向的信号，且难于适应性地改变天线的波束方向。

发明内容

因此，本发明已经解决了上述问题。本发明的目的在于提供一种用于移动通信系统的束分多址系统及其方法，作为利用相控阵列天线的空分方法。

为了实现该目的，一种移动通信系统的基站中的束分多址系统，包括：初始移动站信息接收器，用于接收移动站在初始通信过程中全方向地发送的初始移动站信息；移动站位置和速度检测器，用于从所述初始移动站信息接收器的所述初始移动站信息中检测所述移动站的位置和移动速度；下行链路波束发生器，用于基于所述移动站位置和速度检测器传送的所述移动站的位置和移动速度生成下行链路波束，并在每个所述下行链路波束的宽度和方向中至少调整一个；以及下行链路波束发送器，用于通过相控阵列天线向所述移动站发送由所述下行链路波束发生器生成的所述下行链路波束。

根据本发明的第二方面，一种移动通信系统的移动站中的束分多址系统，包括：移动站位置和速度检测器，用于检测移动站的当前位置和移动速度；初始移动站信息发送器，用于向基站全方向地发送包括所述移动站的当前位置和移动速度的初始移动站信息；下行链路波束接收器，用于接收来自所述基站的下行链路波束；上行链路波束发生器，用于追踪由所述下行链路波束接收器接收的所述下行链路波束的方向，并生成上行链路波束；以及上行链路波束发送器，用于向所述基站发送由所述上行链路波束发生器生成的所述上行链路波束。

根据本发明的第三方面，一种移动通信系统的基站中的束分多址方法，包括步骤：(a)接收移动站在初始通信过程中全方向地发送的初始移动站信息；(b)从所述步骤(a)接收到的所述初始移动站信息中检测所述移动站的位置和移动速度；(c)基于所述步骤(b)检测到的所述移动站的所述位置和所述移动速度信息生成下行链路波束，并在每个所述下行链路波束的宽度和方向中至少调整一个；以及(d)通过相控阵列天线向所述移动站发送所述步骤(c)中生成的所述下行链路波束。