专利名称：移动无线通信网络和配置移动无线网络的方法
技术领域：
本发明涉及移动无线通信网络，更特别涉及用于配置移动无线网络的装置和方法。
人们知道无线网络是由多个在空间上配置和安排以提供无线覆盖区域的互相连接的基站构成的，在这些覆盖区内移动站可方便地利用无线信号传送数据。与网络的每个基站相关的是，能够优先于任何其它基站而与那个基站实现无线通信的一个地理区域。地理区域被称为小区，由这些小区组成移动无线网络的覆盖区域。
移动无线网络的特性在于在其中发送无线信号的无线频率带宽被一个以上的移动站同时用来在移动站和基站之间发送信号，和相应地一个以上的基站用来从基站到移动站传送信号，同时由移动无线电网支持的电话交谈可以大量增加。结果，在有同波干扰信号的情况下，能从希望的信号中恢复数据。
在诸如根据全球移动系统(GSM)操作的一个时分移动无线网络的情况中，无线频率载波信号按时间划分为时隙，这些时隙被分配给不同的移动站。然而，给预定基站群内的每个基站分配一组无线频率载波。根据基站群的重复利用，把这些无线频率载波再分配给其它基站，这样无线电频率以预定频率复用模式复用，该复用模式反映在基站群内。在码分多址(CDMA)系统的情况中，安排在与从其它移动站发送信号在相同的无线频率带宽内同时发送无线信号。通过组合无线信号和与移动站有关的唯一扩展码来分离来自不同移动站的信号。尽管同时收到了从其它移动站发送的干扰信号，但通过把收到的无线信号与相关于接收机知道的希望信号的扩展码进行比较，能够恢复由希望的信号代表的数据。因此移动无线网络在增加能够同时支持的通信信道数目和容忍由网络的无线接收机导致的同信道干扰量之间进行了折中，同时仍然允许数据传送。
虽然配置移动无线网络的基站以实现最有效地利用分配给移动无线网络的无线频谱，但网络中的某些基站会比网络中的其它基站经受更高电平的同信道干扰。每个基站上的接收机经受的同信道干扰将取决于与基站相联的小区内的移动站数目和发送到那个基站的无线信号所经历的传播条件。类似地，基站的每个接收机所经受的相邻信道干扰尤其取决于小区内的移动站发送的每个无线信号所经历的频率漂移，和从工作在相邻频段的无线系统中产生的带外干扰。
在移动无线网络的每个基站内提供了一个接收机滤波器以便尽可能地抑制同信道干扰和相邻信道干扰。在公知网络中，滤波参数将接收机滤波器特性设定为在所有条件下提供良好性能的一些预定值。然而由于同信道和相邻信道的干扰电平在每种单独的情况下会有所不同，所以这种预定滤波器参数不能获得最优性能。另一方面，参数的完全自动适应选择常常非常复杂并在当干扰特性改变时基站连续试图使滤波器参数去适应会造成不稳定性，某种程度上说，永远达不到滤波参数的最优选择。
因此，本发明的一个目的是提供移动无线网络，在该网络内，网络的基站比较接近于对在每个基站位置上接收的信号的特性的最佳化。
本发明通常属于由具有可配置的接收机滤波器的基站和移动无线网络控制器构成的移动无线网络，所述的移动无线网络控制器根据在每个基站各处接收的无线信号特性来配置接收机滤波器。这些特性可以包括当检测希望的无线信号时所经历的适量的同信道和相邻信道的干扰。
根据本发明提供了包括多个可操作耦合的基站，将这些基站安排用来利用无线信号与移动站传送数据，每个基站具有用来从无线信号中检测和恢复数据的接收机和移动网络控制器，移动网络控制器耦合到基站并通过给基站传送控制数据而安排来监视和控制基站的操作，其特征在于每个接收机具有可控制的接收机滤波器，在移动网络控制器的作用下实现此滤波器配置，因此单独配置每个基站的接收机滤波器。
对每个基站来说，各基站处的接收机所经受的同信道干扰和相邻信道干扰会不同，因此不能在每个基站中都使用一种接收机滤波器以此来提供最优性能。然而，通过给基站提供可配置滤波器并安排移动无线网络控制器根据在基站收到的无线信号的特性来配置接收机滤波器，则基本上能够个别优化每个基站的接收机滤波器性能。
有利地是，接收机还进一步具有根据滤波器控制数据配置可控制接收机滤波器的装置。此外，还可以为接收机提供用于测量接收信号特性的装置，并且移动网络控制器可以依据所测特性的结果操作以便配置可控滤波器。
配置可控制滤波器的装置可以具有一组滤波器参数，每组参数为滤波器提供具有特定滤波器特性的预定冲激响应，滤波器控制数据可以指示要用哪个滤波器参数来配置滤波器。滤波器控制数据可以包括由移动无线网络控制器发送到基站的滤波器参数。例如，滤波器参数可以把滤波器配置成高通、低通或带通滤波器。可配置滤波器可以配置为梳状滤波器并且滤波器参数可以包括提供梳状滤波器的信道冲激响应的零点。
可控滤波器包括有限冲激响应滤波器是另一个优势，和/或每个滤波器参数包括有限冲激响应滤波器的系数。滤波器参数还可以包括限冲激响应滤波器的阶数和相应每阶的系数。
配置可控滤波器的装置可以进一步包括适应滤波器系数的装置，并且滤波器系数还可以包括滤波器系数自适应步长。接收机还包括一个自适应天线系统，该系统具有用于适应自适应天线的天线系数的装置，并且滤波器参数还可以包括在用于控制自适应天线系统的装置中使用的天线自适应参数。天线自适应参数可以包括空间滤波器系数、瞬时滤波器系数、空间或瞬间滤波器的多个抽头和自适应步长。
根据本发明的另一方面，提供了配置移动无线网络的每个基站接收机的参数的方法，该方法包括步骤测量基站接收的无线信号的特性，根据所测特性的结果为基站的接收机滤波器确定适宜的滤波器参数，并在移动网络控制器的控制下安排根据这些参数配置的接收机滤波器。
现在参考附图仅利用示例的方式来描述本发明的一个目的，其中
图1是移动无线网络的示意方框图；和图2是在图1所示的移动无线网络中使用的基站的示意方框图。
本发明在任何移动无线网络，特别在安排移动站通过与其它移动站同时发送无线信号来传送数据的无线移动网络中得到应用，此时在基站上会产生同信道干扰。因此本发明在诸如无线频率信道被在空间分离的基站群复用的GSM的时分多址系统、或者在诸如利用扩频码分离同时发送的信号的宽带CDMA(W-CDMA)或时分CDMA(TD-CDMA)的码分多址(CDMA)系统中得到应用。
作为本发明示例实施例的一个说明，考虑为TD-CDMA移动无线网络，该网络的一个例子在图1中示出。在图1中，移动站MS通过经表示为线路1的无线信号传送数据而操作以便与移动站彼此传送数据，和与连接到例如可以是公共电话交换网的固定有线网络的终端T传送数据。与基站BS相关的小区由虚线2表示。为每个基站装备实施无线信号的发送和接收的发送接收天线6。类似地，为移动站MS提供发送接收天线8。利用经导线4连接到移动网络控制器NET的基站BS传送无线信号。移动网络控制器NET操作以便提供移动无线网络的基站的互连并控制基站配置达到基本上优化移动无线网络容量的效果。移动网络NET还经由导线5构成与固定网络PSTN的连接。
图1所示的移动网被安置提供移动站MS，可根据TD-CDMA接入到无线通信信道。TD-CDMA在相同频率上和在相同时隙内支持相同小区中的多个通信信道。为了从希望的无线信号中检测和恢复数据，为基站BS和移动站MS提供用于检测同时收到的不需要的信号和用于从希望的信号中去除这些不需要信号的装置，所说的需要的信号是指安排接收机从中恢复数据的信号。虽然为移动站和基站内的接收机提供了用于去除来自小区内同时发送的其它移动站的不需要的信号的装置，但存在有基站内的接收机能够容许的不需要信号或同信道干扰量的一个限度。绝大多数同信道干扰在小区之内产生。为了最优化移动无线网络的容量，把分配给每个基站的频率信道和把分配给尽可能多地在空间上分离的其它基站的频率信道进行复用。通过在空间上分离使用相同频率的基站，从使用相同频率的另一个小区中产生的、在自移动站或小区的移动站内的接收机上进行检测的非希望的干扰信号能量的电平被减小为小区间传播路径损耗的结果。以这种方式基本上优化了根据TD-CDMA操作的移动无线网络的容量。
正如已解释的，对图2所示的移动无线网络的性能和容量的限制之一是接收机能够容许的同信道干扰量。为了减少同信道干扰，为移动无线网络内的基站装备了安排尽可能地抑制非希望的同信道干扰的接收机滤波器。另一个对希望的无线信号的干扰产生于相邻信道干扰，其中来自相邻频率信道的信号进入到希望的信号的频率信道中，对于希望的信号来说，等于增加了噪声能量。相邻信道干扰可能由例如工作在此移动无线系统的相邻带宽内的另一个无线系统造成的，或者可能起因于频率漂移到由移动无线网络内的基站或移动站发送的无线信号而使来自相邻通信信道的无线信号将信号能量引入到希望的信号的无线频率带宽内。
根据一组滤波器参数确定每个基站中的接收机滤波器的特性，所说的滤波器参数根据接收信号通过接收机滤波器时经历的频率来定义衰减量。然而，滤波器参数的选择将取决于在基站接收的干扰的类型和特性。例如，对于较强的相邻信道干扰来说，接收机滤波器应当是一个很窄的低通滤波器。但这种滤波器对同信道干扰的灵敏度很差。对于较强的同信道干扰来说，滤波器应当在希望的信号的频率信道之内体现高通习性。此滤波器之后应跟随适度的低通滤波器以便抑制相邻信道干扰。这种情况也适宜于例如以400KHz或更高数量级的某频率分离无线频率信道的GSM系统。然而相邻信道的最优情形和同信道干扰之间的任何折中产生了次最优接收机性能。结果，由于基站将遭受比若把接收机滤波器的滤波器参数设为最优值时应具有的同信道或相邻信道的干扰更高的同信道和相邻信道的干扰量，所以用于接收机滤波器的预定滤波器参数的标准组对移动无线网络的性能总是引起限制。
为了给图1所示的移动无线小区中的基站提供根据经历的干扰条件选择接收机滤波器参数的装置，所以为移动无线网络中的每个基站装备了可以在来自移动网络控制器的影响下利用控制数据进行配置的可配置接收机滤波器。在图2中出示了包含在带有这种设施的一个基站BS之内的接收机，其中在图1中出现的部件具有相同的数字标记。
在图2示出形成图1所示的一个基站部件的接收机7。给此接收机提供了多个天线6，天线6连接到自适应天线组合器8，二者共同形成天线自适应系统。由天线6检测的无线信号利用自适应天线组合器8进行组合以便形成合成信号并送至第一接收机滤波器10。信号由第一接收机滤波器10滤波之后接着被连接到第一接收机滤波器10的输出端的第二接收机滤波器12滤波，然后，由第二接收机滤波器12滤波之后的信号馈送到检测器14。检测器14操作以便恢复由无线信号1传送的数据并产生用于控制自适应天线组合器8的参数的控制信号。恢复的数据在导线30上输出。
第一和第二滤波器10、12是可配置的接收机滤波器，并根据例如从滤波器控制器16馈送的滤波器参数进行配置。滤波器控制器16提供形成导线4的局部的输入端18，所说的导线4把移动无线网络的基站BS连接到移动无线网络控制器NET。滤波器控制器16具有来自自适应天线组合器8的输出端的一个输入点20、和去往自适应天线组合器的一个输出端22、以及去往第一接收机滤波器的输出端4、和去往第二接收机滤波器的输出端26。
在操作中，滤波器控制器16从输入端导线20中接收合成的无线信号1。滤波器控制器16接着操作以便分析诸如在天线6检测的基站所经受的相邻信道和同信道干扰的有关干扰信号量。在接收机天线上检测的干扰分析接着经输出端导线19传送到网络控制器NET，所说的输出端导线19形成基站经其连接到网络控制器的导线4的局部。根据干扰分析结果，移动网络控制器NET操作以便经输入端导线18发送信号到滤波器控制器16，一组滤波器参数的信号应该用来配置第一和第二接收机滤波器10，12。例如，可以给滤波器控制器16提供广义上定义的高通、低通或带通滤波器的一组滤波器参数。这些滤波器参数经导线24，26装入第一和第二接收机滤波器10，12，以便利用第一和第二滤波器最优化滤波接收的合成无线信号。或者，滤波器参数本身能够响应收到的无线信号的测量特性而从网络控制器发送到基站。在这种情况下，滤波器控制器16会经由导线18接收这些滤波器参数并相应地配置第一和第二接收机滤波器10，12。滤波器参数可包括在滤波时要用的抽取率，并因此包括形成第一和第二滤波器的有限冲激响应滤波器的抽头延迟线中的多个阶数。此外，第一或者第二滤波器，或二者可以是梳状滤波器，在梳状滤波器的情况下，参数将规定表示为分接延迟线系数的冲激响应的零点。作为另一个替代，滤波器控制器16应包括一组滤波器参数，这些参数的任何一个能够在网络控制器NET的控制下加载到第一或第二接收机滤波器中。还可以想到加载滤波器参数的其它装置和其它滤波器类型。
在使第一和第二接收机滤波器10，12的冲激响应自适应的情况下，因为这些滤波器的冲激响应的系数对时间进行适应，所以滤波器控制器进一步操作以便在网络控制器的影响下改变这些滤波器的适应速度或自适应步长。在这种情况中，或者把自适应步长从网络控制器NET发送到滤波器控制器16，或者把一组适应步长存储在滤波器控制器16中，并根据从网络控制器NET发送的信号安排这些自适应步长的选择。还可以想到调整自适应步长的其它方式。
可以把图2所示的自适应天线组合器8配置为英国待审专利申请号No.9804785.5中所描述的。在这种情况下，用在自适应天线组合器中的一个参数使用在形成该自适应天线系统的部件的空间和瞬间滤波器中的一个自适应步长。正如接收机滤波器10，12的冲激响应的情况一样，可以根据移动站移动时的相关速度优化自适应速度和自适应步长。由于该自适应步长是在自适应处理中由不准确引入的噪声和在足够快的冲激响应中不能跟踪变化而引入的噪声之间的折中量，所以需要这样作。例如，如果发现由基站服务的小区内的那个移动站以相对高的速度移动，诸如若小区服务高速公路或铁路线，并因此要求冲激响应系数快速改变，那么需要相对大的自适应步长。另一方面，例如，如果基站正在为处于步行街的移动站服务，那么要求较小的自适应步长。因此，可以根据提供给滤波器控制器16的测量的无线信号特性为每个基站进行个别优化。此外，滤波器控制器16可以操作以便把另外的参数引入到自适应天线组合器8，诸如在耦合到天线6的空间滤波器中使用的多个抽头、和出现在与每个天线有关的瞬时滤波器中的抽头数目。
对当前和先前描述的示例实施例可以进行各种修改而不脱离本发明的范围。例如可以想到除提到的那些滤波器以外的其它滤波器类型，和用于配置这些滤波器类型的装置也是允许的，同时仍然落如本发明的范围之内。
权利要求
1.一种移动无线通信网络，包括多个可操作连接的基站(BS)，安排使用无线信号(1)与移动站(MS)传送数据，每个基站具有接收机(7)，接收机可从所述无线信号(1)中检测和恢复数据，和移动网络控制器(NET)，耦合到基站(BS)并通过与所述基站传送控制数据安排来监视和控制基站(BS)的操作，其特征在于每个所述接收机(7)具有可控制的接收机滤波器(10，12)，在移动控制器(NET)的干预下实现可控制的接收机滤波器的配置，由此单独地最优化每个基站的接收机滤波器。
2.根据权利要求1所述的移动无线通信网络，其中所述接收机(7)还包括根据滤波器控制数据配置可控制接收机滤波器(10，12)的装置(16)。
3.根据权利要求1或2中任何一个所述的移动无线通信网络，其中所述接收机(7)还装备有用于测量接收的信号特性的装置(16)，并且所述移动网络控制器(NET)根据所述测量的特性的结果操作以便配置可控制滤波器(10，12)。
4.根据权利要求2或3所述的移动无线网络，其中配置可控制滤波器(10，12)的装置(16)具有一组滤波器参数，每个滤波器参数为滤波器提供具有特定滤波器特性的预定冲激响应，并且其中滤波器控制数据指示出要利用哪个滤波器参数来配置滤波器。
5.根据权利要求2或3的移动无线网络，其中滤波器控制数据包括由移动无线网络控制器发送到基站的滤波器参数。
6.根据权利要求4或5所述的移动无线网络，其中滤波器参数把滤波器配置成高通、低通滤波器或带通滤波器等。
7.根据上述任何一个权利要求所述的移动无线网络，其中滤波器参数把滤波器配置为梳状滤波器，并且滤波器参数包括该梳状滤波器的信道冲激响应的零点。
8.根据上述任何一个权利要求所述的移动无线网络，其中可控制滤波器(10，12)还包括有限冲激响应滤波器，并且滤波器参数包括此有限冲激响应滤波器的系数。
9.根据上述任何一个权利要求所述的移动无线网络，其中滤波器参数包括有限冲激响应滤波器的阶数和相应于每阶的系数。
10.根据权利要求9所述的移动无线网络，其中配置可控制滤波器(10，12)的装置(16)还包括适应此滤波器系数的装置，并且滤波器参数还包括滤波器系数自适应步长。
11.根据上述任何一个权利要求所述的移动无线网络，其中接收机(7)还包括一个自适应天线系统(6，8)，该系统具有用于自适应该自适应天线的天线系数的装置(8)，并且滤波器参数还包括在用于控制该自适应天线的装置中使用的天线自适应参数。
12.根据上述任何一个权利要求所述的移动无线网络，其中天线自适应参数包括空间滤波器系数、瞬间滤波器系数、空间或瞬间滤波器的多个抽头和自适应步长。
13.配置移动无线网络的每个基站(BS)的接收机(7)的参数的方法，所述方法包括以下步骤测量由基站(BS)接收的无线信号(1)的特性；根据所述测量特性的结果为所述基站的接收机滤波器(10，12)确定适宜的滤波器参数；和在移动网络控制器的控制下，安排接收机滤波器(10，12)根据这些参数进行配置。
14.根据权利要求13所述的方法，其中无线信号(1)的特征包括来自非希望的无线信号中的一定数量相邻信道和通信道干扰，并且其中安排滤波器参数实现为至少低通滤波器和高通滤波器之一以便提供对相邻或同信道干扰信号的抑制。
15.根据权利要求14所述的方法，其中滤波器参数包括一组确定滤波器冲激响应的滤波器抽头系数。
16.根据权利要求13到15中任何一个所述的方法，其中无线信号的特性包括希望的信号以此变化的速度，并且滤波器参数包括滤波器系数要适应的一个数量。
17.根据权利要求13到16的任何一个所述的方法，其中无线信号的特性包括希望的信号以此变化的速率，并且滤波器参数包括滤波器系数要适应的一个数量。
18.根据权利要求13到17的任何一个所述的方法，其中接收机(7)还包括自适应天线系统(6，8)，移动网络控制器根据无线信号特性的结果设定适应此天线系统的天线系数的速度。
19.此前参考附图描述的移动无线网络。
全文摘要
一种无线通信网络,包括多个可操作连接的基站(BS),安排用于利用无线信号(1)与移动站(MS)传送数据,每个基站具有接收机(7),使用中进行操作以便从所述无线信号(1)中检测和恢复数据,和移动网络控制器(NET),耦合到基站(BS)并通过与所述基站传送控制数据安排来监视和控制基站(BS)的操作,其特征在于:每个所述接收机(7)具有可控制的接收机滤波器(10,12),在移动控制器(NET)的影响下实现可控制的接收机滤波器的配置,由此单独地最优化每个基站的接收机滤波器。移动无线网络可以是GSM、W－CDMA或TD－CDMA网络。
文档编号H04B1/18GK1267144SQ0010403
公开日2000年9月20日 申请日期2000年3月13日 优先权日1999年3月11日
发明者L·拉德马彻尔, J·戈斯纳, J·赫尔姆斯, N·勒彻尔, H·诺藤斯泰纳, A·斯普莱特 申请人:西门子公司