專利名稱：無線蜂窩電信系統(tǒng)中的波束選擇的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線蜂窩電信系統(tǒng)領(lǐng)域，并且尤其涉及波束選擇。
背景技術(shù)：
常規(guī)的移動(dòng)蜂窩系統(tǒng)通常使用扇區(qū)化的基站。每個(gè)扇區(qū)在上行鏈路和下行鏈路方向上都由單個(gè)天線波束覆蓋。
在3GPP系統(tǒng)中，考慮在每一扇區(qū)使用多個(gè)下行鏈路波束的波束形成(參考3GPP TR 25.887 V1.0.0(2001/12)，在此其全部內(nèi)容通過參考被包括在內(nèi))。尤其是，在該技術(shù)報(bào)告中建議能夠?yàn)椴ㄊ褂孟嗤虿煌臄_頻碼。在這種3GPP中，節(jié)點(diǎn)B能夠具有諸如“靈活的波束”或者“固定波束柵格”之類的波束形成能力。
在“An adaptive antenna method for improving downlinkperformance of CDMA base stations(用于改善CDMA基站下行鏈路性能的自適應(yīng)天線方法)”(1998年第五屆IEEE國際研討會(huì)擴(kuò)頻技術(shù)和應(yīng)用論文集(Spread Spectrum Techniques and ApplicationsProceedings)1998，第2卷，第599-603頁，由Ylitalo，J.和Katz，M.所著)和美國專利6,438,389B1中，對于CDMA基站也已經(jīng)考慮了波束形成。這些現(xiàn)有技術(shù)中的下行鏈路波束形成方法的一個(gè)共同特征是由網(wǎng)絡(luò)(或者由基站或者由諸如無線網(wǎng)絡(luò)控制器之類的另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn))來執(zhí)行下行鏈路波束選擇。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種改進(jìn)的、用于下行鏈路波束選擇的通信方法，以及相應(yīng)的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品、用戶設(shè)備和基站。
本發(fā)明提供了一種無線蜂窩電信系統(tǒng)中的通信方法，所述無線蜂窩電信系統(tǒng)包括至少一個(gè)具有波束形成能力的基站。在3GPP系統(tǒng)中，這種基站通常被稱為節(jié)點(diǎn)B。
由基站發(fā)出的每一個(gè)波束具有一個(gè)分配的導(dǎo)頻信號。各種導(dǎo)頻信號由基站覆蓋范圍內(nèi)的用戶設(shè)備接收。用戶設(shè)備測量接收到的導(dǎo)頻信號的信號強(qiáng)度。對波束之一的選擇基于所測量的信號強(qiáng)度，例如，用戶設(shè)備選擇具有最強(qiáng)導(dǎo)頻信號的波束。從用戶設(shè)備發(fā)信號將該波束選擇通知給基站。作為響應(yīng)，基站關(guān)閉未被選擇波束的到用戶設(shè)備的數(shù)據(jù)信道，并且在所選擇的波束上為用戶設(shè)備發(fā)射數(shù)據(jù)信道。
關(guān)閉未被用戶設(shè)備選擇的波束的數(shù)據(jù)信道，具有能夠更好地利用可用帶寬資源的優(yōu)點(diǎn)。尤其是，能夠降低用于在基站與用戶設(shè)備之間形成通信鏈路的總體發(fā)射功率。另外，由于關(guān)閉數(shù)據(jù)信道而消除了干擾，因此提高了通信質(zhì)量。
另一優(yōu)點(diǎn)是與由網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行的選擇相比，由用戶設(shè)備進(jìn)行的波束選擇更為精確。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，通過物理層信令從用戶設(shè)備向基站發(fā)信號通知波束選擇。這具有以下優(yōu)點(diǎn)可以使在波束選擇和關(guān)閉未被選擇波束的數(shù)據(jù)信道之間的等待時(shí)間最小化。
根據(jù)本發(fā)明的另外一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，不僅關(guān)閉未被選擇波束的數(shù)據(jù)信道，而且還關(guān)閉控制信道。然而，不關(guān)閉波束的導(dǎo)頻信號，以便能夠隨時(shí)改變最初的波束選擇。當(dāng)波束選擇改變時(shí)，接通所選波束的相應(yīng)數(shù)據(jù)和控制信道，而關(guān)閉未被選擇波束的數(shù)據(jù)和控制信道。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，數(shù)據(jù)信道是專用物理數(shù)據(jù)信道(DPDCH)、物理下行鏈路共享信道(PDSCH)或者高速物理下行鏈路共享信道(HS-PDSCH)。
根據(jù)本發(fā)明的另外一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，控制信道是專用物理控制信道(DPCCH)或者高速共享控制信道(HS-SCCH)。
本發(fā)明要求用戶設(shè)備(UE)具有波束選擇方面的某些能力。在電信系統(tǒng)中使用遺存用戶設(shè)備的情況下，節(jié)點(diǎn)B為遺存用戶設(shè)備使用一種替換的發(fā)射方案。在3GPP系統(tǒng)中，節(jié)點(diǎn)B能夠在這種情況下使用例如1Tx發(fā)射、2Tx閉環(huán)分集、2Tx時(shí)空發(fā)射分集、開環(huán)(用戶特定的或者固定的)波束成形(參考3GPP TR 25.887)、或者具有扇形天線模式的發(fā)射，并且能夠通過均衡對不同用戶設(shè)備的Tx天線分配，來實(shí)現(xiàn)用不同節(jié)點(diǎn)B天線發(fā)射的功率的均衡。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，無線網(wǎng)絡(luò)控制器向節(jié)點(diǎn)B通知對于哪一個(gè)用戶設(shè)備使用哪一種發(fā)射方案，以及將使用哪種天線。在混合使用遺存用戶設(shè)備和支持波束選擇的用戶設(shè)備的方案中，無線網(wǎng)絡(luò)控制器向節(jié)點(diǎn)B通知對于支持波束選擇的用戶設(shè)備使用本發(fā)明的方法，而對于遺存用戶設(shè)備使用一種替換的發(fā)射方案。


以下將通過參考附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其中圖1說明了本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的流程圖；圖2說明了具有多個(gè)波束的基站；圖3是基站和用戶設(shè)備的方框圖。
圖中附圖標(biāo)記說明200節(jié)點(diǎn)B202天線204用戶設(shè)備206物理層信令模塊208數(shù)據(jù)信道切換模塊210控制信道切換模塊212天線214信號強(qiáng)度測量模塊216波束選擇模塊218物理層信令模塊具體實(shí)施方式
圖1示出了用于執(zhí)行下行鏈路天線波束選擇的流程圖。在步驟100，在節(jié)點(diǎn)B的覆蓋范圍內(nèi)的用戶設(shè)備接收多個(gè)導(dǎo)頻信號。每一個(gè)導(dǎo)頻信號被分配給節(jié)點(diǎn)B的天線波束之一。
在步驟102，用戶設(shè)備測量導(dǎo)頻信號的信號強(qiáng)度。在步驟104，基于測量的導(dǎo)頻信號強(qiáng)度，用戶設(shè)備執(zhí)行對天線波束的選擇。換言之，用戶設(shè)備選擇接收最強(qiáng)導(dǎo)頻信號的天線波束。
在步驟106，用戶設(shè)備將其天線波束選擇發(fā)信號通知給節(jié)點(diǎn)B。優(yōu)選地，通過物理層信令來實(shí)現(xiàn)該操作。作為響應(yīng)，節(jié)點(diǎn)B關(guān)閉未被選擇波束的數(shù)據(jù)和控制信道(步驟108)。另外，用戶設(shè)備的控制從步驟106返回到步驟100，以便持久地重新評估天線波束選擇。
由于降低了用戶設(shè)備和節(jié)點(diǎn)B之間的通信鏈路的總體發(fā)射功率，所以這具有能夠更好地利用網(wǎng)絡(luò)容量的優(yōu)點(diǎn)。另外，發(fā)信號通知波束選擇是快速的，并且由用戶設(shè)備做出的波束確定是精確的。
這可以與基于上行鏈路測量進(jìn)行波束確定的現(xiàn)有技術(shù)中的3GPP解決方案進(jìn)行比較。與本發(fā)明相比，這種現(xiàn)有技術(shù)的解決方案有以下缺點(diǎn)對于上行和下行鏈路，無線傳播條件可能不同，并且還由于技術(shù)原因，波束在上行鏈路和下行鏈路中可能指向不完全相同的方向。在這種情況下，最佳接收波束不一定表示最佳發(fā)射波束。在下文中，從用戶設(shè)備到節(jié)點(diǎn)B的方向被稱為上行鏈路，并且從節(jié)點(diǎn)B到用戶設(shè)備的方向被稱為下行鏈路。
現(xiàn)有技術(shù)的第二個(gè)問題基于這樣的事實(shí)由無線網(wǎng)絡(luò)控制器(RNC)對節(jié)點(diǎn)B和用戶設(shè)備進(jìn)行控制的信令機(jī)制，在RNC選擇波束與用戶設(shè)備和節(jié)點(diǎn)B實(shí)際使用波束之間引入了一到幾秒量級的延遲。在該等待時(shí)間期間，用戶設(shè)備可能已經(jīng)移動(dòng)到在其處將更好地執(zhí)行波束選擇的另一位置處。
圖1的上述方法克服了現(xiàn)有技術(shù)中的3GPP波束選擇機(jī)制的所有這些缺點(diǎn)。
優(yōu)選地，耦合到節(jié)點(diǎn)B的RNC向節(jié)點(diǎn)B和用戶設(shè)備通知節(jié)點(diǎn)B的哪些天線波束是用于發(fā)射的候選波束，并向這些波束分配標(biāo)識符。波束的標(biāo)識符作為信令信息從RNC發(fā)射到節(jié)點(diǎn)B和用戶設(shè)備。優(yōu)選地，在步驟106，用戶設(shè)備將標(biāo)識符之一返回給節(jié)點(diǎn)B，用于發(fā)信號通知波束選擇。優(yōu)選地，將快速層1信令用于該目的。例如，可由用戶設(shè)備將上行鏈路專用物理控制信道(DPCCH)用于該目的。
優(yōu)選地，作為公共導(dǎo)頻信道(CPICH)信號接收導(dǎo)頻信號。然而，圖1的方法不局限于使用公共導(dǎo)頻信道。測量還能夠基于用戶特定的導(dǎo)頻信息。例如，在UMTS中，用戶特定的導(dǎo)頻信息被嵌入在DPCCH中。一般來說，也能夠使用單獨(dú)的用戶特定的導(dǎo)頻信道。為了發(fā)射用戶特定的導(dǎo)頻信息，能夠使用各種發(fā)射方案，諸如碼分或者時(shí)分復(fù)用方案。必須為每一個(gè)候選波束發(fā)射允許用戶設(shè)備測量的導(dǎo)頻信息。
另外，輔公共導(dǎo)頻信道(S-CPICH)能夠用于為候選波束提供導(dǎo)頻信號。另外，也能夠使用主公共導(dǎo)頻信道(P-CPICH)。這種主公共導(dǎo)頻信道將特別有助于支持窄扇區(qū)化，諸如節(jié)點(diǎn)B覆蓋范圍的六個(gè)或更多扇區(qū)。
圖2示出了具有天線202的節(jié)點(diǎn)B 200，該天線202具有波束形成能力。在這里考慮的示例中，節(jié)點(diǎn)B 200的覆蓋范圍被分成3個(gè)扇區(qū)。在每個(gè)扇區(qū)中，節(jié)點(diǎn)B 200使用多個(gè)固定波束用于下行鏈路發(fā)射。在此考慮的示例中，為每個(gè)扇區(qū)使用多個(gè)(兩個(gè))固定波束。
在示例中，為每個(gè)扇區(qū)使用多個(gè)(四個(gè))發(fā)射天線202。在每個(gè)波束中，節(jié)點(diǎn)B 200輻射一個(gè)公共導(dǎo)頻信道(CPICH)。使用3GPPR99的術(shù)語，這能夠是一個(gè)輔CPICH。
用戶設(shè)備204測量候選CPICH信號的接收功率。該候選信號已經(jīng)預(yù)先由從RNC(在圖中未示出)接收到的信令進(jìn)行了標(biāo)識。
基于這些CPICH測量，用戶設(shè)備204判斷節(jié)點(diǎn)B 200應(yīng)當(dāng)使用哪個(gè)波束用于向用戶設(shè)備204進(jìn)行發(fā)射。在下文中，將用戶設(shè)備204選擇的波束稱為“主波束”，而將未被選擇的所有其它候選波束稱為“非主波束”。
在從用戶設(shè)備204收到指示主波束的層1信令消息之后，節(jié)點(diǎn)B200使用標(biāo)識的主波束用于向用戶設(shè)備204發(fā)射數(shù)據(jù)和控制信息。例如，能夠?qū)PDCH、PDSCH或HS-PDSCH用于數(shù)據(jù)發(fā)射，而可以通過DPCCH發(fā)射控制信息。
在非主波束中，節(jié)點(diǎn)B 200關(guān)閉數(shù)據(jù)發(fā)射，即關(guān)閉DPDCH。
另外，也有可能關(guān)閉非主波束的控制信道，即，關(guān)閉DPCCH，以便進(jìn)一步使總體發(fā)射功率最小化并且進(jìn)一步減少干擾。用戶設(shè)備204不需要非主波束的控制信道。應(yīng)當(dāng)注意在圖2中，只顯示了從節(jié)點(diǎn)B 200到用戶設(shè)備204的下行鏈路發(fā)射。在上行鏈路中，節(jié)點(diǎn)B200可自由使用與用于下行鏈路的波束圖不同的波束圖，以便接收和/或處理用戶設(shè)備204發(fā)射的信號，例如，固定波束形成、用戶特定的波束形成或者任何其他信號組合技術(shù)。
圖3示出了節(jié)點(diǎn)B 200和用戶設(shè)備204的更詳細(xì)的方框圖。
節(jié)點(diǎn)B 200具有物理層信令模塊206、數(shù)據(jù)信道切換模塊208和控制信道切換模塊210。
用戶設(shè)備204具有天線212、信號強(qiáng)度測量模塊214、波束選擇模塊216和物理層信令模塊218。
當(dāng)用戶設(shè)備204在基站200的覆蓋范圍之內(nèi)時(shí)，該用戶設(shè)備204從RNC(圖3中未示出)接收帶有基站200的波束標(biāo)識符的信令信息?；?00直接從RNC接收這些標(biāo)識符。
用戶設(shè)備204借助于信號強(qiáng)度測量模塊214，為每一個(gè)波束測量從基站200發(fā)射的導(dǎo)頻信號的信號強(qiáng)度。借助于波束選擇模塊216，選擇最強(qiáng)的導(dǎo)頻信號和其相關(guān)的波束標(biāo)識符。
借助于物理層信令模塊218，通過層1信令將表示用戶設(shè)備204的波束選擇的波束標(biāo)識符從用戶設(shè)備204發(fā)信號通知給基站200。該信令信息由基站200的物理層信令模塊206接收。作為響應(yīng)，基站200借助于數(shù)據(jù)信道切換模塊208和控制信道切換模塊210，關(guān)閉未被用戶設(shè)備204選擇的非主波束的數(shù)據(jù)和控制信道。
權(quán)利要求
1.一種無線蜂窩電信系統(tǒng)中的通信方法，所述無線蜂窩電信系統(tǒng)包括至少一個(gè)具有波束形成能力的基站，該方法包括以下步驟由用戶設(shè)備接收至少第一導(dǎo)頻信號和第二導(dǎo)頻信號，其中第一導(dǎo)頻信號分配給第一波束，第二導(dǎo)頻信號分配給第二波束；測量至少第一和第二導(dǎo)頻信號的信號強(qiáng)度；基于導(dǎo)頻信號強(qiáng)度的測量，選擇至少第一和第二波束中的一個(gè)；將波束選擇發(fā)信號通知給基站；關(guān)閉未被用戶設(shè)備選擇的波束的到用戶設(shè)備的數(shù)據(jù)信道；使用所選擇的波束用于到用戶設(shè)備的數(shù)據(jù)信道的發(fā)射。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，通過物理層信令來實(shí)現(xiàn)發(fā)信號通知波束選擇。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，數(shù)據(jù)信道是專用物理數(shù)據(jù)信道、物理下行鏈路共享信道、高速物理下行鏈路共享信道或攜帶前向接入信道的物理信道。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，關(guān)閉沒有被用戶設(shè)備選擇的波束的到用戶設(shè)備的控制信道。
5.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，用于在無線蜂窩電信系統(tǒng)中選擇基站的至少第一和第二波束之一，該計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品具有用于執(zhí)行以下步驟的程序裝置確定已經(jīng)由用戶設(shè)備接收的至少第一和第二導(dǎo)頻信號的信號強(qiáng)度，該導(dǎo)頻信號被分配給基站的相應(yīng)波束；選擇至少第一和第二波束中具有最強(qiáng)導(dǎo)頻信號的一個(gè)；將波束選擇發(fā)信號通知給基站。
6.一種用于無線蜂窩電信系統(tǒng)的用戶設(shè)備，包括用于接收無線蜂窩電信系統(tǒng)的基站(200)的各第一和第二波束的至少第一和第二導(dǎo)頻信號的裝置(212)；用于測量至少第一和第二導(dǎo)頻信號的信號強(qiáng)度的裝置(214)；用于選擇至少第一和第二波束中具有最強(qiáng)導(dǎo)頻信號的一個(gè)的裝置(216)；用于將所述選擇發(fā)信號通知給基站的裝置(218)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的用戶設(shè)備，其特征在于，用于發(fā)信號通知波束選擇的裝置適于借助于物理層信令來實(shí)現(xiàn)發(fā)信號通知。
8.一種用于無線蜂窩電信系統(tǒng)的具有波束形成能力的基站，該基站包括用于從用戶設(shè)備接收波束選擇信號的裝置(206)；用于關(guān)閉未被選擇波束的到用戶設(shè)備的數(shù)據(jù)信道的裝置(208)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的基站，其特征在于，用于接收選擇信號的裝置適合于通過物理層信令接收選擇信號。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的基站，還包括用于關(guān)閉未被選擇波束的到用戶設(shè)備的控制信道的裝置(210)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種無線蜂窩電信系統(tǒng)中的通信方法，所述無線蜂窩電信系統(tǒng)包括至少一個(gè)具有波束形成能力的基站，所述方法包括如下步驟由用戶設(shè)備接收至少第一導(dǎo)頻信號和第二導(dǎo)頻信號，其中第一導(dǎo)頻信號分配給第一波束，第二導(dǎo)頻信號分配給第二波束；測量所述至少第一和第二導(dǎo)頻信號的信號強(qiáng)度；選擇所述至少第一和第二波束中具有最強(qiáng)導(dǎo)頻信號的一個(gè)；將波束選擇發(fā)信號通知給基站；關(guān)閉未被用戶設(shè)備選擇的波束的到用戶設(shè)備的數(shù)據(jù)信道。
文檔編號H04B7/26GK1582043SQ200410055169
公開日2005年2月16日 申請日期2004年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月11日
發(fā)明者福爾克爾·布勞恩, 迪特里?！げ呃? 科內(nèi)利斯·赫克 申請人:阿爾卡特公司