專利名稱：用于在無線通信網(wǎng)絡(luò)中提供通信的系統(tǒng)架構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于在無線通信網(wǎng)絡(luò)中執(zhí)行通信的方法、基站、移動臺以及無線通信網(wǎng)絡(luò)。
背景技術(shù)：
本部分介紹可以有助于促進(jìn)對本發(fā)明的更好理解的方面。由此，本小節(jié)中的記載應(yīng)在此意義下閱讀，而不應(yīng)被理解是被承認(rèn)為屬于現(xiàn)有技術(shù)或者不屬于現(xiàn)有技術(shù)。為了向具有極高移動性的乘客(例如，在飛機(jī)、火車等之中)有效地提供寬帶通信服務(wù)，應(yīng)當(dāng)允許這些乘客使用其自己的常規(guī)通信設(shè)備(電話、膝上型計算機(jī)卡，等等)。從基站到移動臺以及從移動臺到基站的通信的頻譜效率應(yīng)當(dāng)較高，以提供真正的寬帶服務(wù)以及保持基站的數(shù)目和/或所需傳輸資源(例如，授權(quán)頻譜)較低，而同時服務(wù)于大量高速交通工具(例如，飛機(jī)、火車)。而且，優(yōu)選的是盡可能地復(fù)用為經(jīng)典蜂窩移動通信而構(gòu)造的標(biāo)準(zhǔn)化硬件，以便保持產(chǎn)品低成本，以及提供與特定供應(yīng)商的已有標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品可分離的解決方案。這種系統(tǒng)可以是使用基站天線的蜂窩系統(tǒng)，其中基站天線在天線特性中具有較寬的主瓣，以覆蓋小區(qū)的大部分。移動臺使用網(wǎng)絡(luò)耦合以便連接至高移動性運(yùn)輸對象(例如， 飛機(jī)、火車)之內(nèi)的內(nèi)部微型小區(qū)。此微型小區(qū)可以是多標(biāo)準(zhǔn)小區(qū)，支持例如GSM、WLAN、 UMTS等。備選地或附加地，還可以提供與高移動性運(yùn)輸對象內(nèi)的最終用戶終端(由乘客、工作人員等使用)的有線線路(線纜)連接。用于為多個高速交通工具服務(wù)的多址方案將是時分多址(TDMA)方案或者頻分多址(FDMA)方案或二者的組合。然而，這些多址方案沒有將一個小區(qū)內(nèi)所服務(wù)的高速交通工具的空間分離考慮在內(nèi)。由此，這些方案沒有達(dá)到理論上可能的頻率效率。而且，已有的標(biāo)準(zhǔn)移動通信硬件和軟件必須進(jìn)行修改，以便適應(yīng)火車和飛機(jī)中移動中的移動臺非常高的速度。這里的缺陷在于無法再給出這種移動性解決方案的可分離性。這意味著，例如，這種高移動性插入解決方案以及標(biāo)準(zhǔn)蜂窩解決方案的開發(fā)無法分離， 這可能導(dǎo)致增加的成本，并且將高移動性解決方案約束于針對特定移動通信標(biāo)準(zhǔn)的特定產(chǎn) O發(fā)明目的本發(fā)明的目的是提供允許提供高效的移動通信的方法、基站、移動臺和通信系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個方面實(shí)現(xiàn)為一種用于在無線通信網(wǎng)絡(luò)中執(zhí)行通信的方法，包括在無線通信網(wǎng)絡(luò)的移動性服務(wù)器中接收關(guān)于至少一個移動中的移動臺的移動性信息；以及在基站中，使用來自移動性服務(wù)器的移動性信息來計算天線權(quán)重，該天線權(quán)重將應(yīng)用于天線陣列的天線元件以用于優(yōu)選地使用空分多址SDMA來操縱由天線陣列生成的去往移動中的移動臺的波束，優(yōu)選使用空分多址SDMA來進(jìn)行所述操縱。
發(fā)明人提出通過使用天線陣列的波束成形來利用所服務(wù)的移動中的移動臺的空間分離以便服務(wù)于不同的移動臺，當(dāng)同一小區(qū)(=扇區(qū))中定位有不止一個移動臺時， 優(yōu)選地使用SDMA。這種活動天線陣列可以包括N個收發(fā)機(jī)和N個空間上靠近的(例如， lambda(波長)/2)天線元件中的多個。垂直方向和水平方向二者中的天線元件的平面布置可以允許在三個球坐標(biāo)的兩個中(即，在方位角和垂直方向上)的二維波束成形，而傳統(tǒng) (一維)波束成形僅限于一個球坐標(biāo)(方位角)，因?yàn)閭鹘y(tǒng)天線元件陣列通常是垂直疊置的，使得復(fù)數(shù)天線權(quán)重只能應(yīng)用于垂直天線元件的整個疊置體。當(dāng)移動臺在三維空間中分布時可以使用二維波束成形布置，對于諸如飛機(jī)等高速交通工具而言情況將是如此。當(dāng)然， 也可以使用僅適于執(zhí)行(傳統(tǒng)的)一維波束成形的天線陣列。用于此操作的天線權(quán)重向量通常具有多個元素，因?yàn)樵诨顒雨嚵兄写嬖谔炀€元件，導(dǎo)致每個天線陣列一個IQ(同相/正交)時間序列。權(quán)重向量繼而根據(jù)來自移動性服務(wù)器的移動性信息而被計算，并且例如可以對應(yīng)于操縱向量，其操縱朝向方位角的波束的主瓣以及可能還有移動臺的垂直方向(當(dāng)移動臺是飛機(jī)時)。以這種方式，一個或多個傳統(tǒng)的基站扇區(qū)(=小區(qū))信號可被映射至一個或多個活動天線陣列，由此允許較大靈活性。在一個變形中，該方法進(jìn)一步包括將移動性信息從位于移動臺的移動性客戶端傳送至移動性服務(wù)器。移動性客戶端從高速交通工具獲得移動性信息，例如GPS數(shù)據(jù)(坐標(biāo)、移動的速度和方向)，或者備選地，例如根據(jù)小區(qū)ID、三角測量以及例如基于信道估計的速度估計而計算高速交通工具的位置。移動性客戶端可以從高速交通工具中為此目的而設(shè)計的設(shè)備(例如，從GPS接收機(jī))獲得例如GPS數(shù)據(jù)(坐標(biāo)、移動的速度和方向)的移動性信息。此移動性信息繼而被傳送給移動性服務(wù)器，其可以是中央設(shè)備，適于集中地存儲和管理通信網(wǎng)絡(luò)中的至少某些(優(yōu)選地為全部)移動臺的移動性數(shù)據(jù)，并且還存儲通信網(wǎng)絡(luò)的至少某些(優(yōu)選地為全部)基站的位置。使用用于存儲網(wǎng)絡(luò)中所有移動臺的移動性信息的集中式服務(wù)器是可能的，因?yàn)楦咭苿有砸苿优_(例如，適于以250km/h或更高速度移動的飛機(jī)或火車)的總數(shù)通常較低。在具有“經(jīng)典”用戶終端的無線網(wǎng)絡(luò)中，最終用戶終端的數(shù)目可能過大，以至于無法在單個移動服務(wù)器中存儲關(guān)于所有移動終端的移動性信息。移動性服務(wù)器還可以處理移動臺在相同或不同基站的不同小區(qū)之間的切換。為此目的，移動性服務(wù)器可以預(yù)測移動中的移動臺向基站的新目標(biāo)小區(qū)的切換事件，并且觸發(fā)去往將要切換到新目標(biāo)小區(qū)的移動中的移動臺的、新目標(biāo)小區(qū)的天線陣列的波束的操縱。 這將允許透明地使用標(biāo)準(zhǔn)空中接口，因?yàn)楝F(xiàn)在還可以對同步和導(dǎo)頻信號(其通常全向傳輸)進(jìn)行波束成形，允許在此描述的方法擴(kuò)展到較大范圍。將會理解，即使在網(wǎng)絡(luò)中未執(zhí)行波束成形，移動性服務(wù)器的切換預(yù)測也可能是有用的，例如因?yàn)榭梢员Ａ羟袚Q目標(biāo)小區(qū)中的附加傳輸資源。在一種改進(jìn)中，移動性服務(wù)器使用關(guān)于通信網(wǎng)絡(luò)的基站的位置的信息來預(yù)測切換事件。如上所述，移動性服務(wù)器可以是網(wǎng)絡(luò)的集中式設(shè)備，其具有對關(guān)于網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有基站的位置信息的訪問權(quán)。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解，也可以提供多個移動性服務(wù)器，例如每個基站中一個，關(guān)于其他基站的位置的信息例如在網(wǎng)絡(luò)的安裝期間被提供給不同的移動性服務(wù)器。在后一種情況下，將會理解，為了預(yù)測相同基站的不同小區(qū)之間的切換事件，移動性服務(wù)器可以僅需要基站所在位置的知識。而且，多個甚至是所有基站站點(diǎn)的位置信息可以傳送至移動性客戶端，其由此可以使用此“緩存”的知識來執(zhí)行例如多普勒補(bǔ)償?shù)取?br> 在另一變形中，該方法進(jìn)一步包括執(zhí)行對基站與移動中的移動臺之間的空中接口上傳輸?shù)男盘柕亩嗥绽昭a(bǔ)償。在移動臺以高速移動的情況下(例如對于火車和飛機(jī))，多普勒補(bǔ)償(在前向鏈路中)或者多普勒預(yù)補(bǔ)償(在后向鏈路中)有益于確保針對多普勒偏移而被補(bǔ)償?shù)男盘柨捎蓸?biāo)準(zhǔn)基站/移動臺設(shè)備進(jìn)行處理。對于視線(LOS)信道(例如在飛機(jī)中發(fā)生)，多普勒偏移通常將是離散多普勒偏移，可以通過使用數(shù)字信號處理的復(fù)數(shù)乘法而將其移除。可以基于移動性客戶端的移動性信息以及基于從移動性服務(wù)器獲得的關(guān)于各基站的位置的信息，在移動臺中計算多普勒偏移。備選地，可以在基站側(cè)例如在波束成形處理器(參見下文)中執(zhí)行這些操作。將會理解，如上所述的方法可以在計算機(jī)程序產(chǎn)品中實(shí)現(xiàn)，計算機(jī)程序產(chǎn)品在適當(dāng)?shù)能浖蛘哂布性O(shè)計，特別地，在現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)或者專用集成電路(ASIC) 或者數(shù)字信號處理器(DSP)中設(shè)計。本發(fā)明的另一方面實(shí)現(xiàn)為一種用于無線電信系統(tǒng)的基站，包括至少一個天線陣列，優(yōu)選地用于執(zhí)行空分多址SDMA ；波束成形單元，適于從移動性服務(wù)器接收關(guān)于至少一個移動中的移動臺的移動性信息；波束成形單元進(jìn)一步適于使用移動性信息來計算天線權(quán)重，該天線權(quán)重將應(yīng)用于天線陣列的天線元件以用于操縱由天線陣列生成的去往移動中的移動臺的波束。波束成形單元/處理器可以包括接口，其例如使用CPRI (共同公共無線電接口) 規(guī)范來獲得來自/去往基站的標(biāo)準(zhǔn)化硬件的每個天線端口的數(shù)字時域IQ樣本，其中CPRI 規(guī)范是用于無線電設(shè)備控制(REC)與無線電設(shè)備(RE)之間的無線電基站的內(nèi)部寬帶接口的規(guī)范。IQ樣本將由波束成形處理器進(jìn)行加權(quán)，并且被映射到活動天線陣列。用于此操作的權(quán)重向量可以具有與活動陣列中的天線元素一樣多的元素，得到每個天線陣列一個IQ 時間序列。波束成形單元可以進(jìn)一步適于使用來自標(biāo)準(zhǔn)基站硬件(例如，LTE eNodeB)的多個扇區(qū)的輸入，通常被配置為單發(fā)射機(jī)(Tx)天線系統(tǒng)。在天線陣列具有正交極化元件的情況下，系統(tǒng)可以配置為雙Tx天線系統(tǒng)，其將一個天線元件映射至一個極化方向。在任何情況下，基站硬件的多個扇區(qū)的信號(每個具有其自己的相應(yīng)權(quán)重向量)可以被映射至一個或多個活動陣列，由此允許較大靈活性。盡管移動性服務(wù)器通常被設(shè)計為通信網(wǎng)絡(luò)中的集中式實(shí)體，但是移動性服務(wù)器也可以位于基站中，因?yàn)閷τ谀承?yīng)用而言，可能希望具有多個移動性服務(wù)器，其可以例如經(jīng)由共同核心(IP)網(wǎng)絡(luò)分享關(guān)于基站位置的信息，以及還可以分享移動臺的移動性信息。在另一實(shí)施方式中，波束成形單元與基站是可分離的，并且優(yōu)選地位于至少一個天線陣列與用于生成基帶信號的標(biāo)準(zhǔn)化基帶信號生成組件之間的接口處。特別地，波束成形單元可以是插入組件(包括硬件和/或軟件，例如FPGA板)，其連接至標(biāo)準(zhǔn)化信號生成組件的插槽或者其他類型的接口。標(biāo)準(zhǔn)化組件可以與常用電信標(biāo)準(zhǔn)兼容，諸如LTE標(biāo)準(zhǔn)，在這種情況下標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備是eNodeB。用于與波束成形單元通信的接口例如可以是根據(jù)CPRI (共同公共無線電接口)規(guī)范的接口或者任何其他適當(dāng)?shù)臒o線電接口。本發(fā)明的另一方面實(shí)現(xiàn)為一種用于無線通信系統(tǒng)的移動臺，包括移動性客戶端， 適于獲取關(guān)于移動臺的移動性信息移動臺，適于將移動性信息傳送給無線通信網(wǎng)絡(luò)的基站，以便將移動性信息存儲在移動性服務(wù)器中。移動性客戶端可以從高速交通工具(例如，火車/飛機(jī))獲得形式上是GPS數(shù)據(jù)(坐標(biāo)、移動的速度和方向)的移動性數(shù)據(jù)。備選地， 移動性客戶端可以基于小區(qū)ID、三角測量以及例如基于信道估計的速度估計來計算位置。 移動性信息繼而被傳送至移動性服務(wù)器，其可以是基站的一部分，或者可以位于移動通信系統(tǒng)中的任何其他位置，例如作為存儲和管理通信網(wǎng)絡(luò)中的移動臺的(易失性)移動性數(shù)據(jù)并且還存儲通信網(wǎng)絡(luò)的基站的位置的中央單元。如同波束成形單元的情況一樣，移動性客戶端也可以設(shè)計為與移動臺可分離的組件。在一個實(shí)施方式中，移動臺包括物理層擴(kuò)展組件，適于執(zhí)行從移動臺向基站傳輸?shù)男盘柡?或從基站向移動臺傳輸?shù)男盘柕亩嗥绽昭a(bǔ)償。可以使用UE(用戶設(shè)備)-PHY擴(kuò)展，以便執(zhí)行多普勒補(bǔ)償(在前向鏈路中)或者多普勒預(yù)補(bǔ)償(在后向鏈路中)。對于視線 (LOS)信道(例如在飛機(jī)中發(fā)生)，多普勒偏移通常將是離散多普勒偏移，其可以通過數(shù)字信號處理被移除，例如使用時域樣本與具有連續(xù)相位旋轉(zhuǎn)因子的按復(fù)數(shù)元素的乘法。另一選項將是通過在上變頻/下變頻中引入可控的附加多普勒偏移而在RF-輸入/RF-輸出設(shè)備中實(shí)現(xiàn)多普勒補(bǔ)償。多普勒偏移可以基于來自移動性客戶端的移動性信息以及當(dāng)前服務(wù)于移動臺的基站的位置而在物理層擴(kuò)展組件中計算，其中當(dāng)前服務(wù)于移動臺的基站的位置從移動性服務(wù)器獲得或者本地存儲在移動臺中。由于本申請所需的相對較低的基站數(shù)目， 在每個移動臺中存儲網(wǎng)絡(luò)的所有基站的位置信息是可能的。在一種改進(jìn)中，物理層擴(kuò)展組件與移動臺是可分離的，并且優(yōu)選地布置在移動臺的RF收發(fā)機(jī)與用于處理基帶信號的標(biāo)準(zhǔn)化處理組件之間的接口處。如同基站的波束成形單元的情況一樣，物理擴(kuò)展可以設(shè)計為與移動臺(物理上)可分離的組件，優(yōu)選地位于例如根據(jù)CPRI規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)接口處，由此允許透明的解決方案。備選地，還可以將物理擴(kuò)展部署為RF輸入-RF輸出設(shè)備，這種情況下，接口是在RF線纜中傳輸?shù)腞F信號，即RF線纜連接本身。將會理解，即使沒有在網(wǎng)絡(luò)中執(zhí)行波束成形，移動性服務(wù)器的切換預(yù)測在如下意義上也可以是有用的，例如可以在切換目標(biāo)小區(qū)中保留附加的傳輸資源，或者可以基于地理數(shù)據(jù)而不是像傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)中那樣使用測量來發(fā)出切換命令。另一方面涉及一種無線通信網(wǎng)絡(luò)，包括至少一個如上所述的基站以及至少一個如上所述的移動臺，該無線通信系統(tǒng)進(jìn)一步包括移動性服務(wù)器，用于存儲關(guān)于網(wǎng)絡(luò)的至少一個移動臺(優(yōu)選地網(wǎng)絡(luò)的每一個移動臺)的移動性信息。將會理解，移動性服務(wù)器可被設(shè)計為基站的一部分。然而，移動性服務(wù)器可以特別地實(shí)現(xiàn)為經(jīng)由無線通信系統(tǒng)的核心網(wǎng)絡(luò)而連接至基站以及其他基站的集中式服務(wù)器。以此方式，可以提供用于向移動性客戶端提供移動性信息的集中式實(shí)體。又一方面實(shí)現(xiàn)為一種用于在無線通信網(wǎng)絡(luò)中執(zhí)行通信的方法，該方法包括從位于網(wǎng)絡(luò)的相應(yīng)移動臺的多個移動性客戶端向布置在網(wǎng)絡(luò)中固定位置處的移動性服務(wù)器傳送移動性信息；將多個移動臺的移動性信息存儲在移動性服務(wù)器中；以及使用移動性服務(wù)器的移動性信息來預(yù)測至少一個移動中的移動臺向新目標(biāo)小區(qū)的切換事件。即使網(wǎng)絡(luò)中沒有應(yīng)用波束成形技術(shù)，移動性服務(wù)器的切換預(yù)測也可以用于例如為將要切換到新目標(biāo)小區(qū)的移動臺保留附加的傳輸資源，或者基于地理數(shù)據(jù)而不是像傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)中那樣使用測量來發(fā)出切換命令。其他的特征和優(yōu)點(diǎn)在下文參考示出大量細(xì)節(jié)的附圖對示例性實(shí)施方式的描述中記載，并由權(quán)利要求來限定。各圖可以自己單獨(dú)實(shí)現(xiàn)，或者其中的多個可以按照任何期望的組合而實(shí)現(xiàn)。


示例性實(shí)施方式在附圖中示出，并在下文描述中被闡釋。下文示出了 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的確保分離性的通信網(wǎng)絡(luò)的第一實(shí)施方式的框圖；以及圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的未確保分離性的通信網(wǎng)絡(luò)的第二實(shí)施方式的框圖。
具體實(shí)施例方式圖1示出了通信網(wǎng)絡(luò)1的示意性框圖，通信網(wǎng)絡(luò)1包括基站2，其具有L個天線陣列3，用于通過空中與移動臺5的RF收發(fā)機(jī)4中布置的天線進(jìn)行無線電通信，移動臺5位于高速移動的交通工具(在本例中是航空器)中?；?包括用于生成基帶I/Q信號的標(biāo)準(zhǔn)化基帶信號生成設(shè)備6，標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備6例如實(shí)現(xiàn)為LTE (長期演進(jìn))標(biāo)準(zhǔn)的eNodeB。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解，用于生成基帶信號的設(shè)備6可以備選地根據(jù)另一常用的電信標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)計，例如根據(jù)UMTS標(biāo)準(zhǔn)。通常，基站2使用時分多址(TDMA)方案、頻分多址(FDMA)方案或者二者的結(jié)合， 作為用于服務(wù)于不同扇區(qū)的多個移動臺5的多址方案。根據(jù)常用的無線電標(biāo)準(zhǔn)，由設(shè)備6 服務(wù)的每個扇區(qū)對應(yīng)于由活動天線陣列3之一限定的一個小區(qū)。然而，這些多址方案沒有考慮到一個小區(qū)中被服務(wù)的移動臺5的空間分離。由于天線陣列3包括多個天線元件3i (為清晰起見，在圖1中僅表示了 1個)，可以利用每個天線陣列3執(zhí)行波束成形，由此支持基站2的小區(qū)內(nèi)的空分多址(SDMA)。為了支持動態(tài)的波束成形，波束成形單元7 (下文中也稱為波束成形處理器)定位在活動天線陣列3與標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備6之間的接口處，該接口例如符合CPRI標(biāo)準(zhǔn)。波束成形處理器7適于使用來自標(biāo)準(zhǔn)硬件6 (例如，LTE eNodeB)的多個扇區(qū)的輸入，其在本例中被配置為單Tx天線系統(tǒng)。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解，備選地，如果天線陣列3具有正交極化的天線元件，標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備6可以配置為雙Tx天線系統(tǒng)，由此將一個天線映射至一個極化方向。在任何情況下，寬帶信號的IQ樣本將由波束成形處理器7進(jìn)行加權(quán)，并且被映射至活動天線陣列3。用于此操作的權(quán)重向量將具有與活動陣列中的天線元件 3i 一樣多的元素(例如，每個陣列N個元素)，得到每個天線陣列3 —個IQ時間序列。為了計算天線權(quán)重向量，波束成形單元7從移動性服務(wù)器8接收將要由基站2服務(wù)的移動臺5的移動性信息，特別是關(guān)于移動臺5的位置、移動的速度或方向的信息，移動性服務(wù)器8位于通信網(wǎng)絡(luò)1的核心(IP)網(wǎng)絡(luò)9中，核心(IP)網(wǎng)絡(luò)9可以具有與因特網(wǎng)10 的連接。為了支持通信，波束成形處理器7可以包括用于對IP網(wǎng)絡(luò)9的直接接入的其他接口。與之不同，基站2的標(biāo)準(zhǔn)無線電控制設(shè)備(REC) 6經(jīng)由例如是根據(jù)LTE標(biāo)準(zhǔn)的移動性管理實(shí)體(MME)的接入網(wǎng)關(guān)11并且經(jīng)由同樣根據(jù)LTE標(biāo)準(zhǔn)的分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)(PDN)網(wǎng)關(guān)12而連接至IP網(wǎng)絡(luò)9。從移動性服務(wù)器8獲得的移動性數(shù)據(jù)可以用來計算例如操縱向量，操縱向量操縱去往移動臺5的垂直方向和方位角方向的天線陣列3的波束3a的主瓣。在這種情況下，天線陣列3可以實(shí)現(xiàn)為活動陣列，其包括N個收發(fā)機(jī)和N個靠近間隔(例如，lambda/2)的天線元件，這樣，垂直方向和水平方向二者中的天線元件的平面布置允許對球坐標(biāo)系的垂直方向和方位角方向二者中的波束進(jìn)行操縱。以此方式，標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備6的單個扇區(qū)(具有其自己相應(yīng)的權(quán)重向量)可被映射到單個活動陣列3上。備選地，標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備6的多個扇區(qū)可被映射到一個并且相同的天線陣列3上。在后一種情況下，每個扇區(qū)可以映射到由天線陣列 3生成的對應(yīng)波束上，由此允許空分多址(SDMA)。用于波束成形的移動性信息從位于移動臺5處的移動性客戶端13被提供給移動性服務(wù)器8。移動性客戶端13從飛機(jī)的GPS接收機(jī)或者設(shè)計在高速交通工具中的另一適當(dāng)設(shè)備獲得移動性信息(坐標(biāo)，移動的速度和方向)，或者備選地，基于小區(qū)ID、三角測量以及例如基于信道估計的速度估計來計算位置。移動性客戶端13可以連接至標(biāo)準(zhǔn)化處理組件 14，以用于處理接收自RF收發(fā)機(jī)4的基帶信號，將其轉(zhuǎn)換為IP數(shù)據(jù)，并且將其提供給座艙內(nèi)網(wǎng)關(guān)15，座艙內(nèi)網(wǎng)關(guān)15允許將IP數(shù)據(jù)分發(fā)給經(jīng)由機(jī)載通信網(wǎng)絡(luò)16而連接至網(wǎng)關(guān)15的乘客，其中機(jī)載通信網(wǎng)絡(luò)16例如可以是無線類型，例如與諸如WLAN、GSM或UMTS的至少一個無線通信標(biāo)準(zhǔn)兼容。備選地或附加地，通信網(wǎng)絡(luò)16可以適于執(zhí)行有線線路通信，例如實(shí)現(xiàn)與例如以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)兼容的傳統(tǒng)LAN。繼而，經(jīng)由空中接口將關(guān)于移動臺5的移動性信息傳送給移動性服務(wù)器8，在本例中，移動性服務(wù)器8集中存儲和管理針對通信網(wǎng)絡(luò)1中的所有移動臺5的移動性信息。而且，移動性服務(wù)器8還存儲通信網(wǎng)絡(luò)1的所有基站2的位置。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解，備選地或附加地，至少某些基站2可以配備有其自己的移動性服務(wù)器8，以用于處理與波束成形處理器7的通信。在后一種情況下，IP網(wǎng)絡(luò)9可以用于在不同基站的移動性服務(wù)器之間交換移動性信息。由于基于地面的、靜態(tài)系統(tǒng)與諸如飛機(jī)的高速交通工具之間的信號傳輸可能引起所傳輸信號的多普勒偏移，因此可以在移動臺5中使用物理層擴(kuò)展組件17，用于執(zhí)行多普勒補(bǔ)償(在前向鏈路中)或者多普勒預(yù)補(bǔ)償(在后向鏈路中)。對于視線(LOS)信道(例如，在飛機(jī)中發(fā)生)，多普勒偏移將通常是離散多普勒偏移，其可以通過數(shù)字信號處理來移除，例如使用時域樣本與連續(xù)相位旋轉(zhuǎn)因子的按復(fù)數(shù)元素的乘法。另一選項是把物理層擴(kuò)展組件17實(shí)現(xiàn)在RF-輸入/RF-輸出設(shè)備中，其可以在上變頻/下變頻中引入可控的附加多普勒偏移。在任何情況下，物理層擴(kuò)展組件17可以基于從移動性客戶端13獲得的移動性信息以及服務(wù)基站2的位置來計算多普勒偏移，其中服務(wù)基站2的位置可從移動性服務(wù)器8 獲得，或者對于網(wǎng)絡(luò)1的至少某些(優(yōu)選地全部)基站而言其可以本地存儲在移動臺5中。 物理層擴(kuò)展17可以與處理組件14 一起被布置在共同的機(jī)載單元18中，機(jī)載單元18還可以包括或者可以連接至移動性客戶端13。在圖1示出的示例中，物理層擴(kuò)展17位于移動臺 5的RF收發(fā)機(jī)4與標(biāo)準(zhǔn)化處理組件14之間的接口(例如，CPRI接口)處。物理層擴(kuò)展17 可以備選地以例如RF輸入-RF輸出設(shè)備的形式來部署，在這種情況下接口是RF接口。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解，備選地，多普勒補(bǔ)償也可以在基站2中執(zhí)行，例如在波束成形處理器7中。移動性服務(wù)器8還可以適于預(yù)測移動中的移動臺5向基站2或者通信系統(tǒng)1的另一基站的新目標(biāo)小區(qū)的切換事件。為了做出預(yù)測，移動性服務(wù)器8使用關(guān)于通信網(wǎng)絡(luò)1的基站2的位置的信息以及關(guān)于將要執(zhí)行切換的移動臺5的當(dāng)前位置和方向向量的信息。移動性服務(wù)器8繼而觸發(fā)去往移動中的移動臺5的、新目標(biāo)小區(qū)的天線陣列的3的波束3a的操縱。由此，取代傳統(tǒng)系統(tǒng)中用于切換的同步和導(dǎo)頻信號的全向傳輸，在本系統(tǒng)中，可以使用波束成形的信號來執(zhí)行切換。然而，即使網(wǎng)絡(luò)1中沒有執(zhí)行波束成形或者只執(zhí)行“傳統(tǒng)的”一維波束成形，移動性服務(wù)器8的切換預(yù)測也可以是有用的，例如用于保留切換目標(biāo)小區(qū)中的附加傳輸資源，或者基于地理數(shù)據(jù)而不是像傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)中那樣使用測量來發(fā)出切換命令。將會理解，盡管在圖1的示例中移動臺定位在用于為飛機(jī)乘客服務(wù)的飛機(jī)中，在此描述的通信系統(tǒng)同樣可以應(yīng)用于其他高速交通工具，例如用于火車。將會理解，在所服務(wù)的移動臺沒有在空間上充分間隔開時也可以執(zhí)行在此描述的通信，使得可以使用SDMA服務(wù)于小區(qū)中的不止一個移動臺。而且，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解，二維波束成形并不是服務(wù)與基于地面的或者甚至空中高速交通工具的必要條件，即，僅僅利用一維波束成形來服務(wù)于此類交通工具同樣是可行的。在圖1的示例中，波束操縱單元/處理器7被設(shè)計為針對根據(jù)LTE標(biāo)準(zhǔn)的已知類型基站2的插件，S卩，波束成形處理器7被設(shè)計為諸如FPGA卡的可分離組件，其可以(物理上)與基站2分離。以類似方式，移動性客戶端13和物理層擴(kuò)展組件17被設(shè)計為針對已知類型移動用戶設(shè)備14(例如，根據(jù)LTE標(biāo)準(zhǔn))的插件組件，二者都是與移動臺5可分離的。 以這樣的方式，在通信網(wǎng)絡(luò)1中提供了一種透明的解決方案，允許使用標(biāo)準(zhǔn)基站和/或移動臺的硬件組件，為用于服務(wù)高移動性乘客的已有通信系統(tǒng)提供了覆蓋架構(gòu)。與此不同，在圖2中所示的示例中，基站2和移動臺5被設(shè)計為不可分離的組件， 即，波束成形單元7被集成到LTE eNodeB 6中，并且物理層擴(kuò)展17被集成到機(jī)載單元18 中，機(jī)載單元18還可以包括LTE UE作為處理設(shè)備14。在圖2中所示的不可分離布置中，可以省去標(biāo)準(zhǔn)化基帶接口(例如CPRI)的使用。盡管已經(jīng)針對根據(jù)LTE通信標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)化基站和移動臺設(shè)備而給出了上文示例， 但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將會容易地理解，根據(jù)其他無線電通信標(biāo)準(zhǔn)的基站和移動臺的設(shè)備或者甚至具有已知參數(shù)、方法和過程的非標(biāo)準(zhǔn)無線電通信系統(tǒng)同樣可以用于在此描述的系統(tǒng)架構(gòu)。已經(jīng)作為示例給出了對優(yōu)選實(shí)施方式的上文描述。根據(jù)給出的公開內(nèi)容，本領(lǐng)域技術(shù)人員不僅將理解本發(fā)明及其隨附效果，而且還將認(rèn)識到對所公開的結(jié)構(gòu)和方法的顯然的各種改變和修改。因此，申請人希望涵蓋由所附權(quán)利要求及其等效項限定的所有這些改變和修改。
權(quán)利要求
1.一種用于在無線通信網(wǎng)絡(luò)(1)中執(zhí)行通信的方法，包括在所述無線通信網(wǎng)絡(luò)(1)的移動性服務(wù)器(8)中接收關(guān)于至少一個移動中的移動臺 (5)的移動性信息；以及使用來自所述移動性服務(wù)器(8)的所述移動性信息計算天線權(quán)重，所述天線權(quán)重將應(yīng)用于天線陣列(3)的天線元件(3i)，以用于操縱由所述天線陣列(3)生成的去往所述移動中的移動臺(5)的波束(3a)，優(yōu)選使用空分多址SDMA來進(jìn)行所述操縱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括將所述移動性信息從位于所述移動臺(5) 的移動性客戶端(13)向所述移動性服務(wù)器(8)傳送。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述移動性服務(wù)器(8)預(yù)測移動中的移動臺(5) 向基站(2)的新目標(biāo)小區(qū)的切換事件，并且觸發(fā)對于去往將要切換到所述新目標(biāo)小區(qū)的所述移動中的移動臺(5)的、所述新目標(biāo)小區(qū)的天線陣列(3)的波束(3a)的操縱。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述移動性服務(wù)器(8)使用關(guān)于所述通信網(wǎng)絡(luò) (1)的所述基站(2)的位置的信息來預(yù)測所述切換事件。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括執(zhí)行對所述基站(2)與所述移動中的移動臺(5)之間傳輸?shù)男盘柕亩嗥绽昭a(bǔ)償。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述移動性信息選自包括以下的組所述移動臺 (5)的位置、所述移動臺(5)的速度以及所述移動臺(5)的移動方向。
7.一種用于無線電信網(wǎng)絡(luò)的基站(2)，包括至少一個天線陣列(3)，優(yōu)選地用于執(zhí)行空分多址SDMA ；波束成形單元(7)，適于從移動性服務(wù)器(8)接收關(guān)于至少一個移動中的移動臺(5)的移動性信息，所述波束成形單元(7)進(jìn)一步適于使用所述移動性信息計算的天線權(quán)重，所述天線權(quán)重將應(yīng)用于所述天線陣列(3)的天線元件(3i)，以用于操縱由所述天線陣列(3) 生成的去往所述移動中的移動臺(5)的波束，其中所述移動性服務(wù)器(8)優(yōu)選位于所述基站⑵中。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基站，其中所述波束成形單元(7)與所述基站(2)是可分離的，并且優(yōu)選地位于所述至少一個天線陣列(3)與用于生成基帶信號的標(biāo)準(zhǔn)化基帶信號生成組件(6)之間的接口處。
9.一種用于無線通信網(wǎng)絡(luò)(1)的移動臺(5)，包括移動性客戶端(13)，適于獲取關(guān)于所述移動臺(5)的移動性信息，所述移動臺(5)適于將所述移動性信息向所述無線通信網(wǎng)絡(luò)(1)的基站(2)傳送，以便將所述移動性信息存儲在移動性服務(wù)器(8)中。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的移動臺，進(jìn)一步包括物理層擴(kuò)展組件(17)，適于執(zhí)行對從所述移動臺(5)向所述基站(2)傳輸?shù)暮?或從所述基站(2)向所述移動臺(5)傳輸?shù)男盘柕亩嗥绽昭a(bǔ)償。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的移動臺，其中所述物理層擴(kuò)展組件(17)與所述移動臺(5) 是可分離的，并且優(yōu)選地布置在所述移動臺(5)的RF收發(fā)機(jī)(4)與用于處理基帶信號的標(biāo)準(zhǔn)化處理組件(14)之間的接口處。
12.一種無線通信網(wǎng)絡(luò)(1)，包括至少一個根據(jù)權(quán)利要求7所述的基站(2)以及至少一個根據(jù)權(quán)利要求9所述的移動臺(5)，進(jìn)一步包括移動性服務(wù)器(8)，用于存儲關(guān)于所述至少一個移動臺(5)的移動性信息。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的無線通信網(wǎng)絡(luò)，其中所述移動性服務(wù)器(8)是經(jīng)由所述無線通信網(wǎng)絡(luò)(1)的核心網(wǎng)(9)而連接至所述基站(2)的集中式服務(wù)器。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的無線通信網(wǎng)絡(luò)，其中所述至少一個移動臺(5)布置在高速交通工具中，特別是布置在火車或飛機(jī)中。
15.一種用于在無線通信網(wǎng)絡(luò)(1)中執(zhí)行通信的方法，包括從位于所述網(wǎng)絡(luò)(1)的相應(yīng)移動臺(5)處的多個移動性客戶端(13)向布置在所述網(wǎng)絡(luò)(1)中固定位置處的移動性服務(wù)器(8)傳送移動性信息；將多個移動臺(5)的所述移動性信息存儲在所述移動性服務(wù)器(8)中；以及使用所述移動性服務(wù)器(8)的所述移動性信息來預(yù)測至少一個移動中的移動臺(5)向新目標(biāo)小區(qū)的切換事件。
全文摘要
用于在無線通信網(wǎng)絡(luò)(1)中執(zhí)行通信的方法，包括在無線通信網(wǎng)絡(luò)(1)的移動性服務(wù)器(8)中接收關(guān)于至少一個移動中的移動臺(5)的移動性信息；以及使用來自移動性服務(wù)器(8)的移動性信息計算天線權(quán)重，該天線權(quán)重將應(yīng)用于天線陣列(3)的天線元件(3i)，以用于優(yōu)選地使用空分多址SDMA來操縱由天線陣列(3)生成的去往移動中的移動臺(5)的波束(3a)。本發(fā)明還涉及基站(2)、移動臺(5)和無線通信網(wǎng)絡(luò)(1)。
文檔編號H04B7/185GK102204120SQ200980143861
公開日2011年9月28日 申請日期2009年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月4日
發(fā)明者M·奧姆, M·施密特, T·維爾德 申請人:阿爾卡特朗訊