專利名稱：無線電通信系統(tǒng)中下行射束的形成方法
射束形成方法本發(fā)明涉及一種在帶基站無線電通信系統(tǒng)中形成射束的方法，其天線裝置有多個天線單元，因此能夠進(jìn)行射束形成時的空間分解。
在無線電通信系統(tǒng)中，信息(語言、圖像信息或其他數(shù)據(jù))借助電磁波(無線電接口)經(jīng)由傳輸信道傳播。這種傳輸從基站至用戶站沿下行線路(downlink)進(jìn)行，也從用戶站至基站沿上行線路(uplink)進(jìn)行。
電磁波傳輸?shù)男盘?，在傳播介質(zhì)中傳播時會受到因干涉產(chǎn)生的干擾以及其他影響。噪聲干擾例如可以因接收機(jī)的輸入級噪聲而產(chǎn)生的干擾。由于衍射和反射，信號分量通過不同的傳播線路。這一方面造成了這樣的結(jié)果，即一個信號會從不同方向、以不同的延遲、衰落與相位多次到達(dá)接收機(jī)，而另一方面，跟不固定的相位關(guān)系有關(guān)的接收信號成分在接收機(jī)處疊加并在短時間內(nèi)導(dǎo)致干涉相消作用(fast fading快衰落)。
由德國專利DE197 12 549獲知，為提高上行線路中的信道容量，利用智能天線(smart antennas)即具有多個天線單元的天線陣。這就有可能有目的地調(diào)整在上行線路信號傳送方向的天線增益。
A.J.Paulraj與C.B.Papadias的文章“無線通信的時空處理”(“Space-time processing for wireless communications”，IEEE SignalProcessing Magazine，Nov.1997，S.49-83)介紹了進(jìn)行上行與下行線路空間信號分離的若干方法。
在下行方向即從基站到用戶站的方向出現(xiàn)特殊的困難，因?yàn)樯涫纬擅媾R通過信道進(jìn)行的傳送信號的影響。R.Schmalenberger與J.J.Blanz的文章“兩個不同的多天線C/I平衡算法之比較”(“A comparisonof two different algorithms for multi antenna C/I balancing”，Proc.2ndEuropean Personal Mobile Communications Conference(EPMCC)，Bonn，Germany，Sept.1997，S.483-490)公開了一種下行線路中的射束形成算法，該算法的前提是一種基站與用戶站之間的直接傳輸路徑(直視通信)，以及一種射束形成矢量的迭代計算。傳輸信道特性每有變動，整個高成本的迭代計算就須重新進(jìn)行。
由德國專利DE198 03 188A獲知一種方法，該方法確定了一個用以將基站連接到用戶站的空間協(xié)方差矩陣。在基站為包含上行線路信號的協(xié)方差矩陣計算出一個源自該基站的本征矢量。在FDD系統(tǒng)的場合，用以同所包含的本征矢量連接的發(fā)射信號被作為射束形成矢量加權(quán)，并設(shè)置發(fā)射用天線單元。
直觀地說，這些方法可在一個具有多路傳播的環(huán)境中確定具有良好傳輸特性的傳播線路，并將基站的發(fā)射功率在空間上集中于傳播線路上。可是，通過該方法并不能阻止以下情況的發(fā)生傳輸路徑上的干涉可在短時間內(nèi)導(dǎo)致信號斷路并因此使傳輸中斷。
因此，3GPP(3rdGeneration Partnership Project，http//www.3gpp.org)計劃推薦采用這樣的方法，用戶站通過該方法估計從第m天線單元到用戶站信道的短時間的信道脈沖應(yīng)答hm并計算加權(quán)因數(shù)wm，用該方法在通過從第m天線單元發(fā)射之前加權(quán)發(fā)射信號。M.Raitola、A.Hottinen與R.Wichmann在“寬帶CDMA中的傳輸發(fā)散”(“Transmission diversity in wideband CDMA”)一文中同樣討論了相應(yīng)的方案，該文發(fā)表于第49屆春季IEEE車輛技術(shù)會議會刊(Proc.49thIEEE Vehicular Technology Conf.Spring(VTC’99 Spring)，S.1545-1549，Houston，Texas 1999)。
嚴(yán)重的問題是，由用戶站估計的加權(quán)因數(shù)的矢量必須發(fā)射給基站，且按照3GPP的推薦方法，每個時隙只有1位的窄帶寬可供使用。這些矢量因此只能粗量化地傳送。當(dāng)信道迅速改變且必須實(shí)現(xiàn)從一時隙到另一時隙的加權(quán)時，只是天線單元的兩個不同的相對相位可以調(diào)整。當(dāng)該信道較緩慢變化時，且例如有四個矢量傳送的時隙可供使用，至少可以表示矢量的16個不同的值。
然而，這個眾所周知的方案有其局限性，因?yàn)楫?dāng)基站的天線單元數(shù)大于二時，矢量的傳送要求帶寬隨部件數(shù)量即天線單元數(shù)而增大。這意味著，雖然一方面為了能將發(fā)送射束盡量精確地調(diào)準(zhǔn)大的天線單元數(shù)是值得追求的，但另一方面，由于可供使用的帶寬受限而使加權(quán)矢量往往不能實(shí)現(xiàn)，如為適應(yīng)快速衰落所需的那樣。
本發(fā)明旨在實(shí)現(xiàn)這樣的課題，即提供一種改進(jìn)的射束形成方法，該方法允許可靠地形成下行射束。
上述課題可通過具有權(quán)利要求1所述特征的依據(jù)本發(fā)明的方法得以解決。
從屬權(quán)利要求的目的在于本發(fā)明的有利擴(kuò)展。
依據(jù)本發(fā)明的數(shù)據(jù)傳輸方法用于一個包括基站與至少一個用戶站的無線電通信系統(tǒng)。用戶站例如可以是移動式無線電網(wǎng)絡(luò)中的移動式設(shè)備，或在用于無線用戶連接的所謂用戶通路網(wǎng)絡(luò)中的固定式設(shè)備?；居邪ǘ鄠€天線單元的天線裝置(smart antennas)。天線單元使得通過無線電接口進(jìn)行數(shù)據(jù)的定向接收或者定向發(fā)射成為可能。
經(jīng)天線陣發(fā)射的下行線路信號可以通過不同的傳播線路到達(dá)用戶站，其特征各由傳輸時間、優(yōu)選的發(fā)射方向與衰落表示。但實(shí)際上，當(dāng)發(fā)射機(jī)和接收機(jī)不動時，傳輸時間和發(fā)射方向只是緩慢地或完全不改變；反之，可以認(rèn)為衰落由一個同樣緩慢或不改變的部分和一個因傳播線路上的相位波動而產(chǎn)生的快速變動(稱為快衰落)組成。
為避免因快衰落造成從基站到用戶站的傳輸中斷，基站必須能考慮在射束形成時在用戶站上的衰落狀況。然而，這只能在用戶站上檢測。因此，用戶站與基站必須能以某種占用帶寬盡可能少的方式通告這種衰落。為此，依據(jù)本發(fā)明，必須首先檢測基站與用戶站之間的不同傳播線路的延遲，以使基站與用戶站雙方了解延遲情況。因?yàn)樯闲信c下行的傳輸時間相等，可以檢測兩個信號之一的或兩個信號的傳輸時間?；緳z測上行線路信號的不同延遲分量的來源方向。這些來源方向?qū)?yīng)于下行線路信號每次可被發(fā)射的、而使之能以最小的衰落到達(dá)用戶站的方向。
用戶站重新評價下行線路信號的不同延遲分量的接收質(zhì)量，并至少將顯示最佳接收質(zhì)量的分量對應(yīng)的延遲通知基站。為評價接收質(zhì)量，要考慮到如信號強(qiáng)度、誤碼率、其他站信號造成的干涉的大小或缺失等判據(jù)。根據(jù)通知的延遲，基站識別出對應(yīng)于相同延遲的來源方向的基站，并對準(zhǔn)該來源方向給用戶站發(fā)射。
如人們所見，為能控制下行線路射束的重新對準(zhǔn)，在這種方法中只需要向基站傳送一個唯一的數(shù)據(jù)項(xiàng)作為控制信息。特別是，應(yīng)傳送的控制信息的數(shù)量或比特數(shù)不依賴于天線裝置的天線單元數(shù)。因此，所述方法允許對在有很多天線單元的基站中射束形成進(jìn)行有效的控制，這些天線單元可進(jìn)行強(qiáng)聚束輻射，因此在一個蜂窩式移動無線系統(tǒng)的同一小區(qū)內(nèi)的大量用戶站共同使用一個信道。
如果只是檢測兩個站中一個的延遲，就需要向另一個站傳送。因?yàn)樵谟脩粽九c基站之間通信期間延遲只是緩慢地改變，所以當(dāng)以數(shù)秒至數(shù)分的時間間隔進(jìn)行傳送時即可以滿足；反之，必須以數(shù)倍的頻度向基站傳送當(dāng)時使用戶站獲得最佳接收質(zhì)量的延遲，以能夠?qū)焖偎ヂ渥鞒鲇行Х磻?yīng)。
依據(jù)本方法的最佳實(shí)施例，基站和用戶站各自獨(dú)立地測量不同傳播線路的延遲。這使得測定的站間延遲的傳送成為多余，并因此可以節(jié)省傳輸帶寬。
為了能夠通過用戶站測量延遲，采用如下方法是適當(dāng)?shù)漠?dāng)下行線路信號的一部分在未對準(zhǔn)方向的狀態(tài)下被發(fā)射，因此該信號能經(jīng)由全部現(xiàn)有傳播線路到達(dá)用戶站時，用戶站根據(jù)這些未對準(zhǔn)方向的信號部分進(jìn)行延遲測量。該未對準(zhǔn)方向的已發(fā)射信號部分以有利的方式包含訓(xùn)練序列，該序列能是用戶站已知的并可以簡化對這些下行線路信號部分的識別與利用。
通過以下手段可進(jìn)一步減少從用戶站向基站的、為射束形成而反向傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，該手段就是，其分量顯示最佳接收質(zhì)量的延遲的通知不是通過延遲的測量值，而是通過指標(biāo)(準(zhǔn)確說，即一個小整數(shù))進(jìn)行傳送。也就是，如果檢測的延遲的數(shù)量已經(jīng)給定，而且是有限的，例如限為2或4個，這樣為了向基站提供關(guān)于當(dāng)前由用戶站最佳接收的延遲的充分信息，從用戶站向基站傳送1或2比特就已足夠。
更有利的是周期地通知其分量顯示最佳接收質(zhì)量的延遲，這時以與大量的延遲通知周期對應(yīng)的時間間隔向各延遲進(jìn)行指標(biāo)的分派。
為了能夠適應(yīng)不同的接收條件，這樣做是有利的就是使得在每個周期向基站通知的延遲的數(shù)量可變。這樣，在本方法的第一實(shí)施例中，可以向基站傳送與當(dāng)前從用戶站最佳接收的分量對應(yīng)的延遲或其指標(biāo)。這使得基站能夠?qū)⑵浒l(fā)射功率集中到一條傳播線路上，于是，將用于與用戶站連接的發(fā)射功率減至最小。這樣，還可使其他用戶站受到為被觀察的用戶站指定的下行線路信號造成的干擾減至最小。本實(shí)施例特別適用于這樣的情況即在用戶站與基站之間存在直接傳輸路徑(Line of Sight-Ubertragungweg可見傳輸路徑)時，不必?fù)?dān)心信號因快速衰落而消失。其他適用的情況是向基站傳輸兩個對應(yīng)于下行線路信號的當(dāng)時可最佳接收的兩個分量的指標(biāo)的場合。在上述第二個實(shí)施例中，即使兩個傳輸路徑中的一個信號會干涉相消，下行線路信號對于用戶站仍然保持可接收的狀態(tài)。還可設(shè)想第三個實(shí)施例，在該例中，與指標(biāo)一起被從用戶站傳送到基站的，還有關(guān)于與指標(biāo)對應(yīng)的分量的相對接收強(qiáng)度的信息。這使得基站能夠靈活地使經(jīng)由兩個與傳輸?shù)闹笜?biāo)對應(yīng)的傳輸路徑上的相對傳輸功率適應(yīng)用戶站接收的信號強(qiáng)度，從而使電信系統(tǒng)的總傳輸能力最優(yōu)化。
由于在上述三個實(shí)施例中，在每個周期中為射束形成向基站傳送的控制信息量不同，然而在WCDMA系統(tǒng)中供反向傳輸用的帶寬有限，在每個實(shí)施例中最好按照要反向傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量選擇不同的循環(huán)時間。如果人們認(rèn)為，在用戶站之一分配的時隙，每次1個比特用于控制信息的反向傳輸，且檢測到的延遲為4，則這說明為了向基站傳送完整的控制信息，在第一實(shí)施例需要兩個時隙，在第二實(shí)施例中需要四個時隙。在第三實(shí)施例中，要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量依賴于可用來傳輸各分量的相對強(qiáng)度的分辨率。如果采用二比特的分辨率，則每個周期要傳輸四比特，因而得出四個時隙的循環(huán)時間。最好在一個無線通信系統(tǒng)中作為不同的運(yùn)行方式實(shí)現(xiàn)上述不同的實(shí)施例，在該場合可按照基站與用戶站之間的傳輸條件采用上述實(shí)施例之一。
為了保證在用戶站和基站之間就當(dāng)時要使用的延遲明白無誤地取得一致，指標(biāo)與延遲的對應(yīng)在該兩個站上必須相同。若延遲只在一個站上測量，而且傳送給當(dāng)時的另一個站，則需要一個建立指標(biāo)對應(yīng)關(guān)系用的共同判據(jù)。這里最好按漸減順序的平均接收質(zhì)量進(jìn)行對應(yīng)。之所以建議用平均接收質(zhì)量，理由是由于短時間內(nèi)上行和下行線路中當(dāng)時的不同衰落，從一個或幾個時隙進(jìn)行的檢測一定會得出上行和下行線路不同的接收質(zhì)量順序。建議采用接收質(zhì)量作為判據(jù)，因?yàn)槿绻麅蓚€站中的一個把較小延遲的弱分量考慮進(jìn)去，而另一個則不然，則按時間順序加指標(biāo)會得出不同的結(jié)果。反之，按接收質(zhì)量為順序加指標(biāo)則可排除這樣的問題。
以下將參照附圖對實(shí)施例進(jìn)行更詳細(xì)的說明。本說明書的附圖如下

圖1移動無線網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)圖；圖2基站的結(jié)構(gòu)圖；圖3依據(jù)本發(fā)明的方法的流程圖；圖4上行線路信號的延遲與來源方向的矩陣；以及圖5下行線路信號延遲的矢量。
圖1示出了一個在其中可以應(yīng)用依據(jù)本發(fā)明的方法的無線通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。該系統(tǒng)由大量的移動電話局MSC組成，它們相互連接成網(wǎng)絡(luò)或者作為進(jìn)入一個固定網(wǎng)絡(luò)PSTN的入口。此外，這些移動電話局MSC至少跟一個基站控制器BSC連接。每個基站控制器BSC可至少再與一個基站BS連接。這樣一個基站BS可通過無線接口設(shè)置跟用戶站MS的通信連接。因此，至少幾個基站BS設(shè)有天線裝置AE，該天線裝置包括許多天線單元(A1-AM)。
圖1舉例示出了，用以在用戶站MS1、MS2、MSk、MSn和基站BS之間傳輸有用信息與信令信息的連接線路V1、V2、Vk。連接線路Vk的不同的傳輸路徑，用基站BS和用戶站MSk之間的箭頭表示。由一個運(yùn)行與維修中心OMC實(shí)現(xiàn)對移動無線網(wǎng)絡(luò)或其部件的控制和維護(hù)功能。此結(jié)構(gòu)的功能性可轉(zhuǎn)移到可應(yīng)用本發(fā)明的另一無線通信系統(tǒng)，尤其適用于帶有無線用戶電話機(jī)的用戶入口網(wǎng)絡(luò)。
圖2示意給出了基站BS的結(jié)構(gòu)。一個信號發(fā)生裝置SA將為用戶站MSk確定的發(fā)射信號排列在無線系統(tǒng)框(Funkblocken)中，并將它分派給某個頻道TCH。發(fā)射/接收裝置TX/RX從信號發(fā)生裝置SA接收發(fā)射信號Sk(t)。該發(fā)射/接收裝置TX/RX包括一個射束形成網(wǎng)絡(luò)，其中用戶站MSk的發(fā)射信號Sk(t)跟被分派相同頻率的、為其他用戶站選定的S1(t)、S2(t)、…相連接。該射束形成網(wǎng)絡(luò)為每個發(fā)射信號與天線單元包括一個乘法器M，該乘法器將發(fā)射信號Sk(t)與被分派給正在接收的用戶站MSk的加權(quán)矢量w(k)的某個分量wm(k)相乘，并確定向用戶站MSk輻射的下行線路信號的方向特性曲線。分派給各天線單元Am，m＝1、…、M的乘法器M的輸出信號，由加法器ADm，m＝1、2、…M相加，由數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC轉(zhuǎn)換成模擬量，轉(zhuǎn)換到發(fā)射頻率(HF)上，并經(jīng)功率放大器PA放大，然后到達(dá)天線單元A1、…AM。一個類似所述射束形成網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)(未作圖示)被設(shè)置在天線單元A1、A2、…AM和數(shù)字信號處理器DSP之間，以將各用戶站的分量中接收的上行線路信號的混合信號分解，并將分離后信號傳送給DSP。
存儲裝置SE在每個用戶站MSk包含一個加權(quán)矢量w(k，1)、w(k，2)、…的記錄，同時，選擇由乘法器M使用的加權(quán)矢量w(k)。
圖3是用于用戶站MSk與基站Bs的依據(jù)本發(fā)明的方法的流程圖。圖中，根據(jù)步驟的執(zhí)行者是用戶站或基站，在該方法的步驟號上標(biāo)出下標(biāo)M或B。在步驟1M、1B用戶站和基站向另一站發(fā)送數(shù)據(jù)塊，它們包含另一站已知的訓(xùn)練序列。這些信號經(jīng)由各種不同的傳輸路徑到達(dá)各自的另一站，它們在其信號傳播時間上彼此不同。眾所周知的瑞克搜索器用來測量各分量的延遲。由用戶站MSk發(fā)射的訓(xùn)練序列專用于該用戶站，該序列跟同時向由同一基站管理的各用戶站MS1、MS2…發(fā)射的訓(xùn)練序列擬正交。這種正交性使得基站，對于每個延遲，可以跟另一天線單元的接收信號不相關(guān)地識別各天線單元A1、…AM接收信號中用戶站MSk的訓(xùn)練序列，如此還可以確定在不同天線單元上的接收信號的相對相位以及衰落。相位的總和代表信號被接收的方向。
延遲測量(步驟2B)和相位檢測(步驟3B)的結(jié)果可用圖4所示的矩陣形式表示。在該矩陣中，每行對應(yīng)于瑞克搜索器測定的延遲τ1、τ2、…，每列對應(yīng)于一個來源方向。收到上行線路信號的標(biāo)稱功率的延遲與來源方向的組合，在矩陣中以“1”來表示；不對應(yīng)于標(biāo)稱上行線路功率的組合用“0”表示。
相應(yīng)的延遲測量(步驟2M)也可在用戶站MSk進(jìn)行。這樣的測量結(jié)果可如圖5所示以矢量表達(dá)。這里，每個矢量框?qū)?yīng)一個延遲，在用戶站MSk上不需要區(qū)分信號的來源方向。
對于大量時隙重復(fù)進(jìn)行數(shù)據(jù)塊發(fā)射和延遲測量步驟，以及在基站檢測來源方向的步驟，所獲得的矢量或矩陣被累加。此外，對于用戶站的每個延遲或?qū)τ诨镜拿總€方向與延遲的組合，觀察到顯著傳輸效率的頻度越大，即相應(yīng)的傳輸路徑的衰落越小，或者所出現(xiàn)的相位波動越小，所獲得的總和就越大。在這樣獲得的加法矩陣中，在步驟2B，求出每行的最大數(shù)值，并將降序排列的數(shù)值序列中的指標(biāo)1至4分派給一個對應(yīng)于具有最大測定值的行的給定延遲數(shù)(例如4)。把對應(yīng)于具有每次最大數(shù)值的方向的加權(quán)矢量存儲在存儲裝置中。
用戶站MSk以模擬方式對所得到的矢量進(jìn)行加法運(yùn)算(步驟4M)，并在步驟5M將降序排列的數(shù)值序列中的指標(biāo)1至4分派給達(dá)到最高數(shù)值的四個延遲。
因?yàn)樯闲信c下行方向中的平均傳輸質(zhì)量是相同的，所以用戶站和基站上的接收質(zhì)量的評價結(jié)果是相同的，也就是說，兩個站無須協(xié)調(diào)指標(biāo)的含義即可使指標(biāo)表示用戶站和基站上當(dāng)時相同的延遲。
在本發(fā)明方法的后續(xù)階段，在步驟6B中基站BS每次發(fā)送一個帶有訓(xùn)練序列的數(shù)據(jù)塊給用戶站MSk，在步驟7M中對于四個加上了指標(biāo)的延遲評價訓(xùn)練序列的接收質(zhì)量，并在步驟8M中選擇對接收信號作出最強(qiáng)分量的延遲的指標(biāo)。在步驟9M中，指標(biāo)作為一個數(shù)據(jù)塊的一部分被反向傳輸給基站BS，接著基站從該數(shù)據(jù)塊抽出指標(biāo)；可能在步驟10B中，對加權(quán)矢量進(jìn)行調(diào)整，以使下行射束對準(zhǔn)與用戶站MSk通知的延遲對應(yīng)的傳輸路徑。最后，回到步驟6B，基站在該步驟結(jié)束工作循環(huán)。
本發(fā)明方法的上述實(shí)施例中，基站BS按照一個加上了指標(biāo)的延遲將一個加權(quán)矢量準(zhǔn)確地用于每個時刻。換言之，每個時刻，基站BS的發(fā)射功率都集中在唯一的傳輸路徑上。如果遇到一條干涉相消的傳輸路徑，就會傳輸中斷，當(dāng)然只是一個周期的持續(xù)時間，因?yàn)殡S著基站BS下一周期的開始，即有一個關(guān)于用戶站可良好地接收的傳輸路徑的有效信息可供使用。
本發(fā)明方法的實(shí)施例使同時利用多個傳輸路徑成為可能。第一實(shí)施例中，在步驟8M不是選擇對于接收信號具有當(dāng)時最強(qiáng)分量的延遲的一個指標(biāo)，而是選擇當(dāng)時兩個分量最強(qiáng)的指標(biāo)，這兩個指標(biāo)被傳送給基站，基站在緊接的循環(huán)中向?qū)?yīng)于這兩個指標(biāo)的傳輸路徑輻射。傳輸路徑的分集總是以這種方式給出，使得它們中的一個有故障不會導(dǎo)致傳輸中斷。在無線通信系統(tǒng)的場合，其數(shù)據(jù)塊顯示所選擇指標(biāo)有限的傳輸能力，當(dāng)然就可能存在這樣的問題必須將指標(biāo)分配給兩個塊，結(jié)果使本發(fā)明方法的循環(huán)持續(xù)時間加倍。
不言而喻，只要考慮到加了指標(biāo)的延遲數(shù)M，也可以每次選擇三個或更多的、對應(yīng)于對用戶站MSk接收信號的最強(qiáng)分量的指標(biāo)進(jìn)行傳輸。
在第二實(shí)施例中，每次向基站傳輸每個循環(huán)一個指標(biāo)，當(dāng)然在步驟10B中改變加權(quán)矢量的調(diào)整?；静皇敲看芜x擇對應(yīng)于最后傳輸?shù)闹笜?biāo)的矢量作為加權(quán)矢量，而是在步驟10B中求得對應(yīng)于最后傳輸?shù)膬蓚€指標(biāo)的加權(quán)矢量的總和。如果在用戶站上各個分量的接收質(zhì)量無波動，則本實(shí)施例的結(jié)果跟最初圖3所示的方法相同；如果接收質(zhì)量改變，則自動產(chǎn)生傳輸路徑的分集。
不言而喻，在步驟10B中也可以求得更多個加權(quán)矢量的和數(shù)，作為對應(yīng)于兩個最后傳輸?shù)闹笜?biāo)的和數(shù)；移動平均方法也可以考慮。
按照本發(fā)明方法的第三實(shí)施例，在步驟9M中，不僅傳輸當(dāng)時對接收信號分量最強(qiáng)的指標(biāo)，而且還傳輸關(guān)于其相對強(qiáng)度的信息。以此提高從用戶站向基站傳輸?shù)目刂菩畔⒘浚Y(jié)果，當(dāng)每個用戶站分配時隙的可傳送量對控制信息受限時，本方法的循環(huán)也許必須加長，以使控制信息可被分配至所需數(shù)量的時隙進(jìn)行傳輸。此外，當(dāng)用戶站與基站必須對其應(yīng)用互相取得一致的傳播線路或延遲數(shù)被限于兩個時，本發(fā)明方法的第三實(shí)施例特別適用。因此在后一場合，上述實(shí)施例對于用于基站上射束形成的完全控制是足夠的，當(dāng)從用戶站向基站傳送唯一的數(shù)值時，該數(shù)值描述了從基站向用戶站發(fā)射的下行線路信號的總功率上的兩個延遲之一的相對分量。
不言而喻，可以將多個上述各實(shí)施例加以結(jié)合。例如，在第二實(shí)施例中，如果同時由基站使用的延遲或傳輸路徑的數(shù)量被限為兩個，則在循環(huán)的第一階段傳輸使用中的延遲的指標(biāo)，在循環(huán)的第二階段傳輸一個用以確定在兩個傳播線路輻射的相對功率的唯一比值。
此外，可時間交替地將上述不同的實(shí)施例用于一個相同的無線通信系統(tǒng)，每次按照用戶站的接收狀態(tài)加以調(diào)整。這樣，例如當(dāng)該無線通信系統(tǒng)確定在基站BS和用戶站MSk之間存在一條直接傳輸路徑(Line of Sight可見線路)時，可以采用附圖3所示的實(shí)施例。在這種情況下，不需要進(jìn)行傳輸路徑的分集，且可以通過將發(fā)射功率限定在唯一的傳播線路上使基站的總發(fā)射功率減到最小，并因此可將另一個通信受到基站BS與用戶站MSk之間通信的干擾的危險性減至最小。
相反地，第一或第二實(shí)施例特別適合于快速衰落的接收狀態(tài)，這時，在一條傳輸路徑上發(fā)生干涉相消，至少必須有一條冗余的傳播線路，以避免通信的完全中斷。
傳輸路徑的分集在第三實(shí)施例中也存在。其優(yōu)點(diǎn)是，一方面通過在不同傳播線路上的功率調(diào)整使基站的總發(fā)射功率達(dá)到最小，另一方面，使得在用戶站MSk上的信噪比達(dá)到優(yōu)化。由于相對較大的循環(huán)長度，本實(shí)施例特別適用不動或緩慢移動的用戶站，如行人攜帶的移動電話等。
權(quán)利要求
1.一種在無線通信系統(tǒng)中的射束形成方法，該系統(tǒng)中設(shè)有至少有一個用戶站(MSk、MS1至MSn)和一個基站(BS)，所述基站設(shè)有一個有著多個天線單元(A1至AM)的天線裝置(AE)，該裝置發(fā)射下行線路信號并接收來自所述用戶站上的行線路信號；其特征在于a)對基站(BS)與用戶站(MSk)之間的不同傳播線路的延遲進(jìn)行檢測；b)所述基站(BS)對上行線路信號的不同延遲分量的來源方向進(jìn)行檢測；c)所述用戶站(MSk)評價對下行線路信號的不同延遲分量的接收質(zhì)量，并至少將其分量顯示最佳接收質(zhì)量的延遲通知所述基站(BS)；以及d)所述基站(BS)在其延遲對應(yīng)于所通知的延遲的上行線路信號分量的來源方向向所述用戶站(MSk)發(fā)射。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述基站(BS)根據(jù)所述上行線路信號測量不同傳播線路的延遲，并向所述用戶站傳送。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述用戶站根據(jù)所述下行線路信號測量不同傳播線路的延遲，并向所述基站傳送。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述基站(BS)測量不同傳播線路的延遲，且所述用戶站(MSk)與此無關(guān)地測量所述不同傳播線路的延遲。
5.如權(quán)利要求3或4所述的方法，其特征在于根據(jù)從基站(BS)非定向輻射的下行線路信號部分，進(jìn)行所述下行線路信號的延遲的測量。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于所述非定向輻射的下行線路信號部分為訓(xùn)練序列，該序列包含所述用戶站(MSk)已知的符號。
7.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于給每個測得的延遲分派一個指標(biāo)，關(guān)于其分量顯示最佳接收質(zhì)量的延遲的通知，通過從所述用戶站(MSk)向所述基站(BS)傳送指標(biāo)實(shí)現(xiàn)。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于循環(huán)地進(jìn)行關(guān)于其分量顯示最佳接收質(zhì)量的延遲的通知，并且指標(biāo)的分派以與延遲通知循環(huán)的倍數(shù)相對應(yīng)的時間間隔進(jìn)行。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于每個循環(huán)中通知的延遲的數(shù)量是可變的。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于所述循環(huán)的持續(xù)時間跟所述循環(huán)中被通知的延遲的數(shù)量成比例。
11.如權(quán)利要求8至10中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于對于每個延遲，所述用戶站都向所述基站傳送一個要在對應(yīng)于所述延遲的傳輸路徑上使用的發(fā)射功率的大小。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于所述要使用的發(fā)射功率的大小就是所述用戶站(MSk)在相應(yīng)的傳輸路徑上接收的功率。
13.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于總是按平均接收質(zhì)量遞減順序?qū)⑺鲋笜?biāo)分派給延遲。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在無線通信系統(tǒng)中的射束形成方法，該系統(tǒng)中至少包括一個用戶站(MSk、MS1至MSn)和一個基站(BS)；所述基站包括一個有多個天線單元(A
文檔編號H04B7/04GK1430822SQ01810012
公開日2003年7月16日 申請日期2001年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2000年5月25日
發(fā)明者C·布倫納, A·西格 申請人:西門子公司