專利名稱：利用速度和位置信息在無線通信系統(tǒng)內(nèi)選擇操作模式的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及無線通信系統(tǒng)內(nèi)的通信設(shè)備控制，尤其涉及通信系統(tǒng)的操作模式選擇。
相關(guān)領(lǐng)域描述在無線通信系統(tǒng)內(nèi)的無線信道上的通信可以使用各種將大量用戶容納在有限頻譜內(nèi)的技術(shù)而完成。這些技術(shù)通常被稱為多址技術(shù)，包括時分多址(TDMA)、頻分多址(FDMA)和碼分多址(CDMA)。
在無線通信系統(tǒng)內(nèi)，信號可以在基站和無線通信設(shè)備(WCD)間傳遞時通過幾個不同的傳播路徑。無線信道特性產(chǎn)生的多徑信號是通信系統(tǒng)的一個問題。多徑信道的一特性是在通信信道發(fā)送的信號內(nèi)引入的時間延展。例如，如果理想脈沖在多徑信道上發(fā)送，接收到的信號顯現(xiàn)為脈沖流。多徑信道的另一特性是每個通過信道的路徑可能引起不同的衰減因子。例如，如果理想脈沖在多徑信道上被發(fā)送，則接收到脈沖流的每個脈沖一般有與其他接收到脈沖不同的信號強度。多徑信道的另一特性是每個通過信道的路徑可能引起信號的不同相位。例如，如果理想脈沖在多徑信道上被發(fā)送，則接收到脈沖流的每個脈沖一般有與其他接收到脈沖不同的相位。
在無線信道內(nèi)，多徑由來自環(huán)境內(nèi)的障礙物反射信號形成，所述障礙物例如大樓、樹、車和人。相應(yīng)地，無線信道由于移動無線通信設(shè)備和結(jié)構(gòu)相對于無線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的相對移動，從而一般是時變多徑信道，因此導(dǎo)致了多徑。因此，如果理想脈沖在無線通信設(shè)備(WCD)和無線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施間在時變多徑信道上發(fā)送，則接收到的脈沖流在時間延時、衰減和相位的改變是理想脈沖被發(fā)送的時間函數(shù)。
信道的多徑特性可能影響接收到的信號并導(dǎo)致多徑信號實例間的干擾。破壞性干擾一般被稱為衰減，這是多徑信道相位特性結(jié)果。衰減發(fā)生在當(dāng)多徑向量破壞性地相加，導(dǎo)致接收到信號幅度上小于單個向量。例如，如果正弦波形信號通過帶有兩個路徑的多徑信道發(fā)送，其中第一個信道衰減為X dB，時間延時為δ，相位偏移為θ弧度，且第二路徑衰減因子為X dB，時間延時為δ，但相位偏移為θ+π弧度，則在信道的輸出處將不會接收到任何信號，因為等幅度和相反相位的兩個信號會相互抵消。因此，諸如示例的極端情況可能會對無線通信系統(tǒng)性能產(chǎn)生嚴重負面影響。相反，如果多徑信號相互同相到達，則多徑信號實例可能推斷的地干擾，這會導(dǎo)致接收到的信號強度增加而不是接收到信號強度衰減。
無線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施內(nèi)的WCD和收發(fā)機節(jié)點經(jīng)常有不同的操作模式，用于改善存在信號干擾時(諸如衰減)WCD和基礎(chǔ)設(shè)施間信號傳輸。兩種該種模式是發(fā)射分集和站點分集。發(fā)射分集指選擇或修改信號在諸如基站的基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備和WCD間發(fā)送的方式。站點分集指從多個基站中選擇一期望基站，WCD與其進行通信。分集模式可以是開環(huán)路或閉環(huán)路的。一般，開環(huán)路分集為了避免靜態(tài)破壞性干擾，閉環(huán)路分集以獲得在WCD處接收到的信號的推斷的(constructive)干擾。
最佳的操作模式選擇受到無線信道的信號環(huán)境影響。例如，如果無線信道的信號傳輸路徑條件穩(wěn)定，且相對不改變，則可能期望選擇特定的分集模式，諸如閉環(huán)分集模式。如果閉環(huán)可以跟蹤無線信道內(nèi)的改變，則可以選擇閉環(huán)分集模式，且期望如此，因為閉環(huán)分集指接收機處的推斷的干擾優(yōu)勢。如果無線信道的信號傳輸路徑條件快速改變，使得閉環(huán)系統(tǒng)不能跟蹤信道內(nèi)信號路徑的改變，則可能期望選擇不同的分集模式，諸如開環(huán)分集模式。
因此領(lǐng)域內(nèi)需要一種技術(shù)改善WCD和無線通信系統(tǒng)內(nèi)無線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施間通信的分集操作模式選擇的技術(shù)。
概述描述了一種用于基于無線通信設(shè)備(WCD)相對于無線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的位置、速度或兩者而確定用于無線通信系統(tǒng)的操作模式。本發(fā)明的方面包括確定WCD的位置、速度或兩者。無線環(huán)境的可預(yù)測性估計是基于位置、或速度或兩者確定的。基于無線環(huán)境估計的可預(yù)測性，選擇期望的分集模式。選定的操作模式可以由通信系統(tǒng)內(nèi)各種設(shè)備使用。例如，可以選擇WCD的分集操作模式，或可以選擇無線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施(通常被稱為基礎(chǔ)設(shè)施)的不同節(jié)點的分集操作模式。
確定WCD的位置或速率以及選擇期望的分集操作模式可以在基礎(chǔ)設(shè)施內(nèi)的各個位置、在WCD內(nèi)或在任何其組合實現(xiàn)。例如，在一實施例中，WCD確定其位置、速度或兩者，估計無線環(huán)境的可預(yù)測性，并基于該預(yù)測選擇期望的分集操作模式。在第二實施例中基礎(chǔ)設(shè)施確定WCD的位置、速度或兩者，估計無線環(huán)境的可預(yù)測性，并基于估計選擇期望的分集操作模式。在第三實施例中，WCD確定其位置、速度或兩者，并將信息發(fā)送到基礎(chǔ)設(shè)施。基礎(chǔ)設(shè)施然后估計無線環(huán)境的可預(yù)測性，并基于該預(yù)測選擇期望的分集操作模式。在第四實施例中，基礎(chǔ)設(shè)施確定WCD的位置、速度或兩者并發(fā)送信息到WCD。WCD然后估計無線環(huán)境的可預(yù)測性，并基于該估計選擇期望的分集操作模式。
期望的分集操作模式選擇可以包括選擇期望的發(fā)射分集模式或選擇期望的站點選擇分集模式或兩者。期望發(fā)射分集模式的選擇可以包括選擇無分集、開環(huán)發(fā)射分集諸如空時發(fā)射分集(STTD)以及使用固定和可操縱方向天線，或閉環(huán)發(fā)射分集。選擇期望站點選擇發(fā)射分集可以包括啟用或禁用站點選擇分集，并選擇閉環(huán)站點選擇分集諸如硬切換、軟切換以及站點選擇分集傳輸(SSDT)。
本發(fā)明的其他特征和優(yōu)勢會從以下最優(yōu)實施例的描述中變得清楚，所述實施例通過示例方式說明本發(fā)明原理。
附圖的簡要描述

圖1是根據(jù)本發(fā)明操作的無線通信系統(tǒng)部分的框圖。
圖2是說明圖1內(nèi)示出的無線通信系統(tǒng)部分的附加細節(jié)的框圖。
圖3是基于WCD相對于圖1內(nèi)示出的無線通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施的位置和速度選擇操作模式的技術(shù)的流圖。
圖4是說明兩個相鄰基站和其相應(yīng)覆蓋區(qū)域或小區(qū)的框圖。
圖5是圖4內(nèi)覆蓋小區(qū)的重疊區(qū)域的展開視圖。
圖6是基于無線環(huán)境的預(yù)測說明選擇操作模式的技術(shù)的一實施例流圖。
詳細描述描述改善不同操作模式選擇的技術(shù)，所述模式包括發(fā)射分集和站點選擇分集，以用于WCD和無線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施間的通信，例如移動WCD和基站間的通信。一般，WCD和無線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施可以用于各種操作模式。
根據(jù)本發(fā)明，操作模式選擇是根據(jù)無線環(huán)境的預(yù)測或估計，這可以基于移動WCD相對于基礎(chǔ)設(shè)施的位置、速度或兩者。預(yù)測或估計涉及WCD和基礎(chǔ)設(shè)施之間的信號路徑條件。選定的操作模式可以涉及例如在不同類型的發(fā)射分集間選擇，或在不同類型的站點選擇分集間選擇，或兩者。期望的操作模式可以隨著WCD移動而改變其相對于基礎(chǔ)設(shè)施的位置而改變，并隨著WCD速度而改變，所述改變改變了信號在移動WCD和基礎(chǔ)設(shè)施間信號傳播條件。
確定WCD相對于基礎(chǔ)設(shè)施的位置或速度可以以多種方式實現(xiàn)。例如，WCD位置指示或速度可以從瀏覽接收機被接收，所述接收機諸如全球定位系統(tǒng)(GPS)接收機或其他類型的瀏覽接收機。另外，WCD速度可以從WCD位置的至少兩個測量中被確定，這兩個測量在不同的已知時刻進行。速度可以從WCD位置測量和其相應(yīng)測量時間確定。位置測量可以是完全的位置解，或可以是用于計算位置解的測量。例如WCD可以從GPS衛(wèi)星進行偽距離測量，并將偽距離測量以及對應(yīng)的測量時間傳送到無線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，其中“偽距離”測量和附加的從基礎(chǔ)設(shè)施處的GPS接收機收集到的GPS信息經(jīng)組合以確定WCD的位置和速度。
在另一示例中，基礎(chǔ)設(shè)施可以對從WCD接收到的信號進行測量，并確定不同時刻的WCD的位置測量?；A(chǔ)設(shè)施可以確定WCD的速度或基礎(chǔ)設(shè)施可以將位置測量和相應(yīng)的測量時間發(fā)送到WCD，它確定WCD速度。
在以下描述中，本發(fā)明的各個方面以基于CDMA的無線通信系統(tǒng)描述。然而，本發(fā)明的方面不限于基于CDMA的通信且還可以連同其他通信技術(shù)一起使用。
圖1是說明根據(jù)本發(fā)明操作的無線通信系統(tǒng)101部分框圖。無線通信系統(tǒng)包括無線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，帶有多個基站102和多個移動WCD 104。從基站102發(fā)送到WCD 104的信號132被稱為在前向鏈路方向上被發(fā)送。如圖1內(nèi)說明的，在前向鏈路或反向鏈路上通過的信號可能經(jīng)過基站102和WCD間不同的多條路徑。如圖1示出，前向和反向鏈路信號可以在障礙物150上反射，導(dǎo)致在基站102處和WCD 104處接收到的信號的多個實例。這些多個信號實例通常被稱為“多徑”信號。除了反射信號之外，障礙物可以完全封鎖信號到達WCD。
WCD 104的示例包括蜂窩電話、衛(wèi)星電話、啟用無線通信的個人電腦、個人數(shù)字助手(PDA)和其他無線設(shè)備。障礙物150示例包括大樓、樹、車和人。
無線通信系統(tǒng)101可以被設(shè)計成一個或多個無線標(biāo)準(zhǔn)。例如，標(biāo)準(zhǔn)可以包括TIA/EIA-95-B(IS-95)、TIA/EIA-98-C(IS-98)、第三代合伙人計劃(3GPP)、第三代合伙人計劃2(3GPP2)、TIA/EIA/IS-2000(cdma2000)、寬帶CDMA(WCDMA)和其他。
圖2是說明圖1內(nèi)示出的無線通信系統(tǒng)101部分的附加細節(jié)。圖2進一步從圖1說明基站102和WCD 104。包括在基站102內(nèi)的是發(fā)射機212、接收機214、天線215、小區(qū)站點調(diào)制解調(diào)器(CSM)216、存儲器模塊218和控制器220。WCD 104包括接收機222、發(fā)射機224、天線225、移動站調(diào)制解調(diào)器(MSM)226、存儲器模塊227和控制器228。存儲器模塊218和277還存儲程序指令?；究刂破?20或WCD控制器228相應(yīng)存儲在基站存儲器模塊218和WCD存儲器模塊227內(nèi)的程序指令執(zhí)行會使得基站102或WCD 104以如上所述方式操作。
基站天線215或WCD天線225或兩者可以是方向天線，例如在“SmartAntennas for Wireless CommunicationsIS-95 and Third Generation CDMAApplication”內(nèi)描述的智能天線，作者為Joseph C.Liberti，Jr.和TheodoreS.Rappaport，被完全并入于此。
基站102可以包括瀏覽接收機240，WCD 104可以包括瀏覽接收機242或基站102和WCD 104可以相應(yīng)包括瀏覽接收機240、242?？梢园ㄔ诨?02和WCD 104內(nèi)的瀏覽接收機示例包括GPS接收機、LORAN接收機、GLONASS接收機、使用網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施確定WCD速度的系統(tǒng)以及使用各種瀏覽接收機組合的混合系統(tǒng)?；?02和WCD 104內(nèi)的控制器220和228相應(yīng)可以被用于接收與WCD速度相關(guān)的信息并確定操作調(diào)整。
無線通信系統(tǒng)內(nèi)的移動WCD或移動終端的位置、速度知識可以用于生成關(guān)于無線環(huán)境穩(wěn)定性估計。WCD估計的穩(wěn)定性和位置和速度用于進行對無線環(huán)境的預(yù)測。使用預(yù)測可以改善WCD、基礎(chǔ)設(shè)施或兩者使用的操作模式的選擇。例如，已知WCD位置、速度或兩者可以用于選擇期望的發(fā)射分集模式或站點選擇分集或兩者。
圖3是說明基于WCD相對于無線通信系統(tǒng)101內(nèi)基礎(chǔ)設(shè)施的位置和速度選擇操作模式的技術(shù)的流圖。流程開始于模塊302。在模塊304內(nèi)，WCD相對于基礎(chǔ)設(shè)施的位置和速度被確定。在模塊306內(nèi)，進行無線環(huán)境的可預(yù)測性估計。
無線環(huán)境的可預(yù)測性取決于許多因子，諸如局部地理、WCD和基礎(chǔ)設(shè)施間的距離、WCD位置所在的地形等。例如，如果WCD在有許多障礙物的區(qū)域內(nèi)操作，諸如大城市或密集的城市環(huán)境，則無線環(huán)境一般由于WCD和其他障礙物的移動而不太穩(wěn)定。相反，如果WCD在開放區(qū)域操作，諸如在障礙物較少的沙漠區(qū)域，則無線環(huán)境一般會更穩(wěn)定。另外，如果WCD位于小區(qū)邊界邊緣，則WCD更可能移入或移出覆蓋區(qū)域。進行無線環(huán)境的準(zhǔn)確預(yù)測的能力受到無線環(huán)境穩(wěn)定性的影響。例如，如果WCD在無線環(huán)境很穩(wěn)定的區(qū)域操作，則可能無線環(huán)境不會在一段時間內(nèi)突然變化，且會相對可預(yù)測。預(yù)測的時間段取決于WCD所在的地理和地形以及WCD的速度而在毫秒到秒量級改變。相反，如果WCD在無線環(huán)境非常不穩(wěn)定且快速改變的區(qū)域內(nèi)操作，則可能無線環(huán)境會繼續(xù)改變且不可預(yù)測。
無線環(huán)境的可預(yù)測性還受到WCD速度的影響。例如如果WCD在無線環(huán)境穩(wěn)定且WCD不移動或緩慢移動的區(qū)域內(nèi)，則可能無線環(huán)境會保持穩(wěn)定和可預(yù)測。然而，如果WCD快速移動，則取決于本地地理和地形，更可能WCD會移到無線環(huán)境不同的位置。WCD更高的速度加入了不確定性，且使得無線環(huán)境更加不能被預(yù)測。
在一些情況下，只有一個因子被用于預(yù)測無線環(huán)境，而在其他情況下可以使用多個因子。例如如果WCD位于地形已知的區(qū)域，諸如在城市內(nèi)，則可以預(yù)測無線環(huán)境由于“城市峽谷”等將不穩(wěn)定且改變。相反，如果WCD位于已知有較少障礙物的區(qū)域內(nèi)，諸如沙漠區(qū)域，則可以預(yù)測無線環(huán)境將是穩(wěn)定且恒定的。同樣，如果WCD位于穩(wěn)定無線環(huán)境區(qū)域內(nèi)，但WCD已知將移入不穩(wěn)定無線區(qū)域，則可以選擇適合于在不穩(wěn)定無線環(huán)境中操作的操作模式?？梢允褂肳CD的位置和速度連同其他因子(諸如在不同位置的典型無線環(huán)境)以改善無線環(huán)境預(yù)測并改善總系統(tǒng)性能。例如，關(guān)于無線環(huán)境的預(yù)測的頻率可變，當(dāng)WCD已知在穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)時頻率減少，從而減少了系統(tǒng)開銷，在不穩(wěn)定區(qū)域增加，從而增加性能。
回到圖3，在308框處，基于無線環(huán)境的可預(yù)測性選擇期望操作模式。如上所述，操作模式可能涉及發(fā)射分集或站點選擇分集。
發(fā)射分集模式當(dāng)WCD導(dǎo)出移動且其相對于基礎(chǔ)設(shè)施位置改變時，選擇合適的發(fā)射分集模式可以改善系統(tǒng)性能。發(fā)射分集模式的示例包括無分集、空時發(fā)射分集(STTD)、使用固定和可操縱方向天線的空間分集以及閉環(huán)分集。
一般，如果不選擇發(fā)射分集，則信號在WCD和基站間使用配置為全方向天線的天線被發(fā)送。不選擇發(fā)射分集的問題在于如上所述可能會使得多徑信號在接收機處破壞性地相互干擾，從而導(dǎo)致接收機處減少的信號電平。用于抗破壞性干擾的技術(shù)是STTD，一種基于開環(huán)發(fā)射分集模式，通過在不同時間從不同天線發(fā)送復(fù)數(shù)碼元和其共軛引入空間分集的模式。詳細的STTD描述可以在“WCDMA”中找到，這是歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(ETSI)可找到的電信標(biāo)準(zhǔn)。該發(fā)射分集的兩種模式(無分集和STTD)都不使用波束導(dǎo)向技術(shù)。
可以對使用方向天線的系統(tǒng)使用方向天線，從而改善無線通信。例如，使用方向天線發(fā)送信號減少了信號延展并減少了發(fā)送信號占用的量，從而增加了流密度或該量(volume)內(nèi)的信號功率。同樣地，使用方向天線接收信號減少了接收機“所見”的量，從而減少了進入接收機的干擾量。在一般無線通信系統(tǒng)內(nèi)，有許多同時用戶，且從這些同時用戶發(fā)送或來自他們的信號可能相互干擾。使用方向天線可以減少干擾，因為天線波束模式只會允許在覆蓋量內(nèi)的信號和噪聲進入接收機，并拒絕在波束模式量之外的信號和噪聲。因此，通過減少干擾，方向天線可以使得不穩(wěn)定的無線環(huán)境更穩(wěn)定。通過改善無線環(huán)境的穩(wěn)定性可以進行更可靠的預(yù)測。
使用方向天線的問題在于，由于WCD關(guān)于基礎(chǔ)設(shè)施移動，WCD可能移入或移出天線波束模式的覆蓋區(qū)域。一般，當(dāng)WCD移出天線波束模式時，基礎(chǔ)設(shè)施必須將通信信道“移交”給不同天線，或是另外一個有覆蓋WCD位置的波束模式，或是有全波束模式的無方向天線。
可操縱方向天線可以用于解決WCD離開天線波束模式覆蓋區(qū)域的問題?？刹倏v方向天線的天線波束模式經(jīng)重新定向以維持WCD和基礎(chǔ)設(shè)施間的充分通信。例如，如果可操縱天線用于無線通信基礎(chǔ)設(shè)施，則天線波束模式被定向，使得其覆蓋WCD的位置，且天線波束模式隨著WCD的移動而被重新定向。同樣，如果可操縱天線在WCD內(nèi)被使用，則其天線波束模式的定向使得它覆蓋基礎(chǔ)設(shè)施內(nèi)的接收機，且隨著WCD移動而被重新定向。可操縱天線的波束模式可以機械地或電氣地被重新定向。
一種類型的可操縱天線是“智能天線”。智能天線是多元件天線，可以通過調(diào)節(jié)多天線元件發(fā)送的相位而作為方向天線。使用WCD在小區(qū)內(nèi)移動相對于基礎(chǔ)設(shè)施的位置信息，基站102可以調(diào)節(jié)其智能天線以永遠覆蓋WCD位于的區(qū)域。
可以使用類似的技術(shù)以調(diào)整可操縱方向天線，諸如WCD內(nèi)的智能天線。例如，如果WCD有智能天線，則WCD可以使用其相對于基站的位置調(diào)整天線波束模式以覆蓋基站位于的區(qū)域。WCD相對于基站的位置可以有幾種方法確定。例如，WCD可以訪問包括基站位置的歷書的數(shù)據(jù)，或基站可以將其位置傳達給WCD。如指出的，在時間上任何時刻減少天線波束模式覆蓋的區(qū)域改善了信號強度，且減少了噪聲和干擾。如WCD關(guān)于基站導(dǎo)出移動，它可以將其波束模式重新定向到基站。
系統(tǒng)101內(nèi)的另一發(fā)射分集模式是閉環(huán)發(fā)射分集。在閉環(huán)發(fā)射分集內(nèi)，發(fā)射信號經(jīng)調(diào)整，使得它們能在接收機處推斷地干擾即加強。在一實施例中，基站從至少兩個天線將“信標(biāo)”信號發(fā)送到WCD。WCD測量信標(biāo)信號將的相位關(guān)系，并將相位關(guān)系指示發(fā)送回基站。基站可以使用接收到的信標(biāo)信號的相位指示以調(diào)整基站發(fā)送到WCD的信號，使得信號推斷地干擾?？梢允褂妙愃频募夹g(shù)調(diào)整從WCD發(fā)送到基站的信號。
WCD相對于基礎(chǔ)設(shè)施的位置和速度可以改善發(fā)射分集模式的選擇。一般，位置和速度信息可以用于估計無線信道是否穩(wěn)定或快速改變。例如，如果WCD以高速移動，或如果WCD位置已知具有不穩(wěn)定無線信道特性，則估計WCD處于“快速時變”無線環(huán)境。同樣地，如果WCD較慢地移動，或WCD在特定位置，已知其具有穩(wěn)定無線信道特性，則估計WCD處于“慢時變”無線環(huán)境。同樣地，即使如果WCD所處位置，其無線信道特性已知，或是穩(wěn)定或是不穩(wěn)定，但WCD正在移動或進入具有不同特性的位置。該信息可以用于對無線信道特性將是怎樣做出更好的預(yù)測，從而選擇更好的操作模式。
時變信道的穩(wěn)定性估計可以用于確定選擇的發(fā)射分集模式。例如，如果估計WCD處于慢時變無線環(huán)境，則更能確信無線環(huán)境會保持可預(yù)測一特定時間，諸如接著幾微秒、幾秒或幾分鐘?；陉P(guān)于無線環(huán)境的預(yù)測的置信度，選擇發(fā)射分集模式。例如，如果無線環(huán)境被估計可預(yù)測，則可能期望閉環(huán)技術(shù)，因為它導(dǎo)致接收機處的推斷的干擾。如果無線環(huán)境被估計不可預(yù)測，使得閉環(huán)發(fā)射分集模式不能響應(yīng)無線環(huán)境的高速改變，則最好使用開環(huán)發(fā)射分集模式，諸如STTD或使用固定或可操縱方向天線。
站點選擇分集站點選擇分集還可以改善系統(tǒng)性能和效率，且已知WCD 104的位置和速度可以改善操作站點分集模式選擇。使用站點選擇分集，如系統(tǒng)101的移動WCD104關(guān)于基礎(chǔ)設(shè)施導(dǎo)出移動時，WCD 104可以選擇多個基礎(chǔ)設(shè)施基站102的一個而進行通信。隨著WCD 104的移動，它可以移出第一基站的覆蓋區(qū)域即小區(qū)，進入第二基站的覆蓋區(qū)域?；靖采w區(qū)域重疊，使得WCD和基站間的通信不會在WCD從一個小區(qū)移入另一小區(qū)時被“丟失”。
從一個小區(qū)到另一小區(qū)的轉(zhuǎn)換包括“硬切換”、“軟切換”和“快速小區(qū)選擇”，還被稱為站點選擇分集傳輸(SSTD)。在操作的硬切換站點選擇分集模式內(nèi)，WCD 104會與單個基站通信，但會監(jiān)控來自周圍或相鄰基站的信號強度。當(dāng)來自WCD與其通信的基站的信號強度減少到低于閥值電平的地步，則WCD會將其通信轉(zhuǎn)移到帶有更高監(jiān)控到信號電平的相鄰基站。如果WCD接近兩個小區(qū)邊緣，使得從兩個基站接收到的信號電平在同一值周圍波動，則會發(fā)生硬切換問題。隨著信號波動，WCD可以在兩個小區(qū)的每個之間切換，導(dǎo)致無效性和增加的丟失通信可能性。
在操作的“軟切換”站點分集模式中，WCD會與它已經(jīng)與其通信的初始基站以及它被轉(zhuǎn)移到的下一基站同時通信。一般，相鄰小區(qū)在其邊界處重疊，使得當(dāng)從一個小區(qū)到相鄰小區(qū)時，WCD可以與任何一個基站通信。在軟切換中，隨著WCD從初始小區(qū)移到相鄰小區(qū)，它會在簡短的轉(zhuǎn)移期間同時與兩個基站通信。在WCD已經(jīng)深入相鄰小區(qū)覆蓋區(qū)域以支持與相鄰小區(qū)基站的持續(xù)通信后，它會停止與初始小區(qū)的通信。軟切換避免了與選擇兩個小區(qū)的每個之間來回切換，但需要附加的基礎(chǔ)設(shè)施資源，因為WCD同時與兩個小區(qū)通信，從而減少了總通信系統(tǒng)容量。
在站點選擇分集傳輸(SSDT)內(nèi)，WCD確定那些基站會向其傳輸數(shù)據(jù)。一般，確定期望基站是周期性更新的，例如每幾毫秒。
已知WCD相對于無線基礎(chǔ)設(shè)施的位置和速度可以用于改善期望站點選擇分集模式的選擇。使用WCD相對于無線基礎(chǔ)的位置和速度可以估計無線信道的可預(yù)測性，且基于該可預(yù)測性可以選擇期望的操作模式。例如如果估計無線信道非常可預(yù)測，則可以選擇非常強硬的站點分集模式，諸如慢閉環(huán)分集諸如硬切換站點分集。如果估計無線信道非常不可預(yù)測，則可以選擇保守的站點分集模式，諸如開環(huán)技術(shù)例如軟切換站點分集。如果估計無線信道可預(yù)測性在一定成都上是可預(yù)測的，則使用諸如SSTD模式的技術(shù)。SSTD模式是快速閉環(huán)技術(shù)，且如果無線環(huán)境在一定成都上比應(yīng)切換站點分集要求的更不可預(yù)測但也不如軟切換站點分集模式需要的那么可預(yù)測時，一般提供較好的信號傳輸性能。在一些情況下，取決于WCD的位置以及無線環(huán)境是否是快速時變，可能不期望使用任何站點選擇分集。
如圖3的框圖306說明的，且如上所述，WCD關(guān)于基礎(chǔ)設(shè)施的位置和速度可以用于估計無線環(huán)境如何快速改變。例如，如果WCD位置以大于50kph的速率改變，則系統(tǒng)可以確定無線信號路徑條件快速改變，且因此無線信道更可能不是不可預(yù)測的。系統(tǒng)因此不會使用任何站點選擇分集，或可能使用SSTD或軟切換站點分集模式。相反，如果WCD位置以小于25kph的速率改變，則系統(tǒng)可以確定無線信號路徑條件可能較慢地改變，因此無線信道更可能是不是可預(yù)測的系統(tǒng)因此會使用諸如硬切換或SSTD站點選擇分集的技術(shù)。
圖4是說明兩個相鄰基站402和404以及其相應(yīng)覆蓋區(qū)域或小區(qū)412和414的框圖。在該示例中，小區(qū)不是對稱的，這是因為還有諸如山丘和山谷的障礙物和地理特性。兩個小區(qū)的覆蓋區(qū)域在420指定的區(qū)域內(nèi)重疊。即在覆蓋區(qū)域420內(nèi)，WCD能與基站402或404通信。
如果移動104沿著例如通過重疊區(qū)域420的公路430的路徑，則取決于其位置它會在兩個小區(qū)412和414間進行幾次轉(zhuǎn)換。隨著WCD沿著其路徑移動，取決于WCD的速度和通過重疊區(qū)域420的路徑長度，如果使用硬切換WCD可能在兩個小區(qū)間切換，且如果使用軟切換則它可能同時與兩個小區(qū)通信。使用WCD的位置和速度可以改善合適使用硬切換、STTD、軟切換或無站點分集模式操作的決定。
圖5是圖4的小區(qū)412和414的重疊區(qū)域的展開圖。接著WCD 104通過重疊區(qū)域420的路徑430的說明示出WCD 104在重疊區(qū)域420內(nèi)的各個位置。當(dāng)WCD 104在第一位置502處時，它在覆蓋區(qū)域412內(nèi)，且會與第一基站402通信。當(dāng)WCD 104在第二位置506處時，它在覆蓋區(qū)域414內(nèi)，且會與第二基站404通信。如果WCD 104進入第三位置510，則它會重新進入第一小區(qū)412的覆蓋區(qū)域并重新建立與第一基站402的通信。
如果WCD 104在硬切換站點分集模式操作，隨著它從第一位置402移到第二位置406，它會在520指定的位置在兩個相應(yīng)覆蓋區(qū)域412和414間從第一基站402過渡到第二基站404。隨著WCD繼續(xù)移到第三位置510，它會在522指明的位置在覆蓋小區(qū)414和412間的過渡期間過渡回第一基站402的覆蓋區(qū)域412。如果WCD接著相同的路徑但使用軟切換，它會進行相同的過渡，但它不是只與一個基站通信，而是與之前和之后的兩個基站通信，直到它通過了小區(qū)過渡520和522。如果WCD使用SSDT，WCD會確定在每個位置哪個基站會發(fā)送數(shù)據(jù)到WCD。
隨著WCD 104通過重疊區(qū)域420，它可能期望使用站點分集，且允許硬切換、軟切換、SSDT站點分集或它可能期望禁用站點分集。使用WCD的位置和速度，可以估計無線信道的可預(yù)測性。使用估計的可預(yù)測性，可以選擇期望的站點選擇分集模式。例如，如果估計無線信道較慢地時變且可預(yù)測，則可能選擇硬切換站點分集模式。可以基于WCD的速度和WCD從一個基站過渡到另一基站的速率而選擇硬切換站點分集模式。
如果無線環(huán)境估計的可預(yù)測性以比硬或軟切換技術(shù)的慢時變速率高一些的速率改變，則可能使用SSTD。在SSTD中，WCD可以選擇期望基站以在時段期間將數(shù)據(jù)發(fā)送到WCD，所述特定時段諸如幾毫秒。在時段結(jié)束時，WCD 104會選擇基站以在下一時段期間將數(shù)據(jù)發(fā)送到基站。選定基站可以是與先前選擇相同或不同的基站。另外，如果估計無線環(huán)境快速改變且不可預(yù)測，則可能期望選擇操作的軟切換站點分集模式。例如如果無線信道非常不可預(yù)測，還可能期望不使用站點選擇分集。
圖6是用于基于無線環(huán)境的預(yù)測選擇操作模式技術(shù)的一實施例流圖。流程開始于框600。在框602內(nèi)，確定WCD相對于基礎(chǔ)設(shè)施的位置和速度。流程繼續(xù)到框604，其中使用WCD的位置和速度信息，可以確定無線環(huán)境的穩(wěn)定性。流程然后繼續(xù)到框606，在此使用WCD相對于基礎(chǔ)設(shè)施的速度和位置以及無線環(huán)境的穩(wěn)定性，可以進行無線信道的預(yù)測。如果在框606內(nèi)，預(yù)測無線環(huán)境會是穩(wěn)定的，則流程繼續(xù)到框608，在此選擇合適的操作模式用于穩(wěn)定的無線環(huán)境。例如，可以選擇閉環(huán)分集模式。如果在框606內(nèi)，預(yù)測無線環(huán)境將使不穩(wěn)定的，則流程繼續(xù)到框610，且可以選擇合適的操作模式用于不穩(wěn)定的無線環(huán)境。例如，可以選擇硬切換、SSTD或軟切換站點分集模式，還可以選擇無分集。
本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員可以理解信息和信號可能使用各種不同的科技和技術(shù)表示。例如，上述說明中可能涉及的數(shù)據(jù)、指令、命令、信息、信號、比特、碼元和碼片最好由電壓、電路、電磁波、磁場或其粒子、光場或其粒子、或它們的任意組合來表示。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以理解，這里揭示的結(jié)合這里描述的實施例所描述的各種說明性的邏輯塊、模塊、電路和算法步驟可以用電子硬件、計算機軟件或兩者的組合來實現(xiàn)。為清楚地說明硬件和軟件的可互換性，各種說明性的組件、方框、模塊、電路和步驟一般按照其功能性進行闡述。這些功能性究竟作為硬件或軟件來實現(xiàn)取決于整個系統(tǒng)所采用的特定的應(yīng)用程序和設(shè)計。技術(shù)人員可以以多種方式對每個特定的應(yīng)用實現(xiàn)描述的功能，但該種實現(xiàn)決定不應(yīng)引起任何從本發(fā)明范圍的偏離。
各種用在此的說明性實施例揭示的邏輯塊、模塊和電路的實現(xiàn)或執(zhí)行可以用通用處理器、數(shù)字信號處理器(DSP)或其它處理器、專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)或其它可編程邏輯器件、離散門或晶體管邏輯、離散硬件組件或任何以上的組合以實現(xiàn)在此描述的功能。通用處理器最好是微處理器，然而或者，處理器可以是任何常規(guī)的處理器、控制器、微控制器或狀態(tài)機。處理器可以實現(xiàn)為計算設(shè)備的組合，例如DSP和微處理器的組合、多個微處理器、一個或多個結(jié)合DSP內(nèi)核的微處理器或任何該種配置。
在此用實施例揭示的方法步驟或算法可能直接在硬件內(nèi)、處理器執(zhí)行的軟件模塊或兩者的組合內(nèi)執(zhí)行。軟件模塊可以駐留于RAM存儲器、快閃(flash)存儲器、ROM存儲器、EPROM存儲器、EEPROM存儲器、寄存器、硬盤、移動盤、CD-ROM、或本領(lǐng)域中已知的其它任意形式的存儲媒體中。一示范處理器最好耦合到處理器使處理器能夠從存儲介質(zhì)讀取寫入信息?；蛘?，存儲介質(zhì)可能整合到處理器。處理器和存儲介質(zhì)可駐留于專用集成電路ASIC中。ASIC可以駐留于用戶終端內(nèi)。或者，處理器和存儲介質(zhì)可以駐留于用戶終端的離散元件中。
上述優(yōu)選實施例的描述使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能制造或使用本發(fā)明。這些實施例的各種修改對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是顯而易見的，這里定義的一般原理可以被應(yīng)用于其它實施例中而不使用創(chuàng)造能力。因此，本發(fā)明并不限于這里示出的實施例，而要符合與這里揭示的原理和新穎特征一致的最寬泛的范圍。
權(quán)利要求
1.一種在無線通信系統(tǒng)內(nèi)選擇期望發(fā)射模式的方法，其特征在于，包括確定移動無線通信設(shè)備(WCD)相對于無線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的位置；估計無線環(huán)境的可預(yù)測性；以及基于估計的可預(yù)測性選擇期望操作模式。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述選擇的操作模式是發(fā)射分集模式。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述的發(fā)射分集模式是開環(huán)路分集模式。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述開環(huán)分集模式是空時發(fā)射分集模式。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述開環(huán)路分集模式進一步包括波束成形天線的使用。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述波束成形天線是智能天線。
7.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述波束成形天線在WCD內(nèi)。
8.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述波束成形天線在無線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施內(nèi)。
9.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述發(fā)射分集模式是閉環(huán)路分集模式。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述選定操作模式是站點選擇分集模式。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述移動WCD的位置在WCD內(nèi)被確定。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述移動WCD的位置在無線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施內(nèi)被確定。
13.在無線通信系統(tǒng)內(nèi)選擇期望發(fā)射分集模式的方法，其特征在于，包括確定移動無線通信設(shè)備(WCD)相對于無線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的速度；估計無線環(huán)境可預(yù)測性；以及基于估計的可預(yù)測性選擇期望分集操作模式。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述選定分集操作模式是發(fā)射分集模式。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述發(fā)射分集模式是開環(huán)路分集模式。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述開環(huán)路分集模式是空時發(fā)射分集模式。
17.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述開環(huán)路分集模式還包括使用波束成形天線。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述波束成形天線是智能天線。
19.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述波束成形天線在WCD內(nèi)。
20.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述波束成形天線在無線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施內(nèi)。
21.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述發(fā)射分集模式是閉環(huán)分集模式。
22.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述選定操作模式是站點選擇分集模式。
23.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述移動WCD的位置在WCD內(nèi)被確定。
24.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述移動WCD的位置在無線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施內(nèi)被確定。
25.在無線通信系統(tǒng)內(nèi)選擇期望發(fā)射分集模式的方法，其特征在于，包括發(fā)射至少兩個信標(biāo)信號；接收至少兩個信標(biāo)信號并確定接收到信號間的相位關(guān)系；估計無線環(huán)境的可預(yù)測性；以及基于接收到信號間的相位關(guān)系調(diào)整天線波束模式。
26.如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，所述天線在一WCD內(nèi)。
27.如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，所述天線在無線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施內(nèi)。
28.如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，所述信標(biāo)信號由WCD發(fā)送。
29.如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，所述信標(biāo)信號由無線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施接收。
30.如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，所述信標(biāo)信號由無線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)送。
31.如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，所述信標(biāo)信號由WCD接收。
32.無線通信設(shè)備(WCD)，其特征在于，包括發(fā)射機和接收機，用于與無線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施通信；以及控制器，用于基于WCD相對于無線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的位置估計無線環(huán)境的可預(yù)測性，并基于所述估計選擇期望的分集操作模式用于WCD和基礎(chǔ)設(shè)施間的信號通信。
33.如權(quán)利要求32所述的WCD，其特征在于，所述選定分集操作模式是發(fā)射分集模式。
34.如權(quán)利要求32所述的WCD，其特征在于，所述選定分集操作模式是站點選擇分集模式。
35.無線通信設(shè)備(WCD)，其特征在于，包括發(fā)射機和接收機，用于與無線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施通信；以及控制器，用于基于WCD相對于無線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的速度估計無線環(huán)境的可預(yù)測性，并基于所述預(yù)測選擇期望分集操作模式用于WCD和基礎(chǔ)設(shè)施間的信號通信。
36.如權(quán)利要求35所述的WCD，其特征在于，所述選定分集操作模式是發(fā)射分集模式。
37.如權(quán)利要求35所述的WCD，其特征在于，所述選定分集操作模式是站點選擇分集模式。
38.無線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，其特征在于，包括發(fā)射機和接收機，用于與無線通信設(shè)備(WCD)通信；以及控制器，用于基于WCD相對于無線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的位置估計無線環(huán)境的可預(yù)測性，并基于所述估計選擇期望的分集操作模式用于WCD和基礎(chǔ)設(shè)施間的信號通信。
39.如權(quán)利要求38所述的無線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，其特征在于，所述選定分集操作模式是發(fā)射分集模式。
40.如權(quán)利要求38所述的無線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，其特征在于，所述選定分集操作模式是站點選擇分集模式。
41.一無線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，其特征在于，包括發(fā)射機和接收機，用于與無線通信設(shè)備(WCD)通信；以及控制器，用于基于WCD相對于無線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的速度估計無線環(huán)境的可預(yù)測性，并基于所述估計選擇期望的分集操作模式用于WCD和基礎(chǔ)設(shè)施間的信號通信。
42.如權(quán)利要求41所述的無線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，其特征在于，所述選定分集操作模式是發(fā)射分集模式。
43.如權(quán)利要求41所述的無線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，其特征在于，所述選定分集操作模式是站點選擇分集模式。
44.一無線通信系統(tǒng)，其特征在于，包括用于確定移動無線通信設(shè)備(WCD)相對于無線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的位置的裝置；用于基于所述位置估計無線環(huán)境可預(yù)測性的裝置；以及基于WCD相對于基礎(chǔ)設(shè)施的位置選擇期望分集操作模式的裝置。
45.一無線通信系統(tǒng)，其特征在于，包括用于確定移動無線通信設(shè)備(WCD)相對于無線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的速度的裝置；用于基于所述速度估計無線環(huán)境可預(yù)測性的裝置；以及用于基于WCD相對于基礎(chǔ)設(shè)施的位置選擇期望的分集操作模式的裝置。
46.一無線通信系統(tǒng)，其特征在于，包括用于在無線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施和無線通信設(shè)備間發(fā)送至少兩個信標(biāo)信號的裝置；用于接收至少兩個信標(biāo)信號并確定接收到信號間的相位關(guān)系的裝置；用于估計無線環(huán)境的可預(yù)測性的裝置；以及基于接收到信號的相位關(guān)系調(diào)整天線波束模式的裝置。
47.無線通信設(shè)備(WCD)，其特征在于，包括發(fā)送并接收與無線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)置通信的信號的裝置；以及基于WCD相對于無線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的位置估計無線環(huán)境的可預(yù)測性的裝置，并基于所述的估計選擇期望分集操作模式用于在WCD和基礎(chǔ)設(shè)施間傳遞信號。
48.無線通信設(shè)備(WCD)，其特征在于，包括發(fā)送并接收與無線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施通信的信號的裝置；以及基于WCD相對于無線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的速度估計無線環(huán)境的可預(yù)測性的裝置，并基于所述的估計選擇期望分集操作模式用于在WCD和基礎(chǔ)設(shè)施間傳遞信號。
49.一無線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，其特征在于，包括發(fā)送并接收與無線通信設(shè)備(WCD)通信的信號的裝置；以及基于WCD相對于無線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的位置估計無線環(huán)境的可預(yù)測性的裝置，并基于所述的估計選擇期望分集操作模式用于在WCD和基礎(chǔ)設(shè)施間傳遞信號。
50.一無線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，其特征在于包括發(fā)送并接收與無線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施通信的信號的裝置(WCD)；以及基于WCD相對于無線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的速度估計無線環(huán)境的可預(yù)測性的裝置，并基于所述的估計選擇期望分集操作模式用于在WCD和基礎(chǔ)設(shè)施間傳遞信號。
全文摘要
描述了一種用于基于無線通信設(shè)備(WCD)相對于無線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的位置、速度或兩者而確定用于無線通信系統(tǒng)的操作模式。選擇的模式可以為通信系統(tǒng)內(nèi)的各種設(shè)備使用。被選擇的模式包括發(fā)射分集和站點選擇分集。
文檔編號H04B7/02GK1729633SQ200380107045
公開日2006年2月1日 申請日期2003年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月28日
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