專利名稱：經(jīng)切換波束天線系統(tǒng)中減小波束切換瞬時(shí)沖擊的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)無(wú)線通信系統(tǒng)。具體說(shuō)，本發(fā)明是一種減小切換波束天線系統(tǒng)中 的波束切換瞬時(shí)沖擊的方法及裝置。
背景技術(shù)：
無(wú)線通信的最重要課題之一是如何改善無(wú)線通信系統(tǒng)的容量。探索中的新領(lǐng)
域之一是利用定向波束天線改善基地臺(tái)與無(wú)線傳輸/接收單元(WTRUs)間的前向 及反向鏈路的鏈路余裕度(link margin)。定向天線超越傳統(tǒng)全向天線的加大增 益在WTRU及基地臺(tái)處提供一加大的接收信號(hào)增益。
一切換波束天線系統(tǒng)是一種已定義多個(gè)固定定向波束的系統(tǒng)，且一收發(fā)器選 取一會(huì)提供最高信號(hào)品質(zhì)及最低干擾的定向波束。 一切換波束天線系統(tǒng)的使用能 提供許多好處，譬如減小的傳輸功率、一WTRU的較長(zhǎng)電池壽命、信元邊緣處的較 高數(shù)據(jù)傳輸率、及較好的網(wǎng)絡(luò)容量。 一切換波束天線的使用要求對(duì)每一預(yù)定波束 進(jìn)行信號(hào)位準(zhǔn)測(cè)量以便選取天線的最好波束。一 WTRU或一基地臺(tái)必須持續(xù)地監(jiān)測(cè) 每一波束模式中的接收信號(hào)位準(zhǔn)，且周期地重新選取最好波束以配合環(huán)境變化及 WTRU的移動(dòng)。
但是，在一波束被切換的時(shí)候，接收信號(hào)以及必要的傳輸和接收功率會(huì)有突 然的變化。這會(huì)導(dǎo)致接收器效能變差。這也會(huì)造成一近/遠(yuǎn)問(wèn)題，因?yàn)閭鬏敼β士?能太高或太低。即使這些效應(yīng)是短暫的而且通常會(huì)隨時(shí)間經(jīng)過(guò)而被修正，仍會(huì)期 望最小化這種效應(yīng)。當(dāng)在一預(yù)定波束場(chǎng)型中相隔甚遠(yuǎn)的波束之間切換時(shí)，譬如在 三波束系統(tǒng)中直接從一左波束切換成一右波束時(shí)，這種影響很可能更為明顯。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是一種減小因一切換波束天線系統(tǒng)中的波束切換而造成的瞬時(shí)沖擊的 方法及裝置。本發(fā)明提供一種解決因切換波束天線系統(tǒng)中的波束切換所造成的接收信號(hào)突然變化而引發(fā)的問(wèn)題的方法， 一切換波束天線系統(tǒng)產(chǎn)生多個(gè)預(yù)定波束， 且依據(jù)該波束每一者的測(cè)量結(jié)果將目前波束位置切換成該多個(gè)預(yù)定波束之一。周 期地測(cè)量該多個(gè)預(yù)定波束的每一個(gè)的接收信號(hào)品質(zhì)。然后判斷依該測(cè)量判斷的一 最好波束是否異于一目前波束。若目前波束異于該最好波束，則依據(jù)該最好波束 與目前波束之間的間隔將目前波束切換成該最好波束或是在該預(yù)定波束場(chǎng)型內(nèi)介 于該最好波束與目前波束間的一中間波束。


圖1是一依據(jù)本發(fā)明的無(wú)線通信系統(tǒng)的簡(jiǎn)圖。
圖2是一依據(jù)本發(fā)明減小一切換波束天線系統(tǒng)中的波束切換瞬時(shí)沖擊的程序 的流程圖。
圖3是一依據(jù)本發(fā)明由一切換波束天線系統(tǒng)產(chǎn)生的波束場(chǎng)型的實(shí)例。 圖4是一依據(jù)本發(fā)明被建構(gòu)為減小切換波束天線系統(tǒng)中的波束切換瞬時(shí)沖擊 的裝置的方塊圖。
具體實(shí)施例方式
在下文中，術(shù)語(yǔ)"WTRU〃非局限性包含一用戶設(shè)備， 一移動(dòng)臺(tái)， 一固接 式或移動(dòng)用戶單元， 一呼叫器， 一無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)用戶臺(tái)，或是能夠在一無(wú)線 環(huán)境內(nèi)運(yùn)作的任何其它裝置類型。在下文中，術(shù)語(yǔ)"基地臺(tái)〃 非局限性包含 一 B節(jié)點(diǎn)(Node-B)， 一網(wǎng)點(diǎn)控制器(site controller)， 一存取點(diǎn)或是在 一無(wú)線環(huán)境內(nèi)的任何其它介接裝置類型。
本發(fā)明的特征可被并入一集成電路(IC)內(nèi)或是被規(guī)劃在一包含大量互 連組件的電路內(nèi)。本發(fā)明的特征也可被施行為軟件或是施行為一硬件/軟件組合。
圖1是一依據(jù)本發(fā)明的無(wú)線通信系統(tǒng)100。無(wú)線通信系統(tǒng)100包括多個(gè)基 地臺(tái)104和WTRUs 102。每一基地臺(tái)104服務(wù)一信元106。 WTRU 102登錄于一 個(gè)信元106以進(jìn)行通信。WTRU 102在剛開始選擇一個(gè)信元，但視技術(shù)而定，WTRU 102可能在稍后與多個(gè)信元聯(lián)絡(luò)(例如用來(lái)軟性結(jié)合于一 CDMA系統(tǒng)中)。本 發(fā)明不應(yīng)被局限在單一信元通信，而是可應(yīng)用于多信元通信。WTRU 102或基地臺(tái)104或二者配備一切換波束天線以產(chǎn)生多個(gè)定向波束。該波束可為是或 不是以一預(yù)定波束場(chǎng)型產(chǎn)生，且除了該定向波束也可產(chǎn)生一全向場(chǎng)型。這種 定向波束可為不一致的，致使一波束可比另一波束寬，且波束間的方位間隔
可能是或不是相同的。WTRU 102或基地臺(tái)104可同時(shí)地產(chǎn)生一個(gè)以上的波束 并且將每一波束分別操控成最好波束位置。波束位置可被切換成多個(gè)定向波 束之一或是全向場(chǎng)型。
圖2是一依據(jù)本發(fā)明減小因一切換波束天線系統(tǒng)中的波束切換而造成的 瞬時(shí)沖擊的程序200的流程圖。以下將僅參照于一 WTRU來(lái)解釋本發(fā)明。但應(yīng) 理解到本發(fā)明也可被施行于一基地臺(tái)內(nèi)。
當(dāng)一WTRU 102登錄于信元之一時(shí)，WTRU 102選取多個(gè)預(yù)定波束之一 (也 即一定向波束或是一全向場(chǎng)型波束)且以該選取波束(以下稱為"目前波束 〃 )與一基地臺(tái)104聯(lián)絡(luò)。 一旦程序200被起動(dòng)，WTRU 102在將波束切換成 該多個(gè)預(yù)定波束的每一個(gè)的同時(shí)監(jiān)測(cè)頻道品質(zhì)(步驟202)。程序200的開始 可為以一觸發(fā)信號(hào)(譬如一定時(shí)器)起動(dòng)，或者可為定期的、不定期的或連 續(xù)的。若程序200是連續(xù)的，則一新程序會(huì)在該程序到達(dá)結(jié)束時(shí)自動(dòng)地起動(dòng)。
WTRU 102首先登錄于一信元并選擇一波束。稍后該WTRU 102可與多個(gè)信 元聯(lián)絡(luò)(例如用來(lái)軟性結(jié)合于CDMA系統(tǒng)內(nèi))，且在與多個(gè)信元聯(lián)絡(luò)的同時(shí)選 取最好波束。
然后WTRU 102判斷由頻道品質(zhì)測(cè)量判斷的最好波束是否異于目前被用來(lái) 與已登錄基地臺(tái)104聯(lián)絡(luò)的目前波束(步驟204)。若該最好波束異于目前波 束，則WTRU 102起動(dòng)一波束切換程序。若目前波束是該最好波束，則維持目 前波束。
視需要，WTRU 102可在切換波束之前先判斷從波束上次被切換后起算是 否已經(jīng)過(guò)一段預(yù)定時(shí)期以便防止太過(guò)頻繁的波束切換(步驟206)。若目前波 束已經(jīng)過(guò)該預(yù)定時(shí)期，則程序200前進(jìn)到步驟208以切換波束。若尚未經(jīng)過(guò) 該預(yù)定時(shí)期，則程序200回到步驟202。
在將目前波束切換成最好波束之前，WTRU 102判斷目前波束是否可被直 接切換成該最好波束。若目前波束可被直接切換成最好波束，則將目前波束 直接切換成最好波束(步驟212)。如下文所將詳述，若目前波束無(wú)法被直接切換成最好波束，則將目前波束切換成位在目前波束與最好波束間的一中間 波束(步驟210)。
在步驟208，程序200以目前波束與最好波束間的波束間隔為基礎(chǔ)且視需 要以某些因子(非局限性包含頻道狀態(tài)信息及信號(hào)品質(zhì)測(cè)量)為基礎(chǔ)作出判 斷。若目前波束與最好波束間的波束間隔超過(guò)可被預(yù)先決定或視需要取決于 某些因子(非局限性包含頻道狀態(tài)信息及信號(hào)品質(zhì)測(cè)量)的一閾值，則程序200 判斷目前波束無(wú)法被直接切換成最好波束。
作為一簡(jiǎn)單實(shí)例，若多個(gè)波束被依一預(yù)定波束場(chǎng)型產(chǎn)生借此使該波束等 寬且以被稱為1段差(1 st印)的度數(shù)等距間隔，則程序200可以該預(yù)定波 束場(chǎng)型內(nèi)的最好波束與目前波束間之間隔段差數(shù)為基礎(chǔ)作出判斷(因?yàn)槎尾?數(shù)X固定間距等于目前波束與最好波束之間的波束間隔)。圖3是多個(gè)定向波 束的一預(yù)定波束場(chǎng)型的一個(gè)實(shí)例。在圖3中，預(yù)先定義出共計(jì)八(8)個(gè)波束 bl-b8，其為等寬并以1段差等距間隔。但是，應(yīng)理解到圖3僅被提供為一實(shí) 例，任何數(shù)量的波束皆可使用，本發(fā)明不應(yīng)被解釋為局限于任何特定波束數(shù) 量。等寬和等距間隔也僅被提供為一實(shí)例，本發(fā)明不應(yīng)被解釋為局限于等寬 且等距間隔的波束。假設(shè)波束、是目前波束且波束bs在頻道品質(zhì)測(cè)量后轉(zhuǎn)變 成最好波束，則WTRU 102判斷波束與波束bs之間的段差數(shù)量(也即四段差)。 若此間隔大于預(yù)定段差數(shù)量(也即大于一預(yù)定波束間距)，則WTRU 102避免 從波束W直接切換成波束b5。若此間隔在預(yù)定段差數(shù)以內(nèi)，則WTRU 102從波 束W直接切換成波束b5。應(yīng)理解到具有一用于直接切換成最好波束的預(yù)定波 束間隔閾值的情況只是一實(shí)例，本發(fā)明不應(yīng)被解釋為局限于預(yù)定閾值。
視需要， 一較接近目前波束的波束可被選為一中間波束以供從目前波束 轉(zhuǎn)換到最好波束，因?yàn)檩^接近目前波束的波束更有可能兼容于目前接收器參 數(shù)譬如頻道系數(shù)評(píng)估。選擇一較接近目前波束的波束很可能會(huì)更大幅度地減 小瞬時(shí)沖擊，但導(dǎo)致較慢切換成最好波束。因此，選擇介于目前波束與最好 波束之間的中間波束是一種在較少瞬時(shí)沖擊與較快切換之間的權(quán)宜，此將在 下文詳述。
波束切換模式可被以減緩波束切換程序的效能沖擊對(duì)上突然切換的效能 沖擊的兩者權(quán)宜為基礎(chǔ)而決定。在系統(tǒng)使用八個(gè)波束的圖3實(shí)例中，從波束h到波束、的波束切換模式可為b廣b2-b3-b4-b5或b「b3-b5，視效能要求而定。 應(yīng)理解到上述切換模式僅被提供為一實(shí)例而非限制，且波束切換模式不一定 要是等間隔的，而是可為任何模式，譬如bp b2、 1)5或是bp b2、 b4、 b5，且 一些波束可比其它波束寬。
此種漸進(jìn)切換改善WTRU 102接收器的效能。舉例來(lái)說(shuō)，在一碼分多路訪 問(wèn)(CDMA) RAKE接收器中，漸進(jìn)切換很可能容許RAKE指示服務(wù)(fingers) 有更多路徑被成功地解調(diào)變而不至于在切換一波束的同時(shí)于頻道系數(shù)評(píng)估中 全然沒(méi)有。
波束切換中介于兩定向波束之間的中間波束可為一全向場(chǎng)型波束。舉例 來(lái)說(shuō)，假設(shè)一系統(tǒng)使用三(3)個(gè)波束(也即一右波束、 一全向場(chǎng)型、及一左 波束)， 一左波束是一目前波束且一右波束被判斷為最好波束，則WTRU 102 避免從左波束直接切換成右波束。事實(shí)上，WTRU 102先從左波束切換成全向 場(chǎng)型，然后從全向場(chǎng)型切換成右波束。本發(fā)明的方法可被應(yīng)用于使用三以上 的波束的情況。
圖4是一依據(jù)本發(fā)明被建構(gòu)為減小切換波束天線系統(tǒng)中的波束切換瞬時(shí) 沖擊的裝置400的方塊圖。裝置400包括一切換波束天線402、 一波束操控單 元406、 一接收器/發(fā)射器404、 一測(cè)量單元408及一控制器410。切換波束天 線402包括多個(gè)天線組件，其用于除了視需要產(chǎn)生一全向場(chǎng)型波束還產(chǎn)生多 個(gè)定向波束。波束操控單元406是用來(lái)將一目前波束操控成多個(gè)定向波束之 一或是操控成全向場(chǎng)型波束。接收器/發(fā)射器404從切換波束天線402接收信 號(hào)且將這些信號(hào)送到測(cè)量單元408。測(cè)量單元408是基帶處理單元的一部分且 用于測(cè)量從切換波束天線402接收的信號(hào)的品質(zhì)?？刂破?10控制著裝置400 的所有組件及前文所述用來(lái)切換波束的程序。
本發(fā)明并不局限于二維波束切換。本發(fā)明也可應(yīng)用于三維空間內(nèi)的波束 切換。本發(fā)明并不局限于單天線系統(tǒng)，其也可應(yīng)用于一多天線系統(tǒng)，其中一 以上的波束被同時(shí)控制。
盡管已在較佳實(shí)施例中依特定組合說(shuō)明本發(fā)明的特征和組件，每一特征 或組件得為不連同較佳實(shí)施例的其它特征和組件而被單獨(dú)地使用，或者是以 有或沒(méi)有本發(fā)明的其它特征和組件的多種組合使用。
權(quán)利要求
1.一種減小因切換波束天線系統(tǒng)中的波束切換所造成的瞬時(shí)沖擊的方法，該切換波束天線系統(tǒng)產(chǎn)生多個(gè)預(yù)定波束且依據(jù)各該波束的測(cè)量結(jié)果將一目前波束位置切換成該多個(gè)預(yù)定波束其中之一，該方法包括(a)測(cè)量各該多個(gè)預(yù)定波束的信號(hào)品質(zhì)；(b)判斷借助該測(cè)量所判斷的一最好波束是否異于一目前波束；(c)若該最好波束異于該目前波束，則判斷是否可將該目前波束直接切換成該最好波束，否則回到步驟(a)；及(d)若可直接將該目前波束切換成該最好波束，則將該目前波束直接切換成該最好波束，否則將該目前波束切換成一位在該目前波束與該最好波束間的中間波束。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于還包括以下步驟判斷將一波束 切換成該目前波束后起算是否已經(jīng)過(guò)一段預(yù)定時(shí)期，借此若尚未過(guò)完該預(yù)定時(shí)期 則回到步驟(a)，且若已經(jīng)過(guò)該預(yù)定時(shí)期則前進(jìn)到步驟(c)。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于該中間波束是一比該最好波束更 接近該目前波束的波束。
4. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于該中間波束是一全向場(chǎng)型波束。
5. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于該波束在三維空間內(nèi)切換。
6. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于該波束在二維空間內(nèi)切換。
7. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于同時(shí)處理超過(guò)一個(gè)以上的波束， 借此將每一波束分別切換成每一波束的一最好波束。
8. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于波束切換的判斷是以該目前波束 與該最好波束間的波束間隔為基礎(chǔ)。
9. 如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于波束切換的判斷是以比較該波束 間隔與一預(yù)定閾值為基礎(chǔ)而作出。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于該判斷還以信號(hào)品質(zhì)及頻道狀態(tài) 中至少其一為基礎(chǔ)。
11. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于該多個(gè)波束是依一預(yù)定波束場(chǎng)型所產(chǎn)生，借此該目前波束是以該預(yù)定波束場(chǎng)型內(nèi)的該目前波束與該最好波束間的 間隔段差為基礎(chǔ)而切換。
12. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于該切換波束天線系統(tǒng)包括一單天 線系統(tǒng)。
13. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于該切換波束天線系統(tǒng)包括一多天 線系統(tǒng)。
14. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于波束切換程序是連續(xù)地進(jìn)行。
15. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于波束切換程序是定期地或不定期 地進(jìn)行。
16. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于波束切換程序被以一觸發(fā)信號(hào)起動(dòng)。
17. —種用來(lái)減小因切換波束天線系統(tǒng)中的波束切換所造成的瞬時(shí)沖擊的裝 置，該切換波束天線系統(tǒng)產(chǎn)生多個(gè)預(yù)定波束且依據(jù)各該波束的測(cè)量結(jié)果于該多個(gè) 預(yù)定波束當(dāng)中切換一目前波束位置，該裝置包括一切換波束天線，用于產(chǎn)生多個(gè)預(yù)定波束； 一波束操控單元，用于將一波束操控成該多個(gè)波束其中之一； 一發(fā)射器/接收器，用于經(jīng)由該切換波束天線發(fā)射并接收信號(hào)； 一測(cè)量單元，用于測(cè)量各該多個(gè)預(yù)定波束的信號(hào)品質(zhì)；及一控制器，用于控制該波束操控單元、該發(fā)射器/接收器及該測(cè)量單元，借此 該控制器判斷該多個(gè)預(yù)定波束當(dāng)中一最好波束，并依據(jù)該最好波束與一目前波束 間的間隔將該目前波束切換成該最好波束或是一位在該最好波束與該目前波束間 的中間波束。
18. 如權(quán)利要求17所述的裝置，其特征在于該控制器判斷從一波束切換成該 目前波束后起算是否已經(jīng)過(guò)一段預(yù)定時(shí)期，借此該控制器僅在已經(jīng)過(guò)該預(yù)定時(shí)期 時(shí)，將一波束切換成該最好波束。
19. 如權(quán)利要求17所述的裝置，其特征在于該中間波束是一比該最好波束更 接近該目前波束的波束。
20. 如權(quán)利要求17所述的裝置，其特征在于該中間波束是一全向場(chǎng)型波束。
21. 如權(quán)利要求17所述的裝置，其特征在于該波束在三維空間內(nèi)切換。
22. 如權(quán)利要求17所述的裝置，其特征在于該波束在二維空間內(nèi)切換。
23. 如權(quán)利要求17所述的裝置，其特征在于該裝置是一基地臺(tái)。
24. 如權(quán)利要求17所述的裝置，其特征在于該控制器以該目前波束與該最好 波束間的波束間隔為基礎(chǔ)而作出波束切換的判斷。
25. 如權(quán)利要求24所述的裝置，其特征在于該波束切換判斷是借助比較該波 束間隔與一預(yù)定閾值而作出。
26. 如權(quán)利要求25所述的裝置，其特征在于該判斷還以信號(hào)品質(zhì)及頻道狀態(tài) 中至少其一為基礎(chǔ)。
27. 如權(quán)利要求17所述的裝置，其特征在于該裝置是一無(wú)線傳輸/接收單元。
28. 如權(quán)利要求17所述的裝置，其特征在于該多個(gè)波束是依一預(yù)定波束場(chǎng)型 所產(chǎn)生，借此該目前波束以該預(yù)定波束場(chǎng)型內(nèi)的該目前波束與該最好波束間的間 隔段差為基礎(chǔ)而切換。
29. 如權(quán)利要求17所述的裝置，其特征在于該切換波束天線系統(tǒng)包括一單天 線系統(tǒng)。
30. 如權(quán)利要求17所述的裝置，其特征在于該切換波束天線系統(tǒng)包括一多天 線系統(tǒng)。
31. 如權(quán)利要求17所述的裝置，其特征在于波束切換程序是連續(xù)地進(jìn)行。
32. 如權(quán)利要求17所述的裝置，其特征在于波束切換程序是定期地或不定期 地進(jìn)行。
33. 如權(quán)利要求17所述的裝置，其特征在于波束切換程序是以一觸發(fā)信號(hào)所 起動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種減小一切換波束天線系統(tǒng)中波束切換瞬時(shí)沖擊的方法及裝置。一切換波束天線系統(tǒng)產(chǎn)生呈一預(yù)定波束場(chǎng)型的多個(gè)波束，且依據(jù)各該波束的測(cè)量結(jié)果，將目前波束位置切換成該多個(gè)波束之其一。周期地測(cè)量各該多個(gè)預(yù)定波束的信號(hào)品質(zhì)，且判斷最好波束。依據(jù)該最好波束與目前波束間的間隔而將目前波束切換成該最好波束或一中間波束。
文檔編號(hào)H04W36/06GK101411224SQ200580003028
公開日2009年4月15日 申請(qǐng)日期2005年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月6日
發(fā)明者珍妮特·史騰-博寇威斯, 蘇希爾·A·格蘭帝 申請(qǐng)人:美商內(nèi)數(shù)位科技公司