專利名稱：帶有聚束控制信道的通信系統(tǒng)與系統(tǒng)控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及一種帶有聚束控制信道的通信系統(tǒng)，尤其涉及在具有自適應(yīng)天線陣的通信系統(tǒng)中的一種系統(tǒng)控制方法。
蜂窩通信系統(tǒng)通常由許多相鄰的“小區(qū)”構(gòu)成，每個小區(qū)由一個基站控制器來管理。通常，每個基站控制器將控制多個基站收發(fā)信機，每個收發(fā)信機負(fù)責(zé)管理每個小區(qū)內(nèi)的單個扇區(qū)。附屬于特定系統(tǒng)(可能是一種時分或頻分系統(tǒng))的移動單元可在小區(qū)間自由移動，并且在任一情況下主要僅由一個基站收發(fā)信機及時控制其通信，這樣當(dāng)移動單元越過相鄰扇區(qū)或小區(qū)之間的標(biāo)稱邊界時，每個移動單元要服從一種在相鄰扇區(qū)(或小區(qū)，分別地)內(nèi)的基站收發(fā)信機(偶爾可能是基站控制器)之間的越區(qū)切換機制。典型地，這種標(biāo)稱邊界是根據(jù)所接收信號強度的容許電平或者根據(jù)當(dāng)該通信的誤碼率(BER)不可接受時的一個時間點來預(yù)先定義。
例如，從系統(tǒng)管理特別是移動單元的控制的角度來講，每個基站控制器以最大發(fā)射功率持續(xù)地發(fā)射一個全向廣播控制信道(稱為BCCH)，該BCCH支持對移動單元的數(shù)據(jù)控制。例如，用信道信息對BCCH進行編碼，該信息指令一個可選擇的認(rèn)定的移動單元利用一個特殊的信道頻率(有時還有一個特殊的信道時隙)來進行通信。此外，位于服務(wù)覆蓋區(qū)內(nèi)的移動單元通常監(jiān)視覆蓋相鄰扇區(qū)或小區(qū)的最近的鄰近BCCH，從而判斷是否需要執(zhí)行一次越區(qū)切換(例如，由于服務(wù)小區(qū)的BCCH的信號強度明顯低于一個鄰近小區(qū)的BCCH的信號強度)。通常，移動單元通過在一個指定的返回(上行鏈路)BCCH信道資源上采用一種專用的隨機尋址控制信道(RACH)來請求例如一種業(yè)務(wù)，該信道資源在諸如全球移動通信系統(tǒng)(GSM)的時分復(fù)用(TDM)系統(tǒng)中通常為零時隙。而且，在特定覆蓋區(qū)內(nèi)的所有移動單元始終接入到該RACH上，由此，如果兩個移動單元同時試圖在RACH上發(fā)射，那么可能出現(xiàn)爭用現(xiàn)象。特定地，基站控制器(或者基站收發(fā)信機)不能解決這種同時傳輸，并因此不能分離從而不能顧及發(fā)自特殊移動單元的特定請求。結(jié)果，在預(yù)定時間內(nèi)基站控制器(或基站收發(fā)信機)沒有起動與任一移動單元的信號交換，并且兩個移動單元默認(rèn)并立即放棄其各自的接入嘗試。這樣，在改變偽隨機延時后，每個移動單元再次試圖通過該偽隨機延時來建立與基站控制器(或基站收發(fā)信機)的聯(lián)系，該偽隨機延時通過在時間上分集各個RACH接入嘗試來為分解移動單元提供一種機制。正如下文所述，每個移動單元在RACH上發(fā)射的消息可以采用一種隨機產(chǎn)生數(shù)據(jù)字(例如長度為8比特)的格式，而基站控制器(或基站收發(fā)信機)可以通過簡單地重新發(fā)射該數(shù)據(jù)字來識別相應(yīng)的移動單元。
當(dāng)前，系統(tǒng)提供恒定BCCH的現(xiàn)有需求禁止采用自適應(yīng)聚束技術(shù)，并由此保持對謹(jǐn)慎的BCCH再利用規(guī)劃的需求，從而避免在控制信道之間出現(xiàn)有害的干擾電平。因此，從位于每個基站控制器處的自適應(yīng)天線振子陣列處聚束的下行鏈路目前局限于那些從物理上區(qū)分業(yè)務(wù)信道(TCH)和BCCH頻率與功能的系統(tǒng)。實際上，由于聚束技術(shù)目前局限于TCH，因此通信系統(tǒng)并不是按頻率優(yōu)化的。
在本發(fā)明的第一方面，提供了一種在通信單元和具有天線振子陣列的基站之間建立無線電通信的方法，該方法包括下述步驟a)在通信單元處，在專用寬域控制信道上發(fā)送一個系統(tǒng)接入請求；b)在基站處，接收該系統(tǒng)接入請求，并且對此作出響應(yīng)，構(gòu)成通向該通信單元的第一窄波束控制信道，并在第一窄波束控制信道上向通信單元發(fā)射系統(tǒng)控制信息，該系統(tǒng)控制信息從天線振子陣列處發(fā)射，并被安排用以標(biāo)識在該無線電通信中所用的窄波束通信資源；c)在通信單元處，接收該系統(tǒng)控制信息，并配置通信單元利用該窄波束通信資源進行無線電通信。
在一種最佳方法中，本發(fā)明進一步包括下述步驟a)在多個基站處接收系統(tǒng)接入請求；b)在每個基站處，執(zhí)行接入請求的信號參數(shù)測量，從而確定有關(guān)多個基站的信號參數(shù)測量的順序號；c)從該順序號中選擇一個基站來為該通信設(shè)備服務(wù)。
本發(fā)明方法最好還包括下述步驟在通信單元處a)為第一窄波束控制信道測量一個信號參數(shù)，從而產(chǎn)生一個信號參數(shù)測量值；b)判斷該信號參數(shù)測量值是否高于一個預(yù)定的閾值，該閾值被認(rèn)為足以支持無線電通信；c)當(dāng)信號參數(shù)測量值低于該預(yù)定閾值時，在第二窄波束控制信道上發(fā)射一個系統(tǒng)配置請求，來請求有關(guān)該通信單元的第一窄波束控制信道的重新定向。
本發(fā)明權(quán)利要求書的方法還可以包括下述步驟在通信單元處a)為第一窄波束控制信道測量一個信號參數(shù)，從而產(chǎn)生一個信號參數(shù)測量值；b)判斷該信號參數(shù)測量值是否高于一個預(yù)定閾值，該閾值被認(rèn)為足以支持無線電通信；c)當(dāng)該信號參數(shù)測量值低于該預(yù)定閾值時，在第二窄波束控制信道上發(fā)射一個系統(tǒng)配置請求，來請求從多個基站的另一個中分配一個新的窄波束控制信道。
基站可以周期性地改變第一窄波束控制信道的波束圖，例如，通過在通信單元的一個預(yù)期位置周圍使窄波束輻射圖振蕩，或者通過調(diào)節(jié)第一窄波束控制信道的波束圖的寬度來實現(xiàn)。如果波束圖改變，本發(fā)明計劃，基站在第一窄波束控制信道上發(fā)射波束圖信息，來標(biāo)識第一窄波束控制信道的波束圖如何改變；并且在通信單元處根據(jù)接收到的波束圖信息，該通信單元使該波束圖信息與信號參數(shù)測量值相關(guān)，并在第二窄波束控制信道上向基站發(fā)射生成的相關(guān)測量值和信號參數(shù)測量值中的至少一個。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，為支持通信單元與基站之間的無線電通信，提供一種無線電通信系統(tǒng)，該無線電通信系統(tǒng)具有一個專用的寬域控制信道，其中a)該通信單元包括i)為建立無線電通信在專用寬域控制信道上產(chǎn)生并發(fā)射一個系統(tǒng)接入請求的裝置，ii)用以接收系統(tǒng)控制信息的裝置，從而配置通信單元來利用窄波束通信資源進行無線電通信；其中b)該基站包括i)一個天線振子陣列；ii)對天線振子陣列作出響應(yīng)的裝置，用以接收并處理系統(tǒng)接入請求；iii)對系統(tǒng)接入請求作出響應(yīng)的裝置，用以分配并產(chǎn)生用于標(biāo)識在無線電通信中所用的窄波束通信資源的系統(tǒng)控制信息；以及iv)與天線振子陣列相耦合的裝置，用以構(gòu)成并向該通信單元發(fā)射第一窄波束控制信道。
在另一方面，提供一種修訂在第一通信單元和第二通信單元之間利用的窄波束通信資源的方法，該方法包括下述步驟a)在第一通信單元處，向第二通信單元發(fā)射窄波束通信單元；b)在第二通信單元處，接收窄波束通信資源，并測量一個涉及該通信資源接收的信號參數(shù)從而產(chǎn)生控制信息；c)在第二通信單元處，向第二通信單元發(fā)送該控制信息；d)在第一單元處，接收該控制信息，并根據(jù)該控制信息來修訂該窄波束通信資源。
由此本發(fā)明有利地提供了一種抑制了干擾的通信系統(tǒng)。
現(xiàn)在將參照所附插圖來描述本發(fā)明的示例實施例。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個最佳實施例的通信系統(tǒng)的方框圖。
圖2a和2b的流程圖分別闡釋了用于圖1的通信系統(tǒng)的一種呼叫建立算法和一種系統(tǒng)控制子程序(根據(jù)本發(fā)明的一個最佳實施例)。
圖3是在圖1的通信系統(tǒng)中采用的根據(jù)本發(fā)明最佳實施例的基站的方框圖。
圖4闡釋了在圖3的基站中采用的存儲塊。
圖5是在圖3的基站中采用的根據(jù)本發(fā)明最佳實施例的移動通信單元的方框圖。
圖6的圖形顯示了相對于窄波束輻射圖移動的被測信號參數(shù)的改變，并顯示了為支持圖5的移動單元和圖3的基站之間的通信，本發(fā)明的最佳實施例如何實行判決實施過程。
圖7和8闡釋了如何在本發(fā)明的信令協(xié)議中提供一種反饋機制。
參考圖1，由多個相鄰小區(qū)12-24(習(xí)慣用六邊形來表示)來定義根據(jù)本發(fā)明的最佳實施例的通信系統(tǒng)10的方框圖。每個小區(qū)12-24包括位于中心的基站裝置26-38，從而使每個小區(qū)的通信覆蓋區(qū)最佳化，并且該裝置包括一個自適應(yīng)天線陣子陣列。在此描述中，將采用一般術(shù)語“基站裝置”來表示基站控制器，基站收發(fā)信機或者一種適當(dāng)結(jié)合體，并表示一種具有能夠支持移動設(shè)備與固定定位的語音或數(shù)據(jù)通信裝置(通常被安排在射頻上操作)之間的呼叫并為其選擇路由的控制邏輯的通信單元。
通信單元42-50，諸如移動電話和移動數(shù)據(jù)單元42-44，分散在通信系統(tǒng)10的整個地理區(qū)域內(nèi)。移動通信單元42-44能夠跨過小區(qū)12-24之間的邊界移動，雖然在具體的時間段內(nèi)這些移動單元42-44可以固定地位于一個已定義的局部區(qū)域內(nèi)，例如當(dāng)移動單元的用戶正在一個辦公室環(huán)境內(nèi)參加一個會議時。移動單元42的移動(在圖1中)用一個越過小區(qū)18和小區(qū)12之間的邊界的矢量v1來表示，而移動單元44具有關(guān)聯(lián)矢量v2以表示它在小區(qū)18的區(qū)域內(nèi)朝著另一位置的移動。
根據(jù)本發(fā)明，基站裝置26-38經(jīng)由從天線陣子陣列處發(fā)射的一個聚束BCCH來控制通信單元42-50。而且與現(xiàn)有技術(shù)不同，每個小區(qū)12-38在特殊情況下無需及時支配BCCH，并且必然地，一個特定的BCCH既不能被一個特殊小區(qū)內(nèi)的所有通信單元42-50接收或接入，也不能被移動通信單元42-44用來執(zhí)行相鄰小區(qū)間的移動協(xié)助切換。結(jié)果，本發(fā)明抑制了由傳統(tǒng)的現(xiàn)有技術(shù)全向BCCH引起的同信道和相鄰信道的干擾，并且(在某種程度上)緩和了對頻率規(guī)劃和嚴(yán)格的BCCH載波再利用的需求。
如圖1所示，由窄波束的定向輻射信道為通信單元42-50服務(wù)。例如，參照小區(qū)18，其中三個通信單元42-46主動地參與與基站裝置32的通信，每個通信單元42-46由一個從基站裝置32處發(fā)出的窄波束BCCH 51-53來服務(wù)。如下所述，只要基站裝置28中的自適應(yīng)天線陣子陣列可以分辨這些通信單元，則每個窄波束BCCH 51-53可以定位在相同的頻率，甚至相同的時隙上(在TDM系統(tǒng)中)?；蛘撸ㄊ鳥CCH 51-53可以在分立的頻率上或者不同的信道資源上。雖然所示的小區(qū)18只包含三個通信單元，但是如果小區(qū)可以包含更多的通信單元，只是在某一時刻通信系統(tǒng)看不見它們或者它們不需要服務(wù)，這當(dāng)然是非常有利的。為了簡化起見并且為了保持圖1及其描述的清晰，本文未畫出聚束TCH。隨后將描述聚束BCCH的呼叫建立過程。
通常，小區(qū)中的基站裝置26-38經(jīng)由至少一個操作與維護中心(OMC)54-56來互連，該OMC負(fù)責(zé)維護整個系統(tǒng)控制(諸如通過管理越區(qū)切換，為呼叫選擇路由并解決任何可能出現(xiàn)的信令爭用)?；狙b置和OMC的互連通常用一個高容量(寬帶寬)鏈路來實現(xiàn)，諸如用光纜或同軸電纜提供的Megastream(兆數(shù)據(jù)流)或E1鏈路58。
參照圖2a和2b的流程圖，本發(fā)明最佳實施例的系統(tǒng)操作機理操作如下。關(guān)于流程圖的功能塊，以虛線框顯示的塊表示可選或可替換的特性，這一點是非常有利的。
在上電之后(或者當(dāng)橫越一個覆蓋區(qū)邊界時)，通信單元發(fā)送200一個請求，用以在通信系統(tǒng)10中在一個具有專用頻率的寬域RACH上請求接入/業(yè)務(wù)。通常，接入/業(yè)務(wù)請求是一個足夠高的功率電平，從而確保在基站能夠?qū)⑵浣邮眨贿^如果以低功率發(fā)射的初始試呼無法起動基站裝置的響應(yīng)204，該功率電平可以從一個預(yù)定最小值開始不斷增加202。如果通信單元在BCCH上沒有接收到任何信號，該通信單元等候一段偽隨機時間206，然后重新在寬域RACH上(假定以提高的功率電平)發(fā)送接入/業(yè)務(wù)請求。因此在接入序列中插入偽隨機時間確保了可以解決下述問題，即，爭用的通信單元在寬域RACH上同時試圖獲得對系統(tǒng)的接入/業(yè)務(wù)(由于萬一出現(xiàn)不可解決的爭用情況，則可以分配基站裝置使其超時)。
如果接收到RACH，那么通信系統(tǒng)10在請求的通信單元的方向上廣播至少一個窄波束BCCH。特定地，任何接收寬域RACH請求的基站裝置在通信設(shè)備的方向上廣播一個聚束BCCH(基于在基站裝置的天線陣子陣列處的寬域RACH的到達(dá)方向)208，該通信單元選擇210在其服務(wù)點具有最強BCCH的基站裝置。或者，通信系統(tǒng)(通常通過一個高電平OMC操作)指示特定小區(qū)的基站裝置212(例如，記錄寬域RACH的最佳信號參數(shù)測量值的基站裝置214)用一個窄波束BCCH作出響應(yīng)。此后，利用窄波束BCCH以一種熟練的接線員所熟知的普通方式來傳授控制信息(諸如業(yè)務(wù)信道分配)。
明顯地，在移動單元已經(jīng)建立了通信資源(BCCH和/或TCH)之后，發(fā)自移動單元的所有上行鏈路通信可以根據(jù)下行鏈路被聚束來限制干擾。然而，相比于下行鏈路，聚束上行鏈路可以在邊緣具有更大的輻射覆蓋區(qū)，從而確保基站裝置維持該通信，雖然這種機理主要應(yīng)用于移動單元而不是固定位置終端，因為它考慮了傳輸之間的移動單元的移動。
因此沒有進行中的通信(不論是數(shù)據(jù)或語音)的小區(qū)沒有BCCH，并由此不會影響整個系統(tǒng)的干擾，而具有進行中的通信的小區(qū)通過其定向特性而具有限制干擾的BCCH環(huán)境，并由每個自適應(yīng)天線陣子陣列為每個BCCH產(chǎn)生聚束輻射圖的限定功率分布圖。
如果接收窄波束BCCH的通信單元是一個移動單元(諸如無線電話)，那么可能需要周期性地為窄波束(下行鏈路)BCCH調(diào)節(jié)聚束加權(quán)，從而確保該信道的輻射圖相對于移動單元的位置是最佳化的(即，大體位于中心處)。本發(fā)明通過三種方式中的一種來實現(xiàn)這一點。由于移動單元是移動的，因而BCCH的被測信號參數(shù)216是變化的，諸如接收信號強度和誤碼率(BER)。因此配置移動單元來監(jiān)控這些參數(shù)，并實現(xiàn)例如用特定參數(shù)(或者一個意外的低閾值測量值)的變化速率的增加來表示從窄波束BCCH輻射圖中的最佳位置處移開的移動單元。結(jié)果，如果該參數(shù)的變化速率大于一個預(yù)定閾值(或者被測信號參數(shù)位于接收信號強度分布圖的定義區(qū)域之外，或諸如此類)218，則移動單元試圖接入RACH 220和222，并由此通知服務(wù)基站裝置重新為BCCH和TCH確定下行鏈路加權(quán)，從而總體上改進信道的堅韌性。在此方面，移動單元通常發(fā)射一個窄波束RACH，用以抑制干擾并縮短接入時間(假定不得不與位于窄波束RACH輻射圖內(nèi)的其他移動單元爭用)。
在補充情況下或作為選擇，基站裝置通過調(diào)節(jié)通信裝置(通常為基站裝置)的發(fā)射機鏈中采用的聚束系數(shù)，可以周期性地修改/改變BCCH的輻射圖或方向240。例如，窄波束BCCH可以在移動單元的假定位置(由發(fā)自移動設(shè)備的RACH傳輸?shù)牡竭_(dá)方向確定)周圍振蕩，從而BCCH的輻射圖偶爾偏移到移動通信單元的假定位置的任一側(cè)，正如相對于小區(qū)16中的通信單元48所闡釋的，其中以虛線框所示的輻射圖表示BCCH的可選擇的方向性投影圖。同時隨著BCCH的振蕩，在窄波束BCCH上可以向接收通信單元發(fā)送242關(guān)于方向偏移的方向信息，該信息在被接收后可以在通信單元中與一個被測信號參數(shù)246相關(guān)244。因此該相關(guān)過程提供另一種機理，用以判斷是否存在通信單元位置上的移動，因為與服務(wù)BCCH取向改變有關(guān)的被測信號參數(shù)的改變可表示通信單元的移動。該通信單元通過簡單地(在窄波束RACH上)接入并發(fā)射下述信息，從而為基站裝置提供一種反饋機理248，該信息表示由窄波束BCCH的振蕩導(dǎo)致的對被測信號參數(shù)的影響，或者表示相關(guān)過程的結(jié)果。
通過與上述的振蕩機理相似的方式，窄波束BCCH可以使其輻射圖橫向脈動來即刻調(diào)節(jié)其輻射圖(或“覆蓋區(qū)”)的寬度，如圖1小區(qū)22中所示。如果接收窄波束BCCH的通信單元是固定的，那么窄波束BCCH的變化在表面上沒有對由通信單元確定的被測信號參數(shù)產(chǎn)生可辨認(rèn)的影響。然而，如果通信單元在運動，那么對于相對窄的BCCH傳輸其被測信號參數(shù)將隨時間劇烈變化，并由此向通信單元表明，需要一個向基站裝置發(fā)射的RACH傳輸，從而可以(通過重新確定加權(quán))使下行鏈路和BCCH最佳化以達(dá)到通信單元的新位置。再者，BCCH可以包括涉及BCCH脈動的信息，但是由于移動單元可以對信號強度或BER條件直接作出響應(yīng)，因此對本特定實施例而言這一點并不重要。在被測信號參數(shù)劇烈減小的情況下，窄波束RACH的覆蓋區(qū)可以在寬度上增加以確保基站裝置的接收，然后當(dāng)窄波束BCCH重新集中在移動單元的新位置時隨后變窄。
以第三種方式(可以是獨立的或與上述的另一種機理互補)，移動單元已經(jīng)(依靠初始的RACH嘗試)與基站裝置建立了通信，并且基站裝置已經(jīng)采用窄波束BCCH給予響應(yīng)。因此，基站裝置可以監(jiān)控發(fā)自移動單元的隨后發(fā)射來確定發(fā)射信息的到達(dá)方向。因此，基站裝置能夠為窄波束(下行鏈路)BCCH重新確定加權(quán)，從而補償移動單元的任何運動。
本發(fā)明還考慮到，隨著移動單元的運動，無需經(jīng)常重新發(fā)射RACH。特定地，如果沒有進行中的通信(即，沒有分配的業(yè)務(wù)信道)并且根據(jù)通信格式類型來配置通信單元的接收(例如，電子郵件以及其他不需要通信資源持續(xù)存在的位錯業(yè)務(wù))250，則可以進行與窄波束BCCH的持續(xù)接收無關(guān)的運動。這樣，通信單元可以移出窄波束BCCH的覆蓋區(qū)(正如由被測信號參數(shù)或被測信號參數(shù)的改變速率所決定的)，并且當(dāng)下述兩種情況中的任一種出現(xiàn)時，只需要利用寬域RACH重新建立與通信系統(tǒng)的通信，這兩種情況是(i)重新配置多模式通信設(shè)備來接收不同的通信格式(例如，需要通信資源持續(xù)存在的語音呼叫)；或(ii)通信設(shè)備的用戶想要登錄到通信系統(tǒng)上。如果移動通信單元決定放棄RACH傳輸并由此釋放窄波束BCCH接收，那么本發(fā)明的系統(tǒng)使窄波束BCCH超時(根據(jù)與特定通信設(shè)備相關(guān)的TCH活動性的不足)來消除干擾并增加系統(tǒng)容量252。
關(guān)于小區(qū)(或扇區(qū))之間的切換機理，本發(fā)明的最佳實施例操作如下。如果窄波束BCCH的被測信號參數(shù)高于預(yù)定的最小閾值，即，位于可接受電平，則認(rèn)為服務(wù)窄波束BCCH足夠可以繼續(xù)支持該通信。如果窄波束BCCH的被測信號參數(shù)急劇減小，那么移動單元通知服務(wù)基站裝置并依次指示其他在最鄰近小區(qū)內(nèi)的基站裝置(通常通過OMC來協(xié)調(diào))需要一次移動單元的越區(qū)切換。其他基站裝置為窄波束BCCH傳輸確定適當(dāng)?shù)臅r間和信道資源，并將該信息通知最初的基站裝置，該基站裝置然后依次通知通信單元。然后通信單元在指定時間自己轉(zhuǎn)換到指定的頻率上，并對至少一個新的BCCH執(zhí)行信號參數(shù)測量，并且或者用一個窄波束RACH(在相關(guān)的上行鏈路上)對該BCCH作出響應(yīng)來選擇新的基站裝置，或者指令它所發(fā)現(xiàn)的最初的基站裝置。由此根據(jù)OMC的確定(這將非常有利)，最初的BCCH可以相應(yīng)地下降或保持。作為測試信號從候選基站裝置發(fā)射的新的BCCH還是窄波束信號。特定地，由于候選基站裝置通?？梢栽L問關(guān)于基站裝置的相對定向和網(wǎng)絡(luò)坐標(biāo)的信息的數(shù)據(jù)庫，窄波束(測試信號)傳輸是可行的，并且服務(wù)基站裝置告知有關(guān)移動單元的角度信息(即，從到達(dá)信息的方向中了解)。結(jié)果，通過利用相對定向，網(wǎng)格坐標(biāo)和角度信息，候選基站裝置能夠在請求越區(qū)切換的移動單元方向上構(gòu)成窄波束BCCH。
而且，雖然本發(fā)明的系統(tǒng)在窄波束BCCH和TCH下操作(并由此通信單元可能無需持續(xù)地接入控制信道或業(yè)務(wù)信道)，但是如果可能，最好安排位于固定頻率組合中的移動單元通過一種頻率掃描接收機來收聽周圍的頻率以及相關(guān)的(BCCH或TCH的)信號參數(shù)，從而判斷該移動單元的位置是否已經(jīng)劇烈變化以及由此是否需要一次切換。以此方式，一個未被承認(rèn)的頻率表示一次位置變化，并由此表示需要一次RACH傳輸來重新建立與通信系統(tǒng)的通信。
參考圖3，該圖顯示了在圖1的通信系統(tǒng)中使用的根據(jù)本發(fā)明最佳實施例的基站300的方框圖?；?00包括一個天線陣子陣列302，用以接收和發(fā)射射頻(RF)信號304。天線陣子陣列302能夠產(chǎn)生一個含有窄波束輻射圖的輻射圖，這種能力用通常在基站300中計算的加權(quán)系數(shù)來定義。天線陣子陣列302與開關(guān)或環(huán)行器306相耦合，在該處將信號選擇性地耦合至接收機電路308或發(fā)射機電路310。然而如果基站是一種全雙工設(shè)備(即，可以同時實現(xiàn)發(fā)射和接收)，則是非常有利的。接收機電路和發(fā)射機電路均由控制處理器312來控制，該控制處理器與系統(tǒng)時鐘/定時器314相耦合，該時鐘/定時器為主動呼叫提供同步和超時顯示?？刂铺幚砥?12與存儲器316相耦合，該存儲器存儲控制處理器312采用的操作例程和數(shù)據(jù)。接收機電路308為數(shù)據(jù)輸出318提供處理信息?？刂铺幚砥?12還用于確定天線陣子陣列302接收的信號304的到達(dá)方向，正如熟練的接線員所熟知的，這一點通常是通過采用一種所謂的“MUSIC”算法來實現(xiàn)的，該算法根據(jù)接收信號的本征值沉積來估算接收角度(入射傾角)。數(shù)據(jù)輸入端320接收信息，該信息經(jīng)由聚束網(wǎng)絡(luò)322(響應(yīng)于控制處理器312)和發(fā)射機電路310，從天線陣子陣列302處被發(fā)射。正如下文所述，聚束網(wǎng)絡(luò)322將加權(quán)系數(shù)應(yīng)用于信號上來產(chǎn)生窄波束輻射圖，用于在一個從天線陣子陣列302處發(fā)射的下行鏈路信道資源上進行傳輸。
圖4所示為圖3的基站中使用的存儲器塊。該存儲器(可以是圖3的存儲器316)包含一個移動位置/波束定向寄存器402，用以存儲一個(主動涉及一次通信或者在基站處注冊的)通信單元相對于基站的位置的指示值(例如通過上述的MUSIC算法)，以及一個涉及基站與相應(yīng)的網(wǎng)格坐標(biāo)信息一致的基站位置指數(shù)404。通常，網(wǎng)格坐標(biāo)是笛卡爾格式的，它還包括一個關(guān)于每個基站的天線陣子陣列的相對定向的指示值(如上所述用于執(zhí)行窄波束越區(qū)切換)。
圖5是圖3的基站300中使用的根據(jù)本發(fā)明最佳實施例的移動通信單元500的方框圖。移動通信單元500包括天線502，用以發(fā)射并接收射頻信號304。天線502能夠產(chǎn)生由加權(quán)系數(shù)定義的窄波束輻射圖。天線502與開關(guān)或環(huán)行器506相耦合，該天線或環(huán)行器選擇性地將信號耦合至接收機電路508或發(fā)射機電路510。然而如果移動通信單元500是一種全雙工設(shè)備(即，可以同時實現(xiàn)發(fā)射和接收)，則是非常有利的。接收機電路508和發(fā)射機電路510均由控制處理器512來控制，該控制處理器與存儲器516相耦合，該存儲器用以存儲控制處理器512所用的操作例程(諸如計算被測信號參數(shù)的改變速率所需的例程)和數(shù)據(jù)。接收機電路308將處理后的信息提供給數(shù)據(jù)輸出端518，并將其提供給也和控制處理器512相耦合的信號參數(shù)測量電路519。數(shù)據(jù)輸入端520耦合信息，該信息經(jīng)由聚束網(wǎng)絡(luò)522(響應(yīng)于控制處理器512)和發(fā)射機電路510從天線502處被發(fā)射。聚束網(wǎng)絡(luò)522將加權(quán)系數(shù)應(yīng)用于信號來產(chǎn)生窄波束輻射圖，用于在一個從天線502處發(fā)射的上行鏈路信道資源上進行傳輸(如下所述)。
圖6的圖形顯示了被測信號參數(shù)相對于窄波束輻射圖移動的變化，并顯示了如何通過本發(fā)明的最佳實施例實行一次判決過程，來支持圖5的移動單元和圖3的基站之間的通信。正如所見，被測信號參數(shù)602(諸如接收信號強度或BER)本質(zhì)上呈高斯型分布604。當(dāng)移動通信設(shè)備位于相對于下行鏈路窄波束輻射圖的中心時(在橫坐標(biāo)上標(biāo)定為606)，被測信號參數(shù)為最大值。然而，當(dāng)移動單元從窄波束輻射圖的中心處移開時，被測信號參數(shù)以一種指數(shù)方式下降，并且在一個被測信號參數(shù)的閾值608上(顯示于縱坐標(biāo)上)，則被認(rèn)為不足以支持在當(dāng)前服務(wù)的BCCH上的持續(xù)通信。換句話說，閾值608對應(yīng)于從窄波束輻射圖中心處的移動，正如分布610和612的可接受的極點所示。該分布被存儲在圖5的存儲器516中。
圖7和8闡釋了如何在本發(fā)明的信令協(xié)議中提供一種反饋機制。特定地，如果基站裝置使窄波束輻射圖(波束圖)振蕩或變化，在發(fā)射的BCCH上的控制消息700包含a)用以標(biāo)識BCCH所指向的通信單元的單元ID信息702；b)用以標(biāo)識BCCH是如何被精確改變的BCCH信息704；c)與進行中的通信相關(guān)的業(yè)務(wù)信道信息，這當(dāng)然是很有利的；以及d)功率控制信息，移動單元隨后將其用于功率控制。根據(jù)這一下行鏈路信息，移動單元(通常在窄波束RACH上)用一個信號組合800來響應(yīng)，它包含其單元ID 802和用于匯報被測信號參數(shù)中被記錄的波動(與所接收的BCCH信息704相關(guān))的測量信息804。以此方法，測量信息804通過匯報通信單元所經(jīng)歷的精確的BCCH變化的影響或者窄波束BCCH總性能的影響，來協(xié)助系統(tǒng)控制?；狙b置的控制處理器由此能夠根據(jù)這些匯報的波動和到達(dá)信息的方向來校正移動單元的移動。
雖然本發(fā)明的最佳實施例關(guān)于窄波束控制信道的維護采取了一種反饋匯報結(jié)構(gòu)，但是如果提供反饋機制的概念也能應(yīng)用于其他形式的窄波束通信資源，這將是非常有利的。尤其是，本發(fā)明的總體概念可以應(yīng)用于關(guān)于窄波束業(yè)務(wù)信道的反饋機制的實施，并且在其輻射圖變化的業(yè)務(wù)信道上特別有價值。特別地，例如，這種業(yè)務(wù)信道的反饋機制可以被用于表示i)接收(聚束)業(yè)務(wù)信道的接收質(zhì)量是否足夠好；ii)服務(wù)業(yè)務(wù)信道的質(zhì)量是否已經(jīng)惡化到不能保證越區(qū)切換的程度；iii)服務(wù)業(yè)務(wù)信道的質(zhì)量已經(jīng)惡化到最低限度以指示重新調(diào)整窄波束輻射圖是正當(dāng)?shù)?。以此方式，來自基站或者通信單元的業(yè)務(wù)信道輻射圖的振蕩(或者例如，窄波束業(yè)務(wù)信道的寬度的脈動)可被用于提供業(yè)務(wù)信道聚束的后續(xù)使用的信息。再者，如下所述，該反饋可以采取匯報BER或者接收信號強度信息的形式，或者在本質(zhì)上可以更加復(fù)雜(例如，包含相關(guān)信息)更加詳細(xì)。甚至還考慮到，一個方向從一個單元到另一個單元的聚束信道可以在接收單元處被分解(根據(jù)一種可測量的信號參數(shù))，此后接收單元向發(fā)射單元提供關(guān)于被測信號參數(shù)的反饋。這種可選擇過程的總邏輯流程大致上可以參見圖2b，不應(yīng)因此將此圖限制為單純地定義了一種BCCH控制算法。
本發(fā)明由此有利地提供了一種已抑制干擾的通信系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種在通信單元和帶有一個天線陣子陣列的基站之間建立無線電通信的方法，該方法包括下述步驟a)在通信單元處，在一個專用寬域控制信道上發(fā)送一個系統(tǒng)接入請求；b)在基站處，接收系統(tǒng)接入請求，并且對此作出響應(yīng)，形成通向該通信單元的第一窄波束控制信道，并在第一窄波束控制信道上向該通信單元發(fā)射系統(tǒng)控制信息，該系統(tǒng)控制信息被從天線陣子陣列處發(fā)射，并被分配用以標(biāo)識在該無線電通信中使用的窄波束通信資源；c)在通信單元處，接收系統(tǒng)控制信息，并配置通信單元將該窄波束通信資源用于無線電通信。
2.權(quán)利要求1的方法，進一步包括下述步驟a)在多個基站處接收該系統(tǒng)接入請求；b)在每個基站處，執(zhí)行該接入請求的信號參數(shù)測量，用以確定關(guān)于多個基站的信號參數(shù)測量的順序號；c)從該順序號中選擇一個基站為該通信設(shè)備服務(wù)。
3.權(quán)利要求1或2的方法，進一步包括下述步驟在通信單元處a)為第一窄波束控制信道測量一個信號參數(shù)，來產(chǎn)生一個信號參數(shù)測量值；b)判斷該信號參數(shù)測量值是否高于一個預(yù)定閾值，該閾值被認(rèn)為足以支持該無線電通信；c)當(dāng)信號參數(shù)測量值低于該預(yù)定閾值時，在第二窄波束控制信道上發(fā)射一個系統(tǒng)配置請求，來請求關(guān)于該通信單元的第一窄波束控制信道的重新定向。
4.權(quán)利要求2的方法，進一步包括下述步驟在通信單元處a)為第一窄波束控制信道測量一個信號參數(shù)，來產(chǎn)生一個信號參數(shù)測量值；b)判斷該信號參數(shù)測量值是否高于一個預(yù)定閾值，該閾值被認(rèn)為足以支持該無線電通信；c)當(dāng)該信號參數(shù)測量值低于該預(yù)定閾值時，在第二窄波束控制信道上發(fā)射一個系統(tǒng)配置請求，來請求從多個基站的另一個處分配一個新的窄波束控制信道。
5.權(quán)利要求3或4的方法，進一步包括下述步驟在基站處，周期性地改變第一窄波束控制信道的波束圖。
6.權(quán)利要求5的方法，其中第一窄波束控制信道的波束圖在通信單元的預(yù)期位置周圍振蕩。
7.權(quán)利要求5的方法，其中第一窄波束控制信道的波束圖的寬度是脈動的。
8.權(quán)利要求5，6或7的方法，進一步包括下述步驟在基站處，在第一窄波束控制信道上發(fā)射波束圖信息，用以標(biāo)識第一窄波束信道的波束圖是如何變化的；在通信單元處，根據(jù)接收到的波束圖信息，使波束圖信息與信號參數(shù)測量值相關(guān)，并在第二窄波束控制信道上向基站發(fā)射生成的相關(guān)測量值和信號參數(shù)測量值中的至少一個。
9.權(quán)利要求3至8中任一個的方法，進一步包括下述步驟，即，當(dāng)該無線電通信停止時，禁止發(fā)射系統(tǒng)配置請求。
10.權(quán)利要求9的方法，其中禁止發(fā)射系統(tǒng)配置請求的步驟要根據(jù)被配置用于支持一種不需要窄波束通信資源持續(xù)存在的位錯發(fā)射業(yè)務(wù)的通信設(shè)備的條件而被禁止。
11.權(quán)利要求9或10的方法，進一步包括下述步驟，在基站處，由于接收了最后一個系統(tǒng)配置請求，在無線電通信已經(jīng)停止并且一個預(yù)定周期已經(jīng)消逝之后，釋放第一窄波束信道。
12.任一上述權(quán)利要求的方法，進一步包括下述步驟，在移動單元處等候一個預(yù)定時間來接收系統(tǒng)控制信息；在預(yù)定時間終結(jié)之后，等候一段偽隨機產(chǎn)生的時延，然后增加發(fā)射系統(tǒng)接入請求的發(fā)射功率電平，隨后在寬域控制信道上重新發(fā)射系統(tǒng)接入請求。
13.權(quán)利要求4的方法，進一步包括下述步驟在服務(wù)于通信單元的基站處，根據(jù)分配一個新的窄波束控制信道的請求，指令多個基站中的其他基站準(zhǔn)備在通信單元處發(fā)射窄波束控制信道；在多個基站的其他基站中的至少某些基站的每一個處，根據(jù)接收到的準(zhǔn)備發(fā)射的指令，將關(guān)于在通信單元處后續(xù)發(fā)射窄波束控制信道的信道分配信息通知給服務(wù)于通信單元的基站；在服務(wù)于通信單元的基站處，根據(jù)從其他基站的至少某些基站處接收到的信道分配信息，在第一窄波束控制信道上將信道分配信息通知給通信設(shè)備；在通信單元處，根據(jù)接收的信道分配信息，配置通信單元使其依次在各自的窄波束控制信道上接收來自其他基站處的傳輸，并從這些傳輸中測量信號參數(shù)，從而從多個基站的其他基站中確定一個基站越區(qū)切換候選。
14.權(quán)利要求13的方法，進一步包括下述步驟在通信單元處，在測量信號參數(shù)以確定基站越區(qū)切換候選之后，在第三窄波束控制信道上對該基站越區(qū)切換候選作出響應(yīng)來起動該無線電通信的越區(qū)切換。
15.權(quán)利要求14的方法，其中第三窄波束控制信道與基站越區(qū)切換候選有關(guān)。
16.權(quán)利要求13，14或15的方法，其中該系統(tǒng)進一步包含一個與多個基站相耦合的存儲器，用以存儲基站位置信息和通信單元位置信息，并且其中該方法進一步包括下述步驟在基站處，在無線電通信的越區(qū)切換期間，訪問基站位置信息和通信單元位置信息，從而使窄波束控制信道在該通信單元的方向上聚束。
17.一種用以支持通信單元和基站之間無線電通信的無線電通信系統(tǒng)，該無線電通信系統(tǒng)具有一個專用的寬域控制信道，其中a)該通信單元包括i)為建立無線電通信，用以產(chǎn)生并在專用寬域控制信道上發(fā)射系統(tǒng)接入請求的裝置；ii)用以接收系統(tǒng)控制信息的裝置，從而配置通信單元將窄波束通信資源用于無線電通信；并且其中b)基站包括i)一個天線陣子陣列；ii)響應(yīng)于天線陣子陣列的裝置，用以接收并處理系統(tǒng)接入請求；iii)響應(yīng)于系統(tǒng)接入請求的裝置，用以分配并產(chǎn)生標(biāo)識無線電通信中使用的窄波束通信資源的系統(tǒng)控制信息；iv)耦合于天線陣子陣列的裝置，用以形成并向通信單元發(fā)射第一窄波束控制信道。
18.權(quán)利要求17的通信系統(tǒng)，其中該通信單元進一步包括用以為第一窄波束控制信道測量信號參數(shù)的裝置，從而產(chǎn)生一個信號參數(shù)測量值；用以判斷該信號參數(shù)測量值是否高于一個預(yù)定閾值的裝置，該閾值被認(rèn)為足以支持該無線電通信；用以產(chǎn)生并在第二窄波束控制信道上發(fā)射一個系統(tǒng)配置請求的裝置，從而當(dāng)該信號參數(shù)測量值低于該預(yù)定閾值時，請求關(guān)于通信單元的第一窄波束控制信道的重新定向。
19.權(quán)利要求17或18的通信系統(tǒng)，其中基站進一步包括用以周期性改變第一窄波束控制信道波束圖的裝置。
20.一種修訂在第一通信單元和第二通信單元之間使用的窄波束通信資源的方法，該方法包括下述步驟a)在第一通信單元處，向第二通信單元發(fā)射窄波束通信單元；b)在第二通信單元處，接收窄波束通信資源，并測量一個有關(guān)該通信資源接收的信號參數(shù)來產(chǎn)生控制信息；c)在第二通信單元處，向第二通信單元發(fā)送控制信息；d)在第一通信單元處，接收控制信息并根據(jù)該控制信息來修訂窄波束通信資源。
21.權(quán)利要求20的方法，其中修訂步驟包括重新制訂窄波束通信資源的步驟。
22.權(quán)利要求20的方法，其中修訂步驟包括向第二通信單元提供不同的通信資源的步驟。
23.權(quán)利要求20至22中任一個的方法，其中在第二通信單元處發(fā)射窄波束通信資源的步驟包括周期性地改變窄波束通信資源波束圖的步驟。
24.權(quán)利要求23的方法，其中窄波束通信資源的波束圖在第二通信單元的預(yù)期位置周圍振蕩。
25.權(quán)利要求23的方法，其中窄波束通信資源的波束圖的寬度是脈動的。
26.權(quán)利要求20至25中任一個的方法，其中該通信資源是一個業(yè)務(wù)信道。
全文摘要
為抑制通信系統(tǒng)(10)中的干擾,分配一個通信單元(42—50)通過在一個專用寬域控制信道上發(fā)射一個系統(tǒng)接入請求來起動與基站(26—38)的射頻通信的建立。在接收到系統(tǒng)接入請求之后,圖1的通信系統(tǒng)的基站(32)通過形成一個通向通信單元的窄波束控制信道并在該窄波束控制信道上向該通信單元發(fā)射系統(tǒng)控制信息來作出響應(yīng),該系統(tǒng)控制信息從天線陣子陣列處被發(fā)射并被分配用以標(biāo)識無線電通信中使用的窄波束通信資源。然后在接收到系統(tǒng)控制信息之后,通信單元(42—50)配置其自身,將窄波束通信資源用于無線電通信。
文檔編號H04B7/26GK1208540SQ97191756
公開日1999年2月17日 申請日期1997年8月11日 優(yōu)先權(quán)日1996年9月25日
發(fā)明者保羅·克里奇頓, 保羅·霍華德, 尼考拉斯·威廉姆·安德森, 威廉姆·羅賓森 申請人:摩托羅拉有限公司