專利名稱：三維控制信道波束的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)無線通信系統(tǒng)。更特別是，本發(fā)明有關(guān)執(zhí)行方位角及仰角平面中的智能天線波束涵蓋，通過形成及引導(dǎo)三維控制信道波束來提供集中涵蓋區(qū)域中的增強無線服務(wù)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)無線通信系統(tǒng)通常操作于兩狀態(tài)。一為被用來提供通信裝置初始接觸及持續(xù)全部控制。另一為數(shù)據(jù)被交換于其期間的數(shù)據(jù)狀態(tài)。該系統(tǒng)具有不同功能，因此具有不同涵蓋，容量，可用性，可靠性及數(shù)據(jù)速率要求。改進一個或更多這些特性將有幫助。
在此被并入其整體參考的Goldberg等人2004年8月31日提出美國專利第6,785,559號被命名為″使用波束形成及拂掠有效涵蓋信元分隔的系統(tǒng)″，揭示了提供控制信道涵蓋的有效裝置。
扇區(qū)分隔為提供區(qū)別涵蓋區(qū)域及個別信元地址的熟知技術(shù)，且可被以熟知于技術(shù)中的″智能天線″技術(shù)來達(dá)成。智能天線方法動態(tài)改變天線輻射圖案來形成可聚焦該天線拓?fù)浜w的″波束″。
波束形成為扇區(qū)分隔增強，其中扇區(qū)可被調(diào)整方向及寬度。兩者技術(shù)被用來1)降低被配置于信元內(nèi)的信元及無線傳送/接收單元(WTRUs)間的干擾；2)增加接收器及傳送器間的范圍；及3)放置無線傳送/接收單元。一旦其大致位置已知，這些技術(shù)通常被應(yīng)用至無線傳送/接收單元的專用信道。
知道無線傳送/接收單元位置之前，共享信道廣播所有無線傳送/接收單元可接收的信息。雖然此信息可被傳送于靜態(tài)扇區(qū)中，但其并不被傳送于可變波束中。其中該額外步驟為決定用于專用數(shù)據(jù)交換的適當(dāng)波束所需的此方式本身即為無效率。另外，通常必須大得足以提供廣闊涵蓋區(qū)域，其依序意指其功率具有與傳送器的較低距離。該例中，其必須使用較高功率，具有較長符號時間及/或更強力編碼計劃來涵蓋相同范圍。
使用先前技術(shù)計劃的共享信道涵蓋被顯示于圖1作為基地臺(BS)所制造的四個重迭寬波束。此提供全方向性涵蓋，而給予信元地址的再使用程度。還通過具有各扇區(qū)傳送唯一識別符提供無線傳送/接收單元檢測傳輸之一的方向性粗略程度。
參考圖2，基地臺及若干無線傳送/接收單元(UE3，UE4)間的下鏈專用波束被顯示。假設(shè)來自圖1及2基地臺的相同功率及所有其它屬性均相同，則圖2所示無線傳送/接收單元(無線傳送/接收單元3及無線傳送/接收單元4)可較圖1所示無線傳送/接收單元(無線傳送/接收單元1，無線傳送/接收單元2)更遠(yuǎn)離基地臺?？商娲?，涵蓋區(qū)域可通過降低符號速率及/或增加錯誤修正編碼達(dá)到大約相同。這些方法任一均可降低數(shù)據(jù)傳遞速率。此還應(yīng)用至基地臺的接收器上鏈波束圖案；及有關(guān)從無線傳送/接收單元至基地臺的數(shù)據(jù)涵蓋及選擇要求的相同評論。
先前技術(shù)中，基地臺或無線傳送/接收單元范圍通常通過結(jié)合高功率，低符號速率，錯誤修正編碼及傳遞時間，頻率或空間來增加。然而，這些方法產(chǎn)生無法最佳操作的結(jié)果。此外，涵蓋被校準(zhǔn)方式中的共享及專用通信信道之間系失配。
參考圖3，虛線表示從基地臺發(fā)出的共享信道波束B的可能位置P.sub.1-P.sub.n。特定時間區(qū)間時，光束B僅存在于如實線所示位置P.sub.1的一。箭頭顯示光束B的時序。此圖示中，雖然順時鐘旋轉(zhuǎn)并非必要，光束B仍依序從一順時鐘位置P.sub.1移動至另外P.sub.2-P.sub.n。
該系統(tǒng)提供識別各位置P.sub.1-P.sub.n處的波束B。當(dāng)波束B位于各位置P.sub.1-P.sub.n處時，識別波束B的第一實施例傳送唯一識別符。例如，第一識別符I.sub.1將被傳送于第一位置P.sub.1處，第二識別符I.sub.2將被傳送于第二位置P.sub.2處，各位置P.sub.1-P.sub.n等等。若波束B被連續(xù)拂掠，則不同是別號I.sub.1-I.sub.m可針對各旋轉(zhuǎn)程度(或程度出現(xiàn)數(shù))被產(chǎn)生。
識別波束B位置P.sub.1-P.sub.n的另一先前技術(shù)方法是使用時間標(biāo)記當(dāng)作無線傳送/接收單元返回基地臺的識別符類型。將時間標(biāo)記(或識別符)返回基地臺通知基地臺何波束B被無線傳送/接收單元檢測。針對該時間區(qū)間，基地臺現(xiàn)在知道可與無線傳送/接收單元通信的波束B的P.sub.1-P.sub.n位置。然而，應(yīng)注意由于可能反射，來自基地臺的無線傳送/接收單元方向是非必要。
識別波束B位置P.sub.1-P.sub.n的另一先前技術(shù)方法是使用時間同步。波束B被放置及與已知時間標(biāo)記相關(guān)聯(lián)。達(dá)成此的一法是無線傳送/接收單元及基地臺均存取相同時間參考，如全球定位系統(tǒng)(GPS)，國家標(biāo)準(zhǔn)及科技協(xié)會(NIST)，因特網(wǎng)時間或無線電時間廣播(WWV)或維持適度同步的本地頻率。
識別波束B位置P.sub.1-P.sub.n的另一先前技術(shù)方法是無線傳送/接收單元及基地臺同步化來自架構(gòu)傳輸?shù)亩〞r標(biāo)記。無線傳送/接收單元可檢測識別基地臺的波束傳輸，但不必個別波束B位置P.sub.1-P.sub.n。當(dāng)無線傳送/接收單元檢測到波束B時，通過無線傳送/接收單元將時間因子報回基地臺，基地臺可決定無線傳送/接收單元參考何波束B。此實施例的利益是共享信道傳輸不必負(fù)擔(dān)額外數(shù)據(jù)來識別波束B的位置P.sub.1-P.sub.n。
識別波束B位置P.sub.1-P.sub.n的另一先前技術(shù)方法是并入全球定位系統(tǒng)接收器于無線傳送/接收單元內(nèi)。無線傳送/接收單元接著可通過緯度及經(jīng)度來決定其地理位置并報告此信息至基地臺?；嘏_接著可使用此信息來精確產(chǎn)生波束B方向，波束寬度及功率。此方法另一優(yōu)點是精確獲得無線傳送/接收單元位置，若需要其可讓用戶定位無線傳送/接收單元。
參考圖4，位置圖案可如系統(tǒng)管理者預(yù)期被裁制。此方式中，基地臺可定位波束B于符合特定區(qū)域中的無線傳送/接收單元預(yù)期密度的圖案中。例如，寬廣波束W.sub.1，W.sub.2，W.sub.3可分別被投入具有若干無線傳送/接收單元的位置P.sub.1，P.sub.2，P.sub.3中，而較多箭頭波束N.sub.1，N.sub.2，N.sub.3分別投入具有許多無線傳送/接收單元的位置P.sub.4，P.sub.5，P.sub.6中。此促進創(chuàng)造較窄專用波束B于密集區(qū)域中，且還增加共享信道的上鏈及下鏈?zhǔn)褂萌萘縼斫⒊跏纪ㄐ拧?br> 波束寬度操縱是較佳被實時執(zhí)行。然而，通信狀況及應(yīng)用特性決定波束B位置P.sub.1-P.sub.n的適當(dāng)數(shù)量及其相關(guān)波束B寬度圖案。所形成的波束圖案應(yīng)非常寬，使進出波束的無線傳送/接收單元數(shù)量可在不超過交換至其它波束下被處理。靜態(tài)裝置可通過窄波束被服務(wù)。例如，快速移動車輛不能通過垂直訊務(wù)流量的窄波束被服務(wù)，但可通過平行行進方向的窄波束被服務(wù)。窄垂直波束僅適用于短訊息服務(wù)而非如手機的語音服務(wù)。
使用不同波束寬度的另一優(yōu)點是區(qū)域內(nèi)的無線傳送/接收單元移動特性。參考圖5，建筑BL被顯示(表示具有起初較慢移動行人速度裝置的區(qū)域WTRU.sub.s)，及公路H被顯示(表示具有起初較快移動裝置的區(qū)域WTRU.sub.f)。較慢速度裝置WTRU.sub.s可通過通信時間區(qū)間期間可能被橫越的窄波束N.sub.1-N.sub.3?？商娲?，較快移動裝置WTRU.sub.f需較寬波束W.sub.1-W.sub.3支持通信。
波束寬度成形還降低從一波束B至另一的無線傳送/接收單元交接。因為交接發(fā)生時，兩獨立通信鏈接被維持，所以交接需使用較典型通信為多的系統(tǒng)資源。因為語音通信較不可容許交接時常伴隨的潛伏周期，所以波束交接也應(yīng)被避免。
數(shù)據(jù)服務(wù)是視封包尺寸及體積而定。雖然若干小封包可無問題地被傳送，但需顯著交接數(shù)量的大封包可能需使用超額頻寬。此發(fā)生于交接后鏈接被嘗試重建時。當(dāng)嘗試執(zhí)行可靠轉(zhuǎn)移相同數(shù)據(jù)的多重傳輸被傳送時，頻寬也被使用。
下鏈共享信道通信之后通常為上鏈傳輸。通過知道基地臺的傳輸圖案，無線傳送/接收單元可決定傳送其上鏈傳輸?shù)倪m當(dāng)時間。為了執(zhí)行所需時點，已知固定或傳播時間關(guān)系被使用。固定關(guān)系例中，無線傳送/接收單元使用共享頻率。無線傳送/接收單元是等待直到基地臺于傳送前已形成波束于無線傳送/接收單元扇區(qū)上的預(yù)定時間為止。傳播例中，基地臺通知無線傳送/接收單元何時傳送其上鏈信號。上鏈及下鏈波束成形可或不可重迭。避免重迭通常為優(yōu)點，所以針對將發(fā)生的相同時槽對應(yīng)傳輸?shù)难b置可以較等待全部天線波束成形時間周期所需較少時間來響應(yīng)。
應(yīng)注意，碼分多重存取(CDMA)及其它射頻(RF)協(xié)議是使用某些時分型式。當(dāng)響應(yīng)這些暫時架構(gòu)時，將考慮波束扇區(qū)分隔及協(xié)議時槽。如分槽Aloha的其它非時間相依射頻協(xié)議僅涉及扇區(qū)分隔。
先前技術(shù)方法是有關(guān)以連續(xù)方式″拂掠″基地臺附近的波束B。許多例中，此通常為執(zhí)行該方法的最便利方式。然而，具有假設(shè)各種位置的替代方法。例如，可預(yù)期特定區(qū)域中具有較多涵蓋例。此可被達(dá)成以依序計時位置產(chǎn)生波束。例如，若具有7位置(被編號1至7)，則(1，2，3，4，2，5，6，2，7，1)序列可被使用。此可使該區(qū)域更常較其它位置但具有相同駐存時間被波束位置編號2涵蓋。還可預(yù)期區(qū)域中具有較長駐存時間。例如，序列(1，2，3，4，4，5，6，7，1)將使波束位置編號4對兩時間區(qū)間維持固定。任何適當(dāng)排序均可被使用及修正來分析被授權(quán)情況。
同樣地，不必限制波束位置為旋轉(zhuǎn)圖案。波束位置可被產(chǎn)生于服務(wù)通信系統(tǒng)操作的任何序列中。例如，以時間分配波束B使各象限被至少一波束涵蓋的圖案可能對較接近PS及可能被一個以上波束位置涵蓋的無線傳送/接收單元有用。應(yīng)注意，類似所有射頻傳輸，若具有Faraday型阻礙(如接地金屬頂部)，則射頻信號僅停止于實際點處。通常，信號相繼消失，而邊界為從傳輸峰值有些定義衰退。為了提供應(yīng)用本發(fā)明的充分涵蓋，鄰接波束位置較佳是某些程度地重迭。該重迭傾向更明顯接近傳輸及接收天線。接近架構(gòu)天線地址，任何無線傳送/接收單元因此可經(jīng)由若干不同定位波束B來通信。因此，若需要可經(jīng)由若干波束位置通信的裝置是使用這些多重位置來達(dá)成較高數(shù)據(jù)速率。然而，更遠(yuǎn)的裝置更可能經(jīng)由僅一次發(fā)出波束來通信，而為了獲得較高數(shù)據(jù)速率將需要如較常駐存時間的另一技術(shù)。
雖然目前無線通信技術(shù)已經(jīng)由擴充網(wǎng)絡(luò)容量及增強涵蓋成功降低無線傳送/接收單元所能忍受干擾，但無線傳送/接收單元本身進一步改善也可預(yù)期。智能天線提供無線通信系統(tǒng)若干主要幫助，包含改良多路管理，系統(tǒng)容量及對系統(tǒng)干擾的強力。智能天線是使用波束成形技術(shù)來降低干擾或改良無線通信系統(tǒng)的多路分散性。
智能天線具有若干波束成形選擇，如固定波束成形，交換波束成形及適應(yīng)波束成形。圖6提供使用適應(yīng)波束成形的傳統(tǒng)無線智能天線通信系統(tǒng)例。使用智能天線的一主要優(yōu)點是降低干擾。
由于支持蜂巢環(huán)境中的移動性，智能天線所使用的技術(shù)無法充分追蹤用戶，因此降級系統(tǒng)效能及增加無線傳送/接收單元執(zhí)行所需的管理任務(wù)數(shù)量。同時，如圖7所示，共存于系統(tǒng)中的″熱點″需求被增加，而如圖8所示，相同″熱點″內(nèi)的各用戶可具有不同服務(wù)質(zhì)量(QoS)要求。
若共存于相同無線傳送/接收單元中的多個熱點使用傳統(tǒng)智能天線，則接近波束成行的實質(zhì)量必須被分配至地理上彼此緊鄰的這些用戶。因此，智能天線的效能可能被降級。
若具有多用戶同時位于相同熱點處，且各用戶具有不同服務(wù)質(zhì)量要求，則傳統(tǒng)智能天線很難在不產(chǎn)生位于相同熱點處的用戶間的交叉干擾下分配或再分配波束成形來服務(wù)該不同服務(wù)質(zhì)量要求。
傳統(tǒng)無線通信系統(tǒng)中，智能天線還被用來創(chuàng)造扇區(qū)于蜂巢涵蓋區(qū)域中。如圖9所示，這些扇區(qū)S1，S2，S3，S4本質(zhì)上為延伸自基地臺的涵蓋區(qū)域900中的角切片。
傳統(tǒng)無線通信系統(tǒng)中，位置信息目前是利用方位角信息。例如，有關(guān)信號從水平指向進來的信息被檢測及報告。此信息可被擷取自智能天線配置且被用于報告位置。傳統(tǒng)無線系統(tǒng)是利用仰角信息(也就是信號從垂直指向進來)來更精確識別位置。熱區(qū)及熱點為具有高用戶密度及數(shù)據(jù)使用的無線系統(tǒng)中的這些位置。傳統(tǒng)無線系統(tǒng)是使用智能天線通過形成及引導(dǎo)其光束于該方向來服務(wù)這些熱區(qū)及熱點。這些熱區(qū)及熱點被定義為智能天線服務(wù)的區(qū)域角切片。因此，如圖10所示，熱區(qū)及熱點僅以其水平指向來表示。
傳統(tǒng)無線通信系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點是被裝設(shè)通過引導(dǎo)其信號至適當(dāng)位置而不調(diào)整任何垂直波束角度彼此通信的智能天線。因此，傳輸系以空間角切片被傳送且可達(dá)到及與其它節(jié)點干擾。
上述傳統(tǒng)無線通信系統(tǒng)被限制為許多例中是次佳實施的調(diào)整控制信道波束的方位角。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明有關(guān)通過提供一個或更多三維控制信道波束來傳送及接收至少一基地臺及至少一無線傳送/接收單元間的通信的無線通信系統(tǒng)及方法。該系統(tǒng)包含產(chǎn)生及成形至少一三維控制信道波束的裝置，傳送及接收該至少一三維控制信道波束內(nèi)的信號的一天線，引導(dǎo)該至少一三維控制信道波束來涵蓋特定涵蓋區(qū)域的裝置，其中波束成形被用來調(diào)整該至少一三維控制信道波束方位角及仰角的孔徑視線及波束寬度，及識別該至少一三維控制信道波束的裝置。
天線接收及傳送通信。該產(chǎn)生及成形裝置形成該至少一三維控制信道波束為多個可選擇寬度之一，從廣寬度至窄寬度。涵蓋區(qū)域是與一個或更多信元扇區(qū)一致。該信元扇區(qū)為不同尺寸，而產(chǎn)生及成形裝置形成該一三維控制信道波束來涵蓋該信元扇區(qū)，該扇區(qū)是被識別裝置識別。
該產(chǎn)生及成形裝置形成多個三維控制信道波束，而引導(dǎo)裝置是以預(yù)定連續(xù)序列方式選擇性引導(dǎo)該被成形三維控制信道波束的方位角及仰角。
該產(chǎn)生及成形裝置形成多個三維控制信道波束，而引導(dǎo)裝置是以預(yù)定不連續(xù)序列方式選擇性引導(dǎo)該被成形三維控制信道波束的方位角及仰角。
該不連續(xù)序列是使該引導(dǎo)裝置選擇性引導(dǎo)該波束朝向方位角及仰角的一較另一方位角及仰角更頻繁。
該不連續(xù)序列是使該引導(dǎo)裝置選擇性引導(dǎo)該波束朝向方位角及仰角的一較另一方位角及仰角更長持續(xù)期間。
識別該三維控制信道波束的識別裝置包含提供唯一識別符給該三維控制信道波束的裝置。
識別該三維控制信道波束的識別裝置包含傳送時間標(biāo)記至無線傳送/接收單元的裝置，借此無線傳送/接收單元可將該無線傳送/接收單元所檢測到的被接收時間標(biāo)記指針返回至基地臺。
識別該三維控制信道波束的識別裝置包含被該無線傳送/接收單元及該基地臺存取的時間參考。該系統(tǒng)可進一步包含一位置報告電路來提供該無線傳送/接收單元的位置定位，該基地臺是使用該位置定位來為該無線傳送/接收單元識別至少一波束方向。
再另一實施例中，本發(fā)明有關(guān)一種補償一個或更多指定大量用戶涵蓋區(qū)域改變的無線通信系統(tǒng)及方法。該系統(tǒng)包含一基地臺及使用一個或更多波束特性為基礎(chǔ)所形成的三維控制信道波束與該基地臺通信的多個無線傳送/接收單元。該基地臺包含至少一天線。該基地臺使用該天線來集中傳輸及接收資源于至少一大量用戶涵蓋區(qū)域上來服務(wù)無線傳送/接收單元的用戶。該基地臺修正該涵蓋區(qū)域及傳送指令至至少一無線傳送/接收單元來改變其波束特性以補償該涵蓋區(qū)域的修正。該至少一無線傳送/接收單元系形成被以該指令為基礎(chǔ)集中于該基地臺天線上的返回波束。該波束特性可包含波束尺寸，功率位準(zhǔn)，數(shù)據(jù)速率及編碼至少其中之一。
在另一實施例中，本發(fā)明系有關(guān)一種通過形成被引導(dǎo)朝向一個或更多被具有不同服務(wù)質(zhì)量要求的多個無線傳送/接收單元使用的熱點的多個三維控制頻道波束傳送及接收至少一基地臺及多個無線傳送/接收單元間的通信的混合波束成形智能天線系統(tǒng)及方法。該系統(tǒng)包含產(chǎn)生及調(diào)整該多個三維控制頻道波束的波束寬度的裝置，傳送及接收至少一三維控制頻道波束內(nèi)的信號的一天線，定義波束成形類型組B＝{B1，B2，...BN}中的多個波束成形類型的裝置，其中該波束成形寬度為Bk＞B1；若k＜1且各無線傳送/接收單元被分配至該波束成形類型組B內(nèi)的該波束成形類型之一，定義波束成形叢集為Ci的裝置，其中i識別各叢集，且每個叢集均具有至少一無線傳送/接收單元，及定義該系統(tǒng)中的總功率限制為P=Σj∈CiΣj∈BiPjBi]]>的裝置，其中(i)對于進入該系統(tǒng)的各新無線傳送/接收單元i，qi＝QoS(i)，gi＝location(i)及mi＝mobility(i)，及(ii)服務(wù)質(zhì)量及移動性為無線傳送/接收單元服務(wù)質(zhì)量，位置及移動性的函數(shù)，使若gi∈Cj，qi≤γ且|mi-mj|≤δ，則無線傳送/接收單元i被分配至叢集j，其中γ為服務(wù)質(zhì)量門坎，而δ為叢集j中的移動性Δ門坎。
在又一實施例中，本發(fā)明有關(guān)一種管理熱區(qū)及熱點(也就是被標(biāo)示大量用戶涵蓋區(qū)域)的方法及裝置。被網(wǎng)絡(luò)信元的基地臺服務(wù)的各多個無線傳送/接收單元是使用一個或更多波束特性為基礎(chǔ)所形成的波束。該基地臺是使用至少一天線來集中傳輸及接收資源于至少一大量用戶涵蓋區(qū)域上來服務(wù)無線傳送/接收單元。當(dāng)基地臺修正該涵蓋區(qū)域時，該基地臺系指示該無線傳送/接收單元改變其波束特性來修正該涵蓋區(qū)域。該無線傳送/接收單元接著形成被集中于該基地臺天線上的返回波束。該波束特性可包含波束尺寸，功率位準(zhǔn)，數(shù)據(jù)速率及編碼至少其中之一。
再另一實施例中，智能天線被用來定位及提供與信號資源相關(guān)信息，如報告包含方位角及仰角信息的緊急位置信息。
在再一實施例中，熱區(qū)及熱點是通過利用智能天線獲取的水平及垂直位置信息被管理。
在另一實施例中，格網(wǎng)型網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點是利用來自智能天線的水平角信息外及垂直波束角信息來更精確引導(dǎo)其信號至其它節(jié)點及降低干擾。


本發(fā)明可從以下實施例說明及附圖獲得更詳細(xì)了解，其中圖1為主要站及具有四個二維重迭寬波束的若干無線傳送/接收單元間的先前技術(shù)共享信道涵蓋方案。
圖2為主要站及使用專用波束的若干無線傳送/接收單元間的先前技術(shù)二維下鏈專用波束方案。
圖3為旋轉(zhuǎn)發(fā)出自主要站的先前技術(shù)二維共享信道波束方案。
圖4為無線傳送/接收單元已知不對稱分配的先前技術(shù)二維波束配置。
圖5為具有被調(diào)整用于訊務(wù)類型的波束寬度的先前技術(shù)二維波束配置。
圖6顯示使用適應(yīng)性波束成形的傳統(tǒng)無線智能天線通信系統(tǒng)例。
圖7描繪共存于傳統(tǒng)無線通信系統(tǒng)中的多個熱點。
圖8描繪具有傳統(tǒng)無線通信系統(tǒng)相同熱點內(nèi)的不同服務(wù)質(zhì)量要求的用戶。
圖9顯示延伸自基地臺的涵蓋區(qū)域中的傳統(tǒng)智能天線所創(chuàng)造的扇區(qū)。
圖10顯示定義僅水平指向中的熱區(qū)的傳統(tǒng)智能天線。
圖11顯示依據(jù)本發(fā)明的角切片及距離所定義的涵蓋區(qū)域中的扇區(qū)。
圖12顯示智能天線依據(jù)本發(fā)明定義水平及垂直指向中的熱區(qū)。
圖13描繪依據(jù)本發(fā)明一實施例來自無線傳送/接收單元剖面的熱點管理。
圖14描繪依據(jù)本發(fā)明另一實施例的波束經(jīng)由其重迭提供全部涵蓋例。
圖15描繪依據(jù)本發(fā)明另一實施例的混合波束成形天線所形成的多個叢集波束成形分配例。
具體實施例方式
此后，″無線傳輸/接收單元″名詞包含但不限于用戶設(shè)備(UE)，移動臺，固定或移動用戶單元，呼叫器，或可操作于無線環(huán)境中的任何其它類型組件。
此后，當(dāng)被稱為″基地臺″名詞的是包含但不限于B節(jié)點，地址控制器，存取點(AP)或無線環(huán)境中的任何其它接介裝置。
本發(fā)明可被并入無線通信系統(tǒng)，無線傳送/接收單元及基地臺中。本發(fā)明特性可被并入集成電路(IC)或被配置于包含多個互連組件的電路中。
一實施例中，從智能天線獲取的垂直波束角信息被用于扇區(qū)分隔及信元計劃。不像圖9所示扇區(qū)S1，S2，S3，S4，扇區(qū)是被創(chuàng)造于蜂巢涵蓋區(qū)域中通過包含水平角信息外及垂直波束角信息來降低干擾及協(xié)助信元計劃。此方式中，如圖11所示S1A，S2A，S3A，S4A，S5A，S6A，S7A，扇區(qū)可被指定于距基地臺特定距離處或以內(nèi)。此添加扇區(qū)分隔另一尺寸及更有效管理用戶及干擾，而產(chǎn)生較高生產(chǎn)力及較低功率消耗。
另一實施例中，可當(dāng)做部份智能天線信息的仰角信息是被用于緊急位置檢測/報告。依據(jù)本發(fā)明，用戶位置不僅通過信號水平方向還通過其垂直方向來決定。因此，用戶位置被決定于三維空間而非僅二維圖。通過考慮從垂直指向抵達(dá)的信號來識別位置，可執(zhí)行更精確測量。此仰角信息可被擷取自被使用的智能天線配置及被報告為部分位置信息。當(dāng)可能潛在處于緊急情況中的用戶位于建筑特定樓層或地下室中或處于深障礙物中，此類型精確位置信息是特別重要。
智能天線可留意信號抵達(dá)的角度，且常利用此信息來設(shè)定更佳傳送信號或協(xié)助位置檢測的目標(biāo)。任一例中，雖然僅方位角(水平位置)信息被用于先前技術(shù)系統(tǒng)中。但智能天線也可留意仰角(垂直位置)。當(dāng)用戶的信號資源精確水平及垂直位置，也就是當(dāng)用戶位于建筑特定樓層時的情況很重要。此類信息對于緊急協(xié)助處于危難的某人通常非常關(guān)鍵。來自智能天線的水平及垂直位置信息是被用于檢測及報告位置信息。
另一實施例中，本發(fā)明提供利用如圖8所示獲得自智能天線的水平及垂直位置信息來定義，識別及管理熱區(qū)及熱點。獲得自智能天線的垂直位置信息是被用來以更精確方式定義熱點及區(qū)為并分部份的小涵蓋區(qū)域。
智能天線可檢測及報告被接收信號抵達(dá)角度。目前技術(shù)水準(zhǔn)中，波束水平指向通常被檢測及用于其它方向形成適當(dāng)波數(shù)或決定用戶位置。此信息還被用于定義涵蓋區(qū)域中的熱點及熱區(qū)，使具有高用戶密度的區(qū)域可被適當(dāng)資源服務(wù)。此法中，熱區(qū)被定義為智能天線服務(wù)的區(qū)域中的角切片。
除了波束水平位置之外，智能天線還可檢測波束垂直位置。此被增添檢測特定垂直范圍的信號的信息及能力對更精確方式定義熱點及熱區(qū)很有用。于是，垂直角度(位置)信息被與水平角度信息一起用來定義熱點及區(qū)，服務(wù)它們及管理它們。
另一實施例中，獲得自智能天線的垂直波束角度信息被用于建立及維持網(wǎng)格型網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點間的鏈接。網(wǎng)格型網(wǎng)絡(luò)中，各節(jié)點是連接一個或更多其它節(jié)點及來回轉(zhuǎn)移信息。預(yù)期以不創(chuàng)造對其他節(jié)點過度干擾的方式來建立這些通信鏈接。結(jié)果，對其他節(jié)點及用戶的干擾將被降低，而網(wǎng)絡(luò)中的全部功率將被降低。
網(wǎng)格型網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點是以動態(tài)改變訊務(wù)圖案方式彼此通信。各節(jié)點一次與一個或更多節(jié)點連接，而被連接的節(jié)點可隨時改變。此環(huán)境中，降低干擾量且因此也降低全部功率消耗很重要。該節(jié)點被裝設(shè)使用水平及垂直波束角的智能天線來形成更適當(dāng)從一節(jié)點被引導(dǎo)至另一節(jié)點的波束。缺乏垂直波束角信息時，是傳輸于延伸于涵蓋角切片的節(jié)點之間且其彼此干擾。使用垂直波束角信息可更精確波束定位及降低全部功率消耗。
如圖12所示，具有智能天線1200的網(wǎng)絡(luò)信元被顯示將其傳輸及接收波束1205集中于被定義于水平及垂直空間的熱點區(qū)域1210中。此熱點區(qū)域1210可具有高無線傳送/接收單元密度，其某些需較高數(shù)據(jù)速率或充足信號密度來穿透結(jié)構(gòu)。
如圖13所示，依據(jù)本發(fā)明的無線傳送/接收單元1300具有復(fù)雜處理性能使其可自動檢測即將進入信號的方向及形成返回波束1305至架構(gòu)1200，具有被方位角及仰角形成的圖案使其功率被集中于該架構(gòu)天線上。此波束可被用于射頻信號的接收及傳輸。使用該波束可改善此通信鏈節(jié)的信號而產(chǎn)生改良涵蓋、容量及數(shù)據(jù)速率的一般預(yù)期利益。無線傳送/接收單元1300還通過需要較少功率消耗而獲得利益，其對于電池發(fā)動及/散熱限制裝置是相當(dāng)重要。
為了降低無線傳送/接收單元的處理需要或更快使其波束成形達(dá)到接近理想狀態(tài)，該架構(gòu)可傳送關(guān)于其波束成形應(yīng)操作方式的詳細(xì)信息至該無線傳送/接收單元。此信息可包含波束尺寸(寬度及高度)，功率位準(zhǔn)，及方位角及仰角的角信息。若無線傳送/接收單元知道其對地表或架構(gòu)的指向，則所有角信息均可被用來指向其波束。然而，較不復(fù)雜裝置僅知道或假設(shè)(如計算機被垂直指向名目設(shè)立天線)仰角信息很有用。無線傳送/接收單元可使用支持有用初始鏈接的信息子集，且當(dāng)來自架構(gòu)的測量及/或反饋引導(dǎo)其時接著調(diào)整波束角，尺寸及功率。
無線傳送/接收單元可于鏈接被終止之后保留有關(guān)其與該架構(gòu)通信的信息。當(dāng)另一連接被要求時，若無線傳送/接收單元尚未被移除或被檢測移動，則此信息可被用來催生初始鏈接。然而，架構(gòu)可修正其熱點涵蓋使先前技術(shù)不足以聯(lián)機。無線傳送/接收單元接著回復(fù)為寬接觸策略。
既存鏈接期間，該架構(gòu)可發(fā)現(xiàn)其必須改變其熱點涵蓋。例如，午休時間，工作日開始或結(jié)束，或其它觸發(fā)可產(chǎn)生其配置的明顯改變。因此，無線傳送/接收單元可被指示改變其光束特性來補償該改變。該改變可被緊縮或放松光束尺寸，與其它改變等比改變功率位準(zhǔn)，數(shù)據(jù)速率，編碼特性或類似者。
無線傳送/接收單元引導(dǎo)其水平及垂直指向接收及傳輸至包元地址的能力也可被巨大分散。此例中，無線傳送/接收單元可同時形成及引導(dǎo)波束至兩個或更多信元地址。如上述，這些波束的水平及垂直指向可通過無線傳送/接收單元來決定，或從基地臺被傳送至無線傳送/接收單元，或兩者。再次獲得優(yōu)點是被創(chuàng)造至系統(tǒng)剩余的干擾量被降低。時分雙工(TDD)系統(tǒng)的特殊例中，此方式可克服所遭遇的無線傳送/接收單元至無線傳送/接收單元干擾問題。
應(yīng)用無線傳送/接收單元智能天線概念至無線局域網(wǎng)絡(luò)(WLAN)可特別有幫助。許多無線局域網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，存取點可操作于一頻帶且其對接近操作于該相同頻帶的存取點均共享。這些類型情況中，無線傳送/接收單元與一存取點通信將創(chuàng)造過度干擾。通過使用無線傳送/接收單元處的智能天線，此干擾可被實質(zhì)降低。因為存取點并不必被裝設(shè)于相同垂直位置處，無線傳送/接收單元引導(dǎo)信號于水平及垂直空間的能力特別重要。
無線局域網(wǎng)絡(luò)通常還被配置于建筑內(nèi)。樓層區(qū)域內(nèi)的其配置可能不允許樓層內(nèi)仰角調(diào)整太多，但被配置單元以上或以下的樓層存在可使用仰角，且某些例中必須穿透介入建筑結(jié)構(gòu)。因為很難創(chuàng)造使全球可空制光束提出所有可能性的天線結(jié)構(gòu)，無線傳送/接收單元及其天線結(jié)構(gòu)或來自主電子組件的可分離天線結(jié)構(gòu)可以各種指向被配置來涵蓋預(yù)期區(qū)域。無線傳送/接收單元還可被配適附著或可配置多重天線結(jié)構(gòu)來提供所需涵蓋。
圖14描繪波束涵蓋使用波束成形孔徑視線及波束寬度的方位角及仰角調(diào)整的一實施例。該視線是朝地面看去。各外型輪廓為來自表面處的各波束名目涵蓋。該名目涵蓋為被基地臺支持的全部區(qū)域。主動波束涵蓋為被支持的既存區(qū)域。代決波束涵蓋為被支持的下一區(qū)域。各種橢圓形狀為波束名目涵蓋區(qū)域。
圖14可應(yīng)用至通信控制及數(shù)據(jù)相位。涵蓋系靜態(tài)或被拂掠是視被執(zhí)行的功能而定。通常，控制傾向較暫時，而數(shù)據(jù)則較靜態(tài)。數(shù)據(jù)也可能需多重波束被同時用來支持可用頻率資源的空間再使用。
圖14僅用于例證。各波束的實際涵蓋區(qū)域是傾向非常不規(guī)則。各波束的有效涵蓋區(qū)域?qū)嶋H上還通過架構(gòu)地址及個別用戶裝置處的接收器及傳送器特性來決定。影響射頻通信的編碼，干擾，散射，天氣及所有其它已知事物會影響及產(chǎn)生涵蓋區(qū)域中的周期變異。
圖14顯示平坦表面的信號輪廓。實際情況中，表面通常不為平坦。反之，不接近地面的信號輪廓通常為區(qū)域?qū)ο虻暮w量定義者。為了明顯穿透如建筑的結(jié)構(gòu)，需波束聚焦于該結(jié)構(gòu)上或以產(chǎn)生明顯散射方式聚焦于該結(jié)構(gòu)。通常被稱為″曼哈頓分布″如密集建筑區(qū)域的高散射環(huán)境中，光束涵蓋可實際具有若干不連續(xù)涵蓋量。
依據(jù)傳統(tǒng)無線通信，各種波束可被編號。被描述僅用于方位角版本的各種排序技術(shù)可同樣地被施加至三維調(diào)整波束及其體積涵蓋。除了調(diào)整波束功率輪廓之外，符號時序調(diào)整也可被用來改良效能。此對于波束涵蓋體積及地面位準(zhǔn)區(qū)域特別重要。
雖然本發(fā)明此揭示通過產(chǎn)生單波束于時間周期中來描繪本發(fā)明，但更復(fù)雜實施也可產(chǎn)生涵蓋若干區(qū)域的多重波束。主要利益是以更及時方式提供全涵蓋。雖然該多重波束大致可重迭其涵蓋體積，但仍具有產(chǎn)生其使其不如此做的利益。此利益系涵蓋體積之間較少干擾。控制及數(shù)據(jù)通信系從拂掠波束涵蓋及多重波束同時涵蓋的變化存在獲得利益?？刂茖⒈黄蜉^少波束及更快速拂掠，而數(shù)據(jù)傾向被涵蓋較慢拂掠或?qū)嶋H靜態(tài)的更多波束支援。
雖然此揭示談及被與水平及垂直指向地表名目連結(jié)的方位角及仰角，但應(yīng)了解本發(fā)明可應(yīng)用旋轉(zhuǎn)于所討論兩者參考平面。
雖然可預(yù)期，但平面彼此不必完全正交。另一實施例中，混合智能天線系統(tǒng)是組合適應(yīng)智能天線及固定波束成形配置的優(yōu)點?；旌喜ㄊ慌渲眉安渴稹＞哂凶粉櫉o線傳送/接收單元及波束的適應(yīng)能力的波束是以固定布局來涵蓋寬服務(wù)區(qū)域。再者，具有不同尺寸或波束寬度的波束是共存于天線系統(tǒng)中來提供改良服務(wù)，以涵蓋熱點或追蹤不同群組大小的無線傳送/接收單元(也就是用戶)的叢集貨角分隔的方位角及仰角。該波束是通過分配及/或在分配波束至無線傳送/接收單元來增加系統(tǒng)容量來管理，提供較先前技術(shù)智能天線系統(tǒng)更佳服務(wù)質(zhì)量及更有效降低干擾。
一實施例中，本發(fā)明是組合智能天線及固定波束成形的優(yōu)點成為形成被引導(dǎo)朝向具有不同服務(wù)質(zhì)量要求的多個無線傳送/接收單元所使用一個或更多熱點的多個三維控制信道波束的混合波束成形系統(tǒng)。該波束具有不同波束成形特性及涵蓋不同叢集。例如，該波束可包含固定波束，具有追蹤無線傳送/接收單元移動能力的追蹤(也就是適應(yīng)性)波束，及具有涵蓋不同尺寸的靜態(tài)或移動無線傳送/接收單元叢集的各方位角及仰角波束寬度的寬或窄波束。該混合系統(tǒng)可支持具有如速度，方位角及仰角活動范圍，服務(wù)質(zhì)量或類似者的各種特性的無線傳送/接收單元。
例如，智能天線可能無法追蹤高速無線傳送/接收單元。因此，該系統(tǒng)可分配無線傳送/接收單元至具有較寬涵蓋的固定波束?？商娲牵?dāng)需要高服務(wù)質(zhì)量時，無線傳送/接收單元可被分配至追蹤波束而非固定波束。
假設(shè)包含被標(biāo)示為波束成形類型組B＝{B1，B2，...BN}的多個無線傳送/接收單元的一無線通信系統(tǒng)中存在若干波束成形類型。波束成形類型主要特性為波束寬度，功率，涵蓋，方位角及仰角或類似者。其它特性還可被用來定義如固定，交換或適應(yīng)性波束成形或類似者的波束成形類型。例如，一波束成形類型可為具有大涵蓋及較高功率的較寬固定波束。另一波束成形類型可為具有較低功率，方位角及仰角窄涵蓋及及移動追蹤能力的適應(yīng)性窄波束。
還假設(shè)波束成形寬度為Bk＞Bl；若k＜l且各無線傳送/接收單元被分配至該波束成形類型組B內(nèi)的該波束成形類型之一。無線通信系統(tǒng)中，波束成形叢集被定義為Ci，其中i識別各叢集，且每個叢集均具有至少一無線傳送/接收單元。該波束成形叢集主要特性為無線傳送/接收單元的地理，位置，方位角及仰角。例如，熱點本身可形成波束成形叢集。一群人攜帶無線傳送/接收單元于電梯中可自然被歸類為相同波束成形叢集。
波束成形叢集可合并或被分割。兩波束成形叢集可并入一個或一波束成形叢集可分割為二。以無線傳送/接收單元特性為基礎(chǔ)，無線傳送/接收單元可被分類為波束成形叢集之一。以被要求服務(wù)為基礎(chǔ)，無線傳送/接收單元可被分配至一個或更多波束成形類型。無線傳送/接收單元的分配及再分配至波束成形叢集及波束成形類型系最佳化系統(tǒng)效能。
假設(shè)系總功率限制被滿足，則無線傳送/接收單元可被分配及再分配波束成形叢集及波束成形類型。以不同波束成形類型及波束成形叢集被分配至無線傳送/接收單元的總功率可能不超過系統(tǒng)總允許功率。一蜂巢系統(tǒng)中的總功率限制是借助方程式(1)定義如下P=Σj∈CiΣj∈BiPjBi]]>方程式(1)分配給各無線傳送/接收單元的波束成形類型將產(chǎn)生以下演算針對進入該系統(tǒng)的各新無線傳送/接收單元i，qi＝QoS(i)，gi＝location(i)及mi＝mobility(i)。若無線傳送/接收單元在附近，則波束成形叢集及其速度是大約相同于該無線傳送/接收單元的叢集速度，并以相同方向移動方位角及仰角。無線傳送/接收單元接著被包含于該波束成形叢集(也就是若gi∈Cj及|mi-mj|≤δ，則分配無線傳送/接收單元i至叢集j)。δ為叢集j中的移動性Δ門坎。γ是標(biāo)示服務(wù)質(zhì)量門坎。若qi＞γ，則無線傳送/接收單元i被分配至高服務(wù)質(zhì)量要求的波束成形類型。另一方面，若qi＜γ，則無線傳送/接收單元i被分配至低服務(wù)質(zhì)量要求的波束成形類型。服務(wù)質(zhì)量門坎可具有多重值，或服務(wù)質(zhì)量可具有多重門坎來進一步定義不同服務(wù)質(zhì)量要求位準(zhǔn)。例如，若qi＞γ，則窄波束寬度被分配(也就是較高Bk∈B)。
當(dāng)無線傳送/接收單元以高速移動時，較寬波束被分配。分配高速裝置至較寬波束具有避免喪失高速追蹤無線傳送/接收單元，及避免通常需要大量信號發(fā)送來完成增加數(shù)據(jù)傳輸支出任務(wù)的太多交接。若無線傳送/接收單元移動于垂直波束方向，若mi＞δ，其中δ為速度門坎，則分配較寬波束寬度(也就是較低Bk∈B)。若無線傳送/接收單元以高速移動于平行波束方向，則可能不分配較寬波束。
該系統(tǒng)可具有多重速度門坎來決定波束的適當(dāng)波束寬度，而該系統(tǒng)可具有不同波束寬度及波束成形類型。當(dāng)添加波束或再分配波束成形類型時，總功率應(yīng)小于功率限制。若系統(tǒng)功率限制被違反，則無線傳送/接收單元不能被分配或應(yīng)被分配至具較低所需功率支波束成形類型，使所有無線傳送/接收單元的功率不超過系統(tǒng)的總允許功率。
無線傳送/接收單元i∈Cj可因服務(wù)質(zhì)量，移動性改變，位置改變或其它觸發(fā)再分配至波束成形叢集或波束成形類型者而被再分配至不同波束成形類型Bk∈B不同叢集Cj。圖15為依據(jù)本發(fā)明另一實施例通過混合波束成形天線系統(tǒng)所形成的多個叢集的波束成形分配例快照。
圖15描繪運用具有不同波束寬度的波束成形類型及涵蓋不同波束成形叢集的混合波束成形系統(tǒng)例所形成的多個三維控制信道波束。各三維控制信道波束屬于波束成形類型之一且被用于涵蓋多個波束成形叢集之一。
圖15所示第一波束是使用具有窄波束寬度的波束成形類型3且被用于90度方向涵蓋波束成形叢集1。由于波束成形叢集1的移動性，波束成形叢集1可改變其位置(也就是順時鐘離開10度)。再者，波束成形叢集還容納某些新無線傳送/接收單元，因而成為波束成形叢集4。第一波束當(dāng)作追蹤波束，借此其被引導(dǎo)來涵蓋波束成形叢集4(之前波束成形叢集1)，但仍使用波束成形類型3(具追蹤能力的適應(yīng)性窄波束成形類型)。
圖15所示第二波束是使用具有被以0度方向放置中央的中等波束寬度的波束成形類型2且涵蓋波束成形叢集2。
圖15所示第三波束是使用具有被以180度方向放置中央的中等波束寬度的波束成形類型2且涵蓋波束成形叢集3。
圖15所示第n4波束是使用具有被以0度方向放置中央的寬波束寬度(較波束成形類型2為寬)的波束成形類型1且涵蓋波束成形叢集5。
雖然本發(fā)明已以較佳實施例作說明，但熟悉本技術(shù)人士將了解以下本申請權(quán)利要求范圍所描述的本發(fā)明范疇內(nèi)的其它變異。
權(quán)利要求
1.一種無線通信系統(tǒng)，通過提供一個或多個三維控制信道波束傳送及接收至少一基地臺及至少一無線傳送/接收單元間的通信，該系統(tǒng)包含(a)用于產(chǎn)生及成形至少一三維控制信道波束的裝置；(b)用于傳送及接收該至少一三維控制信道波束內(nèi)的信號的一天線；(c)用于引導(dǎo)該至少一三維控制信道波束來涵蓋特定涵蓋區(qū)域的裝置，其中波束成形是用來調(diào)整該至少一三維控制信道波束方位角及仰角的孔徑視線及波束寬度；及(d)用于識別該至少一三維控制信道波束的裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于該天線接收一通信。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于該天線傳送一通信。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于該產(chǎn)生及成形裝置形成該至少一三維控制信道波束為多個從廣寬度至窄寬度的可選擇寬度之一。
5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于該涵蓋區(qū)域與一信元的一個或多個扇區(qū)一致。
6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于這些信元扇區(qū)為不同尺寸，而產(chǎn)生及成形裝置是形成該三維控制信道波束來涵蓋該信元扇區(qū)，該扇區(qū)由該用于識別裝置所識別。
7.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于該用于產(chǎn)生及成形裝置形成多個三維控制信道波束，而該用于引導(dǎo)裝置以預(yù)定連續(xù)序列方式選擇性引導(dǎo)該被成形三維控制信道波束的方位角及仰角。
8.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于該用于產(chǎn)生及成形裝置形成多個三維控制信道波束，而該用于引導(dǎo)裝置以預(yù)定不連續(xù)序列方式選擇性引導(dǎo)該被成形三維控制信道波束的方位角及仰角。
9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于該不連續(xù)序列使該用于引導(dǎo)裝置選擇性引導(dǎo)該波束朝向較另一方位角及仰角更頻繁的方位角及仰角之一。
10.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于該不連續(xù)序列使該用于引導(dǎo)裝置選擇性引導(dǎo)該波束朝向較另一方位角及仰角更長持續(xù)期間的方位角及仰角之一。
11.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于該用于識別該三維控制信道波束的裝置包含用于提供唯一識別符給該三維控制信道波束的裝置。
12.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于該用于識別該三維控制信道波束的裝置包含用于傳送時間標(biāo)記至該無線傳送/接收單元的裝置，借此該無線傳送/接收單元可將該無線傳送/接收單元所檢測到的被接收時間標(biāo)記的一指針返回該基地臺。
13.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于該用于識別該三維控制信道波束的裝置包含由該無線傳送/接收單元及該基地臺所存取的一時間參考。
14.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于進一步包含一位置報告電路，以提供該無線傳送/接收單元的一位置定位，該基地臺使用該位置定位來為該無線傳送/接收單元識別至少一波束方向。
15.一種用于一無線通信系統(tǒng)中的方法，于該無線通信系統(tǒng)中通過提供一個或多個三維控制信道波束，以傳送及接收至少一基地臺及至少一無線傳送/接收單元間的通信，該方法包含(a)產(chǎn)生及成形至少一三維控制信道波束；(b)傳送及接收該至少一三維控制信道波束內(nèi)的信號；(c)引導(dǎo)該至少一三維控制信道波束來涵蓋特定涵蓋區(qū)域，其中波束成形是被用來調(diào)整該至少一三維控制信道波束方位角及仰角的孔徑視線及波束寬度；及(d)識別該至少一三維控制信道波束。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于步驟(a)進一步包含成形該至少一三維控制信道波束為多個從廣寬度至窄寬度的可選擇寬度之一。
17.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于該涵蓋區(qū)域與一信元的一個或多個扇區(qū)一致。
18.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于這些信元扇區(qū)為不同尺寸。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于步驟(a)進一步包含成形該三維控制信道波束來涵蓋該信元扇區(qū)。
20.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于步驟(d)進一步包含識別該扇區(qū)。
21.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于多個三維控制信道波束是被以預(yù)定連續(xù)序列方式產(chǎn)生及成形及引導(dǎo)方位角及仰角。
22.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于多個三維控制信道波束以一預(yù)定不連續(xù)序列方式產(chǎn)生及成形及引導(dǎo)方位角及仰角。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于該不連續(xù)序列使該三維控制信道波束被選擇性引導(dǎo)朝向較另一方位角及仰角更頻繁的方位角及仰角之一。
24.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于該不連續(xù)序列使該三維控制信道波束被選擇性引導(dǎo)朝向較另一方位角及仰角更長持續(xù)期間的方位角及仰角之一。
25.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于步驟(d)進一步包含提供一唯一識別符給該三維控制信道波束。
26.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于步驟(d)進一步包含(d1)通過傳送一時間標(biāo)記至該無線傳送/接收單元來識別該三維控制信道波束；及(d2)該無線傳送/接收單元接收該時間標(biāo)記并將由該無線傳送/接收單元所檢測到的被接收時間標(biāo)記的一指針返回該基地臺。
27.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于步驟(d)進一步包含提供由該無線傳送/接收單元及該基地臺存取的時間參考。
28.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于進一步包含提供該無線傳送/接收單元的一位置定位，該基地臺使用該位置定位來為該無線傳送/接收單元識別至少一波束方向。
29.一種于無線通信系統(tǒng)補償一個或多個由該基地臺所服務(wù)的指定大量用戶涵蓋區(qū)域的改變的方法，該無線通信系統(tǒng)包含多個無線傳送/接收單元，該多個無線傳送/接收單元使用基于一個或多個波束特性所形成的三維控制信道波束與一基地臺通信，該基地臺具有至少一天線，該方法包含(a)該基地臺使用該天線來集中傳輸及接收資源于至少一大量用戶涵蓋區(qū)域上來服務(wù)該無線傳送/接收單元的用戶；(b)該基地臺修正該涵蓋區(qū)域；(c)該基地臺傳送指令至至少一該無線傳送/接收單元來改變其波束特性，以補償該涵蓋區(qū)域的修正；及(d)該至少一無線傳送/接收單元形成以該指令為基礎(chǔ)于該基地臺的天線上所集中的一返回波束。
30.如權(quán)利要求29所述的方法，其特征在于該波束特性包含波束尺寸、功率位準(zhǔn)、數(shù)據(jù)速率及編碼至少其中之一。
31.一種補償一個或多個指定大量用戶涵蓋區(qū)域改變的無線通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含(a)一基地臺；及(b)多個無線傳送/接收單元，具有使用一個或多個波束特性為基礎(chǔ)所形成的三維控制信道波束與基地臺通信，該基地臺具有至少一天線，其中(i)該基地臺使用該天線來集中傳輸及接收資源于至少一大量用戶涵蓋區(qū)域上來服務(wù)該無線傳送/接收單元的用戶；(ii)該基地臺修正該涵蓋區(qū)域；(iii)該基地臺傳送指令至至少一該無線傳送/接收單元來改變其波束特性，以補償該涵蓋區(qū)域的修正；及(iv)該至少一無線傳送/接收單元形成以該指令為基礎(chǔ)于該基地臺的天線上所集中的一返回波束。
32.如權(quán)利要求31所述的該方法，其特征在于該波束特性可包含波束尺寸，功率位準(zhǔn)，數(shù)據(jù)速率及編碼至少其中之一。
33.一種混合波束成形智能天線系統(tǒng)，通過形成被引導(dǎo)朝向以不同服務(wù)質(zhì)量要求服務(wù)多個無線傳送/接收單元的一個或多個涵蓋區(qū)域的多個三維控制信道波束，傳送及接收至少一基地臺及多個無線傳送/接收單元間的通信，該系統(tǒng)包含(a)用于產(chǎn)生及調(diào)整該多個三維控制信道波束的波束寬度的裝置；(b)一天線，用于傳送及接收至少一三維控制信道波束內(nèi)的信號；(c)用于定義波束成形類型組B＝{B1，B2，...BN}中的多個波束成形類型的裝置，其中該波束成形寬度為Bk＞B1；若k＜1且各無線傳送/接收單元被分配至該波束成形類型組B內(nèi)的該波束成形類型之一；(d)用于定義波束成形叢集為CI的裝置，其中i識別各叢集，且各叢集具有至少一無線傳送/接收單元；及(e)用于定義該系統(tǒng)中的總功率限制P為P=Σj∈CI,Σj∈B1PjB1]]>的裝置，其中(i)對于進入該系統(tǒng)的各新無線傳送/接收單元i，qi＝QoS(i)，gi＝location(i)及mi＝mobility(i)，及(ii)服務(wù)質(zhì)量及移動性為無線傳送/接收單元服務(wù)質(zhì)量、位置及移動性的函數(shù)，使得若gi∈Cj，qi≤γ且|mi-mj|≤δ，則無線傳送/接收單元i被分配至叢集j，其中γ為服務(wù)質(zhì)量門坎，而δ為叢集j中的一移動性Δ門坎。
34.于通過形成被引導(dǎo)朝向以不同服務(wù)質(zhì)量要求服務(wù)多個無線傳送/接收單元的一個或更多涵蓋區(qū)域的多個三維控制信道波束，傳送及接收至少一基地臺及多個無線傳送/接收單元間的通信的混合波束成形智能天線系統(tǒng)中，一種方法包含(a)產(chǎn)生及調(diào)整該多個三維控制信道波束的波束寬度；(b)傳送及接收至少一三維控制信道波束內(nèi)的信號；(c)定義波束成形類型組B＝{B1，B2，...BN}中的多個波束成形類型，其中該波束成形寬度為Bk＞B1；若k＜1且各無線傳送/接收單元被分配至該波束成形類型組B內(nèi)的該波束成形類型之一；(d)定義波束成形叢集為Ci，其中i識別各叢集，且各叢集均具有至少一無線傳送/接收單元；及(e)定義該系統(tǒng)中的總功率限制P為P=Σj∈CIΣj∈B1PjB1]]>的裝置，其中(i)對于進入該系統(tǒng)的各新無線傳送/接收單元i，qi＝QoS(i)，gi＝location(i)及mi＝mobility(i)，及(ii)服務(wù)質(zhì)量及移動性為無線傳送/接收單元服務(wù)質(zhì)量、位置及移動性的函數(shù)，使得若gi∈Cj，qi≤γ且|mi-mj|≤δ，則無線傳送/接收單元i被分配至叢集j，其中γ為服務(wù)質(zhì)量門坎，而δ為叢集j中的一移動性Δ門坎。
35.一種包含與具有不同服務(wù)質(zhì)量要求的多個無線傳送/接收單元通信的至少一基地臺的無線通信系統(tǒng)，其中該至少一基地臺形成被引導(dǎo)朝向服務(wù)該無線傳送/接收單元的一個或多個涵蓋區(qū)域的多個三維控制信道波束，其中該至少一基地臺以個別無線傳送/接收單元的服務(wù)質(zhì)量要求為基礎(chǔ)形成及分配特定類型波束至無線傳送/接收單元的各個，及分配各該無線傳送/接收單元至多個波束成形叢集至少之一。
36.如權(quán)利要求35所述的系統(tǒng)，其特征在于該波束特定類型特性為波束寬度、功率、涵蓋、方位角及仰角至少其中之一。
37.如權(quán)利要求36所述的系統(tǒng)，其特征在于該波束特定類型特性為固定波束、交換波束及適應(yīng)性波束至少其中之一。
38.如權(quán)利要求36所述的系統(tǒng)，其特征在于該涵蓋特性為大涵蓋及窄涵蓋其中之一。
39.如權(quán)利要求36所述的系統(tǒng)，其特征在于該功率特性為高功率及低功率其中之一。
40.如權(quán)利要求36所述的系統(tǒng)，其特征在于該波束寬度特性為窄波束寬度及寬波束寬度其中之一。
41.如權(quán)利要求40所述的系統(tǒng)，其特征在于該波束寬度特性以該無線傳送/接收單元速度為基礎(chǔ)來決定。
42.一種于無線通信系統(tǒng)中的方法，該無線通信系統(tǒng)包含與具有不同服務(wù)質(zhì)量要求的多個無線傳送/接收單元通信的至少一基地臺，該方法包含(a)該至少一基地臺系形成被引導(dǎo)朝向服務(wù)該無線傳送/接收單元的一個或多個涵蓋區(qū)域的多個三維控制信道波束；(b)該至少一基地臺系以該個別無線傳送/接收單元的服務(wù)質(zhì)量要求為基礎(chǔ)形成及分配特定類型波束至該無線傳送/接收單元的各者；及(c)該至少一基地臺將各該無線傳送/接收單元分配至多個波束成形叢集至少之一。
43.如權(quán)利要求42所述的方法，其特征在于該波束特定類型特性為波束寬度，功率、涵蓋、方位角及仰角至少其中之一。
44.如權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于該波束特定類型特性為固定波束、交換波束及適應(yīng)性波束至少其中之一。
45.如權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于該涵蓋特性為大涵蓋及窄涵蓋其中之一。
46.如權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于該功率特性為高功率及低功率其中之一。
47.如權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于該波束寬度特性為窄波束寬度及寬波束寬度其中之一。
48.如權(quán)利要求47所述的方法，其特征在于該波束寬度特性是以該無線傳送/接收單元速度為基礎(chǔ)來決定。
49.一種基地臺，包含具有不同服務(wù)質(zhì)量要求的多個無線傳送/接收單元的無線通信系統(tǒng)中，該基地臺包含(a)形成被引導(dǎo)朝向服務(wù)該無線傳送/接收單元的一個或多個涵蓋區(qū)域的多個三維控制信道波束的裝置；(b)以該個別無線傳送/接收單元的服務(wù)質(zhì)量要求為基礎(chǔ)形成及分配特定類型波束至該無線傳送/接收單元的各個的裝置；及(c)分配各該無線傳送/接收單元至多個波束成形叢集至少之一的裝置。
50.如權(quán)利要求49所述的基地臺，其特征在于該波束特定類型特性為波束寬度、功率、涵蓋、方位角及仰角至少其中之一。
51.如權(quán)利要求50所述的基地臺，其特征在于該波束特定類型特性為固定波束、交換波束及適應(yīng)性波束至少其中之一。
52.如權(quán)利要求50所述的基地臺，其特征在于該涵蓋特性為大涵蓋及窄涵蓋其中之一。
53.如權(quán)利要求50所述的基地臺，其特征在于該功率特性為高功率及低功率其中之一。
54.如權(quán)利要求50所述的基地臺，其特征在于該波束寬度特性為窄波束寬度及寬波束寬度其中之一。
55.如權(quán)利要求54所述的基地臺，其特征在于該波束寬度特性以該無線傳送/接收單元速度為基礎(chǔ)來決定。
56.一種傳送及接收通信的無線通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含(a)至少一無線傳送/接收單元，包含一天線，用于形成至少一波束以用于傳送或接收；及(b)一基地臺，可傳送詳細(xì)信息至該無線傳送/接收單元，指示該無線傳送/接收單元如何形成該至少一波束。
57.如權(quán)利要求56所述的系統(tǒng)，其特征在于該詳細(xì)信息標(biāo)示該至少一波束的尺寸。
58.如權(quán)利要求57所述的系統(tǒng)，其特征在于該尺寸為該至少一波束的寬度及高度。
59.如權(quán)利要求56所述的系統(tǒng)，其特征在于該詳細(xì)信息標(biāo)示該至少一波束的功率位準(zhǔn)。
60.如權(quán)利要求56所述的系統(tǒng)，其特征在于該詳細(xì)信息標(biāo)示該至少一波束方位角及仰角的角度。
61.一種于傳送及接收通信的無線通信系統(tǒng)中的無線傳送/接收單元，包含(a)一天線，形成至少一波束用于傳送或接收；及(b)一接收器，接收來自外部實體指示該無線傳送/接收單元如何形成該至少一波束的詳細(xì)信息。
62.如權(quán)利要求61所述的無線傳送/接收單元，其特征在于該詳細(xì)信息標(biāo)示該至少一波束的尺寸。
63.如權(quán)利要求61所述的無線傳送/接收單元，其特征在于該尺寸為該至少一波束的寬度及高度。
64.如權(quán)利要求61所述的無線傳送/接收單元，其特征在于該詳細(xì)信息標(biāo)示該至少一波束的功率位準(zhǔn)。
65.如權(quán)利要求61所述的無線傳送/接收單元，其特征在于該詳細(xì)信息標(biāo)示該至少一波束方位角及仰角的角度。
66.包含服務(wù)多個無線傳送/接收單元的一基地臺的無線通信系統(tǒng)中，該基地臺包含(a)一天線；及(b)與該天線通信的一傳送器，該傳送器用于傳送波束成形指令至一個或多個該無線傳送/接收單元，其中該指令標(biāo)示無線傳送/接收單元波束寬度及波束高度，或無線傳送/接收單元波束方位角及仰角的角度。
67.一種用于一無線通信網(wǎng)路的方法，該無線通信網(wǎng)路包含多個節(jié)點，各節(jié)點于一個或多個通信鏈上與一個或多個其它節(jié)點通信，該方法包含(a)將各該節(jié)點裝設(shè)一波束天線，該波束天線形成具有被引導(dǎo)至該節(jié)點的另一個的水平及垂直角的波束；及(b)使用與該垂直波束角度相關(guān)的信息，以精確定位該波束及降低節(jié)點間干擾及全部功率消耗。
68.如權(quán)利要求67所述的方法，其特征在于該無線通信網(wǎng)路系為網(wǎng)格型網(wǎng)絡(luò)。
69.一種無線通信網(wǎng)路，包含(a)多個節(jié)點，各節(jié)點與一個或多個其它節(jié)點于一個或多個通信鏈上通信，其中各該節(jié)點被裝設(shè)一波束天線，該波束天線形成具有被引導(dǎo)至該節(jié)點另一個的水平及垂直角的波束；及(b)使用與該垂直波束角度相關(guān)的信息以精確定位該波束及降低節(jié)點間干擾及全部功率消耗的裝置。
70.如權(quán)利要求69所述的該方法，其特征在于該無線通信網(wǎng)路為一網(wǎng)格型網(wǎng)絡(luò)。
71.包含服務(wù)多個無線傳送/接收單元的一基地臺的無線通信系統(tǒng)中，該基地臺包含(a)一波束成形天線通過提供基于從特定無線傳送/接收單元所接收信號的方位角及仰角信息定位三維空間中該無線傳送/接收單元一特定者位置；及(b)用于報告包含該方位角及仰角信息的緊急位置信息的裝置。
72.包含服務(wù)多個無線傳送/接收單元的一基地臺的無線通信系統(tǒng)中，一種方法包含(a)使用一波束成形天線定位三維空間中該無線傳送/接收單元一特定者的位置，該波束成形天線提供基于從該特定無線傳送/接收單元所接收信號的方位角及仰角信息；及(b)報告與該該特定無線傳送/接收單元相關(guān)的緊急位置信息，其中該緊急位置信息包含該方位角及仰角信息。
全文摘要
一種產(chǎn)生及形成一個或多個三維控制信道波束以傳送及接收信號的無線通信系統(tǒng)。引導(dǎo)各三維控制信道波束以涵蓋特定涵蓋區(qū)域，且使用波束成形來調(diào)整該至少一三維控制信道波束方位角及仰角的孔徑視線及波束寬度，并識別該三維控制信道波束。另一實施例中，熱區(qū)及熱點(也就是被標(biāo)示大量用戶涵蓋區(qū)域)是通過具有至少一天線的網(wǎng)絡(luò)信元基地臺來管理。由該基地臺所服務(wù)的各多個無線傳送/接收單元使用一個或多個波束特性。當(dāng)該涵蓋區(qū)域改變時，該基地臺指示該無線傳送/接收單元至少之一改變其波束特性，使其形成集中于該基地臺天線上的返回波束。
文檔編號H04M1/00GK101095333SQ200580017056
公開日2007年12月26日 申請日期2005年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月27日
發(fā)明者史蒂文·J·高伯格, 費堤·歐茲魯特, 潘俊霖, 蔡寅銘 申請人:美商內(nèi)數(shù)位科技公司