專利名稱：在小區(qū)區(qū)段內(nèi)形成空間波束的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及在小區(qū)區(qū)段(cell segment)內(nèi)形成空間波束。
背景技術(shù)：
無線通信網(wǎng)絡(luò)通常被分成小區(qū)，每個小區(qū)進一步被分成小區(qū)扇區(qū)(cellsectors)。 在每個小區(qū)中提供基站以能夠與位于小區(qū)內(nèi)的移動臺進行無線通信。為了進一步扇區(qū)化小區(qū)扇區(qū)，已經(jīng)實現(xiàn)了波束形成方案，諸如正交頻分多址 (OFDMA)系統(tǒng)。波束形成方案是指在小區(qū)扇區(qū)內(nèi)形成多個空間波束以將小區(qū)扇區(qū)分成不同 的覆蓋范圍。移動臺可使用這些空間波束中的一個或多個與基站通信。一種類型波束形成方案是向移動臺位置動態(tài)引導(dǎo)波束的自適應(yīng)波束形成方案。這 種自適應(yīng)波束形成方案需要移動跟蹤，其中為了產(chǎn)生自適應(yīng)波束目的跟蹤移動臺的位置。 然而，移動跟蹤與比較大的開銷和復(fù)雜性相關(guān)聯(lián)。此外，對以比較高速度移動的移動臺進行 移動跟蹤可能是不可能的，或者不實際的。

發(fā)明內(nèi)容
一般而言，根據(jù)優(yōu)選實施例，在無線網(wǎng)絡(luò)中進行無線通信的方法包括在小區(qū)區(qū)段 內(nèi)形成至少兩個空間波束，其中至少兩個空間波束與不同的功率電平相關(guān)聯(lián)。至少兩個空 間波束可根據(jù)掃描模式在小區(qū)區(qū)段上移動。其它一些空間波束可具有相同的功率電平。根據(jù)以下說明書、附圖和權(quán)利要求書，其它或備選特征將變得顯而易見。


圖1例證了根據(jù)優(yōu)選實施例與能夠形成具有不同功率電平根據(jù)掃描模式移動的 空間波束的基站相關(guān)聯(lián)的示范小區(qū)。圖2例證了根據(jù)優(yōu)選實施例與在小區(qū)扇區(qū)內(nèi)形成的不同波束位置相關(guān)聯(lián)的空間 波束。圖3A-3F例證了根據(jù)實施例的空間波束的掃描模式。圖4-5例證了根據(jù)一些優(yōu)選實施例的不同波束配置。圖6例證了根據(jù)優(yōu)選實施例在不同小區(qū)扇區(qū)中形成的空間波束。圖7是根據(jù)一些優(yōu)選實施例具有兩個天線面板(antenna panne Is)的基站天線結(jié) 構(gòu)前視圖，其中每個天線面板具有能夠形成空間波束的天線單元。圖8是圖7天線結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。圖9例證了根據(jù)實施例在兩個不同小區(qū)中生成的空間波束的第一配置。圖10例證了根據(jù)另一個實施例在兩個小區(qū)中生成的空間波束的第二配置。圖11和12例證了根據(jù)一些優(yōu)選實施例傳遞控制和數(shù)據(jù)信號的不同技術(shù)。圖13和14例證了根據(jù)一些優(yōu)選實施例用于傳遞數(shù)據(jù)的幀結(jié)構(gòu)。圖15是基站和移動臺的示范部件的框圖。
具體實施例方式在以下描述中，闡述了大量細節(jié)以提供一些實施例的理解。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員 要理解，可以在沒有這些細節(jié)的情況下實施一些實施例，并且來自所描述實施例的許多變 化和修改是有可能的。根據(jù)一些優(yōu)選實施例，提供“機會主義”空間時間多址(space timemultiple access) (OSTMA)技術(shù)供無線通信網(wǎng)絡(luò)使用。OSTMA技術(shù)使小區(qū)區(qū)段(小區(qū)或小區(qū)扇區(qū))中 能夠形成多個空間波束，其中小區(qū)區(qū)段的多個空間波束中的至少一些與不同的功率電平相 關(guān)聯(lián)以在小區(qū)區(qū)段內(nèi)提供不同的覆蓋范圍。此外，OSTMA技術(shù)定義小區(qū)區(qū)段內(nèi)波束的掃描 模式，其中掃描模式可以是固定掃描模式或動態(tài)掃描模式?！翱臻g波束”(或更簡單地說“波 束”)是指可執(zhí)行基站與移動臺之間無線通信的小區(qū)區(qū)段內(nèi)地理上相區(qū)別的覆蓋區(qū)域。“掃描模式”是指隨時間在小區(qū)區(qū)段中的波束位置當(dāng)中移動小區(qū)區(qū)段內(nèi)波束的方 式。固定掃描模式意思是根據(jù)預(yù)定順序在波束位置當(dāng)中移動波束。動態(tài)掃描模式意思是可 根據(jù)一個或多個標(biāo)準(zhǔn)以可能不同的順序在波束位置當(dāng)中移動波束。根據(jù)優(yōu)選實施例，波束 可在其上移動的波束位置是固定波束位置——由此，雖然空間波束可在小區(qū)區(qū)段內(nèi)移動， 但是這種波束移動到的位置保持固定不變。在一些優(yōu)選實施例中，為前向無線鏈路(從基站到移動臺)提供OSTMA方案。在 備選實施例中，對于反向無線鏈路(從移動臺到基站)也可使用OSTMA方案。在一個示例中，如圖1所描繪的，小區(qū)100具有三個扇區(qū)100AU00B和100C。在 扇區(qū)100A內(nèi)，基站102的天線結(jié)構(gòu)形成多個空間波束，包括高功率波束104和低功率波束 106?！案吖β什ㄊ笔侵敢陨叩膫鬏敼β蕡?zhí)行無線通信的波束，而“低功率波束”是指以 小于升高的傳輸功率的傳輸功率執(zhí)行無線通信的波束。注意，高功率波束104能夠提供從天線結(jié)構(gòu)102到小區(qū)100邊緣的覆蓋范圍。另一 方面，低功率波束106能夠提供直達內(nèi)部邊緣108的覆蓋，其中內(nèi)部邊緣的半徑小于與小區(qū) 100外部邊緣相關(guān)聯(lián)的半徑。在圖1中，內(nèi)部邊緣108內(nèi)的覆蓋范圍稱為“內(nèi)部小區(qū)區(qū)域”， 而內(nèi)部小區(qū)區(qū)域與小區(qū)100外部邊緣之間的環(huán)形范圍稱為“外部小區(qū)區(qū)域”。高功率波束 104為位于內(nèi)部和外部小區(qū)區(qū)域的移動臺提供覆蓋，而低功率波束106用于為位于內(nèi)部小 區(qū)區(qū)域(但不位于外部小區(qū)區(qū)域)內(nèi)的移動臺提供覆蓋。低功率波束可以基本上相似的功 率電平或相異的功率電平操作，在每種情況下都是以小于高功率電平的傳輸功率。雖然只 描繪了一個高功率波束104，但是注意，在備選優(yōu)選實施例中可使用多個高功率波束104。采用低功率波束106允許小區(qū)扇區(qū)100AU00B和100C中每個小區(qū)扇區(qū)內(nèi)的較小 干擾。這與常規(guī)技術(shù)形成對比，在常規(guī)技術(shù)中，在小區(qū)扇區(qū)內(nèi)形成的多個波束具有固定功率 電平，其中固定功率電平足夠高使得波束可以覆蓋直到小區(qū)扇區(qū)邊緣。因此，通過采用都在 同一較高功率電平的多個波束，在小區(qū)扇區(qū)內(nèi)增大了干擾。相比之下，根據(jù)其中小區(qū)扇區(qū)的 一些波束的功率低于小區(qū)扇區(qū)中其它波束的功率的一些優(yōu)選實施例使用OSTMA技術(shù)，實現(xiàn) 了干擾降低。雖然在本說明書中提到在小區(qū)扇區(qū)中提供空間波束，但是注意，可為全部小區(qū)提 供相似的技術(shù)。根據(jù)一些優(yōu)選實施例，由于并不是小區(qū)扇區(qū)內(nèi)的所有空間波束都能夠向外部小區(qū)區(qū)域內(nèi)的移動臺提供覆蓋，所以高功率波束104可移動到不同的波束位置從而為位于外部 小區(qū)區(qū)域中不同位置的不同移動臺提供覆蓋。小區(qū)扇區(qū)或小區(qū)內(nèi)的波束可以是非交疊波束(諸如圖4中所描繪的)或交疊波 束(諸如圖5中所描繪的)。在一些實現(xiàn)中，如果以下成立，則認為波束是非交疊的如果 3-dB(分貝)波束寬度是x°，則波束分開大約每x°，如圖4中所描繪的。如果以下條件成立，則認為波束是交疊的如果3-dB波束寬度是x°，則波束小于 X0的某個預(yù)定義分數(shù)(例如1/2)。圖5示出了相鄰波束以x/2°間隔分開的示例。圖2示出了提供六個可能波束位置的示例。在圖2的示例中，在波束位置1提供 高功率波束104，而在波束位置2-6提供低功率波束106。波束位置1-6是低和高功率波束 104、106可在其上掃描的固定波束位置。在圖3A-3F中描繪了波束在圖2的六個示范波束位置當(dāng)中的掃描。圖3A-3F還描 繪了兩個移動臺(標(biāo)記為ATl和AT2)。移動臺ATl位于外部小區(qū)區(qū)域，并由此在高功率波 束104的所達范圍內(nèi)，但不在低功率波束106的所達范圍內(nèi)。另一方面，移動臺AT2位于內(nèi) 部小區(qū)區(qū)域內(nèi)，并由此在低功率波束106的覆蓋范圍內(nèi)。在時間間隔1(圖3A)，在圖3A-3F 中所描繪的示例中的高功率波束位于波束位置1。低功率波束106位于波束位置2-6。在時間間隔2 (圖3B)，高功率波束104已經(jīng)移動到波束位置2，而低功率波束106 現(xiàn)在波束位置1。注意，在圖3B中，移動臺ATl在波束位置1中低功率波束106的覆蓋區(qū)域 外。在時間間隔3，高功率波束104已經(jīng)移動到波束位置3，其中在波束位置2低功率波束 代替高功率波束。在連續(xù)時間間隔4、5和6(分別為圖3D、3E和3F)中的每個間隔中，高功率波束 104和低功率波束106的移動繼續(xù)。六個時間間隔一起構(gòu)成掃描周期。在掃描周期內(nèi)，高功 率波束104可移動以覆蓋所有可能的波束位置。更一般地，在每個掃描周期內(nèi)，任何給定波 束都可移動以覆蓋所有可能的波束位置。然后在下一波束周期內(nèi)重復(fù)掃描模式，其中高功率波束104在時間間隔7返回到 波束位置1，并繼續(xù)進行到時間間隔12。在圖3A-3F中所描繪的掃描模式是每個波束按每個時間間隔轉(zhuǎn)動一個波束位置 的固定(或確定性)模式示例。在不同實施例中可使用其它模式，包括其它類型的確定性 模式或者甚至是隨機模式。在備選實施例中，代替使用固定掃描模式，可以采用動態(tài)掃描模式。用動態(tài)掃描模 式，波束在其上移動的小區(qū)扇區(qū)的波束位置可動態(tài)地基于一個或多個如下標(biāo)準(zhǔn)在小區(qū)區(qū) 段的地理區(qū)域內(nèi)存在移動臺、信道條件(例如無線鏈路條件)、無線通信中所涉及的應(yīng)用的 服務(wù)質(zhì)量(QoS)要求、信道載荷等等。例如，根據(jù)一個或多個標(biāo)準(zhǔn)，代替在圖3A-3F中所描繪的以確定性方式掃描高功 率波束304，與基站相關(guān)聯(lián)的調(diào)度器可規(guī)定，高功率波束保持在特定波束位置多于一個時間 間隔。再者，調(diào)度器可規(guī)定，高功率波束可相反移動到離開多個位置的另一個目標(biāo)波束位 置，而不是高功率波束104按每個時間間隔逐漸移動到下一波束位置?？赡芷谕赃@種方 式移動高功率波束的情況包括如下情況調(diào)度器可能已經(jīng)檢測到在目標(biāo)波束位置的移動臺 可能需要服務(wù)(例如，這種移動臺可具有較高QoS要求，其將指示應(yīng)該對于服務(wù)這種移動臺 給出優(yōu)于具有較低QoS要求的其它移動臺的優(yōu)先級)。
波束的掃描模式提供了波束的空間變化。除了提供空間變化，一些優(yōu)選實施例還 考慮基于時間的變化，其由波束持續(xù)時間(波束保持在特定波束位置的時間量)定義。一 般，根據(jù)優(yōu)選實施例的波束設(shè)計由波束的掃描模式和波束持續(xù)時間規(guī)定。隨著時間的演進， 掃描模式(固定或動態(tài))由波束位置序列規(guī)定。波束持續(xù)時間也可以是固定或動態(tài)的。在一些實施例中，注意，每個波束可具有其自己的掃描模式和波束持續(xù)時間?；?可協(xié)調(diào)小區(qū)或小區(qū)扇區(qū)內(nèi)多個波束的多個掃描模式和波束持續(xù)時間。再者，不同的小區(qū)或小區(qū)扇區(qū)可使用不同的固定波束位置集合以及不同數(shù)量的同 時打開的波束。在不同小區(qū)或小區(qū)扇區(qū)中掃描模式和/或波束持續(xù)時間也可不同。多個基 站之間的協(xié)調(diào)將期望降低小區(qū)間/扇區(qū)間干擾，并支持基于網(wǎng)絡(luò)的MIMO(多輸入多輸出) (這指的是具有多個天線以同時發(fā)送多個信息以便由接收器的多個天線接收的發(fā)射器的能 力)。在一些實施例中，四個可能的配置是可用的(1)配置1(靜態(tài)掃描模式和靜態(tài)波 束持續(xù)時間)；(2)配置2 (動態(tài)掃描模式和動態(tài)波束持續(xù)時間)；(3)配置3 (動態(tài)掃描模式 和靜態(tài)波束持續(xù)時間)；以及(4)配置4 (靜態(tài)掃描模式和動態(tài)波束持續(xù)時間)。用配置1，在其中使用具有靜態(tài)(固定)波束持續(xù)時間的靜態(tài)(固定)掃描模式，一 個可能的好處是將需要較少的控制開銷和反饋。例如，用固定掃描模式和固定波束持續(xù)時 間，掃描周期內(nèi)的時間間隔可隱式用作波束標(biāo)識符，并且移動臺不用必須提供有關(guān)波束標(biāo) 識符的任何反饋。移動臺也可運行預(yù)測算法，諸如僅當(dāng)移動臺預(yù)計波束掃描到其位置時偵 聽前向鏈路。如果在波束的特定覆蓋范圍內(nèi)沒有移動臺，則可執(zhí)行不連續(xù)傳輸(DTX)。DTX 是指施加到發(fā)射器的門控(gating)以關(guān)閉傳輸。描述掃描模式的波束位置序列可以是順序的、偽隨機的或按照波束位置編碼的。 在每個小區(qū)扇區(qū)存在五個波束的示例中，順序掃描模式的一個示例如下{1，2，3，4，5，1，2， 3，4，5，. . . }。這所指的是，特定波束在第一時間間隔轉(zhuǎn)到波束位置1，在第二時間間隔轉(zhuǎn)到 位置2，在第三時間間隔轉(zhuǎn)到位置3，在第四時間間隔轉(zhuǎn)到位置4，在第五時間間隔轉(zhuǎn)到位置 5，在第六時間間隔再回到位置1，依此類推。偽隨機掃描模式的示例如下{2，5，3，1，4，2，5，3，1，4. . . }。注意，偽隨機掃描模 式與順序掃描模式之間的差別在于在五個時間間隔的掃描周期內(nèi)，掃描順序不是從位置 1前進到位置2到位置3到位置4到位置5，而是隨機化特定波束的掃描。在以上示例中， 波束位置在第一時間間隔在位置2開始，在第二時間間隔繼續(xù)到位置5，在第三時間間隔繼 續(xù)到位置3，在第四時間間隔繼續(xù)到位置1，并在第五時間間隔繼續(xù)到位置4。在下一掃描周 期再重復(fù)這個順序。由此，在不同掃描周期中，偽隨機掃描模式是相同的。編碼的掃描模式是指根據(jù)波束位于哪個小區(qū)扇區(qū)的掃描模式。不同的小區(qū)扇區(qū) (與不同的代碼相關(guān)聯(lián))將使用不同的掃描模式。圖6示出了具有多個小區(qū)600、602、604 和606的示例，其中每個小區(qū)具有三個小區(qū)扇區(qū)。在圖6的示例中，假設(shè)每個小區(qū)扇區(qū)存在 三個波束。波束位置沿逆時針方向從1到3順序編號。小區(qū)606中的小區(qū)扇區(qū)的掃描模式 可以是{1，2，3，1，2，3...}，小區(qū)600和604中的每個小區(qū)的小區(qū)扇區(qū)的掃描模式可以是 {2,3,1,2,3,1, ...}，并且在小區(qū)602的每個小區(qū)扇區(qū)中的掃描模式可以是{3,1,2,3,1, 2，...}。不同小區(qū)中所用的不同掃描模式設(shè)計成降低小區(qū)間干擾(位于不同小區(qū)中的波束 之間的干擾)。
在配置2中，其中使用動態(tài)掃描模式和動態(tài)持續(xù)時間，可以提供靈活的按需 (on-demand)波束形成。例如，波束可基于波束覆蓋范圍中存在移動臺，基于信道條件，基于 QoS，和基于支持專用傳輸方案來形成，諸如基于網(wǎng)絡(luò)的ΜΙΜΟ。然而，雖然增強了靈活性，但 是可能增大了基站調(diào)度器和反饋機制的復(fù)雜性。為了實現(xiàn)動態(tài)掃描模式和動態(tài)波束持續(xù)時 間，基站可發(fā)送預(yù)閃消息(pre-flash messages)(下面進一步討論)以允許移動臺將測量 報告回基站?？刹捎玫钠渌渲冒褂脛討B(tài)掃描模式和靜態(tài)波束持續(xù)時間的配置3和使用 靜態(tài)掃描模式和動態(tài)波束持續(xù)時間的配置4。更具體地說，一個或多個特性(例如掃描模式和/或波束持續(xù)時間)的動態(tài)變化 可基于一個或多個如下標(biāo)準(zhǔn)在特定地理區(qū)域內(nèi)存在移動臺、信道條件(例如無線鏈路的 條件)、無線通信中所涉及的應(yīng)用的QoS要求、信道載荷等等?？?基于一個或多個以上所列標(biāo)準(zhǔn))改變的波束的另一個特性是波束占空比，其 規(guī)定波束在波束持續(xù)時間內(nèi)“開”的時間量。波束的占空比是指在給定時間間隔期間對于給 定波束位置波束“開”的時間與波束“關(guān)”的時間量之比。例如，波束位置1中特定波束的占 空比可以是70 %。所指的是波束將“開” 70 %的時間間隔，并“關(guān)” 30 %的時間間隔?；?調(diào)度需要而改變波束占空比的能力允許較低干擾電平，因為不再需要的波束可暫時關(guān)閉。根據(jù)一些優(yōu)選實施例，基站能夠執(zhí)行“預(yù)閃”以能夠動態(tài)調(diào)整一個或多個特性(例 如掃描模式、波束持續(xù)時間和波束占空比)。例如，當(dāng)使用動態(tài)掃描模式時，高功率波束可位 于特定波束位置相對延長的時間段。這可引起外部小區(qū)區(qū)域中的其它移動臺不能夠與基站 通信相對延長的時間段。為了解決這種問題，可以使用預(yù)閃，其中預(yù)閃是指基站向特定方向 發(fā)出短導(dǎo)頻突發(fā)(或其它消息傳遞的突發(fā))的過程。對應(yīng)于特定方向的覆蓋范圍中的移動 臺然后可測量預(yù)閃消息，并將有關(guān)測量的報告提供回基站。在一個示例中，移動臺可報告無 線信道質(zhì)量的指示，諸如以信道質(zhì)量指示(CQI)的形式?；究稍谔囟ㄐ^(qū)扇區(qū)的所有方 向上執(zhí)行預(yù)閃。使用來自移動臺的測量報告，基站能夠通過動態(tài)調(diào)整波束持續(xù)時間、占空比 和波束調(diào)度來執(zhí)行如上所述的調(diào)度。注意，由基站發(fā)出的預(yù)閃和實際業(yè)務(wù)傳輸可以不同周期性進行時間復(fù)用(這意味 著在其間發(fā)射預(yù)閃的周期可相對于在其間發(fā)射業(yè)務(wù)的周期進行調(diào)整)。例如，可在到特定移 動臺漫長的數(shù)據(jù)下載中間發(fā)出預(yù)閃，其中以與到特定移動臺數(shù)據(jù)下載的時間復(fù)用方式進行預(yù)閃。根據(jù)一些實施例，如圖7所描繪的，天線結(jié)構(gòu)700(其是諸如圖1中的基站102等 基站的一部分)可提供有多個天線組件，包括安裝到天線支架706的上天線組件702和安 裝到天線支架的下天線組件704。在圖7所描繪的實現(xiàn)中，每一個天線組件702和704都是 天線面板。天線組件704定位在(垂直方向)上天線組件702的下面。天線組件702包含多個天線單元708。下天線組件704包含多個天線單元710。天 線單元708和710可協(xié)調(diào)以形成由天線結(jié)構(gòu)700服務(wù)的小區(qū)扇區(qū)內(nèi)的波束。圖8中描繪了天線結(jié)構(gòu)700的側(cè)視圖。注意，下天線面板704相對于支架706的 垂直軸傾斜，使得正面712 (其上安裝天線單元710)稍微面向下(以一定角度)。在圖8的 示例中，上天線面板702 —般平行于支架706的垂直軸。在其它實現(xiàn)中，可以提供上天線面 板和下天線面板702和704的其它布置。在又一個實現(xiàn)中，可使用多于兩個天線面板。
8
在一個示范實現(xiàn)中，上天線面板702的天線單元708可用于形成波束以覆蓋外部 小區(qū)區(qū)域，以及與相鄰小區(qū)中的相鄰基站通信。下天線面板704可用于形成用于給定小區(qū) 扇區(qū)的低功率波束，以及有可能形成高功率波束以覆蓋直達特定小區(qū)扇區(qū)的邊緣。在不同小區(qū)中基站之間、在波束中傳遞的信息包含回程信息和協(xié)調(diào)信息。協(xié)調(diào)信 息可用于協(xié)調(diào)移動臺在不同小區(qū)之間的切換。協(xié)調(diào)信息還可能夠協(xié)調(diào)不同小區(qū)中的掃描模 式和掃描持續(xù)時間以降低小區(qū)間/扇區(qū)間干擾，并支持基于網(wǎng)絡(luò)的ΜΙΜΟ?！盎爻獭毙畔⒅傅氖峭ǔＴ诨九c無線網(wǎng)絡(luò)控制器(例如分組數(shù)據(jù)服務(wù)節(jié)點、服務(wù) 網(wǎng)關(guān)等)之間的回程連接上傳遞的控制和數(shù)據(jù)。與無線通信網(wǎng)絡(luò)相關(guān)聯(lián)的問題是小區(qū)尺寸 可能比較小，特別是在人口密集的地區(qū)，諸如市區(qū)。小的小區(qū)尺寸的另一個原因可能是高數(shù) 據(jù)速率或高載波頻率的要求。用較小的小區(qū)尺寸，存在較大數(shù)量的小區(qū)(以及由此對應(yīng)的 基站)。每個基站通常必須通過回程網(wǎng)絡(luò)連接到無線網(wǎng)絡(luò)控制器。大量的基站意味著必須 提供對應(yīng)的大量回程連接?；爻踢B接部署起來可能是昂貴的，并且在無線通信網(wǎng)絡(luò)中提供 比較大量的這種回程連接可能增大無線網(wǎng)絡(luò)運營商的成本。根據(jù)一些優(yōu)選實施例，為了減少必須部署的回程連接數(shù)，基站的天線結(jié)構(gòu)可形成 用于承載回程信息的波束(稱為“回程波束”)。例如，在圖7-8中，上天線面板702的波 束可用于以下目的向可通過回程連接而連接到無線網(wǎng)絡(luò)控制器的另一個基站傳遞回程信 息。一般而言，無線網(wǎng)絡(luò)中的基站子集可部署有到無線網(wǎng)絡(luò)控制器的回程連接。其余基站 不部署有回程連接——而是，這種基站通過波束向部署有回程連接的對應(yīng)基站傳遞回程信 肩、ο圖9示出了位于兩個不同對應(yīng)小區(qū)中的兩個天線結(jié)構(gòu)700Α和700Β。在圖9的配 置中，在上天線面板和下天線面板702Α、704Α(以及702Β和704Β)之間沒有覆蓋區(qū)的交疊。 回程波束可分別形成在兩個天線結(jié)構(gòu)700Α和700Β的上天線面板702Α和702Β之間。下天 線面板704Α和704Β中的每個用于形成用于相應(yīng)小區(qū)內(nèi)的覆蓋的波束。圖10示出了存在由上面板波束和下面板波束的覆蓋交疊的配置。以這種方式，兩 個面板可在外部小區(qū)區(qū)域中提供ΜΙΜ0，其中多個輸出天線包含來自上面板和下面板的某種 天線組合。上面板和下面板的多個輸出天線一起由此可提供增大的分集增益、復(fù)用增益和 /或陣列增益。各種其它配置也是可能的。例如，在不同時間，上天線面板和下天線面板可用于提 供不同的覆蓋。例如，在一個時間段，下面板可用于覆蓋整個小區(qū)。在另一個時間段，上面 板可用于正好覆蓋外部小區(qū)區(qū)域，以及提供回程波束。在又一個時間段，上天線面板和下天 線面板都可用于覆蓋外部小區(qū)區(qū)域。在又一個配置中，在第一時間段，下面板可用于覆蓋內(nèi)部小區(qū)區(qū)域，而上天線面板 用于提供回程波束。在不同的時間段，上天線面板和下天線面板都用于覆蓋外部小區(qū)區(qū)域。根據(jù)期望配置，上天線面板和下天線面板可靠近地放在一起，或者遠離。再者，兩 個天線面板可使用具有不同天線極化的天線單元。兩個天線面板可獨立操作或協(xié)調(diào)操作。 兩個天線面板可以時間復(fù)用方式發(fā)射或同時發(fā)射。備選地，兩個天線面板可以頻分復(fù)用 (FDM)方式發(fā)射，或以同一頻率發(fā)射。此外，如果在上天線面板和下天線面板之間存在協(xié)調(diào)，則移動臺從下面板波束切 換到上面板波束或反之是可能的。
9
還要注意，使用上天線面板和下天線面板，用于由上面板和下面板的天線單元形 成的小區(qū)覆蓋的所有波束的功率電平可在同一功率電平。在這種配置中，內(nèi)部小區(qū)區(qū)域的 覆蓋對比外部小區(qū)區(qū)域的覆蓋(基于環(huán)的覆蓋)可通過不同地定向上面板和下面板來實現(xiàn) (例如，下面板可向下傾斜以覆蓋內(nèi)部小區(qū)區(qū)域，而上面板不傾斜以覆蓋外部小區(qū)區(qū)域)。圖11示出了對于小區(qū)扇區(qū)內(nèi)的特定波束位置，多個時間間隔800A、800B、800C和 800D。低功率波束在時間間隔800A、800B和800D中發(fā)射，而高功率波束在時間間隔800C 中發(fā)射。如圖11所描繪的，低功率波束、諸如時間間隔800B中的低功率波束可用于發(fā)射用 戶數(shù)據(jù)和控制信號，由802所表示的。另一方面，時間間隔800C中的高功率波束可用于發(fā) 射用戶數(shù)據(jù)和控制信號，以及其它控制信息，諸如廣播高空信道(overheadcharmel)和預(yù) 閃消息。廣播高空信道可包括包含時間和頻率同步信息以及小區(qū)、扇區(qū)或波束標(biāo)識符信息 的系統(tǒng)采集信道；以及系統(tǒng)廣播高空信道，其可承載系統(tǒng)參數(shù)諸如波束掃描模式等等。在備選實現(xiàn)中，除了在時間間隔800A、800B、800C和800D中發(fā)射的低功率波束和 高功率波束，可分配另一個時間間隔800E(圖12)以發(fā)射全向高空信道。全向發(fā)射指的是 高空信道在特定小區(qū)扇區(qū)(或小區(qū))的所有方向上廣播。如果使用全向發(fā)射，則在由不同 基站進行的全向高空信道的發(fā)射當(dāng)中可存在時間、空間或頻率協(xié)調(diào)，以增強在移動臺的更 佳信號接收(并降低不同小區(qū)之間的干擾)。在一些實現(xiàn)中，OSTMA可應(yīng)用于前向鏈路，但不用于反向鏈路。在這種實現(xiàn)中，如 果基于前向鏈路的所達范圍設(shè)計小區(qū)尺寸，則前向鏈路可具有比移動臺將在反向鏈路中具 有的更遠的所達范圍(由于存在高功率波束)。為了解決這個問題，可在小區(qū)扇區(qū)內(nèi)的移動 臺中提供中繼特征(稱為“自組中繼(ad hoc relay)”)，其中一個移動臺能夠偵聽另一個 移動臺，并向基站中繼另一個移動臺的信息。例如，第一移動臺可位于特定小區(qū)扇區(qū)的邊緣 附近，而第二移動臺的位置更靠近基站。在這種情況下，由第一移動臺在反向鏈路中發(fā)射的 信息可由第二移動臺中繼到基站。沒有中繼，來自第一移動臺的發(fā)射可能不能夠可靠地到 達基站。為了將反向鏈路信息從第一移動臺發(fā)射到上面討論的自組中繼的第二移動臺，在 時分雙工(TDD)系統(tǒng)中，未用的前向鏈路時隙可再用于在反向鏈路方向上從第一移動臺向 第二移動臺中繼反向信息。再者，為在基于前向鏈路所達范圍設(shè)計小區(qū)尺寸時實現(xiàn)控制信道的更強健通信， 移動臺可只向一個基站發(fā)送業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，但是可使用自組中繼向多個基站發(fā)送控制信道，以 確?？刂菩诺肋_到預(yù)期的服務(wù)基站。與基于前向鏈路所達范圍設(shè)計小區(qū)尺寸相關(guān)聯(lián)的另一個問題是，反向鏈路控制消 息ACK在回到基站時由于上面所討論的自組中繼可能很慢。為了解決這個問題，基站可簡 單地發(fā)射業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)突發(fā)，無需等待響應(yīng)的確認。備選地，可基于反向鏈路的所達范圍設(shè)計小區(qū)尺寸，在這種情況下小區(qū)尺寸將較 小。在這種實現(xiàn)中，基站可在前向鏈路中到達多個小區(qū)；因此，有可能前向鏈路的服務(wù)小區(qū) 扇區(qū)不同于反向鏈路的服務(wù)小區(qū)扇區(qū)。例如，小區(qū)A中的基站A可以是前向鏈路服務(wù)基站， 而小區(qū)B中的基站B是反向鏈路服務(wù)基站。基站A可到達小區(qū)A和小區(qū)B兩者，但是小區(qū) B中的移動臺可能只到達基站B。在這種情況下，某些反向控制消息、諸如CQI消息或反向 確認(R-ACK)消息可在反向鏈路上從移動臺發(fā)送到基站B，其然后將控制消息中繼到基站A(其是前向鏈路服務(wù)基站)。注意，某些類型的控制信息可能必須在所有方向上傳遞到所有移動臺。然而，由于 高功率波束在任何給定時間間隔只覆蓋一個波束位置，所以高功率波束不能用于向所有移 動臺發(fā)射這種控制信息。為了解決這個問題，這種控制信息可由基站在低功率波束中以低 代碼率發(fā)射(其使位于小區(qū)邊緣附近的移動臺能夠進行這種控制信息的更高概率解碼)。 可能必須沿所有方向傳遞到所有移動臺的控制信息示例包含前向鏈路確認信道(以向移 動臺提供確認)和前向鏈路功率控制信道(以向移動臺提供功率控制消息)。如果使用動態(tài)掃描模式和/或動態(tài)波束持續(xù)時間，這可指必須給移動臺提供波束 標(biāo)識符，則基站也可以低代碼率使用低功率波束，從而向位于小區(qū)邊緣附近的移動臺傳遞 波束標(biāo)識符。波束標(biāo)識符允許移動臺知道將打開哪個下一波束。注意，在一些實施例中，OSTMA子系統(tǒng)可與非OSTMA系統(tǒng)集成。非OSTMA系統(tǒng)不采 用上面討論的OSTMA技術(shù)。在這種情況下，可通過無線鏈路執(zhí)行OSTMA數(shù)據(jù)和非OSTMA數(shù)據(jù)的交織。例如，如 圖13所描繪的，在與OSTMA操作相關(guān)聯(lián)的間隔期間發(fā)射OSTMA超幀900，而在OSTMA操作 的時間段以外發(fā)射非OSTMA超幀902?！俺瑤笔侵赴渌鼛膸Y(jié)構(gòu)。更一般地，提到 “幀”，其是通過無線鏈路發(fā)送的數(shù)據(jù)集合。在備選實施例中，如圖14所描繪的，超幀910可包含與OSTMA數(shù)據(jù)交織的非OSTMA 數(shù)據(jù)。超幀910的開頭可包含全廣播前同步碼(omni-broadcast preamble)912以指示非 OSTMA數(shù)據(jù)和OSTMA數(shù)據(jù)的位置。在備選實現(xiàn)中，可使用其它幀結(jié)構(gòu)。圖15中描繪了基站1000和移動臺1002的示范部件?；?000包含無線接口 1004以通過無線鏈路與移動臺1002中的無線接口 1006進行無線通信?；?000包含可 運行在基站1000中的一個或多個中央處理單元(CPU) 1010上以執(zhí)行基站任務(wù)的軟件1008。 CPU 1010連接到存儲器1012。軟件1008可包含調(diào)度程序和其它軟件模塊。基站1000還 包含基站間接口 1014以與另一個基站傳遞信息，諸如回程信息和/或協(xié)調(diào)信息。類似地，移動臺1002包含可運行在連接到存儲器1020的一個或多個CPU 1018上 的軟件1016。軟件1016可運行以執(zhí)行移動臺1002的任務(wù)?？杉虞d這種軟件指令(1008和1016)以便在CPU或其它類型處理器上運行。處理 器可包含微處理器、微控制器、處理器模塊或子系統(tǒng)(包含一個或多個微處理器或微控制 器)或其它控制或計算裝置?！疤幚砥鳌笨梢灾竼蝹€部件或多個部件。(軟件的)數(shù)據(jù)和指令存儲在相應(yīng)的存儲裝置中，它們實現(xiàn)為一個或多個計算機 可讀或計算機可用存儲介質(zhì)。存儲介質(zhì)包含不同形式的存儲器，包括半導(dǎo)體存儲裝置，諸如 動態(tài)或靜態(tài)隨機存取存儲器(DRAM或SRAM)、可擦除和可編程只讀存儲器(EPROM)、電可擦 除和可編程只讀存儲器(EEPROM)和閃存；磁盤，諸如固定磁盤、軟盤和可換磁盤；其它磁介 質(zhì)，包括磁帶；以及光介質(zhì)，諸如光盤(CD)或數(shù)字視頻盤(DVD)。在以下描述中，闡述了大量細節(jié)以提供對本發(fā)明的理解。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員 要理解，在沒有這些具體細節(jié)的情況下也可實施本發(fā)明。雖然已經(jīng)相對于有限數(shù)量的實施 例公開了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解對其的多種修改和變化。意圖是，所附的權(quán)利 要求書涵蓋落入本發(fā)明真實范圍和精神內(nèi)的這種修改和變化。
權(quán)利要求
一種在無線網(wǎng)絡(luò)中進行無線通信的方法，包括在小區(qū)區(qū)段內(nèi)形成至少兩個空間波束，其中所述至少兩個空間波束與不同功率電平相關(guān)聯(lián)；以及根據(jù)掃描模式在所述小區(qū)區(qū)段上掃描所述至少兩個空間波束。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中掃描所述至少兩個空間波束由調(diào)度所述小區(qū)區(qū)段中 通信的調(diào)度器控制。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述至少兩個空間波束中的第一個提供所述小區(qū)區(qū) 段中第一覆蓋范圍中的覆蓋，并且所述至少兩個空間波束中的第二個提供所述小區(qū)區(qū)段中第二覆蓋范圍中的覆蓋，其中 第二覆蓋范圍大于第一覆蓋范圍。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括形成另一空間波束以在基站之間傳遞信息。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中在基站之間傳遞所述信息包括在所述基站之間傳遞 回程信息。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其中在基站之間傳遞所述信息包括在所述基站之間傳遞 信息以能夠協(xié)調(diào)移動臺切換或多輸入多輸出(MIMO)服務(wù)。
7.如權(quán)利要求4所述的方法，其中形成所述另一空間波束包括使用第一天線組件形成 所述另一空間波束，并且其中形成所述至少兩個空間波束包括使用比第一天線組件位置更低的第二天線組件 形成所述至少兩個空間波束。
8.如權(quán)利要求4所述的方法，其中形成所述另一空間波束包括使用第一天線組件形成 所述另一空間波束，其中使用第一天線組件形成所述至少兩個空間波束之一，并且其中使用比第一天線組件位置更低的第二天線組件形成所述至少兩個空間波束中的 另一個。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述掃描模式是具有多個波束位置的固定掃描模 式，在不同時間間隔在所述多個波束位置上掃描所述至少兩個空間波束。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述掃描模式是動態(tài)掃描模式，在所述動態(tài)掃描模 式中，根據(jù)一個或多個標(biāo)準(zhǔn)將所述至少兩個空間波束在多個波束位置上移動。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括在所述掃描模式的不同波束位置動態(tài)調(diào)整波束 持續(xù)時間。
12.一種無線節(jié)點，包括無線接口，與對應(yīng)的節(jié)點傳遞無線信息；以及處理器，用于在多個波束中發(fā)射所述無線信息，其中所述多個波束中的至少一個波束具有高于所述 多個波束中的另一波束功率電平的功率電平，并且其中所述多個波束根據(jù)掃描模式隨著時間可在小區(qū)區(qū)段中的波束位置上移動。
13.如權(quán)利要求12所述的無線節(jié)點，包括基站和移動臺之一。
14.如權(quán)利要求12所述的無線節(jié)點，其中所述掃描模式定義根據(jù)所述掃描模式在其上 掃描所述多個波束的固定波束位置。
15.如權(quán)利要求12所述的無線節(jié)點，其中所述掃描模式是根據(jù)如下標(biāo)準(zhǔn)中的一個或多 個來調(diào)整所述多個波束位置的動態(tài)掃描模式在所述小區(qū)區(qū)段的地理區(qū)域中存在移動臺、 無線信道條件、服務(wù)質(zhì)量(QoS)要求以及信道載荷。
16.如權(quán)利要求12所述的無線節(jié)點，包括基站，其中所述基站包含基站間接口以能夠 通過所述多個波束之一向另一個基站傳遞回程信息。
17.如權(quán)利要求12所述的無線節(jié)點，其中所述處理器配置成還向移動臺發(fā)射預(yù)閃消息以使所述移動臺能夠進行測量并將基于所述測量的報告提供 回所述無線節(jié)點；以及響應(yīng)于所述報告動態(tài)調(diào)整所述掃描模式。
18.—種包括至少一個計算機可讀存儲介質(zhì)的制品，所述計算機可讀存儲介質(zhì)包含在 被運行時使基站中的處理器執(zhí)行如下操作的指令在小區(qū)區(qū)段內(nèi)在多個空間波束中發(fā)射信息以向所述小區(qū)區(qū)段內(nèi)的移動臺提供服務(wù)，其 中根據(jù)掃描模式在所述小區(qū)區(qū)段中掃描所述空間波束，并且其中所述空間波束中的至少一 個空間波束具有高于所述空間波束中的另一空間波束功率電平的功率電平；以及在所述基站與另一個基站之間在另一空間波束中發(fā)射回程信息。
19.如權(quán)利要求18所述的制品，其中所述指令在被運行時使所述處理器還在所述空間波束之一中傳遞高空控制信道。
20.如權(quán)利要求18所述的制品，其中所述指令在被運行時使所述處理器還與第二基站協(xié)調(diào)以采用與第二基站所用掃描模式不同的掃描模式。
全文摘要
為了在無線網(wǎng)絡(luò)中執(zhí)行無線通信，在小區(qū)區(qū)段內(nèi)形成至少兩個空間波束，其中至少兩個空間波束與不同功率電平相關(guān)聯(lián)。至少兩個空間波束根據(jù)掃描模式在小區(qū)區(qū)段上掃描。在一些實現(xiàn)中，可使用多個天線組件，其中每個天線組件具有多個天線單元。例如，天線組件中的下組件可用于形成高和較低功率波束，而天線組件中的上組件可用于傳遞回程信息。
文檔編號H04B7/02GK101884174SQ200880119706
公開日2010年11月10日 申請日期2008年10月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月4日
發(fā)明者D·帕蘭希奇, G·吳, J·李, K·西萬桑, L·-K·狄, N·王, R·胡, S·-Y·金, Y·宋 申請人:北方電訊網(wǎng)絡(luò)有限公司