CN101088303A

CN101088303A - 通信方法及设备

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Publication number: CN101088303A
Application number: CNA2005800441910A
Authority: CN
Inventors: A·P·哈尔伯特
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Nokia Solutions and Networks GmbH and Co KG
Priority date: 2004-10-22
Filing date: 2005-10-21
Publication date: 2007-12-12
Anticipated expiration: 2025-10-21
Also published as: DE602005012981D1; WO2006043076A1; ATE424097T1; GB2419495A; GB0423503D0; US8094572B2; CN101088303B; EP1808037A1; US20080253297A1; GB2419495B; EP1808037B1

Abstract

一种维持通信网络的网络节点(2)与移动节点(30)之间的通信链路的方法包括：提供至少两个下行链路发射波束(A至D)，并将所述至少两个波束中的第一波束指定为主发射波束(例如，B)。根据调度使用这些波束。在移动节点处采取接收到的信号质量或信号强度测量，并将测量结果发信号通知给网络节点。根据从移动节点发信号通知给网络节点的测量结果确定主发射波束(例如，B)和至少两个发射波束(例如，A、C)中的至少一个其它发射波束上的链路质量，并比较这些波束的链路质量，以便提供比较结果和根据比较结果改变调度。

Description

通信方法及设备

本发明涉及一种维持通信网络的网络节点与移动节点之间的通信链路的方法和设备，因此本发明尤其是适用于诸如GSM或W-CDMA的蜂窝式网络。

在蜂窝式网络中，基站被用于将移动站链接到通信网络。这些小区被安排成允许在网络所覆盖的区域上再利用传输频率。一般地，这些小区由扇形天线细分成扇区。尤其是，移动电话的广泛普及甚至进一步导致了提高频谱效率的压力。一种技术是通过使用切换波束天线(switched beam antenna)来进一步细分基站所服务的扇区，其中，每个切换波束天线服务于扇区的细分。移动站通过提供最佳性能的波束获得其到网络的连接。确定具有最佳性能的波束在上行链路(从移动站发射到基站)上相对直接了当，但是在下行链路(从基站发射到移动站)上却更加困难。

一种提议的解决方案是对于下行链路使用与在上行链路中所用的波束相同的波束。不幸地，由于多路径传播及其它因素，这未必始终是合适的波束。

根据本发明的第一方面，维持通信网络的网络节点与移动节点之间的通信链路的方法包括：提供至少两个下行链路发射波束；将所述至少两个波束中的第一波束指定为主发射波束(primarytransmission beam)；根据调度使用这些波束；在移动节点处采取接收到的信号质量或信号强度测量；向网络节点发信号通知(signalling)测量结果；根据从移动节点发信号通知给网络节点的测量结果确定主发射波束和所述至少两个发射波束中的至少一个其它发射波束上的链路质量；比较这些波束的链路质量，以便提供比较结果，并根据该比较结果改变调度。

本发明能够为通信链路选择最适宜的波束，以便缓解现有技术的问题。

在通信网络中，基站收发信台通过利用多个发射波束在下行链路上进行发射。为了帮助人们提供最佳质量，改变这些波束的使用，以便基于在移动站执行的测量并使用现有协议发信号通知返回基站的测量结果来维持通信链路。监控并比较这些波束的质量，然后导出使用调度。然后如通过调度所定义的那样，在多个时隙中使用这些波束。

在优选实施例中，网络节点是根据时分多址(TDMA)协议工作的基站收发信台，而网络是蜂窝式通信网络。这些波束然后被用于在时隙期间向移动节点进行发射，并且分配给每个波束的时隙的数目根据调度而变化。因此，主波束是调度中主要使用的波束。也就是说，大部分在主波束上维持通信链路。监控其它波束的质量，并且当检测到质量变化时改变调度。

优选地，比较包括将波束上的链路的当前质量与该波束上的该链路的先前质量进行比较。

优选地，比较包括比较第一波束(例如，B)上的链路的质量和第二波束(例如，C)上的或者第一波束(B)与所述第二波束(C)之间的混合波束上的链路的质量。

优选地，作为比较的结果将一波束指定为主波束，所述主波束更多被调度地使用。

优选地，当比较结果指示波束上的链路质量较高时，则使该波束成为主波束。

优选地，使先前的主波束成为次波束。

优选地，在比较结果指示波束上的链路质量提高的情况下，改变调度来增加对该波束的使用。

优选地，基于从移动节点接收到的一个或多个信号，确定波束的质量，其中，所述一个或多个信号涉及移动站在第一传输信道期间接收到的第一波束上的发射，以及涉及移动节点在第二信道上接收到的第二波束(或第一与第二波束的混合波束)上的发射。

优选地，这些信道在包括慢速相关控制信道(SACCH，slowassociated control channel)的GSM通信系统中以通信帧来配置。

优选地，使用的调度包括至少一个波束的极化的切换。

优选地，网络节点可运行在完全模式和间断模式下，并且包括时隙，当在这些模式下工作时，从这些时隙中导出质量参数，其中，所述波束在那些时隙期间进行切换。

优选地，使用的调度在为导出RXQUAL_SUB/RXLEV_SUB而分配的第一组时隙和为导出RXQUAL_FULL/RXLEV_FULL而分配的第二组时隙中的至少一个期间切换波束。

可替换地，使用的调度在为导出RXQUAL_SUB/RXLEV_SUB而分配的时隙组中切换波束。

优选地，第一发射波束基本上被用于为导出RXQUAL_FULL/RXLEV_FULL所分配的所有时隙。

优选地，第二发射波束被用于为导出RXQUAL_SUB/RXLEV_SUB而分配的直至所有时隙的部分时隙，并且不被用于为导出RXQUAL_FULL/RXLEV_FULL而分配的任何时隙。

优选地，调度通过改变分配给相应发射波束的相应时隙的数目而改变。

优选地，递增地改变发射波束使用为导出RXQUAL_SUB/RXLEV_SUB所分配的时隙的调度。

优选地，当先前的测量结果指示波束的正确使用是两个相邻波束之间的边界线(borderline)时，在为导出RXQUAL_FULL/RXLEV_FULL测量结果所分配的时分多址(TDMA)帧期间执行SACCH帧期间的波束间切换，并且在为导出RX_QUAL_SUB/RX_LEV_SUB测量结果所分配的TDMA帧期间使用固定的主波束。

对于3G系统中的应用，优选地，使用发射功率控制比特来发信号通知信号强度测量结果，并且通过网络节点确定多个帧上的平均发射功率，以便确定主发射波束。

根据本发明的第二方面，用于维持通信网络的网络节点与移动节点之间的通信链路的设备包括：波束控制器，用于提供至少两个下行链路发射波束；指定器，用于将所述至少两个波束中的第一波束指定为主发射波束；调度器，用于提供对波束使用的调度；移动节点中的接收机，用于测量接收到的信号质量或信号强度，并向网络节点发信号通知测量结果；质量确定器，用于根据从移动节点发信号通知给网络节点的测量结果确定主波束和所述至少两个发射波束中的至少一个其它发射波束的质量；以及比较器，用于比较波束的链路质量，以便提供比较结果；其中，调度器响应于比较结果来改变调度。

优选地，比较器比较波束上的链路的当前质量与所述波束上的所述链路的先前质量。

可替换地，比较器比较第一波束和第二波束上的链路质量。

优选地，指定器响应于比较器来将具有最高质量的波束指定为主波束。

优选地，指定器响应于比较器来将先前具有最高质量的波束指定为次波束。

优选地，在所分配的时隙期间切换波束，所分配的时隙是为了在完全模式或间断模式的传输模式期间测量质量参数而分配的时隙。

优选地，基站收发信台使用第一波束在为导出RXQUAL_FULL/RXLEV_FULL而分配的这组TDMA帧中的时隙期间进行发射，并且其中，在为导出RXQUAL_SUB/RXLEV_SUB而分配的这组TDMA帧中的时隙期间，基站收发信台在部分那些TDMA帧期间使用第一波束进行发射，而在那些TDMA帧的互余部分期间使用第二波束，其中，所述比例可以从零变化到百分之一百。

优选地，当先前的测量结果指示波束的正确使用是两个相邻波束之间的边界线时，基站收发信台在为导出RXQUAL_FULL/RXLEV_FULL测量结果所分配的TDMA帧期间执行的SACCH帧期间在波束间切换，并且在为导出RX_QUAL_SUB/RX_LEV_SUB测量结果所分配的TDMA帧期间使用固定的主波束。

本发明适用于多种网络类型，但是优选地，通信网络包括GSM和3G之一。

根据本发明的第三方面，基站收发信台包括根据第二方面的设备。

现将参照附图描述本发明的具体实施例，其中：

图1示出了基站收发信台(BTS)和移动站(MS)的通信网络；

图2示出了根据本发明的设备的发射机波束形成部分；

图3示出了形成基站收发信台所服务的小区的扇区的下行链路波束；

图4示出了根据本发明各方面的设备；

图5是示出本发明的模拟中的状态在波束A至D之间的变化的状态转移图。

图6图解说明本发明的模拟中的波束索引(beam index)随着瞄准角(pointing angle)的变化；

图7示出本发明的模拟中的混合索引随着瞄准角的变化；

图8图解说明本发明的模拟中的平均信号损耗随着瞄准角变化的第一模拟；

图9图解说明本发明的模拟中的平均信号损耗随着瞄准角变化的第二模拟；

图10图解说明本发明方法中的用于切换波束的线性功率斜坡变化(power ramping)；

图11图解说明了本发明方法中的用于切换波束的升余弦功率斜坡变化；以及

图12图解说明了本发明方法中的用于切换波束的具有部分混合的线性功率斜坡变化。

如图1中所示，根据本发明的通信网络1包括服务小区3、4和5的多个基站收发信台(BTS)2。这些小区通常被描绘为代表理想化的覆盖范围的圆。实际上，由于地形和建筑物引起的传播效应，这些小区将是更复杂的形状。小区3、4、5内的移动站(MS)6、7和8连接到服务这些小区的BTS。每个BTS的天线是切换波束天线，以便服务所述圆的每个角度为120度的三个扇区。每个扇区由多个波束形成，其中四个波束被示为9、10、11和12。波束可以被配置在上行链路和下行链路上。将描述下行链路。

图2示出了基站收发信台之一的发射机部分20。该发射机部分20包括波束控制器21，该波束控制器21被连接到四个波束发射机部分22、23、24和28。波束发射机部分22、23、24和28被耦合到相应的天线25、26、27和29。尽管天线25、26、27和29可被形成为相同天线阵的部分，并使用诸如偶极振子的巴特勒(Butler)矩阵或共线偶极振子的波束形成技术来驱动这些天线，天线25、26、27和29仍被示为离散的天线。

图3用间断的轮廓线示出了由天线25、26、27和29形成的四个波束。波束A、B、C和D形成扇区覆盖范围和波束重叠的边缘。可以看出，由于移动站30沿箭头32的方向移动，所以移动站30穿过波束A、B、C和D。应该理解的是，由于移动站30如此动作，所以最适合用于下行链路的波束将变化。在移交过程中，在移动站30移动到另一小区之前，最适宜的波束最初是A，然后是B，然后是C，并且最后是D。还应理解，移动站移动的运动方向和速度通常比所描述的更复杂。本发明的目的在于提供一种用于维持下行链路上具有最佳天线的通信链路的方法。

全球移动通信系统(GSM)利用TDMA帧运行时分多址(TDMA)方案，该TDMA帧由八个时隙组成，其中，给每个移动站分配一时隙用于进行通信。TDMA帧被分组成104个帧的块，这104个帧被称为慢速相关控制信道(SACCH)帧。在SACCH帧内预留四个帧，以便为移动站提供用于向基站收发信台发射回信令信息的时隙。这四个帧包括SACCH本身。在此信令信息中包括与在移动站处接收到的信号有关的两个指示符。一个指示符提供接收到的信号电平(RXLEV)的量度，而另一个指示符提供接收到的信号质量(RXQUAL)的量度，如在规范3GPP TS05.08(the 3^rd Generation Partnership Project；TechnicalSpecification Group GSM/enhanced data rates for GSM evolution(EDGE)Radio Access Network(GERAN)；Radio subsystem linkcontrol，第8节)中所定义的误码率所反映的那样。这些信号指示符涉及接收到的信号在前一SACCH帧上的平均。SACCH帧的周期是480ms。由于这是接收到的信号质量的信令可以从移动站被传到基站收发信台的最大速率，所以这还是基站收发信台可以有效地改变从不同波束所发射的帧的比例的最大速率。

因此，在本发明中，在任一给定的SACCH帧中，基站收发信台要么将在SACCH帧的所有TDMA帧中使用一个波束进行发射，要么将在该SACCH帧的一些TDMA帧中使用一个波束、而在同一SACCH帧的其它TDMA帧中使用不同的波束进行发射。在这两种情况中的第二种情况下，所用的两个波束中的一个波束将与这两种情况中的第一种情况下所用的单个波束相同。

通过比较其中只使用一个波束的SACCH帧的RXLEV与其中使用两个波束的SACCH帧的RXLEV，可以观察，在该SACCH帧之内包括使用附加波束能否提高或降低接收到的信号电平。

假设移动站30处于波束B之内，则在所有的TDMA帧中以及在SACCH帧的很大部分中使用此波束。然而，在一些SACCH帧中，基站收发信台在一些TDMA帧中在其时隙中要么使用波束A，要么使用波束C，而不是同时使用波束A和C。

如果所测量的信号质量在包括C波束时提高，则TDMA帧的比例提高，在该比例的TDMA帧中，当在SACCH帧内正在使用一个以上的波束时，时隙由该SACCH帧内的C波束使用。这些波束的使用可以持续一段时间，其中，B波束是主波束，而C波束是次波束。比较这些波束的质量，并且如果C波束的质量比B波束高，则使C波束成为主波束，而使B波束成为次波束。

波束可以按照下列方式被用于特定的SACCH帧：

1.针对一个SACCH帧(104个TDMA帧)只发射波束‘B’(主波束)；

2.针对一个SACCH帧发射波束‘B’和小部分的波束‘A’(混合的主波束和次波束)；

3.针对一个SACCH帧发射波束‘B’和小部分的波束‘C’(混合的主波束与其它的次波束)；

4.再次针对一个SACCH帧只发射波束‘B’(主波束)，然后重复此循环。

可替换地，该方法可以始终在每个混合的SACCH帧中间发射参考(仅仅主波束)SACCH帧，在这种情况下，每种情形的测量周期根据当前的性能会是4个SACCH帧(即几乎2秒)。

在用广义的术语描述了该方法之后，现将参照根据本发明的基站收发信台的更详细的图给出进一步的解释。在图4中，扇区由天线25至27和29所产生的发射波束来服务。移动站30位于该扇区之内。图4还包括对接收机部分60的描绘，该接收机部分60接收由移动站30所发射的信号。接收机部分60包括被耦合到解码器62的天线61。解码器解码从移动站30接收到的信号并将这些信号沿线路63传到基站收发信台的其余部分并传到质量确定器64。质量确定器64处理从移动站30引入的RXLEV和RXQUAL信号，以便导出特定波束的质量值。这些质量值被输入到与波束A、B、C或D相关联的存储器65中。质量比较器66访问存储器中的数据，并比较这些质量值。比较包括在逐个波束的基础上的当前信号质量与先前值的第一比较。即，波束A的当前质量与波束A的质量的上一值相比较，并且对于波束B和C是类似的。比较的第二阶段是比较单独波束的当前质量，以便确定提供最佳质量的波束。这些结果被耦合到波束调度器67，用于为接下来的八个所分配的时隙导出要被分配给每个波束的多个时隙。波束调度器还可以执行指定器的功能，以将正在使用的波束要么指定为主波束要么指定为次波束。这些都被存储在存储器68中。波束调度器67还被耦合到波束控制器21。

当来自源69的数据突发到达时，波束控制器请求波束调度器67提供发射调度。波束调度器67访问存储器68，然后向波束控制器21返回这些波束的时隙调度，因此，分组经由发射机部分22至24和28发射。

在上述的实施例中，波束的质量从由移动站30所发射的并由接收机部分60所接收到的信号中导出。质量确定器64处理接收到的和解码过的信号，并将质量值输入存储器65中。对此所使用的信号是RXLEV和RXQUAL。

参照图4，可以描述本发明的另一实施例、即设备。

在完全传输模式期间的SACCH帧中，有96个语音TDMA帧、4个包含SACCH时隙的TDMA帧和4个空白帧，总共为104个帧。当基站在间断传输模式(DTX)下进行发射时，将有8个语音时隙和4个SACCH时隙。不管有如何多的或如何少的话音数据在DTX模式期间需要被传输，如标准所设置的那样，始终使用8个语音帧。根据标准，移动站30本身并不关心基站是处于完全模式还是处于DTX模式。移动站30被配置来提供两组参数。第一组参数关于完全模式传输，而第二组参数关于DTX模式，但重要的是注意到，无论基站是否处于DTX模式都提供这两组参数。这两组参数是RXLEV_FULL、RXQUAL_FULL和RXLEV_SUB、RXQUAL_SUB。

通过组合标准内陈述的技术与波束高频振动技术，本发明的第二实施例导致无法预料的协同效应。当基站工作在完全模式下时，基站被配置来在由其导出第二组参数RXLEV_SUB和RXQUAL_SUB的时隙期间切换波束。因此，在一个SACCH帧期间，可以测试两个波束。第一组参数将受到第二波束上的信号的影响，但是这通过加权方案和处理这些值来进行调节。这两个波束因此短时期交织，其中公共功率电平提供显著的优点。自动发射功率控制在GSM内是可运行的，以便允许发射功率从一个SACCH帧发射变化到另一SACCH帧。然而，功率变化未必发生在SACCH帧内。因此，执行全周期期间使用单个波束与(SACCH帧内的)子周期中使用波束混合之间的比较避免任何可能错误，这些可能错误由于对从一个帧到另一帧的性能变化是否是因为发射功率从一个SACCH帧到下一SACCH帧的变化的混乱而出现，或者由于用于基站收发信台的优选发射机波束的变化而出现。在单个SACCH帧内保持测量避免这种可能的混乱。质量确定器64实现该处理，以导出要被存储在存储器65中的质量值。

为了确定FULL(全)周期内而非SUB(子)周期内的TDMA帧的测量结果，该测量结果表示为RXLEV_FULL_PURGE，使用下列关系式：RXLEV_FULL_PURGE＝(RXLEV_FULL×100-RXLEV_sub×12)/88。

因此，有利地使用了由标准所约束的操作来提供确定使用的最佳波束所要求的量度。

在基站30进入DTX模式的情况下，质量确定可以暂停，直到再次进入完全模式。

这种方法的又一优点在于，高频振动对替换波束的影响(该影响通常对性能有害)一般被限于每个SACCH周期一个交织块。假定主波束上的块出错率是0.5％。此外假定，对于第1/8个时间而言，切换到次波束使块出错率降到5％(可能是悲观的假定)。对于没有DTX的业务信道而言，每个SACCH周期有12个块。这些块中只有一个将被降级。因此，总降级为从0.5％到(11×0.5+1×5)/12＝0.875％，这通常是可接受的。而且，替换波束上的时隙比例可以显著地提高，以更好地进行辨别。

在本发明的又一增强方案中，反馈信道可以帮助选择最佳波束。然而，对于大多数时间而言，最佳波束将与为上行链路所选择的波束相同。然而，反馈提供了没有它未必可能有的另一益处，即共极匹配。要么除了波束高频振动之外，要么代替高频振动，在RXQUAL_SUB/RXLEV_SUB时隙期间，发射极化被设置成与在剩余时隙中所用的发射极化相反。可以使用与之前描述的相同的信令，以便允许确定替换极化上的性能是更好或更差的测量。在稳定状态下，假定设备已经选择优选的极化，则在下面以其一般形式说明状态：

其中，M表示当前优选波束；S表示通过高频振动的波束发射最后评估的替换波束；X表示最后被引向替换波束的每8个帧交织块的帧数；而D表示确定转移的关于哪个波束信号更强的决策。每当极化切换导致性能改善时，或许在若干SACCH周期上求平均之后，BTS可以从优选的极化转变。

图5示出了状态转移图，该状态转移图表示模拟中的四个波束A至D之间的状态变化。模拟实验已经导致产生选择最佳波束的有效算法，由于选择该最佳波束的延迟，该算法具有最小的丢失信号。

在图5中，四个排好序的波束被标注为A、B、C和D。例如，假设系统目前处于状态BA1。这意味着B是当前波束，替换波束上的上次部分测量是在波束A上，并利用引向波束A BA4的8帧中的(适宜的时隙上的)1帧执行该测量。决策可以是B或A作为更强壮的波束。如果B是较强的波束，则转向检查另一侧的替换波束(波束C)，所以状态变为BC1。另一方面，如果A更强，花费稍长的时间(引向波束A的8帧中的2帧)考察波束A。因此，状态变为BA2。假定A持续比B强壮。得到替换波束(A)上的8帧中的4帧。在此点之后，如果A仍然比B强壮，则A变为当前的波束，而B变为替换波束。

建立移动站沿圆弧恒速穿过四个波束的模拟。参数如下：

参数	值
参数	值	信道	通常为市区
频率跳跃	5个频率/随机	信道	通常为市区
频率跳跃	5个频率/随机	速度	10mph
穿过120°的时间	400秒	速度	10mph

图6示出了针对单次操作绘制的波束索引(即，波束0等效于波束A，波束1等效于波束B，等等)的波束选择相对于瞄准角(即移动站相对于这组天线中垂线的角度)的结果。假定在120°的圆弧中有一组4个波束，则期望切换以30°的间隔发生。然而，在波束转换中存在延迟，这能看出，因为波束0稍微滞后于预期的点，大约为-27°，而不是-30°。偶然大约为0°，则此延迟正巧是零。通过检查当前波束与替换波束之间的裂缝的计数，能更好地理解操作，如图7中所示，其中值X是相对于瞄准角绘制的。当从一个波束传到下一个波束时，X瞬时到达4。然而，随机噪声影响使得这个过程是非确定的。

在正常工作中，在当前波束稳定时，在RXQUAL_SUB/RXLEV_SUB周期期间，八个帧中只有一个帧将使用替换波束。然而，由于衰减，切换到8个帧中的2个帧是相对频繁的。因为两个帧上时间的比例低于一个帧上的时间，并且因为提高了信号朝向优选波束的偏移，所以随机切换到三个帧是相对很少发生的。只有当波束接近(且稍微超过)交越点时，混合切换将始终如一地朝向替换波束上的8帧中的3帧或4帧。因此，该算法提供了切换波束的稳定机制。

将始终存在与连接到次波束相关联的信号功率损耗。这随着切换到正确波束的延迟而增大。如果始终使用最佳波束导致作为瞄准角函数的平均信号损耗，则通过相对于已经接收的功率比较所选波束的平均接收功率来检查此影响。在图7中，对于100次操作的平均值示出这些结果。

这里可以清楚看到该影响。在任一给定的操作中，特定角度的损耗明显可以更大(直至5dB)。求平均消除了该影响，以便峰值损耗更低，但是在单独操作中应该看见在较大角度上的展开。

损耗起因于以下事实，即在波束转换发生之前沿新波束的方向采取4次累积良好的测量。如果移动站以相对高的角速度移动，则由此隐含的延迟导致信号功率经过连接到次波束花费的时间显著损耗。

已经生成了改进方案，该改进方案有时导致信号功率损耗的减少。通常，引向替换波束被限于‘-SUB’帧。这允许，在所需信号处于当前波束内时，以最小的信号损耗辨别替换波束。然而，当所需信号下降到波束之间的边界附近时，切换到正确波束的延迟可以导致信号强度的显著衰减。

已经发现，这有时可以通过交换RXQUAL_FULL/RXLEV_FULL和RXQUAL_SUB/RXLEV_SUB帧的作用来改善。代替RXQUAL_SUB/RXLEV_SUB帧期间的波束间的切换，此时，在RXQUAL_FULL/RXLEV_FULL帧期间的波束之间完成切换。每当切换的帧的数目是3或4时，即，每当在两个波束上的帧之间存在明显的裂缝时(意味移动站位于边界区域)，完成这个操作。对此的结果在图8和9中示出。

移动站越接近BTS地点，移动站就越快地穿过波束。然而，因为该路径短，所以发射功率更低，使得对使用次波束的小区间干扰的影响相当适度。另外，移动站在穿越波束时移动越快，衰减上的时间分集就越大。这降低了由于衰减而切换到错误波束的影响。

虽然在所述实施例中只有一个接收机天线，但是可以使用一个以上的天线，并且可以使用波束形成技术。

在本发明的另一实施例中，使用了W-CDMA系统，而不是GSM系统。在这种情况下，可以使用基于现有发射功率控制(TPC)比特的功率控制，这些发射功率控制比特从用户设备(UE)被发送到节点B。在具有15个时隙的10ms的突发周期期间，基站接收功率控制比特，这些功率控制比特是差分的，从而指示UE处的信号电平是否超过阈值。这些比特被用于控制从节点B向UE发射的功率。因此，指示UE处的信号电平低于阈值的功率控制比特导致节点B将其向该UE发射的功率提高一标称量(即1分贝)，反之亦然。

TPC比特的存在和节点B响应于TPC比特的功能性导致快速闭环发射功率控制。节点B向具体UE发射的功率直接由来自该UE的TPC比特的信令进行控制。在节点B发射功率的变化中，直接反映了从节点B到UE的下行链路的路径损耗变化。

因此，通过改变不同波束上向UE发射的能量的比例以及使用测量到的节点B发射功率的变化来指引对波束的选择，从而帮助更多最优波束用于大多数时间，可以针对W-CDMA实施上述的下行链路波束选择程序。这可以用多种不同的方式来实现。

首先，节点B可以在小部分时间将其波束从当前优选的波束切换到辅助波束，并切换到所比较的这些周期上的平均发射功率。用这种方式，例如，可以根据图5的状态转移图，改变使用各种波束进行发射所花时间的比例。

此方法的问题在于，从一个波束到另一波束的瞬时切换将导致信号的各种多路径分量在相位和幅度上的间断。W-CDMA标准规定了用于估计无线电传播信道的导频符号的正常发射。通过内插法获得在导频符号之间的时间施加的信道参数。通常，内插器在两个以上的导频符号上进行工作，使得老的导频符号贡献于新信道估计。因此，与切换波束的点有关的信道估计将从导频符号的混合中导出，一些用于在波束切换之前发射的信号，一些用于在波束切换之后发射的信号。通常，估计在与信道估计器采用的平均窗口有关的一段时期上将基本上是不精确的。这一般将导致具有高比例符号差错的突发。

此问题可以通过去除瞬时波束切换来克服。波束可以分别使用图10所示的线性斜坡或图11所示的升余弦函数来平滑地进行切换。可替换地，可以根据任何适宜的平滑函数及其余函数来执行斜坡变化。

同时在波束组合上进行发射，可以存在某些优点。两个或更多波束上所用功率的加权理想地应该被设置成导致总发射功率最小。对于这种情况，还必需改变混合，以便跟踪最佳波束组合的变化。一般的变化在图12中示出。

在此实例中，看见波束A最初比波束B发射更多的功率。在平滑转移之后，此情况是不变的，除非两个功率之间的差已经降低而总发射功率维持相同。如果不同的波束已经校准了其电缆(cabling)中的相移，则部分组合将工作得更好，使得路径可以相干地进行组合。如果考虑了相干组合，则需要改变斜坡变化函数，以通过转移到最终状态来保证功率恒定。

在部分混合的情况下，可以相对小地(例如，几个百分比)进行相对功率裂缝的改变。在这种情况下，由于使用非最佳混合而引起的的效率总损失因此也很小。因此，当用这种方式进行混合时，将帧只与主波束进行混合的第一模式和将帧与主次波束的混合体进行混合的第二模式可被看作是相同的，使得系统在这两种模式之间振荡，每种模式花费的时间相等。例如，如果混合以10％的总功率逐步变化，则一次混合花费一标称周期，例如，波束A上发射的功率的70％与波束B上发射的功率的30％。随后是另一同样持续时间的周期，例如，波束A上发射的功率的60％和波束B上发射的功率的40％。如果基于TPC比特的反馈功率控制引起第二标称周期中的发射功率低于第一标称周期中的发射功率，则这意味着路径由于混合的变化而已经被改进。假设这样，则下一周期的混合被变成在两个波束上均发射的功率的50％。

Claims

1.一种维持通信网络的网络节点(2)与移动节点(30)之间的通信链路的方法，所述方法包括：提供至少两个下行链路发射波束(A，B，C，D)；将所述至少两个波束中的第一波束指定为主发射波束(B)；根据调度使用所述波束；在移动节点处采取接收到的信号质量或信号强度测量；向网络节点发信号通知测量结果；根据从移动节点发信号通知给网络节点的测量结果确定主发射波束(B)和所述至少两个发射波束(A，C)中的至少一个其它发射波束上的链路质量；比较所述波束的链路质量，以提供比较结果，并根据比较结果改变调度。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述比较包括比较波束上的链路的当前质量与所述波束上的所述链路的先前质量。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中，所述比较包括比较第一波束(B)上的链路的质量与第二波束(C)上的或第一波束(B)和所述第二波束(C)之间的混合波束上的链路的质量。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，波束作为比较的结果而被指定为主波束，所述主波束更多被调度地使用。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，当比较结果指示波束上的链路质量较高时，使所述波束成为主波束。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，使先前的主波束成为次波束。

7.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，在比较结果指示波束上的链路质量提高的情况下，改变调度来增加对所述波束的使用。

8.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，在网络节点(2)处基于从移动节点(30)接收到的一个或多个信号来确定波束的质量，其中，所述一个或多个信号涉及移动站在第一传输信道期间接收到的第一波束上的发射、以及涉及移动节点在第二信道上接收到的第二波束上的发射、或者第一和第二波束的混合波束上的发射。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，在包括慢速相关控制信道的全球移动通信系统(GSM)通信系统中，以通信帧来配置所述信道。

10.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，使用的调度包括至少一个波束的极化切换。

11.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，网络节点可运行在完全模式和间断模式下，并且包括在以所述模式进行工作时由其导出质量参数的时隙，其中，所述波束在那些时隙期间进行切换。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，使用的调度在为导出RXQUAL_SUB/RXLEV_SUB而分配的第一组时隙和在为导出RXQUAL_FULL/RXLEV_FULL而分配的第二组时隙中的至少一个期间切换波束。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，使用的调度在为导出RXQUAL_SUB/RXLEV_SUB而分配的所述时隙组期间切换波束。

14.根据权利要求12所述的方法，其中，第一发射波束基本上被用于为导出RXQUAL_FULL/RXLEV_FULL而分配的所有时隙。

15.根据权利要求13或权利要求14所述的方法，其中，第二发射波束被用于为导出RXQUAL_SUB/RXLEV_SUB而分配的直至所有时隙的部分时隙，而不被用于为导出RXQUAL_FULL/RXLEV_FULL而分配的任何时隙。

16.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，调度通过改变分配给相应发射波束的相应时隙的数目而改变。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，对发射波束使用为导出RXQUAL_SUB/RXLEV_SUB而分配的时隙的调度是递增地变化的。

18.根据权利要求12所述的方法，其中，当先前的测量结果指示波束的正确使用是两个相邻波束之间的边界线时，在为导出RXQUAL_FULL/RXLEV_FULL测量结果所分配的时分多址(TDMA)帧期间执行SACCH帧期间的波束间切换，并且在为导出RX_QUAL_SUB/RX_LEV_SUB测量结果所分配的TDMA帧期间使用固定的主波束。

19.根据权利要求1所述的方法，其中，使用发射功率控制比特来发信号通知信号强度测量结果，并且通过网络节点来确定多个帧上的平均发射功率，以便确定主发射波束。

20.根据权利要求19所述的方法，其中，施加从作为主发射波束的第一波束到作为主发射波束的第二波束的平滑切换。

21.根据权利要求20所述的方法，其中，所述平滑切换包括下列切换之一：线性功率斜坡变化、升余弦功率斜坡变化和带有部分混合的线性功率斜坡变化。

22.根据权利要求21所述的方法，其中，对于带有部分混合的线性功率斜坡变化，相对功率差的变化被最小化。

23.用于维持通信网络的网络节点(2)与移动节点(30)之间的通信链路的设备，所述设备包括：波束控制器(21)，用于提供至少两个下行链路发射波束；指定器(67)，用于将所述至少两个波束中的第一波束指定为主发射波束；调度器(67)，用于提供对波束使用的调度；移动节点中的接收机，用于测量接收到的信号质量或信号强度，并向网络节点发信号通知测量结果；质量确定器(64)，用于根据从移动节点发信号通知给网络节点的测量结果确定所述主波束和所述至少两个发射波束中的至少一个其它发射波束的质量；以及比较器(66)，用于比较波束的链路质量，以便提供比较结果；其中，调度器响应于比较结果而改变调度。

24.根据权利要求23所述的设备，其中，所述比较器(66)比较波束上的链路的当前质量与所述波束上的链路的先前质量。

25.根据权利要求23或24所述的设备，其中，所述比较器(66)比较第一波束和第二波束上的链路质量。

26.根据权利要求23至25中的任一权利要求所述的设备，其中，所述指定器响应于所述比较器(66)来将具有最高质量的波束指定为主波束。

27.根据权利要求26所述的设备，其中，所述指定器响应于所述比较器(66)来将先前具有最高质量的波束指定为次波束。

28.根据权利要求23至27中的任一权利要求所述的设备，其中，在所分配的时隙期间切换波束，所分配的时隙是为了在完全模式或间断模式的传输模式期间测量质量参数而分配的时隙。

29.根据权利要求23至28中的任一权利要求所述的设备，其中，基站收发信台使用第一波束在为导出RXQUAL_FULL/RXLEV_FULL而分配的TDMA帧组中的时隙期间进行发射，并且其中，在为导出RXQUAL_SUB/RXLEV_SUB而分配的TDMA帧组中的时隙期间，基站收发信台在部分那些TDMA帧期间使用第一波束进行发射，而在那些TDMA帧的互余部分期间使用第二波束进行发射，其中，所述比例可以从零变化到百分之一百。

30.根据权利要求23至29中的任一权利要求所述的设备，其中，当先前的测量结果指示波束的正确使用是两个相邻波束之间的边界线时，基站收发信台在为导出RXQUAL_FULL/RXLEV_FULL测量结果所分配的TDMA帧期间所执行的SACCH帧期间在波束间切换，并且在为导出RX_QUAL_SUB/RX_LEV_SUB测量结果所分配的TDMA帧期间使用固定的主波束。

31.根据权利要求23至32中的任一权利要求所述的设备，其中，所述通信网络包括GSM和3G之一。

32.一种基站收发信台，其包括根据权利要求20至28中的任一权利要求所述的设备。