CN101253783A - 无线传输/接收单元中使用方向性波束天线的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种在一无线传输/接收单元(WTRU)中使用交换波束方向性天线的方法及装置。一无线通信系统包含一服务信元、一邻近信元及一WTRU。该WTRU于复数个方向产生并操控一方向性波束。一旦该WTRU登录于该无线通信系统，该WTRU接收由该服务信元发出的讯息。该WTRU在操控该方向性波束天线的同时测量依复数个预定方向当中每一方向收到的讯息的信号品质。该WTRU选择该方向当中一具有最佳信号品质的特定方向。随着该WTRU持续移动，该WTRU监控该选定方向的信号品质，且在一目前方向的信号品质掉到一预定阈值以下时交换成另一方向。

Description

无线传输/接收单元中使用方向性波束天线的方法及装置

技术领域

本发明有关一种无线通信系统。更具体说，本发明是一种在一运作于一蜂巢式网络内的无线传输/接收单元(WTRU)中使用一交换波束方向性天线的方法及装置。本发明可应用于任何无线通信系统，其中非局限性包含全球移动通信系统(GSM)、整合封包无线电服务(GPRS)、及全球发展强化数据传输率(EDGE)。

背景技术

蜂巢式技术发展的最重要领域的其中一个是对于提高系统容量的方式的探索。移动系统中的频谱效率和功率消耗正迫使无线通信设计师探索此技术中会提供容量补助的新领域。这些正被探索的新领域其中之一是利用方向性波束天线改善一基站与一WTRU间的前向和反向链接的链接余裕(link margin)。方向性天线优于传统全向性天线的增加利益在WTRU接收器处提供提高的接收信号位准，容许基站以一较低功率位准发射。此容许更多使用者同时活动(亦即有更大容量)，且降低被相邻信元内的WTRUs感受到的干扰。

一WTRU内的天线的指向性亦能对于来自从相邻基站收到的信号的干扰位准提供一缩减效果。从WTRU到基站的反向链接享有相同的链接余裕改良，从而容许WTRU以较低功率位准发射。这减轻在相邻信元的基站感受到的干扰且能延长WTRU的电池寿命。

一WTRU的一方向性天线的使用要求决定性地参考每一方向性波束上的信号位准测量值以便选择天线的最佳定向模式。在一移动通信网络中，WTRU必须持续地监控每一定向模式的接收信号位准并定期重新选择最佳定向模式以配合环境变化和WTRU的移动。在一采用一TDMA架构以容纳多数使用者的GSM网络中，可利用无效时槽(亦即WTRU未被要求进行发射或接收)进行这些测量。但是，WTRU收到的信号位准因为多路径传播而持续改变。因此，在一已知时间就一方向测得一高于另一方向的接收信号位准无法得到最佳方向性波束选择。

发明内容

本发明是一种操控被用在一运作于一无线系统(非局限性包含GSM/GPRS/EDGE型蜂巢式系统)内的一WTRU的交换波束定向性天线的方法及装置。该WTRU测量依该交换波束天线的每一定向模式从服务基站收到的信号并选择具有最佳信号的方向。此等测量是在该WTRU未被要求发射或接收时的无效时槽期间进行。一般而言，该WTRU被指派以一个时槽发射且以一个时槽接收，而GSM系统中有八个TDMA时槽可用，留下六个无效时槽。

每一定向模式的信号测量值得为以在时槽期间从服务基站就BCCH收到的总接收信号功率求平均值的方式形成(以下称为接收信号强度指示或RSSI)。其亦可为由在时槽的一部分时间内的一平均值形成。此容许在相同时槽内测量多个波束，从而减少发展出一波束选择决定所需要的时间。

另一选择，可利用GSM突发波形的训练序列(midamble)测量从天线的不同定向模式收到的信号的信号品质或载波干扰比(CIR)。此种技术可应用于测量同样可能含有来自相邻基站的干扰的讯务信道时槽之时。训练序列含有一被用来区别期望信号(亦即服务基站)与从其它基站收到的干扰信号的已知数据序列。

整体而言，波束选择决定并不依赖于单独一组测量值，因为会有因多路径渐弱造成的信号位准波动。在选择最佳方向之前从每一方向求测量值的平均值的方式是一种有效率的技术。另一选择，在测量相同时槽内的数个波束时，可利用逐时槽感受到的信号位准差异形成波束选择决定。

在进行邻近信元的接收功率测量以供做出转接决定时，WTRU会被限定于全向性天线。这提供可能以不同到达角度出现的邻近信元的一致相对信号强度测量。但是，如果WTRU有空闲处理能力收集邻近信元上的多波束测量值，则可考虑转接到一方向性波束。

附图说明

借由以举例方式提出且应连同附图阅览的以下较佳实施例详细说明可对本发明更为理解，附图中：

图1是一依据本发明运作的一无线通信系统的略图；

图2是一在图1系统的一WTRU中使用一方向性波束天线的方法的流程图；

图3是一由图1系统的WTRU产生的范例方向性波束图案；

图4是一被建构为在图1系统内使用一方向性波束天线的一WTRU的方块图；

图5和图6分别是在GMSK调变和8-PSK调变的正常持续时间数据组的时罩；

图7是一依据本发明在单一时槽内的三个测量间隔的实例；

图8是一GMSK正常数据组位结构的略图；

图9是一有邻近信元测量(FN)及服务信元测量(FS)发生的GSM多帧，其中分解每一帧类型以详细展露帧的八个时槽内的活动；

图10是一TDMA时间帧；且

图11-14是依据本发明选择一有效波束的方法的流程图。

具体实施方式

在下文中，术语″WTRU″非局限性包含一用户设备、一移动台、一固定或移动用户单元、一呼叫器、或任何其它类型能够在一无线环境内运作的装置。在下文中，术语″基站″非局限性包含一B节点(Node-B)、一网点控制器、一存取点、或无线环境内的任何其它类型介接装置。

本发明的特征可被并入一集成电路(IC)内或是被建构在一包括多个互连组件的电路内。

依据本发明的操控算法对于一GSM/GPRS/EDGE无线电话机中用来与网络联络的一方向性天线(用户型智能天线-SBSA)提供一种操控方法。此方法能在目前的GSM/GPRS/EDGE标准以内达成且部署于既有网络，但本发明并不受限于这些标准。

本发明在一无线电话机已登录于网络且正在使用一指定服务信元ARFCN(绝对射频信道编号)后进入运作。天线的全向模式通常是在登录前使用，但这并非必要的。操控天线的技术可为在无线电话机处于一闲置模式或在一有效来电/数据转移期间的同时执行。在一天线扫描期间，操控算法依天线位置循环且利用一无效时槽监控服务信元广播共同控制信道(BCCH)的信号强度，因为BCCH永远处于活动状态且以一恒定功率发射。以监控到的最强信号位准为基础选择天线位置。

操控天线会要求定期测量可用定向模式以在WTRU处于移动中状态时维持最佳指向。这些信号强度测量较佳是在WTRU未被要求进行数据解调变的″无效″时槽期间进行。这免除了因为天线错误指向而造成的任何数据损失。此外，天线测量是在已知服务信元要发射的时槽当中进行。

在GSM时槽的训练序列期间可测量两种天线模式的信号强度。含有一已知数据序列的训练序列第一半部会被以一定向模式接收，且该训练序列的第二半部会被以另一定向模式接收。此二信号强度的测量值的比较用于判定哪个模式提供一较佳信号位准。在一空闲BCCH时槽，可进行一些天线模式的信号强度测量，但受限于测量作业及天线交换单元的过渡要求。

在进行邻近信元的接收功率测量以供转接(handoff)决定之时，这提供可能以不同到达角度出现的邻近信元的一致相对信号强度测量。

图1是一依据本发明运作的无线通信系统100的略图。无线通信系统100包含复数个WTRUs 102a-c及基站104a-c。无线通信系统100的一覆波区被划分成复数个信元106a-c。每一信元106a-c被一相应基站104a-c覆盖。一WTRU102a-c对一相应服务信元106a-c内的一基站104a-c发射讯息且从该基站接收讯息。

WTRU 102a-c被建构为产生一仅就一特定方向散发信号的方向性窄波束，且较佳亦可产生一以相同功率位准就所有方向散发信号的全向性波束。WTRU102a-c较佳在该WTRU 102a-c登录于一无线通信网络之前是使用一全向性波束。但WTRU 102a-c亦可在登录前使用一方向性波束。在登录后，WTRU 102a-c被指派为使用一信道与基站104a-c联络。

依据本发明，每一WTRU 102a-c利用一方向性波束以供对相应信元106a-c内的服务基站104a-c传输信号及从该服务基站接收信号。随着WTRU 102a-c移动，该WTRU 102a-c必须持续调整该方向性波束的方向。WTRU 102a-c被建构为在复数个位置当中交换方向性波束的方向以便维持从服务信元106a-c收到最佳信号品质。为维持散发信号的最佳方向，WTRU 102a-c必须就波束图案的每一位置定期测量信号品质。

图2是一包含在一WTRU(例如WTRU 102a)中使用一方向性波束天线的方法200的方法步骤的流程图。在步骤202中，WTRU 102a登录于无线通信系统100。为进行物理测量，WTRU 102a较佳经由一导频信道或一广播信道、譬如广播共同控制信道(BCCH)接收并处理从一服务信元106a内的一基站104a发出的讯息(步骤204)。经由导频信道或广播信道传输的讯息是一直可取得的且是以一已知传输功率位准传输。因此，WTRU 102a利用该讯息就复数个方向当中每一方向测量信号品质(步骤206)。

在步骤208中，WTRU 102a选择一来自具有最佳信号品质的方向的波束。在选择最佳方向性波束的过程中，WTRU可以就每一方向性波束测得的一些信号品质测量值的平均值或差异为基准做决定。在步骤210中，WTRU 102a依选定方向操控一方向性波束与服务信元106a联络。由于假设WTRU 102a持续移动，波束方向会被持续调整以维持最佳方向。

在步骤212中，WTRU 102a定期监控依目前波束方向从一导频信道、一广播信道、或一讯务信道收到的讯息的信号品质。测量频率应当高到足以配合WTRU 102a的移动。

WTRU 102a可能仅在一闲置时槽中监控信号品质以便节省处理能力。如步骤214所判定，如果目前波束方向的信号品质掉到一预定阈值以下，方法200回到步骤206再次进行所有方向的测量，然后选择并交换成具有最佳品质的波束方向。如果目前波束方向的信号品质并未掉到预定阈值以下，WTRU 102维持目前波束方向(步骤216)并继续监控目前波束方向的品质，且方法回到步骤210。该阈值得为一预定信号品质、信号强度、或时间周期。信号品质较佳是利用一接收信号强度指示(RSSI)或一载波干扰比(CIR)测得。应理解到可排除测量信号品质的方式采用其它参数或是以其它参数与测量信号品质组合运用。另一选择，WTRU可定期重新扫描天线模式而非依据对阈值的比较的结果重新扫描。一阈值架构在一多路径环境更为静态的WLAN应用中更有用。

图3绘出一由WTRU 102a产生的方向性波束图案的实例。在此实例中，WTRU102a借由在八个预定位置之间交换波束方向的方式建立该波束图案且就这八个位置或方向当中每一个进行物理测量。当然，熟悉本技术的人士会理解到虽然图3中绘出八个预定位置，也可运用更多或较少位置。

图4是一WTRU、例如WTRU 102a的方块图。WTRU 102a包含一交换波束方向性天线402、一接收器/发射器404、一波束操控单元406、一基带处理器408、及一控制器410。

使一接收信号从接收器/发射器404送入基带处理器408和控制器410。基带处理器408测量该接收信号的信号品质。

使波束方向依序在复数个预定位置之间交换，且就每一方向测量信号品质。控制器410比较测量结果并选择一具有最佳信号品质的方向。应理解到测量作业不一定要依一特定顺序(譬如顺时钟方向或逆时钟方向)就不同位置进行。举例来说，测量作业可为始于先前″最佳信号″的方向，然后可选择在具有该先前最佳信号的方向的两侧的两个位置任一者进行测量，依此类推。亦可采用一随机架构。

WTRU 102a与服务信元106a之间的通信是在将一天线操控成选定方向之后进行。在通信期间，控制器410持续监控目前波束方向的信号品质，且判断该信号品质是否已掉到一预定阈值以下。

可利用一训练序列(midamble)测量并比较两个方向的信号品质。含有一已知数据序列的训练序列第一半部被以一方向接收，且该训练序列的第二半部被以另一方向接收。然后比较此二方向的信号品质，且比较结果决定哪个方向提供一较佳信号品质。

一WTRU 102a亦可被建构为产生一全向性波束。WTRU 102a可将该全向性波束用在与网络的初始登录以及用于信元间的切换(handover)。为了切换，WTRU 102a必须测量邻近信元的信号品质。一全向性波束提供可能以不同到达角度出现的邻近信元的一致相对信号强度测量。

由于每一信元用一不同RF信道(亦即一不同频率)传输，在测量任一信道的品质之前，WTRU必须使其接收频率调谐于此信道使用的载波频率。要调谐于每一新载波频率要花费大约250微秒，而测量信道品质本身要花上大概25微秒。因此，调谐接收载波信道所需要的时间占了测量每一信道的品质的所需总时间的大部分。

如图5和图6所示，GSM/GPRS/EDGE系统将一恒定功率(命令功率)时罩用在TDMA帧内一数据组(burst)传输的一固定542.8μs(有用部分)。依据本发明，接收器信号测量值如图7所示在以曲线的瞬变部分后一固定时间周期内求平均值。

每一波束的SBSA测量较佳只有在数据组传输时间周期的有用部分内进行。该542.8μs周期被划分成复数个测量用部分。举例来说，如果使用三个波束(一右波束、一左波束及一全向性波束)，一个时槽内的542.8μs如图7所示被划分成三个测量用部分。在每一相位会有两个阶段。第一阶段是硬件测量准备，接下来是如图7所示的实际测量窗口，但最后部分的最后4个位(nu)不纳入平均值内以避免一如同图6的可能10％瞬变。

在前述图7实例中，假设其花费150μs进行测量准备，每一波束测量值如以下计算式所示被以23.5μs(6.4位)求平均值。

左波束平均周期＝(173.5-150)×13/48＝6.4位，亦即(e40~e46参见图8)。

全向性波束平均周期＝(173.5-150)×13/48＝6.4位，亦即(e58+e64)。

右波束平均周期＝(195.7-150-577×10％+34.2)×13/48＝6位，亦即(e105~e110)。

另一选择，亦可以每时槽为基准测量个别SBSA波束。依此方式，SBSA波束测量应当被交替地安排在受测信道的连续无线电帧上。这延长SBSA波束选择周期并且将前一实例中的环境变化响应时间缩短成三分之一。

一在通信网络内运作的配备SBSA的WTRU必须进行信道品质测量以选择有效波束，且该WTRU也必须执行一现有GSM/GPRS/EDGE移动单元正常会执行的所有功能。本发明提出一种用于SBSA的信道品质测量方法，使得对于GSM/GPRS/EDGE WTRU的正常功能的干扰最小化。

以下将参照一被建构为会产生三个波束：一右波束、一左波束、及一全向性波束的范例WTRU说明本发明。但应理解到这只是一个实例。WTRU可能产生任何数量的波束，且本发明的内容不应被解释成仅限于任何特定数量的波束。

以下说明会用到的英文缩写如下：

1)邻近载波(Neighbor Carriers：NC)-此为WTRU从读取自己的服务信元的BCCH信道所得到的邻近信元的BCCH载波的一列表。假设在此列表中有N个载波，其被表示为NC＝{f1，f2，…，fN}。

2)排序邻近载波(Ordered Neighbor Carriers：ONC)-此列表是借由将NC列表内的元素依据就全向性波束测得的每一邻近载波的信号位准(亦即载波功率)排序的方式构成。此列表有N个元素，且会被表示为ONC列表。

3)邻近载波/波束(Neighbor Carriers/Beams：NCB)-此列表的每一元素是邻近载波列表内的一载波与一SBSA波束(左、右、或全向性)的一独特组合。此列表有3N个元素且被表示为NCB＝{f1O，f1L，f1R，f2O，f2L，f2R…，fNO，fNL，fNR}。

4)排序邻近载波/波束(Ordered Neighbor Carriers/Beams：ONCB)-此列表是借由将NCB列表内的元素依据每一载波/波束对的信号位准排序的方式构成。此列表有3N个元素且被表示为ONCB。举例来说，ONCB的第二元素是具备第二高信号位准的邻近载波/波束。

5)服务载波/波束(Serving Carrier/Beams：SCB)-此列表的每一元素是服务信元的BCCH载波与一SBSA波束(左、右、或全向性)的一独特组合。此集合有三个元素且被表示为SCB＝{f0O，f0L，f0R}。

6)时间T1(Time T1)-递减定时器T1被用来避免交换有效波束过程中的一乒乓效应。每当有效波束交换，此定时器被初始化成T1_MAX。在有效波束交换后，在定时器T1到零之前会用掉T1_MAX秒。有效波束得仅在T1是零时改变。

7)慢速相伴控制信道(SACCH)块(104个帧)内的帧的子集-测量程序在每一SACCH块的开头重复。每一SACCH块由104个如图9所示的连续TDMA帧组成(图9中仅绘出52个帧，因为另外52个帧是相同的)。测量程序每104个帧重复。这104个帧其中四个必须专供解码基站识别码(BSICs)使用。因此，100个帧可用于测量各BCCH载波/波束的信号位准。这104个帧如图9所示被划分成三个子集(FB、FS、及FN)，且有一TDMA帧结构示于图10。

FB子集是专供解码BSICs使用的四个TDMA帧的集合。一般而言，WTRU尝试解码邻近载波列表中的六个最强载波的BSIC(以一依序轮循方式进行)。

FS子集是100个TDMA帧的一子集，在此期间WTRU测量服务信元的BCCH载波的信号位准。

FN子集是100个TDMA帧的子集，在此期间WTRU测量邻近信元的BCCH载波的信号位准。

FS与FN内的元素的合计总数永远是100。但FS和FN内的元素的实际数量是一设计参数。将FS列表制作成较大会导致服务信元的BCCH更频繁测量。将FS子集制作成较小会导致邻近信元的BCCH更频繁测量。R代表FS大小除以FN大小的比率。

计数从1到LISTSIZE，其中LISTSIZE是前述列表内的元素的数量。就每一列表来说，此计数是{1，…，LISTSIZE}与列表元素间的一对一映像。就每一列表来说，指数可采用从1到LISTSIZE的数值。每一实施例定义WTRU在这104个帧当中每一帧期间应当采取的移动。

在有效波束选择的一第一实施例中，SBSA程序在每一SACCH块(104个TDMA帧)重复。WTRU测量服务信元及邻近信元的所有三种波束的信号强度，且WTRU被要求在有效波束改变前解码服务信道的BCCH的新候选有效波束的BSIC。由于WTRU知道帧在服务信元上的正时，WTRU仅尝试解码在其讯务信道上与BCCH信道的同步帧(亦即帧{103，337，623，857，1143})重叠的闲置帧的BSIC。依此方式，SBSA的BSIC解码作业仅使用10％的闲置帧(亦即SBSA的解码BSIC作业对于系统其它部分的影响相当小)。

图11是一依据本发明一第一实施例选择一有效波束的方法1100的流程图。WTRU取得目前帧的编号(步骤1102)。如果该帧隶属于FS，方法1100前进到步骤1104，且测量来自服务信元的信号。如果该帧隶属于FN，方法1100前进到步骤1110，且测量来自邻近信元的信号。如果该帧隶属于FB，方法1100前进到步骤1116，且WTRU解码新邻近信元或服务信元的BSIC。

如果该帧隶属于FS，且在步骤1104判定有一休眠时槽，则测量SCB的所有元素的信号位准(步骤1106)。然后更新信号位准的运行平均值(步骤1108)。方法回到步骤1104以判断是否有另一休眠时槽可用。如果没有休眠时槽可用，方法1100前进到步骤1126以判断是否有另一可用帧。如果有则前进到下个帧且方法1100回到步骤1102。

必须使用每一TDMA帧内的休眠时槽其中两个使区域振荡器稳定以进行数据的传输和接收；因此，这两个休眠时槽不供前述信号位准测量使用。

如果该帧隶属于FN，且在步骤1110判定有一休眠时槽，则测量ONCB的所有元素的信号位准(步骤1112)。然后更新信号位准的运行平均值(步骤1114)。方法回到步骤1110以判断是否有另一休眠时槽可用。如果没有休眠时槽可用，方法1100前进到步骤1126以判断是否有另一可用帧。如果有则前进到下个帧且方法1100回到步骤1102。

必须使用每一TDMA帧内的休眠时槽其中两个使区域振荡器稳定以进行数据的传输和接收。因此，这两个休眠时槽不供前述信号位准测量使用。

如果该帧隶属于FB，则判断NCB元素中具有前六高平均信号位准的元素(步骤1116)。如果在步骤1118判定在具有前六高平均信号位准的元素列表内有新的NCB元素，则在步骤1120从最强元素开始解码该新元素的BSIC。在解码新的NCB元素的过程中，如果在最后一个试用的解码成功或是目前试用的解码尝试次数已经超过三次，则试用ONCB内的下一个元素。如果SCB的最强元素与先前那个不同，且如果目前帧编号(模1326)隶属于集合{103，337，623，857，1143}，则解码该新最强元素的BSIC(步骤1122、1124)。如果SCB的新最强元素的BSIC解码成功，且递减定时器T1已经到达零，则将有效波束设定成该新SCB元素，且将T1重设成T1_MAX(步骤1130)。

在GSM话务(voice)中，利用SACCH多帧(其在每组104个TDMA帧中发生一次)，WTRU向网络报告邻近载波列表中具有前六高信号位准的BSICs。在GPRS中，WTRU必须在每当网络请求此信息时就向网络报告此信息。

在有效波束选择的一第二实施例中，SBSA程序在每一SACCH多帧(104个TDMA帧)重复。WTRU测量服务信元及邻近信元的所有三种波束的信号强度，但不要求在交换前解码最强有效波束的BSIC。

图12是一依据一第二实施例选择一有效波束的方法1200的流程图。WTRU取得目前帧的编号(步骤1202)。如果该帧隶属于FS，方法1200前进到步骤1204且测量来自服务信元的信号。如果该帧隶属于FN，方法1200前进到步骤1214，且测量来自邻近信元的信号。如果该帧隶属于FB，方法1200前进到步骤1220且WTRU解码新邻近信元或服务信元的BSIC。

如果该帧隶属于FS，且在步骤1204判定会有一休眠时槽，则测量SCB的所有元素的信号位准(步骤1206)。然后，更新信号位准的运行平均值(步骤1208)。如果在步骤1210中发现一新的SCB最强元素，且定时器T1是零，则将有效波束设定成此SCB最强元素，且将递减定时器T1重设成T1_MAX(步骤1212)。方法回到步骤1204以判断是否有另一休眠时槽可用。如果没有休眠时槽可用，方法1200前进到步骤1226以判断是否有另一可用帧。如果是，前进到下一个帧(步骤1228)且方法1200回到步骤1202。

必须使用每一TDMA帧内的休眠时槽其中两个使区域振荡器稳定以进行数据的传输和接收。因此，这两个休眠时槽不供前述信号位准测量使用。

如果该帧隶属于FN，且在步骤1214判定有一休眠时槽，则测量ONCB的所有元素的信号位准(步骤1216)。然后更新信号位准的运行平均值(步骤1218)。方法回到步骤1214以判断是否有另一休眠时槽可用。如果没有休眠时槽可用，方法1200前进到步骤1226以判断是否有另一可用帧。如果有则前进到下个帧(步骤1228)且方法1200回到步骤1202。

必须使用每一TDMA帧内的休眠时槽其中两个使区域振荡器稳定以进行数据的传输和接收。因此，这两个休眠时槽不供前述信号位准测量使用。

如果该帧隶属于FB，则判断NCB元素中具有前六高平均信号位准的元素(步骤1220)。如果在步骤1222判定在具有前六高平均信号位准的元素列表内有新的NCB元素，则在步骤1224从最强元素开始解码该新元素的BSIC。在解码新的NCB元素的过程中，如果在最后一个试用的解码成功或是目前试用的解码尝试次数已经超过三次，则试用ONCB内的下一个元素。

在GSM话务中，利用SACCH多帧(其在每组104个TDMA帧中发生一次)，WTRU向网络报告邻近载波列表中具有前六高信号位准的BSICs。在GPRS中，WTRU必须在每当网络请求此信息时就向网络报告此信息。

在有效波束选择的一第三实施例中，WTRU测量服务信元的所有三种波束以及邻近信元的全向性波束的信号强度。WTRU被要求在有效波束改变前成功地解码新候选有效波束的BSIC。由于WTRU知道帧在服务信元上的正时，WTRU仅尝试解码在其讯务信道上与BCCH信道的同步帧(亦即帧{103，337，623，857，1143})重叠的闲置帧的BSIC。依此方式，SBSA的BSIC解码作业仅使用10％的闲置帧(亦即SBSA的解码BSIC作业对于系统其它部分的影响相当小)。

图13是一依据本发明一第三实施例选择一有效波束的方法1300的流程图。WTRU取得目前帧的编号(步骤1302)。如果该帧隶属于FS，方法1300前进到步骤1304，且测量来自服务信元的信号。如果该帧隶属于FN，方法1300前进到步骤1310，且测量来自邻近信元的信号。如果该帧隶属于FB，方法1300前进到步骤1316，且WTRU解码新邻近信元或服务信元的BSIC。

如果该帧隶属于FS，且在步骤1304判定有一休眠时槽，则测量SCB的所有元素的信号位准(步骤1306)。然后更新信号位准的运行平均值(步骤1308)。方法回到步骤1304以判断是否有另一休眠时槽可用。如果没有休眠时槽可用，方法1300前进到步骤1326以判断是否有另一可用帧。如果有则前进到下个帧(步骤1328)且方法1300回到步骤1302。

必须使用每一TDMA帧内的休眠时槽其中两个使区域振荡器稳定以进行数据的传输和接收；因此，这两个休眠时槽不供前述信号位准测量使用。

如果该帧隶属于FN，且在步骤1310判定有一休眠时槽，则测量ONC的所有元素的信号位准(步骤1312)。然后更新信号位准的运行平均值(步骤1314)。方法回到步骤1310以判断是否有另一休眠时槽可用。如果没有休眠时槽可用，方法1300前进到步骤1326以判断是否有另一可用帧。如果有则前进到下个帧(步骤1328)且方法1300回到步骤1302。

必须使用每一TDMA帧内的休眠时槽其中两个使区域振荡器稳定以进行数据的传输和接收。因此，这两个休眠时槽不供前述信号位准测量使用。

如果该帧隶属于FB，则判断NC元素中具有前六高平均信号位准的元素(步骤1316)。如果在步骤1318判定在具有前六高平均信号位准的元素列表内有新的NC元素，则在步骤1320从最强元素开始解码该新元素的BSIC。在解码新的NC元素的过程中，如果在最后一个试用的解码成功或是目前试用的解码尝试次数已经超过三次，则试用ONC内的下一个元素。如果SCB的最强元素与先前那个不同，且如果目前帧编号(模1326)隶属于集合{103，337，623，857，1143}，则解码该新最强元素的BSIC(步骤1322、1324)。如果SCB的新最强元素的BSIC解码成功，且递减定时器T1已经到达零，则将有效波束设定成该新SCB元素，且将T1重设成T1_MAX(步骤1330)。

在有效波束选择的一第四实施例中，SBSA程序在每一SACCH多帧(104个TDMA帧)重复。WTRU测量服务信元的所有三种波束及邻近信元的全向性波束的信号强度，但不要求在交换前解码最强有效波束的BSIC。

图14是一依据一第四实施例选择一有效波束的方法1400的流程图。WTRU取得目前帧的编号(步骤1402)。如果该帧隶属于FS，方法1400前进到步骤1404且测量来自服务信元的信号。如果该帧隶属于FN，方法1400前进到步骤1414，且测量来自邻近信元的信号。如果该帧隶属于FB，方法1400前进到步骤1420且WTRU解码新邻近信元或服务信元的BSIC。

如果该帧隶属于FS，且在步骤1404判定会有一休眠时槽，则测量SCB的所有元素的信号位准(步骤1406)。然后，更新信号位准的运行平均值(步骤1408)。如果在步骤1410中发现一新的SCB最强元素，且定时器T1是零，则将有效波束设定成此SCB最强元素，且将递减定时器T1重设成T1_MAX(步骤1412)。方法回到步骤1404以判断是否有另一休眠时槽可用。如果没有休眠时槽可用，方法1400前进到步骤1426以判断是否有另一可用帧。如果是，前进到下一个帧(步骤1428)且方法前进到步骤1402。

如果该帧隶属于FN，且在步骤1414判定有一休眠时槽，则测量ONC的所有元素的信号位准(步骤1416)。然后更新信号位准的运行平均值(步骤1418)。方法回到步骤1404以判断是否有另一休眠时槽可用。如果没有休眠时槽可用，方法1400前进到步骤1426以判断是否有另一可用帧。如果有则前进到下个帧(步骤1428)且方法1400前进到步骤1402。

如果该帧隶属于FB，则判断NC元素中具有前六高平均信号位准的元素(步骤1420)。如果在步骤1422判定在具有前六高平均信号位准的元素列表内有新的NC元素，则在步骤1424从最强元素开始解码该新元素的BSIC。在解码新的NC元素的过程中，如果在最后一个试用的解码成功或是目前试用的解码尝试次数已经超过三次，则试用ONC内的下一个元素(图14未示)。

在GSM话务中，在SACCH帧期间，WTRU向网络报告邻近载波列表中具有前六高信号位准的BSICs。在GPRS中，WTRU必须在每当网络请求此信息时就向网络报告此信息。

总括而言，在表1中提供以上四个实施例的特征。

测量邻近信元的所有波束

解码有效波束的BSIC

程序1	是	是
			程序2	是	否
程序3	否	是
			程序4	否	否

表1：SBSA程序的特征

在每一FS帧期间，WTRU尝试解码服务信元的BCCH载波的BSIC。由于BSIC仅就时槽的小子集在服务信元的BCCH载波上传输，且因为WTRU知道载送BSIC的这些时槽会在何时发生于服务信元的BCCH载波上，最好将FS帧安排为使每一FS帧与在服务信元的BCCH上载送一BSIC的该帧重叠。

一相似方式得应用于FN帧的安排，前提是WTRU要知道在邻近信元的BCCH载波上载送BSIC的这些时槽会在何时发生。在一GSM/GPRS网络中，每一WTRU永远使其本身同步于其服务信元的正时。因此，WTRU永远知道载送BSIC的帧会在何时发生于其服务信元的BCCH载波上。然一GSM/GPRS WTRU通常未被同步于邻近信元(且GSM/GPRS内的不同信元未被一起同步化)。因此，取得邻近信元的正时对于WTRU来说是一额外步骤。

依据本发明，讯务信道上的数据接收不被SBSA的施行影响。SBSA波束选择的测量是在闲置帧和休眠时槽期间进行。要做出的最重要抉择是要测量邻近载波列表的所有三种波束的信号强度或者仅测量邻近载波列表的全向性波束的信号强度。

集合FN内的元素数量除以集合FS内的元素数量的比率(以R表示)可被用来折衷服务信元上的测量值对邻近信元上的测量值。

虽然已参照较佳实施例以附图和文字说明本发明，熟悉本技术的人士会理解到可不脱离迄今所述本发明范围就形式和细节做多样改变。

Claims (31)

1. 一种在包含一服务信元、至少一邻近信元及至少一无线传输/接收单元(WTRU)的一无线通信系统内的该无线传输/接收单元中使用一方向性波束天线的方法，该方法包括以下步骤：

(a)该无线传输/接收单元登录于该无线通信系统；

(b)该无线传输/接收单元接收由该服务信元及该邻近信元发出的信号；

(c)该无线传输/接收单元在操控该方向性波束天线的同时测量在复数个预定方向中每一方向收到的信号的品质；以及

(d)选择该方向当中一具有最佳信号品质的特定方向做为一有效波束。

2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于还包括以下步骤：

(e)以该信号品质与一预定阈值做比较；以及

(f)在该信号品质不低于该预定阈值时维持该天线的目前位置，且在该信号品质低于该预定阈值时重复步骤(c)和(d)。

3. 如权利要求1所述的方法，其特征在于该信号品质是就一接收信号强度指示和一载波干扰比至少其中之一测得。

4. 如权利要求1所述的方法，其特征在于该信号品质是在一休眠时槽内测得。

5. 如权利要求1所述的方法，其特征在于该无线传输/接收单元在一不同于该无线传输/接收单元从该邻近信元接收信号的帧的帧内从该服务信元接收信号。

6. 如权利要求5所述的方法，其特征在于用来从该服务信元接收信号的帧被决定为与在该服务信元的一广播控制信道上载送一基站识别码的帧相同。

7. 如权利要求6所述的方法，其特征在于该无线传输/接收单元还得到与该邻近信元同步化的作用，借此用来从该邻近信元接收信号的帧被决定为与在该邻近信元的一广播控制信道上载送一基站识别码的帧相同。

8. 如权利要求5所述的方法，其特征在于该无线传输/接收单元在改变该有效波束前解码一基站识别码。

9. 如权利要求5所述的方法，其特征在于该无线传输/接收单元在改变该有效波束前不解码一基站识别码。

10. 如权利要求5所述的方法，其特征在于该无线传输/接收单元利用一全向性波束从该邻近信元接收信号。

11. 如权利要求1所述的方法，其特征在于该信号品质是利用从该服务信元经由一导频信道、一广播信道和一讯务信道其中一信道发出的讯息测得。

12. 如权利要求1所述的方法，其特征在于利用一含有一数据序列的训练序列比较从两个不同方向收到的信号的品质，使得从一方向收到的信号的品质是利用该训练序列的一第一半部测得，且从另一方向收到的信号的品质是利用该训练序列的一第二半部测得。

13. 如权利要求1所述的方法，其特征在于将一时槽划分成复数个部分，且在该时槽的不同部分内测量各方向的信号品质。

14. 如权利要求1所述的方法，其特征在于该最佳方向性波束的选择是以就每一方向性波束测得的一些信号品质测量值的平均值为基准。

15. 如权利要求1所述的方法，其特征在于该最佳方向性波束的选择是以就每一方向性波束测得的信号品质测量值之间的差异为基准。

16. 一种无线通信/接收单元(WTRU)，其包括：

(a)一用于产生一方向性波束的交换波束方向性天线；

(b)一电耦接至该交换波束方向性天线且用于接收及发射信号的接收器/发射器；

(c)一电耦接至该接收器/发射器且用于处理该接收器/发射器收到的信号的基带处理器；

(d)一电耦接至该交换波束方向性天线且用于将该波束操控成复数个方向的波束操控单元；及

(e)一电耦接至该波束操控单元、该接收器/发射器、及该基带处理器的控制器，该控制器用于将该方向性波束操控至一具有最佳信号品质的方向。

17. 如权利要求16所述的无线传输/接收单元，其特征在于该控制器持续监控该选定方向的信号品质，且在该信号品质低于一预定阈值时将该波束操控单元转换到另一预先定义的方向。

18. 如权利要求17所述的无线传输/接收单元，其特征在于该信号品质是就一接收信号强度指示和一载波干扰比至少其中之一测得。

19. 如权利要求16所述的无线传输/接收单元，其特征在于该信号品质是在一休眠时槽内测得。

20. 如权利要求16所述的无线传输/接收单元，其特征在于该无线传输/接收单元在一不同于该无线传输/接收单元从该邻近信元接收信号的帧的帧内从该服务信元接收信号。

21. 如权利要求20所述的无线传输/接收单元，其特征在于用来从该服务信元接收信号的帧被决定为与在该服务信元的一广播控制信道上载送一基站识别码的帧相同。

22. 如权利要求21所述的无线传输/接收单元，其特征在于该无线传输/接收单元还得到与该邻近信元同步化的作用，借此用来从该邻近信元接收信号的帧被决定为与在该邻近信元的一广播控制信道上载送一基站识别码的帧相同。

23. 如权利要求20所述的无线传输/接收单元，其特征在于该无线传输/接收单元在改变该有效波束前解码一基站识别码。

24. 如权利要求20所述的无线传输/接收单元，其特征在于该无线传输/接收单元在改变该有效波束前不解码一基站识别码。

25. 如权利要求20所述的无线传输/接收单元，其特征在于该无线传输/接收单元利用一全向性波束从该邻近信元接收信号。

26. 如权利要求16所述的无线传输/接收单元，其特征在于该信号品质是利用从该服务信元经由一导频信道、一广播信道和一讯务信道其中一信道发出的讯息测得。

27. 如权利要求16所述的无线传输/接收单元，其特征在于利用一含有一数据序列的训练序列比较从两个不同方向收到的信号的品质，使得从一方向收到的信号的品质是利用该训练序列的一第一半部测得，且从另一方向收到的信号的品质是利用该训练序列的一第二半部测得。

28. 如权利要求16所述的无线传输/接收单元，其特征在于一时槽被划分成复数个部分，且每一方向的信号的品质是在该时槽的一不同部分内测得。

29. 如权利要求16所述的无线传输/接收单元，其特征在于该方向性波束的选择是以就每一方向性波束测得的一些信号品质测量值的平均值为基准。

30. 如权利要求16所述的无线传输/接收单元，其特征在于该方向性波束的选择是以就每一方向性波束测得的信号品质测量值之间的差异为基准。

31. 一种搭配一产生一方向性波束的天线阵列使用的集成电路(IC)，该集成电路包括：

一电耦接至一交换波束方向性天线且用于处理由该交换波束方向性天线收到及发射的信号的接收器/发射器；

一电耦接至该接收器/发射器且用于测量该交换波束方向性天线收到的信号的品质的基带处理器；

一电耦接至该接收器/发射器且用于将该波束操控成复数个方向的波束操控单元；及

一电耦接至该接收器/发射器、该波束操控单元及该基带处理器的控制器，该控制器用于将该方向性波束操控至一具有最佳信号品质的方向。

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