CN101631320B - 半静态波束形成方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了半静态波束形成方法及其装置。该半静态波束形成方法是一种在用于移动通信系统的基站中的波束形成方法，该通信系统包括至少一个小区，该方法包括步骤：以广播波束覆盖小区的至少一部分；如果在该一部分上的激活的移动台的数目小于第一阈值，则为在该小区的一部分上的分配用于每个激活的移动台的分配一个流传输波束，其中波束的方向根据激活的移动台的位置进行调整。该方法进一步包括：如果激活的移动台的数目大于第一阈值，则通过获得具有在所有可允许能的激活的移动台配对中的，获得具有最近的角距离的至少两个激活的移动台，选择一组激活的移动台，并且分配单个流传输波束给该组激活的移动台。

Description

半静态波束形成方法及其装置
技术领域
本发明涉及在用于移动通信系统的基站中的波束形成方法、用于移动通信系统的基站、移动通信系统和计算机程序产品。
背景技术
波束形成的信号处理技术可以与发送或者接收换能器的阵列一起使用，控制辐射方向图的方向性。当接收信号的时候，波束形成可以在所需信号的方向上增加接收机灵敏度，并且在干扰和噪声的方向上降低灵敏度。当传送信号的时候，波束形成可以在信号被发送的方向上增大功率。与全向传输相比的变化被认为是传输增益。这些变化是通过在辐射方向图中造成波束和零陷(null)完成的。
供无线接入网络中使用的收发信机包括多个基站，在无线接入网络的相应的小区站点中，能够与部署在多个用户驻地的无线接入设备进行双向时分双工(TDD)通信的多个基站中的每个基站是现有技术(WO03/021993)中已知的。
本发明的一个目的是提供一种波束形成方法，如果激活的移动台的数目小于第一阈值，该方法允许向每个激活的移动台分配一个流传输波束。如果激活的移动台的数目大于第一阈值，单个流传输波束被分配给具有近的角距离的多个激活的移动台。
本发明的实施例在从属权利要求中给出。
发明内容
一种在用于移动通信系统的基站中的波束形成方法，该通信系统包括至少一个小区，该方法包括步骤：以广播波束覆盖小区的至少一部分；如果在该部分上的激活的移动台的数目小于第一阈值，则为在该小区的部分上的每个激活的移动台分配一个流传输波束，其中波束的方向根据激活的移动台的位置进行调整。该方法进一步包括如果激活的移动台的数目大于第一阈值，则通过获得具有在所有可能的激活的移动台配对中的最近的角距离的至少两个激活的移动台，选择一组激活的移动台，并且分配单个流传输波束给该组激活的移动台。
该实施例的一个优点是允许使用半静态波束，这里波束的模式和方向是自适应地按照该小区部分的通信量分布来选择的。可以按照激活的用户的总数及其在该小区部分内的位置，向单个用户或者一组用户分配每个波束。
在一个实施例中，该小区的一部分是一个扇区，并且该小区被划分为扇区集。在另一个实施例中，选择一组激活的移动台进一步包括分析该组的每个激活的移动台的方向模式或者速度模式。
在另一些实施例中，选择一组激活的移动台包括排除以大于第二阈值的速度移动的激活的移动台。选择一组激活的移动台进一步包括利用到达方向(DoA)算法获得每个激活的移动台的位置。
在其他的实施例中，波束形成方法进一步包括：如果该组激活的移动台的最近的角距离大于第三阈值，则形成覆盖该小区部分的一组等间距的固定波束。
该实施例的另一个优点是根据激活的移动台的位置，可以选择静态波束形成或者固定波束，其中具有典型的等间距方向的多个波束覆盖该小区区域。
在另一些实施例中，如果在第一和第二波束之间的角距离大于第四阈值，该波束集的第一和第二波束共享相同的频率资源。
在另一些实施例中，该激活的移动台将与信道特征相关的信息反馈给基站。该信道特征包括作为激活的移动台的接收信号的质量和强度。该接收信号的质量和强度是借助于接收信号的比特错误概率测量的。
在另一个方面中，本发明涉及可操作为按照前述方法中的任何一种方法执行的用于移动通信系统的基站。
在另一个方面中，本发明涉及用于波束形成的移动通信系统，该移动通信系统可操作为按照前述方法中的任何一种方法执行。
在另一个方面中，本发明涉及存储在存储介质上的计算机程序产品，包括当程序在基站上运行的时候，用于使基站去执行根据前述方法中的任何一种方法的可执行程序装置。
附图说明
在下文中将仅仅作为示例通过参考附图更详细地描述本发明的优选实施例，其中：
图1示出移动通信系统的方框图；
图2示出移动通信系统的第二方框图；
图3示出移动通信系统的一个实施例；
图4示出移动通信系统的另一个实施例；
图5示出波束形成方法的流程图；
图6示出移动通信系统的另一个实施例。
具体实施方式
图1示出移动通信系统100的方框图，该移动通信系统100包括小区101、基站102和位于小区101内不同位置的多个移动台U1至U5。广播波束(未示出)覆盖整个小区101。如果在小区101上的激活的移动台的数目小于第一阈值，给在小区101上的每个激活的移动台分配一个波束。对于在图1中示出的配置，第一阈值是六个激活的移动台，从而每个移动台U1-U5被分配有不同的波束：波束103分配给U1，并且波束104-107分别地分配给移动台U2至U5。波束103-107每个的方向按照激活的移动台的位置进行调整。
图2示出移动通信系统200的第二配置，该移动通信系统200包括小区201的一部分、基站202和多个移动台U1至U8。广播波束覆盖小区201的全部。
该移动通信系统200也示出变化，该变化可能出现在位置方面，以及在小区或者小区的一部分内的激活的移动台的数目方面。第一阈值是6，该第一阈值设置关于每个用户使用单个波束的限制。在这种情况下，存在对应于比第一阈值更大数目的八个激活的移动用户。当激活的移动台的数目大于第一阈值的时候，一组激活的移动台被选择，其中选择的组具有所有可能的激活的移动台的组中最近的角距离。这个组被分配单个波束。
按照移动通信系统200的配置，波束203将五个激活的移动台U1、U2、U3、U6和U7归为一组，并且它们全部被分配给相同的波束。这个组对应于所有可能的激活的移动台的组中的最近的角距离。该角距离是由基站通过获取入射角的差值来测量的。剩余的激活的移动台被分配单个波束。移动台U8被分配波束204，移动台U4被分配波束205，移动台U5被分配波束206。对该激活的移动台的分组可以对应于不同的选择算法。对于第一个备选方案方案，所有可能的激活的移动台配对的角距离被测量，并且具有最小的角距离的配对被首先选择。然后，测量所选择的配对和第三个或更多激活的移动台之间的角距离，如果该角距离在角距离阈值内则被加入到组中。
具有单个用户或者具有一组激活的移动台的波束按照至少一个移动台的位置调整波束的方向。在一个备选方案中，已经进入该网络的第一个移动台可以限定半静态波束的方向。每个激活的移动台的位置可以使用到达方向(DoA)算法获得。可选地，激活的移动台可以包括全球定位系统接收机，有可能通过接收全球定位系统接收机的反馈获得激活的移动台的位置。如果在小区或者小区的一部分内的两个波束(例如波束204和206)呈现大于阈值的角距离，这两个波束可以共享相同的频率资源。
图3示出一个包括小区部分301和基站302的移动通信系统300的实施例。该系统300进一步包括在两个波束303和304内的六个激活的移动台U1至U6。该小区的部分301由在该图中未示出的广播波束覆盖。
由于在小区或者小区的一部分内的移动台可以相对于正在通信的基站改变其方向和速度，有可能通过分析其方向模式，选择激活的移动台的组。可选地，可以在选择激活的移动台的组时，使用每个激活的移动台的方向和速度模式两者。
在图3中，由于激活的移动台U5和U6在类似的方向上以类似的速度模式移动，所以两者被分组到波束303。由于移动台U1、U3和U4全部以非常低的速度移动，或者根本没有移动，所以它们全部被分组到波束304。还可以将一个特定的波束分配给一个以大于第二阈值的速度移动的激活的移动台。在此情况下，该波束在整个小区中跟随该移动台。跟随用户U2的波束305就是这种情形。在另一个实施例中，移动台U2被分配到波束304，因为实际位置接近在该组内的另一个激活的移动台，。
激活的移动台U1至U6向基站302反馈与信道特征相关的信息。这些信道特征可以包括接收信号的质量和强度，并且其可以借助于接收信号的比特错误概率进行测量。
图4示出移动通信系统400的另一个实施例，该移动通信系统400包括小区401、基站402和位置遍布整个小区401的多个激活的移动台U1至U7。
在小区401内的激活的移动台的数目是七，其大于第一阈值六。因此，该激活的移动台应该进行分组，形成具有最近的角距离的至少两个激活的移动台构成的组。由于所有可能的移动台分组之间的角距离都大于第三阈值，没有特定的波束可以分配给一组激活的移动台。在这种情况下，形成包括波束402至波束405的一组等间距的固定波束。第一波束402覆盖移动台U4和U5，第二波束403覆盖激活的移动台U1和U2，波束404覆盖激活的移动台U3和U6，并且波束405覆盖激活的移动台U7。
图5示出在用于移动通信系统的基站中的波束形成方法的流程图，该方法包括第一步骤501，以广播波束覆盖小区的至少一部分。在第二步骤502中，将在该小区的一部分中激活的移动台的数目与第一阈值相比较。如果在扇区上的激活的移动台的数目小于第一阈值，则在第三步骤503中，给在该小区的一部分上的每个激活的移动台分配一个波束。按照激活的移动台的位置，对波束的方向进行调整。在第四步骤504中，对应于所有可能的激活的移动台的分组中的最近的角距离的一组激活的移动台被选择。
在第五步骤505中，激活的移动台的分组的最近的角距离与第三阈值相比较。在该方法的第六步骤506中，获得激活的移动台的速度，并且从分组选择中排除具有大于第二阈值的速度的激活的移动台。在第七步骤507中，如果激活的移动台的数目大于第一阈值，该组被分配单个波束。该方法进一步包括第八步骤508，其中，如果激活的移动台的分组的最近的角距离大于第三阈值，则形成覆盖该小区的一部分的一组等间距的固定波束。
图6描述包括基站601的移动通信系统600，基站601包括：用于以广播波束覆盖小区的至少一部分的装置602；用于如果激活的移动台的数目小于第一阈值，则向在该小区的一部分上的每个激活的移动台分配一个波束的装置603；用于如果激活的移动台的数目大于第一阈值，则选择在所有可能的激活的移动台的分组中具有最近的角距离的一组激活的移动台，并且将它们分组到单个波束的装置604。该基站601进一步包括用于利用到达方向算法获得每个激活的移动台的位置的装置605。该基站601可以包括计算机程序产品以执行所描述的一些步骤和/或算法。该移动通信系统600进一步包括移动台606，该移动台606包括用于将反馈信息608传送给基站601的装置607。
参考标号列表
    100     移动通信系统
    101     小区的一部分
    102     基站
    103     第一波束
    104     第二波束
    105     第三波束
    106     第四波束
    107     第五波束
    200     移动通信系统
    201     小区的一部分
    202     基站
    203     第一波束
    204     第二波束
    205     第三波束
    206     第四波束
    300     移动通信系统
    301     小区
    302     基站
    303     第一波束
    304     第二波束
    305     第三波束
    400     移动通信系统
    401     小区
    402     第一等间距的波束
    403     第二等间距的波束
    404     第三等间距的波束
    405     第四等间距的波束
    500     波束形成的方法
    501     第一步骤
    502     第二步骤
    503     第三步骤
    504     第四步骤
    505     第五步骤
    506     第六步骤
    507     第七步骤
    508     第八步骤
    600     移动通信系统
    601     基站
    602     用于覆盖的装置
    603     用于分配的装置
    604     用于选择的装置
    605     用于获得的装置
    606     移动台
    607     用于传送的装置
    608     反馈

Claims (14)

1.一种在用于移动通信系统的基站中的波束形成方法，所述通信系统包括至少一个小区，所述方法包括步骤：
-以广播波束覆盖(501)所述小区的至少一部分；
-如果在所述小区的所述部分上的激活的移动台的数目小于第一阈值，则为在所述小区的所述部分上的每个激活的移动台分配(503)一个流传输波束，其中波束的方向根据激活的移动台的位置进行调整；
-如果所述激活的移动台的数目大于第一阈值，则通过获得具有在所有可能的激活的移动台配对中的最近的角距离的至少两个激活的移动台，选择(504)一组激活的移动台，并且分配单个流传输波束给所述一组激活的移动台。
2.根据权利要求1的方法，其中所述小区的所述部分是扇区，并且所述小区被划分为扇区集。
3.根据权利要求1的方法，其中所述选择一组激活的移动台进一步包括分析所述组的每个激活的移动台的方向模式。
4.根据权利要求3的方法，其中所述选择一组激活的移动台进一步包括分析所述组的每个激活的移动台的速度模式。
5.根据权利要求4的方法，其中所述选择一组激活的移动台包括排除(506)以大于第二阈值的速度移动的激活的移动台。
6.根据权利要求1的方法，其中所述选择一组激活的移动台组进一步包括利用到达方向算法获得每个激活的移动台的位置。
7.根据权利要求1的方法，其中所述波束形成方法进一步包括：
如果所述一组激活的移动台的最近的角距离大于第三阈值，则形成(508)覆盖所述小区的所述部分的一组等间距的固定波束。
8.根据权利要求1的方法，其中如果在第一和第二波束之间的角距离大于第四阈值，则波束集的第一和第二波束共享相同的频率资源。
9.根据权利要求1的方法，其中所述激活的移动台将与信道特征相关的信息反馈给所述基站。
10.根据权利要求9的方法，其中所述信道特征包括所述激活的移动台的接收信号的质量和强度。
11.根据权利要求10的方法，其中所述接收信号的质量和强度是利用接收信号的比特错误概率测量的。
12.一种用于移动通信系统的基站(601)，包括：
-用于以广播波束覆盖(501)小区的至少一部分的装置；
-用于如果在所述小区的所述部分上的激活的移动台的数目小于第一阈值，则为在所述小区的所述部分上的每个激活的移动台分配(503)一个流传输波束的装置，其中波束的方向根据激活的移动台的位置进行调整；
-用于如果所述激活的移动台的数目大于第一阈值，则通过获得具有在所有可能的激活的移动台配对中的最近的角距离的至少两个激活的移动台，选择(504)一组激活的移动台，并且分配单个流传输波束给所述一组激活的移动台的装置。
13.一种用于波束形成的移动通信系统(600)，包括：
-用于以广播波束覆盖(501)小区的至少一部分的装置；
-用于如果在所述小区的所述部分上的激活的移动台的数目小于第一阈值，则为在所述小区的所述部分上的每个激活的移动台分配(503)一个流传输波束的装置，其中波束的方向根据激活的移动台的位置进行调整；
-用于如果所述激活的移动台的数目大于第一阈值，则通过获得具有在所有可能的激活的移动台配对中的最近的角距离的至少两个激活的移动台，选择(504)一组激活的移动台，并且分配单个流传输波束给所述一组激活的移动台的装置。
14.一种在用于移动通信系统的基站中的波束形成设备，所述通信系统包括至少一个小区，所述设备包括：
用于以广播波束覆盖(501)所述小区的至少一部分的装置；
用于如果在所述小区的所述部分上的激活的移动台的数目小于第一阈值，则为在所述小区的所述部分上的每个激活的移动台分配(503)一个流传输波束的装置，其中波束的方向根据激活的移动台的位置进行调整；
用于如果所述激活的移动台的数目大于第一阈值，则通过获得具有在所有可能的激活的移动台配对中的最近的角距离的至少两个激活的移动台，选择(504)一组激活的移动台，并且分配单个流传输波束给所述一组激活的移动台的装置。
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