CN101897130A

CN101897130A - 改进的广播信道

Info

Publication number: CN101897130A
Application number: CN2007801018922A
Authority: CN
Inventors: 毛杰; 乜京月; 朱怀松
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 2007-12-12
Filing date: 2007-12-12
Publication date: 2010-11-24
Also published as: WO2009075622A1

Abstract

本发明涉及一种用在无线蜂窝通信系统(100、300)中的方法(700)，在该系统(100、300)中存在(110)无线基站RBS(110)，用于控制去往和来自系统中小区(130)内的用户设备UE(120)的业务。从RBS至UE的传输包括一个或多个广播信道上的传输(715)，并且UE可以采取至少两个状态之一(720)，其中一个这样的状态是“空闲”状态。处于空闲状态的UE可以在随机接入信道中向其RBS发送同步消息，并且该RBS使用这种同步消息作为“信标”，来对对于UE的广播信道传输进行波束形成并向UE导引这样形成的波束。

Description

改进的广播信道

技术领域

本发明涉及无线蜂窝通信系统领域，其中，无线基站RBS用于控制去往和来自系统中小区内的用户设备UE的业务，其中，从RBS至UE的传输包括一个或多个广播信道。

背景技术

在当前的蜂窝无线系统(例如，具体地，时分同步码分多址TD-SCDMA系统)中，在所谓的广播信道上将特定数据从无线基站RBS发送至系统中的用户UE。

TD-SCDMA系统中的广播信道的示例是主公共控制信道P-CCPCH或辅公共控制信道S-CCPCH。在TD-SCDMA系统中的广播信道上发送的数据的示例是系统信息(例如，所谓的系统信息块1、3、5等)以及多媒体广播多播服务MBMS的寻呼消息和业务数据。

系统中广播信道的问题是：由广播信道引起的小区间干扰的程度较高。

发明内容

因此，如上所述，需要一种解决方案，利用该解决方案，可以降低由蜂窝无线系统中的广播信道引起的小区间干扰的程度。

相应地，本发明的目的是至少在一定程度上消除上述问题。

本发明满足了该目的，这是由于，本发明公开了一种用于无线蜂窝通信系统中的方法，在该无线蜂窝系统中存在无线基站RBS，该无线基站RBS控制去往和来自系统中小区内的用户设备UE的业务。

在可应用本发明的系统中，从RBS至其UE的传输包括在一个或多个广播信道上的传输，系统中的UE可以采取至少两个状态之一，其中一个这样的状态是“空闲”状态。

处于“空闲”状态的UE可以在上行链路信道中将同步消息发送至RBS，并且根据本发明的方法，RBS使用这种同步消息，作为“信标”，以对对于UE的广播信道传输进行波束形成，并向UE导引这样形成的波束。

因此，在应用本发明的系统中，可以将广播信道传输至方向性程度增加了的空闲UE，而不是作为或多或少的全向信号传输，而到目前为止必然是作为或多或少的全向信号传输的情形，这是由于RBS尚不能知道处于空闲状态的UE的方向。通过本发明，可以相应地降低由广播信道的传输引起的小区间干扰的程度。

在优选实施例中，UE在接收到广播信道上的传输时发送同步消息，换言之，所述信标由来自RBS的广播信道来“触发”。

在另一实施例中，UE在想要接收广播信道上的传输时发送同步消息，换言之，从RBS至UE的广播信道由所述信标来“触发”。

在另一实施例中，UE以特定周期发送同步消息，该周期可以由来自RBS的消息来控制。尽管控制消息由RBS发送至UE，但该控制消息也可以来自系统中的另一个源，例如无线网络控制器RNC，RNC是主要以控制系统中的一个或多个RBS为目的的节点。

原理上，本发明的方法可以应用于使用一个或多个广播信道的任何无线蜂窝系统，但在优选实施例中，本发明的方法应用于时分同步码分多址系统(TD-SCDMA系统)。

本发明还公开了一种用作蜂窝无线通信系统中的无线基站RBS的收发器。本发明的RBS包括用于控制去往和来自系统中小区内的用户设备UE的业务的装置，并且本发明的RBS还包括：

·用于在一个或多个广播信道上向UE传输的装置；

·用于对对于UE的传输进行波束形成的装置；

·用于接收随机接入信道上的、来自UE的同步消息的装置。

根据本发明，RBS包括：使用同步消息作为“信标”以对对于UE的广播信道传输进行波束形成的装置。

因此，RBS可以使用信标信号来找到UE的角度，并可以使用该角度作为当向UE进行广播传输时形成和导引广播信道的波束的方向。这样，信标信号类似于“灯塔”，即，用于找到方向的辅助。

此外，本发明还公开了一种用作无线蜂窝通信系统中的用户终端UE的收发器，在该无线蜂窝通信系统中存在用于控制去往和来自UE的业务的无线基站RBS。

本发明的UE包括：用于接收一个或多个广播信道上、来自RBS的传输的装置，并包括用于采取至少两个状态之一的装置，其中一个这样的状态是“空闲”状态。

当本发明的UE处于空闲状态时，该UE可以在随机接入信道上向RBS发送同步消息，并且本发明的UE在接收到广播信道上来自RBS的传输时，发送该同步消息。

通过所附的详细描述，本发明的其他细节和优点将变得显而易见。

附图说明

以下将参照附图来更详细地描述本发明，在附图中：

图1示出了可应用本发明的系统的总体示意图；

图2示出了本发明的子帧；

图3示出了在图1的系统中应用本发明；

图4示出了用作RBS的、本发明的第一收发器；

图5示出了用在图5的RBS中的天线；

图6示出了用作UE的、本发明的第二收发器；以及

图7示出了本发明的方法700的大致流程图。

具体实施方式

图1示出了可应用本发明的系统100的总体图。本发明可以应用在使用广播信道并且广播信道引起小区间干扰的多种无线蜂窝系统中，但以下将参照时分同步码分多址TD-SCDMA系统来描述本发明。然而，应当指出，该描述中对TD-SCDMA系统的使用仅作示例之用，而不应被视为限制本发明的范围。

现在回到图1，可以看出，系统100包括：第一收发器110，所谓的无线基站RBS，用于控制去往和来自系统中小区130内的用户设备UE的业务等等。在图1的小区130中示出了一个UE 120，但应当指出，这仅作示例之用，系统100中的小区可以包括大量的UE。

RBS 110在所谓的广播信道上向小区130中的UE发送特定信息。TD-SCDMA系统中的广播信道的示例是主公共控制信道P-CCPCH和辅公共控制信道S-CCPCH。在广播信道上发送的信息当中，值得一提的可以是系统信息(例如，所谓的系统信息块1、3、5)以及寻呼消息、MBMS(多媒体广播多播服务)业务数据和特定信令数据。

在诸如图1所示的TD-SCDMA系统之类的系统中，UE可以采取多个不同的状态，其中之一是所谓的“空闲”状态，该“空闲”状态是UE限制其对RBS的传输的状态。如果UE处于空闲状态并仍需要访问广播信道中的信息，则由于UE的“静默”，使得RBS将不具有关于UE处于小区中的何处的任何信息。因此，如图1所示，供RBS确保传输到达处于空闲状态的UE的唯一方式是：如图1中的宽波束140所示，在非常宽的天线波束中传输广播信道。

天线波束140将到达UE，但由于波束的宽度，使得其还可能“溢出”至相邻小区中并造成那些小区中的干扰。

本发明意欲解决由于为了到达空闲UE而使用的宽波束而引起的、来自广播信道的干扰的问题。这是通过使处于空闲模式的UE向RBS发送“信标”信号，即，RBS可以使用该信号来定位UE并在更窄的波束中传输广播信道来实现的。这仍将确保UE处的良好接收，但这将减轻或完全消除系统100中的其他小区中的干扰问题。

本发明提出了在随机接入信道中使用从UE至其RBS的同步消息，作为这种“信标”消息。如果应用本发明的系统具有多于一个随机接入信道，可以选择这些随机接入信道之一来发送信标消息，但是在TDSCDMA系统中，在上行链路同步信道UpPCH中发送信标消息，该UpPCH是针对该用途而提出的。

作为与UpPCH有关的背景，图2示出了在包括UpPCH的TD-SCDMA中使用的LCR(低码片速率)帧的子帧。如图2所示，LCR子帧具有5毫秒的时间扩展，并包括7个时隙，利用每个时隙中的箭头来指示。指向“上方”(指向纸张顶部)的箭头是上行链路时隙，而指向“下方”(指向纸张底部)的箭头是下行链路时隙。

LCR子帧还包括一个上行链路导频音时隙UpPTS、一个下行链路导频音时隙DwPTS和一个保护时段GP。图2单独放大示出了子帧中被分配给DwPTS、GP和UpPTS的位置或时隙，如虚线箭头所示。在分配给UpPTS的时隙中传输UpPCH。

在TD-SCDMA中，整个系统有256个不同的SYNC-UL码，SYNC-UL码被划分为32个码组，其中，每个码组中有8个SYNC-UL码。

在本发明的优选实施例中，仅一个SYNC-UL码将被分配用作上行链路“信标”信号，以供小区中的所有UE使用，这是由于为了本发明的目的RBS不需要在不同UE之间进行区分；RBS可以对向发送SYNC-UL的每个UE的广播信道传输进行波束形成。可以或多或少任意地从可用的码中选择该SYNC-UL码，并且在其他实施例中，可以选择多于一个码。

图3示出了应用本发明的系统300。图1的参考标号已保留用于图3中系统300中的对应组件。从图3中可以看出，向UE 120发射的波束340现在是窄波束，已被成形为向着“信标”消息源(即UE)的位置。因此，图1的宽波束140的“溢出”效应在较大程度上减小，或者在一些情况下被完全消除。这样，可以说使用信标消息类似于使用“灯塔”，即，RBS使用信标消息找到朝向UE的方向，这用以向发送信标消息的UE导引所形成的波束340(或所形成的波束340的中心)。

在本发明的一个实施例中，空闲UE在接收到广播信道上的传输时发送同步消息(即，“信标”消息)，使得广播信道上的传输将充当使空闲UE发起一个过程，通过该过程，RBS在聚焦的(成形的)波束中向UE传输广播信道。

在本发明的另一实施例中，空闲UE在想要接收广播信道上的传输时发送同步消息(即，“信标”消息)，使得RBS接收到的同步消息将充当使RBS开始在聚焦的(成形的)波束中向UE传输广播信道的“触发”。

在实施例的一个方面，空闲UE以特定周期发送同步消息，该特定周期由来自RBS的消息来适当地控制，使得RBS可以控制接收其用来执行波束形成的信标消息的频率。在一个实施例中，控制消息可以是所谓的系统信息块。UE在已接收到任何系统信息块之前可以适当地具有周期的缺省值，然后，UE可以在接收到系统信息中的值之后更新该值。

在详细地描述RBS可用来执行波束成形的机制之前，将在图4的协助下描述本发明的RBS。因此，图4示出了本发明的RBS 400，图4还示出了RBS的主要“构建块”。

可以看出，本发明的RBS 400包括用于向小区中的UE并从小区中的UE进行发射的天线410，该RBS还包括：接收机420和发射机430，用于从UE接收信息和向UE发送信息。因此，如图4所示，该接收机和该发射机与天线410进行接口连接。

RBS 400还包括控制组件440(例如微处理器或其他计算机装置)，还包括存储器450。控制组件440被示为与RBS 400中的所有其他组件进行接口连接，这是由于控制组件控制其他组件的功能。

RBS 400中的另一组件是接口“Int”460，其意在表示RBS具有的、面向系统中更高节点(即，向/从其发送/接收业务以及可能地来自UE的控制信息的系统中的节点)的接口。从UE以外的节点至该UE的控制信息的一个示例可以是“切换”指令。该接口通常是陆上通信线接口。

在RBS 400中，负责控制去往和来自系统中小区内的用户设备UE的业务的将是控制组件440，而RBS将使用发射机630和接收机620以及天线610一起，在一个或多个广播信道上向/从UE进行发送和接收。因此，随机信道上的、来自UE的同步消息将经由天线610和接收机620。

如以下更详细的解释的那样，波束形成将由控制组件640控制，并在天线610中执行。

如果RBS 400要关于发送信标消息的周期对UE进行控制，则这将适当地经由控制组件640进行控制，优选地，在存储器650的协助下进行控制，并且其控制消息将由发射机630经由天线610来发射。

适当地但不必须地，RBS 600是时分同步码分多址TD-SCDMA系统中的RBS，在TD-SCDMA系统中所使用的广播信道将包括主公共控制信道P-CCPCH和辅公共控制信道S-CCPCH。

现在转至RBS 400如何执行本发明中采用的波束成形的问题，可以指出，这种波束成形是公知技术，RBS 400可以使用许多种波束形成技术来达到所期望的效果，即，向特定UE导引的窄(至少在水平面上是窄的)天线波束。自然地，如果两个或更多个UE彼此靠近，则可以有利地针对那些UE使用同一个波束。由于这种波束形成对于本领域技术人员来说是公知的，因此此处仅简要描述这种波束形成。

为了获得波束形成效果，RBS 400的天线410应当包括两个或更多个天线辐射元件，此处的术语“辐射元件”用作可用于接收和发射的天线元件的上位概念。可关于RBS 400中的天线410的天线元件而使用的已知波束形成技术的示例是相位或频率控制的天线阵列或基带级的数字波束形成，此处的术语“阵列”用于包括RBS的天线的天线元件。其他示例包括使用无源设备(例如，3dB混合耦合器、固定相位移相器、延迟线或巴特勒矩阵)的、RF级的波束形成网络。

为了简要示出波束形成的构思，将参照图5来描述示例，图5示出了RBS 400的天线410的实施例的示例。

图4的天线410包括在天线410中的沿一列对称排列的三个辐射元件520、530、540。天线410还包括波束形成控制器560，该波束形成控制器560可以例如是如图4所示整个RBS 400的控制设备440，或至少包括在该组件中。在优选实施例中，波束形成控制器560通过波束形成算法来执行其任务。

波束形成设备经由馈送网络550连接至辐射元件520、530、540。如图5所示，图5中的天线410中的波束形成是通过相位控制来执行的，即，对去往天线中不同天线元件的信号给出不同的相移或相位延迟

以得到所期望的天线波束形状，相位延迟是由波束形成控制器560计算的。然而，应当再次指出，相位控制仅是用于得到波束形成的多种公知技术之一。

还可以指出，图5的一维天线阵列或列天线410仅是适于波束形成的天线的示例。在其他实施例中，天线410可以包括两个或更多个辐射元件，其还可以排列为二维矩阵而不是图5所示的一维向量。此外，图5的天线仅允许在通过箭头“S”指示的方向上使用波束形成，这是由于天线元件沿着与该箭头平行的轴而排列。为了获得两个方向上的波束形成，只要天线中的天线元件是是单极化的，上述二维天线就将是必要的。

关于使用信标消息来进行波束成形，使用信号来找到该信号的发射机的角度或方向(即，前述“灯塔”功能)是可采用许多种方式实现的公知技术。然而，一种实现这一点的方式是：使图5所示的天线用于该目的，即，使用具有多个辐射元件的天线，使得例如可以在天线的不同元件之间比较信号强度测量，以找到发射机(这种情况下是UE)的方向。

图6示出了本发明的、用作UE的收发器600的示例。可以看出，本发明的UE 600包括用于向RBS发射和从RBS接收的天线610，UE还包括：接收机620和发射机630，用于从UE接收业务和向UE发送业务。因此，如图6所示，该接收机620和该发射机630与天线610进行接口连接。

UE 600还包括控制组件640(例如微处理器或其他计算机装置)，还包括存储器650。控制组件640被示为与UE 600中的所有其他组件进行接口连接，这是由于控制组件控制其他组件的功能。

因此，在本发明的UE 600中，天线610和接收机620将充当用于接收一个或多个广播信道上来自RBS的传输的装置，而控制组件640将充当用于采取至少两个状态之一的装置，其中一个这样的状态是“空闲”状态。

通过使用发射机630和天线610，UE将能够在处于空闲状态时在随机接入信道上向RBS发送同步消息，并且UE将在接收到广播信道上来自RBS的传输时发送该同步消息，所述传输由天线610、接收机620接收并由控制组件640检测。

如果要以由RBS控制的特定周期来发送同步消息，则天线610、接收机620和控制组件640将充当UE 600中用于使周期受来自RBS的消息控制的装置。

图7示出了本发明的方法700的大致流程图。利用虚线示出了作为选项或备选的步骤。从以上描述中还可看出，本发明的方法700意欲用在诸如图3所示的系统300之类的无线蜂窝通信系统中，并且，如步骤710所示，在该系统中，将存在无线基站RBS(例如，图3的无线基站110)，用于控制去往和来自系统中小区130内的用户设备(例如，图3的用户设备120)的业务。

如步骤715所示，从RBS至UE的传输将包括在一个或多个广播信道上的传输，并且，如步骤720所示，UE可以采取至少两个状态之一，其中一个状态是“空闲”状态。

步骤725“同步”示出了处于空闲状态的UE可以在随机接入信道中向其RBS发送同步消息，并且，如步骤730“BF”所示，RBS使用这种同步消息作为“信标”，来对对于UE的广播信道传输进行波束形成(BF)。

步骤735示出了在本发明的一个实施例中，UE在接收到广播信道上的传输时发送同步消息。

如步骤740“f(RBS)”所示，在本发明的一个实施例中，UE以特定周期发送同步消息，该特定周期可以由来自RBS的消息来控制。

步骤745示出了本发明的方法700可以适当地但非必须地应用于时分同步码分多址TD-SCDMA系统。在该实施例中，如步骤750所示，广播信道将包括主公共控制信道P-CCPCH和辅公共控制信道S-CCPCH，并且，如步骤755所示，由UE在TD-SCDMA系统中的随机接入信道中发送的同步消息将是上行链路同步信道(UpPCH信道)中的SYNC-UL消息。

本发明的方法可以以硬件或软件或者以硬件与软件的组合来实现。例如，软件实现可以存储于计算机可读介质(例如，软盘、CD或DVD盘、磁带、E²存储器等等)上。

本发明不限于以上描述且在附图中示出的实施例的示例，而还可以在所附权利要求的范围内自由变化。例如，形成向发送信标消息的UE导引的波束还可以包括对波束的功率控制，即，如果RBS使用信标消息来测量UE与RBS的距离，则RBS可以使用该距离来计算应当在向UE的传输中使用多少输出功率。为了测量与UE的距离，RBS可以使用从UE接收到的消息中延迟时间或接收到的消息中的功率电平。

Claims

1.一种用于无线蜂窝通信系统(300)中的方法(700)，在所述系统(300)中，存在(710)无线基站RBS(110)，所述无线基站RBS(110)用于控制去往和来自该系统中小区(130)内的用户设备UE(120)的业务，在该系统中，从RBS至UE的传输包括(715)在一个或多个广播信道上的传输，并且在该系统中，UE可以采取(720)至少两个状态之一，其中一个这样的状态是“空闲”状态，并且，处于空闲状态的UE能够在随机接入信道中向RBS发送同步消息(725)，所述方法的特征在于：所述RBS使用这种同步消息作为“信标”，来对对于UE的广播信道传输进行波束形成，并向UE导引这样形成的波束(730)。

2.根据权利要求1所述的方法(700、735)，其中，所述UE在接收到广播信道上的传输时发送同步消息。

3.根据权利要求1或2所述的方法(700、740)，其中，所述UE以特定周期发送同步消息，所述周期由来自所述RBS的消息控制。

4.根据前述任一权利要求所述的方法(700、745)，其中，所述方法应用于时分同步码分多址TD-SCDMA系统。

5.根据权利要求4所述的方法(700、750)，其中，所述广播信道包括主公共控制信道P-CCPCH和辅公共控制信道S-CCPCH。

6.根据权利要求4或5所述的方法(700、755)，其中，由UE在随机接入信道中发送的同步消息是上行链路同步信道UpPCH信道中的SYNC_UL消息。

7.根据权利要求6所述的方法(700、755)，其中，存在多个能够用作SYNC_UL消息的码，这些码中的一个被选择为“信标”消息以用于小区中的波束形成。

8.一种用作蜂窝无线通信系统(300)中的无线基站RBS的收发器(400)，所述RBS包括用于控制去往和来自系统中小区内的用户设备UE(120)的业务的装置(440、430、410)，所述RBS包括：

·用于在一个或多个广播信道上向UE传输的装置(430、410)；

·用于对对于UE的传输进行波束形成的装置(410、440)；

·用于接收随机接入信道上的、来自UE的同步消息的装置(410、420、440)，所述RBS(400)的特征在于：所述RBS(400)包括：使用同步消息作为“信标”，以对对于UE的广播信道传输进行波束形成并向UE导引这样形成的波束的装置(440)。

9.根据权利要求8所述的RBS(400)，其中，所述波束形成装置包括多个辐射元件(520、530、540)、波束形成馈送网络(560)和波束形成控制器(560)。

10.根据权利要求8或9所述的RBS(400)，其中，所述波束形成装置包括波束形成算法。

11.根据权利要求8至10中任一项所述的RBS(400)，包括：用于向一个或多个UE(120)发送控制消息以控制UE发送同步消息的周期的装置(440、430、410)。

12.根据权利要求8至11中任一项所述的RBS(400)，其中，所述RBS(400)是时分同步码分多址TD-SCDMA系统中的RBS。

13.根据权利要求12所述的RBS(400)，其中，所述广播信道包括主公共控制信道P-CCPCH和辅公共控制信道S-CCPCH。

14.一种用作无线蜂窝通信系统(300)中的用户终端UE(120)的收发器(600)，在所述系统(300)中，存在(710)用于控制去往和来自UE的业务的无线基站RBS(110)，所述UE包括用于接收在一个或多个广播信道上的、来自所述RBS的传输的装置(610、620、640)，所述UE(600)还包括用于采取至少两个状态之一的装置(640)，其中一个这样的状态是“空闲”状态，所述UE在处于空闲状态时能够在随机接入信道上向所述RBS发送同步消息，所述UE的特征在于：所述UE在接收到广播信道上的、来自所述RBS的传输时发送所述同步消息。

15.根据权利要求14所述的UE(600)，其中，所述UE(600)以特定周期发送所述同步消息，所述UE包括用于使所述周期由来自所述RBS的消息控制的装置(610、620、640)。

16.根据权利要求14或15所述的UE(600)，其中，所述UE(600)是时分同步码分多址TD-SCDMA系统中的UE。

17.根据权利要求16所述的UE(600)，其中，所述UE(600)将随机接入信道上的同步消息发送为上行链路同步信道UpPCH信道中的SYNC_UL消息。

18.根据权利要求17所述的UE(600)，其中，所述UE(600)使用多个能够用作SYNC_UL消息的码，作为所述同步消息。