CN107968674B - 移动通信设备及控制移动通信设备的方法 - Google Patents

移动通信设备及控制移动通信设备的方法 Download PDF

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Abstract

本发明的实施例描述了用于在软切换期间增加移动发射分集发射器可用的信息量的方法。根据本发明的实施例，发射分集发射器可以基本确定其与一个基站进行上行通信以及与另一基站进行下行通信。移动设备可以通过基于来自下行基站的反馈信号控制发射分集参数值、并且按照标准协议(例如由活跃基站提供的发射功率控制反馈的组合)控制功率电平来发射分集信号。

Description

移动通信设备及控制移动通信设备的方法
本申请是申请日为2012年09月14日、申请号为201280044653.9、发明名称为“使用多反馈和单反馈用于软切换中的UE上行波束成形”的PCT发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明总体涉及无线通信领域，并且更具体而言涉及在多于一个基站附近的移动通信设备中控制发射分集参数。
背景技术
移动或修改通信设备可以具有发射信号以传达信息的多个天线元件。基站或反馈通信设备可以从发射的信号中提取信息。多个天线元件可以提高空间或频谱效率，允许在给定的频带上同时服务更多的用户。然而，发射的信号沿着不同的路径传播并且可能以不同的相位到达接收通信设备，这些不同的相位相消干涉。一般地，期望减少发射的信号的干涉。
转让给本申请的受让人的US专利公开号2003/0002594描述了使用例如是如由CDMA协议的功率控制比特提供的功率控制信号来作为质量指示信号，其内容据此通过引用方式并入于此。
发明内容
本发明的实施例包括用于控制发射分集移动通信设备的方法和设备，包括：确定移动通信设备在第一基站和第二基站附近，其中移动设备与第一基站进行上行通信并且与第二基站进行下行通信；通过基于来自第二基站的反馈信号控制发射分集参数的值、并且根据协议标准要求控制功率电平来从发射分集参数不同的第一天线和第二天线发射分集信号。
具体来讲，按照本发明的一个方面，提供了一种控制移动通信设备的方法，包括：由移动通信设备确定其在第一基站和第二基站附近，其中，所述移动通信设备与所述第一基站进行上行通信，并且与所述第二基站进行下行通信；由所述移动通信设备确定所述第二基站提供比所述第一基站更强的功率控制信号，并基于来自所述第二基站的反馈信号来控制发射分集参数的值，否则，由所述移动通信设备确定所述第一基站提供比所述第二基站更强的功率控制信号，并基于来自所述第一基站和所述第二基站两者的反馈信号来控制发射分集参数的值。
按照本发明的又一个方面，提供了一种移动通信设备，包括：处理器，被配置为：确定所述移动通信设备在第一基站和第二基站附近，以及所述移动通信设备与所述第一基站和所述第二基站处于软切换情形；确定所述第二基站提供比所述第一基站更强的功率控制信号，并基于来自所述第二基站的反馈信号来控制发射分集参数的值，否则，确定所述第一基站提供比所述第二基站更强的功率控制信号，并基于来自所述第一基站和所述第二基站两者的反馈信号来控制发射分集参数的值。
附图说明
在说明书的结尾部分特别地指出并且清楚地要求了认为是本发明的主题。然而，本发明(作为机构和操作方法两者，连同对象、特征、及其优点)当结合所附附图阅读时，可以通过参考以下详细描述而被最佳地理解，在所附附图中：
图1是图示通信系统的一个实施例的框图，其中发射器可以具有至少两个发射路径，每个发射路径由相应的单独的分集参数控制。
图2是图示当一个单一服务基站与用户设备(UE)进行通信时将TPC用于波束成形的框图。
图3是图示当在软切换(SHO)情形中时将多个TPC用于波束成形的框图。
图4是SHO的框图，其中仅将源于数据服务小区的TPC用于波束成形，而UE功率电平继续根据协议标准要求遵循所有TPC。
图5是根据本发明的实施例的设备的流程图，其中发射器可以具有至少两个发射路径，每个发射路径由相应的单独的分集参数控制。
将意识到为了说明的简明和清楚，图中示出的元件不一定按比例而绘。例如，为了清楚，可以相对于其他元件放大某些元件的尺寸。另外，在认为合适之处，在图之间可以重复附图标号以指示对应的或相似的元件。
具体实施方式
图1是图示通信系统100的一个实施例的框图，通信系统100包括移动发射器110(还称作修改通信设备)，其调整发射分集参数的额定值，例如是第一天线111和第二天线112上发射的信号之间的相位差和/或功率比。尽管将本申请中描述的实施例描述为使用两个天线，但是，将认识到本发明同等地适用于具有多于两个的天线的发射分集系统和设备。
根据实施例，发射器可以以扰动(perturbation)速率来扰动(perturb)信号和向接收通信设备120(也称作反馈通信设备)发射该信号。反馈通信设备120可以在天线121和发射/接收模块122处接收发射分集信号，使用处理器123处理接收的信号，以及发射如由反馈通信设备120接收的描述信号质量的反馈信息。将认识到：对于反馈设备，可以有各种方式来提供这一信号质量指示。在这里描述的一个实施例中，功率控制比特(PCB)可以用作信号质量指示符。在其他实施例中，可以额外地或可选地使用一个或多个反馈参数，包括天线选择和/或专用发射分集反馈参数。修改通信设备110可以基于反馈信息来以额定值调整速率来调整至少一个发射分集参数的额定值。
根据图示的实施例，网络100操作以提供诸如通信会话之类的服务。通信会话可以指从端点到端点测量的、端点之间的活跃通信。在通信会话期间传达信息。信息可以指声音、数据、文本、音频、视频、多媒体、控制、信令、其他信息、或前述各项的任意组合。
可以以分组来传达信息。分组可以包括以特定方式组织以用于传输的捆绑数据，并且帧可以包括以特定方式组织以用于传输的一个或多个分组的有效载荷。诸如因特网协议(IP)之类的基于分组的通信协议可以被用于传达分组。
网络100可以利用通信协议和技术以提供通信会话。通信协议和技术的示例包括由电气和电子工程师协会(IEEE)802.xx标准、国际电信联盟(ITU-T)标准、欧洲电信标准协会(ETSI)标准、因特网工程任务组(IETF)标准、或其他标准规定的那些。
网络100的设备可以使用任意合适的多址接入技术，例如码分多址接入(CDMA)技术。根据一个实施例，网络10可以根据使用单一CDMA信道的CDMA 2000电信技术来操作。作为示例，可以使用CDMA 2000高速率数据分组技术，比如纯演进数据(EvDO)技术。
网络100可以包括任意合适的通信网络。通信网络可以包括如下各项中的所有项或一部分：公共交换电话网(PTSN)、公共或专用数据网、局域网(LAN)、城域网(MAN)、广域网(WAN)、诸如因特网之类的全球计算机网络、无线网络、本地、地区、或全球通信网络、企业内部网、其他合适的通信链路、或前述各项的任意组合。
网络100的组件可以包括逻辑、接口、存储器、其他组件、或前述各项的任意合适的组合。“逻辑”可以指硬件、软件、其他逻辑、或前述各项的任意合适的组合。特定逻辑可以管理设备的操作，并且可以包括例如处理器。“接口”可以指设备的逻辑，该设备的逻辑可操作接收用于设备的输入、从设备发送输出、执行输入或输出或输入输出两者的合适的处理、或前述各项的任意组合，并且可以包括一个或多个端口、转换软件、或两者。“存储器”可以指可操作用于存储和协助信息的获取的逻辑，并且可以包括随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、磁驱动器、盘驱动器、致密盘(CD)驱动器、数字视频盘(DVD)驱动器、可移除介质存储装置、任意其他合适的数据存储介质、或前述各项中任意项的组合。
通信网络100可以包括经由无线链路130进行通信的一个或多个修改通信设备110和一个或多个反馈通信设备120。通信设备110和120中的任一通信设备或两者可以是可操作用于经由信号与一个或多个其他通信设备传达信息的任意设备。例如，通信设备110或120中的任一通信设备可以包括移动用户单元或基站。用户单元可以包括可操作用于与基站通信的任意设备，例如个人数字助理、蜂窝电话、移动手机、计算机、或适于传达去往/来自基站的信号的任意其他设备。用户单元可以支持例如会话初始化协议(SIP)、因特网协议(IP)、或任意其他合适的通信协议。
基站可以提供用户单元到通信网络的接入，其允许用户单元与其他网络或设备进行通信。基站通常包括基站收发机和基站控制器。基站收发机传达去往和来自一个或多个用户单元的信号。基站控制器管理基站收发机的操作。
在本发明的某些实施例中，反馈通信设备120可以是基站，并且修改通信设备110可以是用户单元。
通信设备110或120中的任一通信设备或两者可以包括一个或多个天线元件，其中每个天线元件可操作用于接收信号、发射信号、或接收和发射信号两者。多个天线元件可以提供用于被称为空间滤波的分离处理，其可以提高频谱效率，允许在给定频带上同时服务更多的用户。
通信设备110和120之间的通信链路(例如无线链路130)可以是无线电频率链路，该无线电频率链路是网络组织中的蜂窝。无线链路130可以用于在通信设备120和110之间传达信号。
如下面更全面地描述的，根据本发明的实施例，修改通信设备110可以包括处理器114和发射/接收模块113，该发射/接收模块113计算并产生一个或多个信号以用于至少第一和第二天线111和112上的传输。
反馈通信设备120可以包括处理器123和发射/接收模块122，其生成并发射指示如在反馈通信设备120处接收的经修改的信号的质量的反馈信号。然后，修改通信设备110可以根据对应于反馈信号的反馈信息来修改发射信号。
根据一个实施例，修改信号可以指修改信号特征。传输信号特征或者在本发明的某些实施例中的发射分集参数可以非限制性地指代传输的任何特征，例如相对相位、相对幅度、相对功率、绝对功率、频率、定时、可以被调制的其他合适的信号特征、或前述各项的任意组合。相对相位可以指第一发射天线元件的第一信号的相位与第二发射天线元件的第二信号的相位之间的相位差。相对功率可以指第一发射天线元件的第一信号的功率与第二发射天线元件的第二信号的功率之间的比例，其比例可以是在线性或对数尺度上定义的。相对幅度可以指第一发射天线元件的第一信号的幅度与第二发射天线元件的第二信号的幅度之间的比例。绝对功率可以指由修改通信设备110的所有天线发射的总功率。根据一个实施例，可以将修改信号描述为调整发射分集参数的额定值。如这里更全面地描述的，根据本发明的实施例，在扰动周期期间对发射分集参数的调制可以包括在扰动周期的第一部分期间使用在第一方向上偏离额定值的发射分集参数来发射，并且然后在扰动周期的第二部分期间使用在第二方向上偏离额定值的发射分集参数来发射。
根据本发明的操作的一个实施例，修改通信设备110可以通过扰动信号来修改信号。扰动信号可以指与信号的额定值相关地调制信号的信号特征，例如，在第一方向上修改信号特征持续第一反馈间隔，并且在第二方向上修改信号特征持续另一反馈间隔。扰动周期可以指在第一方向上的第一调制和在第二方向上的第二调制。在本发明的某些实施例中，扰动周期可以包括不同的(例如更长的或更复杂的)调制序列。作为与相位相关的示例，扰动可以包括在第一方向上调制相位差、以及在第二方向上调制相位差。如果由反馈通信设备120提供的反馈信息指示使用一个扰动调制方向接收的信号相比于使用另一扰动调制方向接收的信号有改进，则可以以小于或等于调制的量来在所改进的方向上做出下一额定值调整。
根据本发明的实施例，可以以第一速率(分派的扰动速率)来扰动发射分集参数的额定值，并且可以以第二速率(分派的额定值调整速率)来调整发射分集参数的额定值。扰动速率和额定值调整速率可以基本上相同或者他们可以不同，并且每一个速率可以基本上与反馈速率相同或不同。
在本发明的实施例中，反馈通信设备120可以向修改通信设备110发射功率控制信号,例如，可以使用一个或多个功率控制比特，或任意类型的功率控制信号，或任意功率控制信号组。功率控制信号可以指示修改通信设备110其应该调高或调低其功率。例如，基于被调制的参数，质量上调“质量上调”输出值可以命令修改通信设备110增大其发射信号的总功率，并且“质量下调”输出值可以命令修改通信设备110减小总功率。例如，输出值可以包括CDMA功率控制信号的功率控制比特，对于这样的功率控制比特，“0”代表增大功率的命令并且“1”代表减小功率的命令。因而，例如，请求减小功率中的比特值“1”可以指示“质量上调”，并且，请求增大功率的比特值“0”可以指示“质量下调”。某些CDMA或W-CDMA协议可以允许附加的输出，例如，功率不变的输出。
图2是图示具有单个服务基站的通信系统的一个实施例的方框图。
例如当发射器是在多个基站范围内的移动设备时，发射器可以同时从多个接收器接收功率控制信号。这通常被称作软切换情形，这些功率控制信号可能向发射器提供冲突的指令，例如，一个基站可以指示“质量上调”并且另一个可以指示“质量下调”。但是，发射器仅可以响应冲突的指令中的一个指令。因此，发射器判决基于聚合(aggregate)功率控制信号，如果至少一个接收的功率控制信号是“质量上调”则可以指示“质量上调”，否则指示“质量下调”。例如，聚合功率控制信号可以被实现为所有接收的功率控制信号的逻辑“或(OR)”值。换而言之，如果所有接收的功率控制信号指示“0”，则所有的已经接收到劣化的信号并且请求增大功率，并且相应地，聚合功率控制信号将是“0”并且发射器将增大功率。在另一情况下，如果至少一个功率控制信号指示“1”，则至少一个基站已经接收到改善的信号并且正在请求减小功率，并且相应地，聚合功率控制信号将是“1”并且发射器将减小功率。
根据本发明的实施例，发射分集发射器可以从多个功率控制信号(仅从功率控制信号或除从其他反馈信号和参数以外)获取反馈信息。在本发明的某些实施例中，来自基站的反馈可以特别地专门涉及发射分集参数，向移动设备提供具有与发射分集参数相关的具体指令，该发射分集参数例如是相位差。
在本发明的一个实施例中，发射器可以首先确定其基本上在提供有意义的功率控制信号的多于一个接收器的范围内。在本发明的某些实施例中，确定发射器在软切换中可以根据在测试周期(例如100ms)上接收的多个功率控制信号而统计做出。例如，当在测试周期期间至少两个功率控制信号流中的每个功率控制信号流包括大于阈值的多个“质量下调”信号时，发射器可以进入软切换模式。阈值可以用相对的或绝对的方式来定义。例如，用于软切换模式的阈值条件可以要求从至少两个反馈源中的每个反馈源接收的功率控制信号中多于25％为“质量下调”。在另一实施例中，阈值可以是至少30％、40％、或50％。在本发明的实施例中，阈值可以用比较的方式来定义，例如，当来自两个反馈源的“质量下调”信号的数量接近相等时，例如，当他们在测试周期中的“质量下调”信号的数量在不多于彼此的接近10％、20％、30％之内时。将认识到可以例如取决于波束成形在较弱的基站处或在更主导的基站处是否更强地聚焦，做出其他确定以建立软切换情形，。
将理解在本申请的上下文中，由移动发射器做出的其在软切换情形中的确定仅仅是简约表达的，在该情形中其中设备在从多于一个基站中接收有意义的反馈的范围内。在本发明的范围内有可能发射器可以即使是在当服务实际上没有从一个基站切换到另一个时确定其在软切换情形中并且相应地继续，例如，当移动发射器是静止的并且离两个基站等距的(在功率方面)时，这种情况下服务可能没有切换，但是设备可以在软切换模式中操作。例如，软切换算法可以包括滞后(hysteresis)组件，从而避免过多的切换。在这样的系统中，尽管没有实际执行软切换，但是，可以结合本发明使用至少两个有意义的基站信号的出现。
当做出发射器在软切换中的确定之后，其可以将功率控制信号的每个功率控制信号认为是单独的反馈流，并且将其波束成形导向两个接收器。
本发明的某些实施例涉及尤其在SHO情形中用于波束成形和导向的、基于直接反馈(明确的或专用分集参数反馈)或间接反馈(例如，发射功率控制(TPC)功率控制比特(PCB))的针对移动发射分集参数的控制特征。
如以上所讨论的，为了功率控制的目的，当移动设备在多个基站的附近时，其可以接收若干TPC流，并且可以按照WCDMA/CDMA协议，使用它们中的多于一个TPC(或所有)以用于调整功率电平的目的。一般地，移动设备将一直服从请求向下发射功率调整的任意TPC。
根据本发明的实施例，额外地或可选地用于调整发射功率电平，TPC或其他发射分集反馈信号可以用于同时使用多个(即，两个或更多个)天线的上行链路发射波束成形。因此，移动设备可以使用源自通信范围内所有的活跃基站(例如在给定时刻参与SHO的所有基站)的TPC和其他MTD反馈信号的组合。
图3示出了在SHO情形中用于波束成形的多个TPC。根据本发明的实施例，波束成形算法(例如，如第7,321,636号美国专利中所公开的)可以使用反馈信号(例如TPC或专用的MTD反馈信号)的组合来操作。因而，例如，如果范围内的基站中的任一基站发射指示“功率下调”的TPC信号，则用于确定分集参数(例如，相位差)的MTD算法可以记录“下调”，并且如果所有的活跃的参与者发射“功率上调”反馈信号，则可以记录“上调”。
图4图示本发明的一个实施例，波束成形算法可以用于源自单个基站或小区(以下行数据服务UE的小区)TPC或专用的MTD反馈信号的单个流中，如以下所描述。
在本发明的某些实施例中，移动设备可以分别与至少两个不同的基站进行通信以用于上行和下行传输的目的。例如，移动设备可以位于如下区域，其中其上行传输主要由一个基站支配，而另一基站被分配为向该移动设备传递数据。例如，移动设备可以接近此基站进行定位，但是针对其下行数据要求不由其服务。例如当网络中容量非单一性扩展时，这样的情况可能发生，并且事实上，附近的基站的容量已经最大化，因此核可以分配辅助基站，该辅助基站更少地负载以用于到移动设备的下行数据传递。
在这样的情况下，如果如上所述地使用来自所有基站的TPC或反馈数据，由移动设备执行的算法可以将其发射波束集中到附近基站，而非实际的服务基站，并且可以由此增大到服务基站的路径损失，从而在小区边缘处使下行数据流丧失确认(acknowledgement)。注意不同于语音信道，在并非是服务小区的参与基站中接收的确认将丢失。
因此，根据本发明的某些实施例，移动设备可以标识出上行传输由不是分配给移动设备用于下行传输目的基站支配，并且在这样的情形下，可以仅使用源自服务小区的TPC或其他反馈数据以用于MTD算法目的，同时仍然遵循标准要求，只要发射功率电平规定例如根据服从请求“功率下调”的任意活跃基站的规则继续控制发射功率。
虽然这里已经图示和描述了本发明的特定特征，但是，对于那些本领域技术人员，现在将发生众多修改、替代、变化、以及等效物。因此，应该理解所附权利要求书旨在于覆盖落入本发明的真实精神之内的所有这样的修改和变化。
参考图5，图5是根据本发明的实施例的方法500的示意性流程图。做出移动设备是否在软切换情形中(例如其是否在两个可用反馈信号附近)的确定(510)。这一确定可以根据以上讨论的计算中的任意计算来做出，或者根据用于确定来自两个反馈通信设备的反馈信号是否可以使用的任意合适的技术来做出。如果设备在软切换情形中，则设备可以确定服务小区是否来自较弱的基站(520)。如果服务小区是较弱的基站(BS)，则UE基于仅来自服务小区的反馈信号来控制每个发射路径的发射分集参数值(530)。否则，UE基于来自所有活跃小区的反馈信号的组合来控制每个发射路径的发射分集参数值(540)。UE根据标准协议要求遵循来自所有活跃小区的TPC输出功率电平(550)。可以发射第一发射路径信号和第二发射路径信号(560)。将认识到可以添加附加的步骤，例如添加发射延迟，或者例如重新组合如上所述的发射路径。
本发明的特定实施例可以包括以上技术优点中的某些、所有技术优点或者没有这些技术优点。一个或更多其他技术优点可以根据这里包括的图、说明书、以及权利要求中而对于本领域技术人员是显而易见的。
提供以上对实施例的描述以使得任意本领域技术人员能够做出或使用本发明。虽然已经参考其中的实施例特别地示出和描述了本发明，但是那些本领域技术人员将理解到可以在形式和细节上做出各种变化而不脱离本发明的精神和范围。例如，可以使用任意移动通信协议，例如，CDMA或其他类型的协议。例如，类似于以上描述的那些通信设备能够与时分多址接入(TDMA)或频分多址接入(FDMA)协议一起使用。例如，这样的TDMA协议能够包括全球移动通信系统(GSM)协议。
注意到尽管通过使用复杂加权来描述了通信设备的调节，但是，在其他实施例中，其他类型的控制信号能够调节通信设备。换而言之，通过使用这样的控制信号对通信设备的调节无需限于关于变化信号的幅度和相位的信息。例如，控制信号能够携带用于变化与每个天线元件相关联的幅度、相位、频率和/或定时的信息。
本发明的实施例可以适用于任意的发射分集控制方法。将理解这里论述的方法可以与任意发射分集控制算法整合。将进一步理解到本发明可以被实现为孤立的处理模块，或者可以被集成到发射分集控制处理器、算法、或信号路径电路装置中。

Claims (14)

1.一种控制移动通信设备的方法，包括：
由移动通信设备确定其在第一基站和第二基站附近，
其中，所述移动通信设备与所述第一基站进行上行通信，并且与所述第二基站进行下行通信；
由所述移动通信设备确定所述第二基站提供比所述第一基站更强的功率控制信号，并基于来自所述第一基站的反馈信号来控制发射分集参数的值，
否则，由所述移动通信设备确定所述第一基站提供比所述第二基站更强的功率控制信号，并基于来自所述第一基站和所述第二基站两者的反馈信号来控制发射分集参数的值。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述移动通信设备通过从所述第一和第二基站之一接收更频繁的请求所述移动通信设备减小发射功率的信号来确定所述第一和第二基站之一提供更强的功率控制信号。
3.根据权利要求2所述的方法，其中在预定的时间期间内确定所述第一和第二基站之一提供更强的功率控制信号。
4.根据权利要求1所述的方法，其中延迟被增加到从所述第一和第二基站之一接收的信号。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述发射分集参数是相位差。
6.根据权利要求5所述的方法，其中控制所述发射分集参数的值包括：
将发射路径分为第一发射分支和第二发射分支；
产生第一发射分支相对于第二发射分支的所述相位差的值。
7.根据权利要求6所述的方法，还包括：
基于所述第一发射分支在第一天线上发射第一信号；以及
基于所述第二发射分支在第二天线上发射第二信号。
8.一种移动通信设备，包括：
处理器，被配置为：
确定所述移动通信设备在第一基站和第二基站附近，以及所述移动通信设备与所述第一基站和所述第二基站处于软切换情形；
确定所述第二基站提供比所述第一基站更强的功率控制信号，并基于来自所述第一基站的反馈信号来控制发射分集参数的值，
否则，确定所述第一基站提供比所述第二基站更强的功率控制信号，并基于来自所述第一基站和所述第二基站两者的反馈信号来控制发射分集参数的值。
9.根据权利要求8所述的设备，其中通过从所述第一和第二基站之一接收更频繁的请求所述移动通信设备减小发射功率的信号来确定所述第一和第二基站之一提供更强的功率控制信号。
10.根据权利要求9所述的设备，其中在预定的时间期间内所述移动通信设备确定所述第一和第二基站之一提供更强的功率控制信号。
11.根据权利要求8所述的设备，其中延迟被增加到从所述第一和第二基站之一接收的信号。
12.根据权利要求8所述的设备，其中所述发射分集参数是相位差。
13.根据权利要求12所述的设备，其中控制所述发射分集参数的值包括：
将发射路径分为第一发射分支和第二发射分支；
产生第一发射分支相对于第二发射分支的所述相位差的值。
14.根据权利要求13所述的设备，还包括：
基于所述第一发射分支在第一天线上发射第一信号；以及
基于所述第二发射分支在第二天线上发射第二信号。
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