TW201012249A - System for efficiently providing coverage of a sectorized cell for common and dedicated channels utilizing beam forming and sweeping - Google Patents

System for efficiently providing coverage of a sectorized cell for common and dedicated channels utilizing beam forming and sweeping Download PDF

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Description

201012249 六、發明說明： 【先前技術】 區段化是一種已知的技術，用以提供在個別的胞元場所内 清楚的覆蓋區域並且可被以"智慧型天線(smart姐位瓜边)”技術 而達成。智慧型天線方法動態地改變一個天線的輻射模式以形 成一波束，其可特別地集中天線所傳送與接收的能量與提供 -渴望的邮的覆蓋。波束成形是—種在區段化上的加強，因 為區段可被調整其方向與寬度。兩種技術都被用來降低在 胞兀與部署在胞元間的無線傳送/接收單元(WTRUs)之間的干Θ 擾，2)增加在一接收器與一傳送器之間的許用範圍；3)定位一 無線傳送/接收單元(WTRU)的地理位置。此等技術通常被用在’ 無線傳送/接收單元(WTRUs)的專用頻道，一旦知道他們一妒 的位置。 & 在知道一無線傳送/接收單元(WTRU)的位置之前，此共用 頻道廣播所有無線傳送/接收單元(WTRUs)可能接收的資訊。 备此資訊可能被發送至靜態的區段中時，其不會被發送在多變 的波束中。在此方法中具有固有無效率的事例，因為需要額外Θ 的步驟來決定使用適當的波束用以做專用資料的交換。另外， 波束通常必須是足夠大以提供一寬的覆蓋範圍，此依序表示由 於與傳送器的距離他們的功率是較低的。在此類的例子中，其 必須使用較高的功率、具有較長的符號次數及/或較健全的編 碼架構以覆蓋相同的範圍。 八在第一圖中所顯示習用的共用頻道覆蓋範圍，具有四個部 分重疊的寬的波束。當給予胞元場所一個重新使用的程度時， 4 201012249 其會提供全方位的覆蓋。經由使每個區段傳送具有一獨特的辨 識符’其亦提供一個粗略程度的指令至偵測其中之一傳送的無 線傳送/接收單元(WTRUs)。 · δ月參閱第二圖，顯示在一主站stati〇n，p)與數個無 線傳送/接收單元(WTRU3, WTRU4)之間的下行鏈路專用|皮 束。假定第-圖與第二圖中由主站P的相同功率與所有其他的 屬性是相等的，第二圖中所顯示的此等無線傳送/接收單元 (WTRU3, WTRU4)比第-圖中所顯*的無線傳送/接收單元 (WTRU1，WTRU2)可更遠離主站P。可選擇地’此覆蓋範圍可 經诚少符魏率(symbol mte域者是增純驗正編碼而近 乎相同的完成。這些方法的其中任何一俩都可減少資料傳送速 率，此亦可應用在主站P的接收器上行波束型式，以及關於覆 蓋的相同的註解與請求由無線傳送/接收單s(WTRUs)至主站 p得到資料的選擇。 _在先前技術領域中，一個主站p或是一個無線傳送/接收 ❹ 單元(WTRU)通常是經由較高的功率、具雜低的符號速率、 錯誤校正編碼與在時間、頻率或是空間的分集(divers办)之組 合來增加其範圍。然而，此等方法產生的結果是缺乏最佳化的 操作。再者’共用與專用通訊頻道之間在覆蓋範圍調準時並不 協調。 下行鏈路專用頻道可在-具有—窄的寬度的波束中經由 -智意型天線被傳送，較⑽波束當作—個财域，窄化 波束的好處是降低對於在胞元的其他區域的無線傳送/接收單 元(WTRUs)的干擾，此胞元具有一在系統效率上正面的作用。 201012249 然而專用頻道仍然是易受由共用頻道所產生干擾的影響共 用頻道對於在整個覆蓋區域崎有的移動部件必須是可被利 用的。第三圖顯示—胞元系統現行部署的輻射型式，此胞元系 統係利用一個智慧型天線系統所發射的一個遍及專用頻道覆 蓋的小覆蓋區域10並具有一窄寬度的波束與—全方位天線所 發射的遍及在共用頻道覆蓋的一個寬覆蓋區域的一全方位的 型式。因為共用頻道在一高的輸出功率被傳送以確保完全的胞 元覆蓋’專用頻道的一個無線傳送/接收單元(WTRU)的接收可 因無線傳送/接收單元(WTRU)變得更接近高功率的共用頻道® 傳送器而受干擾。 因而，提供一個用以供給在無線通訊系統中共用與專用頻 道公平的覆蓋且無㈣技術的缺失的方法是目騎亟欲渴望 的。 【發明内容】 個通訊系統用以在至少一個主站stati〇n)與在 至J 一個副站(see〇ndary stati〇n)間傳送與接收共用與專用頻 道通訊’其使用包含—個天線的至少-個波束。此系統包含- 個裝置’係収產生與成職波束以誠形的波束的 一裝置。該拂掠裝置選擇性地將成形的波束指向複數個的方 向。 【實施方式】 _本案將參照圖示而被說明，其中同樣的數字自始至終代表 同樣的7C件。前述關於波核形的說明可減餘信號的傳送 與其接收上°例如，較窄的傳送波束引起對在波束外部的裝置 6 201012249 較少的干擾。本案上料_可應紐錢的接收與傳送上， 此說明之特別部分的内文當其並非在本案實例時，將可明 參照接收或傳送。 本案係歧地_考慮在錢鼓線發射共用與 專頻f的無線通訊系統中的覆蓋，並提供制與專用頻道類 似的覆蓋此共用頻道，如其名字所暗示，經由所有的装置而 被利用。本案的系統與方法安排此等共用頻道在一種方式提 供-有用的資訊至此系統與無線傳送/接收單s(wtru) w 後建立專用頻道。 請參閱第四圖，破折號所指係代表發射自一主站烈的一 ,、用頻道波束B之p】_ pn的可能位置。在—特定的時間執行 =間：此波束B只存在位置？1的其中之__中，如實線所顯示 者。箭補示波束B的_排序。在此圖射，波束B連續 地由一位置Pl順時針方向移動至其他的p2 - pn ’雖,然，順時 針方向的旋轉並不是必須。
❹ 曰此系統提供來辨識在每個Pi-Pn位置的波束B，第四圖A 疋根據第四圖所不之本案實施例中的方法4〇的流程圖此傳 达辨識的波束B其包含—觸_識字，當波束B在每個^ — pn位置中時，其在胞元的附近被拂掠(步驟41)。例如，在一第 位置Pl ’ 一第一辨識字L將被傳送，在一第二位置p2，將 產生一第二辨識字12，諸如此類對於每個P〗-Pn位置皆然。假 如波束B持續的被拂掠，在每個等級，（或者是現在的數字等 級）’會依序產生一個不同的辨識字。 當一個無線傳送/接收單元(WTRU)成功地獲得信標共有 201012249 頻道(步驟42)，其會報告共有頻道的辨識字號碼而至朽(步驟 44) ’此資訊被系統使用來決定無線傳送/接收單元(WTRtls)的 (步驟聲因為共用頻道在—個區段中僅有很短的時間， 由共用頻道至專用頻道引起所有的干擾因此而被降低。一個較 小的缺失可能是-延長的取得時間，峡，此缺失可經由增加 共用頻道的資料速率而被減輕。 一個第二實施細來辨識波束B的Pl —Pn位置是利用一 時間標記做為辨識字的-種型式，其為無線傳送/接收單元 (WTRU)返回PS ’將此時間標記或是辨識字返回至ps係告知 PS波束B已被無線傳送/接收單元(WTRu)檢測。在那個時間 之執确間’此PS現在已經知道可被與無線傳送/接收單元 (WTRU)通訊的波束b的Ρι _Pn位置。然而，應注意的是，由 於可能的反雜PS麵錄傳送/接收單邪^簡)的方向並 非必要的。 -個第三實關絲觸波束B的Ρι — &位置是利用時 間-同步，波束B被定位並且與一已知的時間標記互相關聯， 達到此-程度的-個方法為使無線傳送/接收單元(贾她)與© PS兩者皆存取相同的時間參照，例如全球定位系統(Gps)、標 準與技術國際協會（National Institute Of Standards and Technology)的網際網路時間或是無線電時間廣播(wwv)或是 滿足維持同步化的當地計時器。 一個第四實施例用來辨識波束B的Pl _ Pn位置是對無線 傳送/接收單元(WTRUs)與PS兩者同步化以時序由公共建設傳 送而來的標記。此無線傳送/接收單元(WTRUs)可檢測辨識ps δ 201012249 的波束傳送，但是對個別的波束B的ρ,—Ρη位置並不是必要 的。當其檢測此波束Β時，經由無線傳送/接收單元(WTRu) 回報時間因素至PS，此PS可決定無線傳送/接收單元^^丁肪) 參照哪-個波束B。此-實施_優點是共職道傳送並非必 須負擔額外的資料以辨識波束B的p1—Pn位置。 一個第五實施例用來辨識波束3的込_ Pn位置是將一全 球定位系統(GPS)併入無線傳送/接收單元⑽丁奶)之内，然 ❹ 後’此無線傳送/純單元(WTRU)經由緯度触度並將此資訊 報告至ps絲決定其地雜置。接著，此ps可利用此資訊 精確地產生波束B、波束寬度與功率。此實施例的另一個優點 是由無線魏/減單元(WTRU)得_射驗置，假如需要 產生時，其將允許制者树定無線料/概單元(WTRU) 位置。 請參閱第五圖，波束型式可經由系統管理者要求而定做。 在此種方式下，PS可將波束B設置在與—蚊區域的無線傳 送/接收單it(WTRU)·的密度—致的型式中，例如，一個寬 波束W! W2 W3可與很少數的無線傳送/接收單元(WT她) 而被分別投射至Pl、P2、p3位置中，而較窄的波束Νι、N5、 N6與多數的無線傳送/接收單元(WTRUs)而被分別投射至p4、 P5、P6位置中。此促進了在較密集區域中較窄的專用波束B的 產生，同時也增加共用頻道上行與下行使用的處理容量， 進而建立最初的通訊。 波束寬度的操作最好是即時執行，然而，通訊的狀況與應 用的本質決定了波纽置Pl、Pn的數目的適合性與其相關聯 201012249 波束寬度型式。形成的波束型式應具有足夠的寬度，如此無線 傳送/接收單元(WTRUs)進入與離開波束的數目可在無過度的 遞交(handoff)至其他的波束下被操控。一個靜態的裝置可由一 窄波束而被服務’例如，迅速移動的汽車不能經由與流量正交 的一窄波束而被有效率的服務，但是，可經由平行於傳導方向 的一窄波束而被服務。一個窄的正交波束僅能滿足短的訊息服 務，並不能用來做聲音服務，例如電話。 “ 使用不同波束寬度的其他優點是在一地區内無線傳送/接 收單元(WTRUs)移躺本f。請翔帛六目，顯示—建築物 BL(代^料最妓機_動步槐雜^ wtrUs的區域) 與-高速資訊通路(highWay)H(代表具有最初是較快移動裝置 WTRUs的區域)。較緩慢速度的裝置资舰 服務，魏魏顺軸隨找。 動裝置WTRUs需要較寬的波束黔％以支援一通訊。
波束寬度成形也減少無線傳送/接收單元(WTRUs)自一 ^到其他的波束的交出細“则率而交出伽咖( ^要使用比—典型通訊更多料統資訊，因為當此交出發 通訊鍵路則被維持。曝音通訊較不能夠忍‘ =伏_常常與交出械聯，因此波束的交出也應被」 免0 盎門==,包大小與體積相關’雖,然有—些小封包可毫 二’需要明顯數目交出的大封包則可 會發生而多個相同資料被發送以嘗試執行-可靠的傳送時’ 30 201012249 ❹ ❹ 頻寬也會被耗盡。下行鏈路共用頻道通訊通常上行鏈路傳送將 緊接在後，經由知道PS的傳送型式，無線傳送/接收單元 (WTRU)可決定適當的時間來發送其上行鏈路傳送。為了執行 必要的時序’ 一個已知固定的或是廣播時間關係被使用。在一 個固定關係的實例，無線傳送/接收單元(WTRU)使用一共有時 序計時器(timing clock)，無線傳送/接收單元(WTRU)等待直到 一時間為止’其中在傳送别PS已經形成遍及無線傳送/接收單 元(WTRU)區段的一個波束。在此實例中的一個廣播時間關 係，該PS通知無線傳送/接收單元(wxRU)何時發送其上行鏈 路信號，上行鏈路與下行鏈路波束成形可以或者是可以不部分 重疊，避免部分重疊通常是一個優點，因此，比需要等待整個 天線波束成形時序週期的相同傳播時段發生時，一個裝置會在 較少的時間内反應一傳送。 應該注意的是CMD與其他的射頻(RF)協定使用時分(thr division)的某個形式1反應暫存的公共建設的此等類型時 協定的波束區段與時序兩者將是非常重要。其他無時間相關自 RF協疋，例如，帶槽Alohas(sl〇ttedA1〇ha)僅牵涉區段。 以上所述的實施例是針對以連續的方式，，拂掠”在ps附玉 的波束B，在許錯況下，非常典魏其將是最枝的方式4 完成本案。然而，有另外的方式來假定不同的位置，例如， 特定區域巾有更麵實例是令人躲的。此可在-連串的辦 位置_ed-P〇sitio啦生波束而完成，例如，假使有 號碼1至7G)’—連串的以⑷以口附被使用，^ 總有被波錄置柄2職蓋_觀魏位置更常，但是 201012249 具有相同的停止時間。在一個地區有較長的停止時間也是令人 可望的。例如，此順序(1,2, 3,4,4, 5, 6, 7，1)波束位置號碼4對 於兩個時間執行期間來說是保持不變的，任何適合的順序可被 使用與修飾成依情況所保證之解析。 同樣地，並不需要去限定波束位置為一旋轉型式，波束位 置可以被產生在任何順序而提供此通訊系統的操作。例如，散 佈波束B遍及時間，如此每個象限被至少一個波束b所覆蓋， 對於接近PS並且可驗乡於—微束位置所覆蓋的無線傳送/ 接收單元(WTRUs)來說可能是有用的。 應該注意的是類似於所有的RJT傳送，假使有一法拉第 Faraday)類型的阻礙時(意即，基本的金屬頂部），一個即信 號只知止在-實體點㈣㈣p〇int)。通常信號相繼消失且 邊界為來自傳送的峰值的某種清渐衰退數值。在本案的應用中 為了提供足細覆蓋’較佳是鄰接的波束位置某種程度的部分 重叠，此部分重疊傾向於更_接近傳送與接收天線。接近一 公共建設天線場所’任何的無轉送/触單S(Wtru)很可能 可經由-些不敝置波束B來進行軌。經由數個波束位置 而可進行通訊的裝置因而可，假如需要的話，錢此等多個位 置而達到較高㈣料縣。細，裝置離社遠 只有-㈣卩躲抓aming)_進行舰，且得到更高的^ 料速率需要另外的技術，例如，—個較長的停止時間。、 請參閱第七圖，顯示一實施例，共用信標頻道經由被割分 成η個號碼的位置P，以Ρι至&標示，的胞元而被拂掠每 個位置P代表-個不_共_道波束B，—個無線傳送/接 12 201012249 收單元(WTRU)位於波束位置P3 _以及一 PS位於胞元的中央。 請參閱第九圖係顯示根據本案實施例中第七圖的程序。程 序81始於當共用信標頻道經由位置Pi至Pn在胞元附近(步驟 91)被拂掠時，每個位置P代表天線聚集的能量與其獨特的共 用仏標頻道信號的一個辨識字(identifier)。一個無線傳送/接收 單兀(WTRU)位於獲得一獨特的共用信標頻道(步驟92)的胞元 覆蓋區域中，然後，無線傳送/接收單元(WTRU)回報所獲的的 ❹ f標辨識字至Ps(步驟94)，此ps接收由來自無線傳送/接收 單疋(WTRU)的辨識字並決定無線傳送/接收單元(WTRUs)的 位置(步驟％)，於是無線傳送/接收單元(WTRU)指定一專用頻 道至無線傳送/接收單元(WTRU)的方向(步驟98)。 本案的另-個實施例顯示於第八圖，其包含在每個區段的 -共賴道波束’不必去雜關於胞元的覆蓋區域。雖然，如 此的選擇些微的增加在胞以的干擾，但其提供了共用與專用 頻道相同的覆蓋範圍。如所示，ps具有八個位置&至A，每 _ 個代表不同的未被拂_觸制信標頻道錢，—個無線傳 送/接收皁元(WTRU)係位於位置〇 請參閱第十圖係顯示根據本案實施射U的-供選 擇的程序·。八個獨特的共用信標頻道信號被傳送至胞元中 (步驟101)的位置P〗至p8，每個位置p代表天線聚集的能量的 實體位置與其獨特的共用信標頻道信號的一個辨識字 _癒㈣。位於就»聽域巾的-個麟傳送/接收單元 (WTRU)獲得人侧特的共用信標頻道信.驟聊的其中 之並且將波束賴字獲得哪一個波束(步驟刚)回報至Μ。 201012249 ps接收來自無線傳送/接收單元^丁奶)的辨識字並決定無線 傳送/接收單元(WTRU)的位置(步驟106)。於是，PS指定一專 用頻道至無線傳送/接收單元(WTRU)的方向(步驟108)。 在此實例中，一個無線傳送/接收單元(WTRU)被設置在或 接近兩個或多個區段的邊界，此無線傳送/接收單元(WTRU) 可能有困難來辨識與哪一個區段相關聯。當無線傳送/接收單 tc(WTRU)獲得一個區段時，系統會部署磁滯現象在其指示的 規則系統中以確保無線傳送/接收單元(WTRU)在希望另一個 區段之前的某限定的時間具有—可接受的信號品質。 g相關領域中熟習此技藝之人士應可了解，波束的數目或者 是如上所述遍佈在-胞元中的波束位置已經於實例中使用。較 多或是較少數目的波束’或者是波束驗置，得由熟悉此技藝 之人任施匠思而為諸般修飾’然皆不脫如附t請範圍所欲保護 者。 14 201012249 【圖式簡單說明】 本發明之各種細節係配合較佳實施例，並參考所附圖式詳 細說明如下，其中： 第一圖：為一習用的共用頻道覆蓋架構，其在一主站與具 有四個部分重疊的寬波束的數個無線傳送/接收單元(WTRU) 之間。 第二圖：為一習用的下行鏈路專用波束架構，其在一主站 與使用專用波束的數個無線傳送/接收單元(WTRU)之間。 參 第二圖.為一胞元系統的一習用的輻射型式，該胞元系統 使用專用頻道覆蓋遍及小覆蓋區域的一個窄宽度波束與一共 用頻道覆蓋遍及寬覆蓋區域的一個全方位型式。 第四圖：為發射自一主站的一個旋轉共用頻道波束。 第四圖A.顯示共用信標頻道(common beacon channel)拂 掠的流程圖。 第五圖：為無線傳送/接收單元(WTRUs)已知的不規則分 布的波束形態。 第六圖：為具有調整成流量型式的波束寬度的波束形態。 第七圖：為具有專用與共用頻道的相等覆蓋區域之波束形 態。 第八圖：為具有專用與共用頻道的相等覆蓋區域之波束形 態。 第九圖：為一實施例的流程圖’其中共用頻道信標頻道被 拂掠。 第十圖：為一實施例的流程圖’其中獨特的共有信標頻道 15 201012249 被傳送至一胞元的不同位置。 【主要元件符號說明】 10覆蓋區域 B共用頻道波束
Pj-Pn共用頻道波束可能位置 WTRU無線傳送/接收單元 PS 主站 NrN6較窄的波束 WrW3寬波束
❿ 16

Claims (1)

  1. 201012249 七、申請專利範面·· 1. 線傳輸/接收單元(WTRU)中⑽無線通訊的裝置，該裝 接收指向-涵蓋區域周園的複數位置 有用於該波束每-個方向的—歡辨識；皮束該波束具 該特S3波束’該波束具有與該侧的波束的位置相關聯的 ❹ ❹ 波告該波束的一確認，該確認包括與該侧的 / 皮束相關聯的一偵測的特定辨識；以及 一 ^據無侧的較觸__該位難該基地台接收 一傳輸。 2.=請專利麵第〗項所述的方法，其中該 一 位置的一特定數字。 母徊 3·如申請補翻第1韻述財法，其找觸為-時間標 心該時間標記指出傳輪該波束的時間。 1標 《如申請專利範，項所述的方法，其中該 至該基地台與該微U所使用的相同時間參考。 步 5. 如申請專利範圍第4項所述的太、1 全球定位系統。斤摘方法，其中該時間參考得自於- 6. :申請專利範圍第4項所述的方法，更包 ™之間的-時賴係來發射-上鏈傳輸的修 17
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