TW201141105A - Virtual antenna array for wireless devices - Google Patents

Description

201141105 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明大體而言係關於通信系統。更具體而言，本發明 係關於用於無線裝置之虛擬天線陣列。 本申請案與2009年12月28日申請之名為「用於無線裝置 之虛擬天線陣列（VIRTUAL ANTENNA ARRAY FOR WIRELESS DEVICES)」之美國臨時專利申請案第 61/290,423號有關且主張該案之優先權，該案之全文以引 用的方式併入本文中。 【先前技術】 行動台可經由上行鏈路及下行鏈路上之傳輸與一或多個 基地台通信。上行鏈路（或反向鏈路）指代自行動台至基地 台之通信鏈路，且下行鏈路（或前向鏈路）指代自基地台至 行動台之通信鏈路。 可在多個行動台間共用無線通信系統之資源（例如，頻 寬及傳輸功率）。已知多種多重存取技術，該等技術包括 分碼多重存取（CDMA)、分時多重存取（TDMA)、分頻多重 存取（FDMA)、正交分頻多重存取（OFDMA) '單載波分頻 多重存取（SC-FDMA)，等等。 行動台可使用多種系統及方法來與其他裝置通信。因為 無線裝置中使用大量處理資源及電池電力來傳輸及接收資 料，所以可能需要使傳輸及接收機制更有效率且更有成本 效益。因此，可藉由最佳化無線裝置藉以發送及接收資料 之系統及方法來實現益處。 153141.doc 201141105 【發明内容】 本發明揭示一種用於無線通信之系統。該系統包括複數 個天線節點，該複數個天線節點經組態以：接收一傳入芦 號；自該傳入信號擷取一傳入封包的版本；及在一基於封 包之網路上發送該等版本。該系統亦包括—接收處理節 點，該接收處理節點經組態以：自該等天線節點接收該傳 入封包之該等版本；判定該等版本中之任__者是否為完整 封包，·及若該等版本中無一者完整，則基於該等版本恢復 該傳入封包的一凡整版本。該系統亦包括一傳輸處理節 點，該傳輸處理節點經組態以基於品質回饋資料在該等天 線節點中之一或多者上傳輸一傳出封包。 該等天線節點可置放成彼此相隔1〇公尺與1〇〇公尺之 間。該品質回饋資料可指示在該等天線節點中之一或多者 與-行動台之間的一或多個無線通信鍵路之一品質。該傳 輸處理節點可進-步經組態以使用該等天線節點之僅一子 集而非該等天線節點中夕$丨、.^ ^ 即點甲之至少—者來傳輸該傳出封包。該 接收處理節點可進-步經組態以在該等版本中無一者完整 之情況下使用基頻相關、求和及解妈來恢復該傳入封包的 該完整版本。該基於封包 之網路可為一網際網路協定（IP) 區域網路（LAN)。該接收虚饰μ 處理郎點可進一步經組態以藉由 使用一循環冗餘檢查（CRr、、 —、為和檢查碼或一同位位元 來判定該等版本中之任-者是否完整。 亦揭示一種用於無線通 < L之方法》自一所接收傳入信號 擷取一傳入封包的版本。在— ^ 基於封包之網路上將該等版 153141.doc 201141105 本發送至一接收處理節點。判定該等版本中之 為完整封包。若該等版本中無—者完整，則基於該等= ，復該傳入封包的-完整版本。基於品質回饋資料在複數 個天線節點中之-或多者上傳輸-傳出封包。枓在複數 —亦揭示-種用於無線通信之系統。㈣統包括—用於自 亦戶 傳人號祿取—傳人封包之版本的構件。該系統 '、匕 於在一基於封包之網路上將該等版本發送至一 收處理，點的構件。該系統亦包括用於判定該等版本中之 任一者是否衫整封包的構件。該系統亦包括用於在 版二無-者完整之情況下基於該等版本恢復該傳入封包 之一完整版本的構件。該系統亦包括用於基於品質回饋資 =複數個天線節點中之—或多者上傳輸—傳㈣包的構 亦揭不-種電腦程式產品無線通信。該電腦 含具有指令之一電腦可讀媒體。該等指令包括用於在= 於封包之網路上將版本發送至一接收處理節點的程式碼。 該等指令亦包括用於判定該等版本中之任一者是否為完整 ^的程式碼。該等指令亦包括用於在該等版本中無一者 4之it;兄下基於該等版本恢復該傳人封包之—完整版本 程式碼垓等私令亦包括用於基於品質回饋資料在複數 個天線節財之一或多者上傳輸一傳出封包的程式碼。 ，術語 無線通仏系統已成為全世界許多人進行通信之重要手 ^ 無線通化系統可提供許多行動台之通信，該等行動 之每者可由一基地台服務。如本文中所使用 I53I4I.doc 201141105 「行動台」指代可用於在無線通信系統上之語音及/或資 料通信的電子裝置。行動台之實例包括蜂巢式電話、個人 數位助理（PDA)、手持型裝置、無線數據機、膝上型電 腦個人電腦，等等。行動台可替代地被稱作一存取終端 機、行動終端機、用戶台、遠端台、使用者終端機、終端 機用戶單元、行動裝置、無線裝置、使用者設備或某一 其他類似術語。術語「基地台」指代安裝於固定位置處且 用以與行動台通信之無線通信台。基地台可替代地被稱作 存取點、節點B、演進節點㈣某一其他類似術語。 快速及，緩慢衰落以及信號路徑障礙可能在高資料速率下 比在較低資料速率下甚至更顯著地增加接收及傳輸無線射 頻（RF)信號的難度。此情形對系統容量有不利影響此係 因為重新傳輸可能消耗較多頻寬，且可能需要較高功率位 準以域保可靠通信，從而產生較多干擾4外，現存系統 中所使用之架構往往依賴於將高可靠性及全功率考慮在内 來建置每-接收器/傳輸器，因此使該等系統比按較低可 靠性標準及較低功率位準所建置之設備昂貴，該設備藉由 大量傳輸器及接收器來達成高可靠性及高功率。本發明之 系統及方法可用以完成以下各項中之一或多者：⑴增加無 線資料速率；⑺在降低總功率位準的同時改良無線信號品 質/服務品質（Q〇S) ; (3)改良故障容許度；⑷藉由減少重新 傳輸及干擾來增加系統容量；（5)藉由允許可經組合以覆蓋 -服務區域而非使用較高功率放大器之標準化接收/傳輸 模組的生產得以增加來減少基礎結構成本；及⑹藉由允許 153141.doc 201141105 傳輸器及接收器模組定位於比高成本蜂巢式塔及類似位點 便宜之許多位置中來減少基礎結構安裝成本。此外，本發 明之系統及方法可實施於行動裝置中以達成類似結果。歸 因於對功率、個人區域網路（PAN)頻寬及空間分集之行動 限制（針對基礎結構應用，並不如此嚴格地對其進行限 定），基礎結構及行動裝置的確切實施可能略有變化。 本發明之系統及方法可使用商品化接收及傳輸模組來建 置提供上述改良之接收器及傳輸器陣列。 【實施方式】 圖1展示可利用本文中所揭示之方法及設備之無線通信 系統100的實例。無線通信系統100包括多個基地台 (BS) 102a至102b及多個行動台（MS) 104a至104m。每一基地 台102a至102b提供對特定地理區域1〇63至1〇6c之通信覆 蓋。術語「小區」可指代基地台丨〇2a至〗〇2b及/或其覆蓋 區域106a至106c，此取決於使用該術語之背景。 為了改良系統容量，可將基地台覆蓋區域1 〇6a至1 〇6c分 割成多個較小區域，例如，三個較小區域1〇8a、1〇8b及 108c。可藉由各別基地台來伺服每一較小區域、 108b、108c ° 行動台104a至l〇4m通常遍佈於系統loo内。行動台1〇4a 至104m可在任何給定時刻於下行鏈路及/或上行鏈路上與 零個、一個或多個基地台1〇2&至1〇21?通信。 對於集中式架構，系統控制器110可耦接至基地台1〇2a 至102b ’且提供對於基地台1〇23至1〇2b之協調及控制。系 I53I41.doc 201141105 統控制器110可為單一網路實體或網路實體之集合。對於 分散式架構，基地台102a至102b可根據需要彼此通信。 另外，系統100可包括一或多個分散式基地台112，該等 分散式基地台可包括隔開相對較遠（例如，i 〇公尺至1 〇〇公 尺）之許多小型、便宜的天線節點。舉例而言，天線節點 可為廣泛可用之現成組件。術語Γ小型」可指示每一節點 配合於伺服器機架、機櫃、個人電腦（PC)機殼中或填充小 於所需容積之容積（例如，1 ft3、2 ft3、3 ft3、4 ft3、5 ft3 等等）的能力。術語「便宜」可指示比不在封包層級操作 之可比較節點少某一臨限值（例如，10°/。、20%、30〇/〇、 40°/〇、50°/〇等等）的成本。習知基地台102a至l〇2b可具有少 量大型、相同位置的天線β因此’若行動台1 〇4a至1 〇4m移 動至具有視線障礙物之區域’則該障礙物有可能影響由基 地台102a至l〇2b使用之所有天線上的傳輸。然而，分散式 基地台112藉由使用遠距離間隔之天線節點（例如，1〇公尺 至100公尺）來引入寬空間分集。如本文中所使用，術語 分散式基地台」指代具有如下文所描述之虛擬天線陣列 的基地台。因此，有可能即使行動台104a至104m被阻擋一 個天線節點，行動台丨〇43至！ 〇4m將仍可能能夠與其他天線 節點中之一者通信。此情形可允許行動台1〇4&至1〇4爪在傳 輸時使用較低功率，此係因為更有可能分散式基地台112 上之天線節點中的一者將接收優良信號。類似地，分散式 基地台112可使用來自天線節點之回饋資料，以選擇性地 僅在正自行動台l〇4a至l〇4m接收高品質信號的天線節點 153141.doc 201141105 (例如，所接收封包通過循環冗餘檢查（CRC)的天線節點） 上傳輸。因為未自行動台丨〇4a至i〇4m接收高品質信號之天 線節點不可能有效地將信號傳輸至行動台1〇乜至l〇4m，所 以分散式基地台112可選擇性地在天線節點之子集上傳輸 k號’藉此對鄰近通信鏈路產生較少雜訊。可在無需對行 動台104a至104m作任何更改的情況下將分散式基地台112 用於無線通信系統1 〇〇中。 系統1〇〇亦可包括一或多個行動虛擬天線陣列114，該等 行動虛擬天線陣列可包括隔開相對較遠（例如，1呎至5呎） 之夕個天線郎點。舉例而言，一個人可在上衣口袋裏具有 第一行動台104a至l〇4m，且在褲子口袋裏具有第二行動台 l〇4a至l〇4m，該第一行動台與該第二行動台經由個人區域 網路（PAN)彼此通信。行動台1〇4&至1〇4m可各自能夠與基 地台102a至102b通信。然而，若第一行動台1〇4&至1〇4m並 未自基地台102a至l〇2b接收優良信號，則第二行動台1〇4a 至104m可接收信號且與第一行動台1〇牦至i〇4m共用該信 號。因此，該兩個行動台l〇4a至i〇4m可形成共用接收資源 及傳輸資源之行動虛擬天線陣列114。 圖2為包括分散式基地台212之系統200的方塊圖。分散 式基地台212可包括接收（尺乂)處理節點216及傳輸（1^)處理 節點2 1 8 ’該等處理節點可經由天線間網路（ian)222與多 個天線節點220通信。可能有各自能夠自行動台2〇4接收信 號且將信號傳輸至行動台204之N個天線節點220。舉例而 言，行動台A 204a可與天線節點a 220a、天線節點B 220b 153141.doc •10- 201141105 及天線即點C 22〇c通信，而行動台B 2〇4b可與天線節點b 22〇b、天線節點C 220c及天線節點Ν 220η通信。該等天線 卽點220一起可形成虛擬天線陣列221。另外，天線節點 220可能能夠進行信號處理，此允許ιαν 222為基於封包 的。換言之，每一天線節點220可能能夠將所接收信號完 全解碼成封包且與Rx處理節點216共用該等封包或該等封 包之部分。因此，天線節點220可在封包層級（而非傳輸信 號層級）上通信。此情形可減少IAN 222上之負載，且將Rx 處理節點216之處理能力集中在恢復無個別天線節點220完 全接收之封包（例如，所接收封包未通過循環冗餘檢查）的 任務上。 RX處理節點216可接收在天線節點22〇處接收之封包， 且在必要時將該等封包組合成最終所接收資料。存在至少 兩種用於在分散式基地台212處接收資料的可能情境。第 一，天線節點220中之至少一者成功地接收一封包，解碼 該封包，判定該封包是否完整（例如，封包是否通過循環 冗餘檢查（CRC))，且將該封包發送至尺又處理節點216。在 此情況下，RX處理節點216可將封包發送至其目的地。在 不同情境中，無單一天線節點220接收完整封包，例如， 每一所接收信號具有如藉由CRC所判定之位元錯誤。在此 情況下，RX處理節點216可組合來自多個天線節點22〇之 不完整封包的樣本，且試圖恢復完整封包。此恢復可包括 基頻相關、求和及解碼。 TX處理節點21 8可使用來自Rx處理節點216之品質回饋 153141.doc 201141105 資料’以選擇性地使用一或多個天線節點220來傳輸信 號。舉例而言，因為行動台A 204a不與天線節點Ν 220η通 信’所以ΤΧ處理節點218可將意欲發往行動台a 204a之封

包發送至天線節點A 220a、天線節點B 220b及天線節點C 220c以便傳輸’但不發送至天線節點ν 220η。藉由不使用 天線節點Ν 220η傳輸，分散式基地台212可最小化與行動 台B 204b之通信鏈路上的非所要雜訊。同樣，若行動台β 2〇4b不與天線節點a 22〇a通信，則TX處理節點21 8可將意 欲發往行動台B 204b之封包發送至天線節點B 22〇b、天線 節點C 22〇c及天線節點N 220Nw便傳輸，但不發送至天線 節點A 220a。藉由不使用天線節點A 22〇a傳輸，分散式基 地台212可最小化與行動台A 2〇牦之通信鏈路上的非所要 雜訊。 RX處理節點216及TX處理節點218可為大容積且商用 的，但該等處理節點可能不具有網路設備建置系統⑽Bs) 可靠性。此外，十億位元乙太網路（Gigabit ;

GigE)可用於IAN 222(實施於無線系統基礎結構中時），且 藍芽或無線USB可用於IAN 222(實施於行動裝置中時）。 IAN 222可操作以組合多個天線以用於接收n _ 明之系統及方法可基於接收器位置及特性來微調傳輸天線 的使用。可使用IAN 222來共^全接收之封包，接 個別接收器可解狀樣本，且將輸㈣封包傳至灯傳輸 卜可增加時間 '空間及（可能）頻率分集，進而改良克服 RF損害（例如，視線障礙）之能力。 153141.doc •12· 201141105 分散式基地台212可與基地台控制器（BSC)224(亦被稱作 無線電網路控制器或封包控制功能）通信。基地台控制器 224可與行動交換中心（MSC)226、封包資料伺服節點 (PDSN)228或網間網路功能（iwf)、公眾交換電話網路 (PSTN)23 0(通常為電話公司）及網際網路協定（ip)網路 232(通常為網際網路）通信。行動交換中心226可負責管理 行動台204與公眾交換電話網路23〇之間的通信，而封包資 料祠服節點228可負責在行動台204與ip網路232之間投送 封包。可由RX處理節點216經由IAN 222收集完全接收之 封包及頻譜樣本，該RX處理節點216將該等完全接收之封 包與頻譜樣本組合成最終所接收資料β τχ處理節點2丨8可 選擇傳輸器，且將資料及傳輸參數發送至傳輸器。基礎結 構版本可使用或許相隔10公尺至1〇〇公尺之多個天線。ιαν 222可組合在附近（諸如建築物之屋頂）的接收器與傳輸器。 在反向鏈路（RL)基礎結構接收側上，各個單接收器可完全 解碼且共用大部分所接收壯封包。此情形可有助於減少 ΙΑΝ 222上之負載，且將處理能力集中在恢復無個別接收 器可接收之封包的任務上。可藉由基頻相關、求和及解碼 來執行此剩餘恢復，使得仍可接收此等封包。行動裝置版 本可使用PAN來組合來自單—使用者所攜帶或在該使用者 附近之多個裝置的接收天線與傳輸天線。行動台204可不 /、有用以執仃基頻#號相關、求和及解碼之計算或通信容 量，此係因為使用此技術所需要之能力可能過多。因此， 基礎釔構中之實施相比行動裝置中之實施可根據裝置容量 153141.doc 201141105 而變化。 圖3為貫施分散式基地台312之系統300的方塊圖。具體 而言，圖3說明分散式基地台312之一個可能組態中的模 組。所說明之組態可能特別適合於小型小區基礎結構應 用，該等基礎結構應用覆蓋具有損害特定天線（但不可能 同時損害所有天線）之RF信號之多個障礙物（諸如建築物及 樹木）的區域。 多個天線節點320(天線節點a 320a至天線節點ρ 320ρ組 合而形成虛擬天線陣列321)可便宜地安裝於建築物/建造物 334之頂部上且藉由便宜、易於獲得之區域網路（LAN)組件 連接以形成基於封包的IAN 322。儘管所說明之組態包括 十六個天線節點320，但本發明之系統及方法易於自少許 天線縮放至許多天線。藉由在封包層級通信，分散式基地 台3 12可較為便宜且較易於實施，亦即，與定製組件相 比’現成組件可能較為便宜且具有較廣泛的相容性。建築 物/建造物334可有利地用作射頻障礙以藉由用天線節點 320圍繞服務區域且使用建築物/建造物334分離該等服務 區域來增加容量及頻寬。如前所述，分散式基地台312可 包括RX處理節點316及丁乂處理節點318。尺又處理節點316 及TX處理節點318可裝載於公用機櫃或另一適當位置中， 只要該等該機櫃或位置連接至IAN 322即可。此外，尺又處 理節點316及TX處理節點318可裝載於同一裝置中或分開 的裝置中。分散式基地台312可與基地台控制器324通信， 基地台控制器324管理一或多個基地台1〇2&至丨〇孔及/或分 153141.doc 201141105 散式基地台312。 RX處理節點316可自天線節點320接收封包，且當需要 時在個別天線節點320中無一者接收完整封包（例如，所接 收封包中無一者通過CRC)的情況下試圖恢復封包。此恢 復可包括在反向鏈路接收側上之信號組合，且可在封包應 存在但未由個別天線節點3 2 〇中之任一者偵測到的情況^ 藉由共用完全接收之封包的混合物以及相關、求和及解碼 RF頻寬樣本來進行此恢復。 " TX處理節點318可用以選擇性地將封包自分散式基地台 3 12傳輸至行動台3〇4。在一組態中，自天線節點之前 向鏈路傳輸可能不傳輸彼此完全相同的信號，例如，一些 天線節點320可能不用來傳輸，且一些天線節點32〇可基: 關於每一天線節點32〇與行動台3〇4之鏈路之品質的品質回 饋資料而使用不同傳輸功率。 為了提供更好空間分集，天線節點320之間的距離D 336 可相對較大，例如，10公尺至1〇〇公尺。此情形可能限制 所有作用中天線節點32〇同時受阻擋之可能性。舉例而 吕，若在行動台A 304a與天線節點A 32〇a之間引入障礙 物，則在較大距離D 336之情況下，障礙物不可能亦將亦 影響與天線節點B 3鳥、天線節點c 32Ge及天線節點d 20d的通。同樣，若在行動台B 3〇仆與天線節點e 32〇e 1引入障礙物，則在較大距離D 336之情況下，障礙物 不可能將亦影響與天線節點F 32Gf'天線節點g 32〇g及天 線即點H 320h的通信。天線節點32〇之間的距離可不同。 153141.doc 201141105 舉例而言，天線節點I 320i與天線節點j 32〇J·之間的距離可 不同於天線節點K 320k與天線節點l 3201之間的距離。 藉由使用許多遠距離間隔之天線節點32〇，本發明之系 統及方法可改良故障復原性，此係因為虛擬天線陣列321 可在天線節點320受損害之情況下後退至較少天線。此 外，此組態可允許較低傳輸功率位準。具體而言，可供電 給一些基礎結構天線節點320且其他基礎結構天線節點不 用來傳輸。相反地，行動台304可使用較少傳輸功率，此 係因為該等行動台之信號將有可能由許多天線節點32〇接 收。此情形可減少行動台304上之傳輸器電力消耗。因為 當傳輸功率保持較低時可對鄰近之無線鏈路產生較少干 擾，所以亦可增加資料速率。此外，藉由使用建築物/建 造物324對服務區域進行的「扇區化」亦可增加容量，允 許傳輸功率之微調，且增加準確地接收資料之可能性。此 情形亦可減少對於消耗頻寬之封包重新傳輸及前向錯誤校 正（FEC)的需要。 本發明之系統及方法不依賴於一種類型的空中鏈路。舉 例而言，單頻網路（SFN)可使用多個正交分頻多工（〇FDM) 傳輸器，例如 MediaFLO(Qualcomm Incorporated)。寬頻 OFDM曰彳載波分割亦可允許以變化之頻率在較寬頻帶上自 多個天線發送仏號，以利用變化之頻率特定損耗。3 G式耙 型接收器技術亦可適用，例如，如行動台3〇4所見之前向 鍵路k號可呈現為同一信號之多路徑^本。另外，天線節 點320可使用多輸入/多輸出（MIM〇)技術。將虛擬天線陣列 15314J.doc •16· 201141105 與個別天線節點320中之ΜΙΜΟ組合可改良整個系統以低功 率及低干擾在高資料速率下傳輸及接收的能力。 一些多天線解決方案可在中心位置處執行所有處理，例 如’該等天線可直接將所接收信號傳輸至處理硬體。相反 地，分散式基地台312中之每一天線節點32〇可解調變、解 碼及/或以其他方式處理所接收信號以擷取封包，亦即， 天線節點320可在封包層級（而非所接收信號層級）上與 處理節點316及TX處理節點318通信。因此，與其他多天 線系統相比，本發明之系統及方法可允許更靈活地改變天 線之組態，諸如添加或移動該等天線以改良覆蓋範圍。 其他多天線技術可能不接收通信信號’而是監視天空。 該等技術不接收封包。然而，本發明之系統及方法尤其集 中在如何在獨立於傳輸側而改良接收側可靠性的同時保持 多個分散式天線節點320之使用係便宜且可靠的。本發明 之系統及方法亦可使用數位信號輸送（亦即，天線節點320 在封包層級通信）’且自天線節點320之前向鏈路傳輸可不 傳輸彼此完全相同的信號。此外，可在封包應存在但未由 個別接收器中之任一者偵測到的情況下經由共用完全接收 之封包的混合物以及相關、求和及解碼RF頻寬樣本來進行 反向鏈路接收側上的信號組合。 圖4為說明具有行動虛擬天線陣列414之系統4〇〇的方塊 圖。當針對較低頻寬個人區域網路（PAN)436及行動台404 之能力及計算資源限制予以調諧時，圖3之系統300亦可適 用於多個行動台404之集合。換言之，圖3說明本發明之系 153141.doc -17· 201141105 統及方法的基礎結構實施’而圖4說明行動組態。行動裝 置版本可使用PAN 436以組合來自單一使用者所攜帶或在 該使用者附近之多個行動台404的接收天線與傳輸天線 438。然而，此組態可能不具有用以執行基頻信號相關、 求和及/或解碼之計算、通信或電力容量。 行動虛擬天線陣列414可與一或多個標準基地台4〇2及/ 或分散式基地台312通信。行動虛擬天線陣列414可包括行 動台A 404a及行動台B 404b。舉例而言，使用者可在右側 口袋裏具有行動台A 404a且在左側口袋襄具有行動台b 404b。若行動台A 404a與基地台402通信，但使用者定位 成左側朝向基地台402 ’因此產生行動台a 404a之障礙 物，則行動台A 404a可使用PAN 436經由行動台b 404b與 基地台402通信。換言之，行動虛擬天線陣列414可判定哪 一行動台404具有與基地台402的最佳通信鍵路，且使用該 行動台404之天線438來通信，例如，在行動台a 4〇4a具有 最高品質鏈路之情況下使用天線A 438a或在行動台b 4〇4b 具有最高品質鏈路之情況下使用天線B 438b。此情形可允 許行動台404在傳輸時使用較少功率，此係因為將使用最 佳鏈路。當正在通信之行動台404不是意欲接收端時，可 將自基地台402接收之信號傳遞至行動虛擬天線陣列414内 之意欲行動台404。 行動虛擬天線陣列414可包括兩個以上行動台，且可覆 蓋比人大的附近。舉例而言，汽車中之導航系統、智慧型 手機及膝上型電腦可形成行動虛擬天線陣列414。 153141.doc •18- 201141105 圖5為說明分散式基地台512之方塊圖。此分散式基地台 512可包括組合而形成虛擬天線陣列52m個天線節點 520’亦即’天線節點八52〇a、天線節點b通及天線節 點Ν 520η形成虛擬天線陣列節點521。每一天線節點52〇可 包括用於通信及信號處理目的之各種組件。舉例而言，天 線節點520可包括用以與基於封包之IAN 522建立介面之介 面模組54〇(例如，十億位元乙太網路卡）。天線節點52〇亦 可包括用以解調變所接收符號之解調變器542;用以執行 循環冗餘檢查之CRC模組549 ;及用以自傳入信號擷取傳 入封包546(例如，反向鏈路封包）之解碼器544。天線節點 520亦可包括用於轉換至封包層級及自封包層級轉換之其 他模組（圖中未展示）。 可將傳入封包546發送至RX處理節點516。若傳入封包 546中之至少一者為完整封包548，則分散式基地台Η:可 將完整封包發送至基地台控制器324且接著發送至其目的 地。然而，若來自所有天線節點520之傳入封包546為不完 整封包550 ’則RX處理節點516可試圖由不完整封包55〇恢 復完整封包548。具體而言’ RX處理節點516可使用基頻 相關模組552執行基頻相關，使用求和器554執行求和，及 使用解碼器556將經求和之資料解碼成完整封包548。此可 包括錯誤校正碼，例如，迴旋碼、里德所羅門（Ree(j_ Soloman)碼、漢明（Hamming)碼、渴輪碼、低密度同位檢 查碼（LDPC)，等等。 分散式基地台512亦可包括TX處理節點518，TX處理節 153141.doc •19· 201141105 點518選擇性地經由虛擬天線陣列521傳輸傳出封包56〇(前 向鏈路封包）。具體而言，TX處理節點518可使用品質回饋 資料558來判定應使用哪些天線節點520將傳出封包56〇(例 如，前向鏈路封包）發送至行動台304。品質回饋資料558 可為指示一或多個天線節點520與特定行動台3〇4之間的一 或多個無線通信鍵路之品質的任何資料。舉例而言，品質 回饋資料558可指示天線節點A 520a及天線節點B 52〇15當

前具有與特定行動台304之優良通信鏈路，但天線節點N 520η不具有與行動台3〇4之優良通信鏈路。τχ處理節點 518可使用此資料判定意欲發往行動台3〇4之傳出封包56〇 應在天線節點A 520a及天線節點B 520b上（而非天線節點Ν 520η)上予以發送。此情形可節省電力且消除在其他無線 通信鏈路（亦即，至其他行動台3〇4之鏈路）上的非所要干 擾。 因此’天線節點520可自ΤΧ處理節點518接收傳出封包 560，且將傳出封包56〇處理成傳出信號561。換言之，天 線節點520可包括520用以產生傳出信號561之編碼器543、 資料擾碼器545及調變器547。此外，天線節點52〇可包括 用以接收傳入信號及傳輸傳出信號561之一或多個天線 539。 圖ό為說明使用分散式基地台512來接收資料之方法6〇〇 的流程圖。具體而言’圖6說明在無單一天線節點52〇接收 完整封包548時之接收方法600 ^最初，分散式基地台512 可自行動台304接收反向鏈路信號（661)。虛擬天線陣列521 153141.doc •20· 201141105 中之天線節點520中的一或多者可接收反向鏈路信號。分 散式基地台512可自反向鏈路信號擷取反向鏈路封包之第 一版本（662) ’例如，天線節點Λ 520a可解調變、解碼及/ 或以其他方式處理反向鏈路信號以產生反向鏈路封包 546。分散式基地台512可自反向鏈路信號擷取反向鏈路封 包之第二版本（664)，例如，天線節點B 520b亦可經由解調 變、解碼等等來產生同一反向鏈路封包546之一版本。分 散式基地台512亦可自反向鏈路信號擷取反向鏈路封包= 額外版本（666)，例如，天線節點N 52〇n亦可產生同一反向 鏈路封包546之一版本。天線節點52〇可將反向鏈路封包之 該等版本發送至分散式基地台512中的RX處理節點 516(667)。接著，分散式基地台512可判定傳入封包反 向鏈路封包)之第-版本、第二版本或額外版本中之任一 者是否為完㈣包548(668)。此判定（668)可㈣任何適當 方法（例如，CRC、總和檢查碼 '同位位元或其他散列函 數）來判定所接收封包546是否包括位元錯誤。可對天線節 點咖或RX處理節點516執行此判定（668)。若無反向鍵路 封包546之版本完整，則Rx處理節點川可使用數位信號 處理(DSP)由反向鏈路封包-之第一版本、第二版本及/ 或額外版本恢復完整封包548(㈣）。換言之，可使用基頻 :目關、求和及解碼由兩個或兩個以上不完整封包別恢復 完聲封包548。若反向鏈路封包546之版本中的至少一者完 整’或在⑽之後’則分散式基地台512可將完整反向鏈 ί ^ 548發送至目的地（672)，例如，發送至基地台控制 153I41.doc -21 - 201141105 器224，基地台控制器224將該封包投送至封包資料伺服節 點228且接著投送至網際網路232。 可藉由對應於圖7所說明之構件附加功能區塊7〇〇的各種 硬體及/或軟體組件及/或模組來執行上文所描述之圖6的方 法6〇〇。換言之，圖ό所說明之區塊661至672對應於圖7所 說明之構件附加功能區塊761至772。 圖8為說明使用分散式基地台512來傳輸資料之方法8〇〇 的广程圖。ΤΧ處理節點5丨8可接收指示複數個天線節點 520與行動台204之間的鏈路之品質的品質回饋資料 5 5 8(874)。ΤΧ處理節點518亦可自基地台控制器224接收前 向鏈路封包560(876)。前㈣路封包56〇可意欲傳輸至行動 台204。ΤΧ處理節點518可基於品質回饋資料558來判定使 用天線節點520中之哪一者來傳輸前向鏈路封包56〇(878)。 換言之，若特定天線節點52〇並非正在高品質下自行動台 l〇4a至l〇4m接收信號，則同一天線節點52〇上之傳輸也許 將不可能有效地到達行動台2〇4。舉例而言，可由使用者 在信雜比(SNR)、錯誤率或其他適當度量方面定義及/或調 整可接受品質位準。接著，若在特定天線節點52〇處接收 之資料達到品質位準，則天線節點52〇可用來傳輸。分散 式基地台512可使用一或多種技術（例如，編碼、資料擾 碼、調變等等）將前向鏈路封包56〇處理成前向鏈路信號 % 1 (879)。可藉由丁又處理節點5丨8或天線節點52〇來執行處 理（879)。分散式基地台512可使用經判定之天線節點⑽來 傳輸前向鏈路信號561(88〇)。因此，在一組態中，可使用 J53141.doc -22- 201141105 分散式基地台512中之天線節點520之僅一子集來傳輸 (880)，且一或多個天線節點52〇靜止。 可藉由對應於圖9所說明之構件附加功能區塊9〇〇的各種 硬體及/或軟體組件及/或模組來執行上文所描述之圖8的方 法800 °換言之’圖8所說明之區塊874至880對應於圖9所 說明之構件附加功能區塊974至980。 圖10說明可包括於無線裝置1001内之某些組件。無線裝 置1001可為行動台104a至104m、基地台102a至102b、行動 虛擬天線陣列114之部分，或分散式基地台112之部分。 無線裝置1001包括處理器1〇〇3。處理器1〇〇3可為通用單 晶片或多晶片微處理器（例如，ARM)、專用微處理器（例 如，數位信號處理器（DSP))、微控制器、可程式化閘陣 列等等。處理器1〇〇3可被稱作中央處理單元（cpu)。儘 管圖ίο之無線裝置1001中僅展示單一處理器1〇〇3，但在替 代、，且態中，可使用處理器（例如，ARM與Dsp)之組合。 無線裝置1001亦包括記憶體⑽5。記憶體1〇〇5可為能夠 儲存電子資訊之任何電子組件。記憶體聰可體現為隨機 存取記憶邮AM)、唯讀記憶體(R〇M)、磁碟儲存媒體、 光學儲存媒體、RAM中之快閃記憶體裝置、與處理器—起 包括之機載記憶體、EPR〇M記憶體、EEpR〇M記憶體、暫 存器等等（包括其組合 資料刪及指令觸可儲存於記憶體刪中。指令聊 可藉由處理器1003執行以實施本文中所揭示之方法。執行 該等指令蘭可涉及使用儲存於記憶體刪中之資料 ^ 53141.doc 201141105 1007。另外，可將指令1〇〇9a及資料i〇〇7a載入至處理器 上。 無線裝置1001亦可包括傳輸器1011及接收器1013，以允 許在無線裝置1001與遠端位置之間傳輸及接收信號。傳輸 器1011及接收器1013可被統稱為收發器1015。天線1〇17可 電耦接至收發器1015。無線裝置1001亦可包括（圖中未展 示）多個傳輸器、多個接收器、多個收發器及/或多個天 線。 無線裝置10 01之各種組件可藉由一或多個匯流排耗接在 一起，該一或多個匯流排可包括電力匯流排、控制信號匯 流排、狀態信號匯流排、資料匯流排等等。為清楚起見， 在圖10中將各種匯流排說明為匯流排系統1019。 本文中所描述之技術可用於各種通信系統，包括基於正 交多工方案之通信系統。此等通信系統之實例包括正交分 頻多重存取（OFDMA)系統、單載波分頻多重存取（SC-FDMA)系統，等等。〇FDMA系統利用正交分頻多工 (OFDM) ’ OFDM係將整個系統頻寬分割成多個正交副載波 之調變技術。此等副載波亦可被稱作載頻調、頻格（bin)等 等。在OFDM情況下，每一副載波可由資料獨立地調變。 SC-FDMA系統可利用交錯FDMA(IFDMA)在分佈於系統頻 寬上之副載波上傳輸，利用局部fdma(lfdma)在鄰近副 載波之一區塊上傳輸，或利用增強型fdma(efdma)在鄰 近副載波之多個區塊上傳輸》—般而言，在OFDM情況 下，在頻域中發送調變符號，且在SC-FDMA情況下，在 153141.doc -24· 201141105 時域中發送調變符號。 在以上描述中，有時結合各種術語使用參考數字。在結 合參考數字使用術語時，此意欲指代諸圖中之一或多者中 所不之特定7G件。在無參考數字之情況τ使用術語時，此 意欲大體上指代該術語。 術語「判定」涵蓋廣泛多種動作，且因此，「判定」可 包括推算、計算、處理、導出、調查、查找（例如，在 表、資料庫或另一資料結構中查找）、查明及其類似者。 又’「判定」可包括接收（例如，接收資訊）、存取（例如， 存取記憶體中之資料）及其類似者。又，「判定」可包括解 析、選擇、挑選、建立及其類似者。 除非另有明確指;t ’否則片S「基於」不意謂「僅基 於」。換S之，片語「基於」描述「僅基於」及「至少基 於」兩者。 應將術語「處理器」廣泛地解釋為涵蓋通用處理器、中 央處理單元（CPU)、微處理器、數位信號處理器（Dsp)、控 制器、微控制器、狀態機等等。在一些情況下，「處理 器」可指代特殊應用積體電路（ASIC)、可程式化邏輯裝置 (PLD)、場可程式化閘陣列（FpGA)，等#。術語「處理 器」可指代處理裝置之組合，例如，一 Dsp與一微處理器 之組合、複數個微處理器、一或多個微處理器結合一Dsp 核心或任一其他此組態。 應將術語「記憶體」廣泛地解釋為涵蓋能夠儲存電子資 訊之任一電子組件。術語記憶體可指代各種類型之處理器 153141.doc •25· 201141105 可讀媒體，諸如隨機存取記憶體(RAM)、唯讀記憶體 (ROM)、非揮發性隨機存取記憶體（nvram)、可程式化唯 讀記憶體(PROM)、可抹除可程式化唯讀記憶體 (EPROM)、電可抹除PR〇M(EEpR〇M)、快閃記憶體、磁性 或光學資料儲存器、暫存器，等等。若處理器可自記憶體 讀取資訊及/或將資訊寫入至記憶體，則稱記憶體與處理 器電子通信。與處理器成一體之記憶體與該處理器電子通 信。 應將術&令」及「程式碼」廣泛地解釋為包括任何 類型之電腦可讀語句。舉例而言，術言吾「指令」及「程式 碼」可指代-或多個程式、常式、子常式、函式、程序： 等等才曰及「程式碼」可包含單一電腦可讀語句或 許多電腦可讀語句。 本文中所描述之功能可實施於硬體、軟體、韌體或其任 一組合中。若以軟體來實施，則可將功能作為-或多個指 令而儲存於電腦可讀取媒體上。術語「電腦可讀媒體」或 「電腦程式產品」指代可由電腦存取之任一可用媒體叫乍 為實例而非限制，電腦可讀媒體可包含ram、麵、 EEPROM、CD-ROM或其他光碟儲存器、磁㈣存器或其 他磁性儲存裝置’或可用以攜載或儲存呈指令或資料結構 之形式的所要程式碼且可由電腦存取的任何其他媒體。如 本文中所使用，磁碟及光碟包括緊密光碟(CD)、雷射光 碟、光碟、數位影音光碟（DVD)、軟性磁碟及光 碟，其中磁碟通常以磁性方式再生資料，而光碟藉由雷射 153141.doc -26. 201141105 以光學方式再生資料。 亦可在傳輸媒體上傳輸軟體或指令。舉例而言，若使用 同軸電纜、光纖纜線、雙絞線、數位用戶線（DSL)或無線 技術（如紅外線、無線電及微波）而自網站、伺服器或其 他遠端源傳輸軟體’則將同轴電纜、光纖纜線、雙絞線、 DSL或無線技術（諸如紅外線、無線電及微波）包括於傳輸 媒體之定義中。 本文中所揭示之方法包含用於達成所描述方法之一或多 個步驟或動作。方法步驟及/或動作可在不脫離申請專利 範圍之範疇的情況下彼此互換。換言之，除非正在描述之 方法的適當操作需要步驟或動作之特定次序，否則在不脫 離申請專利範圍之範疇的情況下，可修改特定步驟及/或 動作之次序及/或使用。 另外，應瞭解，用於實施本文中所描述之方法及技術的 模組及/或其他適當構件（諸如藉由圖6至圖9所說明之模組 及構件）可由裝置下載及/或以其他方式獲得。舉例而言， 可將裝置耦接至伺服器以促進用於實施本文中所描述之方 法的構件之轉移。或者，可經由儲存構件（例如，隨機存 取記憶體（RAM)、唯讀記憶體（R0M)、諸如緊密光碟（cd) 或軟性磁碟等等之實體儲存媒體）來提供本文中所描述之 各種方法，使得在將儲存構件耦接或提供至該裝置後裝置 即可獲得該等各種方法。此外，可利用任何其他適合用於 將本文中所描述之方法及技術提供至裝置的技術。 應理解，申請專利範圍不限於上文所說明之精確組態及 153141.doc -27- 201141105 ，且件在不脫離中請專利範圍之範相情況下，可在本文 中所描述之系、統、方法及設備之配置、操作及細節方面作 出各種修改、改變及變化。 【圖式簡單說明】 圖1展示可利用本文中所揭 系統的實例； 示之方法及設備之無線通信 圖2為包括分散式基地台之系統的方塊圖； 圖3為實施分散式基地台之系統的方塊圖； 圖4為說明具有行動虛擬天線陣列之系統的方塊圖； 圖5為說明分散式基地台之方塊圖； 圖6為說明使用分散式基地台來接收資料之方法的流程 附加功能區塊（means-輪資料之方法的流程 圖7說明對應於圖6之方法的構件 plus-function block); 圖8為說明使用分散式基地台來傳 圖； 圖9說明對應於圖8之方法的構件附加功能區塊；及 圖10說明可包括於無線裝置内之某些組件。 【主要元件符號說明】 100 無線通信系統 102a 基地 台 102b 基地 台 1 04a 行動 台 104b 行動 台 153141.doc -28 · 201141105 104c 行動台 104d 行動台 104e 行動台 104f 行動台 l〇4g 行動台 104h 行動台 104i 行動台 104j 行動台 104k 行動台 1041 行動台 104m 行動台 106a 特定地理區域/基地台覆蓋區域 106b 特定地理區域/基地台覆蓋區域 106c 特定地理區域/基地台覆蓋區域 108a 較小區域 108b 較小區域 108c 較小區域 110 系統控制器 112 分散式基地台 114 行動虛擬天線陣列 200 糸統 204a 行動台A 204b 行動台B 212 分散式基地台 153141.doc -29- 201141105 216 接收（RX)處理節點 218 傳輸（TX)處理節點 220a 天線節點A 220b 天線節點B 220c 天線節點C 220n 天線節點N 221 虛擬天線陣列 222 天線間網路（IAN) 224 基地台控制器（BSC) 226 行動交換中心（MSC) 228 封包資料伺服節點（PDSN) 230 公眾交換電話網路（PSTN) 232 網際網路協定（IP)網路 300 系統 304a 行動台A 304b 行動台B 312 分散式基地台 316 RX處理節點 318 TX處理節點 320a 天線節點A 320b 天線節點B 320c 天線節點C 320d 天線節點D 320e 天線節點E 153141.doc -30- 201141105 320f 天線節點F 320g 天線節點G 320h 天線節點Η 320i 天線節點I 320j 天線節點J 320k 天線節點K 3201 天線節點L 320m 天線節點Μ 320n 天線節點Ν 320〇 天線節點0 320p 天線節點Ρ 321 虛擬天線陣列 322 天線間網路（IAN) 324 基地台控制器 334 建築物/建造物 336 天線節點320之間的距離D 400 系統 402 標準基地台 404a 行動台A 404b 行動台B 414 行動虛擬天線陣列 436 個人區域網路（PAN) 438a 天線A 438b 天線B 153141.doc -31 - 201141105 512 分散式基地台 516 RX處理節點 518 TX處理節點 520a 天線節點A 520b 天線節點B 520n 天線節點N 521 虛擬天線陣列 522 天線間網路（IAN) 539 天線 540 介面模組 542 解調變器 543 編碼|§ 544 解碼器 545 資料擾碼器 546 傳入封包 547 調變器 548 完整封包 549 CRC模組 550 不完整封包 552 基頻相關模組 554 求和器 556 解碼器 558 品質回饋資料 560 傳出封包 153141.doc -32- 201141105 561 傳出信號 700 構件附加功能區塊 761 構件附加功能區塊 762 構件附加功能區塊 764 構件附加功能區塊 766 構件附加功能區塊 767 構件附加功能區塊 768 構件附加功能區塊 770 構件附加功能區塊 772 構件附加功能區塊 900 構件附加功能區塊 974 構件附加功能區塊 976 構件附加功能區塊 978 構件附加功能區塊 979 構件附加功能區塊 980 構件附加功能區塊 1001 無線裝置 1003 處理器 1005 記憶體 1007 資料 1007a 資料 1009 指令 1009a 指令 1011 傳輸器 153141.doc •33- 201141105 1013 接收器 1015 收發器 1017 天線 1019 匯流排系統 153141.doc -34

Claims (1)

1. 201141105 七、申請專利範圍： 1. 一種用於無線通信之系統，其包含： 複數個天線節點，其中該等天線節點經組態以接收_ 傳：㈣，自該傳入信號操取_傳入封包的版本且在 一基於封包之網路上發送該等版本； 一接收處理節點’其中該接收處理節點經組態以自該 =線節點接收該傳人封包之該等版本，判定該等版本 之任-者是否為完整封包，且若該等版本中無一者完 整’則基於該等版本恢復該反向鍵路封包的一完整版 本；及 一傳輸處理節點，其中該傳輸處理節點經組態以基於 品質回饋資料在該等天線節點中之一或多者上傳輸一傳 出封包。 2. 如請求们之系統’其中該等天線節點置放成彼此相隔 10公尺與100公尺之間。 3. 如凊求項!之系統’其中該品質回饋資料指示在該等天 線節點中之一或多者與一行動台之間的一或多個無線通 信鏈路之一品質。 4·如明求項1之系統，其中該傳輸處理節點進一步經組態 以使用„玄等天線節點之僅一子集而非該等天線節點中之 至少一者來傳輸該傳出封包。 5.如凊求項1之系統，其中該接收處理節點進一步經組態 以在該等版本中無一者完整之情況下使用基頻相關、求 和及解碼來恢復該傳入封包的該完整版本。 153141.doc 201141105 月长項1之系統’其中該基於封包之網路為一網際網 路協定（IP)區域網路（LAN)。 7. 如請求们之系統，其中該接收處理節點進一步經組態 以藉由使用-循環冗餘檢查（CRC)、—總和檢查碼或一 同位位元來判定該等版本中之任-者是否完整。 8. —種用於無線通信之方法其包含·· 自-所接收傳人信號榻取—傳人封包的版本； 基於封包之網路上將該等版本發送至一接收處理 節點； 判定該等版本中之任一者是否為完整封包； 〇等版本中無—者完整之情況下基於該等版本恢復 該傳入封包的—完整版本；及 ；質回饋資料在複數個天線節點中一 傳輸-傳出封包。 9·如清求項8之古、上 1Λ ν 方法’其進一步包含使用置放成彼此相隔 1 〇公尺與100公 & 尺之間的該荨天線節點來接收該傳入信 1 0 ·如請求項9之 線節點中之一 鍵路之_。 方法’其中該品質回饋資料指示在該等天 或多者與一行動台之間的一或多個無線通 質。 11 ·如請求項8之 之僅—子集而 12.如請求項8之 和及解碼》 #法’其中該傳輸包含使用該等天線節點 非該等天線節點中之至少一者。 方法’其中該恢復包含使用基頻相關、求 153l41.doc 201141105 如咕求項$之方法，其中該基於封包之網路為一網際網 路協定（IP)區域網路（LAN)。 14·如請求項8之方法，其中該判定包含使用一循環冗餘檢 查（CRC)、一總和檢查碼或一同位位元。 15. —種用於無線通信之系統，其包含： 用於自一所接收傳入信號擷取一傳入封包之版本的構 件； 用於在一基於封包之網路上將該等版本發送至一接收 處理節點的構件； 用於判定該等.版本中之 壬一者是否&完整肖包的構 用於在該等版本中無一者完整之情況下基於該等版本 恢復該傳入封包之一完整版本的構件；及 用於基於品質回饋資料在複數個天線節點中之一或多 者上傳輸一傳出封包的構件。 16. 如請求項1 5之系統， 相隔10公尺與100公 入信號的構件。 其進一步包含用於使用置放成彼此 尺之間之該等天線節點來接收該傳 17. =ίΓ6之系統，其中該品f回饋資料指示在該等天 =:::多者與-行動台之—線通 18. 如請求項丨5之系統其中玆 用該等天線節點之僅-Μ㈣傳輸之構件包含用於使 一者來傳輪該傳出封包的構件。該#天線卽點中之至少 15314J.doc 201141105 19. 如4求項15之系統，其中該用於恢復之構件包含用於使 用基頻相關、求和及解碼的構件。 20. 如請求項15之系統，其中該基於封包之網路為一網際網 路協定（IP)區域網路（LAN) » 21. 如請求項15之系統’其中該用於判定之構件包含用於使 用一循環冗餘檢查（CRC)、—總和檢查碼或—同位位元 的構件。 22·^種用於無線通信之電腦程式產品，該電腦程式產品包 含具有指令之一電腦可讀媒體，該等指令包含： 用於自一所接收傳入信號擷取一傳入封包之版本的程 式碼； 用於在一基於封包之網路上將該等版本 處理節點的程式碼； 用於判定該等版本中之任一者是否為完整封包的程式 碼； 用於在該等版本中無-者完整之情況下基於該等版本 恢復該傳入封包之一完整版本的程式碼；及 用於基於品質回饋資料在複數個天線節點中之一或多 者上傳輸一傳出封包的程式碼。 23.如請求項22之電腦程式產品，其中該等指令進_步包含 用於使用置放成彼此相隔1〇公尺與1〇〇公尺之間之該等 天線節點來接收該傳入信號的程式碼。 24·如請求項23之電腦程式產品，其中該品質回饋資料指示 在該等天線節點中之—或多者與—行動台之間的—或多 153141.doc 201141105 個無線通信鏈路之一品質。 25·如請求項22之電腦程式產品，其中該 人土 用於傳輸之程式碼 包3用於使用該等天線節點之僅 者來傳輪該傳$封包的程式 即 點中之至少一者炎# ^ 于杲而非該等天線… 蝎 153141.doc