TWI264888B - Method and apparatus for reducing transient impacts of beam switching in a switched beam antenna system - Google Patents

Description

1264888 五、發明說明（2) .修正，仍會期望最小化此等效應。當在一預定波束場型中 相隔甚遠的波束之間切換時，譬如在三波束系統中直接從 一左波束切換成一右波束時，此等影響很可能更為彰顯。 發明内容 本發明是一種減低因一切換波束天線系統中之波束切 換而造成之暫態衝擊的方法及裝置。本發明介紹一種解決 因切換波束天線系統中之波束切換所造成之接收信號突然 變化而引發之問題的方法一切換波束天線系統產生複數個 預定波束，且依據該等波束每一者之測量結果將目前波束 位置切換成該等複數個預定波束之一者。週期地測量該等 0數個預定波束之每一者的接收信號品質。然後判斷依該 等測量判斷之一最好波束是否異於一目前波束。若目前波 束異於該最好波束，則依據該最好波束與目前波束之間的 間隔將目前波束切換成該最好波束或是在該預定波束場型 内介於該最好波束與目前波束間之一中間波束。 實施方式 在下文中，術語"WTRU 〃非侷限性包含一使用者設 備，一行動台，一固接式或行動用戶單元，一呼叫器，一 無線區域網路用戶台，或是能夠在一無線環境内運作的任 何其他裝置類型。在下文中，術語 > 基地台〃非侷限性包 一 B節點（N 〇 d e - B ) ’ 一網點控制器（s i t e ¥〇 n t r ο 1 1 e r )，一存取點或是在一無線環境内的任何其他 介接裝置類型。 本發明之特徵可被併入一積體電路（I C )内或是被規

第7頁 1264888 五、發明說明（4) .該等複數個預定波束之每一者的同時監測頻道品質（步驟 2 0 2 )。程序2 0 0的開始可為以一觸發信號（譬如一計時 器）起動，或者可為定期的、不定期的或連續的。若程序 2 0 0是連續的，則一新程序會在該程序到達結束時自動地 起動。 WTRU 102首先登錄於一胞元並選擇一波束。稍後該 W T R U 1 0 2可與多個胞元聯絡（例如用來軟性結合於C D Μ A系 統内），且在與多個胞元聯絡的同時選取最好波束。 然後WTRU 1 0 2判斷由頻道品質測量判斷的最好波束是 否異於目前被用來與已登錄基地台1 0 4聯絡的目前波束 m 步驟2 0 4 )。若該最好波束異於目前波束，則W T R U 1 0 2 起動一波束切換程序。若目前波束是該最好波束，則維持 目前波束。 視需要，W T R U 1 0 2可在切換波束之前先判斷從波束上 次被切換後起算是否已經過一段預定時期以便防止太過頻 繁的波束切換（步驟2 0 6 )。若目前波束已經過該預定時 期，則程序2 0 0前進到步驟2 0 8以切換波束。若尚未經過該 預定時期，則程序2 0 0回到步驟2 0 2。 在將目前波束切換成最好波束之前，W T R U 1 0 2判斷目 前波束是否可被直接切換成該最好波束。若目前波束可被 接切換成最好波束，則將目前波束直接切換成最好波束 ®(步驟2 1 2 )。如下文所將詳述，若目前波束無法被直接 切換成最好波束，則將目前波束切換成位在目前波束與最 好波束間之一中間波束（步驟2 1 0 )。

第9頁 1264888 五、發明說明（5) . 在步驟2 0 8，程序2 0 0以目前波束與最好波束間之波束 間隔為基礎且視需要以某些因子（非侷限性包含頻道狀態 資訊及信號品質測量）為基礎作出判斷。若目前波束與最 好波束間之波束間隔超過可被預先決定或視需要取決於某 些因子（非侷限性包含頻道狀態資訊及信號品質測量）之 一閾值，則程序2 0 0判斷目前波束無法被直接切換成最好 波束。 作為一簡單實例，若複數個波束被依一預定波束場型 產生藉此使該等波束等寬且以被稱為1段差（1 s t e p )的 度數等距間隔，則程序2 0 0可以該預定波束場型内之最好 g束與目前波束間的間隔段差數為基礎作出判斷（因為段 差數X固定間距等於目前波束與最好波束之間的波束間 隔）。第3圖是複數個定向波束之一預定波束場型的一個 實例。在第3圖中，預先定義出共計八（8 )個波束， 其為等寬並以1段差等距間隔。但是，應理解到第3圖僅被 提供為一實例，任何數量的波束皆可使用，本發明不應被 解釋為侷限於任何特定波束數量。等寬和等距間隔亦僅被 提供為一實例，本發明不應被解釋為侷限於等寬且等距間 隔的波束。假設波束h是目前波束且波束b5在頻道品質測 量後轉變成最好波束，則WTRU 1 02判斷波束、與波束b5之 ^的段差數量（亦即四段差）。若此間隔大於預定段差數 I (亦即大於一預定波束間距），貝彳W T R U 1 0 2避免從波束 h直接切換成波束1)5。若此間隔在預定段差數以内，則 WTRU 1 02從波束h直接切換成波束1)5。應理解到具有一用

第10頁 1264888 五、發明說明（6) .於直接切換成最好波束之預定波束間隔閾值的情況只是一 實例，本發明不應被解釋為侷限於預定閾值。 視需要，一較接近目前波束的波束可被選為一中間波 束以供從目前波束轉換到最好波束，因為較接近目前波束 的波束更有可能相容於目前接收器參數譬如頻道係數評 估。選擇一較接近目前波束的波束很可能會更大幅地減低 暫態衝擊，但導致較慢切換成最好波束。因此，選擇介於 目前波束與最好波束之間的中間波束是一種在較少暫態衝 擊與較快切換之間的權宜，此將在下文詳述。 波束切換模式可被以減緩波束切換程序之效能衝擊對 01突然切換之效能衝擊的兩者權宜為基礎而決定。在系統 使用八個波束的第3圖實例中，從波束、到波束b5的波束切 換模式可為1)1-132-133-134-135或131-133-135，視效能要求而定。應 理解到上述切換模式僅被提供為一實例而非限制，且波束 切換模式不一定要是等間隔的，而是可為任何模式，譬如 bj、b2、b5或是h、b2、b4、b5，且一些波束可比其他波束 寬。 此種漸進切換改善WTRU 1 0 2接收器的效能。舉例來 說，在一分碼多向進接（CDMA ) RAKE接收器中，漸進切換 很可能容許R A K E指示服務（f i n g e r s )有更多路徑被成功 2也解調變而不至於在切換一波束的同時於頻道係數評估中 ^然沒有。 波束切換中介於兩定向波束之間的中間波束可為一全 向場型。舉例來說，假設一系統使用三（3 )個波束（亦

1264888 五、發明說明（7) -及一右波束、一全向場型、及一左波束），一左波束是一 目前波束且一右波束被判斷為最好波束，則WTRU 1 02避免 從左波束直接切換成右波束。事實上，WTRU 1 02先從左波 束切換成全向場型，然後從全向場型切換成右波束。本發 明之方法可被應用於使用三以上之波束的情況。 第4圖是一依據本發明被建構為減低切換波束天線系 統中之波束切換暫態衝擊之裝置4 0 0的方塊圖。裝置4 0 0包 括一切換波束天線4 0 2、一波束操控單元4 0 6、一接收器/ 發射器4 0 4、一測量單元4 0 8及一控制器4 1 0。切換波束天 線4 0 2包括複數個天線元件，其用於除了視需要產生一全 場型更產生複數個定向波束。波束操控單元4 0 6是用來 將一目前波束操控成複數個定向波束之一者或是操控成全 向場型。接收器/發射器4 0 4從切換波束天線4 0 2接收信號 且將這些信號送到測量單元4 0 8。測量單元4 0 8是基帶處理 單元的一部分且用於測量從切換波束天線4 0 2接收之信號 的品質。控制器4 1 0控制著裝置4 0 0的所有元件及前文所述 用來切換波束的程序。 本發明並不侷限於二維波束切換。本發明亦可應用於 三維空間内的波束切換。本發明並不侷限於單天線系統， 其亦可應用於一多天線系統，其中一以上的波束被同時控 〇 _ 儘管已在較佳實施例中依特定組合說明本發明的特徵 和元件，每一特徵或元件得為不連同較佳實施例之其他特 徵和元件而被單獨地使用，或者是以有或沒有本發明之其

第12頁 1264888 五、發明說明（8) .他特徵和元件的多種組合使用。 画國圓1 第13頁 1264888 圖式簡單說明 .第1圖是一依據本發明之無線通信系統的簡圖。 第2圖是一依據本發明減低一切換波束天線系統中之波束 切換暫態衝擊之程序的流程圖。 第3圖是一依據本發明由一切換波束天線系統產生之波束 場型的實例。 第4圖是一依據本發明被建構為減低切換波束天線系統中 之波束切換暫態衝擊之裝置的方塊圖。 主要元件符號說明： b^bg波束 WTRU 無線傳輸/接收單元 1 00 無 線 通 信 系 統 102 WTRU Φ〇4 基 地 台 106 胞 元 200 依 據 本 發 明 減 低 因 一切 換 波 束天 線 系 統 中之波 束切換 而 造 成 之 暫 態 衝 擊 之程 序 的 流程 圖 402 切 換 波 束 天 線 404 接 收 器 /發射 哭 406 波 束 操 控 單 元 408 測 量 單 元 410 控 制 器

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Claims (1)

1264888 4 λ i----賊 941_n Ιο^ΰ, ,8~H^ 六、申請專利範圍 …’一 一 1 · 一種減低因切換波束天線系統中之波束切換所造成之 暫態衝擊的方法，該切換波束天線系統產生複數個預 定波束且依據各該等波束的測量結果將一目前波束位 置切換成該等複數個預定波束之其一，該方法包括： (a )測量各該等複數個預定波束的信號品質； (b )判斷藉由該等測量所判斷的一最好波束是否異於 一目前波束； (c )若該最好波束異於該目前波束，則判斷是否 < 將 该目前波束直接切換成該最好波束，否則回到步 ♦，驟（a );及 (d )若可直接將該目前波束切換成該最好波束，則將 f目前波束直接切換成該最好波束，否則將該目 、〕波束切換成一位在該目前波束與該最好波束間 的中間波束。 2將一如、士申請專利範圍第1項的方法，更包括以下步驟··判斷 定時期束ΐ!換成該目前波束後起算是否已經過-段孩 '稭此若尚未過完該預定時期則回到步驟 3.如&」且若已經過該預定時期則前進到步驟（c)。 該最好 '專利範圍第1項的方法，其中該中間波束是一比 4 Λ束更接近該目，波束的波束。 向場；睛專利範圍第1項的方法’其中該中間波束是-全

’其中該等複數個波束 前波束是在該三維空間 5 · _如申請專利範圍第1項的方法 在一維空間中加以定義以及該目

1264888 案號 94103480 年月 ί曰 修正 六、申請專利範圍 内切換。 6. 如申請專利範圍第1項 在二維空間中加以定義以 内切換。 7. 如申請專利範圍第1項 的波束，藉此將每一波束 好波束。 8. 如申請專利範圍第1項 以該目前波束與該最好波 ► 9.如申請專利範圍第8項 切換的判斷是以比較該波 出。 1 0.如申請專利範圍第9項 好波束以及該目前波束上 波束與該目前波束所決定 11.如申請專利範圍第1項 依一預定波束場型所產生 定波束場型内的該目前波 差為基礎而切換。 1 2.如申請專利範圍第1項 統包括一單天線系統。 1 3.如申請專利範圍第1項 統包括一多天線系統。 1 4.如申請專利範圍第1項

的方法，其中該等複數個波束是 及該目前波束是在該二維空間 的方法，同時處理超過一個以上 分別切換成每一波束的一最 的方法，其中波束切換的判斷是 束間的波束間隔為基礎。 的方法，其中在步驟（c )中波束 束間隔與一預定閾值為基礎而作 的方法’其中該判斷更以在該最 所測量的信號品質及經由該最好 的頻道狀態中至少其一為基礎。 的方法，其中該等複數個波束是 ，藉此該目前波束是以該預 束與該最好波束間的間隔段 的方法，其中該切換波束天線系 之方法，其中該切換波束天線系 的方法，其中波束切換程序是連

第16頁 案號 94103480

1264888 六、申請專利範圍 續地進行。 1 5 ·如申請專利範圍第1項的方法，其中波束切換程 — 期地或不定期地進行。 、 疋疋 16·如申請專利範圍第丨項之方法，其中波束切換 一觸發信號起動。 β f Μ 切換波束天線 一波束操控單元 束之其一； 一發射器/接收器 收信號； 質；及則$早70 ’用於測量各該複數個預定波束的信號品 器及;控:旦器人用於控制該波束操控單元、該發射器/接收 波束藉此該控制器判斷該等複數個預定 束間波束，Ϊ依據該最好波束與-目前波 在該最m 切換成該最好波束或是-位 1 8女玻好波束與該目前波束間的中間波束。 1 7· —種用來減低因切換波束天線系統中之波束切換 成之暫態衝擊的裝置，該切換波束天線系統產生複數t 個預定波束且依據各該等波束的測量結果於該等複數 個預定波束當中切換一目前波束位置，該裝置包括· 用於產生複數個預定波束； 用於將一波束操控成該等複數個波 用於經由該切換波束天線發射並接 專成利严圍第17項的F士其中該控侧^ 時期，波束後起算是否已經過-段預定 曰X二制态僅在已經過該預定時期時，將一

第17頁 案號 94103480 _η 1264888 曰 六、申請專利範圍 _波束切換成該最好波束。 1 9.如申請專利範圍第1 7項的裝置，其中該中間波束是一 比該最好波束更接近該目前波束的波束。 2 0.如申請專利範圍第1 7項的裝置，其中該中間波束是一 全向場型。 2 1.如申請專利範圍第1 7項的裝置，其中該等複數個波束 是在三維空間中加以定義，以及該目前波束是在該三維空 間内切換。 2 2.如申請專利範圍第1 7項的裝置，其中該等複數個波束 >是在二維空間中加以定義，以及該目前波束是在該二維空 間内切換。 2 3.如申請專利範圍第1 7項的裝置，其中該裝置是一基地 台。 2 4.如申請專利範圍第1 7項的裝置，其中該控制器以該目 前波束與該最好波束間的波束間隔為基礎而作出波束 切換的判斷。 2 5.如申請專利範圍第24項之裝置，其中該波束切換判斷 是藉由比較該波束間隔與一預定閾值而作出。 > 2 6 .如申請專利範圍第2 5項之裝置，其中該判斷更以在該 最好波束以及該目前波束上所測量的信號品質及經由該最 好波束與該目前波束所決定的頻道狀態中至少其一為基 礎。 2 7.如申請專利範圍第1 7項之裝置，其中裝置至是一無線 傳輸/接收單元。

第18頁 1264888 V ._案號94103480_年月 曰Γ ..修芷 六、申請專利範圍 _ 2 8.如申請專利範圍第1 7項之裝置，其中該等複數個波束 是依一預定波束場型所產生，藉此該目前波束以該預 定波束場型内的該目前波束與該最好波束間的間隔段 差為基礎而切換。 2 9.如申請專利範圍第1 7項之裝置，其中該切換波束天線 系統包括一單天線系統。 3 0.如申請專利範圍第1 7項的裝置，其中該切換波束天線 系統包括一多天線系統。 Φ <1

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