TWI271938B - Method for performing measurements by a mobile unit operating with a switched beam antenna in a CDMA system - Google Patents

Description

1271938 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明關於無線通信之範疇，更特定言之係關於一種在一 CDMA2000無線通信系統中以一切換波束天線操作的行動無線傳輸 /接收單元（WTRU)。

【先前技術】 一切換波束系統是一種定義了多個固定方向波束且一收發器 選取會提供最高信號品質及最低干擾之定向波束的系統。一定向 波束與一無線傳輸/接收單元（WTRU)的使用要求對每一定向波束 進打信號位準測量以選取該切換波束天線的最好定向模式。 忒WTRU監測利用每一定向波束收到的接收信號位準，且重選 最好攸向波紅配合霸之環化·動。在- 系、、先中/則里作業是在由每一胞元持續地發出的前向導引頻道中 進行。 在利用（最好的）選定天線波束進行傳輸/接收資料的同時， 刪亦彻該選定天線波束進行。但是，為了德最好的波 束被使用’ WTRU必須在運作期間監測其他天線波束。切換成另一 天線波束以進仃測討能造成資觸失。此個為其他天線波束 内的貝料傳輸/接收會相天線波束獅影響。各波束間之天線增 益的差異可能非常大。 6 /1271938 【發明内容】 有鑑於上述發明背景，因此本發明之— 魏收單元™)在—⑽錢⑽細肅於何時= 疋天線波絲外之職天線波束進行測量的指導原則。 依據本發明之此項暨其他目的、特徵、及優點由—種方法實

行在包含複數個胞元之-⑽耗統中以—切換波束天線 運作之一 WTRU的測量的方法提供。 該切換波束天線可為一產生包含複數個定向波束及一全向波 束之天線波束的智慧型天線。該麵在—呼叫_之某些不活動 ^低訊務流量軸峡行測量。靈RU在鱗秘誠低訊務流 置期間切換成選定天線波束以外的天線波束以供接收並測量信 號。本發明有獅制量彻此等其他切換天線波束收到之信號 時的封包損失最少化。此係藉由在極少或完全沒有資料要發送之 時進行測量而達成。 進行測量之方法的第一實施例係以在一活動狀態下操作訂RU 以供利用一選定天線波束與至少一胞元交換資料為基礎。資料透 過一指派基本頻道且必要時透過一指派輔助頻道進行交換。該方 法更包括在未被指派辅助頻道時切換成該選定天線波束以外的天 線波束以供從至少一胞元接收信號。測罝利用每一切換天線波束 從至少一胞元收到的接收信號。 7 1271938 進_]之方法的第二實施例細在-活雛態下操作WTRU 以供利用-選定天線波束與至少—胞元交換資料，且該咖等到 被置入-控制鋪狀恶才糊該選定天線波束以外之天線波束進 仃測里。在被置人該控制保持狀態時細該選定天線波束與該至 少-胞元維持-指派專用控制頻道。該方法更包括在該專用控制 ^員道被‘糾切換成該選定天線波細外的天線波束以供從該至 • 广胞兀接收信號。測量利用每-切換天線波束從該至少-胞元 收到的接收錢。此外，該城及啦步驟可為在—反向導頻被 閘控斷開（is gated off)時進行。 進行測里之方法的第三實施例係以用一指派訊務頻道操作 WTRU以供—選定天線波輕至少—胞元錢資料，且等到進 入上鏈不連^^傳輸模式。該方法更包括在該上鏈不連續傳輸模 式時切換成该選定天線波束以外的天線波束以供從該至少一胞元 鲁 接收L號/則塁利用母一切換天線波束從該至少-胞元收到的接 收信號。料，爾·可糊該敎天驗束制下鏈訊務，且 可在監測結果超過一閾值時停止切換及測量該選定天線波束以外 之天線波束的作業。 進行測里之方法的第四實施例係以WTRU利用一選定天線波束 ”至>、胞元父換資料為基礎，其中交換的資料包含該wtru以切 換波束天線操作的資訊。網路協頻道分配以#由該w·與切換 波束天線操作之資訊為基礎而在該WTRUR供予測量機會，並且產 8 生一回應於此的命令。該WTRU從網路接收此命令以使該WTRU在一 預定運作狀態下操作一段預定時間。該WTRU在處於該預定運作狀 恕下時切換成該選定天線波束以外的天線波束以供從該至少一胞 元接收尨號。該WTRU測量利用每一切換天線波束從該至少一胞元 收到的接收信號。 【實施方式】 以下參照所附圖式更詳細地說明本發明，其中示出本發明的 較佳實施例。然本發明可被以許多不同形式實施且不應被解釋為 僅限於本說明書提及的實施例。事實上這些實施例是為了使本說 明書更為透徹完整而提供，且會向熟習此技藝者完整傳輸本發明 的範圍。全文中以相同數字代表相同元件。 一開始參照第1圖和第2圖，說明一無線通信系統1 〇〇及一用於 在该無線通信系統内運作的無線傳輸/接收單元（Wtru ) 120。WTRU 120包含一用於產生天線波束的切換波束天線13Q，此等天線波束 包含複數個定向波束140及一全向波束15〇。圖中所示定向波束“ο 疋一用於與基地台(其亦為服務胞元）聯絡的切換波束。WTRU 120亦在鄰近基地台180的附近。 基地台160、180可為網點控制器（site c〇ntr〇llers)、存 取點或一無線環境中之任何其他類型的介接裝置，如熟習此技藝 者所能輕易理解。無線通信系統100舉例來說可應用在一分碼多向 1271938 進接（CDMA) 2000系統以及一般的CDMA，如熟習此技藝者所能輕 易理解。 WTRU 120包含能夠在一無線環境中運作的裝置，舉例來說譬 如使用者設備（UE)、行動台、行動用戶單元以及呼叫器。WTRU 12〇 包括一連接於切換波束天線130的波束切換單元22〇，一連接於該 波束切換單元的收發器240，及一連接於該收發器的測量單元 • 260，如圖2所示。測量單元260測量從不同胞元收到的信號。就一 CDMA2000系統來說，較佳利用先導信號（pil〇tsignals)進行此 等測量。然亦可以從胞元發出之任何其他信號作此用途。 一控制器280被連接於收發器240、測量單元26〇、及波束切換 單元220以供控制。一閾單元290亦被連接於控制器28〇。閾單元29〇 可包括一用於儲存用來跟測量單元260進行之測量作比較的閾值。 第3圖提供CDMA2000無線通信系統之MAC轉變狀態的簡圖。媒體存 • 取控制(MAC)活動由下列狀態表示··活動狀態300，控制保持狀態 320，及休眠狀態340。 在活動狀態300中，一基本頻道（FCH)及/或一輔助頻道（SCH) 被才曰派給WTRU 120 ’且一連結層和一點對點通訊協定（ppp)連接 被建立在IWF與MS之間。 在控制保持狀悲320中’僅有-專用控制頻道被維持在·^ 120與基地台160之間。控制命令可被以低潛伏時間（latency)發 送。在此狀態中維持功率控制以最小化因功率控制收斂所造成之 1271938 起動高速資料傳輸的潛伏時間。此時不允許資料訊務，且通常是 在需要時進行一非常快速的訊務頻道再指派作業。反向導頻道在 此狀態下可能被閘控。 在休眠狀態340，沒有專用頻道被維持。ppp之狀態資訊被維 持。也就是說，WTRU 120被登錄。 在讨淪依據本發明之WTRU 120的測量機會以及與基地台j 6〇 的協调之如，首先要討論CDMA2000訊務頻道做為背景資訊。一 CDMA2000糸統中的§孔務頻道永遠包含一基本頻道及/或一專用押 制頻道。该訊務頻道亦可包含一或多個輔助頻道。 該基本頻道支援語音、數據或信令（signaling)。該專用控 制頻道支援信令或叢發㈣。關賴道域高雜傳輸率服務。 基本頻道和專驗制頻道是具備連續分配（無紐續時間）的頻 道。辅助頻道可為連續的或者可被指派為有一指定持續時間，且 該頻道在該持續時間屆滿後被釋出。 整體而言，WTRU 120在產生呼叫時被指派一基本頻道及/或一 專用控制頻道。然後網路監測WTRU 120之活動以及頻道狀況並且 決定輔助頻道分配。WTRU 120具有請求一輔助頻道分配的能力。 網路在指派一頻道給一WTRU 120時會將數種參數納入考量，譬如 使用者的活動（待發送之資料的量）、使用者路徑損失 (path-loss)、干擾、及胞元負荷。 當一輔助頻道被指派，可定義出一激活時間和一持續時間。 11 1271938 該頻道在該激活時間被提供&WTRU 12〇並且在指定的持續萨門内 保持為該使用者可用。在該頻道被釋出之後可將其指派給另一 WTRU。要釋出頻道並不需要信令。輔助頻道可被指派無窮持續時 間’在此情況中，網路必須向腿U 12〇發送一指定訊息以釋= 頻道。 以下參照第4圖至第7圖所示流程圖說明由WTRU丨跗進行之測 φ 量機會以及與網路之協調的四個不同實施例。 封包資料傳輸的叢發性本質會在—呼叫期間產生不活動的時 期。此外，會有資料傳輸率非常高的時期（例如當基本頻道和輔 助頻道二者被指派時）以及資料傳輸率非常低的時期（例如僅有 基本頻道被指派時）。亦有僅只信令/控制被發送的時期（亦即控 制保持模式）。 由與一切換波束天線130操作之WTRU 120進行測量的第一實 鲁施例示於第4圖之流程圖中。從開始（方塊4〇〇)起，在方塊4〇2， WTRU 120在一活動狀態下運作以利用一選定天線波束與至少一胞 元160交換資料。資料係透過-指派基本頻道交換，且視需要透過 一指派辅助頻道交換。 該方法更包括在方塊4〇4當該輔助頻道未被指派時切換成該 選定天線波束以外的天線波束以從該至少一胞元接收信號。在方 塊406,測量利用每一切換天線波束從該至少一胞元收到的接收信 號。 12 1271938 WTRU 120因而在輔助頻道未被指派時進行切換波束測量，因 為貧料傳輸率較低，且有可能在天線波束切換期間損失的位元數 量較少。該方法結束於方塊4〇8。 測量作業舉例來說可包括測量接收信號之一信號干擾比、一 b噪比及一彳§號強度的至少一者。測量接收信號的目的是判斷鏈 路之一品質藉以能作出決定是否要留在選定天線波束，或是要切 換成會提供一較好鏈路品質的另一天線波束。就一CDMA2000系統 來說’此等接收信號是先導信號。 由與一切換波束天線130操作之WTRU 120進行測量的第二實 加例示於第5圖之流程圖中。從開始（方塊5〇〇)起，在方塊5〇2， WTRU 120在一活動狀態下運作以利用一選定天線波束與至少一胞 元160交換資料。然後在方塊5〇4，WTRU ι2〇等到被置入一控制保 持狀態。 該方法更包括在方塊5〇6當被置入該控制保持狀態時利用該 選定天線波束與該至少一胞元維持一指派專用控制頻道。在方塊 508，當該專用控制頻道未被指派時，WTRU 12〇切換成該選定天線 波束以外的天線波束以從該至少一胞元16〇接收信號。在方塊 510 ’測置利用每一切換天線波束從該至少一胞元收到的接收信 號。此外，該切換作業及測量作業可為在一反向導頻被閘控斷開 時進行，如熟習此技藝者所能輕易理解。該方法結束於方塊512。 由與一切換波束天線130操作之WTRU 120進行測量的第三實施例 13 1271938 示於第6圖之流程圖中。WTRU 120及/或基地台i6〇可各自中斷傳輸 一段特疋時間。此特徵被稱為DTX-不連續傳輸。j)TX決策係以訊框 為基礎在一訊框作出，且WTRU 120不知道下鏈會在何時處於dtx。 WTRU 120得利用其自有的DTX (在上鏈内）做為一指導原則以進行 測量（在上鏈處於DTX的同時進行測量）。 但是’上鏈處於DH的事實並不是指下鏈處於])τχ。因此，在 . 依循此指導原則時，WTRU 120亦將下鏈訊務納入考量，且較佳是 在下鏈内的訊務負荷為輕時進行測量。 從開始（方塊600)起，在方塊602，WTRU 120與一指派訊務 頻道操作以利用一選定天線波束與至少一胞元1⑼交換資料，且在 方塊604等到進入一上鏈不連續傳輸模式。在方塊6〇6，該方法更 包括當處於該上鏈不連續傳輸模式時切換成該選定天線波束以外 的天線波束以從該至少一胞元160接收信號。在方塊6〇8測量利用 > 每一切換天線波束從該至少一胞元收到的接收信號。 此外，可監測使用選定天線波束的下鏈訊務，且切換及測量 該選定天線波束以外之天線波束的作業可在監測結果超過一閾值 時被停止。該方法結束於方塊610。 由與一切換波束天線130操作之WTRU 120進行測量的第四實 施例示於第7圖之流程圖中。從開始（方塊7〇〇)起，在方塊702， WTRU 120利用一選定天線波束與至少一胞元16〇交換資料。交換的 資料包含WTRU120正在以切換波束天線130操作的資訊。 14 1271938 網路協調頻道分配以在WTRU 120内供予測量機會的作業係以 該WTRU正在以切換波束天線操作的資訊為基礎，且在方塊7〇4回應 於此而產生一命令。該命令在方塊70^iWTRU 12〇接收以供以—預 疋運作狀態操作一預定時間。 在方塊708，該方法更包括當處於該預定運作狀態時切換成該 選定天線波束以外的天線波束以從至少一胞元16〇接收信號。在方 % 塊71 〇測畺利用母一切換天線波束從該至少一胞元收到的接收信 該預定運作狀態可包括一活動狀態300，其如前所述包含一指 派基本頻道而未指派一輔助頻道。WTRU120被週期地置入該預定 運作狀態。 整體而言，網路在指派一頻道給一120時會將數種參數 納入考量，譬如使用者的活動（待發送之資料的量）、使用者路 _ 徑損失、干擾、及胞元負荷。若網路確知一切換波束天線130在町肋

I20内的存在，則該網路亦可利用此資訊協調頻道分配，且在WTRU 内供予测量機會以支援一波束切換作業。此有利地為WTRU 120提 i、些閒置時期進行測量，從而增加測量機會。舉例來說，網路 以特疋週期性將WTRU 120送到控制保持狀態32〇，讓測量得以進 行。此因資料傳輸量沒有太過敏感之延遲的事實而為可行。該方 法結束於方塊712。 本發明有利地使在測量利用選定天線波束以外之切換天線波 15 1271938 錄到的信號時的封包損失最少化。此係藉由在有少量資料或完 全沒有資料被發送時進行測量而達成。 熟習此技藝者會想出具有在以上說明及相關圖式中呈現之揭 示内容之好處的許祕改型及本發明其他實細。目此，應理解 到本發明並不侷限於已揭示的特定實施例，且希望此等修改及實 施例被包容在所附申請專利範圍項的範圍以内。 【圖示簡單說明】 第1圖是一依據本發明之一 CDMA2000無線通信系統及在該系統中 運作之一無線傳輸/接收單元（WTRU)的簡圖。 第2圖是一第1圖所示WTRU的方塊圖。 第3圖是一第1圖所示CDMA2000無線通信系統之MAC轉變狀態的簡 圖。 _ 第4圖至第7圖是由第1圖所示WTRU進行測量之個別實施例的流程 圖0 【元件符號說明】 1〇〇無線通信系統 uo切換波束天線 150全向波束 220波束切換單元 120 WTRU 140定向波束 160、180基地台 240收發器 16 1271938 260測量單元 280控制器 290閾單元 300活動狀態 320控制保持狀態 340休眠狀態

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Claims (1)

1271938 十、申請專利範圍： 1. -種由在包含複數個胞元的⑽A誦無線通⑽統中以切換波 束天線操作之無線傳輸/接收單元（WTRU)進行測量的方法，該切 換波束天_於產生包含複數個定向波束及—全向波束的天線波 束，該方法包括： 在一活動狀態下運作以利用一選定天線波束與至少一胞元交 鲁 換資料"亥資料疋透過一指定基本頻道及-指定輔助頻道的至少 其一而交換； 當該辅助頻道未抛派時，通賴較域波束以外的天 線波束以從該至少一胞元接收信號；及 測量來自每-切換天線波束之該至少—胞元的接收信號。 2. 如申請專利顧第丨項的方法，其更包括以該受測信號為基礎來 選取一天線波束。 • &如申請專利範圍第1項的方法，其中被測量的該等接收信號包括 一先導信號。 4. 如申請專利範赚項的方法，其中該測量步驟包括測量該等接 收#唬的一#號干擾比、一信噪比及一信號強度中至少其一。 5. -種由在包含複數個胞元的㈣測無線通料統中以切換波 束天線操作的無線傳輸/接收單元⑽U)進行測量的方法，該切 換波束天_於產生包含魏個定向波束及—全向波束的天線波 束，該方法包括： 18 1271938 在，舌動狀態下運作以利用-選定天線波束與至少-胞元交 換資料； 將AWTRI]置人—控制保持狀態中，以利用該選定天線波束以 4至^胞7〇維持_指派專用控制頻道； 口,專用彳工制頻道被指派時，切換成該選定天線波束以外的 • 天線波束以從該至少一胞元接收信號·，及 爿a來自每-切換天線波束之該至少—胞元的接收信號。 6·如申。月專利範圍第5項的方法，其中該切換及測量步驟是在一反 向導頻被閘控斷開時進行。 7·如申凊專利範圍第5項的方法，更包括以該受測信號為基礎選取 一天線波束。 8.如申請專利範圍第5項的方法，其中被測量的該等接收信號包括 φ —先導信號。 9·如申請專利範圍第5項的方法，其中該測量步驟包括測量該等接 收信號的一信號干擾比、一信噪比及一信號強度的至少其一。 10· —種由在包含複數個胞元的〇)MA2000無線通信系統中以切換 波束天線操作的無線傳輸/接收單元（WTRU)進行測量的方法，該 切換波束天線用於產生包含複數個定向波束及一全向波束的天線 波束，該方法包括： 以一指派訊務頻道進行運作，以利用一選定天線波束與至少 19 1271938 一胞元交換資料； 等到進入一上鏈不連續傳輸模式； 當處於該上鏈不連續傳輸模式時，切換選定天線波束以 外的天線波束，以從該至少一胞元接收信號；及 測量透過每-切換天線波束從該至少—胞元所接收的接收信 號。 θ _ 11·如申請專利範圍第10項的方法，其更包括： 利用该選定天線波束監測下鏈訊務，·及 若監測結果超過-閾值，則停止切換及啦該選定天線波束 以外之天線波束的步驟。 12·如申專她圍第1 〇項的方法，更包括以該受測信號為基礎選 取一天線波束。 13·如申凊專利範圍第1 〇項的方法，其中被測量的該等接收信號包 > 括一先導信號。 14. 如申请專利範圍第10項的方法，其中該測量步驟包括測量該等 接收信號的-信號干擾比、一信嗓比及一信號強度的至少其一。 15. -種由在包含複數個胞元的⑽讓線通信系統中以切換波束 天線操作的無線傳輸/接收單元（WTRU)進行頻道分配的方法，該 切換波束天線用於產生包含複數個定向波束及一全向波束的天線 波束，該方法包括： 該WTRU利用-選定天線波束與至少一胞元交換資料，交換的 1271938 資料包含顯示該WTRU正在以該切換波束天線操作的資訊； 該CDMA無線通信系統以顯示該WTRU正在以該切換波束天線操 作的資訊為基礎協調頻道分配以在該rrRu内供予測量機會，且回 應於此而產生'一命令； 該WTRU從該CDMA無線通信系統接收該命令使該^即以一預定 時間為基礎在一預定運作狀態下操作； ❿ 該^^11在處於該預定運作狀態時切換成該選定天線波束以外 的天線波束以從該至少一胞元接收信號；及 該WTRU測量來自每-切換天線波束之該至少一胞元的接收信 號。 16.如申請專利範圍第丨5獅方法，其中該預定運作狀態包括一活 動狀態，其中資料是透過-指派基本頻道與該至少一胞元交換， 且一輔助頻道未被指派。 • R如申請專利範圍第15項的方法，其中該預定運作狀態包括一控 制保持狀態’其巾_該選定天線波束與該至少—胞元維持一指 派專用控制頻道9 18.如申請專利範圍第17_方法，其中鞠換及測量步驟是在一 反向導頻被閘控斷開時進行。 19·如申請專利範圍第i 5項的方法，其中該麵被週期地置入該預 定運作狀態。 20·如申料繼圍第15彻方法，更包括以射晰號為基礎選 21 1271938 取一天線波束。 21. 如申請專利範圍第15項的方法，其中被測量的該等接收信號包 括一先導信號。 22. 如申請專利範圍第15項的方法，其中該測量步驟包括測量該等 接收信號的一信號干擾比、一信噪比及一信號強度的至少其一。

22 1271938 七、 指定代表圖： (一） 本案指定代表圖為··第（1)圖。 (二) 本代表圖之元件符號簡單說明： 100無線通信系統 120 WTRU 130切換波束天線 140定向波束 150全向波束 160、180基地台 八、 本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式： 5