用于提供静态波束赋形的方法和设备技术

本发明专利技术涉及一种用于在无线通信系统中、优选地在ＵＭＴＳ系统中提供静态波束赋形的方法。本方法的特征在于使用基站的天线阵列，所述天线阵列形成至少一个固定波束，因此所述天线阵列覆盖至少两个小区，每个小区由至少两个波束覆盖。覆盖一个小区的至少两个波束使用相同的扰码以及相同的相位参考，其中基站自主地决定覆盖一个小区的至少两个固定波束中哪个波束应该对信道提供服务。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线通信系统，特别是WCDMA(宽带码分多址)系统。更为优选地，本专利技术涉及采用HSDPA(高速下行分组接入)技术的WCDMA系统。
技术介绍
在UMTS(通用移动电信系统)系统中，基站(也称为节点B)通过UTRAN(UMTS陆地无线接入网)空中接口与用户装置(UE)进行通信。通常，每个节点B覆盖一个或几个小区，并且整个通信系统包括众多的小区。无线网络控制器对通信系统的节点B提供的服务进行协调。这种协调的一个例子如从第一小区到第二小区的切换是由无线网络控制器来组织的。用于UMTS的一种无线接入技术是WCDMA(宽带码分多址)。WCDMA的UTRA/FDD(陆地无线接入/频分双工)模式支持多天线发射技术以提高覆盖范围、系统吞吐量和频谱利用率。通常，每个小区使用两到四个Tx天线(发射天线)，因此小区中天线数量的加倍将产生3dB的增益。使用多天线发射技术提高了信噪比，提高了信号质量，并且减小了干扰量。第三代合作伙伴计划(3GPP)的文献3G TR 25.887的第1.0.0版(2001年12月)对可变的波束赋形和用固定波束栅格进行波束赋形进行了区分。后一种波束赋形也称为静态波束赋形(static beamforming)。可变的波束赋形应该以与上述3GPP文献中对其进行的定义相同的方式来理解。可变的波束赋形由波束赋形天线实现，其中通过对所接收的信号和所发射的信号施加权重矢量以控制在天线单元上施加的信号间的相对相位，从而形成上行波束和下行波束。权重矢量是可变的，因此波束方向是可变的。用固定波束栅格进行波束赋形也应该以与在上述3GPP文献中对其进行的定义相同的方式来理解。在这种情况下，使用波束赋形天线，其中以波束方向固定的方式来形成上行波束和下行波束。本专利技术只涉及用固定波束栅格进行波束赋形的情况。更加特别地，本专利技术涉及下行连接，即考虑用于从基站到UE的传输的波束赋形。在UMTS系统中，用户装置需要相位参考以便能够建立到节点B的连接。如果要实现用固定波束栅格进行波束赋形，上述3GPP文献3GTR 25.887第1.0.0版(2001年12月)中规定了两种可能的方法。第一种可能方法是每个波束自身具有用作相位参考的辅助公共导频信道(S-CPICH)。在另一种可能方法中，将专用物理控制信道(DPCCH)用作相位参考。在两种情况下，无线网络控制器将选择小区中的哪个波束将向用户装置提供服务，并且节点B将根据无线网络控制器的这个决定向用户装置提供服务。上述3GPP文献所提议的方案有一些缺点。一个缺点是无线网络控制器与节点B之间需要较高层的信令。例如，需要交换根据称为节点B应用部分(NBAP)的网络层信令协议的少量信号。在文献3GPP TS25.433V 5.12.0(2005年3月)-版本5中规定了这种信令。而且必须使用少量的无线资源控制(RRC)信令。这种RRC信令在其他情况下是必需的，其用于指导UE应该选择哪个波束。另一个缺点是，该方法导致在波束转换中产生约1秒的较大时延，其使得交换更加困难。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种用固定波束栅格进行波束赋形的方法和相应的基站，其实现小区中更快的波束转换，同时在基站与无线网络控制器之间使用较少的信令。本专利技术的另一个目的是所述解决方案遵从3GPP标准-版本5的技术规范。本专利技术的再一个目的是在提供HSDPA服务的情况下增大数据率。通过独立权利要求的特征解决了该目的和其他的目的。通过从属权利要求的特征描述了本专利技术的另外的实施例。应该注意，权利要求中的任何参考符号都不应该解释为限制本专利技术的范围。本专利技术的第一方面涉及用于在无线通信系统中提供静态波束赋形的方法。因此，本方法是用于具有如3GPP文献3G TR 25.887第1.0.0版(2001年12月)中所定义的用固定波束栅格进行波束赋形的方法。本方法使用基站(特别是UMTS系统中的节点B)的天线阵列(antennaarrangement)，以形成至少两个固定波束。因此，每个波束具有空间固定的波束方向，从而实现了静态的波束赋形。天线阵列覆盖通信系统的至少一个小区，从而该小区被至少两个波束覆盖。而且，基站自主地决定覆盖一个小区的至少两个固定波束中哪个波束应该向终端提供服务。已经发现，在
技术介绍
章节中所述的现有技术的缺点是因为这样一个事实，即无线网络控制器参与了a)波束选择，即选择小区中的哪个波束应该向位于所述小区中的终端提供服务，以及b)在小区中的第一波束与第二波束之间进行切换。在本说明书中将这种切换称为波束切换，从而与终端从第一小区向第二小区移动时发生的切换相区别。将后一种切换称为小区切换。因为无线网络控制器的这种参与，信令需要额外的时间，即基站与无线网络控制器之间交换信息需要额外的时间。因而，提出一种方法，在该方法中基站自主地确定覆盖一个小区的至少两个固定波束中哪个波束应该向终端提供服务。以这种方式，基站实现上述的步骤a)和b)，而不需要无线网络控制器的参与。为了实现根据上面情况a)的波束选择，基站适于识别向其小区内的终端提供服务的波束。为此，节点B能够执行与小区中的每个波束内的移动终端有关的专门测量。例如，如果节点B探测到某个终端在另一个波束中接收基站的质量比当前用于传输的波束更好，则节点B可以决定用该新波束来替代当前的波束进行传输。如果终端在同一小区内从第一波束的覆盖区域移动到第二波束的覆盖区域，这种情况也由基站进行探测。在这种情况下，基站仅仅将用于下行传输的波束从第一波束改为第二波束。这涉及到沿所有信道的传输，特别涉及到沿DPCCH(专用物理控制信道)、DPDCH(专用物理数据信道)、HS-SCCH(高速共享控制信道)和HS-PDSCH(高速物理下行共享信道)信道的传输。按如下方式实现波束切换节点B执行对上行链路的无线链路质量的测量，并且将其结果用于波束选择。由基站自主地进行对波束切换的决定，即在没有无线网络控制器参与的情况下进行对波束切换的决定。所提议的方法提供的好处是波束切换时延远小于现有技术的时延。根据本专利技术，波束切换时延在50毫秒和100毫秒之间，相比较而言现有技术中波束切换时延大约为1秒。因此，能以更快的方式实现波束切换，这在异构网络中尤为重要。而且，减少了在基站与无线网络控制器之间使用的较高层信令。应该注意，小区切换还是由无线网络控制器以其在现有技术中的相同方式来执行。因此，由终端执行下行链路的测量，并且将其结果通过基站传送给无线网络控制器。接着，无线网络控制器对小区切换做出决定。以这种方式，本专利技术与上述的3GPP标准兼容。基站的天线阵列形成文献3GPP TR25.887第5版(第1.0.0版出版于2001年12月)中定义的固定波束栅格。因此，本专利技术使用至少两个固定波束，即由天线阵列形成的至少两个空间固定的波束。为了该目的，可以使用校准的线性天线阵或环形天线阵。天线阵列覆盖至少一个小区。在本文中，将术语“小区”定义为某个载波频率的一个扇区，因此每个小区具有用于下行链路传输的专用扰码。通常可以从WCDMA的UTRA/FDD模式了解该定义。在本专利技术的一个优选的实施例中，覆盖一个小区的至少两个波束使用相同的扰码。其好处是不需要将扰码的改变告知UE。这样在无线链路重新配置之类的程序过程中避免了使用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在无线通信系统（１）中提供静态波束赋形的方法，其中基站（３）的天线阵列（２）形成至少两个固定波束（４，４′，４″，４′″）；其中所述天线阵列覆盖至少一个小区（５，５′），所述小区由至少两个波束覆盖；并且其中所述基站自主地决定覆盖一个小区的所述至少两个固定波束中哪个波束应该对终端（６）提供服务。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：福尔克尔布劳恩，科内利斯赫克，迪特里希策勒，斯特凡鲁斯，
申请(专利权)人：阿尔卡特公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]