TWI249319B - System for efficiently providing coverage of a sectorized cell for common and dedicated channels utilizing beam forming and sweeping - Google Patents

Description

1249319 九、發明說明： 【背景】 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(smartantenna)$術而達 成。智慧型天線方法動態地改變—個天線触賴如形成一”波 束11，其可特观集巾天線所傳送與接收的能量與提供—渴望的地 形的覆蓋。波束成形是-種在區段化上的加強，因為區段= 皮調 整其方向與寬度。兩麵術都被用來：⑽低在胞元與部署在胞 元間的無線傳送/接收單元⑽Us)之間的干擾；2)增加在—接收 器與-傳送||之_許關圍；3)定位—鱗魏/接收單元 (WTRU)的地理位置。鱗技術通常在無線傳 (麵）的專用頻道，一旦知道他們一般的位置。早兀 在，—無線傳送/接收單元⑽刃的位置之前，此丑 無線傳送/接收單元咖s)可能接收的資訊气 ==:至靜態的區段树，其不會被發送在多變戒 使用有时無效率的事例，因為需要額外的步驟來、、办定 使用適當的波束肋做_峨 ^紅 他們的功率是較序表示由於與傳送器的距離 手疋季乂低的。在此類的例子中，其必 具有較長的符號次數及/或較健全的編、t細率、 在第-圖中卿干卞偁乂设盍相同的範圍。 白用的共用頻道覆蓋範圍，具有四個部分 1249319 )/*> -- - , i i ;夕. 一..'、 ,

--------- ----------，《—，〜 V …--------------j ^豐的寬的波束。當給予就場所—個錄制的减時，其會 提i、:方位的覆盘。經由使每個區段傳送具有—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-傳送的無線傳送/ 接收單元(WTRUs)。 月’閱第—圖’顯示在一主站（pri_^他以㈤，p)與數個 2轉送/接收單元⑽U3,訂刪)之間的下行鍵路專用波束。假 =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2 ’第二圖中所顯示的此等無線傳送/接收單元⑽肌^刪） 比弟-圖中所顯示的無線傳送/接收單元⑽队謂⑻可更遠離 主站P。可讀地，此覆蓋範圍可經由減少符號速率_b〇1 rate) 或者疋增加錯誤校正編碼而近乎相同的完成。這些方法的並中任 何-個都可減少資料傳送速率，此亦可應用在靖的接收器上行 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 元(WTRUs)至主站P得到資料的選擇。 在先丽技術領域中，一個主站p或是一個無線傳送/接收單元 (w_通常是經由較高的功率、具有較低的符號速率、錯誤校正 編碼與在時間、頻率或是空間的分細versity)之組合來增加其 範圍。_，此等方法產生的結果是缺乏最佳化的卿。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。 下行鏈路專關道可在_具有—㈣寬度的波束中經由一智 慧型天線被傳送，較窄的波束當作一個較窄的區域，窄化波束的 1249319 好處疋~低對於在胞TL的其他區軸無線艇/接料元^職) 的干擾’此胞70具有-在系統效率上正面的仙。然而，專用頻 道仍然是f受由共關道所產生干擾的影響，共職道對於在整 個覆蓋區域崎有的軸部件必須是可被_的。第三圖顯示一 胞元系統現行部署的_型式，此就系統係利用—個智慧型天 «、統所發射的-個遍及專用頻道覆蓋的小覆蓋區域砸具有一 乍見度的波束與-全綠天線所發射的遍及在共㈣道覆蓋的一 個寬覆蓋區域的-全方位_式。因為共用親在—高的輸出功 率被傳送以確保完全的胞元覆蓋，專用頻道的—個無線傳送/接收 單元⑽_接收可因無線傳送/接收單元⑽U)變得更接近高 功率的共用頻道傳送器而受干擾。 因而，提供-個用以供給在無線通訊系統中共用與專用頻道 公平的覆蓋且無習用技術的缺失的方法是目前所亟欲渴望的。 【發明概述】 小一一個通訊系統用以在至少—個主站（priraarystation)與在至 少-個副站（secondary station)間傳送與接收共用與專用頻道 通訊y其使用包含-個天線的至少一做束。此系統包含一個裝 置’係用以產生與成形該波束以及用以拂掠成形的波束的一裝 置。該拂掠裝置選擇性地將成形的波束指肖複數個的方向。、 【較佳實施例說明】 1249^4^)6 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 凡件。珂述關於波束成形的說明可被應用於信號的傳送與其接收 上例如，車父乍的傳送波束引起對在波束外部的裝置較少的干擾。 本案上述的說明可應用於信號的接收與傳送上，此說明之特別部 刀的内文當其並非在本案實㈣’將可日神的參照接收或傳送。 本案係廣泛地_考慮在—糊智慧型天線發射共用與專用 頻運的無線通m巾的覆蓋，並提供共用與相頻道類似的覆 -。此共用頻迢，如其名字所暗示，經由所有的裝置而被利用。 杨的系贿紐鋪鱗共用親在―種方式，提供—有用的 貝訊至此系統與無線傳送/接收單元(冗聊以最後建立專用頻道。 ，此系統提供來辨識在每個p卜pn位置的波束B，第四圖 據第四圖所示之本案實施例中的方法侧流程圖，此傳送㈣白: 波束B其包含-獨特的辨識字，當波剌在每她_以位置中日士， 其在胞元的附近被拂掠（步驟41)。例如，在一第—位置p 辨識彻被傳送，在-第：她，生士辨識利二 如此類對鱗她—Pn。•波細___，_ 請參閱第四圖，破折號所指係代表發射自-主站ps的—共用 頻道波束B之Pl - Pn的可能位置。在—特定的時間執行期間，驗 束B只存在位置Pl的其中之—中，如實線所顯示者。箭頭顯示波剌 的時間排序。在此圖解中，波束β連續地由一位紐順時針方向移 動至其他· - Pn，賴，順時針方⑽旋轉並不是必須。 9. 3 9- 12 固寺級’（或者是現在的數字等級），會依序產生-個不同的辨識 字Ii - In。 " 當一個無線傳送/接收單元(WTRU)成功地獲得信標共有頻道 (步驟42)，其會報告共有頻道的辨識字號碼而至PS(步驟44)，此 貝訊被系統使用來決定無線傳送/接收單元(WTRUs )的位置（步驟 48)。因為共_道在—舰段中僅有脑的時間，由共用頻道至 專用頻這引起所有的干擾因此而被p爹低。一個較小的缺失可能是 -延長的取得_ ’但是’此缺失可經由增加共關道的資料速 率而被減輕。 一個第二實施例用來辨識波束B的Pi - Pn位置是利用一時間標 兄做為辨識相-麵^，料無_送/触科(w聊返回 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(麵)檢測。在那個時間之執行期間，此咖在已經 知道可被與無線傳送/接收單元(WTRU)通訊的波束B的朽-而位 置。然而，應注意的是，由於可能的反射從ps來的無線傳送/接收 單元(WTRU)的方向並非必要的。 -個第三實施姻來辨識波束_ Pn位置是利用時間一同 步，波束B被定位並且與一已知的時間標記互相關聯，達到此一程 度的一個方法為使無線傳送/接收單元兩者皆存取相 同的日守間參照，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 ί.::Π

I## J < .一， 路時間或是無物瓣細v)或是滿足維朗步化 時器。 -個第四實施_來辨識波綱p卜_置找無線傳送/ · 接收單元(TOUs)與PS兩相步化㈣序由公共建設傳送而來的 標記。此無線傳送/接收單元咖s)可檢測辨識ps的波束傳送， 但是對侧的波束B _ - Pn位置並不是必要的。當其檢測此波 束叫’、輕由無線傳送/接收單元(WTRU)回鱗間因素至朽，此四 可決定無線傳送/接收單元⑽U)參照哪_個波束B。此一實施例 的優點是共用頻道傳送並非必須諸額外的倾以辨識波束爾】 -Pn位置。 一個第五貫施例用來辨識波束8的朽—pn位置是將一全球定位 系統(GPS)併入無線傳送/接收單元(WTRU)之内，然後，此無線傳 送/接收單元(麵)經由緯度與經度並將此資訊報告至ps而來決 定其地理位置。接著，此Ps可利用此資訊精確地產生波束8、波束 覓度與功率。此實施例的另一個優點是由無線傳送/接收單元 馨 (WTRU)得到的精確的位置，假如需要產生時，其將允許使用者來 確定無線傳送/接收單元(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，⑼可將波束B設置在與一特定區域的無線傳送/接收 單元(WTRU)期望的密度一致的型式中，例如，一個寬波束私、w2、 %可與很少數的無線傳送/接收單元(WTRUs)而被分別投射至Pi、 10

1^49319 p2、p3位置中，而較窄的波束见、Ns、N6與多數的無線傳送/接收單 元(WT_而被分別投射至h、p5、p6位置中。此促進了在較密集區 域中較窄的相波束B的產生，同時也增加共㈣道上行與下行鍵 路使用的處理容量，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 的本質決定了波束位置Pl - _數目的適合性與其相猶波束寬 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⑽Us)進入與離開波束的數目可在無過度的遞交(hand〇ff) 至其他的絲下涵控。-鱗態的裝置可由—窄波束而被服 務’例如’迅速鶴的汽車不能經域流量正㈣—窄波束而被 有效率的Μ ’但是，可經解行於料方向的—較束而被服 務。-個窄的正交波束僅能滿足短的訊息服務，並不㈣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 單兀OTTRUs)移動的本質。請參閱第六圖，顯示一建築物见(代表 具有最初是槪慢軸步行速縣髓RUs賴域)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 緩速度的叙置WTRUs可被窄波細—N3服務，其很可能是在一通 喊行期職穿越。或者是，較快軸裝·需錄寬的波束 Wi-%以支援一通訊。 波束覓度成形也減少無線傳送/接收單元⑽Us)t自一波束^ / 一 到其他魏束的交，喊咖需要 使用比—典型通訊更多的系統資訊，因為當此交出發生時，兩個 獨=通訊鏈路職轉。因鱗音通訊财麟忍綠伏執行期 間常常與交出相_，因此波束的交出也應被避免。

資料服務是封包大小與體積相關，雖然有一些小封包可毫盔 問題的被傳送，需要_數目交出（handovers)的大封包則可使用 過大的頻H麟在H後嘗麵再建立時，此齡發生， :们相同貝料被發送以嘗試執行一可靠的傳送時，頻寬也會被 耗盡。下彳了鏈路共關道軌通常上行祕親將緊接在後，經 去道PS的傳送型式，無線傳送/接收單元⑽RU)可決定適當的時 間來务运其上行鏈路傳送。為了執行必要的時序，—個已知固定 的或疋廣播％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-共有時序計時器（timing cl〇ck)，無線傳 运/接收單元(WTRU)等待直到一時間為止，其中在傳送前⑼已經形

成遍及無線傳送/接收單元(WTRU)區段的—個波束。在此實例中的 個廣播時間關係，該pS通知無線傳送/接收單元(WTRU)何時發送 八上行鏈削η虎’上行鏈路與下行鍵路波束成形可以或者是可以 不部分重疊’敎部分重疊通常是-個優點，因此，比需要等待 正個天驗束成料序週期的相同傳播時段發生時，―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⑴脈 12 1249319 dlvls應）的某個形式。當反應暫存的公共建設的崎麵時，協 定的波束區段與時序兩者將是非常重要。其他無時間相關的㈣ 定，例如，帶觀oha式(slotted A1〇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”在收付近的波 束B，在許多情況下’非常典型地其將是最方便的方式來完成本 案。然而，有另外的方式來假定不同的位置，例如，在特定區域 中有更多的實例是令人嚮往的。此可在一連串的時間位置 (timed position)產生波束而完成，例如，假使有？個位置（由號 碼1至7〇) ’ 一連串的〇,2,3, 4, 可被使用， 此總有被波束位置號碼2所覆蓋的區域比其他位置更常，但是，具 有相同的停止_。在—個地區有較長的停止_也是令人可望 的。例如’此順序α 2, 3,以，5, 6, 7, υ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’亚不需要去限定波束位置為—旋翻式，波束位置 可以被產生細领柄提供此通綠_操作。修，散佈波 綱及時間，如此每個象限被至少一個波束β所覆蓋，對於接近 PS並且可此被夕於個波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聊傳送，假使有-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 13 1245319^ 停止在-實_(physicai p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晰衰退數值。在本案的應用中為了提 供足夠的覆蓋，較佳是鄰接的波束位置某 部分重疊傾向於更明顯接近傳送與接收天線。接近—公 線場所，任何的無線傳送/接收單S(WTRU)很可能可經由一些不同 位置波束腺進行通訊。經域嫩束位置柯進行通訊的裝置因 而可’假如需要騎’使耻等多做置而達聰高的資料速率。 然:’裝置離開更遠時更可能經由只有—次立即的聚束(be_) 而能進行通訊’且得到更高的資料速率需要另外的技術，例如， 一個較長的停止時間。 。請茶閱第七圖，顯示一實施例，共用信標頻道經由被劃分成η 们就馬的位置ρ ’以PiPn標示，的胞元而被拂掠。每個位置ρ代表 一個不同的共用頻道波束B，一個無線傳送/接收單元(wtru)位於 波束位置朽中以及一 PS位於胞元的中央。 睛茶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飢她在胞元附近(步驟⑴被拂 掠時，每做置P絲天線聚_能量與·_翻信標頻道信 號的個辨識字（ldentifier)。一個無線傳送/接收單元(界厕)位 於獲得-獨特的共用信標頻道(步職）的胞元覆蓋區域中，然 後，無線傳送/接收單元輯U)回報所獲的的信標辨識字至叹步 驟94)，此PS接收由來自無線傳送/接收單元(WTRU)的辨識字並決 14 疋無線傳送/接收單元(WTRUs)的位置（步驟96)，於是無線 收單元(WTRU)指定-專用頻道至無線傳送/接收單元⑽们的方 向（步驟98)。 本案的另-個實施侧示於第八圖，其包含在每倾段的一 共用頻這波束，不結拂細於胞元的覆蓋區域。軸，如此的 選擇些微的增加在就中的干擾，但其提供了制與專用頻道相 同的覆蓋範圍。如所示，Ps具有八個位置MPn，每個代表不同的 未被拂掠的獨特共用信標頻道信號，一個無線傳送/接收單元 (WTRU)係位於位置h 〇 口月茶閱第十圖係顯示根據本案實施例中第八圖的一供選擇的 私序10G。八個獨特的共用信標頻道信號被傳送至胞元中（步驟1〇1) 的位置Pl至Ρδ，每個位置P代表天線聚集的能量的實體位置與其獨 _共用信標頻道信號的-個辨識字⑽咖㈣。位於胞元覆 盖區域中的-個無線傳送/接收單元(麵)獲得八侧特的共用 信標頻道信號(步,_2)的射之—並且將波細識字獲得哪一 们波束(步㈣。牌收來自無、_送/減單元(訂则 咖哉=決定無線傳送/接收單元(剛的位置（步獅6)。於 專用頻道至無線傳送/接收單元(WT R U )的方向（步驟 108)。 在此貝例中’ ~個無線傳送/接收單元(麵)被設置在或接近 兩個或夕们區&的邊界，此無線傳送/接收單元(酬)可能有困難 12493 19 Jjj··*

“辛气人那個區段相關聯。當無線傳送/接收單元(WTRU)獲得一 品#又t系統會部署磁滯現象在其指示的規則系統中以確保無 7專11/接收單元(霞U)在希望個區段之前的某限定的時間 具有一可接受的信號品質。 相關項域巾^^此技藝之人士應可了解，波束的數目或者是 :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 :較少數目的波束，或者是波束雜置，得由熟悉此技藝之人任 施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如㈣請範騎欲保護者。 【圖式簡單說明】 並參考所附圖式詳細 本發明之各種細節係配合較佳實施例 說明如下，其中： 第-n習用的共關道覆蓋架構，其在—主站輿具有四個 部分重$的聽束魄個無轉送/減單元⑽⑺之間。

第二圖m的下行鏈路專驗束架構，其在—主站與使用 專用波束的數個無線傳送/接收單元(mu)之間。 第三圖：為-転系統的_f用的輻射型式，該胞元系統使用專 用頻迢覆盍遍及小覆蓋區域的—個窄寬度波束與__共用頻道覆蓋 遍及兔覆盖區域的一個全方位型式。 第四圖·為發射自-主站的_個旋轉共關道波束。 第四圖A齡，、用^標頻道(⑺職。^ ch麵e】）拂掠的流 程圖。 16 1249319

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。 乐六圖··為具有調整成流量型式的波束寬度的波束形態。 ^圖·為具有相與制頻道的相料蓋區域之波束形態。 :八圖·為具有專用與共用頻道的鱗覆蓋區域之波束形態。 ^九圖·:為-實施例的流程圖，其中制頻道信標頻道被拂掠。 、、圖為Μ關的流程圖，其中獨特的共有信標頻道被傳送 至一胞元的不同位置。 【元件符號說明】 β共用頻道波束 置 ps主站 Wl’3寬波束 1 〇覆蓋區域

Pl — Pn共用頻道波束可能位 WTRU無線傳送/接收單元 Νι-Ν6較窄的波束

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Claims (1)

1. 十、申請專利範圍： 1·—種通讯系統，係用以在至少一個主站與至少一個副站之間傳‘ 送與接收通訊，該系統傳送複數個共用頻道，其中該共用頻道係· 覆蓋使用至少一個波束的一區段化的胞元，係包含： 一用以產生與成形一波束的裝置； 一天線，用以在該波束内傳送與接收信號· …-用以指示該波束方向的裝置，藉由—拂掠裝置選擇性地將 该成形的波束指向複數個方向； 鲁 —用以使制赌由傳送—波束魏_至駐站而認知該 波束的裝置；以及 的裝置 用以使該线由該波束接收龍而決定關⑽位置，以 =該主站基於朗站位獅—專_錢㈣無副站通訊 其中該成形裝置將該 ，該寬度係由一寬的

   2·如申請專利範圍第1項所述之通訊系統， 波束成形為複數個可選擇的寬度之其中之一 寬度至一窄的寬度。 如 其中該複數個方向係 申請專利範圍第1項所述之通訊系統， 與该胞元的區段一致。 區段係為 4.如申請專利範園第3項所述之通訊系統，財該胞元 ^不同大小且該成職置成形該波細覆蓋該跑元區段。 .如申細娜峨軸峨，財轉輕置選擇 18 」 > ——.......... |2翻· 1 修、：’ 性地以1先決定_序將該成形的波束指向該複數個方向。 1如申請專利範圍第5項所述之通訊系統，其中該預先決定的順 序係為連貫的。 綱所述之通㈣統，其_先決定的順 職娜之通爾，射爾貫的順序 使于铺彳讀置選擇性地將該波束細該複數個方向中之至少一 其中該方向被指向的頻率較該複數個方向中之其他方向為 其中峨續的順序 :個方向中之某方向 以拂从擇性地將該波束指向該複數 較。亥複數個方向中之其他方向維持較長的時間。 10·如申凊專利範圍第】項 道中的每—個且有_猶_ ± 系統’其中《數個共用頻 U -種用以伽/ _標記以與該胞摘該區段一致。 盘接收的季統Γ至少—個主站與至少—個副站間通訊之傳送 覆蓋使用至少帛顧’㈣共用頻道係 束9區段化的胞元，係包含·· 傳送，接收-通訊; 將該成===:裝置’該拂掠裝置選擇性地 19 _通9 丄匕.

   一用以使該副站經由傳送一波束接收資料至該主站而認知兮 波束的裝置；以及 一用以使該主站由該波束接收資料而決定該副站的也置，以 适波束而與該副站通訊 及該主站利用基於該副站位置的一專用頻 的裝置。 12·如申請專利範圍第11項所述之系統，其中該成形裝置將該波束 成形為複數個可選擇的寬度之其中之一，該寬度係由—寬的寬声 至一窄的寬度。 & 13.如申請專利範圍第丨i項所述之系統，其中該複數個方向係與节 胞元的區段一致。 14.如申請專利範圍第12項所述之系統，其中該胞元區段係為不同 大小且該成形裝置成形該波束以覆蓋該胞元區段。 瓜如申請專利範圍第12項所述之系統，其中該拂掠教置選擇性地 以一預先決定的順序將該成形的波束指向該複數個方向。 16.如申請專利範圍第15項所述之系統 為連貫的。 ’其中該預先決定的順序係 其中該預先決定的順序係 17·如申睛專利範圍第15項所述之系統， 為非連貫的。 18·如申凊專利範圍第17項所述之通訊系統，其 2該拂掠裝躲地_波束指向顧數個方向巾之 方向，其中該方向被指向的頻率較該複數個方向中之其他方=為 20 19.如申請專利範圍第17項所述之通訊系統，其中該非連續的順 序使得該拂掠裝置選擇性地將該波束指向該複數個方向中之某方 向且較該複數個方向中之其他方向維持較長的時間。 1249319 七、指定代表圖·· (一)本案指定代表圖為··第（四）圖。 (二)本代表圖之元件符號簡單說明： PS主站 B共用頻道波束 Pi - Pn共用頻道波束的可能位置 八 本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式：