專利名稱：用天線波束抖動和cqi校正改進無線通信系統(tǒng)中覆蓋的基站和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及無線通信領(lǐng)域，并且具體地說，涉及用于使用天線波束抖動 (beam-jitter)和信道質(zhì)量信息(CQI)校正來改進固定波束無線通信系統(tǒng)中覆蓋的基站和方法。
背景技術(shù)：
下面的縮略詞在此定義，在隨后的技術(shù)現(xiàn)狀和本發(fā)明的描述中涉及了這些縮略詞中的至少一些。
BLER誤塊率CPICH公共導(dǎo)頻信道CQI信道質(zhì)量信息CRC循環(huán)冗余校驗GSM全球移動通信系統(tǒng)HS-DSCH高速下行鏈路共享信道HSDPA高速下行鏈路分組接入IS過渡性標準LTE長期演進MCS調(diào)制和編碼方案MI互信息SINR信號與干擾加噪聲比SNR信噪比TDRF帶豐富反饋的傳送分集WCDMA寬帶碼分多址 在無線通信領(lǐng)域中，有多種高級天線技術(shù)/配置，這些技術(shù)/配置能被考慮用于當前和將來的基站部署，范圍從能夠用于相干合并的校準分集天線到對于自適應(yīng)轉(zhuǎn)向能夠是同相的天線、到帶有模擬或數(shù)字波束形成的固定波束配置。當前基站中存在的一個方面是它能夠通過在執(zhí)行移動臺的鏈路自適應(yīng)和調(diào)度時使用來自移動臺的信道質(zhì)量反饋，改進對移動臺的覆蓋。雖然信道質(zhì)量反饋的類型對于不同的天線配置可以是不同的，但每個天線配置必須補充使用信道質(zhì)量反饋以改進覆蓋。然而，每個類型的天線配置具有缺點，這些缺點需要降到最小而不會造成鏈路自適應(yīng)過程或用戶調(diào)度的失配。
例如，采用校準分集天線的基站可具有來自移動臺的信道狀態(tài)信息反饋，因此，基站能計算每個傳送天線的傳送權(quán)重，使得隨后的傳送匹配信道。此情形表述為閉環(huán)傳送分集或帶豐富反饋的傳送分集(TDRF)，并且設(shè)計用于與在元件之間未顯示高相關(guān)的傳送天線 (例如，帶有大的空間分隔或不同偏振的天線)一起使用。例如，考慮一種與上述類似但用于WCDMA通信系統(tǒng)的高速下行鏈路分組數(shù)據(jù)接入(HSDPA)模式的方案。隨后，描述了 WCDMA 通信系統(tǒng)中有許多移動臺時使用此特定方案時發(fā)生的一個問題。基站根據(jù)反饋到基站的調(diào)度(即期望)的移動臺信道狀態(tài)信息(例如，信道的估計)來設(shè)置傳送權(quán)重。在到調(diào)度用戶的數(shù)據(jù)傳送期間，未調(diào)度的移動臺又在上行鏈路反饋傳送后計算其信道狀態(tài)反饋(例如，信道的估計)。然而，產(chǎn)生的一個困難是未調(diào)度的移動臺在公共導(dǎo)頻信道(CPICH)上測量的SINR可與高速下行鏈路共享信道(HS-DSCH)上實現(xiàn)的SINR不同。此困難產(chǎn)生是因為傳送權(quán)重對每個信道可以不同，導(dǎo)致存在不同的干擾覆蓋區(qū)，從而影響SINR。因此，CPICH 和HS-DSCH信道上的可實現(xiàn)與測量的SINR之間存在失配。因此，基站在為未調(diào)度的移動臺選擇調(diào)制和編碼方案(MCQ時將需要計及(account for)此問題。在2005年6月23日發(fā)布的名稱為“SIR Estimates for Non-Scheduled Mobile ^Terminals”的美國專利申請(公布號US 2005/0136840A1)中描述了此主題(其內(nèi)容由此通過引用結(jié)合于本文中)。備選的是，采用帶有緊密間隔的陣列元件的同相天線的基站能用于將能量自適應(yīng)轉(zhuǎn)向期望移動臺并在其它方向中設(shè)空值。這與上述方案類似，只是現(xiàn)在陣列的同相建立進入和外出信號的方向性。此傳統(tǒng)波束形成方案能從上行鏈路獲得用于為下行鏈路傳送產(chǎn)生轉(zhuǎn)向權(quán)重的方向信息。雖然信道狀態(tài)信息無需從移動臺反饋，但信道質(zhì)量的一些量度必須發(fā)送，如SINR或MCS信息。這一般稱為信道質(zhì)量信息(CQI)，并且由于它基于SINR，因此， 它可能由于波束形成的自適應(yīng)性質(zhì)而遭受如上所述的類似失配。上述美國專利申請(公布號US2005/0136840A1)也適用于此主題，因為主要問題是一個CQI意外更改。在另一備選中，采用固定波束天線配置的基站可在小區(qū)或扇區(qū)內(nèi)設(shè)置帶有固定轉(zhuǎn)向的多個波束。基于移動臺或基站測量的一些準則，為到特定移動臺的傳送選擇這些波束之一。例如，移動臺可測量在每個波束中沿導(dǎo)頻信道傳送的信號強度，并且選擇基站應(yīng)用于隨后傳送的最強波束。備選的是，諸如最佳上行鏈路波束中信號強度或移動臺的方向等在上行鏈路傳送期間所做的測量能夠用于選擇用于傳送的下行鏈路波束。雖然從天線系統(tǒng)角度而言更簡單，但仍存在涉及與CQI報告有關(guān)的固定波束的多個問題，這些問題類似于如上相對于校準的分集天線和同相天線所述的那些問題。另外，存在有關(guān)固定波束的多個問題，這些問題與相對于波束圖(beam pattern)的固定性質(zhì)存在的覆蓋有關(guān)。下面相對于圖 1和2 (現(xiàn)有技術(shù))更詳細地描述這些問題。參照圖1 (現(xiàn)有技術(shù))，框圖示出帶有移動臺102 (只示出三個)和傳統(tǒng)基站104的固定波束無線通信系統(tǒng)100的基本組件，基站104包括固定波束天線網(wǎng)絡(luò)106、調(diào)度器單元 108和用戶數(shù)據(jù)隊列110(注本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易理解，公知組件的描述已忽略以免混淆當前論述)?；旧希{(diào)度器單元108接收用戶信息112(來自其本身接收用戶數(shù)據(jù)114 的用戶數(shù)據(jù)隊列110)和CQI 116(來自移動臺102)，然后處理此信息112和116以選擇特定移動臺102a (例如)傳送用戶數(shù)據(jù)114及從哪個固定波束將用戶數(shù)據(jù)114傳送到特定移動臺10加。具體而言，調(diào)度器單元108處理信息112和116以選擇特定移動臺102a(用戶選擇118)，然后確定用于將用戶數(shù)據(jù)114傳送到移動臺10 的傳送速率120和波束選擇122。如圖所示，調(diào)度器單元108將用戶選擇118和傳送速率120轉(zhuǎn)發(fā)到用戶數(shù)據(jù)隊列110， 并且將波束選擇122轉(zhuǎn)發(fā)到固定波束天線網(wǎng)絡(luò)106。固定波束天線網(wǎng)絡(luò)106使用模擬和/ 或數(shù)字波束形成來創(chuàng)建固定波束。參照圖2(現(xiàn)有技術(shù))，曲線圖示出從傳統(tǒng)基站104發(fā)射的固定波束圖的示例，其中，波束圖具有在180度上跨越的四個正交波束200a、200b、200c和200d，但覆蓋區(qū)域可能實際上包括180度的子集(例如，中心120度)。為這四個波束中每個波束與方向繪出了此特定固定波束圖的波束增益。從此理想的固定波束圖，能夠觀察到以下特性·在兩個中心波束之間的交叉點(cross-over point)大致?lián)p失2dB。·波束具有作為角波束(即移動臺)方向的函數(shù)的不等主波束寬度。· 一個波束的高旁瓣級別能對其它波束中的移動臺造成干擾，并且這在交叉點最明顯?！ぴD和陣列圖是相乘的(multiplicative)，并且造成作為角波束方向的函數(shù)的波束形成增益中的損失。這些問題在過去已通過不同方式解決。例如，能夠添加更窄波束以降低交叉損失， 并且能夠按照方向的函數(shù)來更改波束形狀。另外，能夠添加非正交(即，錐形)波束以改進在交叉點的覆蓋和改進旁瓣級別。然而，該方案導(dǎo)致了在峰值增益的損失。另一個方案是隨時間過去改變特定波束的波束形狀，以便它對于任何移動方向具有相同平均增益。在2001 年11月16日提交的共同受讓的瑞典專利申請No. 010381703中考慮和論述了本方案(該申請內(nèi)容由此通過引用結(jié)合于本文中)。然而，在波束選擇用于改進下行鏈路覆蓋時，這些問題的提議解決方案未解決上述CQI測量問題。具體而言，與測量CQI相關(guān)聯(lián)的問題能使波束指向期望(即，調(diào)度)的移動臺但可能對未調(diào)度的移動臺造成干擾。這是因為未調(diào)度的移動臺可位于主波束方向內(nèi)或在旁瓣方向中，并且干擾在每種情況下將是不同的。另外，如果CQI基于SINR級別，則CQI 也將根據(jù)移動臺相對于固定波束中心的位置而改變。因此，在解決與固定波束天線配置相關(guān)聯(lián)的上述問題時，獲得均勻覆蓋的目標也應(yīng)考慮獲得更準確/可測量的CQI值。本發(fā)明滿足了這些問題和其它問題。

發(fā)明內(nèi)容
一方面，本發(fā)明提供一種用于改進固定波束形成無線通信網(wǎng)絡(luò)中覆蓋的方法。該方法包括以下步驟(a)通過在波束形成圖中引入波束抖動來修改波束；(b)接收來自用戶終端的估計的信道質(zhì)量信息CQI ； (c)計及估計的CQI上波束抖動的效應(yīng)以獲得抖動調(diào)整的 CQI估計；(d)以及在用于到用戶終端的將來傳送的用戶調(diào)度期間，使用抖動調(diào)整的CQI估計。由于該方法改進了覆蓋，并且也有助于給固定波束形成無線通信網(wǎng)絡(luò)帶來更佳的穩(wěn)定性，因此，它是符合需要的。另一方面，本發(fā)明提供一種包括用戶數(shù)據(jù)隊列、波束形成天線網(wǎng)絡(luò)、調(diào)度器單元及抖動控制單元的基站。調(diào)度器單元接收來自用戶數(shù)據(jù)隊列的用戶信息、來自用戶終端的估計的信道質(zhì)量信息CQI及來自抖動控制單元的波束抖動信息，并且隨后處理所有此信息以計及估計的CQI上波束抖動的效應(yīng)，并獲得抖動調(diào)整的CQI估計，所述抖動調(diào)整的CQI估計用于選取用戶終端以傳送用戶數(shù)據(jù)以及選擇波束形成天線網(wǎng)絡(luò)中哪個波束用于將用戶數(shù)據(jù)傳送到所選取的用戶終端。波束形成天線網(wǎng)絡(luò)接收來自調(diào)度器單元的波束選擇信息，接收來自抖動控制單元的波束抖動信息，然后通過在波束形成圖中引入波束抖動來修改選定波束。該基站改進了覆蓋，并且也有助于給固定波束形成無線通信網(wǎng)絡(luò)帶來更佳的穩(wěn)定性。在仍有的另一方面，本發(fā)明提供了一種包括處理器和存儲處理器可執(zhí)行指令的存儲器的用戶終端，其中，處理器與存儲器接口并執(zhí)行處理器可執(zhí)行指令以能夠?qū)崿F(xiàn)以下操作(a)接收從基站傳送的信號，基站在傳送信號前通過在波束形成圖中引入波束抖動而修改了波束；(b)估計與接收信號相關(guān)聯(lián)的信道質(zhì)量信息CQI ； (c)計及估計CQI上波束抖動的效應(yīng)以獲得抖動調(diào)整的CQI估計，其中，計及操作包括估計由于波束抖動而造成的估計的CQI中信號與干擾加噪聲比SINR更改的量；以及(d)傳送估計的CQI和抖動調(diào)整的 CQI估計。該用戶終端有助于改進覆蓋，并且也有助于給固定波束形成無線通信網(wǎng)絡(luò)帶來更佳的穩(wěn)定性。本發(fā)明的另外方面部分將在后面的詳細描述、圖形和任何權(quán)利要求中陳述，并且部分可從詳細描述中得出，或者能通過本發(fā)明的實踐而了解。要理解，前面的一般描述和下面的詳細描述均只是示范和說明性的，并不是限制本發(fā)明為所公開的內(nèi)容。


通過結(jié)合附圖時參照下面詳細描述，可獲得本發(fā)明的更完整理解圖1和2(現(xiàn)有技術(shù))分別示出包含傳統(tǒng)基站的無線通信系統(tǒng)的框圖和用于幫助解釋本發(fā)明解決的問題的固定波束圖的曲線圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明一實施例的流程圖，其示出用于使用天線波束抖動和CQI校正在固定波束形成無線通信系統(tǒng)中改進覆蓋的方法的基本步驟；圖4是根據(jù)本發(fā)明的一實施例的已通過圖3所示波束抖動方法來修改的波束圖的曲線圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明一示范實施例的包括已配置的基站的無線通信系統(tǒng)的框圖；以及圖6是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的已通過圖3所示波束抖動方法來修改的另一波束圖的曲線圖。
具體實施例方式本發(fā)明涉及用于通過隨時間過去周期性為波束或波束集合以預(yù)定方式應(yīng)用抖動到波束形成圖、在方向上平均提供相等波束形成增益、從而在固定波束形成無線通信系統(tǒng)中改進覆蓋的基站和方法。具體而言，所述基站和方法通過使用帶有固定波束天線配置的波束抖動來獲得相等覆蓋，以便特定覆蓋區(qū)域在某一期望時間幀(timeframe)上獲得相等波束形成增益。波束抖動(即，波束改變)被限定于原固定波束圖的相對方向，因此，它仍被視為固定波束形成系統(tǒng)(此特定特征解決了上述鏈路自適應(yīng)問題)。通過限定于與原固定波束方向相同的相對方向的每個波束，用戶終端(例如，移動臺，固定位置終端)能計算在一個時間的SINR，然后將CQI報告發(fā)送回基站。CQI報告能在一個或多個以下項目上形成·信號與干擾加噪聲比(SINR)；
信噪比(SM)；·互信息(MI)；· SINR或SNR值的函數(shù)；·表示后接收器質(zhì)量的量，例如誤塊率(BLER)或循環(huán)冗余校驗(CRC)?；倦S后計及預(yù)定的波束抖動，并調(diào)整CQI報告以便為用戶數(shù)據(jù)到用戶終端的將來傳送時間適當?shù)剡x擇MSC值(此特定特征解決了上述用戶選擇問題)。下面相對于圖3-6 提供有關(guān)本發(fā)明的基站和方法的詳細論述。參照圖3，有一個根據(jù)本發(fā)明一實施例的流程圖，其示出用于使用天線波束抖動和 CQI校正在固定波束形成無線通信系統(tǒng)中改進覆蓋的方法300的基本步驟。此方法300能夠由為基于例如IS-136、GSM和WCDMA標準的系統(tǒng)采用數(shù)字波束形成或模擬波束形成的基站來實現(xiàn)。在一個實施例中，方法300包括以下步驟·步驟302 通過在波束形成圖中引入抖動來修改波束，以便·波束與標稱固定波束形成配置中波束之一指向相同相對方向；以及·在某個固定時間期上，改變波束抖動以便覆蓋增益對于位于來自標稱固定波束形成配置的波束內(nèi)的任何用戶終端大約相同?！げ襟E304和306 接收來自用戶終端的估計的CQI，并隨后計及估計的CQI上波束抖動的效應(yīng)以獲得抖動調(diào)整的CQI估計?！げ襟E308 在用戶調(diào)度期間，使用抖動調(diào)整的CQI估計以計及波束抖動。注意能夠使用波束的抖動改變的預(yù)定時間表(schedule)以便一旦知道在某個時刻的抖動，但能夠為將來時刻確定抖動。此特定抖動圖也可在某一時間間隔上是周期性的。此外，抖動圖可對不同小區(qū)不同。作為一示例，考慮兩個不同小區(qū)。兩個小區(qū)中圖的周期性可以不同。備選的是，每個小區(qū)中的抖動圖可以不同。另外，在兩個不同小區(qū)中可使用不同周期性和圖的組合。下面描述方法300的示例?？紤]圖2(現(xiàn)有技術(shù))所示的四個固定波束配置，不同之處是現(xiàn)在當實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的一實施例的方法300時，每個波束200a、200b、200c和 200d的指出方向(pointing direction)更改。首先，假設(shè)Φ是方位角。隨后，圖2(現(xiàn)有技術(shù))所示的四個波束200a、200b、200c和200d的標稱指出方向分別采用8 ι(Φ)= [-0.75,-0. 25，0.25，0.75]的值。以正弦空間中sin ( Φ》作為波束i的標稱指出方向來開始，創(chuàng)建指出方向的序列。對于此波束，假設(shè)這些新方向表示為Yu，其中，1= {1，2，...L} 是時間的索引，并且Yill的值由Sin(Yiil) = sinQD+riu/ie給出，其中，Iiiil e {0，士 1， 士 2}。因此，序列Iniil，Iii,2，...,Hi,J將時間中的抖動定義為有關(guān)波束i的標稱指出角的方向中的更改。注意，波束抖動圖能夠為每個波束單獨定義，并且可以是周期性的。通過限制值Hi, i為小值，抖動的波束大致與標稱波束方向指向相同方向。圖4中示出此波束抖動方案的示范結(jié)果。在此圖中，波束圖400a、400b、400c和400d的快照在時間1示出，所有抖
動的波束的抖動值等于[ /，n2J, ηυ,η4<ι\=[2,- ,-2,0]。下面相對于圖5描述能夠?qū)崿F(xiàn)此方
案的示范基站500。參照圖5，框圖示出固定波束無線通信系統(tǒng)500的基本組件，該系統(tǒng)包括用戶終端 502(只示出三個)和根據(jù)本發(fā)明一實施例配置的基站504。如圖所示，基站504包括波束形成天線網(wǎng)絡(luò)506、調(diào)度器單元508、抖動控制單元510及用戶數(shù)據(jù)隊列512 (注意本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易理解，公知組件的描述已忽略以免混淆當前論述)?；旧希{(diào)度器單元508 接收用戶信息(來自其本身接收用戶數(shù)據(jù)516的用戶數(shù)據(jù)隊列512)、CQI 518 (來自用戶終端50 和波束抖動信息520 (來自抖動控制單元510)，并且隨后處理此信息514、518和 520以選取傳送用戶數(shù)據(jù)516的用戶終端501a(例如)和從哪個波束將用戶數(shù)據(jù)516傳送到選取的用戶終端50加。具體而言，調(diào)度器單元508處理信息514、518和520以計及估計的CQI上波束抖動的效應(yīng)，并獲得抖動調(diào)整的CQI估計，該抖動調(diào)整的CQI估計用于確定傳送速率522以及確定波束選擇524以使得用戶數(shù)據(jù)514能夠傳送到選取的用戶終端502a。 如圖所示，調(diào)度器單元508在選擇用戶終端50 時將用戶選擇526(指示用戶終端502a) 和傳送速率522轉(zhuǎn)發(fā)到用戶數(shù)據(jù)隊列512，并且將波束選擇5M轉(zhuǎn)發(fā)到波束形成天線網(wǎng)絡(luò) 506。另外，抖動控制單元510將波束抖動信息520轉(zhuǎn)發(fā)到波束形成天線網(wǎng)絡(luò)506。在此情況下，波束形成現(xiàn)在是自適應(yīng)的(在抖動修改波束圖的意義上)。在一個實施例中，波束抖動信息520可例如包括應(yīng)用到自適應(yīng)波束形成矩陣的權(quán)重修改。每個用戶終端502 —般估計CQI 518，并將此估計報告回基站504以便能夠執(zhí)行用戶調(diào)度。估計的CQI報告518通常是SINR的函數(shù)，其中噪聲可包括熱噪聲和可能的干擾。 在此實施例中，每個用戶終端502估計和報告SINR值到基站504，并且基站504又估計抖動值以及基于抖動的將來值來調(diào)整SINR，以便調(diào)整的SINR能夠用于將來傳送時間(參閱步驟 304-308)。下面描述根據(jù)本發(fā)明一實施例能夠如何實現(xiàn)此操作的一示例。假設(shè)用戶終端502估計的SINR值表示為P m，其中，m同樣是時間索引。估計的SINR 是Pm= om+am，并且包括基于標稱波束指出角的SINRon^n由于抖動值而產(chǎn)生的SINR差 α m(記住此示例中的估計SINR與估計的CQI 518相同)。隨后，基站504計及用戶調(diào)度過程中的波束抖動。例如，調(diào)度用戶終端502時基站504能夠使用估計的SINR來確定在某一時間m+k能用于到用戶終端502的傳送的調(diào)制和編碼方案(MCS)。因此，Plrt應(yīng)被確定以便在此時間選擇適當?shù)腗CS。為確定P m+k產(chǎn)生了兩種情況。第一種情況是標稱SINRcrm
時，并且第二種情況是I。m-0m+k| >max(am, am+k)時。第一種情況暗示SINR主要是由于波束抖動而更改。例如，此情況可由于緩慢衰落的傳播狀況而產(chǎn)生。第二種情況暗示SINR 改變大于由于波束抖動而造成的SINR差。例如，此情況可由于更快的車輛速度而產(chǎn)生。如果在第一種情況中能確定由于波束抖動而造成的SINR差，則基站504能基于作為Pm+k = P HTajairt的調(diào)整的SINR估計(以分貝為單位)來選擇MCS值。備選的是，在第二種情況中，當SINR改變比由于波束抖動而造成的SINR差更嚴重，則基站504能基于當前估計的 SINR (即，P m+k = P m)來選擇 MCS 值。在一個實施例中，基站504能實現(xiàn)步驟306，并且通過使用以下方案確定由于波束抖動而造成的SINR差來計算抖動調(diào)整的SINR(抖動調(diào)整的CQI)。首先，假設(shè)波束抖動圖對于考慮之下的波束是周期性的(具有周期L)。另外，假設(shè)CQI報告518在每次上行鏈路傳送期間形成。從報告的CQI 518測量的集合，計算L個平均SINR值 {藥，込，…，瓦}，其中，平均值從具有相同波束抖動值的SINR來構(gòu)建。例如，這能夠使用
= E{pm 3 Pm-L, Pm-IL Pm-KL }實現(xiàn)，其中，E{ ·}項表示樣本平均值或某一其它過
濾操作。項mod(m-l，L)+l取從1到L的值，將波束抖動位置之一編索引。每個平均值的確定只利用具有相同波束抖動位置的那些SINR。通過使用這L個平均SINR估計，能夠通過從每個A估計去除共同平均值戸二五te，^，...，^}而估計SINR差。從這些島-戸值，能夠確定項am+k-amW便計算項。在此示例中，SINR值已根據(jù)dB來表述，從而允許使用加法和減法來執(zhí)行運算。備選的是，SINR能夠以線性表示來表述，并且在此情況下執(zhí)行的運算因而將是縮放運算。在上述示例中，在不能可靠地估計SINR差項α m+k- α m時，基站504將基于當前估計的SINR(即P m+k = P m)來選擇MCS值?；诶鐦藴势畹墓烙嫷腟INR值的統(tǒng)計，能夠做出何時禁用抖動調(diào)整的確定。因此，當SINR改變大于由于波束抖動而造成的SINR差時，則能夠看到補償抖動將不會有益。然而，這不是不利的結(jié)果，因為用于下行鏈路傳送的波束抖動圖將仍創(chuàng)建波束增益的合理分布，并且甚至在不補償波束抖動的情況下，不應(yīng)有用戶終端用戶將持續(xù)保持在不利的波束方向中，例如波束交叉位置。除上述示范方案外，基站504也可考慮以下方面·有關(guān)用戶終端502相對于波束中心的位置或方向的信息可以是可用的并能用于在某一將來傳送時間為特定用戶終端502幫助估計SINR差值或設(shè)置/調(diào)整MCS值?！び嘘P(guān)用戶終端502相對于波束中心的位置或方向的信息可以是可用的并能用于在某一將來傳送時間對/從特定用戶終端502設(shè)置/調(diào)整功率級別。 基站504能夠使用固定MCS值，但基于抖動調(diào)整的CQI (SINR)來調(diào)整到移動臺的傳送功率?！ぶ烙脩艚K端502上波束抖動的效應(yīng)的基站504或調(diào)度單元508能夠不僅為單次傳送考慮此效應(yīng)，而且為調(diào)度到用戶終端502的多次傳送考慮此效應(yīng)。例如，基站504能夠在朝向特定用戶終端502的有利波束位置調(diào)度多次數(shù)據(jù)傳送或否定確認數(shù)據(jù)的可能重新傳送。在上述實施例中，基站504為波束圖使用正交波束，從而產(chǎn)生與傳統(tǒng)固定波束圖相比時在正弦空間中大致相同的波束圖(比較圖2和4)。備選的是，在另一實施例中，在隨時間過去而修改每個波束的圖時，可能合乎需要的是基站504改動波束形狀，以使得波束變得更寬、更窄或采用不同圖形狀以隨時間過去保持相等的定向增益。圖6是示出此的示例的曲線圖，其中，波束抖動圖具有帶三個抖動位置的一個波束600，這三個位置覆蓋圖 4所示原波束200a(例如)之一。與原波束200a相比，帶有三個不同抖動位置的波束600 更窄，并且具有更大的波束形成增益和更低的旁瓣級別。然而，帶有三個不同抖動位置的波束600與原波束200a基本覆蓋相同的方向。波束抖動位置在曲線圖中有編號以便表示每三個下行鏈路傳送的方向移位。在另一實施例中，用戶終端502能執(zhí)行波束抖動SINR調(diào)整(步驟306)而不是在基站504執(zhí)行此調(diào)整。類似于上面所述和在基站504執(zhí)行的方案，用戶終端502能夠以盲方式操作來確定SINR偏移。在一種情況下，用戶終端502將具有處理器530和存儲處理器可執(zhí)行指令的存儲器532，其中，處理器530與存儲器532接口并執(zhí)行處理器可執(zhí)行指令以能夠?qū)崿F(xiàn)以下操作(a)接收從基站504傳送的信號，基站504在傳送信號前通過在波束形成圖中引入波束抖動而修改了波束；(b)估計與接收信號相關(guān)聯(lián)的信道質(zhì)量信息CQI ； (c)計及估計的CQI上波束抖動的效應(yīng)以獲得抖動調(diào)整的估計CQI，其中，計及操作包括估計由于波束抖動而造成的估計的CQI內(nèi)信號與噪聲比SINR更改的量(參閱前面描述)；以及(d) 傳送估計的CQI和抖動調(diào)整的估計CQI (注意處理器530和存儲器532至少部分地實現(xiàn)為軟件、固件、硬件或硬編碼邏輯的某一組合)。用戶終端502也能確定抖動圖的周期。備選的是，有關(guān)波束抖動重復(fù)時間表的信息能夠間接或直接從基站504傳遞到用戶終端502。間接方案能夠是將抖動時間表與某一已知信令信道(例如，同步信道)對齊。備選的是，抖動信息能夠經(jīng)通常在基站504與用戶終端502之間使用的下行鏈路信令信道(例如，廣播或共享控制信道)之一顯式地發(fā)信號來通知。本發(fā)明具有幾個優(yōu)點，其中的一些如下所述·基站504在允許固定波束圍繞標稱方向稍微波動中實際上降低了隨時間過去特定方向的交叉損失。另外，波束圖能夠設(shè)計用于特定覆蓋區(qū)域。另外，波束圖的序列能夠設(shè)計用于空間和時間上的更佳覆蓋，而不是設(shè)計靜態(tài)覆蓋該區(qū)域的一個波束圖。 基站504能夠提供更均勻的覆蓋，這有助于給無線通信網(wǎng)絡(luò)500帶來更佳的穩(wěn)定性。該結(jié)果通過使用如上所述適當設(shè)計的波束抖動圖在方向和時間上均提供相等的有效波束形成增益而發(fā)生。另外，帶有抖動的波束圖能夠設(shè)計成計及轉(zhuǎn)向損失或不等的波束寬度。·基站504能將主波束圖設(shè)計為更窄，其中，現(xiàn)在能夠容忍例如帶有更高交叉損失的波束形狀。另外，基站504能通過使用更窄波束來實現(xiàn)更高峰值增益，更窄波束可表示對自有小區(qū)用戶終端502和其它小區(qū)用戶終端502的更小干擾。 使用此方案獲得了對估計效應(yīng)的改進級別的健壯性。例如，使用此方案適當?shù)卣{(diào)整CQI估計，使得現(xiàn)在減少了能夠發(fā)生失配的情況。另外，基站504能夠調(diào)度用戶終端502， 以便它們接收最有利的波束形成增益，這有助于改進在用戶終端502使用的參數(shù)的估計。 此方案在小區(qū)邊緣環(huán)境是有利的。例如，調(diào)度用戶終端502時的基站504現(xiàn)在能夠利用波束位置來改進在小區(qū)邊緣的覆蓋。另外，基站504有機會使用專門設(shè)計成幫助將小區(qū)邊緣干擾降到最小的波束圖和抖動序列。 實現(xiàn)此方案的基站504與采用已知為機會性波束形成的傳統(tǒng)基站不同。在以下文章中描述了部署機會性波束形成的示范傳統(tǒng)基站W(wǎng)istwanath，P.等人的“Opportunistic beamforming using dumb antennas，， (IEEE Transactions on Information Theory, 48(6) :1277-94, 2002年6月)。此傳統(tǒng)基站跨覆蓋區(qū)域和用戶終端掃描波束，其中在波束對特定用戶終端可見時的時間來調(diào)度，以及在波束對用戶終端不可見時，則用戶終端用戶不接收傳送。相反，本發(fā)明的基站504將波束限定在更大覆蓋區(qū)域內(nèi)的相同相對方向，這確保波束對用戶終端可見，但抖動確保覆蓋的更公平分布。雖然在附圖中示出且在上面的具體實施方式
中描述了本發(fā)明的多個實施例，但應(yīng)理解，本發(fā)明并不限于公開的實施例，而是在不脫離隨附權(quán)利要求陳述和定義的本發(fā)明精神的情況下，也能夠進行多種重新布置、修改和替代。
權(quán)利要求
1.一種用于改進固定波束形成無線通信網(wǎng)絡(luò)中覆蓋的方法，所述方法包括以下步驟通過在波束形成圖中引入波束抖動來修改波束；接收來自用戶終端的估計的信道質(zhì)量信息CQI ；計及所述估計的CQI上所述波束抖動的效應(yīng)以獲得抖動調(diào)整的CQI估計；以及在用于到所述用戶終端的將來傳送的用戶調(diào)度期間，使用所述抖動調(diào)整的CQI估計。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括使用時間表以用于在預(yù)定方式中改變所述波束的波束抖動的步驟。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括使用時間表以用于在某個時間間隔上在周期方式中改變所述波束的波束抖動的步驟。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述計及步驟還包括通過使用所述用戶終端相對于所修改的波束的中心的方向來估計由于所述波束抖動而造成的所述估計的CQI中的信號與干擾加噪聲比SINR更改的量。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述計及步驟還包括在所述波束的波束抖動是周期性的且具有周期L時，以及在用戶終端在每次上行鏈路傳送期間做出CQI報告時，通過以下操作來估計由于所述波束抖動而造成的所述估計的CQI中信號與干擾加噪聲比SINR更改的量使用所述CQI報告來創(chuàng)建L個平均的信號與干擾加噪聲比SINR值，其中所述平均值從具有相同波束抖動的SINR來構(gòu)建；以及從所述L個平均SINR值的每個值去除公共平均值以估計所述SINR更改。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述使用步驟還包括在所述估計的CQI與所述抖動調(diào)整CQI估計之間的差主要是由于所述波束抖動而造成時，基于調(diào)整的估計的信號與干擾加噪聲比SINR來選擇調(diào)制和編碼方案MCS。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述使用步驟還包括在所述估計的CQI與所述抖動調(diào)整CQI估計之間的差主要是由于SINR改變而造成時，基于估計的信號與干擾加噪聲比 SINR來選擇調(diào)制和編碼方案MCS。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述使用步驟還包括使用固定的調(diào)制和編碼方案 MCS，但基于所述抖動調(diào)整的CQI估計來調(diào)整到所述用戶終端的傳送功率。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述使用步驟還包括在所述估計的CQI與所述抖動調(diào)整的CQI估計之間的差不能被可靠估計時，基于估計的信號與干擾加噪聲比SINR來選擇調(diào)制和編碼方案MCS。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述使用步驟還包括使用所述抖動調(diào)整的CQI估計來調(diào)度到所述用戶終端的多次傳送或重新傳送。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述修改步驟還包括改變所述波束的形狀，使得所述波束變得更寬、更窄，或者采用不同的圖形狀以隨時間過去保持相等的定向增益。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所修改的波束與標稱固定波束形成配置中的波束指向大致相同的方向。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，其中在固定的時間周期上改變所述波束抖動，以便覆蓋增益對于位于標稱固定波束形成配置中的波束內(nèi)的任何用戶終端大約相同。
14.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述波束抖動包括應(yīng)用到用于生成所述波束形成圖的自適應(yīng)波束形成矩陣的權(quán)重修改。
15.一種基站，包括 用戶數(shù)據(jù)隊列； 波束形成天線網(wǎng)絡(luò)； 調(diào)度器單元； 抖動控制單元；所述調(diào)度器單元接收來自所述用戶數(shù)據(jù)隊列的用戶信息、來自用戶終端的估計的信道質(zhì)量信息CQI以及來自所述抖動控制單元的波束抖動信息，并且隨后處理所有此信息以計及所述估計的CQI上波束抖動的效應(yīng)，并獲得抖動調(diào)整的CQI估計，所述抖動調(diào)整的CQI估計用于選取用戶終端以傳送用戶數(shù)據(jù)以及選擇所述波束形成天線網(wǎng)絡(luò)中哪個波束用于將所述用戶數(shù)據(jù)傳送到所選取的用戶終端；以及所述波束形成天線網(wǎng)絡(luò)接收來自所述調(diào)度器單元的波束選擇信息，接收來自所述抖動控制單元的所述波束抖動信息，并且然后通過在波束形成圖中引入波束抖動來修改所選擇的波束。
16.如權(quán)利要求15所述的基站，其中所述抖動控制單元包括用于在預(yù)定方式中改變所選擇的波束的波束抖動的時間表。
17.如權(quán)利要求15所述的基站，其中所述抖動控制單元包括用于在某個時間間隔上在周期性方式中改變所選擇的波束的波束抖動的時間表。
18.如權(quán)利要求15所述的基站，其中所述抖動控制單元在不同小區(qū)中使用不同圖和不同周期中的至少一個來改變波束的波束抖動。
19.如權(quán)利要求15所述的基站，其中所述調(diào)度器單元估計所述估計的CQI的每個中的信號與干擾加噪聲比SINR更改的量，其中所更改的SINR是由于所述波束抖動而造成的。
20.如權(quán)利要求15所述的基站，其中所述調(diào)度器單元在對應(yīng)的估計的CQI與對應(yīng)的抖動調(diào)整的CQI估計之間的差主要是由于所述波束抖動而造成時，基于調(diào)整的估計的信號與干擾加噪聲比SINR為所選擇的用戶終端來選擇調(diào)制和編碼方案MCS。
21.如權(quán)利要求15所述的基站，其中所述調(diào)度器單元在對應(yīng)的估計的CQI與對應(yīng)的抖動調(diào)整的CQI估計之間的差主要是由于SINR改變而造成時，基于估計的信號與干擾加噪聲比SINR為所選擇的用戶終端選擇調(diào)制和編碼方案MCS。
22.如權(quán)利要求15所述的基站，其中所述調(diào)度器單元使用固定的調(diào)制和編碼方案MCS， 但基于所述抖動調(diào)整的CQI估計來調(diào)整到所述用戶終端的傳送功率。
23.一種用戶終端，包括 處理器；以及存儲器，所述存儲器存儲處理器可執(zhí)行指令，其中所述處理器與所述存儲器接口并執(zhí)行所述處理器可執(zhí)行指令以能夠?qū)崿F(xiàn)以下操作接收從基站傳送的信號，所述基站在傳送所述信號前通過在波束形成圖中引入波束抖動而修改了波束；估計與所接收的信號相關(guān)聯(lián)的信道質(zhì)量信息CQI ；計及所估計的CQI上所述波束抖動的效應(yīng)以獲得抖動調(diào)整的估計的CQI，其中，所述計及操作包括估計由于所述波束抖動而造成的所估計的CQI中信號與干擾加噪聲比SINR更改的量；以及傳送所估計的CQI和所述抖動調(diào)整的估計的CQI。
24.如權(quán)利要求23所述的用戶終端，其中所述處理器還使得能夠確定與所接收的信號相關(guān)聯(lián)的波束抖動的周期。
25.如權(quán)利要求23所述的用戶終端，其中所述處理器還使得能夠接收來自所述基站的與所述波束抖動的重復(fù)時間表有關(guān)的信息。
全文摘要
本發(fā)明描述了通過使用天線波束抖動和信道質(zhì)量信息(CQI)校正來改進固定波束無線通信系統(tǒng)中覆蓋的基站和方法。在一個實施例中，該方法包括以下步驟(a)通過在波束形成圖中引入波束抖動來修改波束；(b)接收來自用戶終端的估計的信道質(zhì)量信息CQI；(c)計及估計的CQI上波束抖動的效應(yīng)以獲得抖動調(diào)整的CQI估計；(d)以及在用于到用戶終端的將來傳送的用戶調(diào)度期間，使用抖動調(diào)整的CQI估計。
文檔編號H04W16/28GK102204114SQ200980143750
公開日2011年9月28日 申請日期2009年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月31日
發(fā)明者B·哈格曼, K·莫爾納 申請人:愛立信電話股份有限公司