改进的广播信道.pdf

具体实施方式

图1示出了可应用本发明的系统100的总体图。本发明可以应用在使用广播信道并且广播信道引起小区间干扰的多种无线蜂窝系统中，但以下将参照时分同步码分多址TD-SCDMA系统来描述本发明。然而，应当指出，该描述中对TD-SCDMA系统的使用仅作示例之用，而不应被视为限制本发明的范围。

现在回到图1，可以看出，系统100包括：第一收发器110，所谓的无线基站RBS，用于控制去往和来自系统中小区130内的用户设备UE的业务等等。在图1的小区130中示出了一个UE 120，但应当指出，这仅作示例之用，系统100中的小区可以包括大量的UE。

RBS 110在所谓的广播信道上向小区130中的UE发送特定信息。TD-SCDMA系统中的广播信道的示例是主公共控制信道P-CCPCH和辅公共控制信道S-CCPCH。在广播信道上发送的信息当中，值得一提的可以是系统信息(例如，所谓的系统信息块1、3、5)以及寻呼消息、MBMS(多媒体广播多播服务)业务数据和特定信令数据。

在诸如图1所示的TD-SCDMA系统之类的系统中，UE可以采取多个不同的状态，其中之一是所谓的“空闲”状态，该“空闲”状态是UE限制其对RBS的传输的状态。如果UE处于空闲状态并仍需要访问广播信道中的信息，则由于UE的“静默”，使得RBS将不具有关于UE处于小区中的何处的任何信息。因此，如图1所示，供RBS确保传输到达处于空闲状态的UE的唯一方式是：如图1中的宽波束140所示，在非常宽的天线波束中传输广播信道。

天线波束140将到达UE，但由于波束的宽度，使得其还可能“溢出”至相邻小区中并造成那些小区中的干扰。

本发明意欲解决由于为了到达空闲UE而使用的宽波束而引起的、来自广播信道的干扰的问题。这是通过使处于空闲模式的UE向RBS发送“信标”信号，即，RBS可以使用该信号来定位UE并在更窄的波束中传输广播信道来实现的。这仍将确保UE处的良好接收，但这将减轻或完全消除系统100中的其他小区中的干扰问题。

本发明提出了在随机接入信道中使用从UE至其RBS的同步消息，作为这种“信标”消息。如果应用本发明的系统具有多于一个随机接入信道，可以选择这些随机接入信道之一来发送信标消息，但是在TDSCDMA系统中，在上行链路同步信道UpPCH中发送信标消息，该UpPCH是针对该用途而提出的。

作为与UpPCH有关的背景，图2示出了在包括UpPCH的TD-SCDMA中使用的LCR(低码片速率)帧的子帧。如图2所示，LCR子帧具有5毫秒的时间扩展，并包括7个时隙，利用每个时隙中的箭头来指示。指向“上方”(指向纸张顶部)的箭头是上行链路时隙，而指向“下方”(指向纸张底部)的箭头是下行链路时隙。

LCR子帧还包括一个上行链路导频音时隙UpPTS、一个下行链路导频音时隙DwPTS和一个保护时段GP。图2单独放大示出了子帧中被分配给DwPTS、GP和UpPTS的位置或时隙，如虚线箭头所示。在分配给UpPTS的时隙中传输UpPCH。

在TD-SCDMA中，整个系统有256个不同的SYNC-UL码，SYNC-UL码被划分为32个码组，其中，每个码组中有8个SYNC-UL码。

在本发明的优选实施例中，仅一个SYNC-UL码将被分配用作上行链路“信标”信号，以供小区中的所有UE使用，这是由于为了本发明的目的RBS不需要在不同UE之间进行区分；RBS可以对向发送SYNC-UL的每个UE的广播信道传输进行波束形成。可以或多或少任意地从可用的码中选择该SYNC-UL码，并且在其他实施例中，可以选择多于一个码。

图3示出了应用本发明的系统300。图1的参考标号已保留用于图3中系统300中的对应组件。从图3中可以看出，向UE 120发射的波束340现在是窄波束，已被成形为向着“信标”消息源(即UE)的位置。因此，图1的宽波束140的“溢出”效应在较大程度上减小，或者在一些情况下被完全消除。这样，可以说使用信标消息类似于使用“灯塔”，即，RBS使用信标消息找到朝向UE的方向，这用以向发送信标消息的UE导引所形成的波束340(或所形成的波束340的中心)。

在本发明的一个实施例中，空闲UE在接收到广播信道上的传输时发送同步消息(即，“信标”消息)，使得广播信道上的传输将充当使空闲UE发起一个过程，通过该过程，RBS在聚焦的(成形的)波束中向UE传输广播信道。

在本发明的另一实施例中，空闲UE在想要接收广播信道上的传输时发送同步消息(即，“信标”消息)，使得RBS接收到的同步消息将充当使RBS开始在聚焦的(成形的)波束中向UE传输广播信道的“触发”。

在实施例的一个方面，空闲UE以特定周期发送同步消息，该特定周期由来自RBS的消息来适当地控制，使得RBS可以控制接收其用来执行波束形成的信标消息的频率。在一个实施例中，控制消息可以是所谓的系统信息块。UE在已接收到任何系统信息块之前可以适当地具有周期的缺省值，然后，UE可以在接收到系统信息中的值之后更新该值。

在详细地描述RBS可用来执行波束成形的机制之前，将在图4的协助下描述本发明的RBS。因此，图4示出了本发明的RBS 400，图4还示出了RBS的主要“构建块”。

可以看出，本发明的RBS 400包括用于向小区中的UE并从小区中的UE进行发射的天线410，该RBS还包括：接收机420和发射机430，用于从UE接收信息和向UE发送信息。因此，如图4所示，该接收机和该发射机与天线410进行接口连接。

RBS 400还包括控制组件440(例如微处理器或其他计算机装置)，还包括存储器450。控制组件440被示为与RBS 400中的所有其他组件进行接口连接，这是由于控制组件控制其他组件的功能。

RBS 400中的另一组件是接口“Int”460，其意在表示RBS具有的、面向系统中更高节点(即，向/从其发送/接收业务以及可能地来自UE的控制信息的系统中的节点)的接口。从UE以外的节点至该UE的控制信息的一个示例可以是“切换”指令。该接口通常是陆上通信线接口。

在RBS 400中，负责控制去往和来自系统中小区内的用户设备UE的业务的将是控制组件440，而RBS将使用发射机630和接收机620以及天线610一起，在一个或多个广播信道上向/从UE进行发送和接收。因此，随机信道上的、来自UE的同步消息将经由天线610和接收机620。

如以下更详细的解释的那样，波束形成将由控制组件640控制，并在天线610中执行。

如果RBS 400要关于发送信标消息的周期对UE进行控制，则这将适当地经由控制组件640进行控制，优选地，在存储器650的协助下进行控制，并且其控制消息将由发射机630经由天线610来发射。

适当地但不必须地，RBS 600是时分同步码分多址TD-SCDMA系统中的RBS，在TD-SCDMA系统中所使用的广播信道将包括主公共控制信道P-CCPCH和辅公共控制信道S-CCPCH。

现在转至RBS 400如何执行本发明中采用的波束成形的问题，可以指出，这种波束成形是公知技术，RBS 400可以使用许多种波束形成技术来达到所期望的效果，即，向特定UE导引的窄(至少在水平面上是窄的)天线波束。自然地，如果两个或更多个UE彼此靠近，则可以有利地针对那些UE使用同一个波束。由于这种波束形成对于本领域技术人员来说是公知的，因此此处仅简要描述这种波束形成。

为了获得波束形成效果，RBS 400的天线410应当包括两个或更多个天线辐射元件，此处的术语“辐射元件”用作可用于接收和发射的天线元件的上位概念。可关于RBS 400中的天线410的天线元件而使用的已知波束形成技术的示例是相位或频率控制的天线阵列或基带级的数字波束形成，此处的术语“阵列”用于包括RBS的天线的天线元件。其他示例包括使用无源设备(例如，3dB混合耦合器、固定相位移相器、延迟线或巴特勒矩阵)的、RF级的波束形成网络。

为了简要示出波束形成的构思，将参照图5来描述示例，图5示出了RBS 400的天线410的实施例的示例。

图4的天线410包括在天线410中的沿一列对称排列的三个辐射元件520、530、540。天线410还包括波束形成控制器560，该波束形成控制器560可以例如是如图4所示整个RBS 400的控制设备440，或至少包括在该组件中。在优选实施例中，波束形成控制器560通过波束形成算法来执行其任务。

波束形成设备经由馈送网络550连接至辐射元件520、530、540。如图5所示，图5中的天线410中的波束形成是通过相位控制来执行的，即，对去往天线中不同天线元件的信号给出不同的相移或相位延迟以得到所期望的天线波束形状，相位延迟是由波束形成控制器560计算的。然而，应当再次指出，相位控制仅是用于得到波束形成的多种公知技术之一。

还可以指出，图5的一维天线阵列或列天线410仅是适于波束形成的天线的示例。在其他实施例中，天线410可以包括两个或更多个辐射元件，其还可以排列为二维矩阵而不是图5所示的一维向量。此外，图5的天线仅允许在通过箭头“S”指示的方向上使用波束形成，这是由于天线元件沿着与该箭头平行的轴而排列。为了获得两个方向上的波束形成，只要天线中的天线元件是是单极化的，上述二维天线就将是必要的。

关于使用信标消息来进行波束成形，使用信号来找到该信号的发射机的角度或方向(即，前述“灯塔”功能)是可采用许多种方式实现的公知技术。然而，一种实现这一点的方式是：使图5所示的天线用于该目的，即，使用具有多个辐射元件的天线，使得例如可以在天线的不同元件之间比较信号强度测量，以找到发射机(这种情况下是UE)的方向。

图6示出了本发明的、用作UE的收发器600的示例。可以看出，本发明的UE 600包括用于向RBS发射和从RBS接收的天线610，UE还包括：接收机620和发射机630，用于从UE接收业务和向UE发送业务。因此，如图6所示，该接收机620和该发射机630与天线610进行接口连接。

UE 600还包括控制组件640(例如微处理器或其他计算机装置)，还包括存储器650。控制组件640被示为与UE 600中的所有其他组件进行接口连接，这是由于控制组件控制其他组件的功能。

因此，在本发明的UE 600中，天线610和接收机620将充当用于接收一个或多个广播信道上来自RBS的传输的装置，而控制组件640将充当用于采取至少两个状态之一的装置，其中一个这样的状态是“空闲”状态。

通过使用发射机630和天线610，UE将能够在处于空闲状态时在随机接入信道上向RBS发送同步消息，并且UE将在接收到广播信道上来自RBS的传输时发送该同步消息，所述传输由天线610、接收机620接收并由控制组件640检测。

如果要以由RBS控制的特定周期来发送同步消息，则天线610、接收机620和控制组件640将充当UE 600中用于使周期受来自RBS的消息控制的装置。

图7示出了本发明的方法700的大致流程图。利用虚线示出了作为选项或备选的步骤。从以上描述中还可看出，本发明的方法700意欲用在诸如图3所示的系统300之类的无线蜂窝通信系统中，并且，如步骤710所示，在该系统中，将存在无线基站RBS(例如，图3的无线基站110)，用于控制去往和来自系统中小区130内的用户设备(例如，图3的用户设备120)的业务。

如步骤715所示，从RBS至UE的传输将包括在一个或多个广播信道上的传输，并且，如步骤720所示，UE可以采取至少两个状态之一，其中一个状态是“空闲”状态。

步骤725“同步”示出了处于空闲状态的UE可以在随机接入信道中向其RBS发送同步消息，并且，如步骤730“BF”所示，RBS使用这种同步消息作为“信标”，来对对于UE的广播信道传输进行波束形成(BF)。

步骤735示出了在本发明的一个实施例中，UE在接收到广播信道上的传输时发送同步消息。

如步骤740“f(RBS)”所示，在本发明的一个实施例中，UE以特定周期发送同步消息，该特定周期可以由来自RBS的消息来控制。

步骤745示出了本发明的方法700可以适当地但非必须地应用于时分同步码分多址TD-SCDMA系统。在该实施例中，如步骤750所示，广播信道将包括主公共控制信道P-CCPCH和辅公共控制信道S-CCPCH，并且，如步骤755所示，由UE在TD-SCDMA系统中的随机接入信道中发送的同步消息将是上行链路同步信道(UpPCH信道)中的SYNC-UL消息。

本发明的方法可以以硬件或软件或者以硬件与软件的组合来实现。例如，软件实现可以存储于计算机可读介质(例如，软盘、CD或DVD盘、磁带、E²存储器等等)上。

本发明不限于以上描述且在附图中示出的实施例的示例，而还可以在所附权利要求的范围内自由变化。例如，形成向发送信标消息的UE导引的波束还可以包括对波束的功率控制，即，如果RBS使用信标消息来测量UE与RBS的距离，则RBS可以使用该距离来计算应当在向UE的传输中使用多少输出功率。为了测量与UE的距离，RBS可以使用从UE接收到的消息中延迟时间或接收到的消息中的功率电平。