[发明专利]三维控制信道波束

说明书

技术领域

本发明有关无线通信系统。更特别是，本发明有关执行方位角及仰角平面中的智能天线波束涵盖，通过形成及引导三维控制信道波束来提供集中涵盖区域中的增强无线服务。

背景技术

传统无线通信系统通常操作于两状态。一为被用来提供通信装置初始接触及持续全部控制。另一为数据被交换于其期间的数据状态。该系统具有不同功能，因此具有不同涵盖，容量，可用性，可靠性及数据速率要求。改进一个或更多这些特性将有帮助。

在此被并入其整体参考的Goldberg等人2004年8月31日提出美国专利第6,785,559号被命名为″使用波束形成及拂掠有效涵盖信元分隔的系统″，揭示了提供控制信道涵盖的有效装置。

扇区分隔为提供区别涵盖区域及个别信元地址的熟知技术，且可被以熟知于技术中的″智能天线″技术来达成。智能天线方法动态改变天线辐射图案来形成可聚焦该天线拓扑涵盖的″波束″。

波束形成为扇区分隔增强，其中扇区可被调整方向及宽度。两者技术被用来：1)降低被配置于信元内的信元及无线传送/接收单元(WTRUs)间的干扰；2)增加接收器及传送器间的范围；及3)放置无线传送/接收单元。一旦其大致位置已知，这些技术通常被应用至无线传送/接收单元的专用信道。

知道无线传送/接收单元位置之前，共享信道广播所有无线传送/接收单元可接收的信息。虽然此信息可被传送于静态扇区中，但其并不被传送于可变波束中。其中该额外步骤为决定用于专用数据交换的适当波束所需的此方式本身即为无效率。另外，通常必须大得足以提供广阔涵盖区域，其依序意指其功率具有与传送器的较低距离。该例中，其必须使用较高功率，具有较长符号时间及/或更强力编码计划来涵盖相同范围。

使用先前技术计划的共享信道涵盖被显示于图1作为基地台(BS)所制造的四个重迭宽波束。此提供全方向性涵盖，而给予信元地址的再使用程度。还通过具有各扇区传送唯一识别符提供无线传送/接收单元检测传输之一的方向性粗略程度。

参考图2，基地台及若干无线传送/接收单元(UE3，UE4)间的下链专用波束被显示。假设来自图1及2基地台的相同功率及所有其它属性均相同，则图2所示无线传送/接收单元(无线传送/接收单元3及无线传送/接收单元4)可较图1所示无线传送/接收单元(无线传送/接收单元1，无线传送/接收单元2)更远离基地台。可替代是，涵盖区域可通过降低符号速率及/或增加错误修正编码达到大约相同。这些方法任一均可降低数据传递速率。此还应用至基地台的接收器上链波束图案；及有关从无线传送/接收单元至基地台的数据涵盖及选择要求的相同评论。

先前技术中，基地台或无线传送/接收单元范围通常通过结合高功率，低符号速率，错误修正编码及传递时间，频率或空间来增加。然而，这些方法产生无法最佳操作的结果。此外，涵盖被校准方式中的共享及专用通信信道之间系失配。

参考图3，虚线表示从基地台发出的共享信道波束B的可能位置P.sub.1-P.sub.n。特定时间区间时，光束B仅存在于如实线所示位置P.sub.1的一。箭头显示光束B的时序。此图示中，虽然顺时钟旋转并非必要，光束B仍依序从一顺时钟位置P.sub.1移动至另外P.sub.2-P.sub.n。

该系统提供识别各位置P.sub.1-P.sub.n处的波束B。当波束B位于各位置P.sub.1-P.sub.n处时，识别波束B的第一实施例传送唯一识别符。例如，第一识别符I.sub.1将被传送于第一位置P.sub.1处，第二识别符I.sub.2将被传送于第二位置P.sub.2处，各位置P.sub.1-P.sub.n等等。若波束B被连续拂掠，则不同是别号I.sub.1-I.sub.m可针对各旋转程度(或程度出现数)被产生。

识别波束B位置P.sub.1-P.sub.n的另一先前技术方法是使用时间标记当作无线传送/接收单元返回基地台的识别符类型。将时间标记(或识别符)返回基地台通知基地台何波束B被无线传送/接收单元检测。针对该时间区间，基地台现在知道可与无线传送/接收单元通信的波束B的P.sub.1-P.sub.n位置。然而，应注意由于可能反射，来自基地台的无线传送/接收单元方向是非必要。

识别波束B位置P.sub.1-P.sub.n的另一先前技术方法是使用时间同步。波束B被放置及与已知时间标记相关联。达成此的一法是无线传送/接收单元及基地台均存取相同时间参考，如全球定位系统(GPS)，国家标准及科技协会(NIST)，因特网时间或无线电时间广播(WWV)或维持适度同步的本地频率。