用于自适应天线的先进切换的制作方法

专利名称：用于自适应天线的先进切换的制作方法
技术领域：
本发明通常涉及无线或蜂窝通信，更特别地，涉及用于自适应天线的 切换。
背景技术：
自适应或智能天线的使用被看作是增加诸如WCDMA之类的无线系统的 覆盖范围和容量的关键特征之一。当波束成形应用于基站中时，相比于 扇形/小区波束，可以产生几个窄的波束，以保持小区内的覆盖范围。 图1A图示扇形小区(sector cell)天线波束。尽管扇形天线对于向扇 形小区内的所有移动站传送广播和/或控制信息是有用的，自适应天线 可用于在仅仅覆盖扇形小区一部分的窄波束内进行发送和接收。图1B 示出窄天线波束的例子。图2图示蜂窝网络的一个例子，其中，该蜂窝 网络具有发送扇形波束的基站、发送多波束系统内可能波束之一的基 站、和发送可控波束的基站。自适应天线的一些益处在图3内示出，其 中，自适应天线的窄波束可以指向预期的移动站，因此在下载或下行链 路方向内散布较少的干扰。窄波束还抑制在上行链路方向来自相邻小区 干扰信号(interferer)的空间干扰。两种因素都增加了信号-干扰增 益，并且因此增加了整个系统性能。目前在WCDMA系统领域内尚不存在 自适应天线的商用安装。蜂窝网络中的另一个基本特征是切换(H0)。切换是用于支持网络内 移动性的主要功能。当用户在蜂窝网络中移动时，当来自当前小区的信 号太弱以致于不能支持当前的无线电链路时，它不得不改变服务小区。 另外，例如在WCDMA中存在软切换(SH0)功能性。这意味着在用户终 端和网络之间可以存在几个无线电链路。这具有以下效果几个无线电 链路的组合可以一起提供足够质量的已组合无线电链路集。当智能天线系统产生窄波束时，用户设备(UE)需要在不同的波束之 间进行切换，以便保持呼叫。为了进行这些切换，参考(或导频)信号
测量用于对特定基站天线波束的质量进行判定。然而，当在诸如WCDMA网络之类的无线网络中组合自适应天线和切换 时，出现一定问题。在许多系统中，例如WCDMA，公共导频信号用作切 换测量的参考。如3GPP标准所规定的，该参考应在整个小区(定义小 区的覆盖范围)内发送。因此，该参考对于整个小区是通用的，因此可 以构成在应用波束成形时特定波束内质量的差的参考。此外，当执行切 换时，移动站不知道相邻小区的窄波束，因此需要在覆盖宽波束的小区 上执行切换。在参考文献[l]中，与来自邻近基站的广播信号传输(signaling)相 关联的下行链路质量测量由移动站检测，并报告给无线电网络。首先， 基于该测量确定目标基站，并且使用广域小区(cell-wide)的广播信 号在目标基站和移动站之间建立无线电链路。随后，利用上行链路测量 确定希望的天线波束，然后无线电链路#:重新配置到希望的天线波束。 这意味着在建立无线电链路之后，该链路需要重新配置到窄波束上。在 应当执行新的切换时，首先每一个无线电链路必须再次重新配置到扇形 宽波束上。该过程不仅消耗网络内用于信号传输的资源，而且还会降低 容量，因为一些无线电链路通过宽扇形波束发送，而不通过高增益的窄 波束发送。因此，通常需要改进当应用自适应天线和/或波束成形时在无线系统 中的切换功能。发明内容本发明克服现有技术配置中的这些以及其它缺点。本发明的一般目的是使用自适应天线用于波束成形来改进无线蜂窝 系统中的切换。一个目的是提高安全且更充分地开发通过窄波束/自适应天线技术提 供的系统容量/覆盖范围潜力的可能性。
特别地，希望促进切换功能，以允许来自/去往窄波束以及从窄波束到窄波束的直接切换，而不需要在切换时在整个小区上后退(back off ) 和发送。简要地，在应用自适应天线(AA)技术时的问题是，由标准指定的公 共参考信号覆盖整个小区，而由AA系统形成的波束方向图仅仅覆盖小 区的一部分。根据本发明的基本思想是，在为移动单元建立新的服务无线电链路之 前，基于预先建立的移动单元当前有效小区集的邻近区域内窄波束的信 息，在该邻近区域内选择窄目标波束，并且发起直接与所选择的窄目标 波束的新服务无线电链路的建立。这样，可以在切换开始时选择窄目标波束，可以不需要首先与小区宽 波束建立无线电链路而直接与目标窄波束(也称为子小区波束，或小区 局部波束)建立新的无线电链路，然后，在上行链路测量之后，重新配 置无线电链路到窄波束上。有效小区集可以包括一个或多个有效小区，并且邻近区域可以包括一 个或多个邻近小区。本发明还涉及一种蜂窝无线电通信系统内的网络单元。该网络单元优 选地包括切换控制器以及相关联的信息结构，例如用于存储所述蜂窝通 信系统内窄波束信息的表和/或数据库。切换控制器可操作用于在为移 动单元建立新的服务无线电链路之前查阅(consult)该信息结构，以 在当前有效小区集的邻近区域内发现适合的窄目标波束，并且可操作用 于发起直接与所选择的窄目标波束的新无线电链路的建立。本发明还提供一种用于支持在蜂窝无线电通信系统内切换的数据库， 其中，该数据库被配置用于存储蜂窝通信系统内窄波束的信息，并被构 造用于将有效小区集和目标小区的每一个相关组合与窄波束相关联，以
使得能够响应于有效小区集和目标小区的信息来识别窄目标波束。本发明提供以下优点>用于自适应天线的改进的切换。>对潜在的系统容量/覆盖范围增益的改进的开发。当阅读以下对本发明实施例的描述时，将会理解本发明提供的其它优点。


图1A图示扇形小区天线波束。图1B示出窄天线波束的一个例子。图2图示蜂窝网络的一个例子，其中，该蜂窝网络具有发送扇形波束 的基站、发送多波束系统内可能波束之一的基站、和发送可控波束的基站。图3图示自适应天线的窄波束如何指向预期的移动站并且因此在下载 或下行链路方向传播较少的干扰。图4图示包括耦合到代表性基站的无线电网络控制器/基站控制器的 无线电通信系统的一个例子。图5是用于支持在蜂窝无线电通信系统内切换的优选典型方法的示意 性流程图，该蜂窝无线电通信系统具有能够实现窄波束操作的自适应天 线。图6是图示在RNC间切换的典型情况下在增加无线电链路时涉及的不 同节点的示意性典型框图。图7-8是图示指示在切换请求/开始时窄波束选择的切换过程的示意 性信号和序列图。图9是根据本发明的典型实施例诸如保存关于蜂窝无线电通信系统内 窄波束的结构化信息的表或数据库之类的信息结构的示意图。图10是根据本发明的另一典型实施例诸如保存关于蜂窝无线电通信 系统内窄波束的结构化信息的表或等同数据库之类的信息结构的示意 图。图11是根据本发明典型实施例图示具有相关联的操作管理系统的无
线电网络控制器的示意性框图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，从现有技术的简短概述和分析开始可能是有 用的。在WCDMA中，例如，切换测量和信号传输总是基于主公共导频信道 P-CPICH, P-CPICH是系统内所有测量的基础。由系统内的所有终端测量 每个小区内作为唯一序列的信号。能够证明该信号是定义WCDMA系统内 小区的信号。由于该信号需要在整个小区内相同，因此在使用几个窄波 束覆盖小区时(例如，在该系统中应用波束成形时)出现一些问题。例 如，切换机制基于P-CPICH上的质量测量。UE不断地测量来自邻近小区 的导频质量，并且该导频质量被报告给无线电网络控制器(RNC)。如 果满足某些要求，例如，导频信号的质量在特定阈值以上，则RNC决定 增加从某个小区到该有效集的链路。另外，当导频信号的质量降低到特 定界限以下时，丢弃该无线电链路。这样，UE能够在其穿过系统的蜂窝 布局时保持无线电连接。图4图示无线电通信系统10的例子，该无线电通信系统10包括耦合 到代表性基站18 (BS1和BS2)的无线电网络控制器(RNC) /基站控制 器(BSC)14。 RNC/BSC 14还可以耦合到一个或多个其它网络12。 RNC/BSC 其中包括切换控制器16和存储器17，其中存储器17用于存储例如在作 出切换判定过程中使用的信号质量信息。基站BS1将其覆盖范围划分为 三个代表性的扇形Sl、 S2、 S3。基站BS2同样将其覆盖范围划分为三个 代表性的扇形S4、 S5、 S6。每一个扇形具有一个或多个天线。在图4的 例子中，至少基站BS2包括一个或多个自适应天线，并且扇形S4包括 用于广播诸如导频信号之类的公共信息的扇形波束天线。也可以使用其 它广域小区的信号。导频信号的一个例子是主CPICH信号。扇形S4还 可以包括多波束和/或可控波束天线，以便可以将一个或多个窄波束指 向扇形小区的特定部分。移动站20具有与基站BS1的有效无线电链路， 并且正在向由窄天线波束X覆盖的基站BS2的扇形S4的一部分移动。 该移动提示到扇形S4的切换。
已经意识到在传统WCDMA系统中应用波束成形时的主要问题是如何管 理切换。由于移动站或UE通过窄波束接收无线电链路，窄波束的信道 质量可能与覆盖P-CPICH的扇形质量相差很大，因此UE在P-CPICH上 作出的切换测量可能不反映通过窄波束传输的UE所经历的质量。在这 种情况下，可以降低当在P-CPICH上测量时低于该阈值的无线电链路， 即使在窄波束上的质量在该阔值以上。在使用波束成形时出现的另一个 问题是现有技术的系统不能以有效的方式来处理小区间/内波束切换。 由于所有切换测量都是基于P-CPICH，因此每一个波束的质量不能由UE 来监控。如在参考文献[2]的3GPP标准的最近版本中介绍的，对于小区内的情 况，通过在给定小区的每一个小区部分内由用户测量，将该问题减轻到 一定程度。然而，由于3GPP标准的限制，不能使用这些测量用于从一 个小区到另一个小区的切换。另外，由于规定由基站在上行链路信道上 执行该测量，因此它们不会真正断定下行链路信道的质量。本发明提出一种完全不同的解决方案。根据本发明的基本思想是，在 为移动单元建立新的服务无线电链路之前，基于预先建立的在移动单元当前有效小区集的邻近区域内窄波束的信息，在该邻近区域内选择窄目 标波束，并发起直接与所选择窄目标波束的新服务无线电链路的建立。这样，可以在切换开始时选择窄目标波束，并且可以不需要首先与小 区宽波束建立无线电链路而直接与目标窄波束(窄波束也称为子小区波 束，或小区局部波束或波瓣)建立新的无线电链路，然后，在上行链路 测量之后，重新配置无线电链路到窄波束上。优选地，基于预先建立的关于无线电中央环境的信息，直接在切换开 始时在相邻目标小区内选择目标波束，其中，该预先建立的信息包括系 统内窄波束的标识和估计 该信息典型地包括在考虑的邻近区域内窄波 束的标识以及关于所标识的窄波束的估计性能的信息。
在本发明的优选典型实施例中，预先建立的信息的表示存储在网络侧 的表上，并且执行表查询以发现适合的窄目标波束。优选地，在配置蜂 窝通信系统时，基于无线电中央环境的领，j量(包括窄波束的标识和估计) 来建立该表。例如，在系统配置时，测量无线电中央环境，以识别该系统的各个窄 波束 一个具体的目标是例如在表内保持邻近窄波束的信息，以便能够 减少切换的问题。优选地，在网络侧(例如在无线电网络控制器或等同 单元内)保持该信息或表。通过使用最近的"最佳"相邻的表，实际上 可以执行窄波束之间的直接切换。如所指出的，优选地，在具有最高估 计性能的那些窄波束(在考虑的邻近区域内)当中选择窄目标波束。如 果需要，随后可以在配置之后基于在运行时间期间的切换经历来适应性 地更新该表和/或在配置改变时更新该表。这例如意味着在网络侧的表能够用于存储关于最佳估计的信息，并且 能够用于在切换中分配新无线电链路时查询最佳窄波束传输。也可以在 邻近小区的窄波束当中执行搜索，以发现适合的窄目标波束。图5是用于支持在蜂窝无线电通信系统内切换的优选典型方法的示意 性流程图，其中，该蜂窝无线电通信系统具有能够实现窄波束操作的自 适应天线。如在步骤Sl中所指示的，移动单元由至少一个小区的有效 小区集提供服务。如在步骤S2中所指示的，在建立新的服务无线电链 路之前，基于预先建立的在移动单元当前有效小区集的邻近区域内窄波 束的信息，在该邻近区域内选择窄目标波束。然后，如步骤S3中所指 示的，发起直接与所选择目标波束的新服务无线电链路的建立。优选地，根据普通的过程，基于质量测量来选择在考虑的邻近区域内 的目标小区，并且通过使用预先建立的窄波束信息，并且更特别地，使 用所选目标小区内的窄波束的信息，来选择目标小区内的窄目标波束。在本发明的优选典型实施例中，建议在网络侧(例如，RNC)使用表、 数椐库或相似的信息结构，以促进切换功能。在系统配置时，测量无线 电中央环境，意味着标识和估计该系统的各个波束，然后，优选地建立 该环境的表。在这里，该思想是保持预先建立的相邻波束的表，这样能够减少切换问题。如上面描述的，例如WC固A的主要问题之一是系统(网 络或UE)不知道邻近小区的窄波束。因此，从一个小区内的一个窄波束 向邻近小区内的窄波束切换是不可能的，从覆盖波束的小区向窄波束切 换或从窄波束向覆盖波束的小区切换也是不可能的。但是，如果如本发 明建议的在例如RNC内保持最近相邻的表或相似信息结构，即使测量仅 仅基于P-CPICH或等同的导频信号，这实际上也是可能的。在下文中，将参考图6-8的特定例子来描述本发明。尽管主要参考 W-CDM A系统来描述本发明，但是本发明通常可应用于蜂窝无线电通信系 统内的切换。图6是图示在RNC内切换的典型情况下增加无线电链路时涉及的不同 节点的示意性框图。那些熟悉UMTS无线电接入网(UTRAN)和W-CDMA 的人将会意识到图6的示意图对应于基本的UTRAN体系结构，具有核心 网30、具有漂移RNC (DRNC) 14-1以及相关联的节点B 18-1和18-2的 漂移无线电网络子系统、和具有服务RNC (SRNC) 14-2以及相关联的节 点B18-3和18-4的服务无线电网络子系统。在这个例子中，UE20具有 与节点B3 18-3的无线电链路，并且当UE在蜂窝体系结构中移动时， 系统反应是增加与节点B2 18-2的无线电链路。通常，对于每一个移动 站或UE， 一个RNC负责-服务RNC ( SRNC ),并且如果UE移动到由不同 RNC控制的小区，则该RNC变成漂移RNC ( DRNC )，尽管主要控制继续 在SRNC上。自然地。SRNC可以重新分配到DRNC的控制，然后以前的 DRNC变成新的SRNC。当该系统将要执行切换(HO)时，相关的无线电网络控制器(RNC) 将会向所考虑的节点B (WCDMA技术中的基站)[2]发出"无线电链路 建立请求"[2]。该消息包含关于在节点B中将怎样配置新无线电链路 的信息。优选地，更改对有效集更新事件(即，新RBC向UE的当前有效集的增
加"Add")的系统反应。目前技术解决方案的状况仅仅是向有效集增加 对应于P-CPICH的小区，其中，P-CPICH的测量触发了切换命令。如果 目标小区配备有窄的固定波束(窄的多波束)，则建立与承载P-CPICH 的小区宽波束的新链路。仅仅基于软切换过程的完成，RNC能够发起物 理信道重配置信令过程，该过程导致(基于新无线电上行链路上的测量 检测到的)合适窄波束的分配。现有技术解决方案需要合适波束的增加总是在下列步骤之后完成1. 向新小区(宽波束)的软切换过程的完成； 和2. 随后在目标小区上波束切换过程的完成。在下文中，上述两个步骤过程将被称为"宽波束切换"。由于3GPP标准中的限制，在3GPP中，RNC不能命令RBS在切换完成 之前在特定UE的上行链路上执行测量，不能提前测量或确定目标小区 内的合适目标窄波束。因此，窄波束信息的估计和建立是该建议过程的 重要部分，以使得能够在建立新的无线电链路之前选择合适的窄目标波 束。被称为"窄波束切换的"典型新颖过程作为本发明的一部分被建议， 如图7-8的信号和序列图中表示的，该过程包括在(软)切换开始时， 直接在目标小区内选择目标波束。参考图7-8， SNRC检测到无线电链路将被增加到有效集，并根据本发 明发起窄波束选择。这通常意味着SRNC或等同物理或逻辑网络单元查 阅保存有预先建立的关于系统内窄波束信息的表、数据库或相似的信息 结构》优选地，关于系统内窄波束的信息在系统配置时建立，并且可选 地在配置改变时被更新和/或基于运行时间经历被更新。SNRC发送所谓 的无线电链路建立请求到DRNC,该请求包括所选择的窄目标波束的指 示。DRNC主要执行许可控制，以查看是否有任何可用的无线电资源。如 果所请求的资源可用，则DRNC向相关的节点B (在这个例子中是B2) 转发无线电链路建立请求，并且对诸如上行链路(UL) SIR目标限度的 一组控制参数作出决定。节点B2然后分配所请求的资源，分配直接与 所选窄目标波束的无线电链路，并在无线电链路建立响应中向DRNC报 告成功的无线电资源分配。节点B开始上行链路(UL)接收。DRNC向 SRNC回送无线电链路建立响应。其中，SRNC然后发起用户面建立，其 通常包括Iur/Iub或等同数据传输承栽的建立以及到专用信道(DCH) 的绑定。然后，节点B开始下行链路(DL)传输。然后发起无线电资源 控制(RRC)有效集更新过程，通常意味着SRNC向UE发送有效集更新 消息，UE用有效集更新完成消息进行确认。当节点B完成在Uu接口上 的上行链路同步时，它可以用无线电链路恢复指示消息来通知DRNC。 DRNC可以进而通知SRNC。根据标准，无线电资源控制(RRC)功能性还控制在无线电接口中将 由UE测量的项目，该项目包括测量周期、定时和报告方法。测量开始 是用于设置UE测量功能的传统过程，测量报告是用于UE向网络转发测 量结果的传统过程。RRC还处理功率控制，并且可以由SRNC在无线电链 路建立后的任何时候来发起下行链路功率控制过程(包括向相关的节点 B发送下行链路(DL)功率控制请求)。如先前提到的，在网络侧，例如在SRNC中，可以使用表或等同的信 息结构来存储在每一次知道的(一个或多个)最佳估计并用于分配无线 电链路时最佳波束传输的查询。这意味着能够直接建立与所选目标波束 的新服务无线电链路。换句话说，所提出的"窄波束切换"方案意味着 合适波束的增加是在向新小区和窄波束的切换过程完成之后完成的。这 与现有技术形成明显对比，在现有技术中必须首先建立与小区宽波束的 无线电链路，然后在上行链路测量之后，将该无线电链路重配置到窄波 束上。在正确估计目标窄波束的情况下，所提出的新过程的优点包括 >增加新窄波束链路的延迟降低(无两相过程)。 >目标小区宽波束上的干扰降低(其是固定波束无线解决方案所提 供的容量增强的重要限制因素)。
只有在不正确估计的情况下，在到目前在上行链路上可检测到的合适 窄波束的波束切换过程完成之后可能不得不增加合适波束。这仅仅在窄 波束估计失败时是一种后退。在错误估计的情况下，下行链路信号将通过错误指向的窄波束传送到UE (这在上行链路上没有这种结果)，直到波束切换过程完成。在该阶 段中，该链路可能需要更大的功率(相对于宽波束切换)，但是仍然只 在由错误指配的窄波束覆盖的有限区域内产生干扰。还预期下行链路中 连接丟失的可能性增加，然而，非常有限的增加，同时，预期的行为趋 于零概率。如果认为与窄目标波束的新无线电链路的通信质量是不够的，则将该 无线电链路重配置到相应的小区宽波束上或另一个更适合的窄目标波 束上。当没有比随机估计更好的估计时，退回到宽波束切换过程可能是有利的。建i和炎y^ ，《4勿换#磁4 "辨f例如，WCDMA中切换测量和信号传输基于主公共导频信道P-CPICH。 在系统中每一个小区内发送的这个参考信号可被视为定义WCDMA系统内 小区覆盖范围的信号。由于该信号需要在整个小区内相同，因此当使用 几个窄波束覆盖小区时(例如，在系统中应用波束成形时)出现某些问 题。对于下行链路相干检测方案，需要相位参考，其中，该相位参考已 经历与已发送的有效载荷传输相同的传播信道。为此原因，WCDMA支持 辅助公共导频信道S-CPICH，其中这些参考信号中的每一个可以与窄波 束(在3GPP中命名为小区部分)传输相关联。如果经由窄波束(小区 部分)#n将专用传输指配给UE,则该无线电链路还在RNC级上关联到 特定的S-CPICH#N。此外，传统上，切换机制仅仅基于P-CPICH上的质量测量。UE不断地
测量来自邻近小区的导频的质量，并且该质量4皮报告给无线电网络控制器(RNC) 。 RNC向UE传送关于经由有限大小的邻近列表来监控哪些邻 近的信息。根据报告的用于邻近列表的P-CPICH测量，如果满足某些要求，例如， 导频信号的质量在特定阈值以上，则RNC或相似的网络单元可以决定增 加从某个小区到该有效集的链路。另外，相反，当导频信号的质量将降 低到某个界限以下时，丟弃该无线电链路。这样，UE可以在其穿过系统 的蜂窝布局时维持无线电连接。基于当前的有效小区集，RNC因此可以根据报告的用于邻近列表的 P-CPICH测量来选择目标小区。然后，RNC可以基于预先建立的窄波束 信息(例如，从系统配置测量获得的信息)在目标小区内选择适合的窄 目标波束。作为选择，RNC可以基于关于有效小区集的信息，例如，通 过在邻近小区内的窄波束当中执行(或多或少彻底的)搜索以发现适合 的(高性能的)窄目标波束，来共同地选择目标小区和目标波束。图9是根据本发明典型实施例诸如保存关于蜂窝无线电通信系统内窄 波束的结构化信息的表或数据库等信息结构的示意图。可以看到，关于 有效小区集和目标小区的信息提供关于适合的目标窄波束的信息。通过 例子，假定有效小区集目前由小区并x定义，并且假定对邻近小区的测量 即将提供邻近小区并y具有最好的质量并被选择作为目标小区。图9的表 或数据库被构造为用于将有效小区集和目标小区的每一个相关组合与 窄波束相关联，以使得能够响应于有效小区集和目标小区的信息来识别 窄目标波束。在该特定例子中，有效小区fx和目标小区并y的组合因此 能够用作到该表的输入，以发现关于S-CPICMN的信息，S-CPICH井N映 射到对应于窄目标波束的给定小区部分。在本发明的另一个典型实施例中，RNC内的最佳估计切换帮助表的建 立利用基于来自每一个小区的用于HO的下列输入的知识l.基于P-CPICH测量的用于H0的目标小区(即，从正在监控的邻近 列表中选择的邻近小区)。 2.有效小区(窄)波束使用(即，正在使用的S-CPICH或P-CPICH)图10是根据本发明的另一典型实施例诸如保存关于蜂窝无线电通信 系统内窄波束的结构化信息的表或等同数据库等信息结构的示意图。该 表或数据库主要打算在从窄波束向邻近小区内的另 一个窄波束切换时 使用。该表帮助窄波束切换。这个例子示出了执行从有效小区并x向邻近 列表单元中的新小区并y (即，目标小区并y)切换时的情况，所述有效小 区并x具有窄波束(或使用相位参考S-CPICH的等效物)#z中的现有无 线电链路，其中，该估计是使用窄波束(或相位参考S-CPICH) #N。换 句话说，数据库或表可被^L为多个抽屉的拒子，其中某个抽屉(对应于 有效小区h)被拉出用于进一步的研究。在该抽屉中，某个隔间(对应 于所选择的邻近小区弁y)然后被选择，并且在该隔间内的特定盒子(对 应于有效小区h中的有效S-CPICMz)最终被打开，以发现对应于所选 目标小区fy内的窄目标波束并N的目标S-CPICH。^屑鍵虎f^/^f尤4'逸哞关i^裙^估^^^:4 )W^^^ W辦f 作为系统配置时的基线，通常可以测量无线电中央环境，用于识别该 表内的所有实体。即，识别该系统的不同波束，并且建立该环境的表， 以产生用于配置的最佳波束的基线估计。这能够并且通常将在每次升级 配置(例如，新的位置/小区以及位置参数以及功率电平和其他参数的 其它改变)时被重复。遞《^;^^适/;f診/《痴河^经^這^^建ji，《乂朋^^《齊估# W舒这里还公开了 一种可选的更新方法，该方法基于根据运行时间期间的 经历自适应地建立表。这里的目标是维持和更新邻近波束的表，以便切 换管理能够随着时间或响应于改变而逐渐改进。已经意识到用于当前连接的小区和/或窄波束与目标小区中的合适波 束之间的相关性很高。换句话说，能够预期连接到特定小区集(或在这 些小区也配备有固定波束时它们各自的窄波束)的UE大概位于所覆盖 区域的特定部分内，并且因此将会向目标小区的特定部分(其进而(非 常可能)对应于特定目标窄波束)移动。为了量化上述关系，可以建立包括每一个特定完成的波束切换事件 (该波束切换事件是根据宽和/或窄波束切换过程执行的)发生次数的 数据库。当执行切换时，向估计算法提供下列输入 >有效集内的当前小区。>如果这些小区内的一个或多个配备固定波束天线，则当前定义用 于一个(或多个)小区内UE的窄波束。 >目标小区。明显地，如果目标小区没有配备固定波束天线，则应用普通的切换过程。对于其中"当前有效集，，配置与已检查情况中相同的所有情况，如果 目标小区配备有固定波束天线，则可以在数据库中检查对应于到目标小 区窄波束的完成的切换的发生次数。完成的切换一般指的是到窄波束的 成功切换，包括直接窄波束切换、经由第一宽波束到窄波束的切换、和 经由第 一未成功的窄波束切换到窄波束的切换。当发现目标窄波束之一具有非常高的"成功"可能性(在数据库中出 现的次数多得多)时，则该窄波束被选择作为新小区内的目标波束。如果与不同可能的目标窄波束相关的可能性大概相同，则 一个备选方案可以是选择宽波束作为用于切换的目标波束。其目的是把会导致无用 下行链路连接的错误窄波束目标选择的次数降低。窄波束的估计性能因此可以基于在相似切换环境下先前到该窄波束 的切换"成功率"。在一个典型实施例中，关于每一个窄波束的估计性 能的信息然后可以在特殊的数据库中保持，并用于更新更实用的切换 表，其中，该切换表只包含最佳估计。
如上面提到的，优选地，新更新的估计将用于仅仅在其重要时更新该表。在确定估计是否重要时的可能因素包括>当前小区和目标小区的特定组合在数据库中出现的总次数(应当 高于绝对阈值)。>与目标窄波束相关的可能性的绝对值(即，在最高次数与出现总 数之比)。>与目标窄波束和排列第二的窄波束相关联的可能性之间的差。
目标小区内窄波束的数量。>目标窄波束和其最接近的邻近波束的可能性的和t。这能够/可以是更新切换帮助表时大量标准的基础。图11是图示根据本发明典型实施例具有相关联的操作管理系统的无 线电网络控制器的示意性框图。通常，无线电网络控制器(RNC)包括 用于无线电资源管理的功能性，无线电资源管理例如是切换控制、功率 控制、许可控制和分组调度、编码管理和/或宏分集管理。下面的描述 将主要集中在与本发明(即，切换)相关的那些部件和/或功能上。无 线电网络控制器(RNC)包括切换控制器210、用于信号质量信息(例如， 基于P-CPICH测量的信息)的数据库220、预估计的窄波束表230、和 具有在运行时间期间获得的窄波束性能操作的备选/可选数据库240。切 换控制器210检测对建立与另一个小区的新无线电链路的需要。切换控 制器然后可以在数据库220上查阅与在当前有效小区集的邻近列表内发 现的那些小区相关的信号质量信息以选择合适的目标小区，并且然后查 阅窄波束表230以发现所选择目标小区的合适窄目标波束。可替换地， 窄波束表230被配置使得基于作为输入的有效小区集(以及可选地，还 有有效小区部分)来共同地选择目标小区和窄目标波束。'特別地，每个小区具有高数目的窄波束，考虑以下事实可能是有利的，即选择错误但邻近的窄波束比选择"非 常"错误的窄波束可导致较好的性能.在这种情况下，下行链路可能被保持波束切换所需要的时间，因而仅仅 导致(在有误差的情况下)与宽波束切换相同的延迟.
如先前解释的，可以在系统配置时例如借助于操作和管理系统(0MS) 来建立窄波束表230，其中，0MS提供关于无线电中央环境的必要信息 作为用于建立窄波束表230的输入。当然可以在配置改变时更新该表。RNC还包括可选数据库240,该数据库240包括在运行时间期间获取 的窄波束性能信息。该数据库还能够用于更新窄波束表。可替换地，数 据库240本身可以充当窄波束表，并且切换控制器210可以直接与数据 库240对接，用于选择合适的窄目标波束。自然地，正如本领域技术人员所理解的，存在许多其它变形和/或扩展。简要地，本发明的目的是促进切换功能(在WCDMA中，并且，通常也 可以应用于其它系统中)，以允许直接的来自/去往窄波束和窄波束到 窄波束的切换，而不需要退回和在切换时在整个小区上发送。这将显著 地提高保护和实现由窄波束(智能天线/自适应天线/固定波束)技术承 诺的系统容量/覆盖范围增益的可能性。上面描述的实施例仅仅作为例子给出，应当理解本发明不局限于此。 保留这里公开和要求的基本原理的进一步更改、改变和改进落在本发明 的范围之内。参考文献[l]国际
公开日期为2005年4月7日的国际专利申请W02005/032200A2。[2]3GPP 标准规范 ，TS25.215 v5.7. 0 ， Physical layer—Measurements(FDD)。
权利要求
1、用于支持在蜂窝无线电通信系统内切换的方法，所述蜂窝无线电通信系统具有用于实现窄波束操作的自适应天线，其中，移动单元由所述蜂窝通信系统内的至少一个小区的有效小区集提供服务，其中，所述方法包括步骤在为所述移动单元建立新的服务无线电链路之前，基于预先建立的当前有效小区集的邻近区域内窄波束的信息在所述邻近区域内选择窄目标波束；发起直接与所选择的窄目标波束的所述新服务无线电链路的建立。
2、 根据权利要求1所述的方法，其中所述在当前有效小区集的邻近 区域内选择窄目标波束的步骤包括如下步骤基于通信质量测量在所述邻近区域内选择目标小区；和 基于预先建立的在所述目标小区内窄波束的信息，在所迷目标小区内 选择所述窄目标波束。
3、 根据权利要求1所述的方法，其中所述预先建立的信息包括关于 无线电中央环境的信息，所述信息包括所述邻近区域内窄波束的标识和 关于所述窄波束的估计性能的信息。
4、 根据权利要求3所述的方法，其中在具有最高估计性能的那些窄 波束当中选择所述窄目标波束。
5、 根据权利要求3所迷的方法，其中窄波束的估计性能至少部分地 基于先前在相似的切换环境下向该窄波束切换的成功率。
6、 根据权利要求3所述的方法，其中所述预先建立的信息的表示存 储在网络侧的表上，并且执行表查询以发现所述窄目标波束，其中，所 述表基于在蜂窝通信系统配置时的无线电中央环境来建立，所述无线电 中央环境的测量包括窄波束的标识和估计。
7、 根据权利要求1所述的方法，其中所述选择窄目标波束的步骤至 少部分地基于该有效集中一个或多个当前小区的信息来执行。
8、 根据权利要求1所述的方法，其中所述选择窄目标波束的步骤基 于有效集内所选择的目标小区和一个或多个当前小区的信息来执行。
9、 根据权利要求1所迷的方法，其中所述选择窄目标波束的步骤基 于有效集内的所选择的目标小区、 一个或多个当前小区以及当前定义用 于该有效集中一个或多个当前小区内移动单元的一个或多个窄波束的 信息来执4亍。
10、 根据权利要求1所述的方法，进一步包括如果认为与窄目标波束的所述新无线电链路的无线电通信质量不足够，则将所述新无线电链路 重配置到相应的小区宽波束或另一个窄目标波束上的步骤。
11、 根据权利要求1所述的方法，其中在切换开始时直接执行所述在 为所述移动单元建立新的服务无线电链路之前选择窄目标波束的步骤。
12、 用于支持在蜂窝无线电通信系统内切换的设备，所述蜂窝通信系 统具有用于实现窄波束操作的自适应天线，其中，移动单元由所述蜂窝 通信系统内的至少一个小区的有效小区集提供服务，其中，所述设备包 括用于在为所述移动单元建立新的服务无线电链路之前，基于预先建立 的当前有效小区集的邻近区域内窄波束的信息在所述邻近区域内选择 窄目标波束的装置；用于发起直接与所选棒的窄目标波束的所迷新服务无线电链路的建 立的装置。
13、 根据权利要求12所述的设备，其中所述用于在当前有效小区集 的邻近区域内选择窄目标波束的装置包括用于基于通信质量测量在所述邻近区域内选择目标小区的装置；和 用于基于预先建立的在所述目标小区内窄波束的信息，在所述目标小 区内选择所述窄目标波束的装置。
14、 根据权利要求12所述的设备，其中所述预先建立的信息包括关 于无线电中央环境的信息，所述信息包括所述邻近区域内窄波束的标识 和关于所述窄波束的估计性能的信息。
15、 根据权利要求14所述的设备，其中用于在当前有效小区集的邻 近区域内选择窄目标波束的所述装置可操作用于在具有最高估计性能 的那些窄波束当中选择所述窄目标波束。
16、 根据权利要求14所述的设备，其中窄波束的估计性能至少部分 地基于先前向该窄波束切换的成功率，该窄波束具有与当前有效小区集 相同的相应先前有效小区集。
17、 根据权利要求12所述的设备，进一步包括用于在网络侧的表上 存储所述预先建立的信息的表示的装置、和用于执行表查询以发现所述 窄目标波束的装置，其中，所述表在蜂窝通信系统配置时基于无线电中 央环境的测量来建立，所述无线电中央环境的测量包括窄波束的标识和 估计。
18、 根据权利要求12所述的设备，进一步包括用于如果认为与窄目 标波束的所述新无线电链路的无线电通信质量不足够，则将所述新无线 电链路重配置到相应的小区宽波束或另一个窄目标波束上的装置。
19、 一种蜂窝无线电通信系统内的网络单元，所述蜂窝通信系统具有 用于实现窄波束操作的自适应天线，其中，所述网络单元包括用于存储所述蜂窝通信系统内窄波束信息的信息结构；和 切换控制器，该切换控制器可操作用于-在为移动单元建立新的服务无线电链路之前，查阅该信息结构，以 在所述移动单元的当前有效小区集的邻近区域内发现适合的窄目标波 束；和-发起直接与所选择的窄目标波束的所述新服务无线电链路的建立。
20、 根据权利要求19所述的网络单元，其中所述切换控制器可进一 步操作用于-基于通信质量测量在所述邻近区域内选择目标小区；和 -基于在所述信息结构内预先建立的在所述目标小区内窄波束的信 息，在所述目标小区内选择所述窄目标波束。
21、 根据权利要求19所述的网络单元，其中所述信息结构包括在配 置该蜂窝通信系统时基于无线电中央环境的测量建立的表，所述无线电 中央环境的测量包括窄波束的标识和估计。
22、 根椐权利要求21所迷的网络单元，其中在配置改变时更新所述 表。
23、 根据权利要求21所述的网络单元，其中基于在运行时间期间的 切换经历来更新所述表。
24、 根据权利要求23所述的网络单元，其中所述网络单元进一步包 括用于收集关于在运行时间期间所述蜂窝通信系统内所识别的窄波束 的估计切换性能的信息的装置；用于基于所收集的信息更新所述表的装置。
25、 根据权利要求24所述的网络单元，其中所估计的窄波束的性能 对应于向窄波束切换的成功率，所述窄波束具有与当前有效小区集相同权利要求书第4/4页的相应先前有效小区集。
26. 根据权利要求19所述的网络单元，其中所述信息结构被构造用 于将有效小区集和目标小区的每一个相关组合与窄波束相关联，以使得 能够响应于有效小区集和目标小区的信息来识别窄目标波束。
27. 根椐权利要求19所述的网络单元，其中所述信息结构被构造用 于将有效小区集、有效集内的一个或多个有效窄波束和目标小区的每一 个相关组合与窄波束相关联，以使得能够响应于有效小区集、有效集内 的一个或多个有效窄波束以及目标小区的信息来识别窄目标波束。
28. 根据权利要求19所述的网络单元，其中，所述网络单元是无线 电网络控制器、移动性服务器和接入网关之一。
29. 用于支持在蜂窝无线电通信系统内切换的数据库，所述蜂窝通信 系统具有用于实现窄波束操作的自适应天线，其中，该数据库被配置用 于存储所述蜂窝通信系统内窄波束的信息，并被构造用于将有效小区集 和目标小区的每一个相关组合与窄波束相关联，以使得能够响应于有效 小区集和目标小区的信息来识别窄目标波束。
30. 根据权利要求29所述的数据库，其中所述数据库被构造用于将 有效小区集、有效集内的一个或多个有效窄波束和目标小区的每一个相 关组合与窄波束相关联，以使得能够响应于有效小区集、有效集内的一 个或多个有效窄波束以及目标小区的信息来识别窄目标波束。
全文摘要
切换是用于支持网络内移动性的主要功能。在具有用于实现窄波束操作的自适应天线的蜂窝通信网络中，假定移动单元由有效小区集(S1)提供服务。根据本发明的基本思想是，在为移动单元建立新的服务无线电链路之前，基于预先建立的移动单元当前有效小区集的邻近区域(S2)内窄波束的信息，在该邻近区域内选择窄目标波束，并发起直接与所选择的窄目标波束(S3)的新服务无线电链路的建立。这样，可以在切换开始时选择窄目标波束，并且可以不需要首先与小区宽波束建立无线电链路而直接与目标窄波束建立新的无线电链路，然后，在上行链路测量之后，重配置该无线电链路到窄波束上。
文档编号H04W36/08GK101401468SQ200680053844
公开日2009年4月1日 申请日期2006年8月30日 优先权日2006年3月13日
发明者B·哈格曼, B·戈兰森, D·英贝尼 申请人:艾利森电话股份有限公司