专利名称：毫微微小区基站和方法
技术领域：
本发明涉及一种毫微微小区基站和方法。
背景技术：
已知地，在无线通信网络的宏小区中提供所谓的"毫微微小区，，。在 宏小区提供的通信覆盖很差的地方或者在用户希望使用可选的本地提供的 通信链路而不利用由宏小区提供的通信链路与核心网络通信的地方，典型 地提供这样的毫微微小区。这种情形可能出现在例如用户在家中或办公室 中拥有预先存在的互联网或其他通信链路，并且用户希望利用这一链路优 先于由宏小区提供商提供的通信链路与核心网通信的时候。
相应地，已知提供毫棉L微基站在其附近形成毫微微小区，用户设备可 以与其通信，优先于与宏小区的基站通信。为了使用户设备能够与毫微微 基站通信，典型地形成全向广播信道波束，并且一旦建立用户设备与毫微 樣t基站间的通信，则形成数据信道波束，从而能够发生数据传输。
然而，尽管毫微微小区的产生能够改进要发生的用户设备与核心网络 间的通信，但是毫微微小区的增加可能导致不希望的结果。
相应地，期望提供改进的产生毫微微小区的技术。
发明内容
根据本发明的第一个方面，提供了 一种建立毫微微小区广播信道波束 的方法，所述方法包括以下步骤a)监测在毫微微小区基站与用户设备间 的毫微微小区数据信道上的无线数据传输期间使用的数据传输天线权重； b)从数据传输天线权重导出广播信道天线权重；以及c )使用广播信道天
4线权重形成毫微微小区广播信道波束。
第一个方面识别出一个关于毫微微小区的问题是他们可能互相干扰或 干扰宏小区。这是由于公共信道(如广播信道)被形成为全向波束以便当
处于毫賴L」徵小区内时可以建立与毫微微小区基站的通信。形成全向波束的 一个问题在于大多数建筑物是不规则的形状，因此全向波束将覆盖大于建 筑物甚至其地面的区域，这可能导致对其他毫微微小区的干扰并在宏小区 中提供了高于需要量的干扰。
相应地，毫孩t微小区广播信道波束适应于最小化这样的干扰。这是通 过监视在毫微微小区基站与用户设备间的无线数据传输期间使用的数据传 输天线权重来实现。可以理解数据传输可以涉及信息、语音、信令或其他 数据。 一旦发起毫微微小区基站与用户设备之间的无线数据传输，可对毫 微微小区基站利用的多个天线赋予天线权重，从而成形并定向用以支持数 据传输的数据信道波束。由于数据传输天线权重提供用户设备在毫微微小 区中可能位置的指示，所以可从数据传输天线权重导出广播信道天线权重。
然后可使用那些广播信道天线权重来形成毫微微小区广播信道波束， 以定向并限制广纟K言道波束的大小以和减少毫微省i小区对其他毫横吏微小区 和宏小区引起的可能干扰，。
在一个实施例中，所述步骤b)包括通过求所述数据传输天线权重 的平均数来导出所述广播信道天线权重。通过求数据传输天线权重的平均 数，可以形成考虑了用户设备可能位置的合适的广播信道波束。
在一个实施例中，所述步骤b)包括从最新的数据传输天线权重导 出所述广播信道天线权重。通过利用最新被使用的数据传输天线权重，广 播信道波束^L适应于覆盖用户设备的最新位置。
在一个实施例中，所述步骤b)包括通过优先于不新的所述数据传 输天线权重对最新的所述数据传输天线权重加权来导出所述广播信道权 重。通过4吏得最新的天线权重优先于先前数据传输天线权重，可产生广播 信道波束来覆盖那些最新的用户设备的位置，而不是可能不再常规使用的 用户设备以前位置。例如，用户办公室的位置可改变为建筑物的另一个部
5分，现在可使广播信道波束适应于覆盖建筑物的那个以前可能没有覆盖的 部分。建筑物现在没有使用的部分就被终止覆盖。同样的，天气好的时候， 用户可能从他的花园通信(其以前可能没有被广播信道波束覆盖)，并且 可使波束适应于提供覆盖。
在一个实施例中，所述方法包括以下步骤设置广播信道天线权重为 初始预定值。相应地，为了提供预定形状的广4番信道波束可以预设广播4言 道天线权重。可在毫微摆i基站的第一次初始化或响应用户请求的复位时使 用该预定波束模式。
在一个实施例中，所述步骤a)包括在每个预定时期监测在毫微微 小区基站与用户设备间的毫微微小区数据信道上的无线数据传输期间使用 的数据传输天线权重。可周期性监测数据传输天线权重。监测的程度典型 地取决于毫微微基站的可用资源以及毫微微基站改变用户设备的位置需要 的响应度。
在一个实施例中，所述步骤a)包括监测在每个完整的无线数据传 输上求平均数的数据传输天线权重。相应地，可检测在每个数据传输期间 应用的天线权重的平均数，以便提供用户设备平均位置的指示并减少毫微 微基站需要提供的资源。
根据本发明的第二个方面，提供了一种毫微微小区基站，包括多个 天线，可操作地建立与用户设备的无线通信；天线权重矩阵，可操作地在 所述无线通信期间对所述多个天线赋予天线权重；监测逻辑，可操作地监 测在毫微微小区数据信道上与所述用户设备的无线数据传输期间使用的数 据传输天线权重；导出逻辑，可操作地从所述数据传输天线权重导出广播 信道天线权重并提供所述广播信道天线权重给所述天线权重矩阵，从而能 使用所述广播信道天线权重来形成毫微微小区广播信道波束。
在一个实施例中，所述导出逻辑可操作地通过求所述数据传输天线权 重的平均数来导出所述广播信道天线权重。
在一个实施例中，所述导出逻辑可操作地从最新的所述数据传输天线 权重导出所述广##道天线权重。在一个实施例中，所述导出逻辑可操作地通过优先于不新的所述数据 传输天线才又重对最新的所述数据传输天线权重加权来导出所述广播信道天 线权重。
在一个实施例中，所述导出逻辑可操作地来设置所述广播信道天线权 重为初始预定值。
在一个实施例中，所述监测逻辑可操作地在每个预定时期监测在毫孩i 微小区基站与用户设备间的毫微微小区数据信道上的无线数据传输期间使 用的数据传输天线权重。
在一个实施例中，所述监测逻辑可操作地监测在每个完整的无线数据 传输上求平均数的数据传输天线权重。
根据本发明的第三个方面，提供了一种可操作的计算机程序产品，当 在计算机上运行时，执行第一个方面中的所述方法步骤。
本发明进一步特定的和优选的方面在接下来的独立权利要求和从属权 利要求中示出。从属权利要求的特征可以与独立权利要求的特征适当地合 并，并且可以与除了在权利要求中明确示出的那些内容组合。
现在参考下面的附图将进一步描述本发明的实施例，其中 图1为示出包括毫微」敞小区的无线通信系统的示意图； 图2示出根据一个实施例的毫微微小区基站的部件； 图3为图2中示出的毫微微小区基站的主要操作步骤的流程图； 图4示出了由图2中毫微微小区基站形成的实例性初始毫微微小区广 播信道波束；
图5示出了由图2中毫微微小区基站经过一段时期后形成的实例性适 应毫微微小区广纟射言道波束；
图6示出了由图2中的毫微微小区基站经过又一段时期后形成的实例 性适应毫耀b微小区广纟^f言道波束；
图7示出了由图2中的毫^^微小区基站经过再一段时期后形成的实例
7性适应毫微微小区广播信道波束。
图1示出根据一个实施例的无线通信系统， 一般地表示为20。用户设 备(未示出)在无线通信系统20中漫游。提供了大量的基站BS,、 BS2， 他们按地域进行分布从而为用户设备提供大面积的覆盖。每个基站BS,、 BS2可支持一个或多个宏小区10。当用户设备位于由基站BS,、 BS2中的一 个支持的扇区中时，就可以在相关的无线电链路上在用户i殳备和相关的基 站间建立通信。当然，可以理解图1示出了可以出现在典型电信网络中的 全部用户设备和基站的小子集。
无线通信系统20由包括无线电网络控制器(RNC)和操作管理器 (OAM )的网络控制器170管理。网络控制器170通过在通信链路上与基 站BS，、 BS2通信来控制无线通信系统20的操作。网络控制器170还通过 他们各自的无线电链路与用户设备通信，以便有效地管理无线通信系统 20。
网络控制器170维护邻居表，其包括关于基站支持的宏小区间的地理 关系和宏小区中的毫賴t;隞小区240细节的信息。另外，网络控制器170维 护历史位置信息，其提供关于用户设备在无线通信系统20中以前的位置的 信息以便能够进行用户设备位置的未来预测。网络控制器170可操作地通 过电路交换和分组交换网络来路由业务。因此，提供移动交换中心200， 网络控制器170可与其通信。然后移动交换中心200与电路交换网络(如 公共交换电话网(PSTN))通信。同样，网络控制器170与服务通用分組 无线服务支撑节点(SGSN )以及网关通用分组无线支撑节点(GGSN ) 180 通信。然后GGSN与分组交换核心l卯(如互联网)通信。
在与基站BS,相关的宏小区10内提供毫微微小区基站FBS,，其在建 筑物100附近提供了毫微孩吏小区240。毫微微小区240在建筑物100附近 为用户提供了本地通信覆盖。毫微微小区基站FBS,与MSC 200及SGSN 180通信。当毫微孩i基站FBS,检测到用户设备^范围内时，在基站BSi
8和毫微-徵小区基站FB^间发生切换。
图2详细描述了毫微樣逸站FBS，。毫微微基站FBSt包括多个天线20(h 到200n。多个天线200,到200n与权重矩阵210耦合。权重矩阵210对每 个天线200，到200 赋予天线权重，以便形成具有期望大小和形状的波束。 可以理解形成波束的分辨率取决于天线200,到200n的数目和配置。每个天 线权重为复数值，基于在每个天线200!到200 接收的来自用户设备的信号 的信号强度和相位。
权重产生器220基于接收的信号产生天线权重以便形成覆盖从每个天 线200，到200n上的信号强度和相位信息确定的用户设备位置的波束。产生 的由广播信道使用的天线权重和产生的在数据传输期间使用的天线权重通 常不同。数据传输期间由权重产生器220产生的天线权重是响应于在每个 天线200,到200 上接收的信号强度和相位，并试图形成尽可能地接近用户 设备的数据传输波束。然而，由权重产生器220产生用于广播信道波束的 天线权重形成在基于历史数据传输预测用户设备可能处于的区域上的波 束。相应地，提供权重存储器230，其中可存储在形成数据传输波束时使 用的天线权重，从而这些历史权重可以在确定形成广播信道波束要使用的 权重时使用。
图3示出了毫微微基站FBS，的主要处理步骤的流程图。 在步骤SIO，处理开始并进行到步骤S20。
在步骤S20，在亳微微基站FBS，的笫一次初始化之后或在用户的复位 请求之后，权重存储器230被清空并且权重产生器220提供预定的天线权 重给广播信道。然后这些预定的天线权重形成作为初始设置的具有预定初 始形状和大小的波束。例如，预定权重可能初始设立全向广播信道波束来 提供初始覆盖，直到收集到关于用户行为的信息。然后处理进行到步骤 S30。
在步骤S30,监测响应于活动用户设备执行与毫微微基站FB^的数据 传输而由权重产生器220产生的天线权重。在这种情况下，将用于这样数 据传输的天线权重存储在权重存储器230中以便接下来的使用。存储的天线权重的精确特性在不同实施方式之间不同，这取决于毫微微基站FB^ 需要的敏感度和响应度以及可用资源。例如，由权重产生器220产生的天 线权重可以周期性存储在权重存储器230中。这一周期性存储可发生在每 几毫秒到每几天，这取决于毫微孩t基站FBS,中可用存储量。同样，权重产 生器220可确定在所发生的每个完整的数据传输(例如呼叫)中的平均天 线权重，并将该平均数存储在权重存储器230中。不管使用哪种特定的实 施方式，权重存储器230将开始建立与活动用户设备和毫微微基站FBS， 间的历史数据传输相关的大量天线权重。可以理解，当权重存储器230最 终存满时，可以使用"先入先出，，FIFO方案，从而可从权重存储器230 中丢弃最老的天线权重以便存储最新的天线权重，由此存储关于用户设备 最新位置的信息。然后任何导出的广播信道天线权重将基于那些最新的信 息。 一旦传输信道天线权重被存储在权重存储器230中，那些信息可被用 来确定用于广播信道的天线权重，并因此被用来改变广播信道波束的形状 或大小。同样，如何使用权重存储器230中存储的传输信道天线权重来确 定广4射言道天线权重在不同实施方式之间不同，这取决于毫微微基站FBSj 需要的特征。然后处理进行到步骤S40。
在步骤S40，权重产生器200参考存储在权重存储器230中的天线权 重来确定用于广播信道使用的天线权重。在一个简化的实施方式中，权重 产生器220求存储在权重存储器230中的天线权重的平均数来产生用于广 播信道的天线权重。在其他实施方式中，权重存储器220仅使用预定数目 的最新天线权重或仅使用那些在预定时期内存储的天线权重。这有利于确 保围绕最近利用用户设备的区域形成广播信道波束。同样，可应用加权机 制来存储天线权重从而增加最新天线权重的影响并减少最老天线权重的影 响。然后处理进^f于到步骤S50。
在步骤S50，权重产生器220将导出的广播信道天线权重应用到权重 矩阵S10以便使得广播信道波束成形。可以看出在活动使用才莫式改变时， 响应地广播信道波束的形状也改变。
图4更加详细地示出了毫微樣逸站FBS,的操作。在毫微艰逸站FBSj
10的第一次初始化时，权重存储器230被清空并且权重产生器200对权重矩 阵210赋予预定权重(在本例中值为1)，其导致全向广播信道波束240A 被形成。可以看到，广播信道波束240A完全包围建筑物100，但是还延伸 超越了它的边界较大的量。相应地，可以看出在人口特别密集区域，广播 信道波束240A可能延伸进其他建筑群，可能导致对邻近毫微微小区的干 扰并增加了在宏小区10中的干扰。图5示出了由毫微微基站FBS，经过预定时期之后产生的改变的或适 应的广播信道波束240B。可以看到，广播信道波束240B具有比广播信道 波束240A少很多的印迹(footprint)。在建筑物IOO的附近示出的每个交 叉显示了在用户设备与毫微微基站FBS!间发生过的活动数据传输。每个活 动数据传输导致天线权重,皮权重存储器230存储。权重存储器220使用存 储在权重存储器230中的那些天线权重来产生广播信道波束，其形成在更 接近大多数活动数据传输的位置。可以看到，这限制了广播信道波束240B 的印迹，因此减少了对邻近毫棉t微小区的干扰并减少了宏小区10中的总干 扰。尽管广播信道波束240B的印迹被大大减少，但是用户设备仍然可以 在广播信道波束240B之外通过以下方式与毫微省t基站FBS1建立通信，即 迭代增加它的轮询信号直到接收到来自毫孩i孩t基站FBS!的响应。此外，当 用户设备处于毫微微基站FBS,附近但是在广播信道波束240B的印迹之外 时，信号余量和用户设备的敏感度使得广播信道波束240B仍然能被用户 设备检测到。图6示出了经过又一段时期之后进一步改变的广4番信道波束240C。可 以看到，另外的活动数据传输已发生在建筑物的另一个部分，并且用于那 些通信的传输信道天线权重已被存储在权重存储器230中。相应地，权重 产生器220基于这些另外的天线权重来产生广播信道波束240C 。可以看到， 广播信道波束240C现在更加接近地与建筑物100的周边一致，因此在建 筑物100内提供良好的覆盖，同时最小化了对任何其他毫微孩吏小区的任何 干扰或宏小区10内的总干扰。图7示出了由毫微微基站FBS，经过进一步预定时期之后形成的广播信道波束240D。可以看到，在以前曾利用的建筑物IOO的一部分中没有发 生最近的数据传输。相反，在建筑物100的另一个部分中和建筑物100之 外的区域中发生了最近的数据传输。相应地，由权重存储器230存储的最 新传输天线权重的平均数产生广播信道天线权重，其形成了覆盖建筑物 100的其他部分的波束。因此，可以看出使用具有多个天线20(h到200n的毫微:孩i基站FBS,的 毫微微小区可以形成到活动用户设备的波束，以便最小化对宏小区网络的 干扰。公共广播信道(如公共导频信道(CPICH)，其不具有来自用户设 备的任何反馈并因此一般不具有足够的信息来形成定向波束)可以通过使 用从其他数据传输导出的信息利用算法来形成覆盖期望区域上的波束。因 此，并非总是使用导致期望覆盖区域外的干扰的全向波束，形成用于公共 信道的成形波束。用于公共信道的覆盖被迭代成形。初始地，使用全向波 束。当用户呼叫或连接到毫微微基站时，存储用来形成到某位置的活 动用户的波束(基于在每个毫微微天线处接收的信号强度和相位)的天线系数(由si表示，复向量，其维数等于毫微^m站天线的数目)。当在期望的覆盖区域内的不同位置出现更多的呼叫或连接，可以作为天线系数的 平均数来导出用于形成到期望覆盖区域波束的公共信道天线系数。相应地， 基于用于公共信道波束的天线权重是从活动使用中导出的事实，形成用于 公共控制信道的成形波束以适合于建筑物的期望覆盖区域。这一方法最小 化了对宏网络和其他毫微微小区的干扰。尽管这里参考附图详细描述了本发明的示范实施例，应该理解本发明 并不限制于示出的具体实施例，而且本领域技术人员可以想到各种改变和 变化，而不脱离本发明的范围，如附带的权利要求及他们的等价物。
权利要求
1.一种建立毫微微小区广播信道波束的方法，所述方法包括以下步骤a)监测在毫微微小区基站与用户设备间的毫微微小区数据信道上的无线数据传输期间使用的数据传输天线权重；b)从所述数据传输天线权重导出广播信道天线权重；以及c)使用所述广播信道天线权重形成所述毫微微小区广播信道波束。
2. 根据权利要求l的方法，其中所述步骤b)包括 通过求所述数据传输天线权重的平均数来导出所述广播信道天线权重。
3. 根据权利要求l的方法，其中所述步骤b)包括 从最新的所述数据传输天线权重导出所述广播信道天线权重。
4. 根据权利要求l的方法，其中所述步骤b)包括 通过优先于不新的所述数据传输天线权重对最新的所述数据传输天线权重加权来导出所述广播信道权重。
5. 根据权利要求l的方法，包括以下步骤 设置所述广播信道天线权重为初始预定值。
6. 根据权利要求l的方法，其中所述步骤a)包括 在每个预定时期监测在毫獨t;微小区基站与用户设备间的毫微孩t小区数据信道上的无线数据传输期间使用的数据传输天线权重。
7. 根据权利要求l的方法，其中所述步骤a)包括 监测在每个完整的无线数据传输上求平均数的数据传输天线权重。
8. —种亳微孩i:小区基站，包括多个天线，可^作地建立与用户设备的无线通信； 天线^5L重矩阵，可操作地在所述无线通信期间对所述多个天线赋予天 线权重；监测逻辑，可操作地监测在毫微微小区数据信道上与所述用户设备的无线数据传输期间使用的数据传输天线权重；导出逻辑，可操作地从所述数据传输天线权重导出广^ft道天线权重 并提供所述广播信道天线权重给所述天线权重矩阵，从而能使用所述广播 信道天线权重来形成毫微微小区广播信道波束。
9. 根据权利要求8的毫微微小区基站，其中所述导出逻辑可操作地通过求所述数据传输天线权重的平均数来导出所述广播信道天线权重。
10. 根据权利要求8的毫微微小区基站，其中所述导出逻辑可操作地 从最新的所述数据传输天线权重导出所述广播信道天线权重。
11. 根据权利要求8的毫微微小区基站，其中所述导出逻辑可操作地 通过优先于不新的所述数据传输天线权重对最新的所述数据传输天线权重 加权来导出所述广##道天线权重。
12. 根据权利要求8的毫微微小区基站，其中所述导出逻辑可操作地 来设置所述广播信道天线权重为初始预定值。
13. 根据权利要求8的毫微微小区基站，其中所述监测逻辑可操作地 在每个预定时期监测在毫微微小区基站与用户设备间的毫微微小区数据信 道上的无线数据传输期间使用的数据传输天线权重。
14. 根据权利要求8的毫微微小区基站，其中所述监测逻辑可操作地 监测在每个完整的无线数据传输上求平均数的数据传输天线权重。
15. —种可操作的计算机程序产品，当在计算机上运行时，执行权利 要求1中的所述方法步骤。
全文摘要
本发明涉及一种毫微微小区基站和方法。所述方法包括以下步骤a)监测在毫微微小区基站与用户设备间的毫微微小区数据信道上的无线数据传输期间使用的数据传输天线权重；b)从所述数据传输天线权重导出广播信道天线权重；以及c)使用所述广播信道天线权重形成所述毫微微小区广播信道波束。毫微微小区广播信道波束适应于最小化干扰。然后使用那些广播信道天线权重来形成毫微微小区广播信道波束，从而定向并限制广播信道波束的大小，以及减少毫微微小区对其他毫微微小区和宏小区所引起的可能干扰。
文档编号H04W16/28GK101668297SQ20091020570
公开日2010年3月10日 申请日期2009年9月4日 优先权日2008年9月4日
发明者H·周, H·陶 申请人:阿尔卡特朗讯公司