专利名称：在软切换中设置上行链路天线传输权重的制作方法
技术领域：
本发明涉及在无线通信网络中设置用户设备的天线传输权重的方法、用户设备和计算机程序产品。
背景技术：
无线通信系统已为众所周知。在这些已知系统中，无线覆盖是通过地理区域来被提供至用户设备，比如，移动电话。基站位于每个地理区域中来提供所需要的无线覆盖。该区域中由基站服务的用户设备自该基站接收信息和数据并传输信息和数据至该基站。在高速分组接入(HSPA, high-speed packet access)通信网络中,数据和信息于无线频率载波上的数据包中在用户设备和基站之间被传输。由基站传输至用户设备的信息和数据在被称为下行链路载波的无线频率载波上传输。由用户设备传输至基站的信息和数据在被称为上行链路载波的无线频率载波上传输。在已知的无线HSPA通信系统中，用户设备可以在地理的基站覆盖区域之间移动。被提供至用户设备的服务由无线网络控制器(RNC, radio network controller)管理。无线网络控制器与用户设备和基站通信，并确定每个用户设备主要连接至哪个基站以及由该基站服务的地理区域中的哪个小区(被称为“服务小区”)。进一步，当用户设备从一基站服务的地理区域移动至另一基站服务的地理区域时，无线网络控制器采取行动来控制基站和用户设备并与它们进行通信。在到达基站接收器之前，在无线信道上于用户设备和基站之间传输的信号典型地经历多个传输路径，比如，由于反射。这些路径上承载的每个信号在不同的时间、功率和相位到达该接收器。这些不同信号传输路径在该接收器处的总和导致所接收的总信号的衰减或放大，取决于所接收的不同传输路径的相位。发射器位置或发射器环境的改变使得多个传输路径信号改变，导致在该接收器处的信号波动。该特征被称为多径衰落或快衰落。快衰落导致该信号在甚至较短时间跨度的波动。由于衰落或深衰落，信号可能遭受显著的衰减。经历过深衰落的信号可能是不可解码的。发射分集(TxDiv, transmit diversity)是一种根据信号可以在两个或更多天线上被传输的方法。如果由第一天线传输的信号经历深衰落，在另一天线传输的相同信号，典型地经历不同的无线条件(radio conditions)及传输路径并可以高质量地到达。在用户设备处的上行链路发射分集需要多于一个天线被提供，并需要信号可以在这些天线中的一个或多个上被发送至基站。自两个天线到达基站的信号可以由该基站进行组合且可因此导致所传输信号在该基站处的分集增益。进一步，如果使用一天线传输的信号被快衰落特别地影响，则使用另一天线传输的信号可被快衰落影响较少。具有上行链路发射分集的用户的要求可能与网络中的其它适当要求相反。这些要求可能冲突，导致作为整体的无线通信网络中数据传输效率的降低。
因此，需要提高具有上行链路发射分集功能的无线通信网络的鲁棒性。
发明内容
根据第一方面，一种在无线通信网络中设置用户设备的天线传输权重的方法被提供，该用户设备可操作来在至少两个天线上进行传输并可操作来同时与该用户设备所关联的激活集(active set)中的至少两个基站通信，该方法包含以下步骤:自该激活集中的该至少两个基站接收优选天线传输权重指示，计算折中天线传输权重指示，其将该折中天线传输权重指示与该优选天线传输权重指示之间的差异最小化；以及根据该折中天线传输权重指示设置该天线传输权重。该第一方面认识到，发射分集(TxDiv)是一种根据信号可以在两个或多个天线上被传输的方法，且通过提供一个机会来克服或减轻衰减信号到不可再解程度的快衰落的可能性，该方法可以提供用户设备和基站之间的改进的通信。如果由第一天线传输的信号经历深衰落，在另一天线上传输的相同信号，典型地经历不同的无线条件及传输路径并可以高质量地到达。上行链路发射分集在用户设备处的一种实现中，信号S被复制且每个拷贝被乘以一权重。信号S1和S2通过权重W1和W2分别乘以信号S的拷贝来生成。然后，这些信号中的每个经由不同的天线被发送。在基站处接收的信号S1和S2被该基站组合且可因此导致信号S在基站处的分集增益。TxDiv方案可以使用多种方法来确定权重W1和胃2。允许基站来直接确定合适的权重W1和W2而非允许用户设备来选择是可能的。由于信号S1和S2传输通过的无线信道可以在基站(BS，base station)处被估计，在该基站处组合信号S1和S2之后，该基站能够确定可以最大化信号S的接收质量的权重W1和W2。由该基站选择的权重W1和W2将需要明确地通过信号发送至用户设备。HSPA网络通过允许用户设备与多于一个基站通信来在上行链路中提供增加的数据吞吐量。也即，由用户设备传输的任何数据包可以在不止一个基站处被接收。该网络，更具体地，RNC，能够组合由不同基站接收的数据包，并因此可以帮助确保用户设备与整体网络之间的通信更稳健。该场景被称为软切换(SHO, soft handover)并包括多个小区，由一个或多个基站支持，与一个用户设备通信。参与用户设备的软切换的小区属于该用户设备的“激活集”。在HSPA中，该激活集内将有一个向该用户设备提供服务的主小区，被称为“服务小区”。该激活集内不是服务小区的其它小区被称为非服务小区。如果该激活集中的小区与该服务小区的归属基站属于相同的基站，这被称为“更软切换(Softer Handover)”。在具有上行链路发射分集功能的高速上行链路分组接入(HSUPA，High SpeedUplink Packet Access)网络中，来自用户设备的上行链路数据传输将典型地使用SH0，因此提供与整体网络的更稳健的通信。上行链路发射分集(TxDiv)权重基于用户设备与在基站处的接收器之间的无线信道被确定。由于用户设备天线和激活集中的每个小区(基站(NB，Node B)接收天线)之间的无线信道是不同的，与用户设备通信的每个小区或基站将典型地需要不同的TxDiv权重来尝试优化该用户设备与其自身之间的通信。
然而，用户设备典型地可操作来仅将一组权重应用于它的传输。如果一个总体不合适的权重被选择，基于对用户设备激活集中单个基站的推荐，所使用的权重可能会降低一些小区的接收，导致网络效率的总体损耗。
该第一方面认识到平衡HSPA要求与发射分集方案来优化整体网络的效率和运行是可能的，而非仅作为单个基站的从属。因此，平衡自用户设备激活集中的基站接收的传输权重要求的方法可以允许达到一些折中，由此考虑到由尚未被基站要求的权重选择引起的对一基站的任何损耗，该基站将被补偿对所选择的权重更接近由用户设备激活集中的另一基站选择的权重的调整。
可以理解，多种方法可以被利用来确定合适的折中，但这些方法寻求将所实现的权重与所请求的各种权重之间的差异最小化。
在一个实施例中，计算步骤包括以下步骤:将折中天线传输权重指示与自该激活集中基站接收的优选天线传输权重指示之间的均方距离最小化。
因此，所有接收的被请求的权重与被选择的权重之间的差异被最小化，由此达到激活集中所有请求发射分集权重的基站之间的数值折中。
在一个实施例中，计算步骤包括以下步骤:对自该激活集中基站接收的优选天线传输权重指示求均值。因此，折中权重可以仅表示所有被请求权重的均值。
在一个实施例中，计算步骤包括以下步骤:计算自该激活集中基站接收的模式优选天线传输权重。因此，该方法自可用的可能权重中选择最需要的权重。如果多于一个权重选择被确定为该模式，即如果具有相等频率的两个权重被选择，该方法可以操作来随机选择这些模式权重选择中的一种。
在一个实施例中，计算步骤进一步包括以下步骤:对来自该激活集中每个基站的优选天线传输权重指示指定一权重，该权重基于激活集中每个基站相对于网络中用户设备的操作的相对重要性指示来确定。因此，当确定用于执行的折中权重时，那些对无线通信网络中用户设备的有效操作更完整的基站被赋予优先级，由此减轻变化，即折中权重的执行将不必要地打断无线通信网络的运行。
在一个实施例中，该权重基于在用户设备处自该激活集中基站接收的导频信号强度的指示被指定。因此，那些表现为最近的或表现为与用户设备之间具有最强通信链路的基站可以被指定更高的重要性，导致折中权重倾向于它们的天线权重选择。因此，激活集中与用户设备之间具有较差通信链路的基站对于折中天线权重的计算具有较小的重要性。
在一个实施例中，该权重考虑该激活集中的哪个基站负责向用户设备提供服务小区。因此，服务小区可以被提供一个相对非服务小区更高的权重。进一步，在一个实施例中，服务小区可以确定由用户设备执行的折中权重。
在一个实施例中，优选天线传输权重指示包括一个信号在至少两个天线上的传输之间的相对相移的指示。可以理解，每个基站可以操作来为在用户设备处的每个天线传输所需要的相对相位和振幅的指示。然而，这样的装置将导致高信令数据流量穿过该无线网络。该基站可以需要的相位和/或振幅代替传输指示，这些指示包括，比如，引起用户设备在本地存储的码本或类似物中查找相对权重的索引。因此，该指示可以包括用户设备天线之间的相对相移的指示。在一个实施例中，优选天线传输权重的指示包括一个信号在至少两个天线上的传输之间的幅移的指示。在一个实施例中，优选天线传输权重指示包括天线选择的指示。因此，基站可以指示并传输哪个天线正在传输正被最可靠地接收的信号的指示，并因此经历更好的无线传输条件。第二方面提供一种计算机程序产品，其可操作来当被运行于计算机时，执行该第一方面所述的方法。第三方面提供用户设备，其可操作来在无线通信网络中设置天线传输权重，该用户设备可操作来使用至少两个天线进行传输并可操作来同时与该用户设备所关联的激活集中的至少两个基站进行通信，该用户设备包括:接收逻辑，可操作来自该激活集中的该至少两个基站接收优选天线传输权重指示，计算逻辑，可操作来计算折中天线传输权重指示，该折中天线传输权重指示将该折中天线传输权重指示与该优选天线传输权重指示之间的差异最小化；以及实现逻辑，可操作来根据所计算的折中天线传输权重指示设置该天线传输权重。在一个实施例中，该计算逻辑可操作来将折中天线传输权重指示与自激活集中基站接收的优选天线传输权重指示之间的均方距离最小化。在一个实施例中，该计算逻辑可操作来对自该激活集中基站接收的优选天线传输权重指示求均值。 在一个实施例中，该计算逻辑可操作来计算自该激活集中基站接收的模式优选天线传输权重。在一个实施例中，该计算逻辑可操作来对来自该激活集中每个基站的优选天线传输权重指示指定一权重，该权重基于该激活集中每个基站相对于网络中的该用户设备的操作的相对重要性指示来确定。在一个实施例中，该权重基于在该用户设备处自该激活集中基站接收的导频信号强度的指示被指定。在一个实施例中，该权重考虑该激活集中的哪个基站负责向该用户设备提供服务小区。在一个实施例中，该优选天线传输权重指示包括一个信号在至少两个天线上的传输之间的相对相移的指示。在一个实施例中，优选天线传输权重指示包括一个信号在至少两个天线上的传输之间的幅移的指示。在一个实施例中，优选天线传输权重指示包括天线选择的指示。进一步特定且优选的方面被阐述于所附的独立及从属权利要求。从属权利要求的特征可以与独立权利要求的特征恰当结合，并可以权利要求中所明确阐述的结合以外的方式相互结合。
参照附图，本发明的实施例现将被进一步描述，其中:图1示出根据一个实施例的无线通信系统；
图2示意地示出发射器及接收器之间的典型传输路径；
图3示出以速度3kmph移动的用户设备中工作在2000Mhz的信号的信号功率的快衰落；
图4示意地示出根据一个实施例的在用户设备处的上行链路发射分集的实现；
图5示意地示出工作于软切换的用户设备；
图6示意地示出上行链路切换天线发射分集的一个实施例；
图7示意地示出根据一个实施例的一组传输天线权重；
图8示意地示出根据一个实施例的一组传输天线权重；
图9和10是根据第一模型的平均损耗Lwekht相对索引距离Dindex的图表；
图11示意地示出权重矢量间的差异；
图12示出码本相位差异的环绕(wrap around)；
图13示意地示出用户设备的基站的激活集；
图14示意地示出示例用户设备的激活集中的五个基站的装置；以及
图15示出根据一个实施例计算的折中权重矢量。
具体实施方式
图1示出根据一个实施例的无线通信系统10。用户设备50在该无线通信系统中漫游。基站20被提供，其支持无线覆盖区域30。多个这样的基站20被提供并在地理上进行分布，以向用户设备50提供广阔的覆盖区域。当用户设备处于由基站20服务的区域，该用户设备及该基站之间的通信可以经由所关联的无线链路被建立。每个基站典型地在地理服务区域30内支持多个扇区。
典型地，基站内的不同天线支持一个相关联的扇区。因此，每个基站20具有多个天线，并且经由不同天线被发送的信号被电子加权来提供扇区化(sectorised)的方法。当然，可以理解，图1示出在典型的通信系统中可能出现的用户设备和基站的总数量的一个小子集。
无线通信系统的无线接入网络由无线网络控制器(RNC)40管理。无线网络控制器40通过与多个基站在回程通信链路60上通信来控制该无线通信系统的操作。该网络控制器也经由每个基站与用户设备50进行通信。
无线网络控制器40维护一邻居列表，该邻居列表包括关于由基站20支持的扇区之间的地理关系的信息。此外，该无线网络控制器40维护位置信息，其提供关于该无线通信系统10内的用户设备50的位置的信息。该无线网络控制器可操作来经由电路交换和分组交换网络来路由流量。因此，移动交换中心被提供，该无线网络控制器可以与之进行通信。移动交换中心可以与电路交换网络，比如公共交换电话网(PSTN，public switchedtelephone network) 70通信。类似地，网络控制器可以与GPRS服务支持节点220 (SGSNs,service general package radio service support nodes)及 GPRS 网关支持节点(GGSN,gateway general packet support node)通信。该GGSN可以与分组交换核心网，比如互联网通信。
用户设备50典型地传输信息和数据至基站20，以便其可以在无线通信网络内被重路由。比如，当用户使用该设备来进行电话呼叫或其它数据时，用户设备可能需要传输数据至基站来中继文本消息、声音信息。结合由无线网络控制器40设置的参数，基站20通过意在优化无线通信网络10的操作的方式为用户设备分配资源。图2示意地示出发射器与接收器之间的典型传输路径，在该例中，发射器在用户设备50以及接收器在基站20。在无线信道上传输的信号在到达接收器之前典型地经历多个传输路径，比如，由于反射。这些信号路径在图2中被表示为SU1)、S(t2)、及S(t3)，且每个在不同时间、功率和相位到达该接收器。基于所接收的不同传输路径的相位，不同的信号传输路径在该接收器处的总和导致所接收的总信号的衰减或放大。发射器位置或发射器环境的改变使得多个传输路径信号改变，导致在该接收器处的信号波动。该特征被称为多径衰落或快衰落。图3示出以速度3kmph移动的用户设备中工作于2000Mhz的信号的信号功率的快衰落。快衰落导致该信号在甚至较短时间跨度的波动。由于衰落或深衰落，信号可能遭受显著的衰减。深衰落如图3所示，且由圆圈圈出。该深衰落衰减信号17dB。经历过深衰落的信号可能是不可解码的。发射分集(TxDiv)是一种根据信号可以在两个或多个天线上被传输的方法。如果由第一天线传输的信号经历深衰落，在另一天线上传输的相同信号，典型地经历不同的无线条件及传输路径并可以高质量地到达。图4示意地示出上行链路发射分集在具有两个传输天线的用户设备的一个实施例。如图4所不,信号S被复制且每个拷贝被乘以一权重。信号S1和S2通过权重W1和W2分别乘以信号S的拷贝来生成。然后，这些信号中的每个经由不同的天线被发送。在基站处接收的信号S1和S2被该基站组合且可因此导致信号S在基站处的分集增益。可能的TxDiv方案使用开环方法来确定权重W1和W2,并且在用户设备处对这些权重的确定是基于所接收的由服务基站(BS)发送的发射功率控制(TPC，Transmit PowerControl)指令。由于TPC被用于功率控制目的，间接使用TPC来确定TxDiv权重并不给出上行链路无线条件的真实反映，并且所选择的权重可能对非服务小区产生影响，导致微弱的增益。可以允许基站代替用户设备来确定合适的权重W1和W2。信号SI和S2传输经过的无线信道可以在基站处被估计，并且一旦无线信道已知，在组合信号S1和S2之后，该基站能够确定可以最大化信号S的接收质量的权重W1和W2。可以期待，相比利用TPC指令的开环TxDiv提供的增益，这样的方案将提供更高的增益。由基站选择的权重W1和W2选择将需要明确地通过信号发送至用户设备。HSPA网络通过允许用户设备与多于一个基站通信来在上行链路中提供增加的数据吞吐量。也即，由用户设备传输的任何数据包可以在不止一个基站处被接收。该网络，更具体地，RNC，能够组合由不同基站接收的数据包，并因此可以帮助确保用户设备与整体网络之间的通信更稳健。该场景被称为软切换(SHO)并包括多个小区，由一个或多个基站支持，与一个用户设备通信。参与用户设备的软切换的小区属于该用户设备的“激活集”。在HSPA中，该激活集内将有一个向该用户设备提供服务的主小区，被称为“服务小区”。该激活集内不是服务小区的其它小区被称为非服务小区。如果该激活集中的小区与该服务小区的归属基站属于相同的基站，这被称为“更软切换”。
在具有上行链路发射分集功能的高速上行链路分组接入(HSUPA)网络中，来自用户设备的上行链路数据传输将典型地使用SH0，因此提供与整体网络的更稳健的通信。上行链路发射分集(TxDiv)权重基于用户设备与在基站处的接收器之间的无线信道被确定。由于用户设备天线和激活集中的每个小区(基站接收天线)之间的无线信道是不同的，每个小区将从给定用户设备请求不同TxDiv权重。然而，用户设备典型地可操作来仅将一组权重应用于它的传输。如果一个总体不合适的权重被选择，基于对用户设备激活集中单个基站的推荐，所使用的权重可能会降低一些小区的接收。图5不意地不出丨呆作于软切换的用户设备。如图5所不,基站1、基站2和基站3属于用户设备I的激活集。用户设备I处于基站4的覆盖之外，因此基站4不在用户设备I的激活集中。为在用户设备I处实现上行链路发射分集，基于优化在其自身成功接收数据包的机会，激活集中的每个基站进行传输权重推荐。基站I选择W(l)，基站2选择W(2)及基站3选择W(3)。该用户设备可以仅执行一个权重。这些方面解决了该问题:如何确定合适的传输权重，用于由处于软切换的用户设备实现来用于上行链路TxDiv。上行链路发射分集-概述图4示出权重巧和^的一组值，可以取无限。大量的比特被需要来将权重WjPW2的实际值反馈至用户设备，导致大量的网络流量。为最小化网络10中的不必要信令，有限的权重值的组被选择，并且基站仅反馈一组值的索引(即，查找表中的参考)至用户设备。将W作为该权重组，用于具有两个传输天线的用户设备，如下:
权利要求
1.一种在无线通信网络中设置用户设备的天线传输权重的方法，所述用户设备可操作来在至少两个天线上进行传输并可操作来同时与所述用户设备所关联的激活集中的至少两个基站通信，所述方法包括以下步骤: 自所述激活集中的所述至少两个基站接收优选天线传输权重指示， 计算折中天线传输权重指示，其将所述折中天线传输权重指示与所述优选天线传输权重指示之间的差异最小化；以及 根据所述折中天线传输权重指示设置所述天线传输权重。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述计算步骤包括以下步骤:将所述折中天线传输权重指示与自所述激活集中的所述基站接收的所述优选天线传输权重指示之间的均方距离最小化。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述计算步骤包括以下步骤:对自所述激活集中的所述基站接收的所述优选天线传输权重指示求均值。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述计算步骤包括以下步骤:计算自所述激活集中的所述基站接收的模式优选天线传输权重。
5.根据任一在先权利要求所述的方法，其中所述计算步骤进一步包括以下步骤:对来自所述激活集中每个基站的所述优选天线传输权重指示指定一权重，所述权重基于所述激活集中每个基站相对于所述网络中所述用户设备的操作的相对重要性指示来确定。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述权重基于在所述用户设备处自所述激活集中的所述基站接收的导频信号强度的指示被指定。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其中所述权重考虑所述激活集的所述基站中哪个基站负责向所述用户设备提供服务小区。
8.根据任一在先权利要求所述的方法，其中所述优选天线传输权重指示包括一信号在所述至少两个天线上的传输之间的相对相移的指示。
9.根据任一在先权利要求所述的方法，其中所述优选天线传输权重指示包括一信号在所述至少两个天线上的传输之间的幅移的指示。
10.根据任一在先权利要求所述的方法，其中所述优选天线传输权重指示包括天线选择的指示。
11.一种计算机程序产品，可操作来当被运行于计算机时，执行如权利要求1至10中任一所述的方法。
12.可操作来在无线通信网络中设置天线传输权重的用户设备，所述用户设备可操作来使用至少两个天线进行传输并可操作来同时与所述用户设备所关联的激活集中的至少两个基站通信，所述用户设备包括: 接收逻辑，可操作来自所述激活集中的所述至少两个基站接收优选天线传输权重指示， 计算逻辑，可操作来计算折中天线传输权重指示，该折中天线传输权重指示将所述折中天线传输权重指示与所述优选天线传输权重指示之间的差异最小化；以及 实现逻辑，可操作来根据所述所计算的折中天线传输权重指示设置所述天线传输权重。
全文摘要
用户设备、计算机程序产品和在无线通信网络中设置用户设备的天线传输权重的方法。用户设备可操作来在至少两个天线进行传输并与其激活集中的至少两个基站通信。由该用户设备以及该计算机程序产品使用的方法包括以下步骤自所述用户设备所关联的所述激活集中的至少两个基站接收优选天线传输权重(W1，W2)的指示，基于所述所接收的优选天线传输权重指示计算折中天线传输权重指示，所述折中天线传输权重指示将所述折中天线传输权重指示与自所述激活集中所述基站接收的所述优选天线传输权重指示之间的差异最小化，以及根据所述所计算的折中天线传输权重指示设置所述天线传输权重。
文档编号H04B7/06GK103155435SQ201180048803
公开日2013年6月12日 申请日期2011年9月8日 优先权日2010年10月8日
发明者黄晟峰 申请人:阿尔卡特朗讯