專利名稱：Cdma系統中以切換波束天線操作移動單元的測量機會的制作方法
技術領域：
本發明關于無線通信的范疇，更特定言之，是關于一種在一 CDMA2000無線通信 系統中以一切換波束天線操作的移動無線傳輸/接收單元(WTRU)。
背景技術：
一切換波束系統是一種定義了多個固定方向波束且一收發器選取會提供最高信 號品質及最低干擾的定向波束的系統。 一定向波束與一無線傳輸/接收單元(WTRU) 的使用要求對每一定向波束進行信號位準測量以選取該切換波束天線的最好定向模 式。
該無線傳輸/接收單元監測利用每一定向波束收到的接收信號位準，且重選最好 的定向波束以配合該無線傳輸/接收單元的環境變化及移動。在一 CDMA2000無線通信 系統中，測量作業是利用每一小區持續地發出的前向導頻進行。
在利用(最好的)選定天線波束進行傳輸/接收數據的同時，無線傳輸/接收單元 亦利用該選定天線波束進行測量。但是，為了確保最好的波束被使用，無線傳輸/接 收單元必須在運作期間監測其它天線波束。切換成另一天線波束以進行測量可能造成 數據損失。此系因為其它天線波束內的數據傳輸/接收會受到天線波束型樣影響。各 波束間的天線增益的差異可能非常大。
發明內容
有鑒于上述發明背景，因此本發明的一目的是提出一無線傳輸/接收單元(WTRU) 在一 CDMA2000無線通信系統中操作期間可于何時用選定天線波束以外的切換天線波 束進行測量的指導原則。
依據本發明的此所述暨其它目的、特征、及優點由一種方法實行在包含多個小區 的一 C畫A無線通信系統中以一切換波束天線運作的一無線傳輸/接收單元的測量的 方法提供。
該切換波束天線可為一產生包含多個定向波束及一全向波束的天線波束的智能 型天線。該無線傳輸/接收單元在一呼叫期間的某些不活動或低訊務流量時期內進行 測量。該無線傳輸/接收單元在此等不活動或低訊務流量期間切換成選定天線波束以 外的天線波束以供接收并測量信號。本發明有利地使測量利用此等其它切換天線波束 收到的信號時的封包損失最少化。此系通過在極少或完全沒有數據要發送的時進行測 量而達成。
進行測量的方法的第一實施例系以在一活動狀態下操作無線傳輸/接收單元以供 利用一選定天線波束與至少一小區交換數據為基礎。數據通過一指派基本頻道且必要 時通過一指派輔助頻道進行交換。該方法更包括在未被指派輔助頻道時切換成該選定 天線波束以外的天線波束以供從至少一小區接收信號。測量利用每一切換天線波束從 至少一小區收到的接收信號。
進行測量的方法的第二實施例系以在一活動狀態下操作無線傳輸/接收單元以供 利用一選定天線波束與至少一小區交換數據，且該無線傳輸/接收單元等到被置入一 控制保持狀態才利用該選定天線波束以外的天線波束進行測量。在被置入該控制保持 狀態時利用該選定天線波束與該至少一小區維持一指派專用控制頻道。該方法更包括 在該專用控制頻道被指派時切換成該選定天線波束以外的天線波束以供從該至少一 小區接收信號。測量利用每一切換天線波束從該至少一小區收到的接收信號。此外， 該切換及測量步驟可為在一反向導頻被閘控斷開(is gated off)時進行。
進行測量的方法的第三實施例系以用一指派訊務頻道操作無線傳輸/接收單元以 供利用一選定天線波束與至少一小區交換數據，且等到進入一上鏈不連續傳輸模式。 該方法更包括在該上鏈不連續傳輸模式時切換成該選定天線波束以外的天線波束以 供從該至少一小區接收信號。測量利用每一切換天線波束從該至少一小區收到的接收 信號。此外，該無線傳輸/接收單元可利用該選定天線波束監測下鏈訊務，且可在監 測結果超過一閾值時停止切換及測量該選定天線波束以外的天線波束的作業。
進行測量的方法的第四實施例系以無線傳輸/接收單元利用一選定天線波束與至 少一小區交換數據為基礎，其中交換的數據包含該無線傳輸/接收單元以切換波束天 線操作的信息。網絡協調頻道分配以通過該無線傳輸/接收單元與切換波束天線操作 的信息為基礎而在該無線傳輸/接收單元內供予測量機會，并且產生一響應于此的命 令。該無線傳輸/接收單元從網絡接收此命令以使該無線傳輸/接收單元在一預定運作 狀態下操作一段預定時間。該無線傳輸/接收單元在處于該預定運作狀態下時切換成
該選定天線波束以外的天線波束以供從該至少一小區接收信號。該無線傳輸/接收單 元測量利用每一切換天線波束從該至少一小區收到的接收信號。
圖1是一依據本發明的一 CDMA2000無線通信系統及在該系統中運作的一無線傳 輸/接收單元(WTRU)的簡圖。
圖2是一圖1所示無線傳輸/接收單元的方塊圖。
圖3是一圖1所示CDMA2000無線通信系統的MAC轉變狀態的簡圖。
圖4至圖7是由圖1所示無線傳輸/接收單元進行測量的個別實施例的流程圖。
具體實施例方式
以下參照所附圖式更詳細地說明本發明，其中示出本發明的較佳實施例。然本發 明可被以許多不同形式實施且不應被解釋為僅限于本說明書提及的實施例。事實上這 些實施例是為了使本說明書更為透徹完整而提供，且會向熟習此技藝者完整傳輸本發 明的范圍。全文中以相同數字代表相同組件。
一開始參照圖1和圖2，說明一無線通信系統100及一用于在該無線通信系統內 運作的無線傳輸/接收單元(WTRU) 120。無線傳輸/接收單元120包含一用于產生天 線波束的切換波束天線130，此等天線波束包含多個定向波束140及一全向波束150。 圖中所示定向波束140是一用于與基地臺160 (其亦為服務小區)聯絡的切換波束。 無線傳輸/接收單元120亦在鄰近基地臺180的附近。
基地臺160、 180可為網點控制器(site controllers)、存取點或一無線環境 中的任何其它類型的介接裝置，如熟習此技藝者所能輕易理解。無線通信系統100舉 例來說可應用在一碼分多址(CDMA) 2000系統以及一般的無線通信系統，如熟習此 技藝者所能輕易理解。
無線傳輸/接收單元120包含能夠在一無線環境中運作的裝置，舉例來說譬如使 用者設備(UE)、移動臺、移動用戶單元以及呼叫器。無線傳輸/接收單元120包括 一連接于切換波束天線130的波束切換單元220， 一連接于該波束切換單元的收發器 240，及一連接于該收發器的測量單元260，如圖2所示。測量單元260測量從不同 小區收到的信號。就一 CDMA2000無線通信系統來說，較佳利用先導信號(pilot signals)進行此等測量。然亦可以從小區發出的任何其它信號作此用途。
一控制器280被連接于收發器240、測量單元260、及波束切換單元220以供控 制。 一閾單元290亦被連接于控制器280。閾單元290可包括一用于儲存用來跟測量 單元260進行的測量作比較的閾值。
圖3提供C面A2000無線通信系統的MAC轉變狀態的簡圖。MAC活動由下列狀態表 示活動狀態300，控制保持狀態320，及休眠狀態340。
在活動狀態300中， 一基本頻道(FCH)及/或一輔助頻道(SCH)被指派給無線 傳輸/接收單元120，且一連結層和一點對點通訊協議(PPP)連接被建立在IWF與MS 之間。
在控制保持狀態320中，僅有一專用控制頻道被維持在無線傳輸/接收單元120 與基地臺160之間。控制命令可被以低潛伏時間(latency)發送。在此狀態中維持 功率控制以最小化因功率控制收斂所造成的起動高速數據傳輸的潛伏時間。此時不允 許數據訊務，且通常是在需要時迸行一非常快速的訊務頻道再指派作業。反向導頻道 在此狀態下可能被閘控。
在休眠狀態340，沒有專用頻道被維持。PPP的狀態信息被維持。也就是說，無 線傳輸/接收單元120被登錄。
在討論依據本發明的無線傳輸/接收單元120的測量機會以及與基地臺160的協 調的前，首先要討論CDMA2000訊務頻道做為背景信息。一C麗A2000無線通信系統中 的訊務頻道永遠包含一基本頻道及/或一專用控制頻道。該訊務頻道亦可包含一或多 個輔助頻道。
該基本頻道支持語音、數據或信令(signaling)。該專用控制頻道支持信令或 叢發數據。該輔助頻道支持高數據傳輸率服務。
基本頻道和專用控制頻道是具備連續分配(無窮持續時間)的頻道。輔助頻道可
為連續的或者可被指派為有一指定持續時間，且該頻道在該持續時間屆滿后被釋出。 整體而言，無線傳輸/接收單元120在產生呼叫時被指派一基本頻道及/或一專
用控制頻道。然后網絡監測無線傳輸/接收單元120的活動以及頻道狀況并且決定輔
助頻道分配。無線傳輸/接收單元120具有請求一輔助頻道分配的能力。
網絡在指派一頻道給一無線傳輸/接收單元120時會將數種參數納入考量，譬如
使用者的活動(待發送的數據的量)、使用者路徑損失(path-loss)、干擾、及小
區負荷。
當一輔助頻道被指派，可定義出一激活時間和一持續時間。該頻道在該激活時間 被提供給無線傳輸/接收單元120并且在指定的持續時間內保持為該使用者可用。在 該頻道被釋出的后可將其指派給另一無線傳輸/接收單元。要釋出頻道并不需要信令。 輔助頻道可被指派無窮持續時間，在此情況中，網絡必須向無線傳輸/接收單元120 發送一指定訊息以釋出該頻道。
以下參照圖4至圖7所示流程圖說明由無線傳輸/接收單元120進行的測量機會 以及與網絡的協調的四個不同實施例。
封包數據傳輸的叢發性本質會在一呼叫期間產生不活動的時期。此外，會有數據 傳輸率非常高的時期(例如當基本頻道和輔助頻道二者被指派時)以及數據傳輸率非
常低的時期(例如僅有基本頻道被指派時)。亦有僅只信令/控制被發送的時期(亦 即控制保持模式)。
由與一切換波束天線130操作的無線傳輸/接收單元120進行測量的第一實施例 示于圖4的流程圖中。從開始(方塊400)起，在方塊402，無線傳輸/接收單元120 在一活動狀態下運作以利用一選定天線波束與至少一小區160交換數據。數據系通過 一指派基本頻道交換，且視需要通過一指派輔助頻道交換。
該方法更包括在方塊404當該輔助頻道未被指派時切換成該選定天線波束以外的 天線波束以從該至少一小區接收信號。在方塊406，測量利用每一切換天線波束從該 至少一小區收到的接收信號。
無線傳輸/接收單元120因而在輔助頻道未被指派時進行切換波束測量，因為數 據傳輸率較低，且有可能在天線波束切換期間損失的位數量較少。該方法結束于方塊 408。
測量作業舉例來說可包括測量接收信號的一信號干擾比、 一信噪比及一信號強度 的至少一者。測量接收信號的目的是判斷鏈路的一品質藉以能作出決定是否要留在選 定天線波束，或是要切換成會提供一較好鏈路品質的另一天線波束。就一 CDMA2000 無線通信系統來說，此等接收信號是先導信號。
由與一切換波束天線130操作的無線傳輸/接收單元120進行測量的第二實施例 示于圖5的流程圖中。從幵始(方塊500)起，在方塊502，無線傳輸/接收單元120 在一活動狀態下運作以利用一選定天線波束與至少一小區160交換數據。然后在方塊 504，無線傳輸/接收單元120等到被置入一控制保持狀態。
該方法更包括在方塊506當被置入該控制保持狀態時利用該選定天線波束與該至 少一小區維持一指派專用控制頻道。在方塊508，當該專用控制頻道未被指派時，無
線傳輸/接收單元120切換成該選定天線波束以外的天線波束以從該至少一小區160 接收信號。在方塊510，測量利用每一切換天線波束從該至少一小區收到的接收信號。
此外，該切換作業及測量作業可為在一反向導頻被閘控斷開時進行，如熟習此技藝者
所能輕易理解。該方法結束于方塊512。
由與一切換波束天線130操作的無線傳輸/接收單元120進行測量的第三實施例 示于圖6的流程圖中。無線傳輸/接收單元120及/或基地臺160可各自中斷傳輸一 段特定時間。此特征被稱為DTX-不連續傳輸。DTX決策系以訊框為基礎在一訊框作出， 且無線傳輸/接收單元120不知道下鏈會在何時處于DTX。無線傳輸/接收單元120 得利用其自有的DTX (在上鏈內)做為一指導原則以進行測量(在上鏈處于DTX的同 時進行測量)。
但是，上鏈處于DTX的事實并不是指下鏈處于DTX。因此，在依循此指導原則時， 無線傳輸/接收單元120亦將下鏈訊務納入考量，且較佳是在下鏈內的訊務負荷為輕 時進行測量。
從開始(方塊600)起，在方塊602,無線傳輸/接收單元120與一指派訊務頻 道操作以利用一選定天線波束與至少一小區160交換數據，且在方塊604等到進入一 上鏈不連續傳輸模式。在方塊606，該方法更包括當處于該上鏈不連續傳輸模式時切 換成該選定天線波束以外的天線波束以從該至少一小區160接收信號。在方塊608測 量利用每一切換天線波束從該至少一小區收到的接收信號。
此外，可監測使用選定天線波束的下鏈訊務，且切換及測量該選定天線波束以外 的天線波束的作業可在監測結果超過一閾值時被停止。該方法結束于方塊610。
由與一切換波束天線130操作的無線傳輸/接收單元120進行測量的第四實施例 示于圖7的流程圖中。從開始(方塊700)起，在方塊702，無線傳輸/接收單元120 利用一選定天線波束與至少一小區160交換數據。交換的數據包含無線傳輸/接收單 元120正在以切換波束天線130操作的信息。
網絡協調頻道分配以在無線傳輸/接收單元120內供予測量機會的作業系以該無 線傳輸/接收單元正在以切換波束天線操作的信息為基礎，且在方塊704響應于此而 產生一命令。該命令在方塊706被無線傳輸/接收單元120接收以供以一預定運作狀 態操作一預定時間。
在方塊708，該方法更包括當處于該預定運作狀態時切換成該選定天線波束以外 的天線波束以從至少一小區160接收信號。在方塊710測量利用每一切換天線波束從該至少一小區收到的接收信號。
該預定運作狀態可包括一活動狀態300，其如前所述包含一指派基本頻道而未指 派一輔助頻道。無線傳輸/接收單元120被周期地置入該預定運作狀態。
整體而言，網絡在指派一頻道給一無線傳輸/接收單元120時會將數種參數納入 考量，譬如使用者的活動(待發送的數據的量)、使用者路徑損失、干擾、及小區負 荷。若網絡確知一切換波束天線130在無線傳輸/接收單元120內的存在，則該網絡 亦可利用此信息協調頻道分配，且在無線傳輸/接收單元內供予測量機會以支持一波 束切換作業。此有利地為無線傳輸/接收單元120提供一些閑置時期進行測量，從而 增加測量機會。舉例來說，網絡以一特定周期性將無線傳輸/接收單元120送到控制 保持狀態320，讓測量得以進行。此因數據傳輸量沒有太過敏感的延遲的事實而為可 行。該方法結束于方塊712。
本發明有利地使在測量利用選定天線波束以外的切換天線波束收到的信號時的 封包損失最少化。此系通過在有少量數據或完全沒有數據被發送時進行測量而達成。
熟習此技藝者會想出具有在以上說明及相關圖式中呈現的揭示內容的好處的許 多修改型及本發明其它實施例。因此，應理解到本發明并不局限于已揭示的特定實施 例，且希望此等修改及實施例被包容在所附申請專利范圍所述的范圍以內。
權利要求
1.一種由在包含多個小區的CDMA2000無線通信系統中以切換波束天線操作的無線傳輸/接收單元(WTRU)進行測量的方法，該切換波束天線用于產生包含多個定向波束及一全向波束的天線波束，該方法包括在一活動狀態下運作以利用一選定天線波束與至少一小區交換數據，該數據是通過一指定基本頻道且視需要通過一指定輔助頻道而交換；當該輔助頻道未被指派時，切換成該選定天線波束以外的天線波束以從該至少一小區接收信號；及測量通過每一切換天線波束從該至少一小區所接收的接收信號。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，其更包括以該受測信號為基礎來選取 一天線波束。
3. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，被測量的該等接收信號包括一先導信 號。
4. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，該測量步驟包括測量該等接收信號的 一信號千擾比、 一信噪比及一信號強度中至少其一。
5. —種由在包含多個小區的CDMA2000無線通信系統中以切換波束天線操作的無線 傳輸/接收單元(WTRU)進行測量的方法，該切換波束天線用于產生包含多個定向 波束及一全向波束的天線波束，該方法包括在一活動狀態下運作以利用一選定天線波束與至少一小區交換數據； 等到被置入一控制保持狀態；當被置入該控制保持狀態時利用該選定天線波束以該至少一小區維持一指派專用控制頻道；當該專用控制頻道被指派時，切換成該選定天線波束以外的天線波束以從該至 少一小區接收信號；及測量利用每一切換天線波束從該至少一小區所接收的接收信號。
6. 根據權利要求5所述的方法，其特征在于，該切換及測量步驟是在一反向導頻被 閘控斷開時進行。
7. 根據權利要求5所述的方法，其特征在于，更包括以該受測信號為基礎選取一天 線波束。
8. 根據權利要求5所述的方法，其特征在于，被測量的該等接收信號包括一先導信號。
9. 根據權利要求5所述的方法，其特征在于，該測量步驟包括測量該等接收信號的一信號干擾比、 一信噪比及一信號強度的至少其一。
10. —種由在包含多個小區的C讓A2000無線通信系統中以切換波束天線操作的無線 傳輸/接收單元(WTRU)進行測量的方法，該切換波束天線用于產生包含多個定向 波束及一全向波束的天線波束，該方法包括以一指派訊務頻道進行運作，以利用一選定天線波束與至少一小區交換數據； 等到進入一上鏈不連續傳輸模式；當處于該上鏈不連續傳輸模式時，切換成該選定天線波束以外的天線波束，以 從該至少一小區接收信號；及測量通過每一切換天線波束從該至少一小區所接收的接收信號。
11. 根據權利要求10所述的方法，其特征在于，其更包括利用該選定天線波束監測下鏈訊務；及若監測結果超過一閾值，則停止切換及測量該選定天線波束以外的天線波束的 步驟。
12. 根據權利要求10所述的方法，其特征在于，更包括以該受測信號為基礎選取一 天線波束。
13. 根據權利要求10所述的方法，其特征在于，被測量的該等接收信號包括一先導 信號。
14. 根據權利要求10所述的方法，其特征在于，該測量步驟包括測量該等接收信號的一信號干擾比、 一信噪比及一信號強度的至少其一。
15. —種由在包含多個小區的C簡A無線通信系統中以切換波束天線操作的無線傳輸/ 接收單元(WTRU)進行頻道分配的方法，該切換波束天線用于產生包含多個定向 波束及一全向波束的天線波束，該方法包括該無線傳輸/接收單元利用一選定天線波束與至少一小區交換數據，交換的數據 包含該無線傳輸/接收單元正在以該切換波束天線操作的信息；網絡以該無線傳輸/接收單元正在以該切換波束天線操作的信息為基礎協調頻 道分配以在該無線傳輸/接收單元內供予測量機會，且響應于此而產生一命令；該無線傳輸/接收單元從該網絡接收該命令使該無線傳輸/接收單元以一預定時 間為基礎在一預定運作狀態下操作；該無線傳輸/接收單元在處于該預定運作狀態時切換成該選定天線波束以外的 天線波束以從該至少一小區接收信號；及該無線傳輸/接收單元測量通過每一切換天線波束從該至少一小區所接收的接 收信號。
16. 根據權利要求15所述的方法，其特征在于，該預定運作狀態包括一活動狀態， 其中數據是通過一指派基本頻道與該至少一小區交換，且一輔助頻道未被指派。
17. 根據權利要求15所述的方法，其特征在于，該預定運作狀態包括一控制保持狀 態，其中利用該選定天線波束與該至少一小區維持一指派專用控制頻道。
18. 根據權利要求17所述的方法，其特征在于，該切換及測量步驟是在一反向導頻 被閘控斷開時進行。
19. 根據權利要求15所述的方法，其特征在于，該無線傳輸/接收單元被周期地置入 該預定運作狀態。
20. 根據權利要求15所述的方法，其特征在于，更包括以該受測信號為基礎選取一 天線波束。
21. 根據權利要求15所述的方法，其特征在于，被測量的該等接收信號包括一先導 信號。
22. 根據權利要求15所述的方法，其特征在于，該測量步驟包括測量該等接收信號 的一信號干擾比、 一信噪比及一信號強度的至少其一。
全文摘要
提供測量機會給在一CDMA無線通信系統中以一切換波束天線操作的一無線傳輸/接收單元(WTRU)。該切換波束天線是一產生多個定向波束及一全向波束的智能型天線。封包數據傳輸的叢發性本質會在一呼叫期間產生不活動或低訊務流量的時期。該無線傳輸/接收單元在此等不活動或低訊務流量期間切換成選定天線波束以外的天線波束以供接收并測量信號。此外，若網絡已知曉該無線傳輸/接收單元利用一切換波束天線操作的事實，則該網絡可在作出頻道分配的決策時利用此信息，藉此對該無線傳輸/接收單元提供經常的測量機會以便支持切換波束天線運作。
文檔編號H04B1/00GK101194429SQ200580003947
公開日2008年6月4日 申請日期2005年2月7日 優先權日2004年2月5日
發明者安娜·L·伊安可諾 申請人:美商內數位科技公司