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CN103141130B - 基站及操作基站的方法 - Google Patents

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CN103141130B
CN103141130B CN201180047522.1A CN201180047522A CN103141130B CN 103141130 B CN103141130 B CN 103141130B CN 201180047522 A CN201180047522 A CN 201180047522A CN 103141130 B CN103141130 B CN 103141130B
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Alcatel Optical Networks Israel Ltd
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Abstract

本发明涉及一种用于蜂窝式通信网络的基站(100)，其中所述基站(100)经配置以控制包括多个天线元件(110a、110b、110c、..、110n)的至少一个天线系统(110)，其中至少两个天线元件(110a、110b)参考虚拟水平面(P)而布置在不同垂直位置(pa、pb)处。所述基站(100)进一步经配置以经由不同天线元件(110a、110b)在与特定导频信号(D1、D2)相关联的正交无线电资源上发射所述特定导频信号(D1、D2)。

Description

基站及操作基站的方法
技术领域
本发明涉及一种用于蜂窝式通信网络的基站，其中所述基站经配置以控制包括多个天线元件的至少一个天线系统，其中至少两个天线元件参考虚拟水平面而布置在不同垂直位置处。
本发明进一步涉及一种操作前述类型的基站的方法。
本发明还涉及一种用于蜂窝式通信网络的终端及一种操作此终端的方法。
背景技术
配备有可个别地被供应相应发射信号的多个垂直布置天线元件的天线系统使得能够以本身已知的方式沿垂直方向调整所述天线系统的所得波束图案。举例来说，通过将特定信号施加到此天线系统的第一天线元件且通过将所述第一信号的经相移副本施加到其它天线元件，可以电子方式控制所述天线系统的倾斜角。
然而，常规方法并未实现对将由基站用于与其终端进行数据通信的倾斜角的高效确定。
因此，需要提供一种确保对将用于通信的倾斜角的高效确定的经改进的基站及操作此基站的方法。此外，本发明的另一目标是提供一种支持基站的前述操作的用于蜂窝式通信网络的终端。
发明内容
根据本发明，关于上述基站，此目标通过所述基站经配置以经由所述至少两个天线元件中的不同者在与特定导频信号相关联的正交无线电资源上发射所述特定导频信号来实现。
采用正交无线电资源将导频信号从基站发射到一个或一个以上终端有利地使得所述终端能够恢复每一个别导频信号，因此实现终端与基站的同步中的增加的效率及可(例如)涉及所要倾斜角的确定的操作的灵活性。
相比于不采用正交无线电资源来经由不同天线元件发射特定导频信号的常规基站，发明性实施例有利地使得终端能够确定已经由基站的天线系统的不同天线元件从所述基站发射到所述终端的不同特定导频信号之间的相移。因此，从相移信息，所述终端可有利地导出关于经优化倾斜角的信息，所述经优化倾斜角将来可由基站使用以便对其天线系统的垂直波束图案进行重新整形以便(即)使其从基站看在终端的方向上居中。
特别优选实施例提出，所述基站经配置以：a)经由第一天线元件在第一无线电资源上发射第一导频信号；及b)经由第二天线元件在正交于所述第一无线电资源的第二无线电资源上发射第二导频信号。因此，通过针对所述两个导频信号采用不同天线元件，确保了可将关于导频信号之间的相移的信息传送到终端。所述相移尤其取决于用于射频通信信号(即，导频信号)的波长及天线系统的构造参数(相邻天线元件的垂直距离)。
使用正交无线电资源特别有利，因为其使得能够(例如)同时给终端供应多个导频信号而不丢失特定导频信号的相位信息，此对于评估用于基站与终端之间的数据通信的所要倾斜角来说为至关重要的。
根据另一有利实施例，所述基站经配置以采用以下资源中的至少一者作为正交无线电资源：发射时隙、副载波、正交码。一般来说，可采用确保经由不同天线元件发射的所述特定导频信号可在维持其相位信息的终端处恢复的任何类型的无线电资源或编码技术。即，在本发明的意义上采用正交无线电资源包括确保可在终端侧处进行经由不同天线元件发射的特定导频信号的个别恢复及处置的任何形式的发射及/或编码。因此，能够(例如)通过给不同天线元件提供相同输入信号的经相移实例进行波束操控的常规天线系统不适合于实施本发明实施例，因为由于经由数个天线元件同时发射经相移信号实例而未提供正交无线电资源。此些发射并不使得终端能够恢复与所述天线元件中的单一者相关联的特定导频信号。
根据另一实施例，所述基站经配置以在第一下行链路发射时隙期间经由第一天线元件发射第一导频信号且在第二、优选地后续下行链路发射时隙期间经由第二天线元件发射第二导频信号。在此实施例中，采用不同导频信号的经时间多路复用发射，即，通过采用时间多路复用来确保在本发明的意义上用于不同导频信号的无线电资源的“正交性”。优选地，在经由第一天线元件发射第一导频信号期间，将所述天线系统的其它天线元件控制为被动的，即，不发射任何信号。此同样适用于发射其它导频信号。因此，将反转相应时隙以用于发射导频信号。
为了维持关于在终端侧处对所接收导频信号之间的相移的评估的充足精确度，对于基站来说，中间具有最小可能延迟地(即，优选地在后续下行链路发射时隙中)发射与不同天线元件相关联的导频信号为有利的。
然而，如果基站确定特定终端与基站之间的相对速度不超过预定义阈值，那么还可在经由不同天线元件发射的后续导频信号的发射之间容许较大延迟，因为在终端侧处对从不同天线元件接收的导频信号的相位延迟测量由于低的相对速度而不受显著影响。
根据另一实施例，所述基站经配置以经由第一天线元件在第一副载波上发射第一导频信号且经由第二天线元件在第二副载波上发射第二导频信号，其中所述第一及第二导频信号优选地是同时发射的。
根据本发明实施例，采用频率副载波作为“正交无线电资源”，其有利地使得正接收经由不同天线元件发射的导频信号的终端能够恢复特定导频信号，包含其相位信息。相比于各种导频信号的经时间多路复用发射，本发明实施例使得能够通过采用各种不同频率副载波同时发射不同导频信号。然而，为了确保可将足以用于确定用于基站的发射的经优化倾斜角的相位信息传达给终端，各种导频信号仍必须经由天线系统的不同天线元件来发射。
根据另一有利实施例，所述基站经配置以使用第一扩频码经由第一天线元件发射第一导频信号且使用正交于所述第一扩频码的第二扩频码经由第二天线元件发射第二导频信号，其中所述第一及第二导频信号优选地是同时发射的。
根据本发明实施例，采用码分多路复用技术来确保多个导频信号可在不彼此干扰的情况下从基站发射到一个或一个以上终端。
还可能有采用正交无线电资源经由基站的不同天线元件来给终端供应多个导频信号的前述变化形式的组合，只要各种技术不彼此冲突即可。
根据另一特别有利实施例，第一导频信号与第二导频信号相同。此允许在终端内对导频信号的高效检测及对表征已经由不同天线元件从基站发射到终端的各种导频信号的相位差的相位信息的对应高效的确定。
替代地或另外，还可使用不同导频信号，其中照例确保接收终端及基站两者均包括关于相应导频信号的性质的信息。
根据另一实施例，所述基站经配置以从终端接收反馈信息，其中所述反馈信息取决于或表征所述终端所检测的所述导频信号之间的相移，且取决于所述反馈信息而控制用于来往于所述终端的下行链路发射及/或上行链路发射的倾斜角。
可有利地采用根据所述实施例由已接收到已由基站发射的各种导频信号的终端确定的相移来得出关于基站的天线系统的优选倾斜角(即，由天线系统在基站的控制下实施的垂直波束图案的形状)的结论。即，根据相移，终端(及/或基站)可确定将由所述基站针对到所述终端的将来下行链路/上行链路数据发射实施的终端个别倾斜角以便确保在天线系统的不同天线元件处始发的所有发射信号基本上无相对相位差地抵达所述终端。在以下情况下给出此情形：天线系统的倾斜角经配置使得从基站看天线系统的天线特性的主瓣的方向与相应终端的方向重合。换句话说，通过评估所接收导频信号的相移信息，可计算将使天线系统的波束图案的主瓣居中到已确定所述相移信息的终端的最优倾斜角。可由终端及/或基站执行倾斜角的计算。显而易见，为确定所述最优倾斜角，必须评估至少两个导频信号(每一导频信号是从另一天线元件发射的)。还可使用两个以上导频信号(例如，涉及来自其它天线元件的发射)来增加精确度。
根据特别有利实施例，所述反馈信息取决于终端所接收的不同导频信号之间的相移且在所述终端内本地地进行确定。
在从终端接收到相应反馈信息之后，根据所述实施例的基站可针对到相应终端的将来数据发射对其天线系统的垂直波束图案进行重新整形以便实施所要倾斜角。
根据另一有利变化形式，基站的天线系统的倾斜角可不仅被配置为用于下行链路发射的所要值而且还针对上行链路发射进行配置。即，为从终端接收数据通信，基站还可分别关于倾斜角配置其天线系统。由于无线电频道在基站与终端之间的互逆性，基站可有利地针对上行链路数据发射采用已针对下行链路数据发射确定的相同倾斜角。
然而，根据另一实施例，针对与特定终端的上行链路发射及下行链路发射使用不同倾斜角值也可为有利的。举例来说，如果当前由第一基站服务的终端正在由基站提供的无线电小区内漫游，那么所述终端可能碰巧远离其服务基站移动，即，前往由另一基站服务的相邻无线电小区。在此情况中，限制将由第一基站的天线系统实施的倾斜角以便减少可由将天线系统的波束图案的主瓣引导到相邻无线电小区引入的小区间干扰可为有利的。因此，即使由定位于小区边界处的终端提供的反馈信息将需要由基站提供特定第一倾斜角，将实际实施的倾斜角限制于确保使小区间干扰量保持低于预定阈值的此些值也可为有利的。
然而，对于上行链路数据发射情况，基站可实施所述第一倾斜角，即，从终端的相移测量导出的所要倾斜角，因为由于上行链路发射情形，确保了不会相对于相邻小区产生小区间干扰，且此外，到相邻基站的距离比较大使得第一基站将不会从小区边界区接收太多的干扰信号。
根据另一实施例，所述基站经配置以周期性地发射所述导频信号，其中导频信号从相同天线元件的两个后续发射之间的时间间隔介于约1毫秒与约20000毫秒之间、优选地10毫秒与1000毫秒之间的范围内。如上文已解释，当采用不同导频信号的经时间多路复用发射时，经由不同天线元件中间无实质延迟地发射后续导频信号以便使可由基站与终端之间的非零相对速度引入的相位误差最小化为明智的。然而，至于涉及多个导频信号的不同后续发射循环，在(例如)10毫秒或甚至更大间隔(例如高达1000毫秒或更多)内重复此些循环即充足。一个导频信号循环有利地确保终端能够恢复可用来确定所要倾斜角的相位信息。然而，由于所要倾斜角与从不同天线元件接收的导频信号之间的相位延迟之间的三角关系，因此后续导频信号循环之间的时间周期很可能在1000毫秒范围内，因为在基站与终端之间的低相对速度的情况中，预期在后续导频信号循环之间并无与最优倾斜角的实质偏差。
因此，不时地(例如，在1000毫秒循环内)执行根据所述实施例的方法步骤以使得能够足够精确地确定最优倾斜角即为充足的。有利地，较大导频信号循环时间使得能够增加用户数据的发射容量。
本发明的目标的另一解决方案由根据技术方案11的用于蜂窝式通信网络的终端给出。所述终端经配置以确定所述导频信号之间的相移且将反馈信息发射到所述基站，其中所述反馈信息取决于或表征所述终端所确定的所述导频信号之间的所述相移。此有利地使得基站能够实施用于与终端的产生最优信号质量的将来数据通信的倾斜角θ。有利地，基站可基于相移测量而针对个别终端或共同位于由基站服务的无线电小区内的终端的群组确定及/或实施特定倾斜角值。
根据另一实施例，所述终端经配置以将所接收导频信号之间的所确定相移发射到基站。在此实施例内，使与在终端内对倾斜角的确定相关的信号处理量最小化。然而，基于来自终端的所接收相移信息，基站必须基于天线系统的几何性质(即，相邻天线元件的垂直距离)而评估用于与相应终端的将来通信的所要倾斜角。
替代地或另外，所述终端可经配置以取决于所述相移而确定用于从所述基站到所述终端的下行链路/上行链路发射的所要倾斜角且将所要倾斜角值发射到所述基站。在此情况中，因此，终端将执行需要终端包括关于基站所使用的天线系统的参数(例如，相邻天线元件的垂直距离)的信息的相应计算。
根据另一实施例，所述终端还可经配置以确定表示多个预定义倾斜角值中的可由所述基站使用、与所述所确定相移相关的一者的索引值且将所述索引值发射到所述基站。相比于发射所确定相移值或所确定倾斜角，所述索引值仅需要沿上行链路方向的减少量的发射容量。然而，与仅将所确定相移发射到基站相比，需要终端内增加的信号处理程度。
根据另一实施例，所述终端经配置以从所述蜂窝式通信网络的另一基站接收其它导频信号、确定所述其它导频信号之间的相移且将取决于所述其它相移的反馈信息发射到所述基站。换句话说，所述实施例的基本原理不仅应用于由终端从其服务基站接收的导频信号，而且应用于从相邻基站接收的导频信号。此有利地使得终端能够识别相邻基站的倾斜角，所述倾斜角因为其由于从相邻基站到终端的发射导致干扰效应(小区间干扰)而为不合意的。在接收到此反馈信息之后，终端的服务基站可与其相邻基站交换调度信息，即，通过通知相邻基站不使用终端所报告的导致所述小区间干扰的特定倾斜角。
本发明的目标的其它解决方案由根据技术方案14的操作基站的方法及根据技术方案15的操作终端的方法给出。
附图说明
参考图式，在以下详细描述中给出本发明的其它方面、特征及实施例，图式中：
图1描绘根据一实施例的基站的简化框图，
图2描绘根据另一实施例的基站的天线系统的简化框图，
图3描绘根据另一实施例的时间/频率无线电资源图，且
图4描绘根据一实施例的操作基站的方法的简化流程图。
具体实施方式
图1描绘蜂窝式通信网络的基站100的简化框图。基站100可通过以本身已知的方式维持相应数据通信会话来服务例如移动用户终端的若干个终端(未展示)。举例来说，基站100可根据以下标准中的至少一者操作：GSM(全球移动通信系统)、UMTS(通用移动电信系统)、LTE(长期演进)/先进LTE、WiMax(全球互通微波接入)、WLAN(无线局域网络)。
基站100包括天线系统110，天线系统110的特性波束图案由形状111象征。根据一实施例，可以电子方式控制天线系统110以重新配置其波束图案111或波束图案111的主瓣的至少一方向，主瓣的轴112沿着所述方向在每终端基础上延伸。即，可以电子方式控制(优选地，针对每一终端个别地)天线系统110(更精确地说，其主瓣111)的倾斜角θ，如可根据图1来推断，倾斜角θ被定义为主瓣的轴112与虚拟水平面P’之间的角。例如，此通过处理构件120来实现，处理构件120还以本身已知的方式控制基站100的基本操作。此外，处理构件120还可经配置以执行根据下文参考其它图所解释的实施例的方法。虽然所述处理构件由功能块120(在本示范性实施例的背景中，其布置在基站100内)象征，但还可在另一功能单元(未展示)内提供处理构件120的功能性的至少一部分，例如，所述另一功能单元可靠近于天线系统110而定位，例如，馈线网络等。
图2描绘根据实施例的天线系统110的详细视图。天线系统110包括n多个单天线元件110a、110b、110c、...、110n，例如，所述天线元件可被设计为偶极天线元件。馈线网络(未展示)也可具备天线系统110，此使得基站100(图1)能够个别地给天线系统110的每一天线元件110a、110b、110c、...、110n提供将经由相应天线元件发射的特定射频信号。
如可从图2看出，天线系统110的天线元件110a、110b、110c、...、110n布置在不同垂直位置pa、pb、pc、pn处，出于图解说明目的，所述位置列在垂直位置轴p_v上。例如，不同天线元件之间的垂直距离Δx可相对于也由图2描绘的虚拟水平面P界定。
在本发明的背景中，术语“天线元件”被界定为一单个偶极或一小群组的偶极或其它类型的天线结构(而非偶极)。一般来说，偶极可展现不同的极化方向。在本发明的背景中，尤其是一对两个交叉极化偶极也可理解为“天线元件”。相比之下，在此描述的意义上，形成(例如)用于水平波束形成的常规天线系统的天线并非“天线元件”。此些常规天线已为通常无法被独立地馈送的垂直布置天线元件的群组。
图2进一步描绘可由控制天线系统110的基站100(图1)服务的终端200。如可从图2看出，由于其相对于彼此的垂直定向，单天线元件110a、110b、110c、...、110n到终端200的接收天线之间的连接线对于不同天线元件包括不同长度，参看图2的虚线箭头。
因此，例如，经由天线系统110的第二天线元件110b发射到终端200的信号包括相对于从天线系统110的第一天线元件110a发射到终端200的信号的相移。即，终端200处的相应所接收信号包括相对于彼此的相移，所述相移对应于终端200的天线与相应天线元件110a、110b之间的距离。由终端的天线从基站100的天线元件110a、110b接收的信号之间的相移以本身已知的方式与相邻天线元件110a、110b之间的垂直距离Δx及终端200与天线系统110之间的距离相关。还可(例如)由基站100以本身已知的方式(举例来说，通过评估定时前进数据或“信号往返延迟”等)确定元件110、200之间的距离。
当操作基站100(图1)时，提供非零倾斜角θ(也表示为“下倾角”)以便最优地给特定终端200(图2)供应用于数据发射的特定RF下行链路信号为有利的。举例来说，如果终端200非常靠近于基站100，则大的倾斜角θ可为有利的，而对于其中终端200离基站100比较远的情形，较小的倾斜角θ即充足。如上文已解释，倾斜角θ由基站100或其控制单元120分别通过以本身已知的方式将个别RF发射信号提供到各种天线元件110a、110b、..来控制。
为确定应在与特定终端200通信时使用的特定倾斜角值，根据所述实施例，基站100以下文所解释的方式将特定导频信号发射到终端200，所述信号使得终端200能够导出关于最优倾斜角的信息。
基站100经配置以经由不同天线元件在与特定导频信号相关联的正交无线电资源上发射所述特定导频信号。以此方式，即，通过经由天线系统110(图2)的不同天线元件发射不同导频信号，确保接收所述导频信号的终端200可恢复不同导频信号连同其相位信息，所述信息使得终端200及/或基站100能够导出用于从其的将来下行链路发射的最优倾斜角。
举例来说，第一导频信号可由基站100经由第一天线元件110a发射到终端200，而第二导频信号可经由第二天线元件110b从基站100发射到终端200。由于终端200知晓可由基站100使用的所有导频信号，因此其可检测所述导频信号并确定那些(至少两个)导频信号之间的相位差。如此确定的相位差包括关于将由天线系统110实施以最优地给终端200供应下行链路信号(例如，将天线系统110的主辐射轴112(图1)引导到终端200的位置)的最优倾斜角的信息。
根据特别优选实施例，所述基站100经配置以经由第一天线元件110a在第一无线电资源上发射第一导频信号且经由第二天线元件110b在正交于所述第一无线电资源的第二无线电资源上发射第二导频信号。无线电资源的正交性为有利的，因为其使得终端200能够恢复从不同天线元件110a、110b始发的相应导频信号，同时维持其相位关系，因此使得能够高效地确定最优倾斜角θ。
根据特别优选实施例，基站100可采用发射时隙作为正交无线电资源。
举例来说，如果基站100及终端200借助如图3所示范性地描绘的时间-频率资源根据正交频分多路复用(OFDM)系统而操作，那么第一导频信号可经由第一时隙ts1及第一天线元件110a(图2)从基站100发射到终端200，而第二导频信号可在第二(即，后续)发射时隙ts2中经由另一不同天线元件110b从基站100发射到终端200。
一般来说，图3的时间-频率资源图在时间轴a_t上描绘各种后续时隙ts1、ts2、ts3、...，而频率副载波由图3的示意图以行型方式象征，即，由图3描绘的表的每一行与频率轴a_f所指示的特定频率副载波对应。举例来说，根据图3的示意图描绘总数为八的频率副载波sc1、sc2、...，为清晰起见，仅明确标示其中的两者。
根据优选实施例，在第一下行链路发射时隙ts1中，基站100(图1)在第二副载波sc2及第七副载波上发射第一导频信号D1。例如，此发射经由天线系统110(图2)的第一天线元件110a实现。
随后，在接下来的下行链路发射时隙ts2中，第二导频信号D2经由不同天线元件(例如，第二天线元件110b)从基站100发射到终端200。如可从图3看出，在第二发射时隙ts2内，相同副载波(第二及第七频率副载波)用于将相应第二导频信号D2发射到终端200。
在接收到第一及第二导频信号D1、D2(例如，其可由图2的从天线元件110a、110b延伸到终端200的天线的虚线箭头表示)之后，终端200可有利地评估所接收的已知导频信号D1、D2之间的相位差。在确定相位差之后，终端200可即刻直接将所接收导频信号D1、D2之间的所述相移(相位差)在反馈信息的意义上返回到基站100。根据此反馈信息，基站100可计算为确保从天线元件110a、110b中的每一者发射到终端200的不同信号之间的经最小化相对相移(即，使主瓣111(图1)的主传播方向与终端200的沿垂直尺寸的方向对准)而应用于到终端200的数据发射的最优下倾角θ。取决于终端200所检测的不同导频信号的相移及相邻天线元件110a、110b、..的垂直距离Δx来确定最优下倾角θ的细节是基于基本三角法且因此未在此上下文中呈现。
替代地或除将所确定相移信息发射到基站100以外，终端200还可取决于相移自身确定用于从基站100到终端200的下行链路发射的所要倾斜角θ且可将此所要倾斜角发射到基站100。在此情况中，仅需要基站100借助于其天线系统110来实施相应倾斜角。
替代地或另外，终端200还可确定表示基站100及终端200两者均知晓且与所确定相移相关的多个预定义倾斜角值中的一者的索引值。所述终端可将此索引值发射到基站100以将针对将来数据发射实施的特定倾斜角通知给基站100。
根据另一有利实施例，所述基站100经配置以使用第一扩频码经由天线系统110的第一天线元件110a发射第一导频信号且使用正交于所述第一扩频码的第二扩频码经由第二天线元件110b发射第二导频信号，其中所述第一及第二导频信号优选地是同时发射的。由于正交编码也允许在终端200处恢复经如此编码的导频信号的相位(移位)信息，因此在本发明的意义上还可将其用作“正交无线电资源”以用于给终端200提供确定最优下倾角所需的相位信息。
根据另一实施例，第一导频信号D1(图3)可与第二导频信号D2相同。然而，由于基站100及终端200两者均包括关于导频信号D1、D2的特性参数的信息，因此导频信号D1、D2也可彼此不同。
如可从图3看出，还可采用两个以上导频信号D1、D2。更具体来说，图3的时间-频率资源图描绘针对n多个导频信号D1、..、Dn的无线电资源分配，根据另一实施例，所述导频信号通过各自使用不同天线元件110a、110b、110c、...110n交替地发射到终端200(图2)。即，第一导频信号D1在第一时隙ts1期间经由第一天线元件110a发射，第二导频信号D2在第二时隙ts2期间经由第二天线元件110b发射，等等。因此，在n个时隙之后，第一导频信号D1将再次由第一天线元件110a发射。当然，在使用OFDM系统时，还可采用仅一个副载波或更大数目个副载波来发射导频信号。
根据另一优选实施例，基站100经配置以周期性地发射导频信号，其中导频信号从相同天线元件110a的两个后续发射之间的时间间隔介于约1毫秒与约20000毫秒、优选地约10毫秒与1000毫秒之间的范围内。
如上文已解释，当采用不同导频信号的经时间多路复用发射时，经由不同天线元件110a、110b、..中间无实质延迟地发射后续导频信号D1、D2、..以便使可由基站100与终端200之间的非零相对速度引入的相位误差最小化为明智的。然而，至于涉及多个导频信号的不同后续发射循环，在(例如)10毫秒或甚至更大间隔(例如高达1000毫秒或更多)内重复此些循环即充足。一个导频信号循环有利地确保终端200能够恢复可用来确定所要倾斜角的相位信息。然而，由于所要倾斜角与从不同天线元件接收的导频信号之间的相位延迟之间的三角关系，因此后续导频信号循环之间的时间周期很可能在1000毫秒范围内，因为在基站与终端之间的低相对速度的情况中，预期在后续导频信号循环之间并无与最优倾斜角的实质偏差。
因此，不时地(例如，在1000毫秒循环内)执行根据所述实施例的方法步骤以使得能够足够精确地确定最优倾斜角即为充足的。有利地，较大导频信号循环时间使得能够增加用户数据的发射容量。
应注意，发明性原理还可应用于仅时间多路复用系统内。例如，此系统将提供用于导频信号的下行链路发射的众多后续时隙ts1、ts2..。就此来说，仅时间多路复用系统可包括对应于如图3所描绘的OFDM方案的一个行的无线电资源方案，即，存在各种后续时隙，但仅在用于下行链路发射的(副)载波上。在仅时间多路复用系统中，将因此一个接一个地(即，每时隙一个导频信号)执行经由不同天线元件110a、110b、..发射特定导频信号的发明性步骤。在从天线系统110的两个不同天线元件110a、110b接收到至少两个导频信号之后，终端200可确定相应相移并计算对应最优倾斜角。或者，终端200还可在上行链路发射中将所确定相移转发到基站100，且基站100可自身计算最优倾斜角。在将发明性原理应用于时间多路复用系统时，每时隙仅发射一个特定导频信号以使得终端200能够恢复导频信号的相关联相位信息为重要的。
相比之下，在其中可采用不同频率副载波作为正交无线电资源的OFDM系统内，可在相同时隙内(即，同时地)在不同频率副载波上发射不同导频信号。不过，由于OFDM原理，终端200可正确地恢复所有所涉及导频信号的相位信息。
替代地或另外，还可采用代码多路复用技术将导频信号发射到终端200。
为了确保给终端200供应取决于天线系统110的至少两个天线元件110a、110b的垂直距离Δx的信号相移信息，分别经由所述不同天线元件110a、110b发射至少两个导频信号为重要的。否则，即，通过针对所有导频信号发射仅使用相同天线元件110a，可能无法导出最优倾斜角。
根据另一有利实施例，终端200(图2)经配置以确定至少两个所接收导频信号D1、D2之间的相移且将反馈信息发射到所述基站100，其中所述反馈信息取决于或表征所述终端200所确定的所述导频信号之间的所述相移。此有利地使得基站100能够实施用于与终端200的产生最优信号质量的将来数据通信的倾斜角θ。有利地，基站100可基于相移测量而针对个别终端200或共同位于由基站100服务的无线电小区内的终端的群组确定及/或实施特定倾斜角值。
根据另一实施例，终端200经配置以将所接收导频信号之间的所确定相移发射到基站100。在此实施例内，使与在终端200内对倾斜角的确定相关的信号处理量最小化。然而，基于来自终端200的所接收相移信息，基站100可基于天线系统的几何性质(即，相邻天线元件的垂直距离)及基本三角法而评估用于与相应终端200的将来通信的所要倾斜角。
替代地或另外，终端200可经配置以取决于相移而确定用于来往于基站100的下行链路发射/上行链路发射的所要倾斜角且将所要倾斜角值发射到基站100。在此情况中，因此，终端200将执行需要终端200包括关于基站100所使用的天线系统110的参数(例如，相邻天线元件的垂直距离)的信息的相应计算。
根据另一实施例，终端200还可经配置以确定表示多个预定义倾斜角值中的可由基站100使用、与所确定相移相关的一者的索引值且将所述索引值发射到基站100。相比于发射所确定相移值或所确定倾斜角，所述索引值仅需要沿上行链路方向的减少量的发射容量。然而，与仅将所确定相移发射到基站100相比，为确定所述索引值需要终端200内增加的信号处理程度。
根据另一实施例，终端200经配置以从所述蜂窝式通信网络的至少一个其它基站(未展示)接收其它导频信号、确定所述其它导频信号之间的相移且将取决于所述其它相移的反馈信息发射到所述基站100。换句话说，所述实施例的基本原理不仅应用于由终端200从其服务基站100接收的导频信号，而且应用于从相邻基站(未展示)接收的导频信号。此有利地使得终端200能够识别来自相邻基站的发射的倾斜角，所述倾斜角因为其由于从相邻基站到终端200的发射导致干扰效应(小区间干扰)而为不合意的。在接收到此反馈信息之后，终端200的服务基站100可与其相邻基站交换调度信息，即，通过通知相邻基站不使用终端200所报告的导致所述小区间干扰的特定倾斜角。
发明性原理有利地使得基站100能够在每终端基础上实施最优倾斜角。即，通过应用根据所述实施例的方法，基站100可针对其所服务的每一终端200确定最优下倾角。所述最优下倾角可由于无线电频道的互逆性而用于下行链路及上行链路发射两者。
然而，根据另一实施例，针对与特定终端200的上行链路发射及下行链路发射使用不同倾斜角值也可为有利的。举例来说，如果当前由第一基站100服务的终端200正在由基站100提供的无线电小区内漫游，那么终端200可能碰巧远离其服务基站100移动，即，前往由另一基站服务的相邻无线电小区。在此情况中，限制将由第一基站的天线系统110实施的倾斜角θ以便减少可由将所述天线系统的波束图案的主瓣111(图1)引导到相邻无线电小区引入的小区间干扰可为有利的。因此，即使由定位于小区边界处的终端200提供的反馈信息将需要由基站100提供特定第一倾斜角，将实际实施的倾斜角限制于确保使小区间干扰量保持低于预定阈值的此些值也可为有利的。
然而，对于上行链路数据发射情况，基站100可实施所述第一倾斜角，即，从终端200的相移测量导出的所要倾斜角，因为由于上行链路发射情形，确保了不会相对于相邻小区产生小区间干扰，且此外，到相邻基站的距离比较大使得第一基站100将不会从小区边界区接收太多的干扰信号。
发明性原理可应用于包括可针对RF发射个别控制的至少两个垂直间隔的天线元件110a、110b的任何天线系统110。然而，如果存在两个以上元件，那么可使用数目对应增加的导频信号，此还导致在终端200处评估数目增加的相移值。
本发明也可在基站100配备有一单个列以上的偶极110a、110b、..、110n的情况下(即，在用于MIMO(多输入多输出)或水平波束形成的天线阵列可用的情况下)应用。在此情况中，阵列的列交替地用于导频发射，或仅一个特定阵列列用于此目的，如上文参考天线系统110所解释。
根据另一有利实施例，可在长期或统计基础上导出下倾角信息。不需要(例如)在OFDM系统的每一帧中发送根据所述实施例用于垂直下倾角估计的导频信号，因为垂直天线波束111是由相关天线元件产生的且甚至在移动情况中(即，随着移动的终端200)下倾角也为缓慢变化的。因此，可使所需要的导频额外开销保持适度。
另一有利实施例提出借助一组固定垂直波束进行垂直波束操控。可(例如)配置为LTE系统的eNB的基站100在专用时间-频率资源上发射导频音调D1、D2、Dn(参看图3)。假设给出(例如，通过标准化)一组预定义垂直波束形成向量，每一垂直波束形成向量实现一预定义下倾角。举例来说，可定义八个不同下倾角值且可通过采用具有三个位的控制数据字来寻址所述下倾角值。
可为具有LTE能力的用户设备装置(UE)的终端200接收由eNB100发射的导频音调且评估这些音调之间的相位偏移。据此，终端200可估计最适合的垂直波束形成向量。终端200将最接近于理想向量的垂直波束形成向量的索引(三个位)作为反馈信息报告给eNB100，所述反馈信息可(例如)构成上行链路控制信令的一部分。在于天线系统110处无任何相互相位偏移地发送D1、D2、..、Dn的假设下，最接近(最适合)的向量是在应用于所接收导频音调时展现最小相位偏移的向量。
在针对所服务的每一终端200确定最佳波束形成向量之后，eNB100针对到相应终端200的下行链路发射应用UE特定垂直波束形成向量。实际上，此意味着可用符合每一终端200在小区内的当前位置的垂直天线波束111来服务所述终端200。在应用此特定垂直波束形成向量时，从不同天线元件(即，偶极)始发的数据信号分量将在相应接收器处几乎相干地相加。
此外，eNB100可利用反馈向量索引来实现终端200的适当调度，特别是针对旨在避免邻近小区中的UE之间的相互干扰的协调多点(CoMP)技术。在此情况中，必须交换并考虑来自协作的eNB100的向量索引以实现调度决策。
根据将适当下倾角的显式反馈从终端200提供到基站100的另一有利实施例，如果上行链路中的某一反馈容量可用，那么每一终端200可确定其适当下倾角且直接反馈此值而非针对前述实施例所解释的向量索引。
可同样根据所接收导频音调的所测量相位偏移ΔФ、天线系统110处导频信号D1、D2、..、Dn的已知相位偏移、已知垂直距离Δx(基站天线硬件的属性)及(如果适用的话)基站天线110的所应用恒定机械下倾角来计算理想下倾角。可将后一信息与导频信号D1、D2、..、Dn之间的相互相位偏移合并，且不需要在终端200处明确地知晓此值。即，基站100调适导频信号D1、D2、..、Dn的相位使得在接收终端200处完全补偿最终应用于天线系统110的机械下倾角的影响。在eNB100以有限数目个固定波束操作(即，可使用数个恒定下倾角值)的情况中，接着将从终端200报告的所要下倾角映射到在eNB100处可用的固定波束中的最恰当一者。举例来说，如果在eNB100处定义具有5°及10°的下倾角的两个固定波束且终端200报告所需的8°下倾角，那么eNB100将针对此终端200应用具有10°的波束。
一般来说，通过应用根据所述实施例的原理，eNB100能够恰好以所报告的下倾角来服务UE200且并不限于一组固定下倾角。
根据又一实施例，可将所接收导频音调之间的相移的显式反馈报告给eNB100。如果在终端200处并不知晓天线硬件参数Δx，那么可应用以下替代解决方案：终端200测量数个所接收导频信号之间的相移并将其报告给eNB100。eNB100对将从不同天线元件发射的RF信号应用对应的逆相移以补偿从终端200报告的相移。因此，在未明确地知晓天线硬件参数及以度为单位的实际应用的下倾角的情况下，补偿终端200处从不同偶极(天线元件)始发的信号的非相干叠加(即，不具有对准相位)的效应(即，非理想下倾角的情况)。
基于本发明实施例，可有利地增强用于相邻基站(例如，eNB)之间的协调以避免相互干扰的已知技术。
前述实施例有利地使得基站100能够以适当(即，经优化)下倾角来服务其终端200。此通过以下连续步骤来实现：
-经由不同天线元件110a、110b在与导频信号D1、D2相关联的正交无线电资源上发射所述特定导频信号D1、D2，参看图4的流程图的步骤300，
-至少一个终端200接收并评估导频信号D1、D2，参看图4的步骤310，
-将反馈信息从终端200发射到基站100(图4的步骤320)，从而允许基站100针对所述至少一个终端200适当地调适下倾角。
根据其它实施例，可扩展此基本方案，如下：
终端200接收并评估从其服务eNB100始发以及从其它相邻eNB(未展示)始发的导频音调。从终端200到其服务基站100的反馈由与从服务eNB及/或相邻eNB始发的导频音调测量相关的信息组成。例如，此信息可为来自所述终端200的服务eNB100的专用于所述终端200的发射的优选垂直波束形成权数及/或当在相邻eNB处应用时导致对终端200的最大干扰的权数。通过在eNB当中交换此信息，可协调调度决策及下倾角调适以避免相互干扰。或者，终端200可测量并报告从相邻eNB始发的导频音调上的干扰信号强度。服务eNB100可考虑此知识以用于其调度决策并针对已知干扰协调技术来利用此知识。
由本发明以UE特定下倾角实现的动态垂直波束形成是一种用以减少小区间干扰且因此增加频谱效率的重要方式。先决条件是关于基站100处的适当波束形成权数的知识。本发明展示如何在终端200的辅助下获得这些权数的简单方法。可在频分双工(FDD)及时分双工(TDD)的无线通信系统及例如CDMA系统的其它系统中非常普遍地应用所述发明性原理。
一般来说，所述实施例还可用于已包括非零(固定)机械下倾角的天线系统。在此情况中，在评估将由基站实施的下倾角时，将考虑(例如)取决于天线硬件的安装条件的通常已知的机械下倾角。
所述描述及图式仅仅图解说明本发明的原理。因此，将了解，所属领域的技术人员将能够设计出虽然本文中未明确描述或展示但体现本发明的原理且包含在其精神及范围内的各种布置。此外，本文中所述的所有实例原则上明确地既定仅用于教示目的以辅助读者理解本发明的原理及发明人贡献于推进此项技术的概念，且应解释为不限于此些具体叙述的实例及条件。此外，本文中叙述本发明的原理、方面及实施例以及其特定实例的所有陈述既定涵盖其等效内容。
可通过使用专用硬件以及能够与适当软件相关联地执行软件的硬件来提供各图中所展示的各种元件(包含标示为‘处理器’的任何功能块)的功能。当由处理器提供时，可通过单个专用处理器、通过单个共享处理器或通过多个个别处理器(可共享其中的一些)提供所述功能。此外，对术语‘处理器’或‘控制器’的明确使用不应解释为专门地指代能够执行软件的硬件，且可隐式地包含(而不限于)数字信号处理器(DSP)硬件、网络处理器、专用集成电路(ASIC)、场可编程门阵列(FPGA)、用于存储软件的只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)及非易失性存储装置。还可包含其它硬件(常规的及/或定制的)。类似地，图中所展示的任何开关仅为概念性的。可通过程序逻辑的操作、通过专用逻辑、通过程序控制与专用逻辑的交互或甚至手动地来执行其功能，实施者可根据背景更具体地理解而选择特定技术。

Claims (16)

1.一种用于蜂窝式通信网络的基站(100)，其中所述基站(100)经配置以控制包括多个天线元件(110a、110b、110c、..、110n)的至少一个天线系统(110)，其中至少两个天线元件(110a、110b)参考虚拟水平面(P)而布置在不同垂直位置(pa、pb)处，所述基站(100)的特征在于所述基站(100)经配置以经由所述至少两个天线元件(110a、110b)中的不同天线元件在与特定导频信号(D1、D2)相关联的正交无线电资源上发射所述特定导频信号(D1、D2)，其中所述基站(100)经配置以从终端(200)接收反馈信息，其中所述反馈信息取决于或表征所述终端(200)所检测的所述导频信号(D1、D2)之间的相移，且取决于所述反馈信息而控制用于来往于所述终端(200)的下行链路发射及/或上行链路发射的倾斜角(θ)。
2.根据权利要求1所述的基站(100)，其中所述基站(100)经配置以：a)经由第一天线元件(110a)在第一无线电资源上发射第一导频信号(D1)；及b)经由第二天线元件(110b)在正交于所述第一无线电资源的第二无线电资源上发射第二导频信号(D2)。
3.根据前述权利要求中任一权利要求所述的基站(100)，其中所述基站(100)经配置以采用以下资源中的至少一者作为正交无线电资源：发射时隙、副载波、正交码。
4.根据权利要求3所述的基站(100)，其中所述基站(100)经配置以在第一下行链路发射时隙(ts1)期间经由第一天线元件(110a)发射第一导频信号(D1)且在第二下行链路发射时隙(ts2)期间经由第二天线元件(110b)发射第二导频信号(D2)。
5.根据权利要求4所述的基站(100)，所述第二下行链路发射时隙(ts2)在所述第一下行链路发射时隙(ts1)之后。
6.根据权利要求3所述的基站(100)，其中所述基站(100)经配置以在第一副载波(sc1)上经由第一天线元件(110a)发射第一导频信号(D1)且在第二副载波(sc2)上经由第二天线元件(110b)发射第二导频信号(D2)，其中所述第一及第二导频信号(D1、D2)是同时发射的。
7.根据权利要求3所述的基站(100)，其中所述基站(100)经配置以使用第一扩频码经由第一天线元件(110a)发射第一导频信号(D1)且使用正交于所述第一扩频码的第二扩频码经由第二天线元件(110b)发射第二导频信号(D2)，其中所述第一及第二导频信号(D1、D2)是同时发射的。
8.根据权利要求7所述的基站(100)，其中所述第一导频信号(D1)与所述第二导频信号(D2)相同。
9.根据权利要求1所述的基站(100)，其中所述基站(100)经配置以取决于所述反馈信息而控制用于与所述终端(200)的下行链路发射及上行链路发射两者的所述倾斜角(θ)且针对上行链路发射及下行链路发射使用不同倾斜角值。
10.根据权利要求3所述的基站(100)，其中所述基站(100)经配置以周期性地发射所述导频信号(D1、D2)，其中导频信号(D1、D2)从相同天线元件(110a)的两个后续发射之间的时间间隔介于约1毫秒与约20000毫秒之间。
11.根据权利要求10所述的基站(100)，其中所述导频信号(D1、D2)从相同天线元件(110a)的两个后续发射之间的时间间隔介于约10毫秒与1000毫秒之间。
12.一种用于蜂窝式通信网络的终端(200)，其特征在于所述终端(200)经配置以接收至少两个导频信号(D1、D2)，所述导频信号(D1、D2)是经由不同天线元件(110a、110b)在与所述导频信号(D1、D2)相关联的正交无线电资源上从所述蜂窝式通信网络的基站(200)发射的，所述不同天线元件(110a、110b)参考虚拟水平面(P)而布置在不同垂直位置(pa、pb)处，其中所述终端(200)进一步经配置以确定所述导频信号(D1、D2)之间的相移且将反馈信息发射到所述基站(100)，其中所述反馈信息取决于或表征所述终端(200)所确定的所述导频信号(D1、D2)之间的所述相移。
13.根据权利要求12所述的终端(200)，其中所述终端(200)经配置以
a、将所接收导频信号(D1、D2)之间的所确定相移发射到所述基站(200)，及/或
b、取决于所述相移而确定用于从所述基站(100)到所述终端(200)的下行链路发射的所要倾斜角(θ)且将所述所要倾斜角(θ)发射到所述基站(200)，及/或
c、确定表示多个预定义倾斜角值中的可由所述基站(200)使用且与所述所确定相移相关的一者的索引值且将所述索引值发射到所述基站(100)。
14.根据权利要求12到13中任一权利要求所述的终端(200)，其中所述终端(200)经配置以从所述蜂窝式通信网络的另一基站接收其它导频信号、确定所述其它导频信号之间的其它相移且将取决于所述其它相移的反馈信息发射到所述基站(100)。
15.一种操作用于蜂窝式通信网络的基站(100)的方法，其中所述基站(100)经配置以控制包括多个天线元件(110a、110b、110c、..、110n)的至少一个天线系统(110)，其中至少两个天线元件(110a、110b)参考虚拟水平面(P)而布置在不同垂直位置(pa、pb)处，所述方法的特征在于所述基站(100)经由所述至少两个天线元件(110a、110b)中的不同天线元件在与特定导频信号(D1、D2)相关联的正交无线电资源上发射所述特定导频信号(D1、D2)，其中所述基站(100)从终端(200)接收反馈信息，其中所述反馈信息取决于或表征所述终端(200)所检测的所述导频信号(D1、D2)之间的相移，且取决于所述反馈信息而控制用于来往于所述终端(200)的下行链路发射及/或上行链路发射的倾斜角(θ)。
16.一种操作用于蜂窝式通信网络的终端(200)的方法，其特征在于所述终端(200)经配置以接收至少两个导频信号(D1、D2)，所述导频信号(D1、D2)是经由不同天线元件(110a、110b)在与所述导频信号(D1、D2)相关联的正交无线电资源上从所述蜂窝式通信网络的基站(200)发射的，所述不同天线元件(110a、110b)参考虚拟水平面(P)而布置在不同垂直位置(pa、pb)处，其中所述终端(200)确定所述导频信号(D1、D2)之间的相移且将反馈信息发射到所述基站(100)，其中所述反馈信息取决于或表征所述终端(200)所确定的所述导频信号(D1、D2)之间的所述相移。
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