蜂窝电信系统的极化控制的制作方法
【专利说明】蜂窝电信系统的极化控制
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请是2012年7月6日提交的标题为“蜂窝电信系统的极化控制”的美国专利号8，306, 479的PCT申请，该专利的说明书通过引用被全部并入本文。
技术领域
[0003]本发明通常涉及蜂窝电信系统，且更特别地涉及用于控制在基站和移动单元之间转换的功率水平的方法和装置。
【背景技术】
[0004]功率控制(PC)是蜂窝电话系统(例如CDMA系统和WCDMA系统)以及其后继系统的基本功能。重要的是，从基站(BS)传输到移动单元(MU)的功率可被严密地控制，使得它足够高，以确保实现所需的通信和性能。对于从MU传输到BS的功率，也是这样的情况。如果被传输的功率比所需功率更多，则MU例如将需要利用其更多电池功率。BS虽然不由电池供电，但确实具有也需要被满足的总功率要求。因此，通过减小需要被传输到最大数量的移动单元的总功率的量(其中所述移动单元可能可与BS通过接口连接)，则可利用具有优化电源等的更有效率的系统。
[0005]只利用业务和接入信道来便于功率控制。一般利用多个控制环路来严密地控制从MU传输到其BS的功率水平，以确保刚刚足够的但不太多的功率被传输。一个环路用于开环控制，且其基于通过总物理信道带宽接收的功率的水平。第二环路由闭合环路组成，该闭合环路利用在反向业务信道上的功率的测量来确定反向链路是否大致在所需的水平。如果不在所需的水平，则在正向业务信道上发送出一比特控制消息，以调节特定链路的功率。可利用通常被称为外环路的第三环路，其使用反向链路帧质量统计来评估该闭合环路的总性能。在内部，所检查的参数一般是诸如信号干扰比(SIR)和比特出错率(BER)的参数。
[0006]对于具有布置在特定BS的附近区域中的多个MU的蜂窝电话系统，其存在的一个问题是，MU可迀移到不同的微环境中。例如，两个MU可间隔10英尺的距离，且由于该环境的周围特征而处于完全不同的环境中。例如，一个人可以在建筑物外部，且另一人可以在10英尺远的建筑物内部从窗口向外看。在那两个MU之间的通信特性明显不同。这可能在CDMA系统中进一步恶化，其中这两个MU都只利用Welch代码在实质上相同的频率上接收，以区分开同时讲话的两个人。这通过在每用户基础上控制功率来加强。当个人走进建筑物内部时，由建筑物引起的衰减将通过MU请求从BS传输较高的功率和BS请求从MU传输较高的功率来补偿。这是相当老套的。
[0007]关于这些微环境的另一个因素是，电磁波的特性由于周围环境而改变。这些特性中的一些是由于可改变极化的反射。例如，如果信号从建筑物反射，则极化可从常规的垂直极化发生旋转以使该极化提前或滞后。因为相应于MU的手机一般处于平均预期垂直极化，这将导致一些衰减，其将需要在感兴趣的总频带中的功率增加，以便得到可接受的通信性能。当进入建筑物时当建筑物本身构成移相器时也是这样的情况。这是在建筑物本身的衰减之外的附加衰减。目前唯一的解决方案是利用蜂窝通信系统的功率控制特征来便于这一改变。
[0008]发明概述
[0009]在本文公开和主张的本发明在其一个方面中包括用于无线通信系统中的基站，其包括用于使用至少一个移动设备通过至少一个通信信道进行传输和接收的收发机电路。其包括极化控制逻辑，用于控制通过所述至少一个通信信道传输的信号的极化。该极化控制逻辑响应于从所述移动设备接收的与在所述至少一个通信信道上接收的信号的质量有关的至少一个参数，而调节在所述至少一个通信信道上传输的信号的极化。
[0010]附图的简要说明
[0011]为了更完整的理解，现在结合附图参考下面的描述，其中:
[0012]图1不出基站和在特定基站的地点中的多个建筑物的不图；
[0013]图2示出到建筑物内的移动单元的传输的示图；
[0014]图2a示出在建筑物的内部和外部之间的传输介质中的变化的细节；
[0015]图3示出穿过建筑物的传输的不同极化方案；
[0016]图4示出用于基站天线的相位控制的示图；
[0017]图5示出用于在WCDMA系统中的功率控制的控制环路的示图；
[0018]图6示出极化相位与比特出错率的关系曲线图；
[0019]图7示出设置功率或相位控制的总操作流程图；
[0020]图7a示出在基站处用以改变极化的相位的操作流程图；
[0021]图8示出一种情景的流程图，其中功率控制在相位控制之前且相位控制只出现在有效时间窗内；
[0022]图9示出一个流程图，其中相位控制只在活动链路期间执行；
[0023]图10示出近/远链路的示图，其中两个移动单元共享公共频率；
[0024]图11示出聚类算法的示图；
[0025]图12示出描绘聚集多个移动单元并基于来自所述多个移动单元的统计数字来确定天线的极化设置的操作流程图；以及
[0026]图13示出在通信链路的任一端上进行极化设置的控制方面的简化示图。
【具体实施方式】
[0027]现在参考附图，其中相似的参考数字在本文自始至终用于表示相似的元件，示出并描述了蜂窝电信系统的极化控制的各种视图和实施方式，且描述了其它可能的实施方式。附图不一定按比例绘制，且在一些实例中仅为了例证性目的将附图在适当的地方放大和/或简化。本领域中的普通技术人员将认识到基于可能实施方式的以下例子的很多可能的应用和变化。
[0028]现在参考图1，示出了在多个建筑物所占据的地点内进行传输的基站的示意性透视图。基站由塔102示出，塔102具有与其相关的天线104。可操作天线104来使用各种调制在各种频率上传输信号。该基站为系统而配置，根据该系统，存在有可利用的多种蜂窝电话方案，例如CDMA、WCDMA, GSM、UTS等。在任何情况下，不管利用什么系统，都仍然需要在特定的水平处在特定的频率上传输功率。一般，当信号落在某个水平(例如_106dBm)之下时，特定的移动单元将不能够接收该信号，因为与其相关的接收机具有接收敏感度的下限。因此，重要的是，在基站处的发射机能够传输足够的功率以在那个水平处达到外部区域的周界或达到基站的限制。当然，当移动单元较接近时，功率必须被向下调节。此外，可看到，根据在基站地点的各个部分中存在的微环境，信号能量的全部或一部分可被衰减或反射。
[0029]在图1中，示出两个建筑物106和108。从基站天线上传输的信号以全向方式被传输，使得它同时在所有方向上被传输。因此，所传输的信号将指向建筑物106，如沿着路径112反射的传输路径110所看到的。类似地，信号沿着路径114传输并从建筑物108反射以提供在反射路径114上的信号。如果在这两个反射波的区域中存在移动单元，则它也将接收从天线104直接传输的信号且必须能够区分开这些不同的信号。
[0030]从天线104传输的波将具有一组电磁特性。这些特性将包括电磁波的功率和电磁波的极化，即，其方位和其相位。在理想世界中，在视距中没有建筑物且没有环境障碍物的情况下，移动单元将总是在基站的视距内且将实质上没有干扰地接收信号。将没有“幻影”，该“幻影”会导致在同一频率处对指向同一移动单元的相同的调制存在从不同的物体反射的多个信号。然而，在真实世界环境中，不仅将从多个其它物体接收到反射波，而且所接收到的传输信号将由于其反射(能够改变特性)而具有不同的电磁特性。
[0031]现在参考图2，示出了布置在建筑物204的内部内的移动单元202的示图。可操作发射机206来沿着传输路径208将信号传输到建筑物204。当它到达在基站发射机206和移动单元202之间的建筑物的边界时，两个事情将发生。首先，所传输的信号将遭遇传输介质中的改变。如果移动单元被布置在玻璃窗的相对侧上，例如传输介质将从空气到玻璃到空气。在这个传输介质边界处，由于在边界处的不同特性，所传输的信号将分成传输部分210和反射部分212。传输部分210将具有其电磁特性，该电磁特性由于所传输的信号沿着路径208遇到传输介质边界而发生改变。出现的一个变化是极化可能改变。一般，蜂窝系统的极化是垂直线性