用于無線覆蓋的重疊小區(qū)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于無線覆蓋的重疊小區(qū)。提供了一種重疊用于蜂窩通信系統(tǒng)中的無線覆蓋的小區(qū)的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括波束權(quán)重生成器和耦合到該波束權(quán)重生成器的波束形成器。波束權(quán)重生成器被配置為生成包括至少第一和第二組波束權(quán)重的多個波束權(quán)重。并且波束形成器被配置為將第一和第二組波束權(quán)重應用于蜂窩通信系統(tǒng)中的信號。蜂窩通信系統(tǒng)在被劃分成如下小區(qū)的地理區(qū)域上提供覆蓋，這些小區(qū)被布置為重疊的第一和第二層小區(qū)，第一和第二層小區(qū)具有針對各自的不同的第一和第二類型的用戶終端的通信進行優(yōu)化的標準。在這點上，該標準被反映在第一和第二組波束權(quán)重中。
【專利說明】用于無線覆蓋的重疊小區(qū)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體涉及蜂窩通信系統(tǒng)，特別涉及用于蜂窩通信系統(tǒng)中的無線覆蓋的重疊小區(qū)。
【背景技術(shù)】
[0002]我們的社會以及經(jīng)濟日益發(fā)展所依賴的無線通信接入正在蔓延到日常社會功能的各個方面。例如，無線通信已經(jīng)漸漸可用于車載移動平臺(例如路上車輛、飛機、宇宙飛船、船舶等)上的用戶。用于移動平臺的乘客的無線通信服務包括因特網(wǎng)接入，例如電子郵件以及網(wǎng)頁瀏覽、在線電視、語音服務、虛擬私人網(wǎng)絡接入以及其他交互和實時服務。
[0003]用于遠程的、難以接入的或移動用戶終端的無線通信平臺(例如，移動平臺)通常使用能夠覆蓋較大地理范圍(footprint)(通常包括遠程的基于陸地或基于水的區(qū)域)提供服務的通信衛(wèi)星。通常，基站(例如，地面基站)通過彎管經(jīng)由一個或多個衛(wèi)星將信息(例如，數(shù)據(jù))發(fā)送到用戶終端。更具體地，基站在前向鏈路上將信息發(fā)送到衛(wèi)星，衛(wèi)星接收、放大并且重發(fā)射信息到一個或多個固定的或移動的用戶終端的天線。用戶終端繼而可以經(jīng)由衛(wèi)星將數(shù)據(jù)發(fā)送回到基站。基站可以向用戶終端提供到因特網(wǎng)、公共交換電話網(wǎng)絡和/或其他公共或私人網(wǎng)絡、服務器以及服務的鏈路。
[0004]現(xiàn)代衛(wèi)星以及其他蜂窩通信系統(tǒng)通常采用提供波束鋪設(beam laydown)的數(shù)個點波束，該波束鋪設在可被劃分為多個小區(qū)的地理區(qū)域上形成覆蓋。在使用點波束的通信系統(tǒng)中，相同頻率可以同時用于兩個或更多個小區(qū)中。這些波束可以被配置為維持預定的共極隔離(例如載波干擾比)值，以便最小化波束之間的干擾。這被稱為空間隔離和空間復用。在一個典型的說法中，每一個點波束可以被分配顏色以生成匹配頻率復用模式的顏色模式。之后，相同頻率可以被具有相同顏色的不同波束復用。
[0005]當為多種類型的用戶終端優(yōu)化服務同時滿足系統(tǒng)約束時，這些蜂窩通信系統(tǒng)通常面臨數(shù)個挑戰(zhàn)。這些系統(tǒng)通常要求高系統(tǒng)容量以同時提供語音和數(shù)據(jù)。提供語音服務的鏈路通常是噪聲占主要地位并且要求高衛(wèi)星天線增益，而提供數(shù)據(jù)服務的鏈路通常要求優(yōu)化相反的衛(wèi)星-天線標準。也就是說，數(shù)據(jù)鏈路通常是干擾占主要地位并且要求高旁瓣抑制以提供聞彳目干比。
[0006]許多現(xiàn)代蜂窩通信系統(tǒng)通常被配置為允許通過覆蓋區(qū)域中的多種類型的用戶終端進行通信，這可能受益于針對優(yōu)化性能的不同的有時相反的衛(wèi)星天線標準。不同類型的用戶終端也可以受益于不同頻率復用模式和/或小區(qū)尺寸。小尺寸的手持式終端通常受益于較高的衛(wèi)星天線增益以閉合與衛(wèi)星的鏈路，并且也可以受益于與中尺寸小區(qū)的中高階頻率復用。另一方面，中尺寸的便攜和車輛終端通常受益于較高的旁瓣抑制以提供相應較高的信干比，并且受益于較高階頻率復用以提供較高速率數(shù)據(jù)服務到具有微尺寸小區(qū)的較高密度用戶基數(shù)Userbase)。大尺寸的航空和海上終端通常受益于較低階頻率復用以提供數(shù)據(jù)服務到具有大尺寸小區(qū)的較低密度用戶基數(shù)。特別地，航空終端通常以高速度行駛，并且可以受益于大尺寸小區(qū)以減少當它們在地理區(qū)域上行駛時波束到波束切換的頻率。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的示例實施方式總體涉及用于蜂窩通信系統(tǒng)中的無線覆蓋的重疊小區(qū)的系統(tǒng)以及相關(guān)的方法。根據(jù)示例實施方式的一個方面，該系統(tǒng)包括波束權(quán)重生成器和耦合到該波束權(quán)重生成器的波束形成器。波束權(quán)重生成器被配置為生成包括至少第一和第二組波束權(quán)重的多個波束權(quán)重。并且波束形成器被配置為將第一和第二組波束權(quán)重應用于蜂窩通信系統(tǒng)中的信號。蜂窩通信系統(tǒng)提供被劃分為如下小區(qū)的地理區(qū)域上的覆蓋，這些小區(qū)被布置為重疊的第一和第二層小區(qū)，第一和第二層小區(qū)具有針對各自的不同的第一和第二類型的用戶終端的通信進行優(yōu)化的標準。在這點上，該標準被反映在第一和第二組波束權(quán)重中。
[0008]在一個示例中，標準包括衛(wèi)星天線增益和旁瓣抑制。在該示例中，第一和第二層小區(qū)可以具有不同的天線增益和旁瓣抑制，例如第一層小區(qū)被針對天線增益進行優(yōu)化，而第二層小區(qū)被針對旁瓣抑制進行優(yōu)化。
[0009]在一個示例中，標準包括小區(qū)尺寸；并且在這個示例中，第一層小區(qū)可以包括第一尺寸小區(qū)，而第二層小區(qū)可以包括不同的第二尺寸小區(qū)。
[0010]在一個示例中，標準可以包括頻率復用模式；并且在這個示例中，第一層小區(qū)中的小區(qū)可以以第一頻率復用模式布置，而第一層小區(qū)中的小區(qū)可以以不同的第二頻率復用模式布置。
[0011]在進一步的示例中，第一和第二層小區(qū)可以以重疊的P小區(qū)和Q小區(qū)頻率復用模式布置，其中P小區(qū)頻率復用模式是用于控制信道的通信，而Q小區(qū)頻率復用模式是用于不包括控制信道的業(yè)務信道的通信。在這個進一步的示例中，Q小區(qū)頻率復用模式的任何業(yè)務信道可以被分配通過P小區(qū)頻率復用模式的控制信道。在各種示例中，Q可以大于P，并且Q小區(qū)頻率復用模式的小區(qū)可以在尺寸上小于P小區(qū)頻率復用模式的小區(qū)。Q小區(qū)頻率復用模式的至少一些小區(qū)可以重疊P小區(qū)頻率復用模式的一個小區(qū)，并且Q小區(qū)頻率復用模式的其他小區(qū)可以重疊P小區(qū)頻率復用模式的多于一個小區(qū)。
[0012]在一個示例中，標準可以包括衛(wèi)星-天線標準、小區(qū)尺寸和/或頻率復用模式，其中衛(wèi)星-天線標準包括天線增益和旁瓣抑制。在這個示例中，第一層小區(qū)可以包括以第一頻率復用模式布置的第一尺寸(例如中尺寸)小區(qū)并且可以被針對天線增益進行優(yōu)化。而第二層小區(qū)可以包括以不同的第二頻率復用模式布置的第二尺寸(例如微尺寸)小區(qū)并且可以被針對旁瓣抑制進行優(yōu)化。在這個示例中，第二尺寸小區(qū)可以在尺寸上小于第一尺寸小區(qū)。
[0013]在一個示例中，多個波束權(quán)重可以進一步包括第三組波束權(quán)重。在這個示例中，波束形成器可以被配置為進一步將第三組波束權(quán)重應用于蜂窩通信系統(tǒng)中的信號，蜂窩通信系統(tǒng)提供被劃分為如下小區(qū)的地理區(qū)域上的覆蓋，這些小區(qū)被布置為第一、第二和第三層小區(qū)，第一、第二和第三層小區(qū)具有針對各自的不同的第一、第二和第三類型的用戶終端的通信進行優(yōu)化的標準。類似于之前，標準可以被反映在第一、第二和第三組波束權(quán)重中。
[0014]在進一步的示例中，第一和第二層小區(qū)可以包括以不同的第一和第二頻率復用模式布置的第一尺寸(例如中尺寸)和第二尺寸(微尺寸)小區(qū)中的相應一個，并且可以被針對天線增益和旁瓣抑制中的相應一個進行優(yōu)化。接著，第三層小區(qū)可以包括以不同的第三頻率復用模式布置的第三尺寸(例如大尺寸)小區(qū)并且可以被針對旁瓣抑制進行優(yōu)化。在這個示例中，第一尺寸小區(qū)可以在尺寸上小于第三尺寸小區(qū)，并且第二尺寸小區(qū)在尺寸上可以小于第一尺寸小區(qū)。
[0015]在示例實施方式的其他方面中，提供了一種用于蜂窩通信系統(tǒng)中的無線覆蓋的重疊小區(qū)的方法。本文所討論的特征、功能和優(yōu)點可以在各種示例實施方式中被單獨實現(xiàn)，或者可以在其他示例實施方式中被組合，其進一步細節(jié)可以參考下列描述和附圖看出。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]以一般術(shù)語如此描述了本發(fā)明的示例實施方式之后，現(xiàn)在將參考附圖，附圖不一定按比例繪制，并且其中:
[0017]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的示例實施方式的蜂窩通信系統(tǒng)；
[0018]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的示例實施方式的包括三層重疊小區(qū)的部分的地理區(qū)域；
[0019]圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個示例實施方式的蜂窩通信系統(tǒng)的示意性框圖；
[0020]圖4、圖5以及圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的示例實施方式的以重疊頻率復用模式鋪設的波束；以及
[0021]圖7以及圖8示出了流程圖，其包括本發(fā)明的示例實施方式的各方面的方法中的各種操作。
【具體實施方式】
[0022]下面將參考附圖更全面地描述本發(fā)明的一些實施方式，在附圖中示出了 一些但不是所有的本發(fā)明的實施方式。實際上，本發(fā)明的各種實施方式可以以許多不同的形式體現(xiàn)，并且不應該被解釋為限于本文所述的實施方式；相反，提供這些示例實施方式是為了使得本發(fā)明將是詳細的以及完整的，并且將完全傳達本發(fā)明的范圍給本領(lǐng)域技術(shù)人員。例如，本文可能引用各部件的尺寸或它們之間的關(guān)系。那些關(guān)系以及其他類似關(guān)系可以是絕對的或近似的，以考慮那些由于工程公差等而可能發(fā)生的變化。在整個說明書中，類似的標記指代類似的元件。
[0023]本發(fā)明涉及用于蜂窩通信系統(tǒng)中的無線覆蓋的重疊小區(qū)。本文可以參考衛(wèi)星通信系統(tǒng)來示出和描述本發(fā)明的示例實施方式。然而應當理解，本發(fā)明可以同樣適用于數(shù)個其他類型的蜂窩通信系統(tǒng)中的任何一種。例如，各種示例實施方式可以同樣適用于地面蜂窩通信系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，基站和用戶終端直接互相通信而不使用衛(wèi)星。如本文描述的，術(shù)語“衛(wèi)星”可以不失一般性被使用并且包括其他類型的中繼和分布設備，在各種示例中，這些設備可以位于陸地或車載移動平臺(例如，陸地車輛、飛機、航天器、船舶)。因此，雖然示例實施方式的通信系統(tǒng)可能被示出并且描述為包括一個或多個“衛(wèi)星”，但是術(shù)語可以被更廣泛地使用以包括一個或多個中繼和分布設備。
[0024]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的各種示例實施方式的蜂窩通信系統(tǒng)100的一個示例。如所示，蜂窩通信系統(tǒng)可以是衛(wèi)星通信系統(tǒng)，該衛(wèi)星通信系統(tǒng)包括一個或多個衛(wèi)星102、一個或多個衛(wèi)星地面基站104以及多個用戶終端106。如下面更詳細解釋的，用戶終端可以是多種不同類型，例如小尺寸手持終端106a、中尺寸便攜和車輛終端106b和/或大尺寸航天和海上終端106c。衛(wèi)星可以覆蓋基站和一個或多個用戶終端可能位于其中的地理區(qū)域108?；究梢择詈系揭粋€或多個網(wǎng)絡110，或者是一個或多個網(wǎng)絡110的一部分，一個或多個網(wǎng)絡例如是因特網(wǎng)、公共電話交換網(wǎng)絡(P S T N )、公共陸地移動網(wǎng)絡(P LMN )、諸如公司和政府網(wǎng)絡的私人網(wǎng)絡和/或其他服務器以及服務。
[0025]在各種示例中，衛(wèi)星102和基站104可以使得能夠在用戶終端106和網(wǎng)絡110之間進行通信。在這點上，基站可以接收來自網(wǎng)絡的信息(例如，數(shù)據(jù))，并且將該信息傳遞到衛(wèi)星。衛(wèi)星繼而可以將信息發(fā)射或中繼到點波束中的一個或多個用戶終端。反過來，例如，衛(wèi)星可以接收來自用戶終端的信息，并且將該信息傳遞到基站，基站繼而可以將信息發(fā)射或中繼到網(wǎng)絡。這種類型的通信有時可以被稱為“彎管”通信。然而，應當理解，示例實施方式也可以適用于其他類型的衛(wèi)星系統(tǒng)，例如具有車載分組交換的衛(wèi)星系統(tǒng)。
[0026]衛(wèi)星102可以采用提供波束鋪設的數(shù)個點波束，該波束鋪設在地理區(qū)域108上形成覆蓋，地理區(qū)域108可以被劃分成多個小區(qū)。在一個示例中，波束可以覆蓋蜂窩通信系統(tǒng)的相應小區(qū)。每一個波束可以被分配一些波束戳(beam indicia),以生成與衛(wèi)星的頻率復用模式匹配的模式。在一些示例中，波束戳可以是顏色或小區(qū)，或可以是字母、數(shù)字或字母-數(shù)字字符。根據(jù)本發(fā)明的示例實施方式，衛(wèi)星可以同時針對兩個或更多個小區(qū)使用相同的頻率。也就是說，衛(wèi)星可以在具有相同顏色的不同波束中復用相同的頻率。在一個示例中，復用距離可以是從一個波束的中心到具有相同顏色的另一個波束的邊緣測量的。
[0027]如在【背景技術(shù)】部分中所解釋的，在針對多種類型的用戶終端優(yōu)化服務同時滿足系統(tǒng)約束時，現(xiàn)代蜂窩通信系統(tǒng)通常面臨數(shù)個挑戰(zhàn)。系統(tǒng)通常要求高系統(tǒng)容量以同時提供語音和數(shù)據(jù)并且要求高旁瓣抑制以提供高信干，語音和數(shù)據(jù)可能相反地受益于不同的衛(wèi)星-天線標準，例如高衛(wèi)星天線增益。不同類型的用戶終端106也可能要求不同的、有時相反的衛(wèi)星-天線標準。這些不同種類的用戶終端可以進一步受益于不同的頻率復用模式和/或小區(qū)尺寸。小尺寸手持終端106a通?？梢蕴峁┱Z音和較低速率的數(shù)據(jù)服務，并且包括具有較低增益的較小的天線。這些終端可以受益于較高的衛(wèi)星天線增益以閉合與衛(wèi)星102的鏈路，并且也可以受益于與中尺寸小區(qū)的中高階頻率復用。
[0028]中尺寸便攜和車輛終端106b通?？梢蕴峁┹^高速率的數(shù)據(jù)服務。這些終端通常受益于高旁瓣抑制以提供相應較高的信干比。這些終端通常也由衛(wèi)星所覆蓋的地理區(qū)域上的較高密度的用戶基數(shù)來表征，并且可以受益于較高階頻率復用以提供較高速率的數(shù)據(jù)服務到具有微尺寸小區(qū)的用戶基數(shù)。相比之下，大尺寸航天和海上終端106c通常由較低密度的用戶基數(shù)來表征，并且可以受益于較低階頻率復用。特別地，航空終端通常以高速度行駛，并且可以受益于大尺寸小區(qū)以減少當它們在地理區(qū)域上行駛時波束到波束切換的頻率。
[0029]常規(guī)蜂窩通信系統(tǒng)提供單層的尺寸相同的小區(qū)，這些小區(qū)以單一頻率復用模式布置以覆蓋地理區(qū)域。該系統(tǒng)可以針對數(shù)個不同的衛(wèi)星-天線標準(例如衛(wèi)星天線增益、旁瓣抑制(信干比)或兩者的某些組合)在較小程度上進行優(yōu)化，通常是每個大區(qū)域進行一種類型的優(yōu)化。單層小區(qū)也可以設置小區(qū)尺寸和頻率復用模式?？梢葬槍σ环N類型的服務(語音，數(shù)據(jù))和/或用戶終端106優(yōu)化包括衛(wèi)星天線標準、小區(qū)尺寸和/或頻率復用模式在內(nèi)的這些標準。另一方面，其他類型的服務和/或用戶終端可能經(jīng)受次優(yōu)化的性能。
[0030]因此，本發(fā)明的示例實施方式的蜂窩通信系統(tǒng)100可以提供多層重疊小區(qū)，這些小區(qū)可以針對相應的不同類型的服務和/或用戶終端106進行優(yōu)化。例如，蜂窩通信系統(tǒng)可以針對相應的不同類型的服務和/或用戶終端優(yōu)化標準(例如，衛(wèi)星-天線標準、小區(qū)尺寸和/或頻率復用模式)。在一些示例中，由一層優(yōu)化的所有標準可以不同于由另一層優(yōu)化的標準。并且在一些示例中，由一層優(yōu)化的至少一些但不是全部的標準可以與由另一層優(yōu)化的標準相同。通過提供優(yōu)化不同標準的多層重疊小區(qū)，本發(fā)明的示例實施方式的蜂窩通信系統(tǒng)可以在不折中的情況下向同一地理區(qū)域108中的不同類型的終端提供服務。
[0031]圖2示出根據(jù)本發(fā)明的一個示例實施方式的包括三層重疊小區(qū)的部分的地理區(qū)域200。如所示，該系統(tǒng)可以提供第一層202和第二層206，第一層202包括以第一頻率復用模式布置的第一尺寸小區(qū)204，第一頻率復用模式具有用第一方式優(yōu)化的衛(wèi)星-天線標準，第二層206包括以第二頻率復用模式布置的第二尺寸小區(qū)208，第二頻率復用模式具有用第二方式優(yōu)化的衛(wèi)星-天線標準。第三層210可以包括以第三頻率復用模式布置的第三尺寸小區(qū)212，第三頻率復用模式具有用第三方式優(yōu)化的衛(wèi)星-天線標準。在一個示例中，第一個頻率復用模式可以比第二頻率復用模式低階，但是比第三頻率復用模式高階。類似地，在一個示例中，第一尺寸小區(qū)可以比第二尺寸小區(qū)大，但是比第三尺寸小區(qū)小。進一步，在一個示例中，在一層或多層小區(qū)之間，一個或多個衛(wèi)星-天線標準可以不同。
[0032]在一個更具體的示例中，第一層202可以針對小尺寸手持終端106a優(yōu)化標準。第一層小區(qū)可以包括以第一頻率復用模式(例如，七色模式)布置的中尺寸小區(qū)204，并且可以被針對天線增益進行優(yōu)化。第二層206可以針對中尺寸便攜和車輛終端106b優(yōu)化標準。第二層小區(qū)可以包括以不同的第二頻率復用模式(例如，28色模式)布置的微尺寸小區(qū)208，并且可以被針對旁瓣抑制進行優(yōu)化。第三層210可以針對大尺寸航天和海上終端106c優(yōu)化標準。第三層小區(qū)可以包括以不同的第三頻率復用模式(例如，四色模式)布置的大尺寸小區(qū)212，并且可以被針對旁瓣抑制進行優(yōu)化。
[0033]圖3更具體地示出在一個示例中可以對應于圖1的蜂窩通信系統(tǒng)100的蜂窩通信系統(tǒng)300。如所示，蜂窩通信系統(tǒng)可以包括一個或多個衛(wèi)星302、一個或多個衛(wèi)星地面基站或網(wǎng)關(guān)臺304以及多個用戶終端306，在一個示例中，它們可以對應于衛(wèi)星102、地面基站104以及用戶終端106中的相應一個。網(wǎng)關(guān)臺可以接收來自一個或多個網(wǎng)絡308 (例如，網(wǎng)絡110)的信息(例如，數(shù)據(jù))，并且將該信息經(jīng)由一個或多個饋線鏈路310傳遞到衛(wèi)星，反之亦然。如所示，該網(wǎng)關(guān)臺可以包括網(wǎng)關(guān)或衛(wèi)星基站子系統(tǒng)(SBSS)以及核心網(wǎng)絡(CN)312，核心網(wǎng)絡(CN) 312被配置為能夠與網(wǎng)絡通信，并且網(wǎng)關(guān)臺包括射頻(RF)設備(RFE ) 314，其被配置為能夠與衛(wèi)星通信。如下面解釋的，網(wǎng)關(guān)臺可以包括基于地面的波束形成器(GBBF)。
[0034]衛(wèi)星302可以將信息從網(wǎng)關(guān)臺304發(fā)射或中繼到一個或多個用戶終端306，反之亦然。衛(wèi)星可以包括通信平臺316，通信平臺316攜帶包括天線饋電(或饋電元件)陣列的天線系統(tǒng)，并且通信平臺316可以包括相控陣列或反射器。這個饋電陣列可以被配置為接收來自網(wǎng)關(guān)臺304的信息，并且將該信息經(jīng)由一個或多個用戶鏈路發(fā)射或中繼到點波束318中的一個或多個用戶終端306。在各個示例中，通信平臺可以進一步包括被配置為應用天線增益以“閉合”與用戶終端的用戶鏈路的適當電路。
[0035]衛(wèi)星302可以采用提供波束鋪設的數(shù)個點波束，該波束鋪設在地理區(qū)域(例如，區(qū)域108)上形成覆蓋，該地理區(qū)域可以被劃分成多個小區(qū)。為了至少部分地有助于這個定向發(fā)射或接收，蜂窩通信系統(tǒng)300可以包括波束形成器，波束形成器被配置為根據(jù)一個或多個波束系數(shù)、波束權(quán)重等調(diào)整至每一個饋電元件的每一個通路的幅度和相位。因此，波束形成器可以產(chǎn)生光束，該光束可以經(jīng)由波束形成器的相應端口(有時稱為“波束端口”)被輸出到衛(wèi)星。波束形成器可以被實現(xiàn)在衛(wèi)星上，或如所示，它可以被實現(xiàn)在網(wǎng)關(guān)臺處，作為GBBF320。
[0036]在一個示例中，用于多層小區(qū)的標準可以被反映在相應的波束權(quán)重或多組波束權(quán)重中。在一個示例中,可以通過一個或多個波束權(quán)重生成器(BWG)322以數(shù)個不同的方式生成波束權(quán)重，不失一般性，波束權(quán)重生成器可以是天線優(yōu)化工具，或者可以包括天線優(yōu)化工具。類似于波束形成器，BWG可以被實現(xiàn)在衛(wèi)星302上或者在網(wǎng)關(guān)臺304處，并且在一個示例中，BWG可以包括針對每一層的BWG。波束權(quán)重可以被加載到GBBF320上，或者由GBBF320接收，接著，GBBF320可以使用波束權(quán)重來形成對應于各層小區(qū)的多層波束。GBBF可以經(jīng)由相應的波束端口將多層波束輸出到衛(wèi)星。在一個示例中，波束端口可以被劃分成用于相應層的小區(qū)的多組波束端口，其中一層中的每一個小區(qū)與相應的波束端口關(guān)聯(lián)。
[0037]在一個示例中，多個類型的用戶終端306可以被分配到相應組的波束端口，并且由此可以被分配到相應層的小區(qū)。這個分配可以是將每一類型的用戶終端分配到其標準是針對該類型的用戶終端進行優(yōu)化的一層小區(qū)。在一個示例中，該分配可以根據(jù)資源分配計劃進行，該資源分配計劃可以離線生成并且被周期性更新。在該分配中，不同類型的用戶終端可以以數(shù)個不同的方式中的任何一個進行區(qū)分，例如如上所述的方式。在一個更具體的示例中，不同類型的用戶終端可以根據(jù)由GEO-移動無線電接口(GMR)標準所定義的終端類型進行區(qū)分。
[0038]在前向方向中，來自網(wǎng)絡308的信號可以經(jīng)由SBSS和CN312被發(fā)送到GBBF320。GBBF可以將適當?shù)牟ㄊ鴻?quán)重或一組波束權(quán)重應用到該信號，之后經(jīng)由REF314將該信號轉(zhuǎn)發(fā)到衛(wèi)星302。接著，衛(wèi)星可以將信號提供到覆蓋區(qū)域中的點波束318中的適當?shù)挠脩艚K端306。在返回方向中，GBBF可以經(jīng)由衛(wèi)星以及RFE接收來自用戶終端的信號。GBBF可以使用適當?shù)牟ㄊ鴻?quán)重或一組波束權(quán)重組來加強這些用戶信號，接著，這些用戶信號可以繼續(xù)到網(wǎng)絡以便進行處理和路由。注意到，各層小區(qū)對GBBF可以是透明的，GBBF可以應用波束權(quán)重或多組波束權(quán)重而無需具體知道它們與各層的關(guān)聯(lián)性。然而，GBBF可能要求足夠的波束端口來支持多層小區(qū)。
[0039]現(xiàn)在暫時返回到圖1，蜂窩通信系統(tǒng)100可以被配置為以數(shù)個不同的方式中的任何一個重疊多層小區(qū)。在各種示例中，波束可以支持蜂窩通信系統(tǒng)中的控制信道和業(yè)務信道的通信(發(fā)射或接收)。在一個示例中，該系統(tǒng)可以通過用于控制信道和業(yè)務信道的更高效的頻率復用方案增加系統(tǒng)容量。根據(jù)示例實施方式，較高階小區(qū)頻率復用模式可以被用于增加業(yè)務容量同時避免否則可能與較高階復用模式關(guān)聯(lián)的控制信道開銷。
[0040]根據(jù)示例實施方式的一個方面，蜂窩通信系統(tǒng)100可以被配置為以相應的P小區(qū)和Q小區(qū)頻率復用模式提供兩層重疊小區(qū)。P小區(qū)頻率復用模式可以是針對蜂窩通信系統(tǒng)的業(yè)務信道和控制信道的通信，而Q小區(qū)頻率復用模式可以是針對蜂窩通信系統(tǒng)的不包括(沒有)控制信道的業(yè)務信道的通信。
[0041]在一個示例中，Q可以大于P，并且Q小區(qū)頻率復用模式的小區(qū)可以在尺寸上小于P小區(qū)頻率復用模式的小區(qū)。在一個示例中，Q小區(qū)頻率復用模式的至少一些小區(qū)可以重疊P小區(qū)頻率復用模式的一個小區(qū)，而Q小區(qū)頻率復用模式的其他小區(qū)可以重疊P小區(qū)頻率復用模式的多于一個小區(qū)。圖4、圖5以及圖6示出以上方面的一個示例，其中P=4并且Q=16。在這點上，圖4示出一層小區(qū)的4小區(qū)頻率復用模式400,圖5示出另一層小區(qū)的16小區(qū)頻率復用模式500，以及圖6示出該16小區(qū)頻率復用模式可以重疊該4小區(qū)頻率復用模式的一個示例方式。如這個示例所示，16小區(qū)頻率復用模式的業(yè)務信道可以被僅僅4小區(qū)頻率復用模式的控制信道覆蓋。
[0042]根據(jù)示例實施方式的這個方面，包括P小區(qū)頻率復用模式的一層小區(qū)的任何業(yè)務信道可以通過包括Q小區(qū)頻率復用模式的另一層小區(qū)的控制信道被分配。在圖1的蜂窩通信系統(tǒng)100的情況下，P小區(qū)頻率復用模式的小區(qū)內(nèi)的地面基站104或用戶終端106可以通過相應的控制信道被分配到重疊P小區(qū)頻率復用模式的相應小區(qū)的Q小區(qū)頻率復用模式的小區(qū)的業(yè)務信道，例如基于移動站或用戶終端的位置進行分配。該位置可以是已知的，或者可以通過例如全球定位系統(tǒng)(GPS)、輔助GPS (A-GPS)等確定。因此，這個示例的蜂窩通信系統(tǒng)可以提供用于業(yè)務信道的Q小區(qū)頻率復用模式，但是僅需要較少的用于覆蓋相應的業(yè)務信道的控制信道的P小區(qū)頻率復用模式。對于這個方面的更多信息，參見2013年I月4日提交的題為 “Staggered Cells for Wireless Coverage” 的美國專利申請 13/734，030。
[0043]圖7示出流程圖，其包括本發(fā)明的示例實施方式的一個方面的方法700中的各種操作。如方框702、704中所示，這個方面的方法包括生成多個波束權(quán)重，其包括至少第一和第二組波束權(quán)重，并且將第一和第二組波束權(quán)重應用于蜂窩通信系統(tǒng)中的信號。蜂窩通信系統(tǒng)提供被劃分成小區(qū)的地理區(qū)域上的覆蓋，這些小區(qū)被布置為重疊的第一和第二層小區(qū)，第一和第二層小區(qū)具有針對各自的不同的第一和第二類型的用戶終端的通信優(yōu)化的標準。在這點上，該標準可以被反映在第一和第二組波束權(quán)重中。
[0044]圖8示出流程圖，其包括本發(fā)明的示例實施方式的一個方面的方法800中的各種操作。如方框802、804所示，這個方面的方法包括鋪設覆蓋蜂窩通信系統(tǒng)的相應小區(qū)的天線系統(tǒng)的波束，其中波束是以重疊的P小區(qū)和Q小區(qū)頻率復用模式鋪設的。P小區(qū)頻率復用模式可以用于蜂窩通信系統(tǒng)的控制信道的通信，而Q小區(qū)頻率復用模式可以用于蜂窩通信系統(tǒng)的不包括控制信道的業(yè)務信道的通信。根據(jù)這個方面，Q小區(qū)頻率復用模式的任何業(yè)務信道可以通過P小區(qū)頻率復用模式的控制信道被分配。
[0045]進一步地，本發(fā)明包括根據(jù)下列條款的實施例:
[0046]條款1.一種系統(tǒng),其包括:
[0047]波束權(quán)重生成器，其被配置為生成包括至少第一和第二組波束權(quán)重的多個波束權(quán)重；以及
[0048]波束形成器，其耦合到所述波束權(quán)重生成器并且被配置為將所述第一和第二組波束權(quán)重應用于蜂窩通信系統(tǒng)中的信號，所述蜂窩通信系統(tǒng)提供被劃分為如下小區(qū)的地理區(qū)域上的覆蓋，這些小區(qū)被布置為重疊的第一和第二層小區(qū)，所述第一和第二層小區(qū)具有針對各自的不同的第一和第二類型的用戶終端的通信進行優(yōu)化的標準，所述標準被反映在第一和第二組光束權(quán)重中。
[0049]條款2.根據(jù)條款I(lǐng)所述的系統(tǒng)，其中所述標準包括衛(wèi)星天線增益和旁瓣抑制，以及
[0050]其中所述第一和第二層小區(qū)具有不同的天線增益和旁瓣抑制，所述第一層小區(qū)被針對天線增益進行優(yōu)化，而所述第二層小區(qū)被針對旁瓣抑制進行優(yōu)化。
[0051]條款3.根據(jù)條款I(lǐng)所述的系統(tǒng)，其中所述標準包括小區(qū)尺寸，以及[0052]其中所述第一層小區(qū)包括第一尺寸小區(qū)，而所述第二層小區(qū)包括不同的第二尺寸小區(qū)。
[0053]條款4.根據(jù)條款I(lǐng)所述的系統(tǒng)，其中所述標準包括頻率復用模式，以及
[0054]其中所述第一層小區(qū)中的小區(qū)以第一頻率復用模式布置，而所述第一層小區(qū)中的小區(qū)以不同的第二頻率復用模式布置。
[0055]條款5.根據(jù)條款4所述的系統(tǒng)，其中所述第一和第二層小區(qū)以重疊的P小區(qū)和Q小區(qū)頻率復用模式布置，所述P小區(qū)頻率復用模式用于控制信道的通信，而所述Q小區(qū)頻率復用模式用于不包括控制信道的業(yè)務信道的通信，
[0056]其中所述Q小區(qū)頻率復用模式的任何業(yè)務信道可被分配通過所述P小區(qū)頻率復用模式的控制信道。
[0057]條款6.根據(jù)條款5所述的系統(tǒng)，其中Q大于P，并且所述Q小區(qū)頻率復用模式的小區(qū)在尺寸上小于所述P小區(qū)頻率復用模式的小區(qū)。
[0058]條款7.根據(jù)條款5所述的系統(tǒng)，其中所述Q小區(qū)頻率復用模式的至少一些小區(qū)重疊所述P小區(qū)頻率復用模式的一個小區(qū)，并且所述Q小區(qū)頻率復用模式的其他小區(qū)重疊所述P小區(qū)頻率復用模式的多于一個小區(qū)。
[0059]條款8.根據(jù)條款I(lǐng)所述的系統(tǒng)，其中所述標準包括衛(wèi)星-天線標準、小區(qū)尺寸和頻率復用模式，所述衛(wèi)星-天線標準包括天線增益和旁瓣抑制，以及
[0060]其中所述第一層小區(qū)包括以第一頻率復用模式布置的第一尺寸小區(qū)并且被針對天線增益進行優(yōu)化，而所述第二層小區(qū)包括以不同的第二頻率復用模式布置的第二尺寸小區(qū)并且被針對旁瓣抑制進行優(yōu)化，以及
[0061]其中所述第二尺寸小區(qū)在尺寸上小于所述第一尺寸小區(qū)。
[0062]條款9.根據(jù)條款I(lǐng)所述的系統(tǒng)，其中所述多個波束權(quán)重進一步包括第三組波束權(quán)重，
[0063]其中所述波束形成器被配置為進一步將所述第三組波束權(quán)重應用于所述蜂窩通信系統(tǒng)中的信號，所述蜂窩通信系統(tǒng)提供被劃分為如下小區(qū)的地理區(qū)域上的覆蓋，這些小區(qū)被布置為重疊的第一、第二和第三層小區(qū)，所述第一、第二和第三層小區(qū)具有針對各自的不同的第一、第二和第三類型的用戶終端的通信進行優(yōu)化的標準，所述標準被反映在所述
第一、第二和第三組波束權(quán)重中。
[0064]條款10.根據(jù)條款9所述的系統(tǒng)，其中所述標準包括衛(wèi)星-天線標準、小區(qū)尺寸和頻率復用模式，所述衛(wèi)星-天線標準包括天線增益和旁瓣抑制，
[0065]其中所述第一層小區(qū)包括以第一頻率復用模式布置的第一尺寸小區(qū)并且被針對天線增益進行優(yōu)化，所述第二層小區(qū)包括以不同的第二頻率復用模式布置的第二尺寸小區(qū)并且被針對旁瓣抑制進行優(yōu)化，而所述第三層小區(qū)包括以不同的第三頻率復用模式布置的第三尺寸小區(qū)并且被針對旁瓣抑制進行優(yōu)化，以及
[0066]其中所述第一尺寸小區(qū)在尺寸上小于所述第三尺寸小區(qū)，并且所述第二尺寸小區(qū)在尺寸上小于所述第一尺寸小區(qū)。
[0067]在前面的描述和關(guān)聯(lián)的附圖所呈現(xiàn)的教導的益處下，本發(fā)明所涉及的本領(lǐng)域技術(shù)人員將想到此處所述的本發(fā)明的許多修改和其他實施方式。因此，應當理解，本發(fā)明不限于所公開的特定實施方式，并且修改和其他實施方式意圖被包括在隨附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)。而且，雖然前面的描述和關(guān)聯(lián)的附圖在元件和/或功能的某些示例組合的背景下描述了示例實施方式，但是應當理解，替換實施方式可以提供元件和/或功能的不同組合，而不背離隨附的權(quán)利要求的范圍。在這點上，例如，如在某些隨附的權(quán)利要求中所陳述的，與上面明確描述的組合不同的元素和/或功能的組合也被預期。雖然此處使用了具體術(shù)語，但是它們僅以通用和描述性的意義使用，而不用于限制目的。
【權(quán)利要求】
1.一種方法，其包括: 生成包括至少第一和第二組波束權(quán)重的多個波束權(quán)重；以及 將所述第一和第二組波束權(quán)重應用于蜂窩通信系統(tǒng)中的信號，所述蜂窩通信系統(tǒng)在被劃分成如下小區(qū)的地理區(qū)域上提供覆蓋，這些小區(qū)被布置為重疊的第一和第二層小區(qū)，所述第一和第二層小區(qū)具有針對各自的不同的第一和第二類型的用戶終端的通信進行優(yōu)化的標準，所述標準被反映在所述第一和第二組波束權(quán)重中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述標準包括衛(wèi)星天線增益和旁瓣抑制，以及 其中所述第一和第二層小區(qū)具有不同的天線增益和旁瓣抑制，所述第一層小區(qū)被針對天線增益進行優(yōu)化，而所述第二層小區(qū)被針對旁瓣抑制進行優(yōu)化。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述標準包括小區(qū)尺寸，以及 其中所述第一層小區(qū)包括第一尺寸小區(qū)，而所述第二層小區(qū)包括不同的第二尺寸小區(qū)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述標準包括頻率復用模式，以及 其中所述第一層小 區(qū)中的小區(qū)以第一頻率復用模式布置，而所述第一層小區(qū)中的小區(qū)以不同的第二頻率復用模式布置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述第一和第二層小區(qū)以重疊的P小區(qū)和Q小區(qū)頻率復用模式布置，所述P小區(qū)頻率復用模式用于控制信道的通信，而所述Q小區(qū)頻率復用模式用于不包括控制信道的業(yè)務信道的通信， 其中，所述Q小區(qū)頻率復用模式的任何業(yè)務信道能夠通過所述P小區(qū)頻率復用模式的控制信道被分配。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中Q大于P，并且所述Q小區(qū)頻率復用模式的小區(qū)在尺寸上小于所述P小區(qū)頻率復用模式的小區(qū)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述Q小區(qū)頻率復用模式的至少一些小區(qū)重疊所述P小區(qū)頻率復用模式的一個小區(qū)，并且所述Q小區(qū)頻率復用模式的其他小區(qū)重疊所述P小區(qū)頻率復用模式的多于一個小區(qū)
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述標準包括衛(wèi)星-天線標準、小區(qū)尺寸和頻率復用模式，所述衛(wèi)星-天線標準包括天線增益和旁瓣抑制，以及 其中所述第一層小區(qū)包括以第一頻率復用模式布置的第一尺寸小區(qū)并且被針對天線增益進行優(yōu)化，而所述第二層小區(qū)包括以不同的第二頻率復用模式布置的第二尺寸小區(qū)并且被針對旁瓣抑制進行優(yōu)化，以及 其中所述第二尺寸小區(qū)在尺寸上小于所述第一尺寸小區(qū)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述多個波束權(quán)重進一步包括第三組波束權(quán)重， 其中應用所述第一和第二組波束權(quán)重進一步包括將所述第三組波束權(quán)重應用于所述蜂窩通信系統(tǒng)中的信號，所述蜂窩通信系統(tǒng)在被劃分成如下小區(qū)的地理區(qū)域上提供覆蓋，這些小區(qū)被布置為重疊的第一、第二和第三層小區(qū)，所述第一、第二和第三層小區(qū)具有針對各自的不同的第一、第二和第三類型的用戶終端的通信進行優(yōu)化的標準，所述標準被反映在所述第一、第二和第三組波束權(quán)重中。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述標準包括衛(wèi)星-天線標準、小區(qū)尺寸和頻率復用模式，所述衛(wèi)星-天線標準包括天線增益和旁瓣抑制，其中所述第一層小區(qū)包括以第一頻率復用模式布置的第一尺寸小區(qū)并且被針對天線增益進行優(yōu)化，所述第二層小區(qū)包括以不同的第二頻率復用模式布置的第二尺寸小區(qū)并且被針對旁瓣抑制進行優(yōu)化，而所述第三層小區(qū)包括以不同的第三頻率復用模式布置的第三尺寸小區(qū)并且被針對旁瓣抑制進行優(yōu)化，以及 其中所述第一尺寸小區(qū)在尺寸上小于所述第三尺寸小區(qū)，并且所述第二尺寸小區(qū)在尺寸上小于所述第一尺寸小區(qū)。
11.一種系統(tǒng)，其包括: 波束權(quán)重生成器，其被配置為生成包括至少第一和第二組波束權(quán)重的多個波束權(quán)重；以及 波束形成器，其耦合到所述波束權(quán)重生成器并且被配置為將所述第一和第二組波束權(quán)重應用于蜂窩通信系統(tǒng)中的信號，所述蜂窩通信系統(tǒng)在被劃分成如下小區(qū)的地理區(qū)域上提供覆蓋，這些小區(qū)被布置為重疊的第一和第二層小區(qū)，所述第一和第二層小區(qū)具有針對各自的不同的第一和第二類型的用戶終端的通信進行優(yōu)化的標準，所述標準被反映在所述第一和第二組波束權(quán)重中， 其中所述系統(tǒng)被 配置為根據(jù)權(quán)利要求1到10中任一項所述的方法進行操作。
【文檔編號】H04W16/32GK103987058SQ201410049140
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年2月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月13日
【發(fā)明者】Y·J·費里亞, J·M·蘇利文, G·布希, M·E·維索盧, L·希馬 申請人:波音公司