專利名稱：用于頻率選擇波束形成的方法和儀器的制作方法
背景技術(shù)：
在無(wú)線通信領(lǐng)域，時(shí)分多址(TDMA)和碼分多址(CDMA)協(xié)議都用于基站和移動(dòng)站間的通信。TDMA協(xié)議用于單頻發(fā)送和接收信號(hào)，而CDMA系統(tǒng)使用一個(gè)頻帶發(fā)送信號(hào)，用另一個(gè)頻帶接收信號(hào)。兩種情況下，多傳輸路徑都可能是干擾源。


圖1是環(huán)境的例子，在環(huán)境100中存在多徑傳輸。環(huán)境100包括第一天線塔105a和第二天線塔105b。天線塔105a和105b上都有基站(未畫出)。環(huán)境100還包括第一寫字樓110a和第二寫字樓110b。在第一寫字樓110a中，用戶單元115處在兩個(gè)信號(hào)塔105a和105b的信號(hào)范圍中。
從天線塔105a、105b到用戶單元115有若干個(gè)信號(hào)路徑。第一條信號(hào)路徑120是從第一天線塔105a到用戶單元115的直接路徑。第二條信號(hào)路徑125包括從110b反射來(lái)的信號(hào)，它是從105a發(fā)送到用戶單元115的獨(dú)立信號(hào)。第三條信號(hào)路徑130是從第二天線塔105b到用戶單元115的直接信號(hào)。
第一信號(hào)路徑120在第一天線塔105a的方向上。如果用戶信號(hào)配置了可操縱天線，用戶單元115可以僅僅指向(指向一個(gè)波)這個(gè)預(yù)期信號(hào)最強(qiáng)的方向。預(yù)期最強(qiáng)信號(hào)在第一天線塔105a和第二寫字樓110b之間的方向上。
在方向?qū)ふ視r(shí)，多傳輸路徑總是有害的，因?yàn)樗蓴_了信號(hào)的真實(shí)方向。與第一信號(hào)路徑120同相的多徑成分實(shí)際上是有好處的，這樣，方向改變就不重要了。所以，多傳輸路徑不總是干擾。無(wú)論如何，第三信號(hào)路徑130全都是干擾，因?yàn)樗屯ㄟ^第一信號(hào)路徑傳輸?shù)男盘?hào)不一致并且不可能與第一信號(hào)路徑上的信號(hào)同相。
如果用戶單元115使用了定相天線陣列，它就可以使用定相天線陣列控制對(duì)應(yīng)的天線波指向第一天線塔105a，或者當(dāng)多傳輸路徑出現(xiàn)時(shí)指向所需最強(qiáng)的信號(hào)。除此之外，定向天線陣列可用于控制對(duì)應(yīng)的天線波，使它只從第一天線塔來(lái)的信號(hào)路徑120方向接收信號(hào)，于是消除了第二信號(hào)路徑125造成的多徑效應(yīng)(信號(hào)展寬)，或第三信號(hào)路徑130造成的干擾。
圖2是圖1中用戶單元115所使用的定相陣列天線，它能操縱對(duì)端波束，在那里控制是通過射頻信號(hào)的相移來(lái)實(shí)現(xiàn)的，射頻信號(hào)收/發(fā)自組成陣列天線200的天線元。定相陣列天線200是由天線子集205組成的。每個(gè)天線子集205包括一個(gè)天線元210、一個(gè)雙工器215和一個(gè)相位偏移器220。控制信號(hào)用于調(diào)整相位偏移器220所施加的相位偏移。
在發(fā)送模式下，定相陣列天線200的子集205接收信號(hào)230。信號(hào)是被相位偏移器220以某種方式所偏移的，當(dāng)所有天線元210的波束是合成的時(shí)候，這種方式使波束(未畫出)由控制信號(hào)225所指揮。當(dāng)雙工器215處于發(fā)送模式的時(shí)候，信號(hào)230從相位偏移器220通過雙工器215傳遞到天線元210。
在接收模式下，天線元210從同一個(gè)控制信號(hào)225定義的方向接收的射頻信號(hào)最強(qiáng)。天線元210項(xiàng)雙工器215提供接收到的信號(hào)，雙工器215設(shè)置成為接收模式使所收到的射頻信號(hào)能傳遞到相位偏移器220。相位偏移器220向加法器(未畫出)提供相位偏移過的信號(hào)230用來(lái)重建信號(hào)。重建后的信號(hào)然后被接收器所處理(未畫出)。
發(fā)明概述當(dāng)前，確定用戶單元和天線塔之間的優(yōu)化增益的實(shí)驗(yàn)揭示出，當(dāng)使用不同頻率傳輸信號(hào)時(shí)，最適宜的信號(hào)方向隨不同頻率而變化。在CDMA技術(shù)中，為用戶單元定義，接收(Rx)信號(hào)范圍在1930-1990MHz，發(fā)送(Tx)信號(hào)頻段從1850-1910MHz。進(jìn)一步的測(cè)試表明最佳信號(hào)路徑對(duì)CDMA技術(shù)中的Tx和Rx信號(hào)是不同的，與不同頻率下傳輸信號(hào)的情況一樣。進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)證實(shí)，事實(shí)上，用戶單元和基站天線塔之間的最佳信號(hào)路徑是頻率相關(guān)的，這影響了Tx和Rx的信號(hào)路徑。
至少一種理由已經(jīng)確認(rèn)解釋不同頻率信號(hào)的不同最優(yōu)信號(hào)方向，它是由于天線塔與用戶單元天線間傳送信號(hào)的折射角不同。例如，在CDMA技術(shù)中，當(dāng)Tx和Rx信號(hào)穿過寫字樓窗戶上的玻璃時(shí)，Tx信號(hào)“彎曲”了一種角度，Rx信號(hào)“彎曲”了第二種角度。不同的反射角可能造成信號(hào)在用戶單元所在的辦公室內(nèi)跑多個(gè)路徑。而且，Tx和Rx信號(hào)以不同角度圍繞寫字樓以外的物體彎曲，這也是傳輸路徑不同的另一個(gè)原因。角度差和多徑的結(jié)果是，最好的情況下降低信噪比(SNR)，最糟的情況下是造成通信中斷的干擾。
在定向天線技術(shù)中有一個(gè)假設(shè)，前向和反向連接傳輸?shù)男盘?hào)的最優(yōu)方向沿著同樣的路徑。這樣，一旦方向被選定——一般方向是基于Rx信噪比(SNR)選定的，所選方向同時(shí)用于Tx和Rx信號(hào)。當(dāng)所選方向被發(fā)現(xiàn)是按照兩個(gè)連接之一所優(yōu)化的，天線的所選方向?qū)τ诹硪粋€(gè)連接可能是次優(yōu)的，如同上面討論過的實(shí)驗(yàn)中所學(xué)習(xí)到的那樣。
總的來(lái)說，本發(fā)明使用戶單元能夠同時(shí)在不同方向上接收和發(fā)送信號(hào)，允許在兩個(gè)方向上優(yōu)化增益。這樣，工作在不同頻率上的通信信號(hào)造成的折射和多徑效應(yīng)就能夠被補(bǔ)償，以增加前向和反向兩個(gè)連接上的增益。
因此，本發(fā)明包括帶有排列成天線陣列的多個(gè)天線元的定向天線。頻率選擇組件連接到各自的天線元，頻率選擇組件提供同時(shí)的頻率鑒別。至少2個(gè)預(yù)加重結(jié)構(gòu)連接到頻率選擇組件來(lái)獨(dú)立提供可操縱的波束，這些波束含有頻譜分離的信號(hào)。
頻率選擇組件可以被設(shè)計(jì)用于發(fā)送和接收信號(hào)，例如在CDMA系統(tǒng)中，其中發(fā)送和接收信號(hào)頻帶是分開的。頻率選擇組件業(yè)可以被設(shè)計(jì)用于分離具有不同頻率的同方向的信號(hào)。頻率選擇組件還可以分離多于2個(gè)的信號(hào)，此時(shí)多于2個(gè)相位偏移單元連接到頻率選擇組件上。頻率選擇組件可以由印刷點(diǎn)路或非印刷電路技術(shù)組成，或者二者兼而有之。
預(yù)加重結(jié)構(gòu)可能包含相位偏移單元以獨(dú)立操縱波束。獨(dú)立的控制信號(hào)設(shè)置各自的相位偏移量。預(yù)加重結(jié)構(gòu)可能還包括至少一個(gè)可變?cè)鲆娣糯蠼M件以獨(dú)立放大接收或發(fā)送到各自天線元的信號(hào)。通過帶有多于1個(gè)可變?cè)鲆娣糯蠼M件，它們對(duì)應(yīng)與每個(gè)天線元，各自的波形可以被優(yōu)化。
定向天線還可以包括對(duì)應(yīng)與每個(gè)波束的合成器以合成通過天線元所發(fā)送和接收的信號(hào)。
通過使用獨(dú)立可操作和可整形的波束，定向天線適用于多頻帶和/或多路徑環(huán)境。
在一種實(shí)施方案中，基于從基站接收到的引導(dǎo)信號(hào)，用戶單元優(yōu)化前向連接波束模式(也就是接收、Rx、在前向聯(lián)接上的接收信號(hào)波束)?；趶幕就ㄟ^前向連接對(duì)給定接收信號(hào)質(zhì)量的反饋，用戶單元還可以優(yōu)化反向(也就是發(fā)送、Tx)波束模式。而且同時(shí)，當(dāng)用戶單元優(yōu)化前向波束(Rx波束)到最佳信噪比(SNR)或載波干擾比(C/I)時(shí)，用戶單元可以操縱反向波束(Tx波束)到信號(hào)的接收功率最大的方向，信號(hào)是從給定的基站發(fā)來(lái)的。這種或其它確定前向和反向連接(分別以用戶單元的角度看來(lái)的接收和發(fā)送波束)波束的方向的技術(shù)由美國(guó)專利提供，美國(guó)專利申請(qǐng)編號(hào)No.09/776,396，申請(qǐng)時(shí)間2001年2月2日，標(biāo)題為《自適應(yīng)天線方向再搜索的方法和設(shè)備》，申請(qǐng)人Proctor等，其全部?jī)?nèi)容都在此作為參考。
附圖的簡(jiǎn)要描述本發(fā)明的上述及其它目標(biāo)、特性和優(yōu)勢(shì)將在下面對(duì)其具體化的詳細(xì)的描述和優(yōu)選的實(shí)施方案中變得更為清楚明了，在附圖中相同的標(biāo)記代表同樣的部件。附圖不一定是按比例的，強(qiáng)調(diào)說明本發(fā)明的原理。
圖1是無(wú)線通信系統(tǒng)所處環(huán)境的示意圖；圖2是先進(jìn)的定相陣列天線系統(tǒng)的方框圖；圖3是運(yùn)行本發(fā)明原理的系統(tǒng)所處環(huán)境的示意圖；圖4是圖3所使用雙工獨(dú)立波束陣列的方框圖；圖5是圖4中雙獨(dú)立波束陣列的實(shí)現(xiàn)方式的詳細(xì)示意圖；圖6是用于圖4中雙工獨(dú)立波束陣列的頻率選擇組件的實(shí)現(xiàn)方式的示意圖7是圖6所示典型頻率選擇組件的頻率響應(yīng)圖；圖8是圖3系統(tǒng)所用程序的實(shí)現(xiàn)的流程圖。
發(fā)明的詳細(xì)描述下面是本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方案的描述。
圖3是本發(fā)明的舉例使用方法的示意圖。一個(gè)可移動(dòng)個(gè)人計(jì)算機(jī)305通過天線電纜310連接到天線陣列315。因?yàn)樘炀€元317的排列，天線陣列315可以組成定向波束。
如圖，天線陣列315提供2個(gè)波束一個(gè)發(fā)送波束320和一個(gè)接收波束325。發(fā)送波束320被定向于通過窗口330在優(yōu)化方向上發(fā)送信號(hào)120到天線塔105a。同樣地，接受波束325被定向于通過窗口330在優(yōu)化方向上從天線塔105a接收波束125。
當(dāng)采用CDMA時(shí)，對(duì)于用戶單元，發(fā)送(Tx)信號(hào)工作在1850-1910MHz，接受(Rx)信號(hào)工作在1930-1990MHz。這兩個(gè)信號(hào)的頻率差足夠大，以至于造成例如穿過窗口330時(shí)信號(hào)的折射角的差別，這個(gè)差別與其它與方向有關(guān)的差別同時(shí)起作用。為了優(yōu)化信噪比、減輕多徑效應(yīng)和其它信號(hào)干擾，天線陣列能夠在同一個(gè)天線陣列315上同時(shí)提供Tx和Rx波束。
為了優(yōu)化接收波束角，控制接收角的系統(tǒng)可以使用接收信號(hào)的信噪比(SNR)作為確定最佳接收波束角度的參數(shù)。一種可以用于優(yōu)化接收角的方法已經(jīng)在專利中描述，美國(guó)專利號(hào)No.6,100,843和相關(guān)未決專利美國(guó)專利申請(qǐng)編號(hào)No.09/616,588，申請(qǐng)是間2000年7月14日，標(biāo)題為《用于同一頻率網(wǎng)絡(luò)中的自適應(yīng)天線》，申請(qǐng)人Proctor等，其全部?jī)?nèi)容都通過在此引述而合并于本文。
為了優(yōu)化傳輸波束角，控制發(fā)送波束角的系統(tǒng)在不同角度上發(fā)送，并允許塔105a上的基站(未畫出)提供信號(hào)方向是否最佳的反饋。可以采用發(fā)送和反饋信號(hào)不同的實(shí)現(xiàn)方式來(lái)確定最佳發(fā)送波束角，例如美國(guó)專利申請(qǐng)中所描述的，美國(guó)專利申請(qǐng)編號(hào)No.09/776,396，申請(qǐng)是間2001年2月2日，標(biāo)題為《自適應(yīng)天線方向再搜索的方法和設(shè)備》，申請(qǐng)人Proctor等，其全部?jī)?nèi)容都通過在此引述而合并于本文。
例如，在美國(guó)專利申請(qǐng)No.09/776,396的描述中，根據(jù)用戶單元接收到的引導(dǎo)信號(hào)有多好，用戶單元可以優(yōu)化前向連接波束模型(Rx波束)?；趶幕就ㄟ^前向連接對(duì)給定接收信號(hào)質(zhì)量的反饋，用戶單元還可以優(yōu)化反向(Tx波束)波束模型。而且，當(dāng)用戶單元優(yōu)化前向波束(Rx波束)到最佳信噪比(SNR)或載波干擾比(C/I)時(shí)，用戶單元可以操縱反向波束(Tx波束)到信號(hào)的接收功率最大的方向，信號(hào)是從給定的基站發(fā)來(lái)的。
本發(fā)明的原則在使用不同頻率信號(hào)的系統(tǒng)中是有作用的。例如，在具有不同頻率發(fā)送和接收波束的系統(tǒng)中，系統(tǒng)可以在兩個(gè)不同頻率上發(fā)送這兩個(gè)信號(hào)。而且，當(dāng)天線陣列315可以向3個(gè)信號(hào)提供3個(gè)不同的波束角時(shí)，可以使用接收信號(hào)和2個(gè)頻譜分離的發(fā)送信號(hào)。同時(shí)存在的波束角的數(shù)量要求相應(yīng)數(shù)量的相位偏移器和頻率選擇組件，它們提供同樣數(shù)量頻率的信道。
圖4是用于提供發(fā)送波束320和接收波束325的系統(tǒng)的方框圖。天線集合405包括天線元210、頻率選擇組件410、接收預(yù)加重結(jié)構(gòu)415(相位偏移器和放大器)和發(fā)送預(yù)加重結(jié)構(gòu)420。
預(yù)加重結(jié)構(gòu)415、420分別由控制信號(hào)425、435所控制。接收預(yù)加重結(jié)構(gòu)415支持接收信號(hào)430，發(fā)送預(yù)加重結(jié)構(gòu)420支持發(fā)送信號(hào)440。
天線集合405是n個(gè)由天線陣列315(圖3)組成的天線集合405之一。每個(gè)天線結(jié)構(gòu)405中預(yù)加重結(jié)構(gòu)415、415的數(shù)量決定了波束的數(shù)量，波束可以在天線集合315上同時(shí)以不同的角度和/或模式生成。頻率選擇組件410提供不同頻率信號(hào)間的鑒別。而且，頻率選擇組件410提供被動(dòng)的方法用于分離不同頻率的信號(hào)，這樣可以降低天線集合405所需的功率。
預(yù)加重結(jié)構(gòu)415、420的獨(dú)立控制由控制器445提供，它生成接收控制信號(hào)425和發(fā)送控制信號(hào)435。控制器445擁有智能來(lái)為發(fā)送波束320和接收波束325(圖3)提供角度和/或模式，或者，由本地系統(tǒng)(移動(dòng)計(jì)算基305)提供智能來(lái)決定波束的最優(yōu)角度和/或模式。在這種實(shí)現(xiàn)方式中，本地系統(tǒng)向控制器445提供最優(yōu)角度和/或模式信息，它們依次提供給預(yù)加重結(jié)構(gòu)415、420。
圖5是圖4中雙獨(dú)立波束陣列系統(tǒng)的擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)的示意圖。按照本發(fā)明的原則，發(fā)送波束320和接收波束325可以被同一個(gè)天線陣列315(圖3)同時(shí)獨(dú)立地定向。
雙獨(dú)立波束陣列系統(tǒng)500包括組成網(wǎng)絡(luò)505的多個(gè)發(fā)送/接收波束。每個(gè)網(wǎng)絡(luò)505包括一個(gè)天線元510、頻率選擇組件515、各自的接收和發(fā)送預(yù)加重結(jié)構(gòu)415、420。在這種實(shí)現(xiàn)方法中，接受預(yù)加重結(jié)構(gòu)415包括低噪音可變?cè)鲆娼邮辗糯笃?20和接收相位偏移器522。發(fā)送預(yù)加重結(jié)構(gòu)420包括低噪音可變?cè)鲆姘l(fā)送放大器525。
網(wǎng)絡(luò)505中的放大器520、525提供更好的性能，可能比在遠(yuǎn)離天線元510的地方放置單個(gè)接收和發(fā)送放大器更貴。無(wú)論如何，因?yàn)椴ㄊ嵌ㄏ虻?，在波束最?qiáng)的方向上有較高的增益，放大器520、525不需要高功率，與全方向天線的情況相同，所以單個(gè)放大器的成本可以相對(duì)便宜。
另外，低噪聲放大器520和功率放大器525可以在合成器530和535之后。因?yàn)橹挥脝我环糯笃鳎到y(tǒng)500可能不貴，但是將具有比圖示分布式放大方案更糟糕的性能。
相位偏移器522、527可以是通用相位偏移器或者是在專利中描述的類型，美國(guó)專利申請(qǐng)編號(hào)No.09/774,534，申請(qǐng)日期2001年1月31日，標(biāo)題為《帶有增強(qiáng)相位偏移性能的電子相位偏移器)》，申請(qǐng)人Chiang等，其全部?jī)?nèi)容都通過在此引述而合并于本文。
第一合成器530發(fā)送信號(hào)到組成網(wǎng)絡(luò)505的波束的N發(fā)送參考點(diǎn)。第二合成器535從到組成網(wǎng)絡(luò)505的波束N接收參考點(diǎn)接收信號(hào)。合成器可以是典型合成器，比如威爾金斯功率合成器。
進(jìn)一步地，天線元510可以是可用于波束形成的天線陣列的通用天線元，也可以是其它天線類型，例如美國(guó)專利申請(qǐng)所示類型，美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)朜o.09/773,277，申請(qǐng)日期2001年1月31日，標(biāo)題為《無(wú)線通信系統(tǒng)所用堆疊雙極天線》，申請(qǐng)人Chiang等，和美國(guó)專利申請(qǐng)編號(hào)No.09/773,377，申請(qǐng)日期2001年1月31日，標(biāo)題為《印刷電路低外觀垂直雙極天線》，申請(qǐng)人Gothard等，其全部?jī)?nèi)容都通過在此引述而合并于本文。
進(jìn)一步地，頻率選擇組件515可以是多種類型的，包括可印刷和不可印刷的。對(duì)頻率選擇組件515來(lái)說，無(wú)論如何，提供充分的頻帶隔離是非常重要的，不要讓Tx和Rx信號(hào)互相泄漏，這會(huì)產(chǎn)生信號(hào)噪音。
圖6提供了可印刷的頻率選擇組件的例子。參見圖6，頻率選擇組件315包括2個(gè)90度混合器605，2個(gè)低通濾波器(LPF)，和1個(gè)180度固定相位偏離器615。從天線元150收到的信號(hào)被送往第1個(gè)90度混合器605，然后輸出到低噪音放大器(LNA)320a。放大后的接收信號(hào)提供給接收器(未畫出)做進(jìn)一步處理。
發(fā)送器(未畫出)向功率放大器(PA)320b提供信號(hào)。放大了的發(fā)送信號(hào)由頻率選擇組件315處理并提供給天線元510(未畫出)。被天線所發(fā)送的信號(hào)更適合于由頻率選擇組件315從低噪聲放大器320a處隔離。
頻率選擇組件314可以是低成本的，但是可能不能提供與其它可能的頻率選擇組件一樣的性能水平。比如，因?yàn)镼值低，頻率選擇組件315不能提供80MHz以內(nèi)的發(fā)送和接收信號(hào)間的高度隔離。如輪如何，因?yàn)轭l率選擇組件是可印刷的，它很小而且制造起來(lái)不貴。
頻率選擇組件的一種商用的選擇來(lái)自安杰侖科技(AgilentTechnoloigies)，它被稱為薄膜整體聲共鳴器(FBAR)，它在一個(gè)小的包裝體積里提供高Q值濾波器。HPMD-7903就是一個(gè)這樣的雙工FBAR，它相當(dāng)小。HPMD-7903具有很好的性能參數(shù)，但是比圖6中可印刷的頻率選擇組件昂貴。
目前頻率選擇組件315的另一個(gè)可選擇的實(shí)現(xiàn)方式是陶瓷雙工器。陶瓷雙工器(i)具有高性能、高Q值過濾特性，(ii)相對(duì)便宜，但是(iii)相對(duì)較大。在選擇頻率選擇組件是其它性能參數(shù)也要考慮到，包括插入損耗、噪聲截止、功率處理、發(fā)送和接收帶寬、信道隔離、帶內(nèi)波動(dòng)、阻抗、和溫度參數(shù)。
圖7是一種頻率選擇組件315的頻率響應(yīng)曲線700。頻率響應(yīng)曲線700指出了接收通帶705a和發(fā)送通帶705b的通帶范圍。發(fā)送和接收特性用于CDMA系統(tǒng)中的用戶單元，其中發(fā)送頻帶指定為1850-1910MHz之間，接收頻帶指定為1930-1990MHz之間。
圖8是用于雙獨(dú)立波束陣列系統(tǒng)500(圖5)的程序800的實(shí)現(xiàn)方式的流程圖。程序800開始于步驟805。在步驟810中，程序800確定控制信號(hào)是否被收到以調(diào)整天線陣列接收波束的方向。如果收到了，在步驟815中，程序800控制連接到天線陣列上的接收預(yù)加重結(jié)構(gòu)415(圖5)的狀態(tài)。如果沒有收到，程序800轉(zhuǎn)到步驟820。
在步驟820中，程序800確定控制信號(hào)是否被收到以調(diào)整發(fā)送波束方向。如果收到了，程序800轉(zhuǎn)到步驟825，在那里程序800控制連接到同一個(gè)天線陣列上的發(fā)送預(yù)加重結(jié)構(gòu)420(圖5)的狀態(tài)。程序800轉(zhuǎn)回步驟810，直到系統(tǒng)關(guān)閉。
程序800的另一種實(shí)現(xiàn)方式包括其它步驟或其它決策點(diǎn)，它們控制天線陣列315(圖3)(i)以上面討論過的方式，比如控制放大器520、525(圖5)，或者(ii)以沒有描述過的方式，但是一般在定向波束控制方法上可以理解。
程序800可以在控制器445(圖4)上執(zhí)行，也可以在主控器上執(zhí)行，例如個(gè)人計(jì)算機(jī)305上的控制器(圖3)。
本發(fā)明已經(jīng)用優(yōu)選的實(shí)施方案作為參考詳細(xì)地說明和描述了，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員都應(yīng)知道的是，在不脫離所附權(quán)利要求書定義的范圍的情況下，其中的形式和細(xì)節(jié)可以做多種變化。
權(quán)利要求
1.一種定向天線，包括排列為天線陣列的多個(gè)天線元；連接到各自天線元上的頻率選擇組件；連接到每個(gè)頻率選擇組件上的至少2個(gè)預(yù)加重結(jié)構(gòu)，他們產(chǎn)生具有頻譜分離信號(hào)的獨(dú)立可操作的波束。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的定向天線，其中頻率選擇組件分離發(fā)送和接收信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的定向天線，其中頻率選擇組件分離帶有不同頻率的同方向信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的定向天線，其中頻率選擇組件是印刷電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的定向天線，其中頻率選擇組件是非印刷電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的定向天線，其中預(yù)加重結(jié)構(gòu)包含相位偏移單元。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的定向天線，其中相位偏移單元接收獨(dú)立的控制信號(hào)以設(shè)定各自的頻率偏移量。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的定向天線，其中至少一個(gè)預(yù)加重結(jié)構(gòu)包含至少一個(gè)可變?cè)鲆娣糯蠼M件。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的定向天線，其中與每個(gè)天線元對(duì)應(yīng)的可變?cè)鲆娣糯蠼M件的個(gè)數(shù)等于頻譜分離的波束的個(gè)數(shù)，這些波束獨(dú)立優(yōu)化波形。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的定向天線，還包含對(duì)應(yīng)于沒波束的合成器，它產(chǎn)生通過天線元接收或發(fā)送的合成信號(hào)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的定向天線，其中波束同時(shí)發(fā)生。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的定向天線，其用于多徑環(huán)境。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的定向天線，其用于如下網(wǎng)絡(luò)之一同頻網(wǎng)絡(luò)，擴(kuò)頻網(wǎng)絡(luò)，碼分多址(CDMA)網(wǎng)絡(luò)，或正交頻分復(fù)用(OFDM)網(wǎng)絡(luò)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的定向天線，其中，根據(jù)接收到的引導(dǎo)信號(hào)，連接到頻率選擇組件上的預(yù)加重結(jié)構(gòu)之一被調(diào)整為優(yōu)化接收波束模式。
15.根據(jù)權(quán)利要求1的定向天線，其中根據(jù)通過前向連接對(duì)給定接收信號(hào)質(zhì)量的反饋，連接到頻率選擇組件上的預(yù)加重結(jié)構(gòu)之一被調(diào)整為優(yōu)化發(fā)送波束模式。
16.根據(jù)權(quán)利要求1的定向天線，其中連接到頻率選擇組件上的預(yù)加重結(jié)構(gòu)之一被調(diào)整為操縱發(fā)送波束，這個(gè)波束對(duì)準(zhǔn)來(lái)自給定基站信號(hào)接收功率最大的方向上；根據(jù)從包含最佳信噪比(SNR)和最佳載波干擾比(C/I)的組中選擇的標(biāo)準(zhǔn)，另一個(gè)連接到頻率選擇組件上的預(yù)加重結(jié)構(gòu)被調(diào)整為優(yōu)化接收波束。
17.一種產(chǎn)生獨(dú)立可操縱波束的方法，包括預(yù)加重在第一頻率上的第一信號(hào)，這個(gè)信號(hào)通過排列成天線陣列的天線元接收或發(fā)送，這些天線元擁有連接到各自天線元上的頻率選擇組件，它們產(chǎn)生可操作的第一波束；預(yù)加重與第一信號(hào)頻譜分離的第二信號(hào)，產(chǎn)生獨(dú)立可操作的第二波束，這些波束通過同一個(gè)天線陣列接收或發(fā)送。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中對(duì)第一和第二信號(hào)的預(yù)加重包括對(duì)信號(hào)的相位偏移。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，還包括分別選擇第一和第二信號(hào)的相位偏移。
20.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中第一信號(hào)通過天線陣列發(fā)送，第二信號(hào)通過天線陣列接收。
21.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中預(yù)加重第一和第二信號(hào)包括可變地放大信號(hào)，以優(yōu)化波束的形狀。
22.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中預(yù)加重第一和第二信號(hào)是同時(shí)進(jìn)行的使波束同時(shí)產(chǎn)生。
23.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其用于多徑環(huán)境。
24.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其用于如下網(wǎng)絡(luò)之一同頻網(wǎng)絡(luò)，擴(kuò)頻網(wǎng)絡(luò)，碼分多址(CDMA)網(wǎng)絡(luò)，或正交頻分復(fù)用(OFDM)網(wǎng)絡(luò)。
25.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，還包括根據(jù)接收到的引導(dǎo)信號(hào)優(yōu)化接收波束模式
26.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，還包括根據(jù)通過前向連接對(duì)給定接收信號(hào)質(zhì)量的反饋優(yōu)化發(fā)送波束模式。
27.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，還包括操縱發(fā)送波束對(duì)準(zhǔn)來(lái)自給定基站信號(hào)接收功率最大的方向上；根據(jù)從包含最佳信噪比(SNR)和最佳載波干擾比(C/I)的組中選擇的標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)化接收波束。
28.一種形成波束的儀器，包括用于對(duì)處于第一頻率上的第一信號(hào)相位偏移的工具，這個(gè)信號(hào)通過排列成天線陣列的天線元接收或發(fā)送，這些天線元擁有連接到各自天線元上的頻率選擇組件，它們產(chǎn)生可操作的第一波束；用于對(duì)處于與第一信號(hào)頻譜分離的第二信號(hào)相位偏移的工具，它產(chǎn)生獨(dú)立可操作的第二波束，這些波束通過同一個(gè)天線陣列接收或發(fā)送。
全文摘要
一種定相天線陣列，提供了使用戶單元能夠在不同方向上發(fā)送和接收信號(hào)，并允許在兩個(gè)方向上同時(shí)優(yōu)化增益。這樣，由不同頻率上的通信信號(hào)所產(chǎn)生的干擾和多徑效應(yīng)就能被補(bǔ)償，于是提高了在前向和反向兩個(gè)方向上的增益。頻率選擇組件(410)分別連接到天線(210)上。至少兩個(gè)預(yù)加重結(jié)構(gòu)(415和420)連接到頻率選擇組件(210)上獨(dú)立提供具有分離頻譜的可操縱的波束。預(yù)加重組件(415和420)可以包括相位偏移器件以分別操縱波束，可以包括至少一個(gè)可變?cè)鲆娣糯笃骷元?dú)立放大由各自天線(210)接收或發(fā)送的信號(hào)，這樣分別優(yōu)化波束的波形。通過擁有獨(dú)立可操作和獨(dú)立調(diào)整波形的波束，定向天線在多頻帶和/或多徑環(huán)境中、同頻或擴(kuò)頻網(wǎng)中更引人注目。
文檔編號(hào)H04B7/10GK1539178SQ02815565
公開日2004年10月20日 申請(qǐng)日期2002年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月12日
發(fā)明者常兵, 肯尼思·M·蓋尼, 小詹姆斯·A·普羅克特, M 蓋尼, 兵 常, 斯 A 普羅克特 申請(qǐng)人:訊捷通訊公司