專利名稱：無線基站的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及便攜電話系統(tǒng)。
傳統(tǒng)上，在便攜電話系統(tǒng)中，無線基站以預(yù)定的時(shí)分間隔發(fā)送控制數(shù)據(jù)，從而執(zhí)行與該服務(wù)區(qū)中的多個(gè)移動(dòng)站的通信。在發(fā)送的情況中，數(shù)據(jù)經(jīng)過唯一的天線全方位地送出。相反，在接收的情況中是利用多個(gè)天線執(zhí)行分集接收。
但是，在傳統(tǒng)的控制數(shù)據(jù)的全方位發(fā)送中，發(fā)送能量被分散，從而使可通信區(qū)的半徑受限。因而有必要使用大輸出功率的放大器，但此種大功率放大器是昂貴的。
而且，接收系統(tǒng)中用于分集接收有多個(gè)天線，而發(fā)送系統(tǒng)中僅有一個(gè)天線。因此，發(fā)送所利用天線的構(gòu)形不同于接收。因此，在發(fā)送和接收之間的天線構(gòu)形有時(shí)是不平衡的。
本發(fā)明的目的是解決上述問題，提供一個(gè)便攜電話系統(tǒng)的無線基站，該系統(tǒng)在發(fā)送和接收之間是平衡的，改善了通話的質(zhì)量，等等。
為實(shí)現(xiàn)上述的目標(biāo)，根據(jù)本發(fā)明，一個(gè)便攜電話系統(tǒng)的無線基站具有多個(gè)天線，并被設(shè)計(jì)用來通過無線電波的發(fā)射來建立一服務(wù)區(qū)，以便與存在于該服務(wù)區(qū)中的多個(gè)移動(dòng)站進(jìn)行無線通信，在該無線基站中提供有控制裝置，用于控制一個(gè)將以預(yù)定的間隔被時(shí)分地發(fā)送的控制數(shù)據(jù)信號(hào)的發(fā)送，其方式是通過利用多個(gè)天線將控制數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)送到多個(gè)方向，在每個(gè)方向上每個(gè)天線的射束被縮窄以給出方向性，并且在向各個(gè)方向的發(fā)送中給出偏移，以便將控制數(shù)據(jù)信號(hào)以彼此不同的相位發(fā)送到各個(gè)方向。
最好是將不同方向的偏移置成N/m(ms)，其中N(ms)表示預(yù)定的間隔，而m表示多個(gè)方向的數(shù)目。


圖1A和1B是解釋本發(fā)明的原理的示意圖，圖1A是圖象示意圖，表示具有n個(gè)接收控制數(shù)據(jù)的天線的無線基站的區(qū)域A至D，而圖1B是一個(gè)定時(shí)圖，表示在區(qū)域A至D各自方向上的控制數(shù)據(jù)的發(fā)送定時(shí)；以及圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的利用4個(gè)天線ANT1至ANT4的數(shù)字便攜電話系統(tǒng)的無線基站的一個(gè)實(shí)施例。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，便攜電話系統(tǒng)的無線基站具有多個(gè)天線(數(shù)目為n)，并被設(shè)計(jì)用來通過無線電波的發(fā)送建立服務(wù)區(qū)域，以便與該服務(wù)區(qū)中存在的多個(gè)移動(dòng)站進(jìn)行無線通信。該無線基站具有控制裝置，用于控制將以預(yù)定的間隔(即Nms)被時(shí)分地發(fā)送的控制數(shù)據(jù)信號(hào)的發(fā)送，其方式是通過利用n個(gè)天線將控制數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)送到多個(gè)方向，即m個(gè)方向，在每個(gè)方向上每個(gè)天線的射束被縮窄以給出方向性，并在向m個(gè)方向的發(fā)送中給出偏移N/m(ms)，以便將控制數(shù)據(jù)信號(hào)以彼此不同的相位發(fā)送到各個(gè)方向。
就是說，在具有n個(gè)天線的便攜電話系統(tǒng)的基站中，并非利用這n個(gè)天線全方位地發(fā)送控制數(shù)據(jù)，而是在通過縮窄n個(gè)天線的射束而獲得的m個(gè)方向上按照方向性時(shí)分地發(fā)送控制數(shù)據(jù)。此時(shí)，當(dāng)控制數(shù)據(jù)的間歇發(fā)送間隔被選為N(ms)時(shí)，則在發(fā)送中對(duì)各天線給出N/m(ms)的偏移，以使控制數(shù)據(jù)按這些方向性發(fā)送。
例如，在數(shù)字便攜電話系統(tǒng)中，基站以預(yù)定的間隔Nms把控制數(shù)據(jù)間歇地發(fā)送到擴(kuò)展終端。當(dāng)基站包括n個(gè)天線時(shí)，欲被送到分別的n個(gè)天線的信號(hào)的相位通過給定到分別的n個(gè)天線的N/m(ms)的偏移來控制，以使得射束在所希望的m個(gè)方向上被縮窄，且控制數(shù)據(jù)以N(ms)的間隔發(fā)送。此時(shí)，是在將方向性給定到各方向的狀態(tài)下執(zhí)行發(fā)送的，發(fā)送能量在各方向上匯集，以使控制數(shù)據(jù)所能達(dá)到的區(qū)域被擴(kuò)展。而且，由于在發(fā)送和接收中的通話中的射束變窄，所以可以擴(kuò)展服務(wù)區(qū)。
為了簡化說明，下面的描述只是涉及通過利用多個(gè)天線(數(shù)目為n)將射束在四個(gè)方向(即m＝4)上縮窄以形成一個(gè)控制區(qū)的情況。雖然不對(duì)天線的數(shù)目作特別的限定，但對(duì)應(yīng)于本情況中的方向的情況(m＝4)，適于選n＝4。而且在此情況中，當(dāng)利用接收系統(tǒng)中的四個(gè)天線作分集接收時(shí)，在發(fā)射和接收中的天線構(gòu)形彼此吻合，以使發(fā)送和接收相互平衡。
圖1A和1B是表示本發(fā)明原理的示意圖，圖1A是表示具有發(fā)送控制數(shù)據(jù)的n個(gè)天線的無線基站的區(qū)域A-D象圖。圖1B是在區(qū)域A-D的各自方向上的控制數(shù)據(jù)的發(fā)送定時(shí)的定時(shí)圖。如圖1A所示，各射束被縮窄以在四個(gè)方向上提供方向性，以便形成控制數(shù)據(jù)要被發(fā)至的四個(gè)區(qū)A-D。無線基站被放置在區(qū)域A-D彼此重疊部分的中心。可以通過控制各天線的方向性而改變區(qū)域A-D的每一個(gè)的形狀和方向?？梢酝ㄟ^控制每個(gè)天線的功率放大器的輸出改變區(qū)域A-D的每一個(gè)的面積?？衫霉募夹g(shù)控制天線的方向性以及放大器的功率輸出。
待被送到n個(gè)天線的控制數(shù)據(jù)的相位按圖1B所示受控，以使相同的控制數(shù)據(jù)在區(qū)域A至D的四個(gè)方向上發(fā)送，四個(gè)方向之間的相位不同。此情況中，當(dāng)間歇發(fā)送的間隔選為100ms時(shí)，在四個(gè)方向中形成的相位偏移是N/m＝25ms。
圖2的框圖表示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的數(shù)字便攜電話系統(tǒng)的無線基站的結(jié)構(gòu)。該無線基站帶有四個(gè)天線ANT1-ANT4，并包括接收系統(tǒng)模塊1、發(fā)送系統(tǒng)模塊2、調(diào)制解調(diào)部分3、控制部分4、電源部分5和一個(gè)發(fā)送-接收轉(zhuǎn)換開關(guān)6。
對(duì)應(yīng)于不同的四個(gè)天線ANT1-ANT4，接收系統(tǒng)模塊1包括四個(gè)低噪聲放大器LNA，用于放大接收到的無線電波；四個(gè)降頻轉(zhuǎn)換器D/C，用于轉(zhuǎn)換從各放大器LNA來的輸入信號(hào)的頻率；以及四個(gè)模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器A/D，用于將從降頻轉(zhuǎn)換器D/C來的輸入信號(hào)分別轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。
對(duì)應(yīng)于分別的四個(gè)天線ANT1-ANT4，發(fā)送系統(tǒng)模塊2包括四個(gè)數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器D/A，用于把從調(diào)制解調(diào)部分3提供的數(shù)字調(diào)制信號(hào)分別轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)；四個(gè)升頻轉(zhuǎn)換器U/C，用于把如此獲得的模擬信號(hào)的頻率分別轉(zhuǎn)換成發(fā)射頻率；以及四個(gè)功率放大器PA，用于分別放大發(fā)送功率。
調(diào)制解調(diào)部分3包括多個(gè)CPU，以便通過對(duì)于發(fā)送/接收數(shù)據(jù)的調(diào)制/解調(diào)以及通過數(shù)字信號(hào)處理執(zhí)行相位控制。調(diào)制解調(diào)部分3的控制操作的執(zhí)行方式如下。例如，在接收系統(tǒng)模塊1的最后一級(jí)上轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號(hào)上執(zhí)行組合和解調(diào)，以便增加數(shù)字信號(hào)的比率D/U(即所希望的波與不希望的波(干擾波)之比)。而且，計(jì)算每個(gè)天線處的接收相位，并進(jìn)行控制以使得在天線末端的相位與發(fā)送之時(shí)的接收相位完全一致。通過這一控制操作，給出用于發(fā)送以及接收的朝向擴(kuò)展端的方向性。而且，在干擾和延遲波的到達(dá)方向上形成零點(diǎn)，從而抑制了這些不希望的電波。而且，欲被加到每個(gè)天線上的信號(hào)的相位被控制，以便在所希望的方向上給出方向性，以便使發(fā)送能以射束充分窄的狀態(tài)進(jìn)行。而且，有可能減少到任何其它基站和除去與本基站進(jìn)行通話或執(zhí)行數(shù)字交換的擴(kuò)展終端之外的和擴(kuò)展終端的下行干擾。
控制部分4包括多個(gè)CPU以便控制整個(gè)基站。控制部分4的控制操作以下述方式執(zhí)行?？刂撇糠?給出涉及必要參數(shù)和定時(shí)的指令到調(diào)制解調(diào)部分3，并處理在調(diào)制解調(diào)部分3中接收并調(diào)制的數(shù)據(jù)。而且，控制部分4產(chǎn)生待被發(fā)送到空中的數(shù)據(jù)并將產(chǎn)生的數(shù)據(jù)傳送到調(diào)制解調(diào)部分3。根據(jù)本發(fā)明，控制部分4特別指定N的值，該值代表控制數(shù)據(jù)的間歇發(fā)送的間隔；以及m的值，該值表示將要提供的射束的方向性的數(shù)目。具體地，在前述圖1A的例中，控制部分4給出對(duì)于調(diào)制解調(diào)部分3的指示，以便使得射束方向性的數(shù)目m等于4，區(qū)域A至D的各自的方向性彼此相差90°，在區(qū)域A至D的方向性的方向上，射束分別被縮窄?？刂撇糠?還給出對(duì)于調(diào)制解調(diào)部分3的進(jìn)一步的指示，使控制數(shù)據(jù)的間歇發(fā)送的間隔時(shí)間N等于100ms。在此情況中，控制部分4每100ms把控制數(shù)據(jù)送到調(diào)制解調(diào)部分3。根據(jù)間隔N，天線數(shù)目n，射束方向數(shù)m以及偏移量N/m，調(diào)制解調(diào)部分3對(duì)于每一個(gè)天線執(zhí)行方向性控制和間歇發(fā)送控制。而且，控制部分4還執(zhí)行對(duì)于ISDN(綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng))和PSTN(公用交換電話網(wǎng)(模擬))的接口處理。
現(xiàn)以圖1和2為基礎(chǔ)描述調(diào)制解調(diào)部分3的間歇發(fā)送控制。該調(diào)制解調(diào)部分3中包括多個(gè)CPU，以起到軟件定時(shí)器的功能，在由控制部分4指示的N＝100ms和m＝4個(gè)方向性的基礎(chǔ)上具有100ms的間歇發(fā)送間隔以及針對(duì)各天線的25ms的偏移。調(diào)制解調(diào)部分3按以下步驟發(fā)出控制數(shù)據(jù)。
調(diào)制解調(diào)部分3向控制部分4給出對(duì)于將要發(fā)出的控制數(shù)據(jù)的請(qǐng)求，并從控制部分4接收該控制數(shù)據(jù)(步驟1)。
由于用于發(fā)出控制數(shù)據(jù)的定時(shí)是從控制部分4指示的，所以，調(diào)制解調(diào)部分3按照?qǐng)D1B示出的定時(shí)把在上述步驟1中獲得的控制數(shù)據(jù)發(fā)出到區(qū)域A。與此同時(shí)，調(diào)制解調(diào)部分3起動(dòng)100ms和25ms的軟件定時(shí)器(步驟2)。
在25ms的軟定時(shí)達(dá)到之后(即在以區(qū)域A的方向發(fā)出控制數(shù)據(jù)25ms之后)，調(diào)制解調(diào)部分3如圖1B所示在區(qū)域B的方向上發(fā)出相同的控制數(shù)據(jù)。與此同時(shí)，調(diào)制解調(diào)部分3啟動(dòng)25ms的軟件定時(shí)器(步驟3)。
在25ms的軟定時(shí)達(dá)到之后(即在以區(qū)域B的方向發(fā)出控制數(shù)據(jù)25ms之后)，調(diào)制解調(diào)部分3如圖1B所示在區(qū)域C的方向發(fā)出相同的控制數(shù)據(jù)。與此同時(shí)，調(diào)制解調(diào)部分3啟動(dòng)25ms的軟件定時(shí)器(步驟4)。
在25ms的軟定時(shí)達(dá)到之后(即在以區(qū)域C的方向發(fā)出控制數(shù)據(jù)25ms之后)，調(diào)制解調(diào)部分3如圖1B所示在區(qū)域D的方向發(fā)出相同的控制數(shù)據(jù)。與此同時(shí)，調(diào)制解調(diào)部分3啟動(dòng)25ms的軟件定時(shí)器(步驟5)在100ms的軟定時(shí)結(jié)束之后，調(diào)制解調(diào)部分3重復(fù)步驟1-5。
本發(fā)明具有如下的作用。
當(dāng)發(fā)送控制數(shù)據(jù)時(shí)，其發(fā)送是在方向性給定的狀態(tài)下執(zhí)行，從而集結(jié)了能量。因而下行發(fā)送被擴(kuò)展。而且通過抑制延遲波，可以擴(kuò)展接收區(qū)域，服務(wù)區(qū)域可被擴(kuò)展，并且當(dāng)基站設(shè)立在業(yè)務(wù)少的地點(diǎn)時(shí)，可以減少能要設(shè)立的基站數(shù)目。因而本發(fā)明在造價(jià)上有相應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)。
可以用與接收系統(tǒng)相同的天線構(gòu)形執(zhí)行發(fā)射，因而由于天線的可換性，發(fā)射與接收彼此平衡，從而改善了通話質(zhì)量。
由于服務(wù)區(qū)域被擴(kuò)展，可減少釋放延遲的次數(shù)，以便提高通話質(zhì)量。
由于大體上可保證與傳統(tǒng)方式相同的服務(wù)區(qū)，對(duì)于每一天線可以使用的小功率輸出、小尺寸和低造價(jià)的放大器。
由于在發(fā)送和接收中可以給定方向性，因而有可能降低由于多路徑效應(yīng)引起的衰落。同時(shí)可能抑制延遲波。所以，也可以在控制數(shù)據(jù)中獲得分集效應(yīng)，以有助于通話質(zhì)量的改善及增大服務(wù)區(qū)。
可以使控制數(shù)據(jù)的發(fā)送區(qū)和服務(wù)區(qū)彼此完全一樣。
可自由地設(shè)置方向性。因此，不僅可將方向性給定到朝向擴(kuò)展終端的方向，而且可將零點(diǎn)給到干擾波的方向，而方向性的峰值不朝向擴(kuò)展終端，以便改善通話質(zhì)量并防止由于干擾波引起的服務(wù)區(qū)的減小。
權(quán)利要求
1.一個(gè)便攜電話系統(tǒng)的無線基站，設(shè)計(jì)用來通過無線電波的發(fā)射建立服務(wù)區(qū)，以便與所說服務(wù)區(qū)內(nèi)存在的多個(gè)移動(dòng)站進(jìn)行通信，所說的無線基站包括多個(gè)天線；以及控制裝置，用于控制一個(gè)將以預(yù)定的間隔被時(shí)分地發(fā)送的控制數(shù)據(jù)信號(hào)的發(fā)送；其中所說的控制數(shù)據(jù)信號(hào)是用所說的多個(gè)天線在多個(gè)方向上發(fā)送的；在每個(gè)方向上所說多個(gè)天線的射束被縮窄，以給出方向性；以及在向各個(gè)方向的發(fā)送中給出一個(gè)偏移，以便將所說的控制數(shù)據(jù)信號(hào)以彼此不同的相位發(fā)送到所說的方向。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的無線基站，其中當(dāng)所說預(yù)定間隔以N(ms)表示而所說的多個(gè)方向數(shù)目以m表示時(shí)，所說的針對(duì)各方向的偏移設(shè)置為N/m(ms)。
全文摘要
一種便攜電話系統(tǒng)的無線基站，用于通過發(fā)送無線電波設(shè)立服務(wù)區(qū)，以便與服務(wù)區(qū)中的多個(gè)移動(dòng)站進(jìn)行通信。該無線基站包括多個(gè)天線，和用于控制一個(gè)將以預(yù)定的間隔被時(shí)分地發(fā)送的控制數(shù)據(jù)信號(hào)的發(fā)送的控制裝置，其方式是利用多個(gè)天線將控制數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)送到多個(gè)方向，在每個(gè)方向上每個(gè)天線的射束被縮窄以給出方向性，并在向各個(gè)方向的發(fā)送中給出偏移，以便將控制數(shù)據(jù)信號(hào)以彼此不同的相位發(fā)送到各個(gè)方向。
文檔編號(hào)H04W76/06GK1158547SQ9611406
公開日1997年9月3日 申請(qǐng)日期1996年12月20日 優(yōu)先權(quán)日1995年12月28日
發(fā)明者橫田知好 申請(qǐng)人:京都陶瓷株式會(huì)社