專利名稱：發(fā)送導(dǎo)頻信道的方法和蜂窩無(wú)線系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在一個(gè)蜂窩無(wú)線網(wǎng)內(nèi)發(fā)送導(dǎo)頻信道的方法。在每個(gè)小區(qū)，這個(gè)蜂窩無(wú)線網(wǎng)包括至少一個(gè)與本小區(qū)內(nèi)的移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行通信、向這些移動(dòng)臺(tái)在下行方向用隨時(shí)間改變的發(fā)送方向發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)和在控制信道上發(fā)送有關(guān)本系統(tǒng)的信息的基站。
為了進(jìn)行通信，蜂窩無(wú)線網(wǎng)內(nèi)的移動(dòng)臺(tái)需要大量有關(guān)所在區(qū)域的基站的信息。為了能與基站通信，移動(dòng)臺(tái)首先應(yīng)該獲悉基站存在，與基站發(fā)送同步。移動(dòng)臺(tái)還需要得到例如有關(guān)基站所屬的網(wǎng)的信息和有關(guān)所用業(yè)務(wù)信道的信息。在現(xiàn)有的蜂窩系統(tǒng)中，各小區(qū)的基站在為此所分配的信道上有規(guī)律地發(fā)送上述這類信息。
本發(fā)明特別適用于采用碼分多址的蜂窩系統(tǒng)。碼分多址(CD-MA)是一種以擴(kuò)頻技術(shù)為基礎(chǔ)的多址聯(lián)接方法。近來(lái)除了以前的FDMA和TDMA方法外，蜂窩無(wú)線系統(tǒng)中也已應(yīng)用這種方法。與以前的方法相比，CDMA具有一些優(yōu)點(diǎn)，例如頻譜利用率高和頻率規(guī)劃簡(jiǎn)單。一種已知的CDMA系統(tǒng)的實(shí)例示于EIA/TIA暫行標(biāo)準(zhǔn)雙模寬帶擴(kuò)頻蜂窩系統(tǒng)的移動(dòng)臺(tái)—基站兼容標(biāo)準(zhǔn)(Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode WidebandSpread Spectrum Cellular System，TIA/EIA/IS-95，July 1993，EIA/TIA IS-95)，在此列作參考。
在CDMA方法中，用戶的窄帶數(shù)據(jù)信號(hào)通過(guò)與一個(gè)頻帶比數(shù)據(jù)信號(hào)寬得多的擴(kuò)頻碼相乘擴(kuò)展到一個(gè)比較寬的頻帶上。在已知的一些試驗(yàn)性系統(tǒng)中，已經(jīng)使用諸如1.25MHz、10MHz和25MHz那樣的帶寬。通過(guò)相乘，數(shù)據(jù)信號(hào)擴(kuò)展到所使用的整個(gè)頻帶上。所有用戶同時(shí)使用相同的頻率發(fā)送。基站與移動(dòng)臺(tái)之間的各個(gè)連接分別使用不同的擴(kuò)頻碼，因此在接收機(jī)中可以根據(jù)各用戶的擴(kuò)頻碼區(qū)分出各自的信號(hào)。
接收機(jī)中的匹配濾波器與根據(jù)擴(kuò)頻碼識(shí)別出的所需信號(hào)同步。在接收機(jī)中，數(shù)據(jù)信號(hào)通過(guò)再乘以在發(fā)送期間所使用的同一個(gè)擴(kuò)頻碼恢復(fù)到原來(lái)的頻帶上。那些在發(fā)送期間乘以其他擴(kuò)頻碼的信號(hào)在理想情況下與相乘的這個(gè)擴(kuò)頻碼不相關(guān)，不能恢復(fù)成窄帶，因此對(duì)于所需信號(hào)來(lái)說(shuō)就呈現(xiàn)為噪聲。系統(tǒng)的各擴(kuò)頻碼最好選擇成相互正交，也就是說(shuō)這些擴(kuò)頻碼互不相關(guān)。
在一個(gè)CDMA蜂窩無(wú)線系統(tǒng)中，在基站向用戶設(shè)備的傳輸方向(即下行方向)能使用一個(gè)所謂的導(dǎo)頻信道。導(dǎo)頻信道是一個(gè)非數(shù)據(jù)調(diào)制的信號(hào)，使用一個(gè)專用的擴(kuò)頻碼傳輸使用實(shí)際業(yè)務(wù)信道所在的相同頻帶，因此只要根據(jù)擴(kuò)頻碼就可將導(dǎo)頻信號(hào)區(qū)別出來(lái)。導(dǎo)頻信號(hào)是一個(gè)小區(qū)內(nèi)所有用戶設(shè)備都知道和收聽(tīng)的信道，用于例如功率測(cè)量和產(chǎn)生相干相位基準(zhǔn)。系統(tǒng)的各個(gè)基站都發(fā)送各自的導(dǎo)頻信號(hào)，用戶設(shè)備可以根據(jù)導(dǎo)頻信號(hào)來(lái)區(qū)別不同基站的傳輸。
列作本申請(qǐng)參考的美國(guó)專利5109390和上述IS-95標(biāo)準(zhǔn)揭示了一種采用一個(gè)與數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)向同一覆蓋區(qū)域的單獨(dú)導(dǎo)頻信道的原有技術(shù)的CDMA系統(tǒng)。
在典型的移動(dòng)電話環(huán)境中，一個(gè)基站與一個(gè)移動(dòng)臺(tái)之間的信號(hào)沿發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間的幾條路徑傳播。這種多路徑傳播主要是信號(hào)從周圍表面反射而引起的。沿不同路徑傳播的信號(hào)由于傳輸延遲不同在不同的時(shí)刻到達(dá)接收機(jī)。CDMA與傳統(tǒng)的FDMA和TDMA不同，在接收信號(hào)時(shí)可以利用這種多路徑傳播現(xiàn)象。在一個(gè)CDMA系統(tǒng)中通常所用的接收機(jī)具有多分支接收結(jié)構(gòu)，每個(gè)分支與沿一條單獨(dú)路徑傳播的一個(gè)信號(hào)分量同步。每個(gè)分支是一個(gè)獨(dú)立的接收元，它的作用是對(duì)一個(gè)接收信號(hào)分量進(jìn)行合成和解調(diào)。在一個(gè)傳統(tǒng)的CDMA接收機(jī)中，不同接收元的信號(hào)有益地經(jīng)相干或非相干合并后得到一個(gè)具有良好質(zhì)量的信號(hào)。
CDMA還可以應(yīng)用軟性越區(qū)切換，一個(gè)移動(dòng)臺(tái)可以利用宏分集同時(shí)與幾個(gè)基站通信。因此，在越區(qū)切換期間移動(dòng)臺(tái)的連接質(zhì)量仍然很好，用戶感覺(jué)不到連接有什么痕跡。
在所需連接中由其他連接引起的干擾在接收機(jī)中呈現(xiàn)為均勻分布的噪聲。當(dāng)按照接收機(jī)中所檢測(cè)到的各信號(hào)的進(jìn)入方向在角度域內(nèi)考察一個(gè)信號(hào)時(shí)情況也是這樣。在所需連接中由其他連接引起的干擾在接收機(jī)中呈現(xiàn)為在角度域內(nèi)分布的干擾，也就是說(shuō)這干擾頗為均勻地分布在不同進(jìn)入方向上。
可以用頻譜利用率來(lái)度量的CDMA容量已經(jīng)通過(guò)扇區(qū)化得到進(jìn)一步提高。一個(gè)小區(qū)于是分裂為一些具有所需大小的扇區(qū)，分別由不同的定向天線服務(wù)。因此可以顯著地減小在基站接收機(jī)中由各移動(dòng)臺(tái)引起的相互噪聲電平。這是因?yàn)槠骄鶃?lái)說(shuō)干擾在不同進(jìn)入方向的分布是均勻的，而通過(guò)扇區(qū)化減小了進(jìn)入方向的范圍。當(dāng)然可以在兩個(gè)傳輸方向都實(shí)現(xiàn)扇區(qū)化。由于扇區(qū)化而在容量上的得益正比于所分成的小區(qū)的數(shù)目。
一個(gè)經(jīng)扇區(qū)化的小區(qū)也可以采用軟切換，即移動(dòng)臺(tái)在進(jìn)行從一個(gè)扇區(qū)到另一個(gè)扇區(qū)切換期間同時(shí)與這兩個(gè)扇區(qū)通信。雖然軟切換改善了連接質(zhì)量，扇區(qū)化增大了系統(tǒng)容量，但移動(dòng)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)自然導(dǎo)致基站需頻頻執(zhí)行一個(gè)扇區(qū)到另一個(gè)扇區(qū)的切換。這加重了基站控制器的處理負(fù)擔(dān)。幾個(gè)軟切換形成有幾個(gè)移動(dòng)臺(tái)同時(shí)與多于一個(gè)(通常是兩個(gè))扇區(qū)通信的局面，從而通過(guò)扇區(qū)化增加的容量由于一個(gè)移動(dòng)臺(tái)的信號(hào)在幾個(gè)扇區(qū)都能收到而受到損失。
CDMA系統(tǒng)的多址干擾也可采用各種已知的多址干擾消除(IC)方法和多用戶檢測(cè)(MUD)方法加以抑制。這些方法最適合減小在用戶本身小區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的干擾，系統(tǒng)容量可以因此比不采用干擾消除的系統(tǒng)增大一倍。然而，與已知技術(shù)相比，并沒(méi)有顯著增大基站覆蓋區(qū)域的面積。此外，IC/MUD技術(shù)實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較復(fù)雜，因此主要在下行方向得到推廣。
另一種得到開(kāi)發(fā)的方法是根據(jù)用戶位置區(qū)分用戶的SDMA(空分多址)方法。這種方法是以按照移動(dòng)臺(tái)位置將基站接收天線的波束調(diào)整到所需方向這種方式實(shí)現(xiàn)的。為此，系統(tǒng)使用自適應(yīng)的天線陣(即相控天線)和接收信號(hào)處理，對(duì)移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行跟蹤。
結(jié)合CDMA使用SDMA提供了一些比諸如扇區(qū)化之類的原有方法更為優(yōu)越的優(yōu)點(diǎn)。如果為了增加頻譜利用率而在扇區(qū)化時(shí)采用更窄的波束，那么從一個(gè)扇區(qū)到另一個(gè)小區(qū)需執(zhí)行的切換的次數(shù)也要增多。這將過(guò)多地增加基站控制器中所需具備的計(jì)算能力。
在SDMA的應(yīng)用方面，技術(shù)背景可參閱A.F.Naguit，A.Paulraj的“基站裝有天線陣的CDMA蜂窩網(wǎng)的性能”(“Performance of CD-MA Cellular Networks With Base-Station Antenna Arrays”Proc.In-ternational Zürich Seminar on Digital Communications，pp.87-100，Zürith，Switzerland，March 1994)，該文列作本申請(qǐng)參考。在SDMA中，信號(hào)因此用一個(gè)天線陣接收，然后接收信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)信號(hào)處理加以整形，使得天線的方向圖適合接收機(jī)中整形后的各級(jí)。在現(xiàn)有技術(shù)的配置中，接收信號(hào)整形是為了使所需信號(hào)的信號(hào)干擾比最大。因此，接收信號(hào)按照使天線陣方向圖將在所需信號(hào)中由其他連接引起的干擾降至最小這種方式整形。在上面所提到的參考文獻(xiàn)的配置中，每個(gè)檢測(cè)到的信號(hào)分量分別受到各自的波束整形，也就是說(shuō)，在整形前必需知道脈沖響應(yīng)。
G.Xu，H.Liu，W.J.Vogel，H.P.Lin，S.S.Jeng和G.W.Tor-rence的“高頻譜利用率的無(wú)線通信的空分多址方案研究”(“Experi-mental Studies of Space-Division-Multiple-Access Schemes forSpectral Efficient Wireless Communications”，IEEE Int.Conf.OnComm.ICS 1994，New Orleans，USA，IEEE 1994)揭示了一種應(yīng)用SDMA的方法，在這種方法中對(duì)接收天線的方向圖進(jìn)行整形，該文列作本申請(qǐng)參考。然而，所揭示的這種方法僅適合在兩個(gè)傳輸方向用相同頻率的系統(tǒng)中使用。
在按照SDMA原理使用改變的波束向移動(dòng)臺(tái)發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)(即業(yè)務(wù)信道)時(shí)，如果采用現(xiàn)有技術(shù)配置，導(dǎo)頻信號(hào)的使用就成了問(wèn)題。在已知的這些方法中，導(dǎo)頻信號(hào)是與業(yè)務(wù)信道一起發(fā)送的，所以導(dǎo)頻信號(hào)可以在移動(dòng)臺(tái)中用作使相干接收成為可能的相位基準(zhǔn)。導(dǎo)頻信號(hào)還用于標(biāo)識(shí)基站和作為需進(jìn)行越區(qū)切換的指示。在天線波束改變的情況下，對(duì)于后面的用途就不能使用這樣的導(dǎo)頻信號(hào)了。
本發(fā)明的目的是提出一種結(jié)合自適應(yīng)天線波束發(fā)送導(dǎo)頻信道的方法，使這些導(dǎo)頻信號(hào)的使用盡量切實(shí)有效。按照本發(fā)明提出的這種配置的作用是使得導(dǎo)頻信道既可以作為相位基準(zhǔn)也能有利于越區(qū)切換。
這是用在緒言中所述那類的一種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這種方法的特征是基站發(fā)送至少一個(gè)用一個(gè)確定小區(qū)覆蓋區(qū)域的預(yù)定輻射圖發(fā)送的第一導(dǎo)頻信道和一些在隨時(shí)間改變的發(fā)送方向上發(fā)送的第二導(dǎo)頻信道。
本發(fā)明還提出了一種包括每個(gè)小區(qū)至少一個(gè)與處在本小區(qū)內(nèi)的移動(dòng)臺(tái)通信、用控制信道向移動(dòng)臺(tái)發(fā)送有關(guān)本系統(tǒng)的信息的基站的蜂窩無(wú)線系統(tǒng)，這種系統(tǒng)包括至少一個(gè)使用隨時(shí)間改變的輻射圖向移動(dòng)臺(tái)發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)的基站。按照本發(fā)明所提出的這種蜂窩無(wú)線系統(tǒng)的特征是這種系統(tǒng)包括至少一個(gè)發(fā)送至少一個(gè)用一個(gè)確定小區(qū)覆蓋區(qū)域的預(yù)定輻射圖發(fā)送的第一導(dǎo)頻信道和一些在隨時(shí)間改變的發(fā)送方向上發(fā)送的第二導(dǎo)頻信道的基站。
在本發(fā)明所提出的應(yīng)用自適應(yīng)天線波束提供比傳統(tǒng)的蜂窩系統(tǒng)(包括應(yīng)用CDMA方法的系統(tǒng))好得多的頻譜利用率的方法中，因此能夠例如利用導(dǎo)頻信號(hào)作為相位基準(zhǔn)和作為基站檢測(cè)標(biāo)志。這是因?yàn)闃I(yè)務(wù)信道和第二導(dǎo)頻信號(hào)是用一個(gè)共同的輻射圖發(fā)射的，因而這些導(dǎo)頻信號(hào)和業(yè)務(wù)信道所經(jīng)歷的多路徑環(huán)境的影響是相同的。因此，這樣的導(dǎo)頻信號(hào)就能為檢測(cè)所需信號(hào)提供相位基準(zhǔn)。相應(yīng)，用一個(gè)預(yù)定的不隨時(shí)間改變的輻射圖(例如可以是一個(gè)全向的方向圖)發(fā)送的一個(gè)導(dǎo)頻信號(hào)可以用來(lái)檢測(cè)是否需要執(zhí)行從一個(gè)基站到另一個(gè)基站的越區(qū)切換。
此外，本發(fā)明所提出的在到達(dá)角—時(shí)間域內(nèi)搜索優(yōu)勢(shì)信號(hào)分量在技術(shù)上也有利于實(shí)現(xiàn)。
按照本發(fā)明的第一優(yōu)選實(shí)施例，信號(hào)處理在基帶以數(shù)字方式執(zhí)行，從而可以通過(guò)對(duì)接收信號(hào)的相控將天線波束直接朝向所需方向。在本發(fā)明的第二優(yōu)選實(shí)施例中，信號(hào)的相位用模擬方式執(zhí)行，因此形成一系列固定的天線束，從這些波束中選出一些接收所需信號(hào)的最佳分量的波束進(jìn)行接收。
下面將以附圖所示為例詳細(xì)地對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明。在這些附圖中
圖1示出了在移動(dòng)臺(tái)和基站之間信號(hào)多路徑傳播的情況；圖2a在時(shí)間域內(nèi)示出了由于信號(hào)的多路徑傳播而引起的散射；圖2b在到達(dá)角域內(nèi)示出了由于信號(hào)的多路徑傳播而引起的散射；圖3示出了使基站天線的波束朝向移動(dòng)臺(tái)的可能情況；圖4示出了一個(gè)自適應(yīng)天線陣的一種可行的實(shí)現(xiàn)方式；圖5示出了本發(fā)明所提出的發(fā)送幾個(gè)導(dǎo)頻信道的方法；圖6為示出本發(fā)明所提出的接收機(jī)的一種可能結(jié)構(gòu)的方框圖；圖7為示出單個(gè)信道元的結(jié)構(gòu)的一個(gè)實(shí)例的方框圖；圖8為示出本發(fā)明所提出的接收機(jī)的另一個(gè)可行實(shí)例的方框圖；圖9示出了單個(gè)信道元結(jié)構(gòu)的另一個(gè)實(shí)例；以及圖10更詳細(xì)地示出了單個(gè)信道元結(jié)構(gòu)的一個(gè)實(shí)例。
下面，將以CDMA系統(tǒng)為例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明所提出的方法和接收機(jī)。然而，這說(shuō)明并非是限制性的，正如在本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員從以下說(shuō)明中所看到的那樣，本發(fā)明也可以結(jié)合其他多址聯(lián)接方法實(shí)現(xiàn)。
圖1例示了蜂窩系統(tǒng)中發(fā)射信號(hào)多路徑傳播的典型情況，基站100正與移動(dòng)用戶臺(tái)102進(jìn)行通信。蜂窩無(wú)線系統(tǒng)的一個(gè)主要特征是移動(dòng)臺(tái)周圍有一些反射和散射無(wú)線電波的表面。這些表面例如可以是建筑物和諸如大山、小丘之類自然形成的壁石。移動(dòng)臺(tái)通常以全方向的天線方向圖發(fā)送信號(hào)。圖中示出了移動(dòng)臺(tái)102發(fā)出的幾條射線112、114、116。發(fā)射信號(hào)經(jīng)移動(dòng)臺(tái)102附近的表面104、108反射后沿幾條不同的路徑到達(dá)基站100的天線，但各信號(hào)分量之間的延遲不大。然而，那些遠(yuǎn)離移動(dòng)臺(tái)的諸如大建筑物、高山之類的反射表面(圖中標(biāo)為106)所形成的信號(hào)分量114到達(dá)基站100甚至要晚幾十毫秒。地形中可能還會(huì)存在妨礙移動(dòng)臺(tái)與基站之間直接連接的障礙物110。
圖2a在時(shí)間域例示了基站接收機(jī)所接收的信號(hào)，由于多路徑傳播而引起的幾個(gè)信號(hào)分量之間有不同程度的時(shí)間延遲。水平軸200表示時(shí)間，垂直軸表示接收信號(hào)功率。在圖2a所示的這個(gè)例子中，基站接收機(jī)接收到三組在不同時(shí)刻到達(dá)接收機(jī)的信號(hào)分量204、206、208；其中，分量208比其他分量明顯地受到更大的延遲。
如圖1所示，不同的信號(hào)分量不僅在不同的時(shí)刻到達(dá)，而且從不同的方向到達(dá)。因此可以說(shuō)，信號(hào)散射不僅發(fā)生在時(shí)間域，而且還發(fā)生在可以用到達(dá)角(AOA)表示的角度域，圖2b例示了在基站接收機(jī)處測(cè)得的由于信號(hào)多路徑傳播而引起的瞬時(shí)散射與到達(dá)角的關(guān)系。垂直軸202表示接收信號(hào)分量功率，水平軸210表示到達(dá)角。在圖2b所示的這個(gè)例子中，信號(hào)分量212、214分別從兩個(gè)不同的方向到達(dá)。
在稱為宏小區(qū)的大小區(qū)中，基站天線樹得很高，通常信號(hào)分量只是以幾個(gè)不多的到達(dá)角(一般是在移動(dòng)臺(tái)至基站的直接到達(dá)角左右)到達(dá)天線。然而，在稱為微小區(qū)的小小區(qū)中，基站天線往往低于建筑物，由于基站周圍有一系列反射表面，處于與移動(dòng)臺(tái)相同的情況，因此可以發(fā)現(xiàn)各信號(hào)分量的到達(dá)角相差很大。
以上說(shuō)明的是上行傳輸方向的多路徑傳播。顯然，在相反的下行方向也會(huì)有相應(yīng)的現(xiàn)象。由于散射和反射與頻率的關(guān)系不大，因此可以說(shuō)多路徑路由在兩個(gè)方向上是基本對(duì)稱的。然而應(yīng)該注意的是，在不同的傳輸方向上信號(hào)快衰落是相互獨(dú)立的。因此，如果基站檢測(cè)到一個(gè)來(lái)自移動(dòng)臺(tái)的以到達(dá)角α0到達(dá)的信號(hào)分量，那么基站以相同的角度α0發(fā)送的信號(hào)除了快衰落不同外將同樣到達(dá)移動(dòng)臺(tái)。
由上可見(jiàn)，對(duì)于蜂窩系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是典型的這種多路徑傳播環(huán)境使得在基站接收一個(gè)在時(shí)間域內(nèi)分布于幾個(gè)具有不同延遲的分量而在角度域內(nèi)分布于幾個(gè)具有不同到達(dá)角的分量的信號(hào)。由于用戶臺(tái)的移動(dòng)，在時(shí)間域和角度域的這兩個(gè)分布隨時(shí)間而改變，但改變并不快，大約是幾秒的量級(jí)，因此可以加以監(jiān)測(cè)，調(diào)整設(shè)備與之同步。
因此，接收信號(hào)分量的特征是多維性，這在上面已以時(shí)間-角度域即(α，τ)域?yàn)槔髁苏f(shuō)明。按照本發(fā)明，在基站內(nèi)可以利用這種多維性來(lái)改善對(duì)需接收的信號(hào)的檢測(cè)。在本發(fā)明所提出的方法中，首先在多維信號(hào)域中搜尋接收信號(hào)的最佳信號(hào)分量，然后用這些信號(hào)分量控制接收機(jī)，使得所檢測(cè)的分量可以得到最佳合并和檢測(cè)。對(duì)于信號(hào)質(zhì)量來(lái)說(shuō)，最簡(jiǎn)單的標(biāo)準(zhǔn)可能就是接收功率，但也可以采用其他標(biāo)準(zhǔn)，如信噪比。
本發(fā)明所提出的接收機(jī)用了一個(gè)由n個(gè)不同的天線元組成的自適應(yīng)天線陣。圖4例示了一種可以結(jié)合本發(fā)明第一優(yōu)選實(shí)施例應(yīng)用的自適應(yīng)天線陣的實(shí)現(xiàn)方式。這個(gè)天線陣有L個(gè)例如可以是全向天線的天線元400、402、404。這些天線元分別接到按現(xiàn)有技術(shù)將接收信號(hào)變換為中頻再正交采樣得出(I，Q)分量的相應(yīng)射頻部件406、408、410。所得到的各復(fù)數(shù)采樣值然后分別在乘法器412、414、416中來(lái)以相應(yīng)的復(fù)數(shù)權(quán)系數(shù)Wi，其中i＝1，……，L。乘后的采樣值422、424、426經(jīng)加法器418相加后送至接收機(jī)的其他部件。
復(fù)數(shù)權(quán)系數(shù)Wi按一種通常是自適應(yīng)的算法選擇，使得天線方向圖成所需形狀。這種控制接收信號(hào)形狀的方式可以稱為信號(hào)的數(shù)字相控，因?yàn)槭菍?duì)在基帶上數(shù)字化信號(hào)執(zhí)行的，而由于這種對(duì)接收信號(hào)形狀的控制，使天線波束可以朝向所需方向。象這樣的天線陣可以由定向天線元組成，也可以由全向天線元組成。對(duì)從不同的天線元得到的信號(hào)進(jìn)行相控后加以合并產(chǎn)生了可以說(shuō)是真正的天線波束，朝向所需方向。對(duì)需發(fā)送的信號(hào)也可以進(jìn)行相應(yīng)的處理，從而獲得所需的發(fā)射方向圖。
圖3示出了一個(gè)由均勻間隔直線排列的四個(gè)天線元300、302、304、306組成的天線陣產(chǎn)生一個(gè)到達(dá)角為α的朝向移動(dòng)臺(tái)308的強(qiáng)定向波束310的情況。也還形成了一些較小的旁瓣。因此，這種方向性可以通過(guò)信號(hào)相控來(lái)實(shí)現(xiàn)，而不需要將各天線元都定成這樣的方向。
在本發(fā)明所提出的配置中，由于采用了方向在角度域內(nèi)確定后由應(yīng)用時(shí)間-角度分集的新型接收機(jī)產(chǎn)生的這些天線波束，接收機(jī)的多址干擾就減小了。在本發(fā)明所提出的配置中，根據(jù)接收信號(hào)測(cè)出的到達(dá)角也可用于發(fā)送方向，從而在兩個(gè)傳輸方向上連接質(zhì)量都可得到改善。
下面，將首先說(shuō)明本發(fā)明的第一優(yōu)選實(shí)施例，該實(shí)施例與接收信號(hào)的數(shù)字相控技術(shù)在CDMA系統(tǒng)中的應(yīng)用有關(guān)。
應(yīng)用時(shí)間-角度分集的基站接收機(jī)有一個(gè)數(shù)字接收裝置，用來(lái)監(jiān)視在二維(α，τ)域內(nèi)的接收信號(hào)分量，對(duì)所需的那些信號(hào)分量進(jìn)行解調(diào)。解調(diào)前，所接收的經(jīng)數(shù)字化的信號(hào)采樣值受到相控，通過(guò)相控，接收信號(hào)的天線增益就朝向了所需信號(hào)進(jìn)入方向。在這個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，通過(guò)相控而形成的天線波束是具有預(yù)定形狀的波束，由權(quán)系數(shù)Wi和天線幾何結(jié)構(gòu)確定的。如果天線波束的形狀就這樣保持不變，那么這些系數(shù)可以很容易根據(jù)最大增益的角度計(jì)算出來(lái)。因此，可以很迅速地調(diào)整相控，由于它只取決于一個(gè)參數(shù)，即到達(dá)角α。
在本發(fā)明所提出的方法中，并不需要應(yīng)用已知的諸如MUSIC那樣的估計(jì)到達(dá)角的復(fù)雜技術(shù)或諸如LMS和DMI那樣的自適應(yīng)算法。盡管這些算法能為需接收的信號(hào)計(jì)算出最佳波束形狀，通過(guò)將天線方向圖的零點(diǎn)朝向干擾源使所需信號(hào)的信噪比達(dá)到最大，但是對(duì)于CDMA來(lái)說(shuō)這是不必要的，因?yàn)槿缜懊嫠鲈贑DMA中干擾信號(hào)的分布與噪聲類似，沒(méi)有任何明顯的干擾源方向。因此，在干擾分布均勻的環(huán)境中，只要使具有預(yù)定形狀的各天線波束最大增益的角度分別指向相應(yīng)接收各最佳信號(hào)分量的方向就足夠了。這樣，與現(xiàn)有技術(shù)相比，接收機(jī)可以更為簡(jiǎn)單。
在本發(fā)明所提出的方法中，接收機(jī)因此需要在(α，τ)域內(nèi)搜索所需信號(hào)分量。這是通過(guò)將接收到的擴(kuò)頻信號(hào)與所需擴(kuò)頻碼互相關(guān)再將所得測(cè)量結(jié)果與給定的門限值進(jìn)行比較來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這種搜索可以理解為一個(gè)天線波束對(duì)某個(gè)區(qū)域的一次掃描，同時(shí)測(cè)量信道脈沖響應(yīng)和收集各終端裝置從每個(gè)方向所接收的信號(hào)能量。因此，接收機(jī)就檢測(cè)出接收最佳信號(hào)的方向和碼的相位，從而分配數(shù)量滿足需要的解調(diào)裝置分別同步接收這些信號(hào)分量。搜索最佳信號(hào)分量不斷進(jìn)行，如果必要的話可以改變解調(diào)裝置的分配。
這樣，接收機(jī)就確定了接收來(lái)自各移動(dòng)臺(tái)的最佳信號(hào)分量的所有時(shí)間和方向。這信息也可在本發(fā)明所提出的基站設(shè)備中用于下行方向。例如可以這樣進(jìn)行收發(fā)機(jī)控制器通知發(fā)射機(jī)單元，已在哪些方向檢測(cè)到一些顯著的信號(hào)分量，然后發(fā)射機(jī)單元可以控制以自適應(yīng)天線陣發(fā)射的信號(hào)的相位，使得各天線波束的最大增益的角度分別指向相應(yīng)所需方向。可以有一個(gè)或多個(gè)發(fā)送波束，發(fā)送波束數(shù)也可以與接收波束數(shù)不同。
這種方法也在下行方向消除了不少干擾。用于發(fā)送的天線陣可以就是用于接收的同一個(gè)天線陣，也可以是另一個(gè)天線陣。信號(hào)相控用權(quán)系數(shù)以與接收期間相同的方式實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明所提出的配置可以使用例如現(xiàn)有技術(shù)的那些不斷根據(jù)從基站接收到的信號(hào)測(cè)量連接質(zhì)量的移動(dòng)臺(tái)。這信息包括有關(guān)移動(dòng)臺(tái)所接收到的信號(hào)分量的數(shù)目、質(zhì)量和相對(duì)延遲的數(shù)據(jù)。本發(fā)明所提出的配置利用移動(dòng)臺(tái)在發(fā)送天線的波束朝向下行方向時(shí)所執(zhí)行的連接質(zhì)量測(cè)量的結(jié)果。
移動(dòng)臺(tái)將它收集到的測(cè)量結(jié)果發(fā)送給基站?；靖鶕?jù)從移動(dòng)臺(tái)接收到的信息和它本身所進(jìn)行的測(cè)量可以改變它用來(lái)向移動(dòng)臺(tái)發(fā)送信號(hào)的天線波束的數(shù)目、形狀或方向。這些改變可以逐漸進(jìn)行，以使移動(dòng)臺(tái)能跟隨改變的信號(hào)。
基站還可以利用從移動(dòng)臺(tái)接收到的連接質(zhì)量信息來(lái)調(diào)整每個(gè)天線波束的發(fā)射功率，如果這些測(cè)量結(jié)果表明上述措施并沒(méi)有改善移動(dòng)臺(tái)中的信號(hào)質(zhì)量的話。
上述方法的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，移動(dòng)臺(tái)例如在衰落很難應(yīng)付的情況下可以向基站發(fā)送一個(gè)請(qǐng)求，希望改變用于發(fā)送信號(hào)的天線波束的參數(shù)，如方向、形狀和數(shù)目，從而可以迅速改善移動(dòng)臺(tái)接收的信號(hào)的質(zhì)量。
現(xiàn)有技術(shù)的CDMA系統(tǒng)在功率測(cè)量中使用了每個(gè)基站發(fā)送的標(biāo)識(shí)本基站的導(dǎo)頻信號(hào)，導(dǎo)頻信號(hào)使得在移動(dòng)臺(tái)中可以進(jìn)行相干接收。在現(xiàn)有的系統(tǒng)中，導(dǎo)頻信號(hào)是一個(gè)非數(shù)據(jù)調(diào)制、經(jīng)擴(kuò)頻編碼的信號(hào)，以與實(shí)際業(yè)務(wù)信道相同的方式向基站的覆蓋區(qū)域發(fā)送。
一種按本發(fā)明方式實(shí)現(xiàn)的CDMA系統(tǒng)應(yīng)用這樣一種發(fā)送導(dǎo)頻信號(hào)的方法，這種方法利用了在發(fā)送和接收數(shù)據(jù)信號(hào)中隨時(shí)間改變的天線波束。于是，可以在一個(gè)不隨時(shí)間改變的發(fā)送方向發(fā)送第一導(dǎo)頻信號(hào)，而在一些隨時(shí)間改變的發(fā)送方向(可以與那些在發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)中所用的發(fā)送方向相應(yīng))發(fā)送第二導(dǎo)頻信號(hào)。
因此，以不隨時(shí)間改變的發(fā)送方向發(fā)送的導(dǎo)頻信號(hào)可以用來(lái)檢測(cè)所在的是哪個(gè)基站和進(jìn)行功率測(cè)量以確定是否需要越區(qū)切換。由于所用的天線方向圖與發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)所用的天線方向圖不同，所以這樣發(fā)送的導(dǎo)頻信號(hào)不能用作相干檢測(cè)的基準(zhǔn)。為此，可以隨同每個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)以與發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)所用的相同的天線方向圖發(fā)送一個(gè)導(dǎo)頻信號(hào)，這個(gè)導(dǎo)頻信號(hào)由于沿著與實(shí)際數(shù)據(jù)信號(hào)相同的路徑傳播，因此可使移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行相干檢測(cè)。
圖5例示了這種方法，其中示出了基站550與兩個(gè)移動(dòng)臺(tái)552、554通信的情況。基站在不隨時(shí)間改變的預(yù)定發(fā)送方向560(在圖示例中為一個(gè)全向方向圖)發(fā)送第一導(dǎo)頻信號(hào)。這個(gè)導(dǎo)頻信號(hào)的輻射圖確定了基站550的實(shí)際覆蓋區(qū)域，在這個(gè)區(qū)域內(nèi)的移動(dòng)臺(tái)可與基站550建立連接?；?50還分別以與業(yè)務(wù)信道相應(yīng)的輻射圖556、558向移動(dòng)臺(tái)552、554發(fā)送第二導(dǎo)頻信號(hào)。
在不隨時(shí)間改變的預(yù)定發(fā)送方向發(fā)送的第一導(dǎo)頻信號(hào)可以比使用業(yè)務(wù)信道的信道用更大的發(fā)射功率發(fā)送，以較大的發(fā)射功率來(lái)補(bǔ)償較小的天線增益，從而可以覆蓋與使用一些定向天線波束相同的區(qū)域。另一種方法是提高用戶設(shè)備的處理增益。
在本發(fā)明的這種系統(tǒng)中，還可以用一個(gè)比較窄的天線波束來(lái)發(fā)送導(dǎo)頻信號(hào)，這個(gè)天線波束的最大增益的角度可以控制成使這個(gè)波束對(duì)本小區(qū)進(jìn)行掃描。因此，這個(gè)包括導(dǎo)頻信號(hào)的天線波束象燈塔那樣對(duì)本小區(qū)進(jìn)行掃描，從而可以避免連續(xù)向整個(gè)小區(qū)發(fā)送導(dǎo)頻信號(hào)。導(dǎo)頻信號(hào)也可以用幾個(gè)相控成不重疊的掃描天線波束發(fā)送。基站在一個(gè)控制信道上向移動(dòng)臺(tái)發(fā)送有關(guān)導(dǎo)頻信道掃到各區(qū)域的時(shí)間的信息。
下面將說(shuō)明本發(fā)明第一實(shí)施例的接收機(jī)的結(jié)構(gòu)。圖6為例示本發(fā)明接收機(jī)結(jié)構(gòu)的方框圖。這種接收機(jī)有一個(gè)由L個(gè)分離的天線元組成的天線陣500。天線陣500可以是一個(gè)線陣、面陣(二維陣)或全向陣。天線陣500用L個(gè)元的每一個(gè)元接收來(lái)自每個(gè)移動(dòng)臺(tái)、從n個(gè)方向到達(dá)的受到不同程度延遲的多路徑傳播信號(hào)，進(jìn)行前置放大后將信號(hào)變換成中頻，再將所有L路信號(hào)數(shù)字化。所得到的L路復(fù)數(shù)I、Q采樣值514加到信道元504、506、508。
每個(gè)信道元各為一個(gè)正與基站通信的移動(dòng)臺(tái)服務(wù)，既對(duì)所接收的信號(hào)也對(duì)需發(fā)送的信號(hào)進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理，這在下面將要進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。每個(gè)信道元包括一個(gè)(α，τ)接收機(jī)和一個(gè)相應(yīng)的發(fā)射機(jī)。在信道元中，執(zhí)行通過(guò)信號(hào)相控實(shí)現(xiàn)的在發(fā)送方向和在接收方向的天線波束數(shù)字成形功能。
在接收方向，信道元對(duì)信號(hào)在時(shí)間-空間域進(jìn)行濾波，將所接收的各信號(hào)分量解調(diào)后在分集合并器內(nèi)加以合并，最后對(duì)從移動(dòng)臺(tái)接收到的經(jīng)合并的信號(hào)進(jìn)行解碼。所得到的用戶數(shù)據(jù)位加到基帶單元510，通過(guò)基帶單元送至網(wǎng)絡(luò)的其他部分。
在發(fā)送方向，用戶數(shù)據(jù)位從網(wǎng)絡(luò)的其他部分到達(dá)基帶單元510，由基帶單元510送至相應(yīng)信道元504至508，在那里受到編碼、用擴(kuò)頻碼調(diào)制后，對(duì)需發(fā)送的這個(gè)信號(hào)按照發(fā)送天線波束的方向進(jìn)行相控。所得到的L路信號(hào)分別加到天線陣502的L個(gè)天線元上。實(shí)際上，接收和發(fā)送天線陣500和502可以是分開(kāi)的兩個(gè)天線陣，也可以用同一個(gè)物理天線陣實(shí)現(xiàn)，發(fā)送方向和接收方向通過(guò)適當(dāng)?shù)碾p工濾波隔離。
在發(fā)送天線陣502中，從每個(gè)信道元到達(dá)的需送至各個(gè)天線元的信號(hào)變換成模擬形式后轉(zhuǎn)成射頻，通過(guò)各天線元發(fā)送出去。
在本發(fā)明所提出的這種配置中，發(fā)送和接收天線陣當(dāng)然可以具有不同數(shù)目的天線元，雖然上述說(shuō)明為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)揭示的是兩個(gè)天線陣的天線元數(shù)目相同的情況。圖中還示出了一個(gè)控制塊512，用來(lái)控制設(shè)備各單元的工作，例如按照基站控制器發(fā)來(lái)的消息為連接分配信道單元之類。
圖7為例示本發(fā)明第一實(shí)施例的接收機(jī)中的信道元結(jié)構(gòu)的方框圖。信道元包括一個(gè)或幾個(gè)數(shù)字接收單元600、602(圖中示出了其中的兩個(gè))，一個(gè)或幾個(gè)搜索單元604(圖中示出了其中的一個(gè))，一個(gè)在輸入端加有來(lái)自接收單元的信號(hào)的分集合并器608，一個(gè)在輸入端加有出現(xiàn)在分集合并器608輸出端的信號(hào)的解碼器610，以及一個(gè)控制裝置612。L路復(fù)數(shù)I、Q采樣值514從天線陣加到所有的數(shù)字接收單元600、602和搜索單元604的輸入端。如果在一個(gè)收發(fā)機(jī)中應(yīng)用本發(fā)明的配置，那么這個(gè)符合本發(fā)明的收發(fā)機(jī)還包括一個(gè)編碼器614和一個(gè)數(shù)字發(fā)送單元606。
下面首先結(jié)合圖7說(shuō)明數(shù)字搜索單元604的工作情況。以與傳統(tǒng)的瑞克(Rake)接收機(jī)中所采用的相同的方式，搜索單元604從接收信號(hào)中搜索所需信號(hào)分量。在本發(fā)明所提出的這種配置中，一個(gè)新型的搜索單元不斷在(α，τ)域內(nèi)監(jiān)測(cè)接收信號(hào)，搜索有用的信號(hào)分量，向控制裝置612提供這些信號(hào)分量的參數(shù)，如到達(dá)角(AOA)和延遲分布；由控制裝置612分配數(shù)目滿足要求的接收單元對(duì)這些最佳分量進(jìn)行解調(diào)。本發(fā)明所提出的這種接收機(jī)當(dāng)然也可以用一個(gè)信道元并不包括獨(dú)立的控制裝置612而搜索單元604將有關(guān)需監(jiān)控的信號(hào)分量的信息直接送至接收分支600、602這種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。
搜索單元604包括一個(gè)對(duì)從天線陣射頻部件提供的信號(hào)進(jìn)行相控的相控裝置634和一個(gè)檢測(cè)從相控裝置634的輸出端得到的信號(hào)是否包括一個(gè)以給定延遲接收的信號(hào)分量并測(cè)量這個(gè)信號(hào)分量的質(zhì)量的測(cè)量裝置636。搜索單元604還包括一個(gè)控制上述相控裝置634和測(cè)量裝置636以使接收信號(hào)的進(jìn)入方向和延遲能夠得到測(cè)量的調(diào)整裝置638。
對(duì)從天線陣射頻部件提供的信號(hào)進(jìn)行相控的相控裝置636例如可以用以上說(shuō)明的如圖4所示這種類型的設(shè)備，這種設(shè)備包括將信號(hào)與復(fù)系數(shù)wi(i＝1，…，L)相乘的操作，以此可以確定在相控裝置的輸出信號(hào)中出現(xiàn)的經(jīng)放大的信號(hào)的到達(dá)角。如上所述，這些系數(shù)的每個(gè)組合與天線波束的一定組合一一對(duì)應(yīng)。相控裝置634受調(diào)整裝置638控制，使得信號(hào)的所有重要的進(jìn)入方向都能檢查到。
因此，相控裝置634的輸出端出現(xiàn)的信號(hào)與從調(diào)整裝置638給定的方向接收的信號(hào)對(duì)應(yīng)。測(cè)量裝置636用不同的延遲對(duì)在相控裝置634的輸出端可見(jiàn)的信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，目的是檢測(cè)具有不同延遲的各信號(hào)分量。需測(cè)量的延遲每次都由調(diào)整裝置638設(shè)定。在測(cè)量裝置636中，將加在輸入端的信號(hào)解擴(kuò)后測(cè)出這復(fù)信號(hào)在例如該信道相干時(shí)間內(nèi)的能量再加以平方，然后將所得測(cè)出的結(jié)果與給定的門限值進(jìn)行比較。所測(cè)到的強(qiáng)度超過(guò)給定的門限值的各信號(hào)分量的參數(shù)，即到達(dá)角、延遲和功率，送至信道元的控制裝置612。
因此，裝置638控制相控裝置634和測(cè)量裝置636的工作，相當(dāng)于設(shè)置在傳統(tǒng)的瑞克接收機(jī)搜索分支中的一個(gè)同步環(huán)，雖然在本發(fā)明的這種配置中裝置638是以一種新的方式工作的。從(α，τ)域內(nèi)搜索所需的信號(hào)分量可以在裝置638的控制下以許多方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。如前面所述，測(cè)量信號(hào)功率也可以用測(cè)量信號(hào)質(zhì)量的其他有關(guān)參量來(lái)代替。
經(jīng)數(shù)字化后的天線陣接收信號(hào)可以在相控裝置634中相位逐步受到控制，使得最大增益的方向角以給定的角間隔改變。從可能的進(jìn)入方向中，一個(gè)接一個(gè)地選出處在所要求的角間隔位置上的那些到達(dá)角αj，構(gòu)成一個(gè)典型組，而對(duì)每個(gè)進(jìn)入方向按不同的延遲值進(jìn)行幾次能量測(cè)量，從而得出進(jìn)入方向的延遲分布τk。
另一種方法是首先使測(cè)量裝置636測(cè)量例如是以非有向天線方向圖接收的接收信號(hào)的延遲分布τk，因此檢測(cè)出所接收的各信號(hào)分量的可能延遲。然后使相控裝置634用一個(gè)窄的有向波束掃描各個(gè)方向角，同時(shí)使測(cè)量裝置636以在上述測(cè)量中檢測(cè)到的各延遲值進(jìn)行測(cè)量，從而得到以不同延遲到達(dá)的各分量的進(jìn)入方向αj。
檢測(cè)到的各信號(hào)分量的參數(shù)送至信道元控制裝置612?？刂蒲b置612通過(guò)向接收元600、602發(fā)送信號(hào)分量的進(jìn)入方向和延遲的信息分配接收元600、602對(duì)檢測(cè)到的這些最佳信號(hào)分量進(jìn)行接收和解調(diào)。如前面所述，接收元也可以直接受搜索單元604控制而不用另外的控制裝置。
下面將結(jié)合圖7說(shuō)明數(shù)字接收單元600、602的工作情況。以與在傳統(tǒng)的瑞克接收機(jī)中所用的相同方式，接收單元對(duì)一個(gè)給定的信號(hào)分量進(jìn)行接收和解調(diào)。假設(shè)信道元控制裝置612已經(jīng)分配一個(gè)接收單元接收一個(gè)具有到達(dá)角為αj而延遲為τk的參數(shù)的特定信號(hào)分量。
接收單元600、602分別包括接收信道元控制器612發(fā)來(lái)的有關(guān)需監(jiān)控的信號(hào)分量的相位和進(jìn)入方向的信息的監(jiān)控裝置624、632。監(jiān)控裝置控制輸入端加有來(lái)自天線陣的數(shù)字化信號(hào)的接收單元第一相控裝置。相控裝置618、626具有與設(shè)置在搜索單元中的相控裝置634相同的結(jié)構(gòu)。根據(jù)從控制裝置612接收到的有關(guān)到達(dá)角αj的信息，監(jiān)控裝置設(shè)定復(fù)數(shù)權(quán)系數(shù)wi(i＝1…，L)，使得一個(gè)從所需的進(jìn)入方向到達(dá)的信號(hào)可以明顯地出現(xiàn)在相控裝置的輸出端。因此，這可以理解為使接收天線波束指向所需方向和具有預(yù)定的形狀。
接收單元600、602還包括輸入端加有從相控裝置618、626得到的信號(hào)的解調(diào)裝置620、628。監(jiān)控裝置624、632使解調(diào)裝置與一個(gè)以給定延遲τk到達(dá)的信號(hào)分量同步。在解調(diào)裝置中，信號(hào)按已知技術(shù)用給定的τk作為代碼相位進(jìn)行解擴(kuò)和解調(diào)。所得的符號(hào)與延遲數(shù)據(jù)一起送至信道元的其他部件。
接收單元600、602還包括輸入端加有從天線陣得到的數(shù)字化信號(hào)的第二相控裝置622、630。第二相控裝置的輸出信號(hào)送至監(jiān)控裝置624、632。監(jiān)控裝置控制第二相控裝置的工作，通過(guò)用第二相控裝置測(cè)量分配給本接收單元的信號(hào)分量的當(dāng)前參數(shù)(αj，τk)的環(huán)境，以便檢測(cè)所接收的信號(hào)分量的進(jìn)入方向和延遲可能發(fā)生的變化。為此，第二相控裝置包括一些與第一相控裝置類似的用來(lái)相控信號(hào)的復(fù)系數(shù)和一個(gè)與設(shè)置在搜索單元內(nèi)的測(cè)量裝置636類似的用來(lái)測(cè)量脈沖響應(yīng)的裝置。如果監(jiān)控裝置通過(guò)第二相控裝置檢測(cè)到所需信號(hào)分量的進(jìn)入方向αj或延遲τk有改變，就將更新數(shù)據(jù)送至第一相控裝置和解調(diào)裝置。
現(xiàn)有技術(shù)揭示了幾種在擴(kuò)頻系統(tǒng)中可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)控裝置624、632的方式，例如可以用于本發(fā)明所提出的配置的前-后選通電路。這些電路通過(guò)以給定的時(shí)差Δτ(通常為擴(kuò)頻碼碼片時(shí)間的幾分之一)在當(dāng)前設(shè)定點(diǎn)τk左右執(zhí)行兩次能量測(cè)量來(lái)估計(jì)代碼定時(shí)誤差。由第二相控裝置622、630中的測(cè)量裝置執(zhí)行能量測(cè)量，給出當(dāng)延遲改變時(shí)對(duì)標(biāo)稱設(shè)定點(diǎn)τk的校正數(shù)據(jù)。
相應(yīng)，第二相控裝置還能監(jiān)測(cè)信號(hào)到達(dá)角αj的變化。例如可以這樣進(jìn)行對(duì)于給定的延遲τk，通過(guò)相控使天線波束左、右偏離當(dāng)前的到達(dá)角αj一個(gè)角度Δα，進(jìn)行二次或多次能量測(cè)量。所用的偏離角Δα通常為天線波束寬度的幾分之一。
監(jiān)控裝置624、632因此控制由第二相控裝置622、630執(zhí)行的能量測(cè)量，使得對(duì)一個(gè)信號(hào)始終能接收到最大的可能接收能量。監(jiān)控裝置將改變了的參數(shù)(αj，τk)的更新數(shù)據(jù)發(fā)送給第一相控裝置和解調(diào)裝置，還發(fā)送給信道元控制裝置612，這樣，如果需要的話，這數(shù)據(jù)就可在發(fā)送方向使用。
上述使接收信號(hào)極大化的情況可以與傳統(tǒng)的系統(tǒng)中所用的接收天線分集相比擬。在這種接收天線分集中，信號(hào)由兩個(gè)或更多個(gè)相隔超過(guò)接收信號(hào)幾個(gè)波長(zhǎng)的天線接收。在本發(fā)明的接收機(jī)中，如果一個(gè)以到達(dá)角αj接收的信號(hào)長(zhǎng)時(shí)間處于一個(gè)深衰落的情況下，那么通過(guò)將接收波束改變一個(gè)很小的角度Δα很可能就消除這衰落。因此，沒(méi)有必要用兩個(gè)分開(kāi)一定距離的天線。
信道元的分集合并器608和解碼器610的工作情況與在現(xiàn)有技術(shù)的分集接收機(jī)中所用的類似。合并器608將來(lái)自不同接收元的各符號(hào)序列在考慮到各自不同的延遲τk加以補(bǔ)償后進(jìn)行合并，可能還對(duì)各符號(hào)序列按各自的信噪比進(jìn)行了加權(quán)，以便得到信噪比最大的合并處理。因此得到的合并后的符號(hào)序列送至解碼器610，解碼成用戶數(shù)據(jù)位，通常首先還要執(zhí)行解交織。CDMA一般采用強(qiáng)卷積編碼，對(duì)這種編碼最好的檢測(cè)方法是提供軟判決的維特比(Viterbi)算法。
顯然，上述信道元也可以用來(lái)監(jiān)控和接收一個(gè)選址信道。在接收方向使用的天線波束于是具有較寬的寬度，也就是說(shuō)這些波束可能有例如120°那么寬，因?yàn)椴⒉磺宄l(fā)送呼叫建立消息的移動(dòng)臺(tái)的精確位置。
下面將結(jié)合圖7說(shuō)明數(shù)字發(fā)送單元606的工作情況。用戶數(shù)據(jù)位首先送至編碼器614。編碼器614通常用卷積碼對(duì)這些用戶數(shù)據(jù)位進(jìn)行編碼，再對(duì)編碼得到的符號(hào)進(jìn)行交織處理。所得的經(jīng)交織的符號(hào)送至擴(kuò)頻調(diào)制器642進(jìn)行常規(guī)的調(diào)制。所有上述功能均可用現(xiàn)有技術(shù)完成。
在本發(fā)明中，發(fā)送單元606然而包括用來(lái)根據(jù)接收信號(hào)控制和數(shù)字相控需發(fā)送的信號(hào)的裝置644、640。在本發(fā)明的發(fā)送單元中，用來(lái)調(diào)整發(fā)送波束的裝置644接收從信道元控制裝置612送到它們的輸入端上的有關(guān)在各接收單元600、602中用來(lái)接收一個(gè)來(lái)自移動(dòng)臺(tái)的信號(hào)的各進(jìn)入方向的信息?？刂蒲b置612還可以報(bào)告由搜索單元604檢測(cè)到的信號(hào)的其他進(jìn)入方向，但在接收信號(hào)時(shí)不必利用所有的方向。
發(fā)送單元的發(fā)送波束調(diào)整裝置644控制相控裝置640，從預(yù)定的波束形成函數(shù)JXL中計(jì)算出用L個(gè)天線元產(chǎn)生J個(gè)天線波束的復(fù)數(shù)權(quán)系數(shù)wij(i＝1，…，L；j＝1，…，J)。除了天線波束的方向和數(shù)目外，裝置644還通過(guò)指示從信道元控制裝置612得到的每個(gè)波束需使用的發(fā)射功率來(lái)控制相控裝置640。
相控裝置640的結(jié)構(gòu)可以與上述在接收方向的相控裝置618、626、634類似。在這個(gè)相控裝置中，從調(diào)制裝置642送來(lái)的外出信號(hào)的數(shù)字化(I，Q)采樣值乘以L個(gè)復(fù)數(shù)權(quán)系數(shù)，其中L為天線元的數(shù)目，得Vi=Σj=iJgjwij,·i=1,···,L]]>從而為天線陣得到L個(gè)復(fù)數(shù)采樣值序列。復(fù)數(shù)相乘還用了一個(gè)實(shí)數(shù)定標(biāo)因子gj(j＝1，…，J)，這是從調(diào)整裝置644得到的，可用于對(duì)每個(gè)天線波束進(jìn)行獨(dú)立的功率調(diào)整。調(diào)整裝置644還指出需使用的頻率，這樣就能正確地設(shè)定權(quán)系數(shù)wij。
按照本發(fā)明的配置還可以使用一些由一個(gè)移動(dòng)臺(tái)根據(jù)它收到的信號(hào)產(chǎn)生的、附加到它發(fā)送給基站的信號(hào)上的專用波束控制位。本發(fā)明的接收機(jī)包括一個(gè)用來(lái)進(jìn)行多路分解和從接收信號(hào)中檢測(cè)這些波束控制位的裝置616。應(yīng)該在解碼器610前就進(jìn)行這種檢測(cè)，以免延遲。波束控制位送至發(fā)送單元的調(diào)整裝置644。
發(fā)送波束調(diào)整裝置644根據(jù)從信道元控制裝置612得到的信息和由移動(dòng)臺(tái)發(fā)來(lái)的波束控制位對(duì)相控裝置640進(jìn)行控制?？梢栽谠S多方面通過(guò)以不同方式修改參數(shù)αj和gj(j＝1，…，J)進(jìn)行調(diào)整。例如，可以獨(dú)立調(diào)整用某些天線波束發(fā)射的功率，或者可以將某些天線波束的方向角αj改變給定角度Δα，或者可以改變所用的天線波束的數(shù)目。采用了這些措施，就可以補(bǔ)償在無(wú)線電傳播播路徑上所出現(xiàn)的諸如衰落之類的信號(hào)質(zhì)量劣化。
在本發(fā)明的配置中，發(fā)送單元606的調(diào)整裝置644可以使所用的天線波束中的一個(gè)或幾個(gè)波束的方向從給定的方向角αj左右偏離很小的角度Δα。這樣就可以減小移動(dòng)臺(tái)會(huì)長(zhǎng)時(shí)間處于深衰落狀況的概率。如果天線波束的方向角不斷在標(biāo)稱方向角αj左右來(lái)回變動(dòng)，用這條無(wú)線電通路傳播的信號(hào)就不會(huì)一直用同一個(gè)路由。因此，這種方法可以認(rèn)為是下行方向天線分集的一種新的類型。
此外，在本發(fā)明的配置中，調(diào)整裝置644可以這樣控制相控裝置640，使得通過(guò)適當(dāng)調(diào)整權(quán)系數(shù)wij(i＝1，…，L；j＝1，…，J)和因子gj(j＝1，…，J)從天線陣得到一個(gè)具有寬天線波束的高功率信號(hào)。這樣得到的天線方向圖可以是例如一個(gè)扇區(qū)方向圖或一個(gè)全向方向圖。因此，例如非數(shù)據(jù)調(diào)制的導(dǎo)頻信號(hào)就可以用這樣的長(zhǎng)期天線方向圖發(fā)送。同樣的方法也可在發(fā)送控制信道時(shí)使用。
還有，在本發(fā)明的配置中，調(diào)整裝置644可以這樣控制相控裝置640，使得通過(guò)適當(dāng)調(diào)整權(quán)系數(shù)wij(i＝1，…，L；j＝1，…，J)和因子gj(j＝1，…，J)從天線陣得到一個(gè)或幾個(gè)具有一個(gè)頗窄的天線波束的信號(hào)，信號(hào)的最大增益的角度連續(xù)掃描小區(qū)區(qū)域。這樣得到的天線方向圖可用來(lái)發(fā)送非數(shù)據(jù)調(diào)制的導(dǎo)頻信號(hào)。
下面將說(shuō)明本發(fā)明的第二優(yōu)選實(shí)施例，在CDMA系統(tǒng)中應(yīng)用對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行模似相控的技術(shù)。
圖8為例示作為本發(fā)明第二實(shí)施例的設(shè)備的方框圖。該設(shè)備包括在接收方向的給定L個(gè)天線元700至704和在發(fā)送方向的一組天線元772至776。在這種收發(fā)機(jī)中，發(fā)送和接收天線可以是同一個(gè)天線，而用雙工濾波使不同傳輸方向相互隔離。圖中所示為對(duì)于不同的傳輸方向用的是不同的天線元。由天線元形成的陣可以是線陣、面陣(二維陣)或是全向陣。天線陣接收來(lái)自每個(gè)移動(dòng)臺(tái)的經(jīng)不同延遲從幾個(gè)方向到達(dá)L個(gè)天線元的每個(gè)元的多路徑傳播信號(hào)各天線元接到一個(gè)RX矩陣706。矩陣706對(duì)各天線元接收的模擬信號(hào)進(jìn)行相控，使得矩陣輸出708包括K個(gè)信號(hào)輸出，每個(gè)與用一個(gè)指向一個(gè)預(yù)定的信號(hào)進(jìn)入方向的天線波束接收的信號(hào)對(duì)應(yīng)。矩陣706可用諸如由一系列無(wú)源90°橋和移相器構(gòu)成的勃特勒(But-ler)矩陣之類的現(xiàn)有技術(shù)配置實(shí)現(xiàn)。用矩陣706產(chǎn)生的天線波束的數(shù)目K不必與天線元的數(shù)目L對(duì)應(yīng)。
這些天線波束因此在接收方向是通過(guò)相控各天線元接收的信號(hào)而產(chǎn)生的，而在發(fā)送方向是通過(guò)相控需由各天線元發(fā)射的信號(hào)而產(chǎn)生的。所用的這些天線波束是恒定的，它們的方向不能改變。天線波束數(shù)取決于矩陣706的配置情況，波束可以相繼設(shè)定在一些所需的角間隔上，具有所需的寬度。
矩陣輸出信號(hào)708如果必要的話加到一組低噪聲放大器710上，以補(bǔ)償電纜衰減和其他損耗。經(jīng)這樣放大的L個(gè)信號(hào)送至射頻部件712至716，受到下變頻為中頻信號(hào)和必要的濾波處理。射頻部件可按已知技術(shù)方式實(shí)現(xiàn)。
然后，這些中頻信號(hào)送至將模擬信號(hào)變換成數(shù)字采樣值的變換裝置718至722。變換可以按已知技術(shù)用市售器件進(jìn)行。通常，在變換裝置中進(jìn)行復(fù)采樣成I、Q分量的處理。
變換裝置718、720、722的輸出信號(hào)724、726、728經(jīng)RX開(kāi)關(guān)732、734、730送至一組信道元738、740、742，信道元一一對(duì)應(yīng)地接在RX開(kāi)關(guān)后。變換裝置的所有輸出信號(hào)730都加到所有的RX開(kāi)關(guān)上。因此，每個(gè)RX開(kāi)關(guān)有K個(gè)輸入信號(hào)和一個(gè)或幾個(gè)加到一個(gè)相應(yīng)信道元的輸出信號(hào)。RX開(kāi)關(guān)的作用是按照來(lái)自信道元的控制使得由一個(gè)所需天線波束接收的信號(hào)成為信道元的一個(gè)所需分量。
上述接收機(jī)結(jié)構(gòu)當(dāng)然也能以這樣的方式實(shí)現(xiàn)上面提到的這些部件(天線元700-704，放大器710，射頻部件712-716，以及變換裝置718-722)中的一個(gè)或幾個(gè)部件集成在一起或分立配置。在這種情況下，正如從事本技術(shù)工作的人員所熟知的那樣，顯然實(shí)現(xiàn)方式的細(xì)節(jié)有所改變。例如，在射頻部件結(jié)合在一個(gè)天線陣內(nèi)的這種實(shí)施方式中，就不需要放大器710了。
下面將結(jié)合圖9所示方框圖說(shuō)明本發(fā)明第二實(shí)施例的接收機(jī)中的信道元的結(jié)構(gòu)和工作情況。信道元包括一個(gè)或幾個(gè)對(duì)信號(hào)進(jìn)行解調(diào)的解調(diào)裝置804、806、808(圖中示出其中三個(gè))，一個(gè)或幾個(gè)搜索裝置802(圖中示出其中一個(gè))，一個(gè)在輸入端加有來(lái)自各接收單元的信號(hào)的分集合并器608，以及一個(gè)在輸入端加有出現(xiàn)在分集合并器608輸出端的信號(hào)的解碼器610。
RX開(kāi)關(guān)732的輸入In#1至In#k是來(lái)自變換裝置718至722的k個(gè)信號(hào)730。信道元738因此包括一個(gè)搜索單元802，其功能是從多維信號(hào)域中搜索最佳信號(hào)分量，如結(jié)合第一實(shí)施例的搜索單元所述。在本實(shí)施例中，搜索單元802通過(guò)測(cè)量RX開(kāi)關(guān)的每個(gè)輸入(對(duì)應(yīng)于從相應(yīng)方向到達(dá)的一個(gè)信號(hào)分量)的延遲分布從RX開(kāi)關(guān)的各輸入中搜索最佳信號(hào)分量。可以用與在傳統(tǒng)的瑞克接收機(jī)的搜索分支中所用的相同的方式進(jìn)行延遲分布的測(cè)量。根據(jù)測(cè)量結(jié)果，搜索單元802檢測(cè)出這些最佳信號(hào)分量各自的進(jìn)入方向和延遲。搜索單元通過(guò)向每個(gè)解調(diào)裝置提供有關(guān)所需分量的延遲的信息和將這個(gè)方向的信號(hào)從RX開(kāi)關(guān)加到相應(yīng)解調(diào)裝置使解調(diào)裝置804、806、808分別與這些最佳分量同步。
解調(diào)裝置804、806、808于是對(duì)給定信號(hào)進(jìn)行解調(diào)、監(jiān)測(cè)信號(hào)的延遲和進(jìn)入方向的變化，如果有必要的話啟動(dòng)用RX開(kāi)關(guān)接收一個(gè)新的天線波束。解調(diào)裝置的輸出信號(hào)送至分集合并器608，由分集合并器608采用適當(dāng)方式合并這些經(jīng)解調(diào)的符號(hào)，檢測(cè)所發(fā)送的信息。分集合并器的輸出信號(hào)送至解碼裝置610，由解碼裝置610進(jìn)行解交織和對(duì)信息序列解碼因此，上述接收機(jī)結(jié)構(gòu)采用模似相控實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所提出的配置。接收時(shí)，通過(guò)相控產(chǎn)生(k)個(gè)固定的天線波束，從這些天線波束接收的分量中選出一些最強(qiáng)的信號(hào)分量予以解調(diào)。隨著用戶終端設(shè)備移動(dòng)而信號(hào)進(jìn)入方向改變時(shí)，因此始終可以選出提供最佳信號(hào)強(qiáng)度的天線波束的信號(hào)予以解調(diào)。
下面將結(jié)合圖9說(shuō)明本發(fā)明第二優(yōu)選實(shí)施例的接收機(jī)結(jié)構(gòu)。
首先，用戶數(shù)據(jù)位送至編碼器614，由編碼器614用通常是卷積碼對(duì)這些數(shù)據(jù)位編碼，然后對(duì)編碼后的符號(hào)進(jìn)行交織處理。所得到的經(jīng)交織的符號(hào)送至執(zhí)行常規(guī)調(diào)制的擴(kuò)頻調(diào)制器642。所有上述這些功能都可以按已知技術(shù)執(zhí)行。
在本發(fā)明中，接收機(jī)還包括根據(jù)接收信號(hào)控制對(duì)需發(fā)送的信號(hào)進(jìn)行模擬相控的裝置802。搜索單元802根據(jù)本身的測(cè)量得知接受最佳信號(hào)分量的方向角和相應(yīng)的天線波束。搜索單元802因此已經(jīng)分配了一組解調(diào)裝置接收這些分量。在實(shí)際實(shí)現(xiàn)中，可以用搜索單元或另外一個(gè)控制單元來(lái)控制發(fā)送端。為了簡(jiǎn)便起見(jiàn)，這里僅對(duì)第一種方式加以說(shuō)明，但本發(fā)明并非限于此。無(wú)論在哪種情況下，在這兩種方式中所體現(xiàn)的本發(fā)明的想法是相同的。如前面所述，在本發(fā)明的配置中，當(dāng)向相反的發(fā)送方向發(fā)送信號(hào)時(shí)使用的是所檢測(cè)到的那些具有良好信號(hào)電平的進(jìn)入方向。
下面將結(jié)合圖8說(shuō)明發(fā)射部分的實(shí)現(xiàn)情況。發(fā)射機(jī)包括數(shù)目給定的L個(gè)天線元772、774、776，這些天線元可以就是在接收方向的那些天線元。這些天線元都接到TX矩陣770上。TX矩陣770的作用是對(duì)需發(fā)向各天線元的信號(hào)進(jìn)行相控，使得方向圖的主波束指向所需方向。TX矩陣770的輸入包括k個(gè)經(jīng)D/A變換器758至762變換成模擬形式后經(jīng)射頻部件764至768變換到射頻再加以放大的信號(hào)756。如在說(shuō)明接收端時(shí)所提到的那樣，上述這些部件在實(shí)際上可以用幾種方式實(shí)現(xiàn)，或者集成在一起，或者分別配置，這是從事本技術(shù)工作的所熟知的。
TX矩陣對(duì)輸入端的這k個(gè)信號(hào)進(jìn)行相控，使天線陣提供分別指向k個(gè)不同方向的天線波束，這些波束的方向是固定的，這些波束一起覆蓋了所需區(qū)域。與RX矩陣706類似，TX矩陣770例如可以用一個(gè)具有一系列無(wú)源的90°橋和移相器的勃特勒矩陣實(shí)現(xiàn)。用矩陣770產(chǎn)生的天線波束的數(shù)目k不必與天線元的數(shù)目L對(duì)應(yīng)。
經(jīng)調(diào)制的數(shù)據(jù)信號(hào)的搜索單元提供的控制信號(hào)746從各信道元738、740、742送至TX開(kāi)關(guān)矩陣744，通過(guò)它再加到相加裝置754。開(kāi)關(guān)矩陣744和相加裝置754的工作情況將結(jié)合圖10進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
TX開(kāi)關(guān)矩陣包括一系列分別與那些信道單元一一對(duì)應(yīng)的TX開(kāi)關(guān)900、902、904，這些開(kāi)關(guān)的輸入包括來(lái)自信道單元的需發(fā)送的已調(diào)數(shù)據(jù)信號(hào)和來(lái)自信道單元的搜索單元的控制信號(hào)746、748、750。TX開(kāi)關(guān)的輸出包括k個(gè)輸出信號(hào)746a至746i，也就是說(shuō)，輸出信號(hào)的數(shù)目與發(fā)送天線波束的數(shù)目相同。每個(gè)TX開(kāi)關(guān)的作用是根據(jù)來(lái)自本信道元的控制信號(hào)將來(lái)自本信道元的信號(hào)傳送到正確的各發(fā)送波束，與來(lái)自其他元的需傳送到相同波束的信號(hào)加在一起。TX開(kāi)關(guān)根據(jù)來(lái)自信道元的指示進(jìn)入的數(shù)據(jù)信號(hào)應(yīng)送至那些天線波束的控制信號(hào)將數(shù)據(jù)信號(hào)接到一個(gè)或幾個(gè)輸出端Txout#1至Tx-out#k。每個(gè)輸出分別是一個(gè)經(jīng)用信號(hào)電平加權(quán)的正交數(shù)字采樣值。
開(kāi)關(guān)的各個(gè)輸出746a至746i分別送至相加裝置754的相應(yīng)k個(gè)相加器906至910。每個(gè)相加器將從不同信道單元送來(lái)的需送至一個(gè)給定天線波束的數(shù)據(jù)信號(hào)數(shù)字相加在一起。輸出的采樣值的所需位數(shù)由式2*(log(n)＋m)給出，其中n為加法器的輸入數(shù)(即信道數(shù))；log為以2為底的對(duì)數(shù)；以及m為輸入采樣值的位數(shù)。
TX開(kāi)關(guān)的輸出756a至756c分別加到相應(yīng)的變換裝置758至762，再經(jīng)模擬相控矩陣加到天線陣，如前面所述。
在本發(fā)明的這個(gè)第二優(yōu)選實(shí)施例中，也可以利用移動(dòng)臺(tái)根據(jù)它接收到的信號(hào)產(chǎn)生的、附加到它向基站發(fā)送的信號(hào)上的一些專用波束控制位。如圖9所示，本發(fā)明的接收機(jī)包括從接收信號(hào)中多路分解和檢測(cè)出這些波束控制位的裝置616。為了避免延遲，應(yīng)該在解碼器610前就執(zhí)行了這樣的檢測(cè)。這些波束控制位送至信道單元的搜索單元802。
搜索單元802根據(jù)本身測(cè)量到的信息和移動(dòng)臺(tái)發(fā)來(lái)的波束控制位選出需用于發(fā)送的各天線波束。
在本發(fā)明的這個(gè)第二優(yōu)選實(shí)施例中，能以這樣一種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)以一個(gè)窄天線波束的形態(tài)掃描小區(qū)的導(dǎo)頻信號(hào)改變用于發(fā)送導(dǎo)頻信號(hào)的天線波束，使得導(dǎo)頻信號(hào)輪流用每個(gè)天線波束發(fā)送，從而導(dǎo)頻信號(hào)就逐步地對(duì)小區(qū)進(jìn)行掃描。
雖然以上是參照附圖所示實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明的，但本發(fā)明顯然并不局限于此，而應(yīng)包括所有按照所附權(quán)利要求揭示的本發(fā)明精神所作的種種修改。
例如，可以采用使天線波束在垂直和水平兩個(gè)方向均對(duì)準(zhǔn)的實(shí)施方式，因而前面所述的(α，τ)域可以理解為是一個(gè)(α，β，τ)域，其中α為垂直角，β為水平角，而τ為延遲。
在信道元中可以采用相干、非相干或差分相干調(diào)制和解調(diào)方法。例如，為了使得在移動(dòng)臺(tái)中可以進(jìn)行相干解調(diào)，基站可以在每個(gè)天線波束中包括一個(gè)不加數(shù)據(jù)調(diào)制的附加擴(kuò)頻編碼信號(hào)作為相位基準(zhǔn)?；蛘撸梢詾榇耸褂靡恍┮阎幕鶞?zhǔn)符號(hào)。
本發(fā)明的另一種實(shí)施方式包括將各信道元的數(shù)字相控裝置618至634設(shè)置在一個(gè)為所有信道元服務(wù)的一個(gè)公共相控裝置塊內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種在一個(gè)蜂窩無(wú)線網(wǎng)內(nèi)發(fā)送導(dǎo)頻信道的方法，所述蜂窩無(wú)線網(wǎng)包括每個(gè)小區(qū)至少一個(gè)與處在本小區(qū)內(nèi)的移動(dòng)臺(tái)(552，554)通信、向這些移動(dòng)臺(tái)在下行方向用隨時(shí)間改變的發(fā)送方向發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)和在控制信道上向移動(dòng)臺(tái)發(fā)送有關(guān)本系統(tǒng)的信息的基站(550)，所述方法的特征是所述基站發(fā)送至少一個(gè)用一個(gè)確定小區(qū)覆蓋區(qū)域的預(yù)定輻射圖(560)發(fā)送的第一導(dǎo)頻信道和一些在隨時(shí)間改變的發(fā)送方向(556，558)上發(fā)送的第二導(dǎo)頻信道。
2.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征是數(shù)據(jù)信號(hào)和第二導(dǎo)頻信道用相同的發(fā)送方向(556，558)發(fā)送。
3.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征是移動(dòng)臺(tái)利用從接收到的以預(yù)定輻射圖(560)發(fā)送的導(dǎo)頻信號(hào)中測(cè)出的功率，以便于進(jìn)行越區(qū)切換。
4.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征是移動(dòng)臺(tái)利用接收到的第二導(dǎo)頻信號(hào)作為相干接收數(shù)據(jù)信號(hào)的相位基準(zhǔn)。
5.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征是基站用一個(gè)包括幾個(gè)天線元的天線陣(500，700-704)接收來(lái)自移動(dòng)臺(tái)的信號(hào)；從所接收的信號(hào)中搜索測(cè)量各信號(hào)分量的進(jìn)入方向和延遲；以及在基站向移動(dòng)臺(tái)發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)時(shí)，根據(jù)所述測(cè)量結(jié)果對(duì)形成所要使用的輻射圖進(jìn)行控制。
6.按權(quán)利要求5所述的方法，其特征是移動(dòng)臺(tái)向基站發(fā)送有關(guān)本身接收到的數(shù)據(jù)信號(hào)分量的數(shù)目、功率和相對(duì)延遲的信息，基站利用所述信息形成需向移動(dòng)臺(tái)發(fā)送的數(shù)據(jù)信號(hào)的輻射圖。
7.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征是預(yù)定輻射圖(560)具有全向形式。
8.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征是在發(fā)送預(yù)定輻射圖(560)時(shí)，比在那些用作業(yè)務(wù)信道的信道上使用更大的發(fā)射功率。
9.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征是在接收預(yù)定輻射圖(560)時(shí)，比在那些用作業(yè)務(wù)信道的信道上使用更大的處理增益。
10.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征是用于隨時(shí)間改變的發(fā)送方向的輻射圖具有基本上呈波束那樣的形狀。
11.一種蜂窩無(wú)線系統(tǒng)，該蜂窩無(wú)線系統(tǒng)包括每個(gè)小區(qū)至少一個(gè)與處在本小區(qū)內(nèi)的移動(dòng)臺(tái)(552，554)通信、用控制信道向移動(dòng)臺(tái)發(fā)送有關(guān)本系統(tǒng)的信息的基站(550)，所述系統(tǒng)包括至少一個(gè)用隨時(shí)間改變的輻射圖向移動(dòng)臺(tái)(552，554)發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)的基站(550)，所述系統(tǒng)的特征是，所述系統(tǒng)包括至少一個(gè)發(fā)送至少一個(gè)用一個(gè)確定小區(qū)覆蓋區(qū)域的預(yù)定輻射圖(560)發(fā)送的第一導(dǎo)頻信道和一些在隨時(shí)間改變的發(fā)送方向上(556，558)發(fā)送的第二導(dǎo)頻信道的基站(550)。
12.按權(quán)利要求11所述的蜂窩無(wú)線系統(tǒng)，其特征是所述基站(550)包括至少一個(gè)包括幾個(gè)天線元的天線陣(500)，一組接到天線陣的射頻單元(500)，一個(gè)或幾個(gè)在輸入端加有從射頻部件(500)得到的信號(hào)、包括對(duì)用天線陣(500)發(fā)送和接收的信號(hào)進(jìn)行相控使得從天線陣得到的增益在所需方向最大的裝置(618)和一個(gè)調(diào)整本信道單元工作的控制單元(612)的信道單元(504-508)，以及從接收到的來(lái)自移動(dòng)臺(tái)的信號(hào)中分離出含有有關(guān)連接質(zhì)量信息的符號(hào)的裝置(616)，而接收機(jī)還包括一個(gè)功能上接到信道單元(504-508)的輸出端上的基帶單元(510)，以及每個(gè)信道單元(504-508)還包括搜索從移動(dòng)臺(tái)接收到的各最佳信號(hào)分量的進(jìn)入方向和延遲的裝置(604)，和根據(jù)所述測(cè)量結(jié)果和從移動(dòng)臺(tái)接收到的有關(guān)連接質(zhì)量的信息對(duì)用于發(fā)送需從基站發(fā)向移動(dòng)臺(tái)的數(shù)據(jù)信號(hào)的輻射圖的形成進(jìn)行控制的裝置(606)。
13.按權(quán)利要求11所述的蜂窩無(wú)線系統(tǒng)，其特征是基站(550)包括在與數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)送方向相同的發(fā)送方向上發(fā)送第二導(dǎo)頻信道的裝置(504-508)。
14.按權(quán)利要求12所述的蜂窩無(wú)線系統(tǒng)，其特征是每個(gè)信道單元(504-508)包括對(duì)要發(fā)送的信號(hào)進(jìn)行編碼的裝置(614)，至少一個(gè)在輸入端加有從編碼裝置(614)得到的信號(hào)的發(fā)送塊(606)，以及至少一個(gè)在輸入端加有從射頻部件(500)得到的信號(hào)的搜索塊(604)。
15.按權(quán)利要求14所述的蜂窩無(wú)線系統(tǒng)，其特征是搜索塊(604)包括輸入端加有從射頻部件(500)得到的信號(hào)的相控裝置(634)，檢測(cè)從相控裝置(634)得到的和從一定進(jìn)入方向接收到的信號(hào)是否包括具有一定延遲的所需信號(hào)分量并對(duì)所述信號(hào)分量的功率進(jìn)行測(cè)量的裝置(636)，以及測(cè)量裝置(638)，從而使得需接收的信號(hào)的所需進(jìn)入方向和延遲可以得到測(cè)量，而裝置(636)將每個(gè)檢測(cè)到的信號(hào)分量的進(jìn)入方向、延遲和功率的信息發(fā)送給本信道元的控制單元(612)。
16.按權(quán)利要求14所述的蜂窩無(wú)線系統(tǒng)，其特征是發(fā)送塊(606)包括在輸入端加有從編碼裝置(614)得到的信號(hào)的調(diào)制裝置(642)，在輸入端加有在調(diào)制裝置輸出端出現(xiàn)的信號(hào)的相控裝置(640)，以及控制相控裝置(640)使得需發(fā)送的信號(hào)的最大增益能設(shè)置在所需方向的裝置(644)。
17.按權(quán)利要求11所述的蜂窩無(wú)線系統(tǒng)，其特征是基站(550)包括至少一個(gè)包括幾個(gè)天線元的天線陣(700-704)，接到天線陣(700-704)上對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行模擬相控以使從天線陣得到的增益在所需的波瓣?duì)罘较驗(yàn)樽畲蟮难b置(706)，一組在輸入端加有經(jīng)相控的信號(hào)的射頻單元(712-716)，接到射頻單元的輸出端上對(duì)信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化的裝置(718-722)，一個(gè)或幾個(gè)在輸入端加有經(jīng)數(shù)字化的信號(hào)、包括至少一個(gè)從接收信號(hào)搜索與最強(qiáng)信號(hào)分量的進(jìn)入方向?qū)?yīng)的天線波束并測(cè)量所述分量的延遲的測(cè)量和開(kāi)關(guān)裝置(802，732)的信道單元(738-742)，以及對(duì)相控裝置(770)進(jìn)行控制使得需發(fā)送的信號(hào)的最大增益設(shè)置在所需方向的裝置(802，744)。
18.按權(quán)利要求17所述的接收機(jī)，其特征是模擬相控裝置(706)包括一系列輸出，每個(gè)輸出表示由一個(gè)指向一定方向的天線波束接收的一個(gè)信號(hào)。
19.按權(quán)利要求17所述的接收機(jī)，其特征是開(kāi)關(guān)裝置(730-734)在測(cè)量裝置(802)的控制下，使模擬相控裝置(706)的各輸出經(jīng)變換成中頻和數(shù)字化后出現(xiàn)在開(kāi)關(guān)裝置(730-734)輸入端的各所需信號(hào)加到所需的解調(diào)裝置(804-808)，而測(cè)量裝置(802)對(duì)每個(gè)解調(diào)裝置進(jìn)行控制，使每個(gè)解調(diào)裝置與加到它本身的信號(hào)同步。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種蜂窩無(wú)線系統(tǒng)和在蜂窩無(wú)線網(wǎng)內(nèi)發(fā)送導(dǎo)頻信道的方法。蜂窩無(wú)線網(wǎng)包括每個(gè)小站至少一個(gè)與本小區(qū)內(nèi)的移動(dòng)臺(tái)(552，554)進(jìn)行通信、向這些移動(dòng)臺(tái)在下行方向用隨時(shí)間改變的發(fā)送方向發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)和在控制信道上發(fā)送有關(guān)本系統(tǒng)的信息的基站。為了能盡可能有效地利用導(dǎo)頻信道，基站發(fā)送至少一個(gè)以一個(gè)確定本小區(qū)覆蓋區(qū)域的預(yù)定輻射圖發(fā)送的第一導(dǎo)頻信道和一些在隨時(shí)間改變的發(fā)送方向(556，558)上發(fā)送的第二導(dǎo)頻信道。
文檔編號(hào)H04B7/26GK1157066SQ96190676
公開(kāi)日1997年8月13日 申請(qǐng)日期1996年5月23日 優(yōu)先權(quán)日1995年5月24日
發(fā)明者伊爾卡·凱斯基塔羅, 比德·穆斯金斯基, 雅納·萊霍-斯蒂芬斯 申請(qǐng)人:諾基亞電信公司