專利名稱：產(chǎn)生定向天線波束的方法以及無線電發(fā)射機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對天線陣內(nèi)的天線進行預(yù)相控以獲得預(yù)定精度的功率平衡和/或控制中間波束的方向的方法。
背景技術(shù)：
在將來，在蜂窩無線電網(wǎng)的用戶增多和在這些系統(tǒng)內(nèi)的快速數(shù)據(jù)傳輸越來越普遍時，通過改善系統(tǒng)的性能增大系統(tǒng)容量成為基本要點。這個問題的一種解決方案是用一個或多個自適應(yīng)天線陣來代替一些扇區(qū)天線。在一個天線陣中，一些單個天線元通常相互靠近放置，即相互相隔半個波長左右。通常，為了便于Fourier變換，陣列內(nèi)的天線的個數(shù)可被2整除，而且多到足以獲得一個所希望的覆蓋區(qū)域。這種方法的基本原則是采用一些窄的輻射波束，盡可能直接地指向所希望的接收機。在使用自適應(yīng)天線陣時，通常所知道的方法主要可以分成兩組使一些輻射組指向接收機，或者從備選波束中選擇最適當(dāng)?shù)囊粋€波束。對上行鏈路傳輸來說，根據(jù)從上行鏈路接收到的信息選擇一個適當(dāng)?shù)牟ㄊ蛘咿D(zhuǎn)動一個波束。由于天線波束的方向性可以減小對其他用戶的干擾，因此頻率再用可以更為有效而且可以減小發(fā)射機的功率。
天線波束的定向通常是在數(shù)字系統(tǒng)內(nèi)用一個數(shù)字波束形成矩陣(例如數(shù)字Butler矩陣)提供的。一個信號在基帶部分分成I和Q支路，每個天線元的信號以復(fù)數(shù)方式(即相位和振幅)乘以適當(dāng)?shù)募訖?quán)系數(shù)，然后將這些天線元的所有輸出信號疊加起來。一個自適應(yīng)天線陣在這種情況下不僅包括一些天線，而且還包括一個信號處理器，信號處理器用控制算法自動地調(diào)整天線波束，將天線波束轉(zhuǎn)到測量到的最強的信號的方向。
用現(xiàn)有技術(shù)的數(shù)字波束形成矩陣產(chǎn)生天線波束的問題是對天線信號執(zhí)行相控，使得相對于一個基準天線(通常是天線陣內(nèi)的第一個天線元)成比例。因此，天線陣內(nèi)的天線元是相對于基準天線元而不是相對于天線陣內(nèi)的其他天線元進行相控的。這導(dǎo)致天線陣內(nèi)各天線元之間功率差異很大，從而導(dǎo)致選定功率放大器的大小上的一些問題，例如要將一個天線元的功率放大器選得比其他天線元的功率放大器大得多。大功率、盡可能線性的放大器，費用也大。
波束的方向性還可以用Butler矩陣和固定的相控電路以模擬方式通過生成正交輻射波束來實現(xiàn)，在所述波束中相位逐天線增大。這種方法測量出哪個波束接收到最大的信號能量，即信號最強，就選擇這個波束進行傳輸。在按照現(xiàn)有技術(shù)用一個移相網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生天線波束而無線電網(wǎng)的用戶不均勻地分散在不同天線波束的各個區(qū)域時就會出現(xiàn)問題?？赡茏顗牡那闆r是所有的無線電資源的用戶處在同一個波束的覆蓋區(qū)域內(nèi)，在這種情況下在一個有四個天線元的天線陣內(nèi)，對于一個波束需要四倍的功率。因此，情況與在一個有一個天線的系統(tǒng)內(nèi)相同，從而損失了陣列天線的增益。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種改進的波束形成矩陣。這是用一種形成定向天線波束的方法達到的，這種方法包括用一個波束形成矩陣對至少兩個天線波束信號進行定向的步驟。在這種方法中，將一個天線陣形成的一些預(yù)定天線波束信號預(yù)相控(pre-phase)成使至少一個天線波束的信號具有與其他天線波束的信號不同的相位。
此外，本發(fā)明的目的是提供一種實現(xiàn)這種方法的無線電發(fā)射機，這種無線電發(fā)射機包括一個波束形成元。在這種無線電發(fā)射機內(nèi)，波束形成元接到至少一個預(yù)相控元上，用所述預(yù)相控元將由天線陣形成的一些預(yù)定天線波束信號預(yù)相控成使至少一個天線波束的信號具有與其他天線波束的信號不同的相位。
在從屬權(quán)利要求中揭示了本發(fā)明的一些優(yōu)選實施例。
按照本發(fā)明設(shè)計的方法和系統(tǒng)的優(yōu)點是可以以一個預(yù)定的波動范圍在天線系統(tǒng)內(nèi)的不同天線之間均勻地分配功率。因此，對于所有的天線信號可以用類似甚至相同的功率放大器。這簡化了天線系統(tǒng)的設(shè)計，降低了對一個必須高功率和盡可能線性的放大器的需求。采用按照本發(fā)明設(shè)計的方法，還可以在天線波束之間產(chǎn)生一些中間波束，用這些中間波束可以使發(fā)送功率更精確地指向所希望的目標，例如蜂窩無線電系統(tǒng)內(nèi)的一個用戶終端。此外，用按照本發(fā)明設(shè)計的方法在將相同的信號(例如UMTS系統(tǒng)的公共導(dǎo)頻信號)發(fā)送給所有的天線波束時可以獲得一個覆蓋整個天線扇區(qū)的波束形狀。


下面將參考附圖結(jié)合本發(fā)明的優(yōu)選實施例對本發(fā)明進行詳細說明，在這些附圖中圖1示出了一個通信系統(tǒng)的例子；圖2a至2c示出了一種用Butler矩陣的現(xiàn)有技術(shù)的波束形成的例子；圖3a至3d示出了對天線波束進行預(yù)相控的例子；圖4示出了一種對一個發(fā)送天線波束進行預(yù)相控的配置的例子；圖5示出了一種收發(fā)信機的例子。
具體實施例方式
本發(fā)明可用于不同的無線通信系統(tǒng)，例如可用于蜂窩無線電系統(tǒng)。所用的多址通信方法并不重要。例如，可以用CDMA(碼分多址)、WCDMA(寬帶碼分多址)和TDMA(時分多址)或者它們的復(fù)合。對于所屬技術(shù)領(lǐng)域的專業(yè)人員來說，按照本發(fā)明設(shè)計的方法也可以用于應(yīng)用不同的調(diào)制方法或空中接口標準也是顯而易見的。圖1以簡化方式示出了一個可以應(yīng)用按照本發(fā)明設(shè)計的解決方案的數(shù)字數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。這是蜂窩無線電系統(tǒng)的一部分，包括一個基站104，基站104與可以固定配置、配置在交通工具內(nèi)或可由用戶本人隨身攜帶的用戶終端100和102無線電連接108和110?；揪哂幸恍┦瞻l(fā)信機。有一個從基站的收發(fā)信機到天線單元的連接，實現(xiàn)與用戶終端的無線電連接。基站還接至基站控制器106，由它將終端連接發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)的其余部分?；究刂破饕约蟹绞娇刂埔恍┡c它連接的基站?；究刂破鲀?nèi)的控制單元執(zhí)行呼叫控制、移動性管理、統(tǒng)計數(shù)據(jù)收集和信令發(fā)送。
蜂窩無線電系統(tǒng)還可以與公用電話交換網(wǎng)連接，用變碼器在公共電話交換網(wǎng)與蜂窩無線電網(wǎng)之間變換所用的不同數(shù)字編碼格式，以使它們相互兼容，例如將64kbit/s的固定網(wǎng)格式變換成蜂窩無線電網(wǎng)格式(例如為13kbit/s)和將蜂窩無線電網(wǎng)格式變換成固定網(wǎng)格式。
圖2a至2c示出了按照現(xiàn)有技術(shù)用Butler矩陣形成波束的例子。通常，這些波束是正交的。天線信號用Butler矩陣相控成使波束指向所希望的方向，最好是指向接收到最強信號的方向。在模擬實現(xiàn)中，相控是用一個移相網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)的。在數(shù)字實現(xiàn)中，信號通常在基帶部分分成I和Q分支，此后再將分支信號乘以加權(quán)系數(shù)。加權(quán)系數(shù)通常呈現(xiàn)為Aejφ形式，其中A表示振幅而φ表示相位差。在接收時，以波束專用(beam-specific)方式使這些天線元的相控輸出信號疊加。在發(fā)送時，在每個波束的主方向經(jīng)相控的天線信號以相干方式在無線電波傳播路徑上相互疊加。相控(phasing)通過規(guī)定這些信號的相位差實現(xiàn)，而相位差通過以不同方式延遲不同的信號實現(xiàn)。在信號相控中，第一天線的信號不延遲，而其他天線的信號相對第一天線的信號按比例延遲成相位差φ逐天線增大。
天線元i內(nèi)相對天線陣的第一天線元的相位差φi與天線陣的第一元的距離d成正比，如下式所示φi＝(2π/λ)i·d·sinφ(1)其中λ為天線信號(載波)的波長；i為陣內(nèi)天線元的個數(shù)；d為不同天線元之間的距離；φ為天線波束指向角。

表1表1示出了對于四個不同的天線波束的Butler矩陣的相位值。這些相位差產(chǎn)生正交的波束。
按照表1所示的例子，第一波束B1(圖2a中的210)通過不延遲陣的第一天線元200的信號、將第二天線元202的信號延遲3πλ/4乘以信號波長、將第三天線元204的信號延遲6πλ/4乘以信號波長和將第四天線元206的信號延遲9πλ/4乘以信號波長形成。所有天線元內(nèi)不同相位的信號在無線電波傳播路徑上疊加起來，形成波束B1 210。在圖2a中，虛線208表示在不同的天線元200、202、204、206內(nèi)相對天線陣的第一天線元的信號延遲比例。圖2a示出了不同的天線元的延遲增大情況和波束B1 210的方向。
第二波束(圖2b中的214)通過不延遲陣的第一天線元的信號、將第二天線元202的信號延遲πλ/4乘以信號波長；將第三天線元204的信號延遲2πλ/4乘以信號波長和將第四天線元206的信號延遲3πλ/4乘以信號波長形成。所有天線元內(nèi)不同相位的信號在無線電波傳播路徑上疊加起來，形成波束B2 214。在圖2b中，虛線212表示在不同的天線元200、202、204、206內(nèi)相對天線陣的第一天線元的信號延遲比例。圖2b示出了不同的天線元的延遲增大情況和波束B2 214的方向。
將圖2a的波束B1 210與圖2b的波束B2相比較，可見波束B1與B2由于對天線信號的不同相控而指向不同的方向。
圖2c示出了一個有四個天線波束的系統(tǒng)。在圖2c中，波束B1 210和B2 214與圖2a中的相同。波束B3 216和B4 218通過按照表1延遲天線信號提供。波束B1指向φ1方向，波束B2指向方向φ2，波束B3指向方向-φ2，而波束B4指向方向-φ1。
相位角的值、天線和天線波束的個數(shù)和天線波束的形狀可以與在圖2和表1中所示的不同；可以有例如8個天線波束，從而相應(yīng)地，這些相位角偏離上面所說明的。應(yīng)當(dāng)注意的是，這些波束可以用除Butler矩陣以外的數(shù)字波束形成矩陣而形成，或者這些波束可以用模擬方式形成。
在一種形成定向天線波束的方法中，在數(shù)字波束形成前用一個包括一些天線波束專用相控系數(shù)的預(yù)相控元對一個或多個天線波束的信號進行相控，使得至少一個天線波束信號具有與其他天線波束信號不同的相位。在預(yù)相控后，這些信號送至一個按照現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計的波束形成元，例如是一個數(shù)字Butler矩陣，在這里形成各個天線波束。
預(yù)相控的作用是在預(yù)定波動范圍內(nèi)將這些天線元的和信號的功率均勻地分配給各個天線元，或者使在這些天線波束之間形成的中間波束的功率指向一個確定方向，例如指向一個位置確定的用戶終端。已知有一些確定用戶終端位置的方法，例如確定接收信號的入射角和/或角展寬。無論選擇哪種確定位置的方法都可以應(yīng)用預(yù)相控方法。
有另一些相控系數(shù)，例如，如果天線陣包括4個天線元，可以從74個備選方案中選擇步長為π/4的一個適當(dāng)?shù)南辔徊钚蛄?。如果?個天線元，步長為π/8，就有158個相位差選擇。也可以采用更小的相位步長。
用數(shù)值計算可以找到各種情況的適當(dāng)相控系數(shù)。表2示出了在一個有4個天線元的天線陣內(nèi)或者在一個有8個天線元的天線陣內(nèi)一個相控元的相控系數(shù)的例子，采用這些相控系數(shù)可以在預(yù)定波動范圍內(nèi)將功率均勻地分配給天線陣的所有天線元。在這個表中，λ表示需相控的信號的波長。

表2相控系數(shù)可以只包括一個相位系數(shù)φ，也可以包括一個相位系數(shù)φ和一個振幅系數(shù)A，從而還可以改變信號的振幅。
可以根據(jù)進入功率放大器的信號的功率測量結(jié)果或者根據(jù)接收機的位置測量例如在一定的時隙保持相控系數(shù)恒定或者重新選擇相控系數(shù)。例如，當(dāng)不同的天線元之間的功率平衡損壞時，可以改變所需的系數(shù)個數(shù)，以便改進平衡；或者當(dāng)用戶終端移動時，使功率指向一個所希望的中間波束。
相控系數(shù)的選擇受例如天線陣內(nèi)天線元的個數(shù)、無線電系統(tǒng)所用的調(diào)制方法和為一個覆蓋整個扇區(qū)的波束所確定的波動范圍的影響。
應(yīng)當(dāng)注意的是，上述預(yù)相控方法可以通過向所有的波束發(fā)射相同的信號達到覆蓋整個天線扇區(qū)。
圖3a至3d例示了用天線相控方法產(chǎn)生的天線波束。在圖3a至3d中，天線波束304、306、308和310的方向保持相同。
圖3a示出了四個天線波束B1 304、B2 306、B3 308和B4 310。垂直軸300表示波束的振幅，而水平軸302表示方位角。
圖3b示出了相鄰波束的中間波束B1+B2 312和B3+B4 314。這些中間波束是在相同的信號饋給形成中間波束的波束時提供的。在圖3b的情況下，相同的信號饋給波束B1 304和B2 306，以及相應(yīng)饋給波束B3308和B4 310。
圖3c示出了相鄰波束B2 306和B3 308的中間波束316。這個中間波束也是在相同的信號饋給形成中間波束的波束時提供的。從圖3b至3c可以看出，中間波束的位置在產(chǎn)生波束304與306之間、308與310之間和306與308之間，從而使天線功率可以指向所希望的接收機或者發(fā)射機而不需要改變實際天線波束的方向。通過選擇適合于產(chǎn)生中間波束的波束和相控系數(shù)/振幅系數(shù)，可以為這些中間波束提供所希望的功率、方向和形狀。
圖3d示出了怎樣通過將相同的信號饋給所有的波束304、306、308和310以提供覆蓋整個天線扇區(qū)的波束318。從圖3d中可以看到，這個波束的最大功率是波動的。最大功率的波動范圍可以通過選擇相控系數(shù)加以控制。
應(yīng)當(dāng)注意的是，無線電系統(tǒng)的性質(zhì)，諸如所選的調(diào)制方法以及天線陣內(nèi)的天線元的個數(shù)之類，影響波束的形狀和最大功率的波動。
以上說明了用相位系數(shù)數(shù)字實現(xiàn)預(yù)相控方法的情況。在模擬實現(xiàn)中，預(yù)相控是用一個移相元實現(xiàn)的，例如用一個按照現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計的移相網(wǎng)絡(luò)或用一個按照現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計的延遲線。
圖4示出了一個對發(fā)送天線進行相控的配置的例子。圖4示出了用數(shù)字系統(tǒng)實現(xiàn)天線波束的情況。如果需相控的發(fā)送天線波束用模擬移相網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)，功率放大器就配置在模擬波束形成矩陣之前。要饋給各波束的信號400、402、404、406用相控元408、410、412、414預(yù)相控后送至數(shù)字波束形成矩陣416，按照圖2a至2c的例子產(chǎn)生天線波束。此后，這些信號送至功率放大器418、420、422、424，由這些功率放大器將信號的功率放大以用于發(fā)送。最后，經(jīng)放大的信號送至天線陣的天線元426、428、430、432，以發(fā)送給無線電波傳播通路。
圖5更為詳細地示出了一個收發(fā)信機518的結(jié)構(gòu)。使用定向天線波束的天線陣包括若干個分立的元500A、500B，例如8個不同的元，在接收中執(zhí)行這些天線波束的定向?？梢杂蠱個天線元，其中M為一個大于1的整數(shù)。發(fā)送可以用與接收相同的天線元，也可以用獨立的天線元500C、500D進行發(fā)送，如圖5所示。在發(fā)送和接收中也可以同時用這兩組天線。這些天線元例如以直線或平面方式排列。
在直線方式中，這些元可以排列成例如一個ULA(均勻直線天線陣)，其中各元配置在一條直線上，相隔相同的距離。在平面方式中，例如可以形成一個CA(圓形天線陣)，其中各元配置在同一平面上，例如以水平方式配置在一個圓的圓周上。因此，覆蓋這個圓的圓周的一個給定部分，例如120度甚至整個360度。原則上，可以用上述位于單一平面的天線結(jié)構(gòu)構(gòu)成一些兩維甚至三維的結(jié)構(gòu)。例如，可以通過并排配置一些ULA結(jié)構(gòu)、從而用這些元形成一個矩陣，來形成一個二維結(jié)構(gòu)。
通過這些天線元接收多路徑傳播信號。每個天線元具有為射頻部分530的獨立接收機501A、501B。
接收機501包括一個用來阻止在所希望的頻帶外的頻率的濾波器。接收機501還包括一個低噪聲放大器。此后，信號變換到中頻，或者直接變換到基帶頻率，再由模/數(shù)變換器502A、502B采樣和量化。
這些多路徑傳播信號表示成復(fù)數(shù)形式后送至一個具有程序532的數(shù)字信號處理器。
接收信號的天線形狀按對信號的數(shù)字相控定向，從而這些天線元不必是機械定向的。因此，用戶終端100、102的方向可以表示為一個復(fù)數(shù)矢量，它由一個基本單位(elementary unit)形成，通常表示為一個復(fù)數(shù)形狀，與每個天線元相應(yīng)。每個獨立的信號在加權(quán)裝置542內(nèi)乘以相應(yīng)天線元的基本單位。加權(quán)裝置542例如是上述Butler矩陣，或者更一般地說是一個M×M波束形成矩陣，其中M為天線陣內(nèi)天線元的個數(shù)。在相控裝置534內(nèi)，信號用一個包括一個加權(quán)系數(shù)或者一個相位或振幅系數(shù)的波束專用相控系數(shù)預(yù)相控。此后，這些信號可以在合并裝置536內(nèi)合并在一起。
對于射頻信號或可能使用的中頻信號，也可以執(zhí)行對信號的預(yù)相控和相控。在這種情況下，加權(quán)系數(shù)裝置542配置成與射頻部分530結(jié)合或者配置在射頻部分與模/數(shù)變換器502A、502B之間。
信道均衡器504用來補償諸如由多路徑傳播所引起干擾之類的干擾。504和536也可以是一個部件，例如是一個CDMA系統(tǒng)的RAKE接收機。解調(diào)器506從經(jīng)信道均衡的信號中取出一個比特流，所述比特流被發(fā)送給多路分路器508。多路分路器508將來自不同時隙的比特流分離到各獨立的邏輯信道。信道編碼解碼器516對不同的邏輯信道的比特流進行解碼，即判定這個比特流是否為需發(fā)送給控制單元514的信令信息，或者這個比特流是否為需發(fā)送給基站控制器106的語音編碼解碼器的語音。信道編碼解碼器516還執(zhí)行糾錯?？刂茊卧?14通過控制不同單元來執(zhí)行內(nèi)部控制任務(wù)。
此外，如果所用的無線電系統(tǒng)是一個寬帶系統(tǒng)，那末發(fā)送側(cè)的窄帶信號就要擴頻成一個寬帶信號，而在接收側(cè)將這個擴頻的寬帶信號解擴成一個窄帶信號。
多路復(fù)用器526為每個以突發(fā)脈沖串形式發(fā)送的突發(fā)脈沖串指定一個時隙。調(diào)制器524將數(shù)字信號調(diào)制到一個射頻載波上。在相控裝置540內(nèi)，信號用一個包括相位系數(shù)或者一個相位和振幅系數(shù)的波束專用相控系數(shù)預(yù)相控。因此，用預(yù)相控通過最大功率波動達到功率平衡，或者可以定向在這些天線波束之間形成的中間波束。在加權(quán)裝置538內(nèi)，信號乘以與每個天線元相應(yīng)的基本單位。這樣，可以用數(shù)字相控使天線波束指向由這些基本單位形成的復(fù)數(shù)矢量的方向。
利用數(shù)/模變換器522A、522B將信號從數(shù)字形式變換成模擬形式。各個信號分量發(fā)送給與各個天線元相應(yīng)的發(fā)射機520A、520B。
發(fā)射機包括一個可以減小帶寬的濾波器。此外，發(fā)射機用功率放大器控制發(fā)送的輸出功率。合成器512為不同的單元提供所有所需的頻率。合成器內(nèi)的時鐘可以本地控制，也可以從另一個位置，例如從基站控制器106，以集中方式控制。合成器例如用一個壓控振蕩器產(chǎn)生所需要的這些頻率。
上述功能部件，諸如預(yù)相控裝置之類，可以用多種方式實現(xiàn)，例如用由處理器執(zhí)行的軟件，或者用諸如由分立器件構(gòu)成的邏輯、ASIC(專用集成電路)或模擬移相網(wǎng)絡(luò)之類的硬件實現(xiàn)。
以上就用一個按照現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計的Butler矩陣提供的正交波束進行說明。然而，在上述的預(yù)相控方法中這些波束不必是正交的。波束可以用自由方式定向，例如可以使扇區(qū)變窄。用變窄的扇區(qū)例如可以在扇區(qū)之間達到更好的隔離，因此還能在扇區(qū)的邊緣處產(chǎn)生較窄的波束。以同樣的方式，可以降低旁瓣的電平。
這種方法可以擴展到兩維的天線陣，從而可以在水平和垂直兩個方向上形成和定向波束。
雖然以上參考附圖結(jié)合實例對本發(fā)明作了說明，但顯然本發(fā)明不局限于此，本發(fā)明可以在所附權(quán)利要求書給出的獨創(chuàng)性的思想內(nèi)以多種方式實現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種形成定向天線波束的方法，所述方法包括用一個波束形成矩陣定向至少兩個天線波束信號，其特征是對用一個天線陣形成的預(yù)定天線波束信號進行預(yù)相控，使得至少一個天線波束的信號具有與其他天線波束的信號不同的相位。
2.一種按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述方法用一個預(yù)相控元實現(xiàn)。
3.一種按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述預(yù)相控元是一個移相元。
4.一種按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述預(yù)相控元是一個延遲線。
5.一種按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述預(yù)相控元包括一些相控系數(shù)。
6.一種按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征是實現(xiàn)所述預(yù)相控元，使得天線元的和信號的功率在一個預(yù)定的波動范圍均勻分配給不同的天線元。
7.一種按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征是實現(xiàn)所述預(yù)相控元，使得在正常形成的天線波束之間形成的中間波束的功率指向一個預(yù)定的方向。
8.一種按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征是通過將相同的信號發(fā)送給所有的天線波束形成一個覆蓋整個扇區(qū)的波束。
9.一種按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述預(yù)相控元轉(zhuǎn)換至少一個天線波束的信號的相位，使得以一種預(yù)定方式達到功率平衡或功率定向。
10.一種按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述預(yù)相控元轉(zhuǎn)換至少一個天線波束的信號的相位和/或振幅，使得以一種預(yù)定方式達到功率平衡或功率定向。
11.一種按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征是根據(jù)在波束形成元后執(zhí)行的天線信號的功率測量的結(jié)果控制所述預(yù)相控元。
12.一種按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征是根據(jù)接收機的定位測量控制所述預(yù)相控元和選擇產(chǎn)生中間波束所需的天線波束。
13.一種包括一個波束形成元的無線電發(fā)射機，其特征是所述波束形成元接到至少一個預(yù)相控元(408，410，412，414)上，通過所述預(yù)相控元對用一個天線陣形成的預(yù)定天線波束信號進行預(yù)相控，使得至少一個天線波束的信號具有與其他天線波束的信號不同的相位。
14.一種按照權(quán)利要求13所述的無線電發(fā)射機，其特征是所述預(yù)相控元(408，410，412，414)是一個移相元。
15.一種按照權(quán)利要求13所述的無線電發(fā)射機，其特征是所述預(yù)相控元(408，410，412，414)是一個延遲線。
16.一種按照權(quán)利要求13所述的無線電發(fā)射機，其特征是所述預(yù)相控元(408，410，412，414)包括一些相控系數(shù)。
17.一種按照權(quán)利要求13所述的無線電發(fā)射機，其特征是所述預(yù)相控元(408，410，412，414)被實現(xiàn)為使天線元的和信號的功率在一個預(yù)定的波動范圍內(nèi)均勻分配給不同的天線元。
18.一種按照權(quán)利要求13所述的無線電發(fā)射機，其特征是所述預(yù)相控元(408，410，412，414)被實現(xiàn)為使在正常形成的天線波束之間形成的中間波束的功率指向一個預(yù)定的方向。
19.一種按照權(quán)利要求13所述的無線電發(fā)射機，其特征是通過將相同的信號發(fā)送給所有的天線波束形成一個覆蓋整個扇區(qū)的波束。
20.一種按照權(quán)利要求13所述的無線電發(fā)射機，其特征是所述預(yù)相控元轉(zhuǎn)換至少一個天線波束的信號的相位，使得以一種預(yù)定方式達到功率平衡或功率定向。
21.一種按照權(quán)利要求13所述的無線電發(fā)射機，其特征是所述預(yù)相控元(408，410，412，414)轉(zhuǎn)換至少一個天線波束的信號的相位和/或振幅，使得以一種預(yù)定的方式達到功率平衡或功率定向。
22.一種按照權(quán)利要求13所述的無線電發(fā)射機，其特征是根據(jù)在波束形成元后執(zhí)行的天線信號的功率測量結(jié)果控制所述預(yù)相控元(408，410，412，414)。
23.一種按照權(quán)利要求13所述的無線電發(fā)射機，其特征是根據(jù)接收機的定位測量控制預(yù)相控元(408，410，412，414)和選擇產(chǎn)生中間波束所需的天線波束(304，306，308，310)。
全文摘要
本發(fā)明提出的形成定向天線波束的方法包括用一個波束形成矩陣定向至少兩個天線波束信號；以及將一個天線陣形成的預(yù)定天線波束信號預(yù)相控成使至少一個天線波束的信號具有與其他天線波束的信號不同的相位。預(yù)相控用一個在數(shù)字實現(xiàn)中包括一些相控系數(shù)的預(yù)相控元實現(xiàn)。這個預(yù)相控元實現(xiàn)例如使天線元的和信號的功率在一個預(yù)定的波動范圍均勻分配給不同的天線元。
文檔編號H01Q3/40GK1455972SQ01815581
公開日2003年11月12日 申請日期2001年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2000年9月13日
發(fā)明者尤哈·伊利塔羅 申請人:諾基亞公司