專利名稱：基站設(shè)備、以及一種控制天線射束的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種接收并發(fā)送所需用戶信號(hào)的基站設(shè)備，前述待接收的信號(hào)可以沿若干不同路徑的若干不同時(shí)延到達(dá)該設(shè)備，前述設(shè)備包括一個(gè)或多個(gè)由若干元件組成的天線陣列，一個(gè)或多個(gè)信道單元，該信道單元包括相控由天線陣列發(fā)送和接收的信號(hào)，使天線陣列增益在所需方向上最大的裝置。
本發(fā)明可應(yīng)用于采用任何多址接入方法的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，尤其適用于采用碼分多址的蜂窩系統(tǒng)。碼分多址(CDMA)是一種多址接入方法，它基于擴(kuò)頻技術(shù)，并且近來已成為除現(xiàn)有FDMA和TDMA方法之外應(yīng)用于蜂窩無線系統(tǒng)的又一種多址方法。與現(xiàn)有方法相比，CDMA具有若干優(yōu)點(diǎn)，例如頻譜利用率高和頻率規(guī)劃的簡單性。已知CDMA系統(tǒng)的一個(gè)例子是寬帶蜂窩無線標(biāo)準(zhǔn)EIA/TIA IS-95。
在CDMA方法中，用戶的窄帶數(shù)據(jù)信號(hào)乘上一個(gè)其頻帶比該數(shù)據(jù)信號(hào)要寬得多的擴(kuò)頻碼，從而具有相當(dāng)寬的頻帶。在已知試驗(yàn)系統(tǒng)中，已使用了諸如1.25MHz，10MHz和25MHz的帶寬?；谙喑?，該數(shù)據(jù)信號(hào)擴(kuò)展到了可用的整個(gè)頻帶。所有用戶通過同時(shí)使用同一個(gè)頻帶來進(jìn)行發(fā)送。在基站和移動(dòng)臺(tái)的每一連接上使用一個(gè)不同的擴(kuò)頻碼，在接收機(jī)中可以基于每一用戶的擴(kuò)頻碼區(qū)分不同用戶的信號(hào)。
接收機(jī)中提供的匹配濾波器與所需信號(hào)同步、它們基于擴(kuò)頻碼識(shí)別這些信號(hào)。在接收機(jī)中通過將數(shù)據(jù)信號(hào)再次乘上發(fā)送期間所用的同一個(gè)擴(kuò)頻碼，將其恢復(fù)成原始頻帶。乘上其它擴(kuò)頻碼的信號(hào)在理想情況下不相關(guān)，并不會(huì)恢復(fù)到窄帶。因此，它們對所需信號(hào)而言以噪聲形式出現(xiàn)。最好以相互正交的方式選擇系統(tǒng)的擴(kuò)頻碼，亦即使它們不會(huì)彼此相關(guān)。
在一般的移動(dòng)電話環(huán)境中，基站和移動(dòng)臺(tái)之間的信號(hào)沿發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的若干路徑傳播。這種多徑傳播主要是因?yàn)樾盘?hào)在周圍表面上的反射所引起的。沿不同路徑傳播的信號(hào)因?yàn)槠鋫鬏敃r(shí)延不同，在不同時(shí)刻到達(dá)接收機(jī)。在CDMA中，在信號(hào)的接收過程中以與分集相同的方式處理多徑傳播。在CDMA系統(tǒng)中通常使用的接收機(jī)是一種多分支接收機(jī)結(jié)構(gòu)，其中每一分支與沿某一單獨(dú)路徑傳播的信號(hào)分量同步。每一分支是一個(gè)獨(dú)立的接收機(jī)元件，其功能是生成和解調(diào)一個(gè)接收信號(hào)分量。在傳統(tǒng)的CDMA接收機(jī)中，相干或不相干地合并不同接收機(jī)元件信號(hào)是有利的，從而得到良好的信號(hào)質(zhì)量。
CDMA系統(tǒng)也可以采用越區(qū)軟切換，其中通過使用宏分集，移動(dòng)臺(tái)可以同時(shí)與若干基站通信。因此在越區(qū)切換期間移動(dòng)臺(tái)的連接保持較高質(zhì)量，用戶不會(huì)感覺到連接中的中斷。
這樣，其它連接在所需連接中引起的干擾在接收機(jī)中以均勻分布的噪聲形式出現(xiàn)。當(dāng)在角度域中根據(jù)接收機(jī)所檢測的信號(hào)的進(jìn)入方向考察信號(hào)時(shí)，這一點(diǎn)也成立。因此，在接收機(jī)中其它連接在所需連接中引起的干擾也在角度域中分布，即干擾相當(dāng)均勻地分布在不同的進(jìn)入方向上。
CDMA的容量可以通過頻譜利用率來測量，已經(jīng)通過扇區(qū)化得到了進(jìn)一步改進(jìn)。將小區(qū)劃分成所需大小的扇區(qū)，這些扇區(qū)由定向天線提供服務(wù)。這樣在基站接收機(jī)中可以大幅度減少移動(dòng)臺(tái)所引起的相互噪聲值。這一點(diǎn)基于以下事實(shí)一般干擾均勻分布在不同進(jìn)入方向上，因而其數(shù)量可以通過扇區(qū)化減少。自然可以在傳輸?shù)膬蓚€(gè)方向上都實(shí)現(xiàn)扇區(qū)化。扇區(qū)化所提供的容量上的收益正比于扇區(qū)的數(shù)量。
扇區(qū)化的小區(qū)還可以采用一種特殊形式的軟越區(qū)切換，即更軟越區(qū)切換，其中移動(dòng)臺(tái)通過同時(shí)與兩個(gè)扇區(qū)通信來執(zhí)行從其中一個(gè)扇區(qū)到另一個(gè)扇區(qū)的軟越區(qū)切換。盡管軟越區(qū)切換提高了連接質(zhì)量，扇區(qū)化增加了系統(tǒng)容量，可是多個(gè)移動(dòng)臺(tái)的移動(dòng)自然導(dǎo)致了這些移動(dòng)臺(tái)執(zhí)行若干從一個(gè)扇區(qū)到另一個(gè)扇區(qū)的越區(qū)切換。這增加了基站控制器處理容量的負(fù)荷。若干越區(qū)軟切換也產(chǎn)生了若干移動(dòng)臺(tái)同時(shí)與多于一個(gè)(通常是兩個(gè))扇區(qū)通信的情況，從而因?yàn)橐苿?dòng)臺(tái)的信號(hào)可在較寬扇區(qū)中收聽而喪失了扇區(qū)化所增加的容量。
利用不同的已知多址接入干擾消除(IC)方法和多用戶檢測(MVD)也已經(jīng)減少了CDMA系統(tǒng)的多址干擾。這些方法最適合減少用戶所在小區(qū)中產(chǎn)生的干擾，從而與不具有干擾消除功能的系統(tǒng)相比，系統(tǒng)的容量可以增加將近一倍。但是，這些方法與已知技術(shù)相比并沒有大幅度提高基站的覆蓋面積。并且IC/MVD技術(shù)的實(shí)現(xiàn)很復(fù)雜，因而它們主要應(yīng)用于上行方向。
另一種已得到發(fā)展的方法是SDMA(空分多址)方法，其中基于用戶的位置來區(qū)分用戶。這通過根據(jù)移動(dòng)臺(tái)的位置將基站的接收器天線射束調(diào)整到所需方向來執(zhí)行。為此，系統(tǒng)采用自適應(yīng)天線陣列，即相控天線，并處理接收的信號(hào)，通過接收的信號(hào)來跟蹤移動(dòng)臺(tái)。
對CDMA而言，使用SDMA提供了若干優(yōu)于現(xiàn)有方法之處，比如扇區(qū)化。如果在扇區(qū)化過程中為增加頻譜利用率而窄化扇區(qū)射束，則從一個(gè)扇區(qū)到另一個(gè)扇區(qū)需執(zhí)行的越區(qū)切換數(shù)量也增加了。這相應(yīng)地對基站控制器所需的計(jì)算容量增加了許多負(fù)荷。
有關(guān)SDMA的應(yīng)用，其背景技術(shù)在A.F.Naguib A.PaulrajPerformance of CDMA Cellular Networks with Base-station AntennaArrays(國際數(shù)字通信蘇黎士研討會(huì)會(huì)議論文集，頁碼87-100，蘇黎士，瑞士，1994年3月)，此處列出以資參考。在SDMA中通過天線陣列接收信號(hào)，并通過數(shù)字信號(hào)處理來整形所接收的信號(hào)，使天線的方向性模式適于接收機(jī)中整形之后的各階段處理。在現(xiàn)有技術(shù)裝置中，整形接收信號(hào)以最大化所需信號(hào)的信噪比。以下述方式對接收信號(hào)進(jìn)行整形天線陣列的方向性模式最小化所需信號(hào)中其它連接所引起的干擾。在根據(jù)前述參考資料的裝置中，對每個(gè)檢測出的信號(hào)分量進(jìn)行單獨(dú)的射束整形，即在整形前必須知道脈沖響應(yīng)。
G.Xu，H.Liu，W.J.Vogel，H.P.Lin，S.S.Jeng和G.W.Tor-rence所著的Experimental Studies of Space-Division-Multiple-Access Schemes for Spectral Efficient Wireless Communications(IEEE Int.Conf.On Comn.ICC 1994，New Orleans，USA，IEEE1994)一文中公開了一種應(yīng)用SDMA的方法，其中對發(fā)射機(jī)天線的方向性模式的形狀進(jìn)行控制。此處將該文列出以資參考。但是，它所公開的方法僅適用于傳輸?shù)膬蓚€(gè)方向位于同一個(gè)頻率的系統(tǒng)。
本發(fā)明的目的在于實(shí)現(xiàn)一種基站設(shè)備和一種控制發(fā)送天線的方法，與現(xiàn)有CDMA系統(tǒng)相比，通過它們可以進(jìn)一步提高頻譜利用率，因而該設(shè)備的技術(shù)實(shí)現(xiàn)仍將是有利的，其中即使在無線電波傳播條件惡劣的情況下，基站和移動(dòng)臺(tái)之間也能維持良好的連接質(zhì)量。本發(fā)明的目的在于，利用一種新類型的多維搜索和移動(dòng)臺(tái)發(fā)送的連接質(zhì)量信息，在CDMA環(huán)境中有效地應(yīng)用SDMA。本發(fā)明的應(yīng)用不需要傳輸?shù)膬蓚€(gè)方向均位于同一個(gè)頻率。
這通過前文中所描述的基站設(shè)備類型來實(shí)現(xiàn)，其特征在于，信道單元包括搜索接收信號(hào)分量進(jìn)入方向和時(shí)延的裝置，以及基于所述信息控制相反傳輸方向的相控裝置的裝置。
本發(fā)明還涉及在基站設(shè)備中控制天線射束的一種方法，在該方法中，若干元件所組成的天線陣列通過相控待發(fā)送和接收的信號(hào)，使天線陣列增益在所需方向上最大來進(jìn)行信號(hào)的發(fā)送和接收。根據(jù)本發(fā)明的方法的特征在于，在基站設(shè)備中搜索移動(dòng)臺(tái)所接收的信號(hào)分量的進(jìn)入方向和時(shí)延，并基于所述測量控制相反傳輸方向上對待發(fā)送信號(hào)的相控。
與傳統(tǒng)蜂窩系統(tǒng)，包括采用CDMA方法的系統(tǒng)相比，根據(jù)本發(fā)明的方法提供了好得多的頻譜利用率。該方法既將可用信道的數(shù)量增加了一個(gè)10到100的因子，又將基站覆蓋面積的大小增加了一個(gè)5到10的因子。這基于下述事實(shí)如果基站在從移動(dòng)臺(tái)接收信號(hào)分量的方向上的信號(hào)傳輸期間對信號(hào)進(jìn)行有效地控制，則下行傳輸方向上對其它用戶的干擾將大幅度減少。
根據(jù)本發(fā)明的第一優(yōu)選實(shí)施例，可以在基帶上數(shù)字化地執(zhí)行信號(hào)處理，因而可以通過相控接收信號(hào)直接將天線射束調(diào)整到所需方向。在本發(fā)明的第二優(yōu)選實(shí)施例中，以模擬方式執(zhí)行信號(hào)的相控，從而得到許多固定的天線射束，從中選出接收所需信號(hào)最佳分量的射束用于接收。
下面結(jié)合根據(jù)附圖的例子更詳細(xì)地描述本發(fā)明的各個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，其中

圖1說明了信號(hào)在移動(dòng)臺(tái)和基站之間的多徑傳播；圖2a說明了由信號(hào)多徑傳播所引起的時(shí)域上的散射；圖2b說明了由信號(hào)多徑傳播引起的到達(dá)角域上的散射；圖3說明了控制基站天線射束，使之朝向移動(dòng)臺(tái)的可能性；圖4示出了一種自適應(yīng)天線陣列的可能實(shí)現(xiàn)；圖5是說明根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的可能結(jié)構(gòu)的框圖；圖6a和6b是說明單個(gè)信道元件結(jié)構(gòu)的兩個(gè)例子的框圖；圖7是說明根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的另一種可能例子的框圖；圖8a和8b說明了單個(gè)信道元件可選結(jié)構(gòu)的兩個(gè)例子；圖9更具體地說明了單個(gè)信道元件結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子。
下面將以CDMA系統(tǒng)為例，更詳細(xì)地描述根據(jù)本發(fā)明的方法和設(shè)備，但是因?yàn)楸景l(fā)明也可以應(yīng)用于其它多址接入方法，基于下面的描述，對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言上述這一點(diǎn)是很明顯的，所以本發(fā)明的描述并不局限于CDMA系統(tǒng)。
圖1說明了蜂窩系統(tǒng)中傳送的信號(hào)的典型多徑傳播。該圖示出了基站100和與該基站通信的移動(dòng)用戶設(shè)備102。蜂窩無線系統(tǒng)的一個(gè)特征屬性在于，移動(dòng)臺(tái)被反射和散射無線電波的表面所包圍。這些表面可能是，例如建筑物和自然形成的壁壘，如山脈和丘陵。移動(dòng)臺(tái)一般以全向天線模式發(fā)射。該圖示出了由移動(dòng)臺(tái)發(fā)出的一些射束112，114，116。位于移動(dòng)臺(tái)附近的表面104，108反射所發(fā)射的信號(hào)，后者因而沿若干不同路徑到達(dá)基站100的天線，但是不同信號(hào)分量之間的時(shí)延卻相當(dāng)小。位置較遠(yuǎn)的反射表面，即該圖中的106，比如是較大的建筑物和山脈，產(chǎn)生的信號(hào)分量114到達(dá)基站100的時(shí)間更是在若干，甚至是幾十微秒之后。地面上也可能存在障礙物110阻止了移動(dòng)臺(tái)和基站間的直接連接。
圖2a說明了在時(shí)域上，基站接收機(jī)中信號(hào)多徑傳播所引起的信號(hào)分量瞬態(tài)時(shí)延的一個(gè)例子。該示意圖的水平軸200表示時(shí)間，而垂直軸202表示接收信號(hào)的功率。在圖2a的例子中，基站接收機(jī)檢測到三組信號(hào)分量204，206，208，這些信號(hào)分量在不同時(shí)刻到達(dá)接收機(jī)，其中分量208比其它分量的時(shí)延要大得多。
如圖1的例子所示，不同信號(hào)分量不僅在不同時(shí)刻到達(dá)，而且從不同方向到達(dá)。因此可以認(rèn)為信號(hào)不僅在時(shí)域中散射，而且在角度域中散射。這可以由該信號(hào)的到達(dá)角(AOA)來進(jìn)行描述。圖2b將基站接收機(jī)中，由信號(hào)的多徑傳播引起的瞬態(tài)散射作為到達(dá)角的函數(shù)的例子予以說明。圖2b的垂直軸202表示接收信號(hào)分量的功率，水平軸210則表示到達(dá)角。在圖2b的例子中，信號(hào)分量212，214從兩個(gè)方向到達(dá)。
在較大小區(qū)，即所謂的宏小區(qū)中基站天線位置較高，信號(hào)分量通常僅以少數(shù)不同的到達(dá)角到達(dá)天線，這些到達(dá)角通常在移動(dòng)臺(tái)和基站間的直達(dá)射線附近。在較小的微小區(qū)中，基站天線位置通常低于建筑物的頂部，因?yàn)榕c移動(dòng)臺(tái)相同，基站周圍也經(jīng)常環(huán)繞著若干反射表面，所以信號(hào)分量的到達(dá)角就會(huì)有較大的不同。
以上描述了上行傳輸方向上的多徑傳播。很自然地，在相反的下行方向上也會(huì)發(fā)生相應(yīng)現(xiàn)象。也可以認(rèn)為多徑路由在兩個(gè)方向上基本對稱，因?yàn)樯⑸浜头瓷鋵︻l率的依賴不大。但是，應(yīng)當(dāng)注意到快速信號(hào)衰落在不同傳輸方向上是相互獨(dú)立的。因此，如果基站檢測到某個(gè)信號(hào)分量從移動(dòng)臺(tái)以到達(dá)角α0到達(dá)，除非出現(xiàn)快速衰落，否則發(fā)送一個(gè)具有相同角度α0的信號(hào)將會(huì)將該信號(hào)導(dǎo)向該移動(dòng)臺(tái)的方向。
基于以上描述，可以認(rèn)為蜂窩系統(tǒng)典型的多徑傳播環(huán)境將導(dǎo)致基站接收這樣的信號(hào)，該信號(hào)在時(shí)域中分布成時(shí)延不同的若干分量，而在角度域中分布成從若干不同方向到達(dá)的分量。因?yàn)橛脩粼O(shè)備的移動(dòng)，這兩種分布輪廓隨時(shí)間變化，但是其變化相當(dāng)慢，即在數(shù)秒范圍內(nèi)，并且可以與這些輪廓同步并加以監(jiān)視。
因此，接收信號(hào)分量的特征在于以上描述的多維性，上面以時(shí)間—角度域，即(α，τ)域?qū)ζ溥M(jìn)行說明，它可以應(yīng)用于根據(jù)本發(fā)明的基站以改進(jìn)對需接收信號(hào)的檢測。在根據(jù)本發(fā)明的方法中，在多維信號(hào)域中搜索接收信號(hào)的最佳信號(hào)分量，利用這些分量以下述方式控制接收機(jī)最好能對檢測到的分量進(jìn)行合并和檢測。信號(hào)質(zhì)量的最簡單的標(biāo)準(zhǔn)可以是接收功率值，但也可以是可用的其它標(biāo)準(zhǔn)，例如信噪比。
根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備采用自適應(yīng)天線陣列，后者是由若干不同元件組成的天線陣列。圖4說明了自適應(yīng)天線陣列的一種可能實(shí)現(xiàn)，它可以應(yīng)用于本發(fā)明的第一優(yōu)選實(shí)施例。天線陣列包括L個(gè)天線元件400，402，404，這些元件可以例如是全向天線。每一天線元件連接到射頻部件406，408，410，這些部件根據(jù)已知技術(shù)將接收信號(hào)轉(zhuǎn)換成中頻并將該信號(hào)采樣成(I，Q)分量。得到的復(fù)樣本隨后在乘法器412，414，416中乘上相應(yīng)的復(fù)加權(quán)系數(shù)Wi，其中i＝1，…，L。已經(jīng)過相乘處理的樣本422，424，426通過一個(gè)加法器418應(yīng)用于接收機(jī)的其它部件。
復(fù)加權(quán)系數(shù)Wi根據(jù)一種通常自適應(yīng)的算法選出，其方式應(yīng)能實(shí)現(xiàn)所需形狀的天線模式。這種整形接收信號(hào)的方式可以稱為信號(hào)的數(shù)字相控，因?yàn)樗槍鶐蠑?shù)字化信號(hào)執(zhí)行，但是基于這種整形可以使接收信號(hào)天線增益朝向所需方向。這樣的天線陣列可以由定向或全向天線元件組成。調(diào)整從不同天線獲得的信號(hào)相位并組合這些相控信號(hào)產(chǎn)生了所需方向上的虛天線射束。也可以對待發(fā)射的信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的處理，從而實(shí)現(xiàn)所需的輻射圖。
圖3說明了天線陣列如何產(chǎn)生一個(gè)到達(dá)角為α的發(fā)向移動(dòng)臺(tái)308的強(qiáng)定向射束310，前述天線陣列由包含4個(gè)元件300，302，304，306的一個(gè)均勻空分線性組組成。還形成了一組較小的旁瓣312到316。這種方向性可以由信號(hào)相控來實(shí)現(xiàn)，而不需要天線是定向的。
在根據(jù)本發(fā)明的裝置中，通過在角度域中定向的，并且由采用時(shí)間—角度分集的新類型接收機(jī)產(chǎn)生的天線射束來減少接收機(jī)的多址干擾。在根據(jù)本發(fā)明的裝置中，從接收信號(hào)測得的到達(dá)角也可以用于發(fā)射方向，從而在兩個(gè)傳輸方向上改進(jìn)連接質(zhì)量。
下面將首先描述本發(fā)明的第一優(yōu)選實(shí)施例，它涉及在CDMA系統(tǒng)中應(yīng)用信號(hào)的數(shù)字相控。
在基站中使用的，采用時(shí)間—角度分集的接收機(jī)包括數(shù)字接收機(jī)裝置，它可以在兩維(α，τ)域中監(jiān)控接收的信號(hào)分量并解調(diào)所需的信號(hào)分量。在解調(diào)之前，對接收的數(shù)字化信號(hào)樣本進(jìn)行相控，藉以使接收信號(hào)的天線增益朝向所需信號(hào)進(jìn)入方向。在優(yōu)選實(shí)施例中，相控所產(chǎn)生的天線射束是具有預(yù)定形狀的射束，其形狀由加權(quán)系數(shù)Wi和天線形狀決定。如果天線射束的形狀保持不變，那么可以容易地計(jì)算出每個(gè)最大增益角的這些系數(shù)。這樣就可以迅速地調(diào)整相控，因?yàn)樗鼉H依賴于一個(gè)參數(shù)，即到達(dá)角α。
在根據(jù)本發(fā)明的方法中，不需要應(yīng)用已知的復(fù)雜技術(shù)，比如MVSIC的估算到達(dá)角，也不需要自適應(yīng)算法，如LMS和DMI。盡管這些算法能夠計(jì)算出待接收信號(hào)的優(yōu)化射束形狀，從而通過將天線模式的零點(diǎn)定向到干擾源，可以最大化所需信號(hào)的信噪比，但這在CDMA中并不是必需的，因?yàn)槿缟纤觯贑DMA中干擾信號(hào)分布成不具有任何明顯的干擾源方向的相似噪聲。因此在干擾均勻分布的環(huán)境中，使具有預(yù)定形狀的天線射束的最大增益角朝向接收最佳信號(hào)分量的方向就已足夠。與現(xiàn)有技術(shù)相比，這使實(shí)現(xiàn)一種較簡單的接收機(jī)成為可能。
在根據(jù)本發(fā)明的方法中，接收機(jī)在(α，τ)域中搜索所需的信號(hào)分量。這通過使接收的擴(kuò)頻信號(hào)與所需的擴(kuò)頻碼互相關(guān)，并比較得到的測量結(jié)果和給出的閾值來進(jìn)行。這種搜索可以理解成天線射束掃描給定區(qū)域，同時(shí)進(jìn)行信道脈沖響應(yīng)測量和收集從每個(gè)方向上接收的終端設(shè)備的信號(hào)能量。接收機(jī)檢測出接收最佳信號(hào)的方向和碼相位，并分配所需數(shù)量的解調(diào)裝置以與這些信號(hào)分量同步并接收這些信號(hào)分量。最好在接收機(jī)中合并接收的解調(diào)信號(hào)分量。對最佳信號(hào)分量的搜索不斷進(jìn)行，并且如果需要?jiǎng)t改變解調(diào)裝置的分配。
因此，接收機(jī)在任何時(shí)刻都知道接收來自移動(dòng)臺(tái)的最佳信號(hào)分量的方向。該信息也可以在下行方向上應(yīng)用于根據(jù)本發(fā)明的基站設(shè)備。這可以例如以下述方式進(jìn)行發(fā)送機(jī)—接收機(jī)的控制器通知該發(fā)送機(jī)單元檢測到有效信號(hào)分量的方向。發(fā)送機(jī)單元可以調(diào)整自適應(yīng)天線陣列要發(fā)射的信號(hào)的相位，使天線射束最大增益角朝向所需方向?？梢杂幸粋€(gè)或多個(gè)發(fā)送射束，其數(shù)量也可以不同于接收機(jī)射束的數(shù)量。
本方法還在下行方向上清除了大量干擾。發(fā)射所使用的天線陣列可以與接收所用的天線陣列相同。它也可以是一個(gè)不同的天線陣列。信號(hào)相控的執(zhí)行方式與接收期間相同，使用多個(gè)加權(quán)系數(shù)。
在根據(jù)本發(fā)明的裝置中，也可以利用測得的信號(hào)分量時(shí)延，故意使待發(fā)送的信號(hào)分量時(shí)延彼此不同，因而終端設(shè)備能以長于一個(gè)擴(kuò)展碼比特，即一個(gè)碼片的時(shí)間差接收這些分量。在這樣一種情況下，傳統(tǒng)瑞克接收機(jī)能區(qū)分接收的信號(hào)以使用多徑分集。
在延遲擴(kuò)展很大的環(huán)境中，通過在發(fā)送期間提供相互時(shí)延差給這些分量，根據(jù)本發(fā)明的裝置可用于補(bǔ)償沿不同路徑傳播的分量的相互時(shí)延，因而終端設(shè)備更容易測量脈沖響應(yīng)。這基于下述事實(shí)因?yàn)楦鶕?jù)本發(fā)明的方法可以在終端設(shè)備接收的信號(hào)中減少時(shí)延擴(kuò)展，所以能夠相應(yīng)地減少終端設(shè)備中脈沖響應(yīng)測量窗口的大小，從而得到較好的信道估計(jì)。
根據(jù)本發(fā)明的裝置可用于例如現(xiàn)有技術(shù)移動(dòng)臺(tái)，后者不斷地根據(jù)從基站接收到的信號(hào)對連接質(zhì)量進(jìn)行測量。該信息可以包括有關(guān)移動(dòng)臺(tái)接收到的信號(hào)分量數(shù)量的數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明的裝置可以利用下行方向上定向發(fā)送天線射束時(shí)移動(dòng)臺(tái)所進(jìn)行的連接質(zhì)量測量結(jié)果。
移動(dòng)臺(tái)將它所收集的測量結(jié)果發(fā)送給基站?；趶囊苿?dòng)臺(tái)接收的信息和它自己進(jìn)行的測量結(jié)果，基站可以改變它用于向移動(dòng)臺(tái)發(fā)送信號(hào)的天線射束的數(shù)量，形狀或方向。可以逐漸實(shí)現(xiàn)這些改變，以使移動(dòng)臺(tái)能跟蹤改變信號(hào)。
基站也可以使用它從移動(dòng)臺(tái)接收的連接質(zhì)量信息以在測量結(jié)果表明前述步驟沒有改善移動(dòng)臺(tái)中信號(hào)質(zhì)量時(shí)，調(diào)整每一天線射束的發(fā)送功率。
以上描述的方法的優(yōu)點(diǎn)之一在于，例如在一種衰落惡劣的情況下，移動(dòng)臺(tái)可以向基站發(fā)送一個(gè)請求以改變信號(hào)發(fā)送中所用的天線射束的參數(shù)，例如方向，形狀和數(shù)量，從而可以迅速提高移動(dòng)臺(tái)所接收的信號(hào)質(zhì)量。
現(xiàn)有技術(shù)CDMA系統(tǒng)在功率測量中采用導(dǎo)頻信號(hào)以使移動(dòng)臺(tái)能進(jìn)行相干接收，前述導(dǎo)頻信號(hào)由每一基站發(fā)送并用于基站的識(shí)別。在已知系統(tǒng)中，導(dǎo)頻信號(hào)是一個(gè)數(shù)據(jù)未經(jīng)調(diào)制的擴(kuò)頻編碼信號(hào)，將其發(fā)射到基站覆蓋區(qū)的方式與實(shí)際業(yè)務(wù)量信道相同。
以根據(jù)本發(fā)明的方式實(shí)現(xiàn)的CDMA系統(tǒng)可以應(yīng)用這樣一種方法以發(fā)送導(dǎo)頻信號(hào)，該方法在數(shù)據(jù)信號(hào)的發(fā)送和接收中采用隨時(shí)間變化的天線射束。然后就可以在不隨時(shí)間變化的發(fā)送方向上發(fā)送第一導(dǎo)頻信號(hào)，并在隨時(shí)間變化的發(fā)送方向上發(fā)送第二導(dǎo)頻信號(hào)，該方向可以對應(yīng)于數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)送中所使用的發(fā)送方向。
因此，可以使用具有不隨時(shí)間變化的發(fā)送方向的導(dǎo)頻信號(hào)來檢測基站，并用于功率測量以檢測是否需要越區(qū)切換。因?yàn)樗玫奶炀€方向性模式不同于數(shù)據(jù)信號(hào)模式，所以該信號(hào)不能用作相干檢測的基準(zhǔn)。為此可以使用一個(gè)導(dǎo)頻信號(hào)，該信號(hào)以與每個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)相同的天線模式發(fā)送，因而沿與實(shí)際數(shù)據(jù)信號(hào)相同的路徑傳播，使移動(dòng)臺(tái)能夠進(jìn)行相干檢測。
在根據(jù)本發(fā)明的裝置中，可以進(jìn)一步采用相當(dāng)窄的天線射束發(fā)送導(dǎo)頻信號(hào)，并可以以下述方式定向該天線射束最大增益角使天線射束掃描小區(qū)區(qū)域。因此，包含導(dǎo)頻信號(hào)的天線射束象燈塔一樣掃描小區(qū)，從而避免了向整個(gè)小區(qū)區(qū)域發(fā)送連續(xù)導(dǎo)頻信號(hào)。導(dǎo)頻信號(hào)也可以通過若干掃描天線射束發(fā)送，控制這些射束的相位使其不重迭?；驹诳刂菩诺郎贤ㄖ苿?dòng)臺(tái)導(dǎo)頻信號(hào)掃描每一區(qū)域的時(shí)刻。
下面將描述根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的設(shè)備的結(jié)構(gòu)。圖5是說明根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備結(jié)構(gòu)的框圖。該設(shè)備包括一個(gè)由L個(gè)單獨(dú)的天線元件組成的天線陣列500。該天線陣列可以是線性的，平面的(二維的)或全向的。天線陣列500通過L個(gè)元件中的每一個(gè)從每個(gè)移動(dòng)臺(tái)接收在若干不同方向的不同路徑上延遲的多徑傳播信號(hào)，進(jìn)行預(yù)放大，將該信號(hào)轉(zhuǎn)換成中頻，并數(shù)字化所有的L個(gè)信號(hào)。得到的L個(gè)數(shù)字復(fù)I，Q樣本514提供給信道元件504，506，508的輸入。
每個(gè)與基站通信的活躍移動(dòng)臺(tái)由一個(gè)信道元件提供服務(wù)，后者對接收信號(hào)和待發(fā)送的信號(hào)都進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理。下面將更詳細(xì)地予以描述。每一信道元件包括一個(gè)(α，τ)接收機(jī)和一個(gè)相應(yīng)的發(fā)射機(jī)。信道元件在發(fā)送方向和接收方向上都通過信號(hào)相控實(shí)現(xiàn)天線射束的數(shù)字整形功能。
在接收方向上，信道元件在角度一空間域上濾波信號(hào)，解調(diào)接收的信號(hào)分量，并在分集合并器中將它們合并，最后解碼從移動(dòng)臺(tái)接收到的，并已經(jīng)合并的信號(hào)。得到的用戶數(shù)據(jù)比特進(jìn)一步輸送給基帶單元510，后者將它們前轉(zhuǎn)給網(wǎng)絡(luò)的其它部分。
在發(fā)送方向上，用戶數(shù)據(jù)比特從網(wǎng)絡(luò)的其它部分到達(dá)基帶單元510，后者將它們前轉(zhuǎn)到正確的信道元件504到508，它們在信道元件中編碼，由擴(kuò)頻碼進(jìn)行調(diào)制，并經(jīng)受待發(fā)送信號(hào)的相控，相控決定了待發(fā)送天線射束的方向。得到的L個(gè)信號(hào)輸送給天線陣列502的L個(gè)元件的每一個(gè)。實(shí)際上接收和發(fā)送天線陣列500，502可以是不同的，也可以由同一個(gè)物理天線陣列實(shí)現(xiàn)，其中通過適當(dāng)?shù)碾p工濾波來分隔發(fā)送方向和接收方向。
在發(fā)送天線陣列502中，從每一信道元件到達(dá)的信號(hào)和待發(fā)往每一天線元件的信號(hào)都轉(zhuǎn)換成模擬形式，轉(zhuǎn)移到射頻并通過天線元件發(fā)送。
在根據(jù)本發(fā)明的裝置中，盡管以上描述為簡單起見說明在每一組中有相同數(shù)量的L個(gè)元件，但發(fā)送和接收天線陣列當(dāng)然可以包含不同數(shù)量的天線元件。該圖還示出了一個(gè)控制部件512，它控制設(shè)備不同單元的操作，比如根據(jù)來自基站控制器的消息分配信道單元給不同的連接。
圖6a是說明根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的設(shè)備中信道元件的結(jié)構(gòu)的框圖。信道元件包括一個(gè)或若干個(gè)數(shù)字接收機(jī)單元600，602，在該圖中示出了其中兩個(gè)，一個(gè)或多個(gè)搜索器單元604，在該圖中示出了其中之一，一個(gè)分集合并器608，其輸入包括一個(gè)來自接收機(jī)單元的信號(hào)，一個(gè)解碼器610，在分集合并器608的輸出中可見的一個(gè)信號(hào)連接到它的輸入端，以及控制裝置612。從天線陣列到達(dá)的L個(gè)數(shù)字復(fù)I，Q樣本514輸送給所有數(shù)字接收機(jī)單元600，602和搜索器單元604的輸入端。如果在發(fā)送機(jī)—接收機(jī)中采用根據(jù)本發(fā)明的裝置，則根據(jù)本發(fā)明的發(fā)送機(jī)—接收機(jī)還包括一個(gè)編碼器614和一個(gè)數(shù)字發(fā)送單元606。
首先結(jié)合圖6a來考察數(shù)字搜索器單元604的操作。與傳統(tǒng)瑞克接收機(jī)相同，搜索器單元的功能是在接收信號(hào)中搜尋所需的信號(hào)分量。在根據(jù)本發(fā)明的裝置中，一種新類型的搜索器單元不斷在(α，τ)域中監(jiān)控接收信號(hào)，搜尋有用信號(hào)分量并給出其參數(shù)，即到達(dá)角(AOA)和時(shí)延輪廓給控制裝置612，后者相應(yīng)地分配所需數(shù)量的接收機(jī)單元以解調(diào)最佳分量。根據(jù)本發(fā)明的接收機(jī)當(dāng)然也可以以下述方式實(shí)現(xiàn)信道元件不包括單獨(dú)的控制裝置612，而是由搜索器單元604將有關(guān)待監(jiān)控的信號(hào)分量的信息直接前轉(zhuǎn)給接收機(jī)分支600，602。
搜索器單元包括裝置634以控制由天線陣列射頻元件提供的信號(hào)的相位，以及裝置636，用于檢測從相控裝置634輸出中得到的信號(hào)是否包含一個(gè)以給定時(shí)延接收的信號(hào)分量，并用于測量該信號(hào)分量的質(zhì)量。搜索器單元還包括裝置638，用于以下述方式控制前述相控裝置634和測量裝置636能夠測量接收信號(hào)的進(jìn)入方向和時(shí)延。
用于相控由天線陣列射頻元件提供的信號(hào)的裝置634，可以例如通過以上描述并在圖4中示出的類型的設(shè)備實(shí)現(xiàn)，該設(shè)備包括信號(hào)與復(fù)系數(shù)Wi(i＝1，…，L)相乘，由此可以確定在相控裝置輸出信號(hào)中可見的放大信號(hào)的到達(dá)角。如上所述，系數(shù)的每一組合對應(yīng)于天線射束的特定組合，相控裝置(634)由裝置638控制，因而可以檢察信號(hào)的所有實(shí)際進(jìn)入方向。
這樣，相控裝置的輸出給出了一個(gè)信號(hào)，該信號(hào)對應(yīng)于基于裝置638的控制在給定方向上接收的信號(hào)。測量裝置636以相控裝置輸出中可見的信號(hào)的不同時(shí)延進(jìn)行測量，該測量的目的是檢測出具有不同時(shí)延的信號(hào)分量。前述裝置638設(shè)置每次要測量的時(shí)延。在該測量裝置中，對該裝置輸入中的信號(hào)進(jìn)行去擴(kuò)頻，復(fù)信號(hào)能量和例如信道相干時(shí)間上能量矩形的測量，并將所得的測量結(jié)果與給定閾值進(jìn)行比較。將測得的強(qiáng)度超過給定閾值的信號(hào)分量參數(shù)，即到達(dá)角，時(shí)延和功率提供給信道元件的控制裝置612。
因此，裝置638控制相控裝置634和測量裝置的操作。裝置638對應(yīng)于傳統(tǒng)瑞克接收機(jī)中搜索器支路所提供的同步環(huán)路，盡管在根據(jù)本發(fā)明的裝置中該裝置以一種新的方式運(yùn)行。在裝置638的控制下可以通過許多方式實(shí)現(xiàn)在(α，τ)域中對所需信號(hào)分量的搜索。如上所述，可以用對信號(hào)質(zhì)量的某種其它形式的測量來代替信號(hào)功率的測量。
由天線陣列接收的數(shù)字化信號(hào)可以在相控裝置634中逐步以最大增益方向角改變給定角度間隔的方式進(jìn)行相控。在可能的進(jìn)入方向上，可以選出一組代表性的到達(dá)角αj，它們相互間隔所需角度值，每一進(jìn)入方向都以不同時(shí)延值進(jìn)行若干能量測量，從而得到進(jìn)入方向上的時(shí)延輪廓τk。
另一種方法是指示測量裝置636首先測量例如具有非定向天線模式的接收信號(hào)的時(shí)延輪廓τk。這樣就檢測出了接收信號(hào)分量的可能時(shí)延。之后指示相控裝置634以窄定向射束掃描不同的方向角，同時(shí)指示測量裝置以第一測量中檢測出的前述時(shí)延值進(jìn)行測量。從而得到以不同時(shí)延到達(dá)的分量的進(jìn)入方向αj。
這樣，將檢測到的信號(hào)分量的參數(shù)提供給信道元件的控制裝置612?？刂蒲b置通過告知接收機(jī)元件最佳檢測信號(hào)分量的進(jìn)入方向和時(shí)延分配接收機(jī)元件600，602接收并解調(diào)最佳檢測信號(hào)分量。如上所述，接收機(jī)元件也可以直接由搜索器單元604控制，而不需要單獨(dú)的控制裝置。
下面結(jié)合圖6a來考察數(shù)字接收機(jī)單元600，602的操作。與傳統(tǒng)的瑞克接收機(jī)相同，接收機(jī)單元的功能是接收并解調(diào)給定的信號(hào)分量。假定信道元件控制裝置612已分配了一個(gè)接收機(jī)單元，用以接收其參數(shù)為到達(dá)角αj，時(shí)延τk的特定信號(hào)分量。
接收機(jī)單元600，602包括監(jiān)控裝置624，632，信道元件的控制裝置612將需要監(jiān)視的信號(hào)分量的相位和進(jìn)入方向的信息前轉(zhuǎn)給這些監(jiān)控裝置。監(jiān)控裝置控制接收機(jī)單元的第一相控裝置，后者的輸入是從天線陣列得到的數(shù)字化信號(hào)。相控裝置618，626具有與搜索器單元中提供的相控裝置634類似的結(jié)構(gòu)?；谟嘘P(guān)到達(dá)角αj的信息和從控制單元接收的信息，監(jiān)控裝置設(shè)置復(fù)加權(quán)系數(shù)Wi(i＝1，…，L)，使從所需進(jìn)入方向到達(dá)的信號(hào)在相控裝置的輸出中出現(xiàn)。這也可以理解成指向所需方向且具有預(yù)定形狀的接收機(jī)天線射束。
接收機(jī)單元600，602還包括解調(diào)裝置620，628，其輸入包括從相控裝置618，626得到的信號(hào)。監(jiān)控裝置624，632指令解調(diào)裝置與以給定時(shí)延τk到達(dá)的信號(hào)分量同步。在解調(diào)裝置中，采用給定的τk作為碼相位，根據(jù)已知技術(shù)對信號(hào)進(jìn)行去擴(kuò)頻和解調(diào)。得到的碼元與時(shí)延數(shù)據(jù)一起提供給信道元件的其它部件。
接收機(jī)單元600，602還包括第二相控裝置622，630，其輸入包括從天線陣列得到的數(shù)字化信號(hào)。第二相控裝置的輸出信號(hào)輸送給監(jiān)控裝置624，632。監(jiān)控裝置通過用該裝置來測量分配給接收機(jī)的信號(hào)分量的當(dāng)前參數(shù)(αj，τk)環(huán)境，控制第二相控裝置的操作，以檢測接收信號(hào)分量的進(jìn)入方向和時(shí)延的可能變化。為此，第二相控裝置包含類似于第一相控裝置的復(fù)系數(shù)用于調(diào)整信號(hào)相位，以及類似于搜索器單元中測量裝置636的用于測量脈沖響應(yīng)的裝置。如果監(jiān)控裝置通過第二相控裝置檢測到所需信號(hào)分量進(jìn)入方向αj或時(shí)延τk的變化，它們改變第一相控裝置和解調(diào)裝置中的對應(yīng)數(shù)據(jù)。
現(xiàn)有技術(shù)中有若干方式可以在擴(kuò)頻系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)監(jiān)控裝置624，632，例如超前—滯后門可以應(yīng)用于根據(jù)本發(fā)明的裝置。這些電路通過以給定時(shí)間差Δτ執(zhí)行兩次能量測量來估計(jì)碼定時(shí)誤差。Δτ一般是當(dāng)前設(shè)定值τk環(huán)境中擴(kuò)頻碼基片時(shí)間的幾分之一。能量測量由第二相控裝置622，630的測量裝置執(zhí)行，它提供標(biāo)稱設(shè)定值τk在時(shí)延變化時(shí)所需的正確數(shù)據(jù)。
相應(yīng)地，可以通過第二相控裝置監(jiān)控信號(hào)的到達(dá)角αj的變化。例如可以通過天線射束以給定時(shí)延τk執(zhí)行兩次或更多次能量測量，前述天線射束已通過相控而在兩個(gè)方向上都偏離當(dāng)前到達(dá)角αj角度Δα。所用的偏轉(zhuǎn)角Δα一般是天線射束寬度的幾分之一。
因此，監(jiān)控裝置624，632控制第二相控裝置622，630所執(zhí)行的能量測量，從而在任何時(shí)刻都能以最大可能能量接收信號(hào)。監(jiān)控設(shè)備更新第一相控裝置，解調(diào)裝置，以及信道元件控制裝置612中被改變參數(shù)(αj，τk)的有關(guān)數(shù)據(jù)，因此如果需要，該數(shù)據(jù)可用于發(fā)送方向。
前述接收信號(hào)的最大化可以與傳統(tǒng)系統(tǒng)中采用的接收機(jī)天線分集相比較，后者中信號(hào)由兩個(gè)或多個(gè)彼此相隔一定距離的天線接收，其間距是接收信號(hào)波長的若干倍。在根據(jù)本發(fā)明的接收機(jī)中，如果在深長衰落的情況下捕獲以到達(dá)角αj接收的信號(hào)，通過將接收機(jī)射x束角改變一個(gè)小角度Δα，大致能夠消除該衰落。因此，不需要彼此相隔給定間距的兩根單獨(dú)天線。
信道元件的分集合并器608和解碼器610的操作類似于現(xiàn)有技術(shù)分集接收機(jī)。合并器608通過下述方式合并從不同接收機(jī)元件到達(dá)的碼元序列考慮并補(bǔ)償它們的不同時(shí)延τk，并可能根據(jù)其信噪比加權(quán)不同的碼元序列以得到最大比率合并。這樣得到的合并碼元序列輸送給解碼器610，后者通常首先進(jìn)行去交織，然后將這些碼元解碼成用戶數(shù)據(jù)比特。CDMA應(yīng)用通常采用強(qiáng)卷積編碼，其最佳檢測方法是提供軟判決的維特比算法。
顯然，上述信道元件也可以用于監(jiān)控和接收接入信道。在接收方向上使用的天線射束具有較寬的天線模式，即它們可以是例如120°寬，這是因?yàn)榘l(fā)送呼叫建立消息的移動(dòng)臺(tái)的確切位置是未知的。
下面將結(jié)合圖6a考察數(shù)字發(fā)送單元606的操作。用戶數(shù)據(jù)比特首先輸送給編碼器614，后者一般使用卷積碼編碼這些比特，并對編碼碼元進(jìn)行交織。得到的交織碼元輸送給擴(kuò)頻調(diào)制器642，后者進(jìn)行傳統(tǒng)的調(diào)制。上述所有功能可以根據(jù)已知技術(shù)實(shí)現(xiàn)。
但是在本發(fā)明中，發(fā)送單元包括裝置644，640，用于控制和數(shù)字相控響應(yīng)于接收信號(hào)而發(fā)送的信號(hào)。在根據(jù)本發(fā)明的發(fā)送裝置中，用于調(diào)整發(fā)送射束的裝置644從信道元件控制裝置612接收其輸入中有關(guān)不同接收機(jī)單元600，602從移動(dòng)臺(tái)接收信號(hào)所用的進(jìn)入方向的信息?？刂蒲b置602還報(bào)告搜索器單元604檢測到的信號(hào)的其它進(jìn)入方向，但是在信號(hào)接收中并不需要使用所有方向。
用于調(diào)整發(fā)送射束的發(fā)送單元裝置644控制相控裝置640，后者通過預(yù)定射束生成函數(shù)計(jì)算JXL個(gè)復(fù)加權(quán)系數(shù)Wij(i＝1，…，L；j＝1，…，J)，它通過L個(gè)天線元件產(chǎn)生J個(gè)天線射束。除了為天線射束定向和計(jì)數(shù)之外，裝置644通過指示每一射束使用的發(fā)送功率來控制相控裝置640，前述發(fā)送功率由裝置644從信道元件的控制裝置612得到。
相控裝置640的結(jié)構(gòu)可以類似于前述在接收方向上的相控裝置618，626，634。在相控裝置中，調(diào)制裝置642提供的帶外信號(hào)數(shù)字化(I，Q)樣本乘上L個(gè)復(fù)加權(quán)系數(shù)，其中L是天線元件的數(shù)量，其方式如下Vi=Σj=1jgjWij,i=1,…,L]]>從而得到天線陣列的L個(gè)復(fù)樣本序列。復(fù)數(shù)相乘也使用一個(gè)實(shí)定標(biāo)因子gj(j＝1，…，J)，從調(diào)整裝置644得到的gj可以用于每一天線射束的獨(dú)立功率調(diào)整。調(diào)整裝置644也指示了使用的頻率，從而可以正確設(shè)置加權(quán)系數(shù)Wij。
下面考察根據(jù)圖6b的本發(fā)明實(shí)施例，其中根據(jù)本發(fā)明的發(fā)送單元包括裝置648a到648b，640a到640b，644，用于響應(yīng)接收信號(hào)數(shù)字化控制，延時(shí)并相控待發(fā)送的信號(hào)。在根據(jù)本發(fā)明的發(fā)送單元中，調(diào)整發(fā)送射束的裝置644從信道元件控制裝置612接收其輸入中有關(guān)不同接收器單元600，602用于接收移動(dòng)臺(tái)信號(hào)的進(jìn)入方向和時(shí)延的信息?？刂蒲b置612還報(bào)告搜索器單元604檢測到的信號(hào)的其它進(jìn)入方向和時(shí)延，但在信號(hào)接收中并不需要使用所有的這些信息。
因此，發(fā)送單元包括裝置648a到648b，根據(jù)需要，它們在時(shí)域上以控制裝置644決定的單獨(dú)時(shí)間單元τ′j(j＝1，…，J)傳送待發(fā)送的每個(gè)信號(hào)。該圖通過例子示出了兩個(gè)裝置，但是裝置的數(shù)量自然也可以更多。例如可以從終端設(shè)備接收的信號(hào)的信號(hào)分量時(shí)延中以下述方式得出時(shí)間單元τ′j的合適的值使終端設(shè)備以超過擴(kuò)頻碼比特，即碼片的長度的相互時(shí)差接收所發(fā)送的信號(hào)分量。另一種方案是在時(shí)延擴(kuò)展大的地區(qū)使用時(shí)間單元τ′j補(bǔ)償相互傳播時(shí)延。
為了能夠進(jìn)行時(shí)延控制，信道單元控制裝置612向控制裝置644發(fā)送每一檢測到的終端設(shè)備所發(fā)送的信號(hào)分量的進(jìn)入方向和時(shí)延信息。
發(fā)送單元還包括加法裝置650，用于在發(fā)送前合并具有不同時(shí)延的信號(hào)分量。
下面將討論圖6a的裝置。根據(jù)本發(fā)明的裝置使用特殊的射束控制比特，后者是移動(dòng)臺(tái)基于它接收的信號(hào)所產(chǎn)生的，并與它發(fā)向基站的信號(hào)相加。根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備包括裝置616，用于對接收信號(hào)進(jìn)行去復(fù)用并檢測出這些射束控制比特。為了避免產(chǎn)生延時(shí)，應(yīng)當(dāng)在解碼器610之前就已執(zhí)行了這種檢測。射束控制比特被前轉(zhuǎn)給發(fā)送單元的調(diào)整裝置644。
調(diào)整發(fā)送射束的裝置644基于從改道元件控制裝置得到的信息和移動(dòng)臺(tái)所發(fā)送的射束控制比特控制相控裝置640。通過以不同方式修改參數(shù)αj和gj(j＝1，…，J)，可以通過許多方式進(jìn)行調(diào)整。例如可以獨(dú)立地調(diào)整某些天線射束所用的發(fā)送功率，或者可以將某些天線射束的方向角αj改變一個(gè)給定的角度Δα，或者可以改變所用的天線射束的數(shù)量。通過這些措施可以補(bǔ)償無線路徑上發(fā)生的信號(hào)質(zhì)量的惡化，例如衰落。
在根據(jù)本發(fā)明的裝置中，發(fā)送單元606的調(diào)整裝置644可以在給定方向角αj的情況下將一個(gè)或若干使用的天線射束的方向偏移小角度Δα。有了這種偏移，可以減小移動(dòng)臺(tái)長時(shí)間處于深衰落的概率。因?yàn)樘炀€射束方向角不斷在標(biāo)稱方向角αj附近振蕩，所以通過無線路徑傳播的信號(hào)不會(huì)連續(xù)使用同一個(gè)路由。本方法可以被認(rèn)為是下行方向上天線分集的一種新的類型。
此外，在根據(jù)本發(fā)明的裝置中調(diào)整裝置644可以控制相控裝置640，使得通過適當(dāng)?shù)卣{(diào)整加權(quán)系數(shù)Wij(i＝1，…，L；j＝1，…，J)和因子gj(j＝1，…，J)，能夠從天線陣列得到具有較寬天線射束的高功率信號(hào)。得到的天線模式可以是例如一個(gè)扇區(qū)模式或全向模式。因此可以以固定天線模式發(fā)送例如一個(gè)數(shù)據(jù)未經(jīng)調(diào)制的導(dǎo)頻信號(hào)。同一種方法也可以應(yīng)用于控制信道的發(fā)送。
在根據(jù)本發(fā)明的裝置中，調(diào)整裝置644還能夠控制相控裝置640，使得通過適當(dāng)?shù)卣{(diào)整加權(quán)系數(shù)Wij(i＝1，…，L；j＝1，…，J)和因子gj(j＝1，…，J)，可以從天線陣列得到具有相當(dāng)窄的天線射束的一個(gè)或多個(gè)信號(hào)，信號(hào)的最大增益角不斷掃描小區(qū)區(qū)域。得到的天線模式可以用于數(shù)據(jù)未經(jīng)調(diào)制的導(dǎo)頻信號(hào)的發(fā)送。
下面將描述本發(fā)明的第二優(yōu)選實(shí)施例，其中在CDMA系統(tǒng)中應(yīng)用接收信號(hào)和待發(fā)送信號(hào)的模擬相控。
圖7是說明根據(jù)本發(fā)明第二優(yōu)選實(shí)施例的設(shè)備的例子的框圖。該設(shè)備包括接收方向上給定數(shù)量L個(gè)天線元件700到704，以及發(fā)送方向上一組天線元件772到776。在發(fā)送機(jī)—接收機(jī)中，發(fā)送和接收天線可以是相同的，因而使用雙工濾波將不同傳輸方向彼此分開。該圖示出了不同傳輸方向的不同天線元件。天線元件形成的組可以是線性的，平面的(二維的)或全向的。天線陣列通過L個(gè)元件中的每一個(gè)從每一移動(dòng)臺(tái)接收在若干不同方向的不同路徑上延遲的多徑傳播信號(hào)。
天線元件連接到一個(gè)RX矩陣電路706，后者對天線元件接收的模擬信號(hào)進(jìn)行相控，使矩陣電路輸出108包含K個(gè)信號(hào)輸出，每個(gè)信號(hào)對應(yīng)于由朝向預(yù)定信號(hào)進(jìn)入方向的天線射束所接收的信號(hào)。該矩陣電路可以由現(xiàn)有技術(shù)裝置，比如由無源90°混合線圈和移相器實(shí)現(xiàn)的Butle矩陣電路實(shí)現(xiàn)。矩陣電路706所產(chǎn)生的天線射束的數(shù)量K不必等于天線元件數(shù)量L。
這樣在接收方向上通過相控由天線接收的信號(hào)，而在發(fā)送方向上通過相控將由天線發(fā)送的信號(hào)來得到天線射束。使用的天線射束是恒定的，其方向不會(huì)改變。天線射束的數(shù)量取決于矩陣電路706的實(shí)現(xiàn)，這些射束可以設(shè)置成彼此相距所需的角度間隔，并形成所需寬度。
如果需要，可以將矩陣電路輸出信號(hào)708應(yīng)用于一組低噪聲放大器710，后者補(bǔ)償線路衰落和其它損失。以這種方式放大的L個(gè)信號(hào)輸送給射頻部件712到716，后者將每一信號(hào)下向轉(zhuǎn)換成中頻，并進(jìn)行所需的濾波。射頻部件可以按照已知技術(shù)實(shí)現(xiàn)。
然后將中頻信號(hào)輸送給轉(zhuǎn)換器裝置718到722，后者將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字樣本。該轉(zhuǎn)換可以通過商用元件按照已知技術(shù)進(jìn)行。一般在該裝置中將信號(hào)復(fù)采樣成I和Q分量。
轉(zhuǎn)換器裝置718，720，722的輸出信號(hào)724，726，728進(jìn)一步通過每一信道元件前的RX交換機(jī)732，734，730提供給一組信道元件738，740，742。轉(zhuǎn)換器的所有輸出信號(hào)730都輸送給所有的RX交換機(jī)。這樣，每一RX交換機(jī)包括K個(gè)輸入和輸送給相應(yīng)信道元件的一個(gè)或多個(gè)輸出信號(hào)。RX交換機(jī)的功能是根據(jù)信道元件的控制指令引導(dǎo)所需天線射束所接收的信號(hào)到該信道元件的所需部件。
上述接收器結(jié)構(gòu)自然也可以通過下述方式實(shí)現(xiàn)，即將一個(gè)或多個(gè)前述部件(天線元件700-704，放大器710，射頻部件712-716和轉(zhuǎn)換器裝置718-712)集成在一起，或使它們處于不同位置。在這種情況下，下面這一點(diǎn)對本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯然的，即實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié)可以有所變化，例如如果射頻部件與天線陣列位于一處，則不再需要放大器710。
下面將通過圖8的框圖描述根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的接收器中信道元件的結(jié)構(gòu)和操作。該信道元件包括一個(gè)或多個(gè)解調(diào)信號(hào)的裝置804，806，808，該圖示出了三個(gè)這樣的裝置，一個(gè)或多個(gè)搜索器單元802，該圖中示出了其中之一，一個(gè)分集合并器608，其輸入包括來自接收機(jī)單元的信號(hào)，一個(gè)解碼器610，分集合并器608的輸出中可見的某個(gè)信號(hào)連接到610的輸入。
這樣，RX交換機(jī)732的輸入In#1到In#K包括來自轉(zhuǎn)換器裝置718到722的K個(gè)信號(hào)730。信道元件738包括一個(gè)搜索器單元802，如同針對第一實(shí)施例的搜索器單元所描述的那樣，該搜索器單元的功能是在多維信號(hào)域中搜索最佳信號(hào)分量。在本實(shí)施例中，搜索器單元802在RX交換機(jī)的輸入中通過測量該RX交換機(jī)每一輸入的時(shí)延輪廓，搜索最佳信號(hào)分量，每一個(gè)輸入對應(yīng)于從特定方向到達(dá)的每一個(gè)信號(hào)分量。時(shí)延輪廓的測量方式可以與傳統(tǒng)瑞克接收機(jī)的搜索器分支相同。作為測量的結(jié)果，搜索器單元檢測到最佳信號(hào)分量的進(jìn)入方向和時(shí)延。通過將所需分量的時(shí)延信息提供給每一解調(diào)裝置，并通過將從RX交換機(jī)來的該方向上的信號(hào)輸送給相應(yīng)解調(diào)裝置，搜索器單元指令解調(diào)裝置804，806，808與最佳信號(hào)分量同步。
因此，解調(diào)裝置804，806，808解調(diào)給定信號(hào)，監(jiān)控該信號(hào)的時(shí)延和進(jìn)入方向的變化，并且如果需要，則通過RX交換機(jī)開始接收一個(gè)新的天線射束。解調(diào)裝置輸出信號(hào)輸送給分集合并器608，后者最好是合并解調(diào)碼元并檢測所發(fā)送的信息。分集合并器的輸出信號(hào)進(jìn)一步輸送給解碼裝置610，后者去交織碼元并解碼信息序列。
這樣，上述接收機(jī)結(jié)構(gòu)通過模擬相控實(shí)現(xiàn)了根據(jù)本發(fā)明的裝置。在接收過程中，通過相控產(chǎn)生了許多(K個(gè))固定天線射束，從天線射束所接收的分量中選出最強(qiáng)信號(hào)分量進(jìn)行解調(diào)。盡管終端設(shè)備不斷移動(dòng)并且信號(hào)進(jìn)入方向不斷變化，總能選出具有最佳信號(hào)強(qiáng)度的天線射束信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。
下面將結(jié)合圖8a考察根據(jù)本發(fā)明第二優(yōu)選實(shí)施例的發(fā)送機(jī)結(jié)構(gòu)。
用戶數(shù)據(jù)比特首先輸送給編碼器614，后者一般使用卷積碼來編碼這些比特，并對編碼碼元進(jìn)行交織。得到的交織碼元輸送給擴(kuò)頻調(diào)制器642，后者執(zhí)行傳統(tǒng)解調(diào)。所有上述功能可以按照已知技術(shù)進(jìn)行。
在本發(fā)明中，發(fā)送機(jī)實(shí)現(xiàn)還包括裝置802，用于響應(yīng)接收信號(hào)，控制待發(fā)送信號(hào)的模擬相控?；谄渌鶊?zhí)行的測量，搜索器單元802得知它接收最佳信號(hào)分量的方向角和相應(yīng)天線射束。搜索器單元已分配一組解調(diào)裝置以接收這些分量。在實(shí)際實(shí)現(xiàn)中，對發(fā)送端的控制可以在搜索器單元或單獨(dú)的控制單元中進(jìn)行。為簡單起見，此處僅描述了第一種方案，但是本發(fā)明并不局限此。在任何情況下，本發(fā)明的思想在這兩種方案中是相同的。如上所述，在根據(jù)本發(fā)明的裝置中，當(dāng)向相反的發(fā)送方向發(fā)送信號(hào)時(shí)會(huì)用到包含一個(gè)良好信號(hào)值的檢測到的進(jìn)入方向。
下面通過圖7考察發(fā)送機(jī)部件的實(shí)現(xiàn)。發(fā)送機(jī)包括給定數(shù)量L個(gè)天線元件772，774，776，它們可以與接收方向上的天線元件相同。天線元件連接到一個(gè)TX矩陣電路770，其功能是將待發(fā)送的信號(hào)模擬相控到不同天線元件，使方向性模式的主射束朝向所需方向。TX矩陣電路的輸入包括K個(gè)信號(hào)756，這些信號(hào)已在D/A轉(zhuǎn)換器758到762中轉(zhuǎn)換成模擬形式，并在射頻部件764到768中轉(zhuǎn)換成中頻并放大。在針對接收端的描述中已經(jīng)提過，實(shí)際上可以通過多種方式一起或單獨(dú)實(shí)現(xiàn)上述元件，這一點(diǎn)對本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯然的。
TX矩陣電路調(diào)整輸入中的K個(gè)信號(hào)的相位，使這些天線在K個(gè)不同方向上提供天線射束，天線射束的方向是固定的，這些射束共同覆蓋了所需區(qū)域。TX矩陣電路770的實(shí)現(xiàn)類似于RX矩陣電路706，它可以例如通過由無源90°混合線圈和移相器實(shí)現(xiàn)的Butler矩陣電路來實(shí)現(xiàn)。矩陣電路770所產(chǎn)生的天線射束的數(shù)量K不必等于天線元件的數(shù)量L。
已調(diào)數(shù)據(jù)信號(hào)和搜索器單元的控制指令746從每個(gè)信道元件738，740，742輸送到TX交換矩陣電路744，并進(jìn)一步輸送到加法裝置754。下面將通過圖9更詳細(xì)地考察交換矩陣電路744和加法裝置754的操作。
TX交換矩陣電路包括對應(yīng)于每一信道單元的TX交換機(jī)900，902，904。這些交換機(jī)的輸入包括待發(fā)送和從信道單元到達(dá)的已調(diào)數(shù)據(jù)信號(hào)，以及來自信道單元的搜索器單元的控制信號(hào)746，748，750。TX交換機(jī)的輸出包括K個(gè)輸出746a到746；即與發(fā)送天線射束的數(shù)量相同。每一TX交換機(jī)的功能是將來自信道元件的信號(hào)基于信道元件的控制選路到正確的發(fā)送射束，以與從其它信道元件到達(dá)的信號(hào)和發(fā)向同一個(gè)射束的信號(hào)相加。根據(jù)信道元件的控制，即根據(jù)該信號(hào)發(fā)向哪個(gè)天線射束，TX交換機(jī)將進(jìn)入數(shù)據(jù)信號(hào)引導(dǎo)到一個(gè)或多個(gè)輸出Txout#1到Txout#k。每一輸出是一個(gè)用信號(hào)值加權(quán)的二次數(shù)字樣本。
交換機(jī)的每一輸出746a到746i；輸送到加法裝置745的K個(gè)加法器906到910中的一個(gè)。每一個(gè)加法器將從不同信道單元到達(dá)的數(shù)據(jù)信號(hào)和發(fā)向給定天線射束的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行數(shù)字相加。通過公式2*(1og(n)+m)得到帶外樣本的所需比特?cái)?shù)，其中n是加法器輸入(信道單元)的數(shù)量，log是個(gè)模2對數(shù)，m是樣本的比特?cái)?shù)。
TX交換機(jī)的每一輸入756a到756c輸送給相應(yīng)轉(zhuǎn)換器裝置758到762，并且如上所述通過一個(gè)模擬相控矩陣電路進(jìn)一步輸送給天線。
下面將結(jié)合圖8b考察根據(jù)本發(fā)明第二優(yōu)選實(shí)施例的一種可選發(fā)送機(jī)裝置。將來自調(diào)制裝置642的信號(hào)輸送到兩個(gè)或更多個(gè)時(shí)延裝置648a到648b，其中在搜索器裝置802的控制下以彼此不同的延時(shí)對待發(fā)送信號(hào)進(jìn)行延時(shí)，因而如上所述，用戶設(shè)備可以在接收所發(fā)送的信號(hào)時(shí)使用分集。
如圖7所示，在不同路徑上延遲的信號(hào)746和782，748和780，以及750和778從每一信道元件738，740，742輸送給TX矩陣電路744，TX矩陣電路之后發(fā)送機(jī)的操作類似于前面的描述。
本發(fā)明的第二優(yōu)選實(shí)施例使用特殊射束控制比特，后者是移動(dòng)臺(tái)基于它接收到的，并與它發(fā)向基站的信號(hào)相加的信號(hào)而產(chǎn)生的。參考圖8a，根據(jù)本發(fā)明的接收機(jī)包括裝置616，用于對接收信號(hào)進(jìn)行去復(fù)用并檢測出這些射束控制比特。為了避免時(shí)延，應(yīng)當(dāng)在解碼器610之前就已執(zhí)行了這種檢測。這些射束控制比特被前轉(zhuǎn)給信道單元的搜索器單元802。
搜索器單元802基于它已測得的信息和移動(dòng)臺(tái)發(fā)送的射束控制比特選擇發(fā)送中使用的天線射束。
在本發(fā)明的第二優(yōu)選實(shí)施例中，可以以下述方式實(shí)現(xiàn)以窄天線射束形式掃描小區(qū)區(qū)域的導(dǎo)頻信號(hào)，即改變導(dǎo)頻信號(hào)發(fā)送中所用的天線射束，依次使用每一天線射束發(fā)送導(dǎo)頻信號(hào)，從而使導(dǎo)頻信號(hào)逐步掃描小區(qū)區(qū)域。
盡管以上結(jié)合根據(jù)附圖的例子描述了本發(fā)明，但顯然本發(fā)明并不局限于此，在后附權(quán)利要求書公開的創(chuàng)新思想范圍內(nèi)可以通過許多方式對其進(jìn)行修改。
天線射束的校準(zhǔn)例如可以同時(shí)用于垂直和水平方向，因而上述(α，τ)域可以理解成一個(gè)(α，β，τ)域，其中α是垂直角，β是水平角，而τ是時(shí)延。
在信道元件中可以使用相干，不相干或部分相干調(diào)制和解調(diào)方法。例如為了能夠在移動(dòng)臺(tái)中進(jìn)行相干解調(diào)，基站可以在每一天線射束中包括一個(gè)附加的數(shù)據(jù)未經(jīng)調(diào)制的擴(kuò)頻編碼信號(hào)作為相位基準(zhǔn)。可選地，也可以使用已知的基準(zhǔn)碼元用于同一目的。
本發(fā)明的一種可選實(shí)施例包括將信道元件的數(shù)字相控裝置618到634置于一個(gè)通用的相控裝置部件中，后者為所有的信道元件提供服務(wù)。
權(quán)利要求
1.一種接收和發(fā)送所需用戶信號(hào)的基站設(shè)備，該待接收的信號(hào)可以沿若干不同路徑以若干不同時(shí)延到達(dá)該設(shè)備，該設(shè)備包括一個(gè)或多個(gè)由若干元件組成的天線陣列(500，700-704，772-776)，一個(gè)或多個(gè)信道單元(504-508，738-742)，該信道單元包括裝置(600-608，706，770)，用于相控待由天線陣列(500，700-704，772-776)發(fā)送和接收的信號(hào)，使天線陣列增益在所需方向上最大，其特征在于，信道單元(504-508，738-742)包括裝置(604，732，802)，用于搜索接收信號(hào)分量的進(jìn)入方向和時(shí)延，以及裝置(604，744，802)，用于基于所述信息控制相反傳輸方向上的相控裝置(606，770)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的基站設(shè)備，其特征在于，該基站設(shè)備包括一組連接到天線陣列(500)的射頻部件(500)，一個(gè)或多個(gè)信道單元(504-508)，其輸入包括來自射頻部件(500)的一個(gè)信號(hào)，并且該信道單元至少包括一個(gè)相控由天線陣列(500)接收的信號(hào)的裝置(618)，使從天線陣列得到的增益在所需方向上最大，以及至少一個(gè)解調(diào)所需接收信號(hào)分量的裝置(620)，解調(diào)裝置的輸入是相控裝置(618)的輸出信號(hào)，以及用于搜索接收信號(hào)分量的進(jìn)入方向和時(shí)延的裝置(624，638)，和基于所述信息控制相控裝置(618，634)和解調(diào)裝置(620)的裝置(604)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的基站設(shè)備，其特征在于，每一信道單元(504)包括一個(gè)調(diào)整信道單元操作的控制單元(612)，至少一個(gè)接收機(jī)部件(600-602)和至少一個(gè)搜索器部件(604)，這些部件的輸入包括來自射頻部件(500)的信號(hào)，以及一個(gè)分集合并器(608)，其輸入包括來自接收機(jī)部件(600-602)的信號(hào)，和裝置(610)，用于解碼所合并的信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的基站設(shè)備，其特征在于，搜索器部件(604)包括相控裝置(634)，其輸入是來自射頻部件(500)的信號(hào)，和裝置(636)，用于檢測從特定進(jìn)入方向接收的并從相控裝置(634)得到的信號(hào)是否包含具有特定時(shí)延的所需信號(hào)分量，并用于測量所述信號(hào)分量的質(zhì)量，以及裝置(638)，用于控制相控裝置(634)和測量裝置(636)，使得對待接收信號(hào)的所需進(jìn)入方向和時(shí)延的測量可以進(jìn)行，以及裝置(636)，用于通知信道元件控制單元(612)每一檢測到的信號(hào)分量的進(jìn)入方向，時(shí)延和質(zhì)量。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的基站設(shè)備，其特征在于，發(fā)送機(jī)部件(606)包括調(diào)制裝置(642)，其輸入是來自編碼裝置(614)的信號(hào)，相控裝置(640)，其輸入是調(diào)制裝置輸出中出現(xiàn)的信號(hào)，以及裝置(644)，用于控制相控裝置(640)，使待發(fā)送信號(hào)的最大增益朝向所需方向。
6.根據(jù)權(quán)利要求3的基站設(shè)備，其特征在于，發(fā)送機(jī)部件(606)包括調(diào)制裝置(642)，其輸入是來自編碼裝置(614)的信號(hào)，裝置(648a，648b)，用于將待發(fā)送的信號(hào)分量延遲所需時(shí)間單元，該裝置的輸入是調(diào)制裝置輸出中出現(xiàn)的信號(hào)，連接到時(shí)延裝置(648a，648b)輸出端的相控裝置(640a，640b)，裝置(650)，用于在發(fā)送前合并具有不同時(shí)延的信號(hào)分量，以及裝置(644)，用于控制相控裝置(640a，640b)和時(shí)延裝置(648a，648b)，使待發(fā)送信號(hào)的最大增益以所需時(shí)延朝向所需方向。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的基站設(shè)備，其特征在于，相控裝置(618，622，634)包括裝置(412-416)，用于使每一天線元件所接收的信號(hào)分量乘上專為每一分量設(shè)置的復(fù)加權(quán)系數(shù)，該系數(shù)指示了所需方向上預(yù)定放大模式的最大增益角。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的基站設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備包括裝置(706)，它連接到天線陣列(700-704)，用于模擬相控接收信號(hào)，使天線陣列增益在所需類射束方向上最大，一組射頻單元(712-716)，其輸入包括一個(gè)相控信號(hào)，連接到射頻單元的輸出端的裝置(718-722)，用于數(shù)字化信號(hào)，一個(gè)或多個(gè)信道單元(738-742)，其輸入包括一個(gè)數(shù)字化信號(hào)，該信道單元至少包括一個(gè)測量和交換裝置(802，732)，用于搜索對應(yīng)于接收信號(hào)分量進(jìn)入方向的天線射束，并用于測量所述分量的時(shí)延，以及裝置(802，732)，用于將所述分量中的最佳分量導(dǎo)向信道單元的解調(diào)裝置(804-808)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的基站設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備包括連接到天線陣列(772-776)輸入端的裝置(770)，用于模擬相控待由天線陣列發(fā)送的信號(hào)，使天線陣列增益在所需類射束方向上最大，連接到相控裝置輸入端的一組射頻單元(764-768)，這些單元的輸入包括信號(hào)數(shù)字化裝置(758-762)的輸出信號(hào)，其特征還在于，該設(shè)備包括裝置(744)，用于基于信道元件控制，將待發(fā)送的信號(hào)和從每一信道元件(738-742)得到的信號(hào)連接到所需天線射束，以及連接到交換裝置(744)輸出端的裝置(754)，用于將發(fā)向同一天線射束的信號(hào)累加在一起，加法裝置的輸出連接到數(shù)字化裝置(758-762)的輸入。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的基站設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備包括裝置(648a，648b)，用于將待發(fā)送的信號(hào)分量延遲所需時(shí)間單元。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的基站設(shè)備，其特征在于，模擬相控裝置(706)包括許多輸出，每一輸出表示朝向特定方向的天線射束所接收的信號(hào)。
12.根據(jù)權(quán)利要求7的基站設(shè)備，其特征在于，在測量裝置(802)控制下，交換裝置(730-734)將模擬相控裝置(706)的數(shù)字化輸出中已被轉(zhuǎn)換成中頻并可見于交換裝置輸入中的所需信號(hào)導(dǎo)向所需解調(diào)裝置(804-808)，測量裝置(802)指示每一解調(diào)裝置本身與導(dǎo)向它的信號(hào)同步。
13.根據(jù)權(quán)利要求7的基站設(shè)備，其特征在于，接收機(jī)包括在數(shù)字化前放大相控信號(hào)的裝置(710)。
14.根據(jù)權(quán)利要求7的基站設(shè)備，其特征在于，相控裝置(706)，射頻單元(712-716)和轉(zhuǎn)換器裝置(718-722)物理上位于同一個(gè)單元。
15.一種在基站設(shè)備中控制天線射束的方法，在該方法中由若干元件組成的天線陣列(500，700-704，772-776)通過相控待接收和發(fā)送的信號(hào)，使天線陣列增益在所需方向上最大來進(jìn)行信號(hào)的接收和發(fā)送，其特征在于，在基站設(shè)備(100)中，搜索從移動(dòng)臺(tái)(102)接收的信號(hào)分量的進(jìn)入方向和時(shí)延，以及基于所述測量，在相反傳輸方向上控制待發(fā)送的信號(hào)的相控。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其特征在于，相控接收的數(shù)字化信號(hào)，使天線陣列增益在所需方向上最大，以及基于所述搜索控制解調(diào)裝置的相控和相位。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其特征在于通過以下述方式逐步相控接收的數(shù)字化信號(hào)，即使天線陣列增益在以給定角度間隔的所需進(jìn)入方向上最大，并且通過用擴(kuò)頻碼的不同相位測量每一進(jìn)入方向上信號(hào)分量的強(qiáng)度，從接收信號(hào)中測量信號(hào)分量的進(jìn)入方向和時(shí)延。
18.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其特征在于，在待發(fā)送信號(hào)的相控過程中，使預(yù)定放大模式的最大增益角朝向所需方向，并且將待發(fā)送的信號(hào)延遲所需時(shí)間單元。
19.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其特征在于模擬相控天線陣列(700-704)所接收的信號(hào)，使天線陣列的增益在所需類射束方向上最大，以及相控信號(hào)是數(shù)字化的，從接收信號(hào)中測得哪個(gè)天線射束接收最佳信號(hào)分量，測量這些分量的時(shí)延，以及交換裝置(730-734)將所需信號(hào)分量導(dǎo)向解調(diào)裝置(804-808)，以及使解調(diào)裝置自身與所述分量同步。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其特征在于，模擬相控待發(fā)送的信號(hào)，使天線陣列(772-776)增益在所需類射束方向上最大，以及交換裝置(744)和加法器(754)將待發(fā)送的信號(hào)導(dǎo)向相控裝置(770)，以向所需方向發(fā)送。
21.根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其特征在于，模擬相控待發(fā)送的接收信號(hào)，以提供一組朝向特定方向的天線射束。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種控制天線射束方向的方法,以及一種基站設(shè)備,該基站設(shè)備包括一個(gè)或多個(gè)由若干元件組成的天線陣列(500,700—704,772—776),一個(gè)或多個(gè)信道單元(504—508,738—742),該信道單元包括裝置(600—608,706,770),用于相控待由天線陣列(500,700—704,772—776)發(fā)送和接收的信號(hào),使天線陣列增益在所需方向上最大。為了改進(jìn)系統(tǒng)的頻譜利用率,信道單元(504—508,738—742),包括裝置(604,732,802),用于搜索接收信號(hào)分量的進(jìn)入方向和時(shí)延,以及裝置(604,744,802),用于基于所述信息控制相反傳輸方向上的相控裝置(606,770)。
文檔編號(hào)H01Q3/26GK1185248SQ96194109
公開日1998年6月17日 申請日期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·克斯基塔羅, 彼特·穆欣斯基, 杰那·萊霍－斯特芬斯 申請人:諾基亞電信公司