專利名稱：無線電信系統(tǒng)及其基站和波束形成電信方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線電信系統(tǒng)，在此無線電信系統(tǒng)中有可能以有效方式將需要信息發(fā)送給多個移動站。
已建議各種無線電信方案用于這樣的移動無線電話系統(tǒng)。例如，當(dāng)前在模擬移動無線電話系統(tǒng)中采用FDMA(頻分多址)。根據(jù)FDMA方案，將單個通信信道分配到單個射頻并將多個用戶之中相應(yīng)的用戶使用的通信信道根據(jù)每個用戶設(shè)置為不同的射頻。
在近年來已迅速投入廣泛使用的數(shù)字移動無線電話系統(tǒng)中正采用TDMA(時分多址)。利用TDMA，將單個射頻劃分為多個時隙并且在已分配給本地站的時隙的定時上發(fā)送信號，從而例如在一個射頻上形成三個或六個通信信道。根據(jù)此方案，能在單個射頻上形成多個通信信道，其結(jié)果是能在該模擬方案的系統(tǒng)容量上來擴(kuò)展此系統(tǒng)的容量。
近來已建議CDMA(碼分多址)作為用于下一代移動無線電話系統(tǒng)的通信方案。利用CDMA，同時由多個用戶共享同一射頻頻帶。在發(fā)送時，將發(fā)送數(shù)據(jù)乘以對于每個用戶是不同的擴(kuò)展碼，從而在同一頻率上形成多個信道。因為此方案使同一頻帶有可能由蜂窩系統(tǒng)的所有小區(qū)使用，所以能在TDMA方案上進(jìn)一步增加系統(tǒng)容量。因此，對于CDMA應(yīng)用于下一代移動通信在當(dāng)前是感興趣的焦點。
因為使用CDMA的移動無線電話系統(tǒng)共同使用同一頻率，所以出現(xiàn)其中由某一用戶發(fā)送的信號作為干擾影響另一用戶的情況。這是在構(gòu)造通信系統(tǒng)時遇到的一個重要問題。因此，已設(shè)計出用于減少CDMA通信系統(tǒng)中干擾波的各種權(quán)宜措施。一種措施是使用自適應(yīng)陣列天線。自適應(yīng)陣列天線通過減少其他用戶承受的干擾波來增加系統(tǒng)容量。
自適應(yīng)陣列天線由多個天線振子組成。在調(diào)整將發(fā)送的信號的幅度與相位并隨后將這些信號提供給相應(yīng)的天線振子時，將從這些天線振子發(fā)送的信號組合，結(jié)果在規(guī)定方向中形成射頻信號的信號波束，如圖7所示。因為如此，幾乎能只在移動站M1的方向中發(fā)送信號S1，所以有可能防止發(fā)送信號S1作為干擾影響移動站M2。
根據(jù)信號波束集中在特定用戶上的程度、信號隔離的程度和減少用戶之間相互干擾的程度來決定自適應(yīng)陣列天線中振子的數(shù)量。這種類型的自適應(yīng)陣列天線具體公開在1988年4月IEEE ASSP雜志第4-24頁上Barry D.van Veen與Keven Buckley的文章“BeamformingA versatile approach to spatial filtering”中。
在下一代移動無線電話系統(tǒng)中需要除話音功能之外的各種功能并且特別強(qiáng)烈需要多播功能。多播功能是用于將同一信息從基站同時發(fā)送給多個移動站的功能。依賴于多播功能的業(yè)務(wù)的一個特定示例是將諸如業(yè)務(wù)信息、天氣信息和股市信息的信息(下面稱為“多播數(shù)據(jù)”)同時發(fā)送給多個契約用戶。
如果試圖利用CDMA移動無線電話系統(tǒng)實現(xiàn)這樣的多播功能，可想到的一種解決方案是以類似于普通單獨通信的方式利用自適應(yīng)陣列天線單獨在契約移動站M1與M2的方向中形成信號波束S1與S2，并分別利用這些信號波束S1、S2單獨發(fā)送多播數(shù)據(jù)，如圖8所示。
然而，利用此方法，在單獨為契約方的移動站M1、M2形成信號波束S1、S2之后發(fā)送此多播數(shù)據(jù)，這在多播方面效率低下。還有，將此多播數(shù)據(jù)單獨發(fā)送給移動站M1、M2，這在發(fā)送功率方面也是效率低下的。因而，在多播數(shù)據(jù)的發(fā)送方面仍然效率低下并且看來具有改善的空間。
根據(jù)本發(fā)明，通過提供其中利用預(yù)定的無線通信技術(shù)在基站與移動站之間建立無線電鏈路的無線電信系統(tǒng)來實現(xiàn)上述目的，其中在發(fā)送同一信息給多個移動站時，該基站通過形成同時覆蓋這多個移動站的信號波束來發(fā)送此信息。通過如此形成同時覆蓋多個移動站的信號波束來發(fā)送信息，能比通過單獨形成信號波束發(fā)送信息的情況更有效地將此信息發(fā)送給多個移動站。另外，能降低發(fā)送功率以減輕干擾波對其他移動站的影響。
從下面結(jié)合附圖進(jìn)行的描述中將明白本發(fā)明的其他特性與優(yōu)點，其中相同的標(biāo)號在其全部附圖中表示相同或類似的部分。
實現(xiàn)本發(fā)明的最佳實施方案

圖1表示應(yīng)用本發(fā)明的CDMA移動無線電話系統(tǒng)1.此移動無線電話系統(tǒng)1包括移動業(yè)務(wù)交換中心(MSC)2、無線電網(wǎng)絡(luò)控制器(RNC)3和多個基站4A-4C。通過規(guī)定的傳輸線路連接到無線電網(wǎng)絡(luò)控制器3的移動業(yè)務(wù)交換中心2通過無線電網(wǎng)絡(luò)控制器3執(zhí)行移動站5A-5C的呼叫控制與登記管理等，并對此系統(tǒng)進(jìn)行整體控制。還有，移動業(yè)務(wù)交換中心2通過規(guī)定的傳輸線路連接到公用交換電話網(wǎng)絡(luò)(PSTN)6，以便在PSTN 6與移動站5A-5C之中希望的移動站之間轉(zhuǎn)發(fā)呼叫。
是用于控制無線電網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備的無線電網(wǎng)絡(luò)控制器3連接與斷開基站4A-4C和移動站5A-5C、切換這些移動站、控制發(fā)送功率等。
基站4A-4C是根據(jù)無線電網(wǎng)絡(luò)控制器3執(zhí)行的控制實際與移動站5A-5C建立CDMA無線電鏈路的收發(fā)信機(jī)，這使得這些基站4A-4C能與此系統(tǒng)中的其他移動站通信或與通過基站4A-4C連接到PSTN 6的其他移動站通信。
雖然在此為了簡明起見討論三個基站4A-4C和三個移動站5A-5C，但這些站的數(shù)量不限于此實施例的數(shù)量。還有，移動站5A-5C可以是其基本功能為話音功能的便攜式電話機(jī)或可移動的通用計算機(jī)，例如這些設(shè)備均具有用于與移動站5A-5C接口的無線電接口。
移動無線電話系統(tǒng)1除了上述的話音功能之外還具有多播功能。更具體地，移動業(yè)務(wù)交換中心2適用于周期性地通過PSTN 6從規(guī)定的信息源中獲取諸如業(yè)務(wù)信息、天氣信息與股市信息的信息，通過無線電網(wǎng)絡(luò)控制器3將此信息作為多播數(shù)據(jù)發(fā)送給基站4A-4C，并通過基站4A-4C將此信息發(fā)送給需要的移動站5A-5C。在這樣的情況中，不將多播數(shù)據(jù)發(fā)送給所有的移動站而只發(fā)送給已與移動無線電話系統(tǒng)1的提供者簽定信息-業(yè)務(wù)協(xié)議的移動站。
在移動無線電話系統(tǒng)1的移動業(yè)務(wù)交換中心2中與此移動站的識別號碼相關(guān)存儲有關(guān)是否簽定協(xié)議的信息，這使之有可能根據(jù)存儲的數(shù)據(jù)將多播數(shù)據(jù)只發(fā)送給契約用戶。
現(xiàn)在將更具體地描述多播功能。
移動業(yè)務(wù)交換中心2通過無線電網(wǎng)絡(luò)控制器3將通過PSTN 6周期性獲取的多播數(shù)據(jù)發(fā)送給基站4A-4C。
希望接收多播數(shù)據(jù)的用戶通過執(zhí)行規(guī)定操作將數(shù)據(jù)接收命令輸入到移動站5A(或5B或5C)。在接收到此命令之后，移動站5A(或5B或5C)發(fā)送用于請求此多播數(shù)據(jù)的請求命令。例如，此請求命令包括移動站ID信息和希望接收的內(nèi)容類型。由基站4A(或4B或4C)接收此請求命令，通過無線電網(wǎng)絡(luò)控制器3將此命令從基站4A(或4B或4C)發(fā)送給移動業(yè)務(wù)交換中心2。
在接收到此請求命令之后，移動業(yè)務(wù)交換中心2根據(jù)此移動站ID信息確定發(fā)送此請求命令的移動站5A(或5B或5C)是否是契約用戶的移動站。如果此移動站是契約用戶，則此移動業(yè)務(wù)交換中心2指示接收到此請求命令的基站4A(或4B或4C)將此多播數(shù)據(jù)發(fā)送給移動站5A(或5B或5C)?；?A-4C均具有自適應(yīng)陣列天線。指示發(fā)送此多播數(shù)據(jù)的基站4A(或4B或4C)利用其自適應(yīng)陣列天線來形成將只指向需要此多播數(shù)據(jù)的移動站5A(或5B或5C)并將此多播信息只發(fā)送給此移動站5A(或5B或5C)。
應(yīng)注意單個小區(qū)可以包含需要多播數(shù)據(jù)的一個或多個移動站。在需要多播數(shù)據(jù)的多個移動站駐留在一個小區(qū)的情況中，利用此自適應(yīng)陣列天線形成將同時覆蓋這多個移動站的信號波束，以便將此多播數(shù)據(jù)一次發(fā)送給這些移動站。還有，基站4A(或4B或4C)適用于將此多播數(shù)據(jù)重復(fù)發(fā)送規(guī)定次數(shù)，以便在移動站5A(或5B或5C)上能肯定接收到此多播數(shù)據(jù)。
在本發(fā)明的移動無線電話系統(tǒng)1中如此生成接收多播數(shù)據(jù)的請求時，將此多播數(shù)據(jù)發(fā)送給此移動站。雖然連續(xù)發(fā)送多播數(shù)據(jù)的方法可設(shè)想為與本發(fā)明相反的解決方案，但這將表示甚至在需要這樣的接收的移動站未在小區(qū)中時也發(fā)送多播數(shù)據(jù)。結(jié)果，此信號將作為干擾起作用并且可能對參與普通單獨通信的移動站或除契約方之外的移動站具有有害的影響。因此，為了避免此，本發(fā)明只在具有接收多播數(shù)據(jù)的請求時才發(fā)送此多播數(shù)據(jù)。
現(xiàn)在將描述在規(guī)定方向中發(fā)送多播數(shù)據(jù)的信號波束的基站4A(或4B或4C)的結(jié)構(gòu)。因為基站4A(或4B或4C)在結(jié)構(gòu)上基本上是相同的，所以將只描述基站4A。
圖2表示基站4A的結(jié)構(gòu)。然而，應(yīng)注意在此不描述基帶信號處理電路和用于接口無線電網(wǎng)絡(luò)控制器3的接口電路。
如圖2所示，基站4A具有多個發(fā)射機(jī)7A-7N和多個接收機(jī)8A-8N并且適用于能利用這些發(fā)射機(jī)7A-7N和接收機(jī)8A-8N同時與多個移動站通信。諸如從無線電網(wǎng)絡(luò)控制器3發(fā)送的話音數(shù)據(jù)的單獨發(fā)送數(shù)據(jù)通過接口電路(未示出)輸入到信號交換單元9。
信號交換單元9包括多路分用器電路，例如，用于分配輸入的單獨傳輸數(shù)據(jù)給相應(yīng)的發(fā)射機(jī)7A-7N。如果假定第一至第n發(fā)射機(jī)7A-7N分別對應(yīng)于第1至第n通信信道，則信號交換單元9以以下方式發(fā)送單獨的傳輸數(shù)據(jù)給相應(yīng)的發(fā)射機(jī)7A-7N將在第一通信信道上發(fā)送的單獨傳輸數(shù)據(jù)發(fā)送給第一發(fā)射機(jī)7A，將在第二通信信道上發(fā)送的單獨傳輸數(shù)據(jù)發(fā)送給第二發(fā)射機(jī)7B，等等。
從無線電網(wǎng)絡(luò)控制器3中發(fā)送的控制數(shù)據(jù)通過未示出的接口電路進(jìn)入控制器10。此控制器10從無線電網(wǎng)絡(luò)控制器3接收控制數(shù)據(jù)，根據(jù)此控制數(shù)據(jù)控制信號交換單元9的操作并控制以后描述的自適應(yīng)陣列天線14的操作。
同樣地構(gòu)造第1至第n發(fā)射機(jī)7A-7N。第一發(fā)射機(jī)7A具有輸入的單獨傳輸數(shù)據(jù)首先輸入至的擴(kuò)展電路11。此擴(kuò)展電路11將此單獨的傳輸數(shù)據(jù)乘以已分配給第一通信信道的預(yù)定擴(kuò)展碼，從而對此單獨的傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行擴(kuò)頻調(diào)制。
在CDMA通信中，通過分配不同的擴(kuò)展碼給每個信道來相互區(qū)分通信信道。在接收端上，將接收的數(shù)據(jù)乘以與發(fā)送端上相同的擴(kuò)展碼并隨后執(zhí)行解擴(kuò)處理來恢復(fù)此數(shù)據(jù)。
擴(kuò)展電路11輸出的傳輸信號進(jìn)入射頻單元(RF)12。在此單元中此信號進(jìn)行頻率變換處理以變換為規(guī)定頻帶的傳輸信號。射頻單元12輸出的傳輸信號進(jìn)入濾波器13，此濾波器從此信號中除去不想要的信號成分，并隨后將結(jié)果信號輸入到自適應(yīng)陣列天線14。
同樣地，第2至第n發(fā)射機(jī)7B-7N也將輸入的單獨傳輸信號乘以分配給之的相應(yīng)擴(kuò)展碼，進(jìn)行擴(kuò)頻調(diào)制，隨后對這些傳輸信號進(jìn)行頻率變換處理和濾波處理，并將結(jié)果信號輸出到自適應(yīng)陣列天線14。
根據(jù)控制器10的控制，具有多個天線振子的自適應(yīng)陣列天線14控制提供給這多個天線振子之中相應(yīng)天線振子的每個傳輸信號的幅度與相位，從而在規(guī)定方向中形成信號波束并發(fā)送每個信號。更具體地，自適應(yīng)陣列天線14控制第一發(fā)射機(jī)7A輸出的傳輸信號的幅度與相位，從而在將接收此傳輸信號的移動站的方向中形成和發(fā)送信號波束。同樣地，自適應(yīng)陣列天線14控制第2至第n發(fā)射機(jī)7B-7N輸出的傳輸信號的幅度與相位，從而在將接收這些傳輸信號的相應(yīng)移動站的方向中形成和發(fā)送信號波束。
作為上述操作的結(jié)果，在單獨發(fā)送時，移動無線電話系統(tǒng)1形成指向移動站M1與M2的信號波束S1與S2，如圖8所示，并將單獨的傳輸數(shù)據(jù)發(fā)送給相應(yīng)的移動站M1與M2。因此，移動無線電話系統(tǒng)1使之在對每個移動站進(jìn)行單獨的數(shù)據(jù)傳輸時有可能減少此系統(tǒng)內(nèi)的干擾。
同時，利用此自適應(yīng)陣列天線14從這些移動站接收的信號進(jìn)入相應(yīng)的第1至第n接收機(jī)8A-8N。相同地構(gòu)造第1至第n接收機(jī)8A-8N。每個接收機(jī)具有從此接收信號中除去不想要的信號成分的濾波器15、隨后提取基帶的信號成分的射頻(RF)單元16和用于通過利用與發(fā)送端上相同的解擴(kuò)碼執(zhí)行解擴(kuò)處理來提取接收數(shù)據(jù)的解擴(kuò)電路17。將如此提取的接收數(shù)據(jù)的每項通過信號交換單元9發(fā)送給無線電網(wǎng)絡(luò)控制器3并隨后將之發(fā)送給通信方的終端。
現(xiàn)在將描述不同于上述的單獨數(shù)據(jù)傳輸?shù)亩嗖?shù)據(jù)傳輸?shù)那闆r中的操作。
特別地，從無線電網(wǎng)絡(luò)控制器3中發(fā)送的多播數(shù)據(jù)以類似于上述的方式通過未示出的接口電路進(jìn)入信號交換單元9。根據(jù)控制器10執(zhí)行的控制，此信號交換單元9將此多播數(shù)據(jù)只提供給例如發(fā)射機(jī)7A。以類似于進(jìn)行單獨傳輸時的方式，發(fā)射機(jī)7A對此多播數(shù)據(jù)進(jìn)行擴(kuò)頻調(diào)制，隨后執(zhí)行頻率變換處理以生成傳輸信號并將此信號輸出到自適應(yīng)陣列天線14。
在只有一個將接收此多播數(shù)據(jù)的移動站駐留在小區(qū)中的情況中，此自適應(yīng)陣列天線14根據(jù)控制器10的控制調(diào)整此多播數(shù)據(jù)傳輸信號的幅度與相位并將結(jié)果信號提供給每個天線振子，從而形成指向此移動站的信號波束并利用此信號波束發(fā)送此多播數(shù)據(jù)傳輸信號。
在希望接收此多播數(shù)據(jù)的多個移動站駐留在小區(qū)中的情況中，此自適應(yīng)陣列天線14根據(jù)控制器10的控制調(diào)整此多播數(shù)據(jù)傳輸信號的幅度與相位并將結(jié)果信號提供給每個天線振子，從而形成同時覆蓋希望接收此多播數(shù)據(jù)的多個移動站M1、M2的信號波束S3，如圖3所述，并發(fā)送此多播數(shù)據(jù)。因而，在發(fā)送多播數(shù)據(jù)給這多個移動站M1、M2時，此移動無線電話系統(tǒng)1一次將此信號發(fā)送給這多個移動站M1、M2，這使之有可能減少此小區(qū)內(nèi)的發(fā)送功率并且結(jié)果是減少對出現(xiàn)在此小區(qū)中的其他移動站M3施加的干擾。
在接收此多播數(shù)據(jù)的移動站M1已經(jīng)在此小區(qū)內(nèi)并且另一移動站M2隨后重新發(fā)出多播數(shù)據(jù)請求的情況中，如圖4所示，利用自適應(yīng)陣列天線14形成覆蓋隨后請求此多播數(shù)據(jù)的移動站M2的信號波束S4，從而同時將所述多播數(shù)據(jù)發(fā)送給需要此多播數(shù)據(jù)的所有移動站M1、M2。
自適應(yīng)陣列天線14將結(jié)合圖5具體進(jìn)行描述。
如圖5所示，自適應(yīng)陣列天線14具有與通信信道的數(shù)量一致的多個信號處理單元20A-20N。這些信號處理單元20A-20N處理相應(yīng)通信信道的信號。
首先，在單獨通信時，利用多個天線振子21A-21M接收的信號分別通過天線耦合器22A-22M進(jìn)入信號處理單元20A-20N。每個信號處理單元20A-20N包括乘法器23A-23M，將相應(yīng)的接收信號輸入到這些乘法器；系數(shù)計算單元24，提供與這些接收信號相乘的系數(shù)(γ’1，θ’1)至(γ’M，θ’M)；和矢量加法器25，用于相加從這些乘法器獲得的乘積。
在系數(shù)計算單元24輸出的系數(shù)(γ’1，θ’1)至(γ’M，θ’M)之中，系數(shù)γ’1-γ’M用于調(diào)整相應(yīng)接收信號的幅度，而系數(shù)θ’1-θ’M用于調(diào)整相應(yīng)接收信號的相位。
系數(shù)計算單元24接受矢量加法器25輸出的組合接收信號并且執(zhí)行控制，以便通過在監(jiān)視此組合接收信號的同時調(diào)整這些系數(shù)(γ’1，θ’1)至(γ’M，θ’M)來使此組合接收信號最大。此組合接收信號的最大化表示天線的方向性圖形指向是接收目標(biāo)的移動站。將利用第1至第n信號處理單元20A-20N中這樣的控制如此最大化的組合接收信號分別輸出給相應(yīng)的第1至第n接收機(jī)8A-8N。
同時，將已由第1至第n發(fā)射機(jī)7A-7N輸出的傳輸信號輸出給相應(yīng)的第1至第n信號處理單元20A-20N。每個信號處理單元20A-20N包括乘法器26A-26M，將相應(yīng)的傳輸信號輸入到這些乘法器。系數(shù)計算單元24提供與這些傳輸信號相乘的系數(shù)(γ1，θ1)至(γM，θM)，之后將從這些乘法器中獲得的乘積分別提供給加法器27A-27M，將這些加法器的輸出分別通過天線耦合器22A-22M提供給天線21A-21M。
系數(shù)γ1-γM同樣用于調(diào)整相應(yīng)傳輸信號的幅度，而系數(shù)θ1-θM用于調(diào)整相應(yīng)傳輸信號的相位。雖然在接收時計算的系數(shù)(γ’1，θ’1)至(γ’M，θ’M)可以與系數(shù)(γ1，θ1)至(γM，θM)同樣進(jìn)行使用，但最好通過校正在接收時計算的系數(shù)(γ’1，θ’1)至(γ’M，θ’M)來獲得系數(shù)(γ1，θ1)至(γM，θM)，此原因是如果發(fā)送頻率與接收頻率不同，則具有特性將稍微不同的可能性。在任何一種情況中，由于天線的發(fā)送圖形與接收圖形一般認(rèn)為是相同的，所以天線的方向性圖形在使用基于系數(shù)(γ’1，θ’1)至(γ’M，θ’M)的系數(shù)(γ1，θ1)至(γM，θM)時將指向是傳輸目標(biāo)的移動站。
另一方面，在進(jìn)行多播數(shù)據(jù)傳輸時，信號處理單元20A-20N從每個移動站接收多播數(shù)據(jù)請求命令，并且首先計算用于每個移動站的系數(shù)(γ’1，θ’1)至(γ’M，θ’M)，以便根據(jù)接收的信號進(jìn)行接收。一旦將每個移動站的系數(shù)(γ’1，θ’1)至(γ’M，θ’M)報告給控制器10，通過控制器10將這些系數(shù)傳送給將負(fù)責(zé)多播數(shù)據(jù)傳輸?shù)男盘柼幚韱卧?。在此假定此信號處理單?0A對應(yīng)于此信號處理單元。
根據(jù)每個移動站的系數(shù)(γ’1，θ’1)至(γ’M，θ’M)，信號處理單元20A的系數(shù)計算單元24計算系數(shù)(γ1，θ1)至(γM，θM)，以便以需要多播數(shù)據(jù)的多個移動站將同時被單個信號波束覆蓋的方式進(jìn)行傳輸。將這些系數(shù)(γ1，θ1)至(γM，θM)提供給乘法器26A-26M，這些乘法器將這些多播數(shù)據(jù)傳輸信號乘以這些系數(shù)。
將如此由于與這些系數(shù)(γ1，θ1)至(γM，θM)相乘而進(jìn)行相位與幅度調(diào)整的傳輸信號通過加法器27A-27M和天線耦合器22A-22M分別提供給天線振子21A-21M，在這些天線振子上組合這些傳輸信號以形成同時覆蓋多個移動站M1、M2的信號波束，如圖6A-6C所示。結(jié)果，能將多播數(shù)據(jù)同時發(fā)送給需要此多播數(shù)據(jù)的多個移動站M1、M2。
因而，在單獨傳輸時，自適應(yīng)陣列天線14計算將此信號波束只指向通信方的移動站的系數(shù)(γ1，θ1)至(γM，θM)并且只將信號發(fā)送給通信方的此移動站。另一方面，在多播數(shù)據(jù)傳輸時，自適應(yīng)陣列天線14計算將使請求多播數(shù)據(jù)的多個移動站被一個信號波束覆蓋的系數(shù)(γ1，θ1)至(γM，θM)并且將此多播數(shù)據(jù)同時發(fā)送給這多個移動站。
上述安排是如果發(fā)送多播數(shù)據(jù)，則移動無線電話系統(tǒng)1根據(jù)在接收到多播數(shù)據(jù)請求命令時占優(yōu)勢的接收信號計算系數(shù)(γ1，θ1)至(γM，θM)，將這些傳輸信號乘以這些系數(shù)(γ1，θ1)至(γM，θM)，并將作為結(jié)果獲得的相應(yīng)信號發(fā)送給這多個天線21A-21M。在將幅度與相位如此進(jìn)行調(diào)整的傳輸信號輸出給多個天線21A-21M時，組合這些傳輸信號并形成指向規(guī)定方向的信號波束。
在此移動無線電話系統(tǒng)1中發(fā)送多播數(shù)據(jù)時，此系統(tǒng)計算將使請求多播數(shù)據(jù)的多個移動站被一個信號波束覆蓋的系數(shù)(γ1，θ1)至(γM，θM)。結(jié)果，由自適應(yīng)陣列天線14輸出的多播數(shù)據(jù)的信號波束覆蓋需要此多播數(shù)據(jù)的多個基站，如圖3所示，并且結(jié)果是能有效地將此多播數(shù)據(jù)同時發(fā)送給多個移動站。而且，由于能一次將此多播數(shù)據(jù)發(fā)送給多個移動站，所以與單獨發(fā)送多播數(shù)據(jù)時需要的發(fā)送功率相比減少發(fā)送功率。結(jié)果是減少小區(qū)內(nèi)的干擾波。而且，由于能減少小區(qū)內(nèi)的干擾，所以有可能增加系統(tǒng)容量。
根據(jù)上述安排，通過形成將同時覆蓋需要多播數(shù)據(jù)的多個移動站并且通過此波束發(fā)送此多播數(shù)據(jù)來完成此多播數(shù)據(jù)的傳輸。結(jié)果，能同時將多播數(shù)據(jù)發(fā)送給多個移動站，能有效地發(fā)送此多播數(shù)據(jù)并且能減少小區(qū)內(nèi)的干擾。
上述實施例涉及通過PSTN 6獲得多播數(shù)據(jù)的情況。然而，本發(fā)明不限于此安排。例如，此移動業(yè)務(wù)交換中心2可以具有輸入裝置并且可以通過此輸入裝置輸入此多播數(shù)據(jù)。
還有，上述實施例涉及根據(jù)在接收多播數(shù)據(jù)請求命令時占優(yōu)勢的接收信號計算系數(shù)(γ1，θ1)至(γM，θM)的情況。然而，本發(fā)明不限于這樣的安排，這是因為根據(jù)從移動站發(fā)送的諸如在單獨通信時占優(yōu)勢的接收信號的另一接收信號計算系數(shù)(γ1，θ1)至(γM，θM)是可允許的。還一可行安排是給移動站提供在GPS系統(tǒng)中使用的接收裝置，傳送已利用此接收裝置計算的移動站位置信息給基站，根據(jù)代表此移動站的此位置信息計算系數(shù)，并且形成將覆蓋多個移動站的信號波束。
還有，上述實施例涉及本發(fā)明應(yīng)用于具有CDMA通信方案的通信系統(tǒng)的情況。然而，本發(fā)明不限于這樣的應(yīng)用，而能進(jìn)行修改以便可應(yīng)用于諸如TDMA與FDMA系統(tǒng)的任何無線通信系統(tǒng)。
還有，上述實施例涉及本發(fā)明應(yīng)用于移動無線電話系統(tǒng)1的情況。然而，本發(fā)明不限于這樣的應(yīng)用，而能進(jìn)行修改以便可應(yīng)用于無線LAN系統(tǒng)或其他無線系統(tǒng)。非常重要的是在將相同的信息發(fā)送給無線通信系統(tǒng)中的多個移動站、利用預(yù)定的無線通信技術(shù)在基站與多個移動站之間建立無線電鏈路和基站通過在基本上指向基站與之通信的某一個移動站的方向中形成信號波束來通信的情況中，如果形成覆蓋這多個移動站的信號波束并且利用此信號波束發(fā)送此信息，將獲得類似于在這樣的情況中實現(xiàn)的效果。
還有，雖然在上述實施例中使用自適應(yīng)陣列天線，但只要能控制方向性，就可以使用任何其他的裝置與方法。
本發(fā)明是有益的，這是因為通過將本發(fā)明安排為通過形成將同時覆蓋多個基站的信號波束將信息發(fā)送給這多個基站能將此信息同時發(fā)送給多個基站，這使之有可能以極高的效率發(fā)送信息。另外，因為能減少發(fā)送功率，所以能抑制對其他移動站的干擾。
由于能不脫離本發(fā)明的精神與范疇實現(xiàn)本發(fā)明的許多顯然極不相同的實施例，所以將明白，本發(fā)明不限于除了所附的權(quán)利要求書中定義之外的其特定實施例。
權(quán)利要求
1.一種無線電信系統(tǒng)，在此無線電信系統(tǒng)中在具有其方向性能進(jìn)行控制的天線的基站與移動站之間建立無線電鏈路，其中在利用這些移動站之一執(zhí)行通信時，利用所述天線形成基本上只指向所述一個移動站的信號波束來與所述移動站通信；在將相同信息發(fā)送給多個移動站時，所述基站利用所述天線形成指向這多個移動站的廣播信號波束并利用所述廣播信號波束發(fā)送此信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中從多個天線振子中形成所述天線，而且所述基站計算用于調(diào)整根據(jù)所述信息生成的傳輸信號的幅度與相位的系數(shù)、將此傳輸信號乘以這些系數(shù)并從所述天線的多個天線振子之中相應(yīng)的天線振子中發(fā)送結(jié)果信號，從而形成此廣播信號波束。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的系統(tǒng)，其中所述基站根據(jù)從這些移動站接收的接收信號計算這些系數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3之中任何一個權(quán)利要求的系統(tǒng)，其中所述天線是自適應(yīng)陣列天線。
5.一種基站，用于與移動站建立無線電鏈路，其中在利用這些移動站之一執(zhí)行通信時，利用其方向性能進(jìn)行控制的天線形成只指向所述一個移動站的信號波束來與所述移動站通信；其中在將相同信息發(fā)送給多個移動站時，利用所述天線形成指向這多個移動站的廣播信號波束，并且利用所述廣播信號波束發(fā)送所述信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的基站，其中從多個天線振子中形成所述天線，并計算用于調(diào)整根據(jù)所述信息生成的傳輸信號的幅度與相位的系數(shù)，將此傳輸信號與這些系數(shù)相乘，而且從所述天線的多個天線振子之中相應(yīng)的天線振子中發(fā)送結(jié)果信號，從而形成此廣播信號波束。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的基站，其中所述基站根據(jù)從這些移動站接收的接收信號計算這些系數(shù)。
8.在具有自適應(yīng)陣列天線的基站與移動站之間建立無線電鏈路的一種電信方法，其中在利用這些移動站之一執(zhí)行通信時，利用所述自適應(yīng)陣列天線形成只指向所述一個移動站的信號波束來與所述移動站通信；在將相同信息發(fā)送給多個移動站時，所述基站利用所述自適應(yīng)陣列天線形成同時覆蓋這多個移動站的信號波束，并且利用所述信號波束發(fā)送此信息。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中所述基站計算用于調(diào)整根據(jù)所述信息生成的傳輸信號的幅度與相位的系數(shù)、將此傳輸信號與這些系數(shù)相乘并從所述自適應(yīng)天線陣列的多個天線振子之中相應(yīng)的天線振子中發(fā)送結(jié)果信號，從而形成此信號波束。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中所述基站根據(jù)從這些移動站接收的接收信號計算這些系數(shù)。
全文摘要
能有效地將需要信息發(fā)送給多個移動站的無線電信系統(tǒng)適用于通過形成同時覆蓋這些移動站的信號波束來將此信息發(fā)送給這多個移動站。因為能如此將信息同時發(fā)送給多個移動站,所以有可能以極高的效率發(fā)送信息。另外,因為能降低發(fā)送功率,所以能抑制對其他移動站的干擾。
文檔編號H04B7/08GK1352830SQ00807665
公開日2002年6月5日 申請日期2000年3月13日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月16日
發(fā)明者R·埃斯梅扎德赫 申請人:艾利森電話股份有限公司