專利名稱：大區(qū)域的蜂窩式無(wú)線電通信系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明與擴(kuò)展TDMA系統(tǒng)中的無(wú)線電覆蓋區(qū)域的配置有關(guān)。雖然本發(fā)明將參照采用TDMA技術(shù)的數(shù)字GSM蜂窩式無(wú)線電系統(tǒng)加以說(shuō)明，但原則上也可用于其它一些TDMA系統(tǒng)。
對(duì)一個(gè)中心接收機(jī)要與一組遠(yuǎn)地發(fā)射機(jī)通信的情況來(lái)說(shuō)，無(wú)線電TDMA系統(tǒng)是特別有用的。然而，遠(yuǎn)地發(fā)射機(jī)與中心接收機(jī)之間的距離會(huì)產(chǎn)生傳播延遲。傳播延遲與移動(dòng)臺(tái)離基臺(tái)的距離成正比。
為了防止來(lái)自一些遠(yuǎn)地發(fā)射機(jī)的相鄰傳輸由于傳播延遲而在時(shí)間上重疊，必需在各遠(yuǎn)地發(fā)射機(jī)發(fā)送的信號(hào)之間引入隔離段。此外，為了增大信息吞吐量，可以命令各個(gè)遠(yuǎn)地發(fā)射機(jī)相應(yīng)將發(fā)送信號(hào)的開始時(shí)間提前，以補(bǔ)償傳播延遲，這是眾所周知的。這樣就能減小各遠(yuǎn)地發(fā)射機(jī)發(fā)送的信號(hào)之間的隔離段。
蜂窩式無(wú)線電電話系統(tǒng)將一個(gè)覆蓋區(qū)域劃分為一些各由一個(gè)基臺(tái)服務(wù)的相互鄰接的子區(qū)域。在城市地區(qū)，子區(qū)域的直徑可能只有幾公里。隨著通信業(yè)務(wù)密度的增加，子區(qū)域的直徑相應(yīng)減小。
在通信業(yè)務(wù)密度較低的地區(qū)，可以增大子區(qū)域的范圍。GSM所采用的規(guī)約允許移動(dòng)臺(tái)將它們的定時(shí)提前最多為63個(gè)通信比特，相當(dāng)于35公里左右。一旦移動(dòng)臺(tái)超過(guò)這個(gè)距離，就不能再指令它進(jìn)一步提前定時(shí)。因此，如果定時(shí)提前過(guò)多，基臺(tái)接收機(jī)就不能與所接收的移動(dòng)臺(tái)發(fā)送信號(hào)相關(guān)。在一些GSM系統(tǒng)中，最多只能比最大定時(shí)提前(63比特)多4至6比特。
包括G SM在內(nèi)的有些通信系統(tǒng)可選用的一種方案是在基站安裝一個(gè)分集接收天線，接收從一個(gè)與主波束天線不同的方向來(lái)的信號(hào)。
具體地說(shuō)，在有些系統(tǒng)中分集的優(yōu)點(diǎn)是在解調(diào)和解碼后加以利用的。這是指在基帶進(jìn)行靈活的組合處理，意味著從RF輸入端開始直到基帶重新組合前都要保持兩個(gè)獨(dú)立的接收通道。
具體地說(shuō)，在有些系統(tǒng)中分集的優(yōu)點(diǎn)是在解調(diào)和解碼后加以利用的。這是指在基帶進(jìn)行靈活的組合處理，意味著從RF輸入端開始直到基帶重新組合前都要保持兩個(gè)獨(dú)立的接收通道。
本發(fā)明提出的增大TDMA通信系統(tǒng)最大作用距離的配置包括提供一個(gè)具有等于或小于最大TDMA半徑的第一半徑的第一覆蓋區(qū)域和一個(gè)具有大于第一半徑的半徑的第二覆蓋區(qū)域的天線裝置，從第一覆蓋區(qū)域接收的信號(hào)由第一接收機(jī)處理，而從第二覆蓋區(qū)域接收的信號(hào)由相對(duì)第一接收機(jī)處理的信號(hào)有延遲的第二接收機(jī)處理。
最好是延遲時(shí)間等于在第一半徑的距離上的傳輸時(shí)間。
最好是由第一天線覆蓋第一覆蓋區(qū)域，由第二天天線覆蓋第二覆蓋區(qū)域。
下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明加以說(shuō)明。在這些附圖中

圖1為按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例排列的一對(duì)天線的輻射波束圖；圖2為體現(xiàn)本發(fā)明的配置的方框圖；以及圖3示出了一個(gè)遠(yuǎn)地臺(tái)與基臺(tái)之間進(jìn)行信號(hào)交換的定時(shí)情況。
由圖1可見(jiàn)，第一天線A具有主波瓣L1，其中心線與地面相交的角度為θ1，而第二天線B具有主瓣L2，其中心線與地面相交的角度為θ2。L1的外沿與地面相交于D1，而L2的內(nèi)沿與地面也相交于D1。L2的外沿與地面相交于D2。
假設(shè)L1和L2都是相對(duì)于安裝天線A、B的天線桿P旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的，因此L1表示了一個(gè)中心為P、半徑為PD1的地面圓形覆蓋區(qū)域，L2表示了內(nèi)徑為PD1、外徑為PD2的環(huán)形覆蓋區(qū)域。
假設(shè)D1是在與采用天線A的TDMA系統(tǒng)所允許的最大傳輸延遲相應(yīng)的離天線A的最大距離上。在GSM中這相當(dāng)于35公里。由于PD1比天線A的高度大得多，因此最大距離近似為PP1。
對(duì)于L2，最好是它的波束中心線與地面相交(如圖1的L2所示)，以保證在離天線B最遠(yuǎn)的點(diǎn)天線增益最大。
如果PD2＝2PD1，則信號(hào)從D2到B的傳輸時(shí)間就是從D1到A的傳輸時(shí)間的兩倍。
參見(jiàn)圖2，天線A可接收的信號(hào)加到接收機(jī)RXA，而天線B可接收的信號(hào)加到接收機(jī)RXB。RXA對(duì)天線A所接收的信號(hào)進(jìn)行采樣，以便進(jìn)行建立相關(guān)的處理。
相關(guān)是將一個(gè)已知的偽隨機(jī)比特流(對(duì)準(zhǔn)序列)與一個(gè)也含有對(duì)準(zhǔn)序列的第二比特流進(jìn)行組合的處理過(guò)程。第二比特流可能含有錯(cuò)誤，其對(duì)準(zhǔn)序列的起點(diǎn)也是未知的。當(dāng)發(fā)現(xiàn)第二比特流中對(duì)準(zhǔn)序列的起點(diǎn)時(shí)，就達(dá)成了相關(guān)。
如果傳輸延遲大于規(guī)約所允許的范圍，則RXB能與這建立相關(guān)，因?yàn)镽XB設(shè)計(jì)成延遲了等于35公里的傳輸時(shí)間后才對(duì)來(lái)自天線B的信號(hào)進(jìn)行采樣。
GSM基臺(tái)不斷監(jiān)測(cè)移動(dòng)響應(yīng)的延遲，周期性地發(fā)出指令給移動(dòng)臺(tái)，命令移動(dòng)臺(tái)發(fā)送提前整數(shù)個(gè)比特(0至63)。在GSM系統(tǒng)中為此允許的最大值是63位，因此如果傳輸延遲超過(guò)了63個(gè)比特周期(約200)，是基臺(tái)就不能與所接收的信號(hào)相關(guān)，線路斷開。
然而，采用本發(fā)明所述提出的技術(shù)，在第二接收機(jī)中相關(guān)處理延遲了63個(gè)比特周期，因此第二接收機(jī)就能保相關(guān)。基臺(tái)通過(guò)這附加的63個(gè)比特周期調(diào)整移動(dòng)臺(tái)的傳輸，從而使子區(qū)域的半徑有效地增大了一倍。
圖3例示了在天線A發(fā)送的脈沖(ATX)和天線A接收的遠(yuǎn)地天線發(fā)出的響應(yīng)(ARX)之間的間時(shí)延遲情況。
在圖3中，ATX示出了一個(gè)以t0開始發(fā)送的寬度為T的脈沖。RRX示出了這個(gè)脈沖在延遲了τ1后被遠(yuǎn)地天線R接收的波形。因此，在天線R處接收到的脈沖后沿離t0為T＋τ1。
后經(jīng)過(guò)內(nèi)部延遲Δt后，遠(yuǎn)地發(fā)射機(jī)在T＋τ1＋Δt開始發(fā)送一個(gè)響應(yīng)信號(hào)(RTX)。這個(gè)響應(yīng)信號(hào)的前沿再經(jīng)過(guò)延遲τ1，也就是在t0后T＋2τ1＋Δt時(shí)，到達(dá)天線A(如ARX所示)。特別是，如果脈沖具有已知長(zhǎng)度，則Δt可近似為零。
采用本發(fā)明所提出的解決方法可以使移動(dòng)臺(tái)離基臺(tái)的距離實(shí)際增大一倍。由于在基臺(tái)對(duì)較遠(yuǎn)處發(fā)來(lái)的信號(hào)的采樣延遲了TDMA可以調(diào)整的最大延遲時(shí)間，因此在35公里至70公里距離范圍內(nèi)發(fā)來(lái)的信號(hào)就能得到相關(guān)，通信線路不至中斷。
雖然本發(fā)明在此是結(jié)合采用兩個(gè)天線的GSM系統(tǒng)機(jī)的說(shuō)明的，但這種技術(shù)同樣也可用于用單獨(dú)一個(gè)天線接收信號(hào)的情況。
從單一天線接收的信號(hào)同時(shí)加到一個(gè)第一接收機(jī)通道和一個(gè)第二接收機(jī)通道。第二接收機(jī)通道的采樣比第一接機(jī)通道的采樣延遲一段時(shí)間，使得從超過(guò)第一接收機(jī)通道接收距離上發(fā)來(lái)的信號(hào)可以由第二接收機(jī)通道進(jìn)行相關(guān)處理。
然而，本發(fā)明特別適用于具有一個(gè)主波束天線和接收和接收機(jī)通路以及一個(gè)分集波束天線和接收機(jī)通路的GSM系統(tǒng)。按照本發(fā)明實(shí)施例，這兩個(gè)天線安裝成覆蓋相鄰的兩個(gè)同心區(qū)域，而對(duì)由覆蓋外區(qū)域的天線接收的信號(hào)的處理延遲約200毫秒。
本發(fā)明的一個(gè)缺點(diǎn)是遠(yuǎn)地信號(hào)可能會(huì)對(duì)下一個(gè)時(shí)分信道產(chǎn)生十?dāng)_。
這種干擾可以通過(guò)將遠(yuǎn)地通話隨時(shí)重新分配為順序信通組的承載遠(yuǎn)地通話的部分加以克服。因?yàn)檫@些信道的處理都延遲了相同的時(shí)間，所以不會(huì)相互干擾。
或者，如果系統(tǒng)負(fù)載不大，則可以通過(guò)空出遠(yuǎn)地信號(hào)后的那俱道來(lái)避免相互干擾。
這兩種修改方案可以用控制軟件實(shí)現(xiàn)。
第二個(gè)缺點(diǎn)是當(dāng)移動(dòng)臺(tái)穿過(guò)35公里界線時(shí)通話會(huì)中斷。
當(dāng)移動(dòng)臺(tái)接收近35公里界線時(shí)，由于基臺(tái)的接收機(jī)不同，發(fā)給移動(dòng)臺(tái)的定時(shí)提前將或是0或是63左右。
因此在基中內(nèi)必需啟動(dòng)一個(gè)觸發(fā)器，使定時(shí)提前從63變動(dòng)為0，或從0變?yōu)?3，并且基臺(tái)換用另一個(gè)接收機(jī)。
必需有效地發(fā)給移動(dòng)臺(tái)一個(gè)移交命令，這樣就能成功地執(zhí)行新的定時(shí)提前。
權(quán)利要求
1.一種增大一個(gè)TDMA通信系統(tǒng)最大作用距離的配置，其特征是所述配置包括一個(gè)天線裝置，用來(lái)提供一個(gè)具有等于或小于最大TDMA半徑的第一半徑的第一覆蓋區(qū)域和一個(gè)半徑大于第一半徑的第二覆蓋區(qū)域；一個(gè)第一接收機(jī)，用來(lái)接收和處理從第一覆區(qū)域發(fā)來(lái)的信號(hào)；以及一個(gè)第二接收機(jī)，用來(lái)接收和處理從第二覆蓋區(qū)域發(fā)來(lái)的信號(hào)，第二接收機(jī)處理的信號(hào)比第一接收機(jī)處理的信號(hào)延遲一段時(shí)間。
2.一種如在權(quán)利要求1中可提出的配置，其特征是其中所述延遲時(shí)間等于在第一半徑的距離上的傳輸時(shí)間。
3.一種如在權(quán)利要求1中所提出的配置，其特征是其中所述天線裝置包括一個(gè)覆蓋第一區(qū)域的第一天線和一個(gè)覆蓋第二區(qū)域的第二天線。
4.一種基本上如在此結(jié)合附圖所說(shuō)明的增大一個(gè)TDMA通信系統(tǒng)最大作用距離的配置。
5.一種增大一個(gè)TDMA通信系統(tǒng)作用距離的方法，在這個(gè)TDMA通信系統(tǒng)中從移動(dòng)臺(tái)到基臺(tái)的傳輸定時(shí)在一個(gè)允許基臺(tái)與位于基臺(tái)第一半徑內(nèi)的移動(dòng)臺(tái)之間進(jìn)行通信的預(yù)定最大時(shí)間寬度的范圍內(nèi)是可調(diào)整的，所述方法的特征它包括用基臺(tái)的第一接收裝置接收位于第一半徑內(nèi)的移動(dòng)臺(tái)發(fā)來(lái)的信號(hào)；以及用一個(gè)或幾個(gè)附加接收裝置提供一個(gè)或幾個(gè)相有可重疊或鄰接的同心覆蓋區(qū)域，第一附加接收裝置相對(duì)第一接收裝置的延遲不大于預(yù)定最大時(shí)間寬度，而其余附加接收裝置，如有的話，其延遲逐個(gè)增大。
6.一個(gè)基本上如在此結(jié)合附圖所說(shuō)明的增大一個(gè)TDMA通信系統(tǒng)作用距離的方法。
全文摘要
本發(fā)明提出利用第一和第二通信通路(RXA，RXB)來(lái)增大數(shù)字TDMA蜂窩式無(wú)線電基臺(tái)作用距離。第二通信通路用來(lái)接收從第一通路作用距離(D1)以遠(yuǎn)的移動(dòng)臺(tái)發(fā)出的信號(hào)。第二通路信號(hào)的同步的延遲量等于附加傳輸延遲(C1)。每個(gè)通信通路都有自己的天線(A，B)。
文檔編號(hào)H04W16/26GK1117253SQ9411839
公開日1996年2月21日 申請(qǐng)日期1994年11月14日 優(yōu)先權(quán)日1993年11月15日
發(fā)明者羅斯·烏丁 申請(qǐng)人:阿爾卡塔爾有限公司