專利名稱：用于碼分多址通信系統(tǒng)的線性覆蓋區(qū)域天線系統(tǒng)的制作方法
本申請(qǐng)是美國待批專利申請(qǐng)第08/112,392號(hào)的續(xù)展申請(qǐng)(1993年8月27日申請(qǐng)，發(fā)明名稱是“雙分布式天線系統(tǒng)”)，所述申請(qǐng)是美國專利申請(qǐng)第07/849,651號(hào)的續(xù)展申請(qǐng)(1992年3月9日申請(qǐng)，發(fā)明名稱是“CDMA微蜂窩狀電話系統(tǒng)和用于它的分布式天線系統(tǒng)”)，所述申請(qǐng)是美國專利申請(qǐng)第07/624,118號(hào)的續(xù)展申請(qǐng)(1990年12月7日申請(qǐng)，發(fā)明名稱相同)，并在1994年1月18日作為美國專利第5,280,472號(hào)獲得批準(zhǔn)。發(fā)明背景I.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及通信系統(tǒng)，特別涉及室內(nèi)通信系統(tǒng)，它包括蜂窩狀電話、個(gè)人通信裝置(PCS)、無線專用小交換機(jī)(PBX)和無線市內(nèi)環(huán)路系統(tǒng)。更精確地說，本發(fā)明涉及用于微蜂窩狀天線系統(tǒng)的新型并改進(jìn)過的分布式同軸天線，以有利于運(yùn)用擴(kuò)展頻譜信號(hào)的室內(nèi)通信。
II.相關(guān)技術(shù)描述碼分多址(CDMA)調(diào)制技術(shù)是促進(jìn)包括大量系統(tǒng)用戶的通信的幾種技術(shù)中的一種?，F(xiàn)有技術(shù)中已知其它多址通信系統(tǒng)技術(shù)(諸如，跳頻擴(kuò)展頻譜、時(shí)分多址(TDMA)、頻分多址(FDMA)、和諸如幅度壓擴(kuò)單邊帶的調(diào)幅法)。然而，比起多址通信系統(tǒng)的其它調(diào)制技術(shù)，CDMA的擴(kuò)展頻譜調(diào)制技術(shù)有許多優(yōu)點(diǎn)。美國專利第4,901,307號(hào)(1990年2月13日獲得批準(zhǔn)，發(fā)明名稱是“運(yùn)用衛(wèi)星或地面中繼站的擴(kuò)展頻譜多址通信系統(tǒng)”，轉(zhuǎn)讓于本發(fā)明的受讓人)揭示在多址通信系統(tǒng)中CDMA技術(shù)的用途，列入于此，以作參考。
在上述專利中，揭示了多址技術(shù)，其中具有收發(fā)機(jī)的大量移動(dòng)電話系統(tǒng)用戶運(yùn)用CDMA擴(kuò)展頻譜通信信號(hào)，通過衛(wèi)星中繼站或地面基站(也稱為小區(qū)位置站；小區(qū)位置；或簡稱小區(qū))進(jìn)行通信。運(yùn)用CDMA通信，可以重復(fù)使用頻譜多次。運(yùn)用CDMA可導(dǎo)致比運(yùn)用其它多址技術(shù)所獲得的更高的頻譜效率，從而增加系統(tǒng)用戶容量。
地面信道經(jīng)歷被稱為Rayleigh衰落的信號(hào)衰落。從不同的物理環(huán)境反射的信號(hào)使地面信道信號(hào)具有Rayleigh衰落特性。結(jié)果，信號(hào)沿著許多方向以不同的傳輸延遲到達(dá)移動(dòng)單元接收機(jī)。在通常用于移動(dòng)無線通信(包括那些蜂窩狀移動(dòng)電話系統(tǒng))的UHF頻率帶下，在不同路徑上傳輸?shù)男盘?hào)之間可能具有明顯的相位差異。信號(hào)的有危害的總和可能導(dǎo)致偶然的深衰落。
地面信道衰落是隨著移動(dòng)單元的物理環(huán)境而強(qiáng)烈地變化。移動(dòng)單元的位置小的變化或環(huán)境小的變化可以改變所有信號(hào)傳播路徑的物理延遲，它還進(jìn)一步導(dǎo)致每條路徑的不同相位。例如，在通過環(huán)境中移動(dòng)單元的移位可以導(dǎo)致快速衰落過程。例如，在850MHz蜂窩狀射頻帶中，一般是在1英里/小時(shí)的車輛速度下，每秒發(fā)生一次衰落。如此嚴(yán)重的衰落可能對(duì)在地面信道中的信號(hào)形成極大的破壞性，從而導(dǎo)致劣質(zhì)的通信質(zhì)量?？蓪⒏郊拥陌l(fā)射機(jī)功率用于克服衰落問題。然而，功率的增加反過來影響用戶(過量的功率消耗)和系統(tǒng)(干擾增強(qiáng))。
在CDMA通信系統(tǒng)中，所有基站都用相同的寬頻帶信道來通信。一般，在FDMA方法中，把只一個(gè)頻帶分配給一個(gè)通信鏈路，例如，從基站到一個(gè)移動(dòng)單元。然而，在CDMA系統(tǒng)中，還把提供處理增益的CDMA波形特性用于區(qū)別擁有相同頻帶的信號(hào)。此外，高速偽隨機(jī)噪聲(PN)調(diào)制所得公共信號(hào)的許多不同的傳播路徑在接收單元處被分別解調(diào)，假設(shè)在路徑延遲之間的差超出PN子碼持續(xù)時(shí)間，即，1/帶寬。如果在CDMA系統(tǒng)中采用大約為1MHz的PN子碼速率，那么可將全部擴(kuò)展頻譜處理增益(等于擴(kuò)展頻譜帶寬與系統(tǒng)數(shù)據(jù)速率之比)用于區(qū)分路徑延遲相差多于1微秒的路徑。1微秒的路徑延遲差異與大約1,000英尺的路徑距離差異相對(duì)應(yīng)。城市環(huán)境一般具有超過1微秒的路徑延遲差異，而且在一些地區(qū)所報(bào)告的路徑差異高達(dá)10-20微秒。
在窄帶調(diào)制系統(tǒng)(諸如，傳統(tǒng)電話系統(tǒng)所采用的模擬FM調(diào)制)中，多條路徑的存在導(dǎo)致嚴(yán)重的多路徑衰落。解決在FM系統(tǒng)中衰落的唯一方法是增加發(fā)射功率。然而，對(duì)于寬帶CDMA調(diào)制，在解調(diào)過程中可能區(qū)分不同的路徑?？蓪⑦@種區(qū)分用于大大減小多路徑衰落的嚴(yán)重性。
希望在這種通信系統(tǒng)中，提供一些形式的分集，它使系統(tǒng)進(jìn)一步減小衰落影響。分集是減輕衰落的有害影響的一種方法。主要的三種分集是時(shí)間分集、頻率分集和空間分集。
通過重復(fù)運(yùn)用、時(shí)間交叉、誤碼檢測(cè)和校正(它是重復(fù)的一種形式)，可以獲得最佳時(shí)間分集。本發(fā)明可以采用這些技術(shù)中的一種來作為時(shí)間分集形式。由于CDMA本身是寬帶，所以CDMA提供頻率分集形式(因?yàn)樵趯挼膸捴蟹植夹盘?hào)能量)。因此，頻率選擇衰落可能只影響CDMA信號(hào)帶寬的一小部分。
通過在移動(dòng)單元和兩個(gè)或多個(gè)基站之間的瞬時(shí)鏈路上提供多信號(hào)路徑，獲得空間或路徑分集。美國專利第5,101,501號(hào)(1992年3月31日批準(zhǔn)，發(fā)明名稱是“在CDMA蜂窩狀電話系統(tǒng)中的軟切換”)和美國專利第5,109,390號(hào)(1992年4月28日批準(zhǔn),發(fā)明名稱是“在CDMA蜂窩狀電話系統(tǒng)中的分集接收機(jī)”)(它們都被轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人)揭示路徑分集的例子。
通過控制發(fā)射機(jī)功率，可以把衰落的有害影響控制在一定范圍內(nèi)。通過增加由移動(dòng)單元發(fā)射的功率，可以補(bǔ)償減小由基站從移動(dòng)單元接收到的功率的衰落。功率控制功能按照時(shí)間常數(shù)進(jìn)行操作。根據(jù)功率控制環(huán)路的時(shí)間長數(shù)和衰落的持續(xù)時(shí)間，系統(tǒng)通過增加移動(dòng)單元的發(fā)射功率可以補(bǔ)償衰落。在美國專利第5,056,109號(hào)(1991年10月8日批準(zhǔn)，發(fā)明名稱是“在CDMA蜂窩狀電話系統(tǒng)中控制發(fā)射功率的方法及裝置”，同樣被轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人)揭示基站和移動(dòng)單元功率控制的系統(tǒng)。
多個(gè)空間不同路徑的存在向?qū)拵DMA系統(tǒng)提供空間分集。如果可獲得兩個(gè)多個(gè)空間不同路徑(諸如，由兩個(gè)空間隔開天線所提供的)，而且它們具有大于一個(gè)子碼持續(xù)時(shí)間的不同路徑延遲，那么可將在公共接收機(jī)內(nèi)的兩個(gè)或多個(gè)解調(diào)元件用于在單個(gè)基站或移動(dòng)單元處分別解調(diào)信號(hào)。由于這些信號(hào)一般與多路徑衰落無關(guān)，即，它們通常不一起衰落，所以分集組合兩個(gè)解調(diào)元件的輸出以減輕衰落的不利影響。因此，當(dāng)兩條路徑在同一時(shí)刻衰落，只發(fā)生功能損耗。因而，本發(fā)明的一個(gè)方面是提供與分集組合器結(jié)合的兩個(gè)或多個(gè)解調(diào)元件。
為了運(yùn)用多個(gè)解調(diào)元件，必須運(yùn)用不僅與系統(tǒng)中的其它信號(hào)正交，而且與相同信號(hào)的延遲形式正交的波形。美國專利第5,103,459號(hào)(1992年4月7日批準(zhǔn)，發(fā)明名稱是“在CDMA蜂窩狀移動(dòng)電話系統(tǒng)中生成信號(hào)波形的方法及裝置”，也轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人)揭示構(gòu)造在用戶間提供正交性從而減小互干擾的PN序列的方法及裝置。運(yùn)用這些減小互干擾的技術(shù)，使得具有更高的系統(tǒng)用戶容量和更好的鏈路性能。運(yùn)用正交PN碼，在預(yù)定的時(shí)間間隔內(nèi)，代碼之間的互相關(guān)性為零，從而在正交碼之間沒有干擾。
在蜂窩狀電話系統(tǒng)中，通過安裝大量基站(定位每個(gè)基站以向相應(yīng)有限的基站覆蓋區(qū)提供服務(wù))，向較大面積區(qū)域提供移動(dòng)電話服務(wù)。如果服務(wù)需求量很大，就細(xì)分基站或把它們分成更小的覆蓋區(qū)，或者添加更多的基站。例如，現(xiàn)在，一些主要大城市區(qū)域具有大約400個(gè)基站。
在蜂窩狀電話系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展中，希望提供多個(gè)小型基站(稱為微區(qū))，它們提供非常有限的地區(qū)覆蓋面積。一般認(rèn)為，這種區(qū)域局限于局辦公大樓的單層，而且可把移動(dòng)電話服務(wù)看作是與外部移動(dòng)蜂窩狀電話系統(tǒng)兼容或不兼容的無繩電話系統(tǒng)。提供這種服務(wù)的基本原理與在商業(yè)辦公樓中運(yùn)用專用小交換機(jī)(PBX)系統(tǒng)原理類似。這種系統(tǒng)為在業(yè)務(wù)中的大量呼叫提供低成本電話服務(wù)，而為內(nèi)部電話號(hào)碼提供簡單撥號(hào)。還提供少量線路以把PBX系統(tǒng)與公用電話系統(tǒng)相連，從而在PBX系統(tǒng)中的電話和在其它地方的電話之間發(fā)出呼叫和接收呼叫。對(duì)于微區(qū)系統(tǒng)而言，希望提供類似服務(wù)，但是在PBX服務(wù)區(qū)內(nèi)的任何地方提供無繩操作的附加特性。
在室內(nèi)環(huán)境和受非常接近的大面積表面限制的其它區(qū)域中，在持續(xù)時(shí)間內(nèi)路徑延遲一般比在室外通信系統(tǒng)環(huán)境下要短。在建筑物和其它用通信系統(tǒng)的室內(nèi)環(huán)境下，需要提供能夠在多路徑信號(hào)之間進(jìn)行區(qū)分的分集附加形式。
在上述美國專利第5,280,472號(hào)(‘472專利)(它被轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人，而且應(yīng)用于此以供參考)中，描述適合于室內(nèi)環(huán)境的通信系統(tǒng)。在其它方面，’472號(hào)專利描述運(yùn)用單組或雙組離散天線的分布式天線系統(tǒng)的實(shí)行過程，其中用延遲元件把在公共線束上的每根離散天線與它的鄰近天線分開。
而且，存在其它較少受限的環(huán)境，其中，希望具有不同于由標(biāo)準(zhǔn)基站提供的標(biāo)準(zhǔn)圓形或圓錐形的覆蓋區(qū)形狀。即使串聯(lián)離散天線組(它們形成分布式天線)在一些線形區(qū)域中提供小于理想覆蓋區(qū)的覆蓋區(qū)。例如，繁忙的公路是高容量需求區(qū)域。如果沿著公路提供離散天線，那么信號(hào)電平必須是緊挨著天線的高信號(hào)電平，以到達(dá)天線之間的區(qū)域。在基站附近，高信號(hào)電平會(huì)引起不利的互調(diào)問題，同時(shí)在覆蓋區(qū)邊緣不能提供充分的信號(hào)電平。另一個(gè)有問題的例子是地鐵或公路隧道。隧道提供獨(dú)特環(huán)境，它大大限制傳播路徑。被限定的路徑鄰近導(dǎo)致強(qiáng)勁而且持續(xù)期較短的多路徑傳播路徑，它引起相對(duì)快速、平坦、寬帶衰落。如果功率控制的時(shí)間常數(shù)比衰落速率慢，那么快速衰落阻止功率控制進(jìn)行有效補(bǔ)償。而且，快速衰落的固有寬帶本質(zhì)阻止寬帶CDMA波形的頻率分集減輕快速衰落的影響。
在這種環(huán)境下，希望具有一種天線系統(tǒng)，它提供伸長的、恒定信號(hào)強(qiáng)度的覆蓋區(qū)。如果認(rèn)為包括一組離散天線的分布天線具有與一連串圣誕樹燈樣式類似的天線樣式，那么較理想的天線樣式是具有與氖燈光類似的覆蓋區(qū)的樣式。理想的天線結(jié)構(gòu)還提供一些分集形式，即使在諸如隧道環(huán)境的這種苛刻的環(huán)境下它也同樣具有生命力。本發(fā)明提供獨(dú)特的覆蓋區(qū)和可靠的分集形式。
在上述共同待批的美國專利申請(qǐng)第08/112,392號(hào)中(它還被轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人，而且通過引用包括于此)，揭示運(yùn)用并行離散天線串提高分布天線系統(tǒng)的性能的技術(shù)，用延遲元件把在公共線束上的每根天線與它的鄰近天線區(qū)分開來。在每個(gè)節(jié)點(diǎn)處安裝兩根相互平行天線，以在覆蓋區(qū)內(nèi)提供空間分集。然后，移動(dòng)單元一般具有與頻率的天線對(duì)類似的距離和路徑損耗。離散的天線元件包括頻率轉(zhuǎn)換電路，從而減少在天線元件和基站之間的電纜路徑損耗，而且把容易獲得的SAW裝置作為延遲元件來使用。在每個(gè)離散天線節(jié)點(diǎn)處，可用電路來提供增益和雙工功能。
不幸的是，與每個(gè)天線節(jié)點(diǎn)相關(guān)的電路都較貴，而且還要求DC電源操作。在節(jié)點(diǎn)之間發(fā)生的任何電纜路徑損耗還增加DC電源要求，特別是，具有適當(dāng)長度的分布天線。此外，與沿著這些漫長的系統(tǒng)分布的SAW裝置相關(guān)的累積延遲可能使這些努力復(fù)雜化以與被接受的電信工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(例如，IS-95)取得一致。
在本發(fā)明的主要目的是，提供具有高容量、安裝簡單、覆蓋性強(qiáng)而且對(duì)于多路徑衰落具有低敏感度的簡單天線系統(tǒng)。本發(fā)明的天線系統(tǒng)有利地提供這些特性，而不要求DC電源，而且通過對(duì)具有給定長度的天線產(chǎn)生較小積累延遲，促進(jìn)它與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)相一致。
發(fā)明概述在本發(fā)明的較佳實(shí)施例中，耦連到基站的兩個(gè)線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)并聯(lián)設(shè)置，以產(chǎn)生線性覆蓋區(qū)天線系統(tǒng)。在基站內(nèi)，發(fā)射機(jī)生成指向移動(dòng)單元(前向鏈路)擴(kuò)展頻譜信號(hào)。通過天線接口向兩個(gè)線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)提供前向鏈路信號(hào)。天線接口包括在由每個(gè)線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)發(fā)射的信號(hào)之間引入時(shí)間延遲的時(shí)間延遲元件。同樣在較佳實(shí)施例中，基站還包括第一接收機(jī)和第二接收機(jī)，其中第一接收機(jī)解調(diào)由線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)的第一個(gè)接收到的指向多個(gè)基站(反向鏈路)擴(kuò)展頻譜信號(hào)；而第二接收機(jī)解調(diào)由線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)的第二個(gè)接收到的多個(gè)反向鏈路擴(kuò)展頻譜信號(hào)。
本發(fā)明所提供優(yōu)點(diǎn)在于，只需要小型地點(diǎn)特定工程來用于安裝。天線設(shè)置不受要求服務(wù)的環(huán)境的物理限制。不用考慮兩個(gè)線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)的覆蓋區(qū)精確重疊。重疊覆蓋區(qū)是有利的，但不是必須的。
當(dāng)考慮到支持諸如蜂窩電話、PCS、無線PBX、無線本地環(huán)路、或無線家用并接電話的通信類型所需的基站裝置的固有簡單性時(shí)，線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)的有利之處便顯而易見了。


結(jié)合附圖，通過下面的詳細(xì)描述使本發(fā)明的特性、目的和優(yōu)點(diǎn)顯而易見。
圖1A和1B是本發(fā)明的單個(gè)線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)的方框圖；圖2是包括兩個(gè)線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)的線性覆蓋區(qū)天線系統(tǒng)的方框圖，它提供關(guān)于反向鏈路信號(hào)的空間分集；圖3是能夠提供相對(duì)于向前和反向鏈路的空間分集的線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)的方框圖；圖4是遠(yuǎn)端或移動(dòng)單元接收機(jī)的示例性實(shí)現(xiàn)的方框圖；圖5是示例性基站的方框圖；和圖6示出基站的結(jié)構(gòu)，它加入小區(qū)調(diào)制解調(diào)器(CSM)應(yīng)用的專用集成電路(ASIC)芯片以進(jìn)行搜索、接收、組合和譯碼功能。
較佳實(shí)施例的詳細(xì)描述單組天線和延遲元件提供最基本的分布天線實(shí)現(xiàn)功能。在上述第‘472號(hào)專利中，揭示單組天線的細(xì)節(jié)。本發(fā)明考慮運(yùn)用線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)，而不是指定運(yùn)用一組離散天線。
圖1A和1B示出本發(fā)明的單個(gè)線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)的示例結(jié)構(gòu)。圖1A和1B所示的線性覆蓋區(qū)對(duì)于設(shè)置在隧道中、在船上或在下過道上的系統(tǒng)是十分有用的。在圖1A中，基站100向線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)110提供信號(hào)，并接收來自它的信號(hào)。雖然，結(jié)合本發(fā)明，可以運(yùn)用提供線形連續(xù)覆蓋區(qū)的任何天線，但是，在較佳實(shí)施例中，線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)110可以包括同軸輻射天線電纜，其中沿著外部同軸導(dǎo)體的長度每隔一段間隔就設(shè)置小槽112。槽112使來自線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)110的射頻(RF)能量的受控部分輻射到周圍環(huán)境中，并接收來自周圍環(huán)境的射頻能量。適于作為線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)110使用的示例同軸天線電纜是是FLEXWELL輻射電纜(它們是由RadioFrequencySystems，Inc，NorthHaven，Connecticut生產(chǎn)的)。而且，由英國和加拿大的ANDREWCorp.所生產(chǎn)的RADIAX輻射同軸電纜市場(chǎng)上有售。示例三同軸天線電纜(根據(jù)它，可以實(shí)現(xiàn)線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)110)是由TimesMicrowaveSystemsofWallingfor，Connecticut制造的nu-TRAC三同軸天線電纜。
在基站110中，模擬發(fā)射機(jī)120產(chǎn)生前向鏈路RF信號(hào)以由線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)110傳輸。雙工器140把前向鏈路RF信號(hào)耦連到線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)110上。類似地，由線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)110從遠(yuǎn)端單元(未圖示)接收到的反向鏈路RF信號(hào)通過雙工器140傳到模擬接收機(jī)150，它接受要處理的入局反向鏈路RF信號(hào)。
線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)110還接收相同反向鏈路RF信號(hào)的多路徑分量。上述專利和共同待批專利申請(qǐng)揭示蜂窩狀電話系統(tǒng)，它在1.25MHz帶寬下運(yùn)用CDMA調(diào)制、分集的多種形式并發(fā)送功率控制。利用分集的一種方法是提供“搜索”接收機(jī)結(jié)構(gòu)，其中設(shè)有多個(gè)解調(diào)元件，每個(gè)解調(diào)元件能夠接收通過不同路徑的信號(hào)，并顯示不同延遲。
在本發(fā)明中，通過在基站100中加入搜索接收機(jī)160，可以運(yùn)用在線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)110上的入射信號(hào)之間的多路徑分集(自然發(fā)生或設(shè)計(jì)引進(jìn))。耦連到模擬接收機(jī)150上的搜索接收機(jī)160包括至少一個(gè)解調(diào)元件(未圖示)。然而，為了充分利用搜索接收機(jī)160的功能，較佳的是，采用兩個(gè)或多個(gè)解調(diào)元件(例如，一般是三個(gè)或四個(gè))。在美國專利第5,103,459號(hào)和第5,109,390號(hào)中詳細(xì)描述搜索接收機(jī)的示例實(shí)施例。
現(xiàn)在參照?qǐng)D1B，在圖1B中，在地理方面展開圖1A的示意方框圖。在圖1B中，為了利于分集接收由移動(dòng)單元發(fā)射的信號(hào)，設(shè)置線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)110’。把線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)110’設(shè)置在小巷里或在建筑物的平行走廊內(nèi)，可能導(dǎo)致這種非線性設(shè)置。在圖1B中，如此構(gòu)造線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)110’，從而由第一移動(dòng)單元170發(fā)射的反向鏈路信號(hào)(設(shè)有常規(guī)全方向天線)撞在第一和第二天線段110A’、110B’。類似地，在線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)110’的第三和第四天線段110C’和110D’內(nèi)接收由第二移動(dòng)單元172發(fā)射的反向鏈路信號(hào)。相對(duì)于分別從第一和第二天線段110A’、110B’、第三和第四天線段110C’、110D’輻射的前向鏈路信號(hào)，在第一和第二移動(dòng)單元170和172內(nèi)獲得互補(bǔ)分集。
現(xiàn)在CDMA系統(tǒng)中，如果插入時(shí)間間隔超過用于調(diào)制所給信號(hào)的偽隨機(jī)噪聲(PN)碼的單“子碼”的時(shí)間，那么可以利用在給定信號(hào)的延遲形式之間的時(shí)間分集。于是，為了保證保持相對(duì)于與第一移動(dòng)單元170和第一及第二天線段110A’、110B’通信的時(shí)間分集，如此設(shè)置線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)110’，從而在第一和第二天線段110A’和110B’之間存在多于一個(gè)PN碼子碼的信號(hào)傳播延遲。同樣地，在第三和第四天線段110C’和110D’之間的信號(hào)傳播延遲可以超過一個(gè)PN碼子碼的時(shí)間以確立相對(duì)于與第二移動(dòng)單元172通信的時(shí)間分集。
如果線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)110’的非線性設(shè)置不產(chǎn)生在第一和第二天線段110A’和110B’之間的至少一個(gè)PN碼子碼的延遲，那么把延遲元件設(shè)置在線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)110’中，以獲得所需的分集延遲。圖1B的實(shí)施例還可有選擇地包括一個(gè)或多個(gè)放大模塊176用來放大反向鏈路和前向鏈路信號(hào)的功率。每個(gè)放大模塊176包括一對(duì)連有前向鏈路放大器182和第一延遲元件184以及反向鏈路放大器186和第二延遲元件188的雙工器178和180。雙工器178和180把在反向鏈路頻帶內(nèi)的反向鏈路信號(hào)耦連到(或來自)反向鏈路放大器186，而且把在前向鏈路頻帶內(nèi)的前向鏈路信號(hào)耦連到(或來自)前向鏈路放大器182。如果線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)110’具有相對(duì)較長的長度，那么前向鏈路放大器182和反向鏈路放大器186用于保持足夠的信號(hào)功率。在CDMA系統(tǒng)中，第一和第二延遲元件184和188中的每個(gè)元件提供足以保證由線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)110的段在放大器模塊176的一側(cè)分集發(fā)射并接收信號(hào)用的延遲(例如，等價(jià)于一個(gè)PN碼子碼的延遲)。在另一個(gè)實(shí)施例中，可以把無源延遲元件加到線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)110’中，而無需附加應(yīng)用放大器模塊176的雙工功能。
在本發(fā)明的另一個(gè)較佳實(shí)施例中，雙組線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)用于緩和服務(wù)質(zhì)量的降低程度(而在單個(gè)線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)中，有時(shí)會(huì)發(fā)生這種情況)。在上述第’472號(hào)專利的系統(tǒng)情況下，如果把移動(dòng)單元設(shè)置在第一離散天線的附近并遠(yuǎn)離其它多根較遠(yuǎn)離散天線，那么多路徑衰落的影響會(huì)導(dǎo)致通信業(yè)務(wù)的瞬間遞降。在這種情況下，移動(dòng)單元發(fā)射足以與第一離散天線進(jìn)行通信的功率，但用該功率不足以與較遠(yuǎn)離散天線可靠地進(jìn)行通信。如果在這種情況下，相對(duì)于第一離散天線，移動(dòng)單元突然經(jīng)受嚴(yán)重的多路徑衰落，那么在第一離散天線處減小的信號(hào)電平和在較遠(yuǎn)離散天線處的低信號(hào)電平可能引起通信業(yè)務(wù)變壞。在基站和移動(dòng)單元之間的通信是次優(yōu)的，直至控制環(huán)路增加移動(dòng)單元的發(fā)射功率或改變移動(dòng)單元環(huán)境以減輕多路徑衰落。如上所述，通過用上述共同待批申請(qǐng)?zhí)柕?8/112,392號(hào)所述的方法，在每個(gè)節(jié)點(diǎn)處設(shè)置兩個(gè)離散天線，可以減輕這種次優(yōu)性能。使兩根設(shè)置的離散天線互相離得足夠遠(yuǎn)，以便它們顯示出對(duì)于多路徑的獨(dú)立性，但同時(shí)又使它們離得足夠近，以便相對(duì)于一個(gè)移動(dòng)單元信號(hào)電平是類同的。如果相對(duì)于一根天線，移動(dòng)單元經(jīng)受衰落，那么其它合設(shè)天線通過具有類似功率要求的可靠路徑。
在本發(fā)明的較佳實(shí)施例中，在出現(xiàn)多路徑衰落的情況下，本發(fā)明通過提供一對(duì)線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)(設(shè)有重疊覆蓋區(qū)以形成線性覆蓋區(qū)天線系統(tǒng))獲得健全的性能。如此設(shè)置一對(duì)線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)，從而每個(gè)線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)對(duì)在覆蓋區(qū)內(nèi)移動(dòng)單元具有類似的功率要求，但是每個(gè)線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)相對(duì)于同一移動(dòng)單元提供獨(dú)立的衰落。一般，使線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)互相隔開1和10波長之間，而在本較佳實(shí)施例中，隔開大約5波長(即，在所建議的大約1800MHz的個(gè)人通信系統(tǒng)(PCS)頻率下，大約隔開30英寸)，從而獲得路徑分集并在衰落中獨(dú)立。
回到圖2，示出在接收反向鏈路信號(hào)過程中提供空間分集的線性覆蓋區(qū)天線系統(tǒng)設(shè)置。在圖2中，基站200向第一線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)210提供信號(hào)，并接受來自它的信號(hào)。此外，基站200接受來自第二線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)212的信號(hào)。設(shè)置第一和第二線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)210和212，以提供上述優(yōu)點(diǎn)。雖然較佳實(shí)施例設(shè)想運(yùn)用兩根線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)，但是在本發(fā)明的范圍內(nèi)，可以運(yùn)用三根或多根天線。此外，可把圖1B的地理方面考慮加入第一或第二線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)210或212中的一個(gè)或兩個(gè)。同樣，可把放大器模塊176加入第一或第二線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)210或212中的一個(gè)或兩個(gè)。
在基站200內(nèi)，模擬發(fā)射機(jī)220產(chǎn)生前向鏈路RF信號(hào)用于由線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)210發(fā)射。由雙工器240把前向鏈路RF信號(hào)耦連到第一線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)210。類似地，雙工器240把由線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)210從移動(dòng)單元(未圖示)接收到的反向鏈路RF信號(hào)輸入第一模擬接收機(jī)250。搜索接收機(jī)270包括至少一個(gè)解調(diào)元件(未圖示)，而最好包括兩個(gè)或多個(gè)解調(diào)元件。
用類似的方式，第二模擬接收機(jī)260處理由第二線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)212接收到的反向鏈路RF信號(hào)。第二搜索接收機(jī)280處理由第二模擬接收機(jī)260從第二分布天線結(jié)構(gòu)212接收到的信號(hào)。搜索接收機(jī)280包括至少一個(gè)解調(diào)元件(未圖示)，而最好包括兩個(gè)或多個(gè)解調(diào)元件。
向分集組合器和譯碼電路284提供第一和第二搜索接收機(jī)270和280的輸出。分集組合器和譯碼電路284組合并譯碼第一和第二搜索接收機(jī)270和280的輸出。然后，在數(shù)字基帶電路(未圖示)內(nèi)進(jìn)一步處理譯碼數(shù)據(jù)。如圖2的實(shí)施例所設(shè)計(jì)的所得數(shù)字位的組合提供幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。例如，這些優(yōu)點(diǎn)包括降低由相干組合引起的誤差率和減小移動(dòng)單元的功率電平的起伏。這二個(gè)因數(shù)導(dǎo)致更高的容量和經(jīng)改進(jìn)的系統(tǒng)性能。
現(xiàn)在回到圖3，示出線性覆蓋區(qū)天線系統(tǒng)的方框圖，它提供相對(duì)于前向鏈路信號(hào)的分集。注意，通過物理分離兩個(gè)線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)，提供在反向鏈路上的分集。在較佳實(shí)施例中，把每個(gè)線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)耦連到不同的接收機(jī)上，從而在RF下，不組合來自每個(gè)線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)的信號(hào)。于是，不要求把來自每個(gè)線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)的信號(hào)延遲多于1PN子碼時(shí)間以分辨它們。如果從移動(dòng)單元到每個(gè)線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)的延遲相等，那么可以分辨來自每個(gè)線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)的信號(hào)。然而，對(duì)于前向鏈路，延遲相同是不真實(shí)的。由于經(jīng)濟(jì)、工程和實(shí)行問題，使得移動(dòng)單元一般不設(shè)有兩根天線和兩個(gè)分開的RF/模擬接收機(jī)。然而，如果從每個(gè)線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)發(fā)射相同的前向鏈路信號(hào)，那么接收來自每個(gè)線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)的移動(dòng)單元可以只分辨兩個(gè)信號(hào)(如果這兩個(gè)信號(hào)的時(shí)間相隔最小的一個(gè)PN子碼時(shí)間)。(下面，給出移動(dòng)單元結(jié)構(gòu)的詳細(xì)描述。)因此，理想的是，提供帶有上述分集特性的前向鏈路，而在移動(dòng)單元處不提供雙接收路徑。
一個(gè)解決方法是在前向鏈路的發(fā)射路徑中提供分集，從而當(dāng)移動(dòng)單元接收信號(hào)時(shí)，分辨來自每個(gè)線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)的信號(hào)的能力是信號(hào)所固有的。與從另一個(gè)線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)發(fā)射的信號(hào)相比，通過延遲從一個(gè)線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)發(fā)射的信號(hào)，可以獲得發(fā)射分集。通過在兩個(gè)信號(hào)之間引入延遲，接收來自每個(gè)具有相同自然延遲的線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)的信號(hào)的移動(dòng)單元能夠分辨這兩個(gè)引入延遲的信號(hào)。圖3示出具有這種在前向鏈路上引入分集的實(shí)施例?？紤]到圖2和圖3的實(shí)施例之間特定的相似性，在圖3中用帶“’”的標(biāo)號(hào)來指定與圖2所示相應(yīng)的結(jié)構(gòu)。
圖3的基站200’包括用于分離來自模擬發(fā)射機(jī)220’的信號(hào)的功率分配器290。第一高功率放大器(HPA)291放大由功率分配器290輸出的一個(gè)信號(hào)分量，而且向雙工器240’提供被放大的輸出用來由線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)210’發(fā)射。向延遲元件292提供其它信號(hào)分量，所述延遲元件引入足以保證時(shí)間分集存在于由第一和第二線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)210’和212’輻射的信號(hào)之間的延遲(例如，一個(gè)PN子碼)。對(duì)于1.25MHz的示例PN子碼速率，由延遲元件292提供的延遲大約從0.5到3微秒。由第二HPA293放大來自延遲元件292的經(jīng)延遲信號(hào)，而且雙工器294把經(jīng)放大的輸出耦連到第二線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)212’。作為由上述天線系統(tǒng)所提供的路徑和時(shí)間分集結(jié)果，移動(dòng)單元的多個(gè)解調(diào)元件結(jié)構(gòu)可以分別解調(diào)來自每個(gè)線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)的信號(hào)。
移動(dòng)單元包括一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)解調(diào)元件和搜索元件。搜索元件掃描確定存在什么路徑及路徑大小的時(shí)間域。然后，分配所獲得的解調(diào)元件去解調(diào)通過最方便獲得的路徑的信號(hào)。
圖4示出形成示例CDMA移動(dòng)單元的方框圖。移動(dòng)單元包括天線300，它通過雙工器302耦連到模擬接收機(jī)304和發(fā)射功率放大器306上。模擬接收機(jī)304接收來自雙工器302的RF頻率信號(hào)用于放大和頻率下轉(zhuǎn)換。信號(hào)還經(jīng)濾波、數(shù)字化，并向解調(diào)元件310A-310N和搜索接收機(jī)312的搜索元件314提供該信號(hào)。在上述美國專利第5,103,459號(hào)和第5,109,390號(hào)詳細(xì)描述模擬接收機(jī)304和搜索接收機(jī)312的示例實(shí)施例。
模擬接收機(jī)304也進(jìn)行調(diào)節(jié)移動(dòng)單元的發(fā)射功率用的功率控制功能。模擬接收機(jī)304產(chǎn)生向發(fā)射功率控制電路308提供的模擬功率控制信號(hào)。
向解調(diào)元件310A-310N以及在模擬接收機(jī)304輸出處的搜索元件314所提供的數(shù)字化信號(hào)可以包括試圖用于其他移動(dòng)單元的許多正在執(zhí)行的呼叫信號(hào)和基站導(dǎo)頻信號(hào)。分配每個(gè)解調(diào)元件310A-310N去解調(diào)相同前向鏈路信號(hào)的不同分集信號(hào)。信號(hào)中的分集可以自然發(fā)生多路徑或引入的分集(諸如，來自如圖3所示的線性覆蓋區(qū)天線系統(tǒng)的分集)。解調(diào)元件310A-310N的功能是使采樣值與適當(dāng)?shù)腜N序列相關(guān)。這種相關(guān)處理提供作為在現(xiàn)有技術(shù)中“處理增益”而聞名的性能，它加強(qiáng)了與適當(dāng)?shù)腜N序列相匹配的信號(hào)的信號(hào)一干擾比，通過把來自發(fā)射基站的導(dǎo)頻載波用作載波相位基準(zhǔn)，可以同步檢測(cè)相關(guān)的輸出。這個(gè)解調(diào)處理的結(jié)果是一系列編碼數(shù)據(jù)碼元。在共同待批的美國專利申請(qǐng)第08/343，800號(hào)(1994年11月21日申請(qǐng)，發(fā)明名稱是“導(dǎo)頻載波點(diǎn)乘積電路”，它被轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人)中，揭示與運(yùn)用導(dǎo)頻序列的譯碼有關(guān)的信息。
在控制處理器316的控制下，搜索元件314不斷掃描時(shí)間域以從多個(gè)周圍基準(zhǔn)中尋找多路徑導(dǎo)頻信號(hào)。搜索元件314測(cè)量任何被檢測(cè)的導(dǎo)頻信號(hào)的強(qiáng)度。搜索元件314向控制處理器316提供一組信號(hào)強(qiáng)度和被檢測(cè)信號(hào)的時(shí)間偏移?？刂铺幚砥?16向解調(diào)元件310A-310N提供控制信號(hào)，從而每個(gè)元件處理不同的最有利信號(hào)。在共同待批美國專利申請(qǐng)第08/144,902號(hào)(1993年10月28日申請(qǐng)，發(fā)明名稱是“在能夠接收多個(gè)信號(hào)的系統(tǒng)中解調(diào)元件的分配”，它被轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人)中，揭示分配解調(diào)元件以根據(jù)搜索元件的輸出處理不同信號(hào)的方法。
向分集組合器和譯碼電路318提供解調(diào)元件310A-310N的輸出。分集組合器和譯碼電路318把解調(diào)元件310A-310N的輸出組合成總信號(hào)，以對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步處理。這種組合處理使系統(tǒng)通過對(duì)來自每個(gè)解調(diào)元件310A-310N的能量求和而取得分集的優(yōu)越性。運(yùn)用也包括在分集組合器和譯碼電路318中的前向誤差校正(FEC)譯碼器，可以對(duì)所得的總信號(hào)流進(jìn)行譯碼。
用戶數(shù)字基帶電路320一般包括數(shù)字聲碼器(未圖示)(它可能是多速率型的)。用戶數(shù)字基帶電路320還作為與手機(jī)或其它任何一種類型的外圍設(shè)備(未圖示)之間的接口。用戶數(shù)字基帶電路320根據(jù)從分集組合器和解碼電路31 8向它提供的信息，向用戶提供輸出信息信號(hào)。
在反向鏈路上，一般通過手機(jī)提供用戶模擬聲音信號(hào)，以作為到用戶數(shù)字基帶電路320的輸入。用戶數(shù)字基帶電路320包括模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器(未圖示)，它把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式。把數(shù)字信號(hào)提供到數(shù)字聲碼器在那里對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行編碼。對(duì)前向誤差校正(FEC)編碼電路(未圖示)提供聲碼器的輸出。在示例實(shí)施例中，所進(jìn)行的誤差校正編碼是卷積的編碼方法。把數(shù)字化編碼信號(hào)從用戶數(shù)字基帶電路320輸出到發(fā)射調(diào)制器322。
發(fā)射調(diào)制器322對(duì)發(fā)射數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼(其中示例實(shí)施例是基于Walsh碼的64-陣列正交信令技術(shù))，然后在PN載波信號(hào)上調(diào)制編碼信號(hào)?？刂铺幚砥?16向發(fā)射調(diào)制器322提供PN序列對(duì)準(zhǔn)信息。在上述美國專利第5,103,459號(hào)中，詳細(xì)描述數(shù)據(jù)調(diào)制。
發(fā)射調(diào)制器322把已調(diào)信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬形式，以對(duì)于中頻(IF)載波進(jìn)行調(diào)制。向發(fā)射功率控制電路308提供來自發(fā)射調(diào)制器322的IF信號(hào)輸出。發(fā)射功率控制電路308根據(jù)從模擬接收機(jī)304提供的模擬功率控制信號(hào)，控制發(fā)射信號(hào)功率。此外，解調(diào)元件310A-310N處理由基站以功率調(diào)節(jié)命令的形式發(fā)射的控制位，并向控制處理器316提供它。響應(yīng)于這些命令，控制處理器316產(chǎn)生向發(fā)射功率控制電路308提供的第二功率控制信號(hào)。此外，對(duì)于功率控制，在上述美國專利第5,056,109號(hào)中描述有關(guān)接收機(jī)312、控制處理器316和發(fā)射功率控制電路308的關(guān)系的信息。
發(fā)射功率控制電路308把功率受控已調(diào)信號(hào)輸出到發(fā)射功率放大器電路306。發(fā)射功率放大電路把IF信號(hào)轉(zhuǎn)換成RF頻率。發(fā)射功率放大器電路306包括把信號(hào)放大到最后輸出電平的放大器。把發(fā)射信號(hào)從發(fā)射功率放大器電路306輸出到雙工器302。雙工器302把信號(hào)耦連到天線300上以將它發(fā)射到基站。
圖5更完全地示出圖2的示例基站200的方框圖。在圖5中，相同標(biāo)號(hào)表示與圖2所示相應(yīng)的基站元件?；?00的接收機(jī)系統(tǒng)包括模擬接收機(jī)250和260，還包括搜索接收機(jī)270及280。搜索接收機(jī)270包括獨(dú)立搜索元件500和解調(diào)元件510A-510N。類似地，搜索接收機(jī)280包括獨(dú)立搜索元件515和解調(diào)元件520A-520N。如圖5所示，解調(diào)元件510A-510N和520A-520N與分集組合器和譯碼電路284耦合。
參照?qǐng)D5，模擬接收機(jī)250和260分別輸出從一個(gè)或多個(gè)移動(dòng)單元發(fā)射的復(fù)合信號(hào)的數(shù)字化形式。搜索元件500和515跟蹤單個(gè)移動(dòng)單元發(fā)射的多路徑傳播。分配每個(gè)解調(diào)元件510A-510N和520A-520N，去解調(diào)來自公共移動(dòng)單元的相同編碼消息數(shù)據(jù)的特定多路徑傳播。還向其它搜索接收機(jī)提供模擬接收機(jī)250和260的輸出，以跟蹤并解調(diào)由其它移動(dòng)單元發(fā)射的信號(hào)。詳情請(qǐng)見上述美國專利申請(qǐng)第08/144,902號(hào)。
圖5的基站包括CDMA控制器540，把它耦連到解調(diào)元件510A-510N和520A-520N，以及搜索元件500和515。CDMA控制器540提供Walsh序列和代碼分配、信號(hào)處理、定時(shí)信號(hào)生成、功率控制和各種其它相關(guān)功能。
向模擬接收機(jī)250提供由第一線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)210接收到的信號(hào)，然后，向搜索元件500提供它。把搜索元件500用于掃描時(shí)間域以檢測(cè)與特定移動(dòng)單元相關(guān)的最有利獲得的信號(hào)。搜索元件500向CDMA控制器540提供關(guān)于被檢測(cè)信號(hào)的信息，作為響應(yīng)，所述控制器生成并向解調(diào)元件510A-510N提供控制信號(hào)以選擇用于處理的適當(dāng)接收信號(hào)。
向模擬接收機(jī)260提供由第二線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)212接收到的信號(hào)，然后向解調(diào)元件520A-520N提供。搜索元件515還用于掃描關(guān)于被接收信號(hào)的時(shí)間域，以保證解調(diào)元件520A-520N用與搜索接收機(jī)270相同的方式去跟蹤并處理與特定移動(dòng)單元相關(guān)的最有利獲得的信號(hào)。然后，分集組合器和譯碼電路284處理解調(diào)元件510A-510N和520A-520N的輸出，以使其性能最優(yōu)化。
再參照?qǐng)D5，搜索元件500和解調(diào)元件510A-510N接收從模擬接收機(jī)250輸出的復(fù)合信號(hào)。為了對(duì)由單一移動(dòng)單元發(fā)射的擴(kuò)展頻譜信號(hào)進(jìn)行譯碼，必須生成適當(dāng)?shù)腜N序列。在美國專利第5，103,459號(hào)中詳細(xì)描述移動(dòng)單元信號(hào)的生成過程。
在CDMA控制器540的控制下，把來自外部或內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)(諸如，專用小交換機(jī)(PBX))耦連到適當(dāng)?shù)穆暣a器555。在CDMA控制器540的控制下，發(fā)射調(diào)制器535用擴(kuò)展頻譜調(diào)制用于發(fā)射到想要接收的移動(dòng)單元的數(shù)據(jù)。分配發(fā)射調(diào)制器535去對(duì)預(yù)定發(fā)射到特定移動(dòng)單元(把搜索接收機(jī)270和280分配給該移動(dòng)單元)的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼和調(diào)制。發(fā)射調(diào)制器535用從一組正交碼中選出的正交碼對(duì)聲碼器數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制，然后用PN擴(kuò)展碼對(duì)其進(jìn)行調(diào)制。然后，把PN擴(kuò)展信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬形式并向發(fā)射功率控制電路550提供。
發(fā)射功率控制電路550在CDMA控制器的控制下控制信號(hào)的發(fā)射功率。向加法器560提供電路550的輸出，在加法器560中把它與對(duì)應(yīng)于其他移動(dòng)單元的發(fā)射調(diào)制器/發(fā)射功率控制電路的輸出加起來。向模擬發(fā)射機(jī)220提供加法器560的輸出。模擬發(fā)射機(jī)220放大通過線性覆蓋區(qū)天線系統(tǒng)輸出的信號(hào)，以把它輻射到在基站覆蓋區(qū)內(nèi)的移動(dòng)單元。在美國專利第5,103,459號(hào)中詳細(xì)描述圖5的示例發(fā)射機(jī)電路。
圖5還示出導(dǎo)頻/控制信道發(fā)生器和發(fā)射功率控制電路545。電路545在CDMA控制器的控制下生成并控制導(dǎo)頻信號(hào)、同步信道和尋呼信道的功率，以將它們耦連到模擬接收機(jī)220上。
圖6表示基站的結(jié)構(gòu)，其中基站加入小區(qū)調(diào)制解調(diào)器(CSM)應(yīng)用特定集成電路(ASIC)芯片580，以執(zhí)行搜索、解調(diào)、組合和解碼功能。在圖6中，用相同標(biāo)號(hào)表示與圖5中相應(yīng)的功能元件。CSMASIC芯片580包括特別有效的搜索發(fā)動(dòng)機(jī)584以執(zhí)行每個(gè)移動(dòng)單元呼叫所需的搜索功能，正如在美國專利申請(qǐng)第08/316，177號(hào)(1994年9月30日申請(qǐng)，發(fā)明名稱是“擴(kuò)展頻譜多址通信系統(tǒng)的多路徑搜索處理器”，把它轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人)中所述。簡單地說，搜索發(fā)動(dòng)機(jī)584通過監(jiān)測(cè)模擬接收機(jī)250和260的輸出，來限定與特定移動(dòng)單元相關(guān)的最有利獲得的時(shí)間域信號(hào)。向CDMA控制器540提供這個(gè)信息，所述控制器指令接口開關(guān)226把解調(diào)元件510A-510N連到模擬接收機(jī)250或260(根據(jù)它們產(chǎn)生最有利獲得的信號(hào))。相應(yīng)地，圖6的結(jié)構(gòu)通過把每個(gè)解調(diào)元件510A-510N連到提供最有利獲得信號(hào)的模擬接收機(jī)，來提高效率。
參照?qǐng)D6的細(xì)節(jié)，模擬接收機(jī)250和260處理RF信號(hào)，并把它轉(zhuǎn)換成數(shù)字位。模擬接收機(jī)250和260向接口開關(guān)226提供所得的經(jīng)濾波比特流。接口開關(guān)226在CDMA控制器540的控制下，把來自模擬接收機(jī)250和260中的一個(gè)或兩個(gè)接收機(jī)的經(jīng)濾波比特流連到解調(diào)元件510A-510N和搜索發(fā)動(dòng)機(jī)585。
圖6的較佳實(shí)施例示出CSMASIC執(zhí)行過程，其中模擬接收機(jī)250和260產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)，而且接口開關(guān)226是數(shù)字信號(hào)路由裝置。然而，應(yīng)理解，運(yùn)用模擬技術(shù)也可以實(shí)現(xiàn)這種信號(hào)路由功能。在這樣的模擬執(zhí)行過程中，形成模擬接收機(jī)250和260以使模擬信號(hào)(而不是數(shù)字信號(hào))通向接口開關(guān)226。以相同的方法，接口開關(guān)226加入適于向適當(dāng)?shù)慕庹{(diào)元件提供模擬信號(hào)的模擬電路。在這種結(jié)構(gòu)中，在進(jìn)行進(jìn)一步處理之前，在每個(gè)解調(diào)元件中進(jìn)行模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換。
如圖6所示，由CDMA控制器540控制解調(diào)元件510A-510N。CDMA控制器540把每個(gè)解調(diào)元件510A-510N分配給多個(gè)信息信號(hào)中的一個(gè)信號(hào)，所述信息信號(hào)來自單個(gè)移動(dòng)單元并由耦連到模擬接收機(jī)250和260上的線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)中的任何一個(gè)接收的。解調(diào)元件510A-510N產(chǎn)生數(shù)據(jù)比特流，它代表對(duì)于來自單個(gè)移動(dòng)單元數(shù)據(jù)的評(píng)估。在共同待批的美國專利申請(qǐng)第08/372,632號(hào)(1995年1月13日申請(qǐng)，發(fā)明名稱是“擴(kuò)展頻譜多址通信系統(tǒng)的小區(qū)解調(diào)器結(jié)構(gòu)”)中，詳細(xì)描述有效數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)接收機(jī)結(jié)構(gòu)。
分集組合器和解碼電路284組合來自每個(gè)解調(diào)元件510A-510N的比特流以對(duì)從移動(dòng)單元接收到數(shù)據(jù)進(jìn)行單個(gè)評(píng)估。例如，通過運(yùn)用在美國專利申請(qǐng)第08/083，110號(hào)(1993年6月24日申請(qǐng)，發(fā)明名稱是“采用雙最大量度生成處理的非相干接收機(jī)”)中所述的雙最大量度計(jì)算，這種組合可能有效。這個(gè)共同待批申請(qǐng)還特別描述用來產(chǎn)生集合軟確定數(shù)據(jù)的非相干接收機(jī)。當(dāng)采用這種非相干接收機(jī)時(shí)，分集組合器和解碼電路284還包括對(duì)集合軟確定數(shù)據(jù)進(jìn)行譯碼用的Viterbi譯碼器。然后，組合譯碼碼元，并將它輸入到聲碼器555，以對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步處理。
上面對(duì)于較佳實(shí)施例的描述在于讓熟悉本技術(shù)的人員進(jìn)行或運(yùn)用本發(fā)明。就熟悉本技術(shù)的人員而言，對(duì)于這些實(shí)施例的各種變更是顯而易見的，而且還可將一般原理用于其它實(shí)施例，而不用進(jìn)行任何創(chuàng)造。因而，本發(fā)明并不局限于這里所述的實(shí)施則，其范圍是與這里所揭示的原理和新特性相一致的最大范圍。
權(quán)利要求
1.在一種至少有一個(gè)遠(yuǎn)端運(yùn)用數(shù)字調(diào)制通信信號(hào)與基站進(jìn)行通信的數(shù)字通信系統(tǒng)中，所述基站具有天線系統(tǒng)，其特征在于，所述天線系統(tǒng)包括第一線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)；第二線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)；和天線接口裝置，它耦合在所述基站和所述第一和第二線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)之間的所述通信信號(hào)，所述天線接口裝置包括把所述通信信號(hào)中的一些信號(hào)分成分別由所述第一和第二線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)發(fā)射的第一和第二時(shí)間偏移信號(hào)分量的裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的天線系統(tǒng)，其特征在于，所述天線接口裝置包括第一和第二雙工器，所述第一和第二雙工器分別插在所述基站內(nèi)的模擬發(fā)射機(jī)和所述第一和第二線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)之間。
3.如權(quán)利要求2所述的天線系統(tǒng)，其特征在于，所述天線接口裝置包括分離器和延遲網(wǎng)絡(luò)，其中，由擴(kuò)展頻譜調(diào)制信息信號(hào)根據(jù)預(yù)定偽隨機(jī)噪聲(PN)擴(kuò)展碼生成所述通信信號(hào)，每個(gè)所述擴(kuò)展碼包括具有預(yù)定子碼持續(xù)時(shí)間的二進(jìn)制子碼的預(yù)定序列，所述分離器和延遲網(wǎng)絡(luò)提供在所述第一和第二時(shí)間偏移信號(hào)分量之間的延遲，所述延遲至少等于一個(gè)子碼持續(xù)時(shí)間的數(shù)量級(jí)。
4如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一和第二線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)分別包括第一和第二泄漏共軸天線。
5.在一種數(shù)字通信系統(tǒng)中，其中系統(tǒng)用戶通過基站與遠(yuǎn)端系統(tǒng)用戶進(jìn)行通信，所述遠(yuǎn)端系統(tǒng)用戶通過所述基站經(jīng)過無線電鏈路與它進(jìn)行通信，其特征在于，所述基站包括第一線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)；第二線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)；發(fā)射機(jī)裝置，它用擴(kuò)展頻譜調(diào)制系統(tǒng)用戶信息信號(hào)，生成指向遠(yuǎn)端用戶的擴(kuò)展頻譜信號(hào)；和天線接口裝置，它向所述第一和第二線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)提供指向所述遠(yuǎn)端用戶的擴(kuò)展頻譜信號(hào)，所述天線接口裝置包括在分別由所述第一和第二線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)發(fā)射的指向所述遠(yuǎn)端用戶的擴(kuò)展頻譜信號(hào)的分量之間引入預(yù)定時(shí)間延遲的裝置。
6.如權(quán)利要求5所述的基站，其特征在于，還包括解調(diào)從所述第一天線結(jié)構(gòu)耦合到的第一集合擴(kuò)展頻譜信號(hào)的第一裝置，所述第一集合擴(kuò)展頻譜信號(hào)包括由所述第一線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)接收到的多個(gè)指向系統(tǒng)用戶的擴(kuò)展頻譜信號(hào)。
7.如權(quán)利要求6所述的基站，其特征在于，還包括解調(diào)從所述第二天線結(jié)構(gòu)耦合到的第二集合擴(kuò)展頻譜信號(hào)的第二裝置，所述第二集合擴(kuò)展頻譜信號(hào)包括由所述第二線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)接收到的多個(gè)指向系統(tǒng)用戶的擴(kuò)展頻譜信號(hào)。
8.如權(quán)利要求5所述的基站，其特征在于，所述系統(tǒng)用戶信息信號(hào)是根據(jù)預(yù)定偽隨機(jī)噪聲(PN)擴(kuò)展碼調(diào)制的擴(kuò)展頻譜，每個(gè)所述擴(kuò)展碼包括具有預(yù)定子碼持續(xù)時(shí)間的二進(jìn)制子碼的預(yù)定序列，所述預(yù)定時(shí)間延遲至少為一個(gè)子碼持續(xù)時(shí)間的數(shù)量級(jí)。
9.如權(quán)利要求5所述的基站，其特征在于，所述第一和第二線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)分別包括第一和第二泄漏共軸通信。
10.如權(quán)利要求5所述的基站，其特征在于，所述第一和第二線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)沿著它的縱向方向連續(xù)輻射電磁能。
11.一種發(fā)射前向鏈路擴(kuò)展頻譜調(diào)制信息信號(hào)并接收反向鏈路擴(kuò)展頻譜調(diào)制信息信號(hào)的系統(tǒng)，其中由帶有偽隨機(jī)噪聲碼的擴(kuò)展頻譜調(diào)制信息信號(hào)生成所述前向和反向擴(kuò)展頻譜調(diào)制信息信號(hào)，每個(gè)預(yù)定偽隨機(jī)噪聲碼包括具有預(yù)定子碼持續(xù)時(shí)間的子碼的預(yù)定序列，其特征在于，所述系統(tǒng)包括具有線性覆蓋區(qū)的第一天線結(jié)構(gòu)；具有線性覆蓋區(qū)的第二天線結(jié)構(gòu)；和向所述第一和第二線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)提供所述前向鏈路擴(kuò)展頻譜調(diào)制信息信號(hào)的天線接口裝置，所述天線接口裝置包括在分別由所述第一和第二天線結(jié)構(gòu)發(fā)射的所述前向鏈路擴(kuò)展頻譜調(diào)制信息信號(hào)的分量之間引入至少等于一個(gè)所述預(yù)定子碼持續(xù)時(shí)間的延遲的裝置；其中，所述第一天線結(jié)構(gòu)的所述線性覆蓋區(qū)和所述第二天線結(jié)構(gòu)的所述線性覆蓋區(qū)基本上重疊。
12.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括多個(gè)解調(diào)元件，其中所述多個(gè)解調(diào)元件中的第一個(gè)元件從所述第一個(gè)天線結(jié)構(gòu)中接收所述反向鏈路擴(kuò)展頻譜信號(hào)中的第一分量，而所述多個(gè)解調(diào)元件中的第二個(gè)元件從所述第二個(gè)天線結(jié)構(gòu)中接收所述反向鏈路擴(kuò)展頻譜信號(hào)第二分量。
13.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述解調(diào)元件的所述第一和第二個(gè)元件號(hào)包括分集組合器以把所述解調(diào)元件的所述第一個(gè)元件的輸出與所述解調(diào)元件的所述第二個(gè)元件的輸出相結(jié)合，其中每個(gè)所述解調(diào)元件解調(diào)來自公共遠(yuǎn)端用戶的信號(hào)。
14.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括搜索發(fā)動(dòng)機(jī)以識(shí)別從所述公共遠(yuǎn)端單元接收所述信號(hào)的多種方法。
15.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于，接口開關(guān)，它把所述多個(gè)解調(diào)元件的第三個(gè)元件耦連到來自所述第一天線結(jié)構(gòu)的所述反向鏈路擴(kuò)展頻譜信號(hào)的所述分量上，或者將它耦連到來自所述第二天線結(jié)構(gòu)的所述反向鏈路擴(kuò)展頻譜信號(hào)的所述分量上。
16.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一天線結(jié)構(gòu)是泄漏同軸電纜。
17.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一天線結(jié)構(gòu)是三同軸電纜。
18.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括設(shè)置在所述實(shí)體重疊內(nèi)的遠(yuǎn)端單元，其中所述遠(yuǎn)端單元包括多個(gè)解調(diào)元件，所述解調(diào)元件在由所述第一天線結(jié)構(gòu)發(fā)射的所述前向鏈路擴(kuò)展頻譜解調(diào)信息信號(hào)的所述分量內(nèi)解調(diào)所選的前向鏈路信號(hào)，而且在由所述第二天線結(jié)構(gòu)發(fā)射的所述前向鏈路擴(kuò)展頻譜調(diào)制信息信號(hào)的所述分量內(nèi)解調(diào)所述所選前向鏈路信號(hào)。
19.在一種數(shù)字通信系統(tǒng)中，其中至少一個(gè)遠(yuǎn)程終端運(yùn)用數(shù)字調(diào)制通信信號(hào)與基站進(jìn)行通信，一種完成所述數(shù)字調(diào)制通信信號(hào)的分布式發(fā)射的方法，其特征在于，包括下列步驟提供第一線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)；提供第二線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)；和把來自所述基站的所述數(shù)字調(diào)制通信信號(hào)分成具有不同時(shí)間延遲的第一和第二信號(hào)分量，而且把所述數(shù)字調(diào)制通信信號(hào)的所述第一和第二信號(hào)分量耦連到所述第一和第二線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)上。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，擴(kuò)展頻譜調(diào)制信息信號(hào)根據(jù)預(yù)定偽隨機(jī)噪聲(PN)擴(kuò)展碼生成所述通信信號(hào)，其中每個(gè)所述擴(kuò)展碼包括具有預(yù)定子碼持續(xù)時(shí)間的二進(jìn)制子碼的預(yù)定序列，還包括在具有不同時(shí)間延遲的所述第一和第二信號(hào)分量之間提供至少為一個(gè)子碼持續(xù)時(shí)間數(shù)量級(jí)的延遲這一步驟。
21.在一種數(shù)字通信系統(tǒng)中，其中系統(tǒng)用戶通過基站與遠(yuǎn)端系統(tǒng)用戶進(jìn)行通信，所述遠(yuǎn)端系統(tǒng)用戶通過所述基站經(jīng)過無線電鏈路與它進(jìn)行通信，一種完成在所述基站處分布式發(fā)射并接收擴(kuò)展頻譜通信信號(hào)的方法，其特征在于，包括下列步驟提供第一線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)；提供第二線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)；通過擴(kuò)展頻譜調(diào)制用戶信息信號(hào)生成所述擴(kuò)展頻譜信號(hào)中指向遠(yuǎn)端用戶信號(hào)；向所述第一和第二線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)提供所述擴(kuò)展頻譜信號(hào)的指向所述遠(yuǎn)端用戶信號(hào)，而且在分別由所述第一和第二線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)發(fā)射的所述擴(kuò)展頻譜信號(hào)中的指向所述遠(yuǎn)端用戶信號(hào)的分量之間引入預(yù)定時(shí)間延遲。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，還包括下列步驟解調(diào)來自所述第一天線結(jié)構(gòu)耦合的第一集合擴(kuò)展頻譜信號(hào)，所述第一集合擴(kuò)展頻譜包括由所述第一線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)接收到的所述擴(kuò)展頻譜信號(hào)的多個(gè)指向系統(tǒng)用戶信號(hào)。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，還包括下列步驟解調(diào)來自所述第二天線結(jié)構(gòu)耦合的第二集合擴(kuò)展頻譜信號(hào)，所述第二集合擴(kuò)展頻譜包括由所述第二線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)接收到的所述擴(kuò)展頻譜信號(hào)的多個(gè)指向系統(tǒng)用戶直接信號(hào)。
24.如權(quán)利要求21所述的天線系統(tǒng)，其特征在于，把所述第一和第二線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)分開大于所述擴(kuò)展頻譜通信信號(hào)的波長的距離，同時(shí)基本上保持重疊覆蓋區(qū)。
25.在一種數(shù)字通信系統(tǒng)中，其中至少一個(gè)遠(yuǎn)程終端運(yùn)用數(shù)字調(diào)制通信信號(hào)與基站進(jìn)行通信，所述基站具有天線系統(tǒng)，其特征在于，所述天線系統(tǒng)包括第一線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)，它傳輸數(shù)字調(diào)制通信信號(hào)，而且包括具有第一段覆蓋區(qū)的第一段和具有第二段覆蓋區(qū)的第二段；和插在所述第一段和所述第二段之間的串聯(lián)元件，并在由所述第一段傳輸?shù)乃鰯?shù)字調(diào)制通信信號(hào)和由所述第二段傳輸?shù)乃鰯?shù)字調(diào)制通信信號(hào)之間提供延遲。
26.如權(quán)利要求25所述的天線系統(tǒng)，其特征在于，所述串聯(lián)元件放大所述數(shù)字調(diào)制通信信號(hào)。
27.如權(quán)利要求25所述的天線系統(tǒng)，其特征在于，所述第一段覆蓋區(qū)和所述第二段覆蓋區(qū)重疊。
28.如權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括設(shè)置在所述第一和第二覆蓋區(qū)的所述重疊部分內(nèi)的遠(yuǎn)端單元，其中所述遠(yuǎn)端單元包括多個(gè)解調(diào)元件，它在由所述第一段傳輸?shù)乃鰯?shù)字調(diào)制通信信號(hào)內(nèi)調(diào)制所選前向鏈路信號(hào)，而且在由所述第二段傳輸?shù)乃鰯?shù)字調(diào)制通信信號(hào)內(nèi)調(diào)制所述所選前向鏈路信號(hào)。
全文摘要
這里揭示在CDMA通信系統(tǒng)中用到的線性覆蓋區(qū)天線系統(tǒng)。在較佳實(shí)現(xiàn)方法中,并行放置兩個(gè)線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)(210’、212’),并把它耦連到基站(200’)。在基站(200’)中,發(fā)射機(jī)(220’)生成遠(yuǎn)端用戶直接擴(kuò)展頻譜信號(hào),通過天線接口,向第一和第二線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)(210’、212’)提供這些信號(hào)。天線接口包括在分別由第一和第二線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)(210’、212’)發(fā)射的指向遠(yuǎn)端用戶擴(kuò)展頻譜信號(hào)的分量之間加入預(yù)定時(shí)間延遲用的時(shí)間延遲元件(292)。基站(200’)還至少包括第一解調(diào)元件(510A)和第二解調(diào)元件(515A),其中第一解調(diào)元件解調(diào)包括由第一線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)(210’)接收到的多個(gè)指向系統(tǒng)用戶擴(kuò)展頻譜信號(hào)的集合擴(kuò)展頻譜信號(hào);而第二解調(diào)元件解調(diào)包括由第二線性覆蓋區(qū)天線結(jié)構(gòu)(212’)接收到的多個(gè)指向系統(tǒng)用戶擴(kuò)展頻譜信號(hào)的集合擴(kuò)展頻譜信號(hào)。
文檔編號(hào)H04B7/02GK1192833SQ96196095
公開日1998年9月9日 申請(qǐng)日期1996年6月7日 優(yōu)先權(quán)日1995年6月7日
發(fā)明者理查德·F·迪安, 富蘭克林·P·安東尼奧 申請(qǐng)人:夸爾柯姆股份有限公司