專利名稱：用于根據(jù)一個預(yù)定的傳輸時間協(xié)議傳輸一個確定的發(fā)射頻率的無線電信號的發(fā)射設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)射設(shè)備，該設(shè)備具有一個發(fā)射信號源和一個根據(jù)預(yù)先給定的時間協(xié)議來輻射一個確定的發(fā)射頻率的無線電信號的發(fā)射天線。
在無線電系統(tǒng)中，例如GSM移動無線電系統(tǒng)中，發(fā)射設(shè)備輻射作為電磁波的無線電信號，接收設(shè)備接收并分析上述電磁波。因此在發(fā)射設(shè)備和接收設(shè)備間不存在導(dǎo)線連接的線路。在發(fā)射設(shè)備中，在一個發(fā)射信號源中產(chǎn)生發(fā)射信號，這時這些發(fā)射信號是高頻率的。通過電纜連接和各種另外的設(shè)備如前置放大器等等，發(fā)射信號輸出到發(fā)射天線，該天線最后輻射無線電信號。
這時一個發(fā)射天線具有一個確定的輻射特性。在對于無線電系統(tǒng)實際的使用條件下，無線電信號暴露在各種方式的干擾下，并且以極不相同的傳播路線上到達接收設(shè)備。除了一個直接的傳播路線，無線電信號還能在障礙物如山、樹、建筑物等上受到反射或者折射。在接收設(shè)備中，不同傳播路線的無線電信號疊加。這導(dǎo)致消波效應(yīng)，它有時強烈妨礙接收無線電信號，為此可參閱J．D．Parsons，“移動無線電傳播信道The Mobile Radio Propagation Channel”，Pentech出版社，London，1992年，第108-113頁。
為了對付這個消波效應(yīng)即所謂的陰影效應(yīng)，公開了不同的方法。在接收設(shè)備中使用若干個接收天線的方法例如通過天線的分集性可以降低消波效應(yīng)。此外在GSM移動無線電系統(tǒng)中公開了通過跳頻也就是說對于發(fā)射信號改變發(fā)射頻率(M．Mouly，M．B．Pautet，”用于移動通信的GSM系統(tǒng)The GSM System for Mobile Communication”，1992年，主要見第218-223頁)的方法實現(xiàn)改善接收條件。后一種方法的實施一般具有要求昂貴花費的缺點。如果在GSM移動無線電系統(tǒng)中僅有一個載波頻率可供使用，象主要在簡單并價格便宜的基站中的情況，那么就不能應(yīng)用上述方法。
另外在接收機中可以如下補償強烈的信號電平波動的問題提高發(fā)射功率。然而這具有在相鄰無線電路徑上必須考慮被提高的干擾的缺點。
因此基于本發(fā)明的任務(wù)是當僅有一個發(fā)射頻率可供使用時，也能降低無線電系統(tǒng)中發(fā)射設(shè)備和接收設(shè)備間的無線電路徑中的消波效應(yīng)。通過從權(quán)利要求1前序部分出發(fā)的發(fā)射設(shè)備，根據(jù)權(quán)利要求1說明的特征解決該任務(wù)。
本發(fā)明的基本思想是使用發(fā)射設(shè)備輻射圖變化的一個另外的維數(shù)。在無線電路徑的發(fā)射方，通過一個時間控制的切換開關(guān)，切換發(fā)射設(shè)備的輻射特性，以便對于一個將要傳輸?shù)男畔⑿蛄校鶕?jù)發(fā)射設(shè)備信息傳輸?shù)囊粋€時間協(xié)議，至少產(chǎn)生兩個不同的去相關(guān)的具有不同的輻射特性，例如依次在一個通信業(yè)務(wù)關(guān)系的連續(xù)的時隙中的無線電信號，這兩個信號包括不同的信息。這時不改變發(fā)射頻率。
除了一個通過頻率變化此外可能的通道條件去相關(guān)，根據(jù)本發(fā)明通過不同的輻射特性可以實現(xiàn)一個附加的通道條件去相關(guān)。如果在發(fā)射設(shè)備中不存在實現(xiàn)頻率變化的可能性，那么這樣就第一次在發(fā)射方實現(xiàn)無線電信號去相關(guān)的可能性。
在無線電通信系統(tǒng)的框架下使用發(fā)射設(shè)備。如果該系統(tǒng)是一個在時隙復(fù)用中工作的通信系統(tǒng)，那么切換開關(guān)優(yōu)選地由一個計時器控制。上述計時器根據(jù)一個預(yù)定順序與時隙一致地切換輻射特性。例如對于這樣在時隙復(fù)用中工作的通信系統(tǒng)是GSM移動無線電系統(tǒng)和DECT無繩電話系統(tǒng)。
為了在沒有頻率變化的情況下影響發(fā)射設(shè)備的輻射特性，那么存在著提供另外的發(fā)射天線、在不同偏振平面上實現(xiàn)輻射或者改變發(fā)射天線輻射方向的可能性。這三個措施自然還可以互相組合。
如果至少有一個另外的天線，那么切換開關(guān)可在發(fā)射天線間切換發(fā)射信號。如果其中一個天線能在不同的偏振平面上輻射，那么切換開關(guān)按以下方式切換發(fā)射信號到發(fā)射天線在偏振平面間切換。為了改變輻射方向，發(fā)射天線優(yōu)選地制作為相位調(diào)整的多振子天線，以便于切換開關(guān)進行多振子天線的相位調(diào)整，使之至少在兩個不同的輻射特性間切換。
根據(jù)本發(fā)明另外的一個設(shè)計，發(fā)射設(shè)備構(gòu)成GSM移動無線電網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的移動站或基站。發(fā)射設(shè)備中的時間協(xié)議在一幀內(nèi)的時隙間也不同，其中幀可以再組合成為宏幀。因此切換開關(guān)使用每個時隙、每個幀或者宏幀與時隙一致地切換發(fā)射設(shè)備的輻射特性。因此獲得絲毫沒有干擾的信息傳輸。
根據(jù)預(yù)先任意給定的順序，實現(xiàn)例如在不同發(fā)射天線間的切換，也就是說依次或者根據(jù)另一個優(yōu)先的模式控制所有現(xiàn)有的發(fā)射天線。為了獲得無線電信號的統(tǒng)計上的去相關(guān)，這時可以應(yīng)用不同的方法。優(yōu)選的對于若干個發(fā)射天線的情況設(shè)計發(fā)射設(shè)備，安排發(fā)射天線的相互位置，以便于在發(fā)射設(shè)備的無線電范圍的預(yù)定范圍內(nèi)，不同輻射特性的無線電信號具有一個最小去相關(guān)。因此可以在安排發(fā)射天線時特別考慮無線電范圍內(nèi)的特別的問題范圍，例如隧道內(nèi)部空間諸如此類的問題。關(guān)于補償在接收設(shè)備中發(fā)射電平波動，根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射設(shè)備的有效性可以集中在這些問題范圍內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射設(shè)備現(xiàn)在將根據(jù)附圖詳細說明。這些圖中

圖1一個典型的GSM移動無線電系統(tǒng)的使用環(huán)境，上述環(huán)境以多路徑傳播為標志，圖2一個具有若干個發(fā)射天線的基站，圖3一個具有用于切換偏振方向或者傳播方向的多振子天線的基站，圖4一個在沒有跳頻的情況下利用用于信息傳輸?shù)臅r隙的時間圖，圖5切換開關(guān)的時間協(xié)議的時間圖。
圖1說明一個無線電系統(tǒng)例如一個GSM移動無線電系統(tǒng)(GSM，DCS1800，PCS1900)的使用環(huán)境。作為發(fā)射設(shè)備的一個基站BS為了信息傳輸將無線電信號輻射到一個移動站MS，該信號然后由移動基站MS接收。因此在基站BS和移動站MS間直到信息傳輸結(jié)束構(gòu)造一個通信業(yè)務(wù)關(guān)系，對于在時間復(fù)用中工作的無線電系統(tǒng)，一般僅在確定的時隙中傳輸對于這個通信業(yè)務(wù)關(guān)系實際的信息。除了基站BS和移動站MS外，然而還需注意在基站BS的無線電范圍內(nèi)另外有源或者無源的成分。這些成分作為房子或者山以草圖形式說明。從基站BS出發(fā)的無線電信號通過不同的傳播路徑到達移動站MS。這是多徑傳播的典型情況，這種多路徑傳播通過一次或者多次反射、折射還有直接傳播路徑產(chǎn)生。
圖2說明一個基站BS，該基站為了降低消波效應(yīng)使用了若干個發(fā)射天線A1…n，上述效應(yīng)在移動站MS中由不同傳播路徑的無線電信號的疊加產(chǎn)生。根據(jù)本發(fā)明包括一個作為基站BS的發(fā)射設(shè)備功能部分的發(fā)射信號源SQ，上述信號源SQ和一個切換開關(guān)US連接。通過一個計時器ZG根據(jù)GSM移動無線電系統(tǒng)的時間協(xié)議控制切換開關(guān)US。切換開關(guān)US切換發(fā)射信號，該信號在發(fā)射信號源SQ中產(chǎn)生并且傳輸?shù)讲煌陌l(fā)射天線A1…n。這時每個發(fā)射天線A1…n具有一個獨立的輻射圖，該圖不同于其余的圖。因此對于這些輻射圖(輻射特性)中的每一個生成一個關(guān)于多路徑傳播的特有的圖案。隨之帶來的優(yōu)點是通過在兩個輻射特性間的切換，改變并且可能也許縮小移動站MS中的消波效應(yīng)。如果在基站BS中實現(xiàn)了發(fā)射天線A1…n間的切換不依賴于移動站MS的回應(yīng)，那么仍然可能實現(xiàn)了一個統(tǒng)計上的改善。為了改善接收結(jié)果，在基站BS中然而還可以目標明確地依賴移動站MS中的接收結(jié)果，使用輻射特性切換。
圖3說明一個基站BS，象前面所描述的，該基站也具有一個發(fā)射信號源SQ、一個切換開關(guān)US和一個計時器ZG。然而切換開關(guān)US不與多個發(fā)射天線A1…n而只與一個發(fā)射天線A1相連接，該天線A1作為多振子天線構(gòu)成?？梢愿鶕?jù)已知的相位調(diào)整的方法按以下方式通過切換開關(guān)US控制多振子天線A1的各單個元件通過改變無線電信號的偏振或者通過改變無線電信號的輻射方向修改發(fā)射天線A1的輻射特性。因此對于無線電信號的傳播路徑得出一個新的圖案。在根據(jù)圖3的基站BS中，也是在沒有頻率變化的情況下，實現(xiàn)不同無線電信號的無線電信號的去相關(guān)。
輻射圖的校正可以優(yōu)先的如下實現(xiàn)在基站BS的無線電范圍確定的表明為關(guān)鍵的已知范圍中，實現(xiàn)一個特別高的去相關(guān)。這個去相關(guān)位于一個確定的最小值之上。然而這個特定的校正不是條件，因為通過一個純統(tǒng)計上隨機區(qū)別輻射特性，在移動站MS中可能實現(xiàn)統(tǒng)計上降低消波效應(yīng)。
圖4以一個具有坐標軸附加維數(shù)x，時間t和頻率f的一個空間圖說明-附加的發(fā)射天線，-附加的偏振平面，-附加的輻射方向通過一個無線電路段的信息傳輸?shù)目赡芊椒ā?br> 在GSM移動無線電網(wǎng)絡(luò)中，在時分復(fù)用并且假如有多個可用的載波頻率也在頻率復(fù)用的情況下實現(xiàn)信息傳輸。為基站BS和移動站MS間通信業(yè)務(wù)關(guān)系分配一個時隙例如時隙S3。在每一個幀(幀1，幀2…)中應(yīng)用這個為在基站BS和移動站MS間信息傳輸?shù)臅r隙S3。然而根據(jù)本發(fā)明，不是使用維數(shù)頻率f來實現(xiàn)通道條件的去相關(guān)，而是以前提到的維數(shù)x。
圖5中說明例如從一個發(fā)射天線A1向一個發(fā)射天線A2對于時隙S3從幀到幀可能會發(fā)生切換發(fā)射信號的情況，或者在一個宏幀的范圍內(nèi)保持恒定，但是從宏幀1切換到宏幀2。
另外應(yīng)該考慮對于不同的通信業(yè)務(wù)關(guān)系還可以實現(xiàn)從時隙到時隙的切換，上述通信業(yè)務(wù)關(guān)系占用時隙S0…7中的一個。
根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射設(shè)備BS、MS，即使在僅有一個可供使用的發(fā)射頻率的情況下，對于在屬于通信業(yè)務(wù)關(guān)系的時隙中的無線電信號，通道條件可能被去相關(guān)，因此，例如在GSM移動無線電系統(tǒng)中得出被改善的通話條件。如果僅有一個唯一的載波，也就是說在發(fā)射設(shè)備BS、MS中有一個發(fā)射頻率可供使用，那么維數(shù)x打開唯一的可能性，在連續(xù)的時隙中的通道條件去相關(guān)。
根據(jù)本發(fā)明的設(shè)計、通過在維數(shù)x中說明的變量對通道條件的去相關(guān)，顯然也可以與跳頻組合。因此得出一個接收條件的進一步改善，因為例如在兩個天線和兩個載波頻率的情況下存在四個去相關(guān)的通道條件。
權(quán)利要求
1.對于一個移動無線電網(wǎng)絡(luò)的發(fā)射設(shè)備(BS、MS)，該設(shè)備具有用于傳輸信息序列的一個發(fā)射信號源(SQ)和一個發(fā)射天線(A1)，根據(jù)一個預(yù)先給定的時間協(xié)議分割上述信息序列，并且在至少兩個包含不同信息的無線電信號中輻射上述信息序列，上述無線電信號具有一個確定的發(fā)射頻率，其特征在于，通過一個時間控制的切換開關(guān)(US)切換發(fā)射設(shè)備(BS、MS)的輻射特性，以便在不改變發(fā)射頻率的情況下，一個通信業(yè)務(wù)關(guān)系的連續(xù)的無線電信號被去相關(guān)，其中使用發(fā)射設(shè)備(BS、MS)的信息傳輸?shù)臅r間協(xié)議同步時間控制的切換開關(guān)(US)的一個時間協(xié)議。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的發(fā)射設(shè)備(BS、MS)，其特征在于，在時間復(fù)用中工作的發(fā)射設(shè)備(BS、MS)中構(gòu)成無線電信號并且輻射該無線電信號和由一個計時器(ZG)控制切換開關(guān)(US)，以便切換開關(guān)(US)根據(jù)預(yù)先給定的順序與時隙一致地切換輻射特性。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的發(fā)射設(shè)備(BS、MS)，其特征在于，在發(fā)射設(shè)備(BS、MS)中至少有另外一個發(fā)射天線(A2…n)，并且切換開關(guān)(US)將發(fā)射信號切換到不同發(fā)射天線(A1…n)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一個的發(fā)射設(shè)備(BS、MS)，其特征在于，至少如下構(gòu)成一個發(fā)射天線(A1…n)可以在不同的偏振平面上實現(xiàn)上述發(fā)射天線的輻射，和切換開關(guān)(US)在偏振平面間通過對至少一個發(fā)射天線(A1…n)適當?shù)酿侂姺椒▽l(fā)射信號輸出到至少一個發(fā)射天線(A1…n)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一個的發(fā)射設(shè)備(BS、MS)，其特征在于，至少一個發(fā)射天線(A1…n)制成相位控制的多振子天線，并且切換開關(guān)(US)在至少兩個不同的輻射特性之間切換或者控制相位控制。
6.根據(jù)權(quán)利要求2至5中任一個的發(fā)射設(shè)備(BS、MS)，其中發(fā)射天線(BS、MS)構(gòu)成在一個GSM或者與GSM類似的移動無線電系統(tǒng)中的基站(BS)或者移動站(MS)和其中切換開關(guān)(US)使用每個時隙、每個幀或者每個宏幀切換根據(jù)GSM的輻射特性。
7.根據(jù)權(quán)利要求3至6中任一個的發(fā)射設(shè)備(BS、MS)，其中如下確定發(fā)射設(shè)備(BS、MS)中發(fā)射天線(A1…n)相互的相對位置在發(fā)射設(shè)備(BS、MS)的無線電范圍內(nèi)的預(yù)定的范圍內(nèi)，不同發(fā)射特性的自由空間發(fā)射信號具有一個最小去相關(guān)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一個的發(fā)射設(shè)備(BS、MS)，其中補充的提供頻率改變的可能性。
全文摘要
本發(fā)明提出一種發(fā)射設(shè)備,該設(shè)備在沒有發(fā)射頻率變化的情況下,根據(jù)信息傳輸?shù)臅r間協(xié)議切換無線電信號的輻射特性,使通信業(yè)務(wù)關(guān)系的時間上連續(xù)的無線電信號相互去相關(guān)。因此在一個接收設(shè)備中能夠降低通過多徑傳播出現(xiàn)的信號消波效應(yīng)。這種發(fā)射設(shè)備特別作為在GSM移動無線電網(wǎng)絡(luò)中的基站來設(shè)計。
文檔編號H04B7/06GK1204427SQ96198990
公開日1999年1月6日 申請日期1996年11月22日 優(yōu)先權(quán)日1995年12月13日
發(fā)明者F·施雷布, M·法伯 申請人:西門子公司