專利名稱：具有共同開銷的碼分多址基站天線系統(tǒng)的制作方法
相關(guān)領(lǐng)域本發(fā)明總體上與(CDMA)蜂窩通信系統(tǒng)有關(guān)。特別涉及提高這種系統(tǒng)容量的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
CDMA數(shù)字蜂窩系統(tǒng)是現(xiàn)今全北美廣泛用來向移動(dòng)用戶提供通信服務(wù)的系統(tǒng)。為了在所分配的頻段內(nèi)滿足傳輸容量的需求，CDMA數(shù)字蜂窩系統(tǒng)將所覆蓋的地域劃分為多個(gè)小區(qū)。在每小區(qū)內(nèi)建立基站，小區(qū)內(nèi)有多個(gè)移動(dòng)臺(tái)與基站進(jìn)行通信。
一般說來，希望盡量減少基站的數(shù)目，這是因?yàn)榛臼前嘿F的，且需要付出很大努力才能獲得規(guī)劃許可。在某些地區(qū)，甚至找不到合適的基站地點(diǎn)。為了盡量減少基站的數(shù)目，理想情況下每個(gè)基站的通信容量要盡可能大，以便為盡可能多的移動(dòng)臺(tái)提供服務(wù)。決定CDMA數(shù)字蜂窩系統(tǒng)的通信容量的關(guān)鍵參數(shù)是處理增益、每比特能量與噪聲功率比、話音活性因子、頻率復(fù)用效率和小區(qū)站點(diǎn)天線系統(tǒng)的扇區(qū)數(shù)目。
成功增大容量的一種方法是用天線陣列代替寬波束天線，天線陣列可以產(chǎn)生多個(gè)窄波束來覆蓋原來寬波束的區(qū)域。參考

圖1，圖中示出傳統(tǒng)的CDMA通信小區(qū)100，它包括3個(gè)相鄰的六角形扇區(qū)α102、β104和γ106。每一個(gè)小區(qū)包括設(shè)置在三個(gè)扇區(qū)交界處的天線塔平臺(tái)120。天線塔平臺(tái)120具有組成等邊三角形的3條邊。每個(gè)扇區(qū)有3個(gè)天線(這里只顯示了扇區(qū)α102的天線)，第一天線114、第二天線116和第三天線118，安裝在天線塔平臺(tái)120的一條邊。每個(gè)扇區(qū)具有三個(gè)波束(只顯示了扇區(qū)102的波束)。第一波束108，第二波束110和第三波束112。波束108、110、112相互為鄰且部分重疊。就天線和波束的結(jié)構(gòu)而言，3個(gè)扇區(qū)α102、β104和γ106是等同的。針對(duì)特定用戶的信號(hào)，只能通過所述用戶可以使用的波束發(fā)送和接收。如果在每個(gè)扇區(qū)內(nèi)每一波束上的導(dǎo)頻信道是唯一的(即，具有不同的PN(偽隨機(jī)噪聲)偏移)，則不同小區(qū)內(nèi)復(fù)用導(dǎo)頻信道之間的干擾限制了通信容量的增加。
一種改進(jìn)的方法是將多個(gè)窄波束使用于業(yè)務(wù)信道。而向整個(gè)扇區(qū)發(fā)送開銷信道(導(dǎo)頻、同步和尋呼信道)、使得導(dǎo)頻信道對(duì)所述扇區(qū)的業(yè)務(wù)信道所使用的窄波束而言是公共的。這導(dǎo)致通信容量的實(shí)質(zhì)性增長(zhǎng)。例如，每扇區(qū)使用一個(gè)波束的系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)槊可葏^(qū)使用3個(gè)波束的系統(tǒng)使容量提高了200％到300％。因此，希望讓導(dǎo)頻信號(hào)在原來寬幅波束所覆蓋的區(qū)域內(nèi)廣播。一種可能的措施是，在每個(gè)扇區(qū)將多個(gè)窄波束用于業(yè)務(wù)信道，而將開銷信道通過覆蓋整個(gè)扇區(qū)的獨(dú)立寬波束天線發(fā)射。但是這需要額外的硬件消耗以及為了讓導(dǎo)頻信道相位和業(yè)務(wù)信道的相位在時(shí)間和溫度上相匹配，需要校準(zhǔn)和調(diào)整。
另一個(gè)可能的解決辦法是使用自適應(yīng)天線陣列技術(shù)去發(fā)送和接收業(yè)務(wù)信道的多個(gè)窄波束，并用同一天線陣列將開銷信道的信息發(fā)送到整個(gè)扇區(qū)。但是，這需要復(fù)雜的校準(zhǔn)設(shè)備和算法。
另一種解決方法是，使用天線陣列通過固定的業(yè)務(wù)信道的窄波束向多個(gè)扇區(qū)發(fā)送信號(hào)和從其接收信號(hào)，而且通過相同的固定窄波束發(fā)送導(dǎo)頻信號(hào)。但是，這種方法的問題是，扇區(qū)中導(dǎo)頻信道信號(hào)的強(qiáng)度取決于每一波束的所有導(dǎo)頻信道信號(hào)的矢量和。由于來自同一波束的導(dǎo)頻信道信號(hào)是相干的，就會(huì)出現(xiàn)一些區(qū)域，其中導(dǎo)頻信道信號(hào)的矢量和是零或被嚴(yán)重衰減。其結(jié)果是當(dāng)移動(dòng)臺(tái)進(jìn)入這些區(qū)域時(shí)就會(huì)發(fā)生掉線現(xiàn)象。
因此，最好是提供這樣一種天線陣列，它使用固定的多個(gè)窄波束來發(fā)送和接收業(yè)務(wù)信道，并且使用相同的天線陣列將公共導(dǎo)頻信道廣播到整個(gè)扇區(qū)。此外，更有利的是提供一種天線系統(tǒng)、它不需要復(fù)雜的校準(zhǔn)和調(diào)整就能在整個(gè)時(shí)間和溫度范圍內(nèi)保持良好性能。
綜述從第一廣義方面來看，本發(fā)明可以歸結(jié)為具有確定相應(yīng)的多個(gè)固定波束的多個(gè)天線的天線系統(tǒng)，這些天線共同覆蓋一個(gè)扇區(qū)并且連接到波束形成陣列。將收發(fā)信機(jī)分別連接到波束形成陣列以便用包含公共開銷信道的信號(hào)驅(qū)動(dòng)多個(gè)天線。信號(hào)可以是符合IS-95、IS-2000或任何其它類似的為陸地蜂窩通信設(shè)計(jì)的CDMA通信標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)第一廣義方面，收發(fā)信機(jī)所提供的發(fā)射頻率相互之間有輕微偏移。這樣選擇偏移量、使得可以減小不想要的信號(hào)抵消效應(yīng)。更具體地說，選擇偏移量可以優(yōu)化系統(tǒng)整體性能。
從第二廣義方面而言，本發(fā)明可以概括為具有確定相應(yīng)的多個(gè)固定波束的多個(gè)天線的天線系統(tǒng)，這些天線共同覆蓋一個(gè)扇區(qū)并連接到波束形成陣列。收發(fā)信機(jī)分別連接到波束形成陣列以便使用含公共開銷信道的信號(hào)去驅(qū)動(dòng)多個(gè)天線。信號(hào)符合IS-95、IS-2000或任何其它為陸地蜂窩通信設(shè)計(jì)的CDMA通信標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)第二廣義方面，收發(fā)信機(jī)所提供的發(fā)射相位相互之間存在與時(shí)間有關(guān)的偏移。這樣選擇偏移量、使得可以減小不想要的信號(hào)抵消效應(yīng)。更具體地說，選擇偏移量可以優(yōu)化系統(tǒng)整體性能。
從第三廣義方面而言，本發(fā)明可以概括為一種天線系統(tǒng)，所述天線系統(tǒng)具有與多個(gè)收發(fā)信機(jī)相連的數(shù)字波束形成器和確定了共同覆蓋一個(gè)扇區(qū)的相應(yīng)的多個(gè)固定波束的多個(gè)天線的。多個(gè)收發(fā)信機(jī)連接到多個(gè)天線，并用帶有開銷信息的信號(hào)去驅(qū)動(dòng)這些天線。這些信號(hào)可以是符合IS-95、IS-2000或任何其它為陸地蜂窩通信設(shè)計(jì)的CDMA通信標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。根據(jù)第三廣義方面，收發(fā)信機(jī)所提供的發(fā)射頻率相互之間輕微偏移。這樣選擇偏移量、使得可以減小不想要的信號(hào)抵消效應(yīng)。更具體地說，選擇偏移量可以優(yōu)化整體系統(tǒng)性能。
從第四廣義方面而言，本發(fā)明可以概括為一種天線系統(tǒng)，所述天線系統(tǒng)具有與多個(gè)收發(fā)信機(jī)相連的數(shù)字波束形成器和確定了共同覆蓋一個(gè)扇區(qū)的相應(yīng)的多個(gè)固定波束的多個(gè)天線。這些收發(fā)信機(jī)連接到多個(gè)天線，并用含有公共開銷信道的信號(hào)去驅(qū)動(dòng)它們。這些信號(hào)可以是IS-95、IS-2000或任何其它為陸地蜂窩通信設(shè)計(jì)的類似的CDMA通信標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。根據(jù)第四廣義方面，所述各收發(fā)信機(jī)提供的發(fā)射相位相互之間具有與時(shí)間有關(guān)的輕微偏移。這樣選擇偏移量、使得可以減小不想要的信號(hào)抵消效應(yīng)。更具體地說，選擇偏移量可以優(yōu)化整體系統(tǒng)性能。
有利的是，使用帶有公共開銷信道的多個(gè)固定波束的能力導(dǎo)致系統(tǒng)通信能力大幅度增加。
在看完下面對(duì)本發(fā)明的特定實(shí)施例的說明以及其附圖后，本發(fā)明的其它方面和特征對(duì)于本發(fā)明的普通技術(shù)人員來說是十分明顯的。
附圖的簡(jiǎn)要說明圖1表示傳統(tǒng)的CDMA蜂窩通信系統(tǒng)的三個(gè)小區(qū)，經(jīng)過改進(jìn)后每小區(qū)用3個(gè)窄波束代替正常的單個(gè)寬波束。
圖2A所表示的是圖1所示CDMA通信小區(qū)的扇區(qū)α的天線系統(tǒng)。
圖2B所表示的是圖1所示CDMA通信小區(qū)扇區(qū)α的可供選擇的一個(gè)天線系統(tǒng)。
圖3是圖2A和圖2B中收發(fā)信機(jī)的更詳細(xì)的示意圖。
圖4A和圖4B表示將來自第一波束和第二波束的信號(hào)作矢量相加的示意圖。
最佳實(shí)施例的詳細(xì)說明為了發(fā)送接收扇區(qū)內(nèi)每一波束的唯一的業(yè)務(wù)信道，而通過扇區(qū)內(nèi)所有波束發(fā)送公共開銷信道(導(dǎo)頻、同步和尋呼信道)，在每一個(gè)扇區(qū)內(nèi)提供一個(gè)使用固定窄波束的、不需要復(fù)雜校準(zhǔn)設(shè)備和算法的天線系統(tǒng)。
為此，圖2A表示圖1所示處于扇區(qū)α112內(nèi)的傳統(tǒng)的天線系統(tǒng)200。扇區(qū)β104和扇區(qū)γ106擁有相同的天線系統(tǒng)。天線系統(tǒng)200確定了第一波束108、第二波束110和第三波束112。三個(gè)波束108、110和112的發(fā)射/接收方向圖分別由第一天線114、第二天線116和第三天線118形成。三個(gè)天線114、116和118連接到波束形成陣列240，例如可以是巴特勒(Butler)陣列。波束形成陣列包括三個(gè)雙向端口分別是第一端口242、第二端口244和第三端口246。分別通過第一波束108、第二波束110和第三波束112發(fā)送第一端口242、第二端口244和第三端口246的輸入信號(hào)。通過第一波束108、第二波束110和第三波束112接收的信號(hào)分別是第一端口242、第二端口244和第三端口246的輸出信號(hào)。天線系統(tǒng)220還包括第一收發(fā)信機(jī)220、第二收發(fā)信機(jī)222和第三收發(fā)信機(jī)224。第一收發(fā)信機(jī)220具有輸入端226，輸出端228和雙向端口252。第二收發(fā)信機(jī)222具有輸入端230，輸出端232和雙向端口254。第三收發(fā)信機(jī)224具有輸入端234，輸出端236和雙向端口256。波束形成陣列240的第一端口242、第二端口244、第三端口246分別連接到第一收發(fā)信機(jī)220的雙向端口252、第二收發(fā)信機(jī)222的雙向端口254和第三收發(fā)信機(jī)224的雙向端口256。
圖2B表示另一個(gè)傳統(tǒng)的天線系統(tǒng)202，它可以部署在扇區(qū)α112內(nèi)。天線系統(tǒng)202確定了第一波束108、第二波束110和第三波束112。三個(gè)波束108、110和112的發(fā)射/接收方向圖分別由第一天線114、第二天線116和第三天線118形成。天線系統(tǒng)202還包括第一收發(fā)信機(jī)220、第二收發(fā)信機(jī)222和第三收發(fā)信機(jī)224。第一收發(fā)信機(jī)220具有輸入端226、輸出端228和雙向端口252。第二收發(fā)信機(jī)222具有輸入端230、輸出端232和雙向端口254。第三收發(fā)信機(jī)224具有輸入端234、輸出端236和雙向端口256。三個(gè)天線114、116、118連接到三個(gè)收發(fā)信機(jī)220、222、224的相應(yīng)的雙向端口252、254、256。天線系統(tǒng)202還包括數(shù)字波束形成器260，它具有第一輸入端262、第一輸出端268，第二輸入端266、第二輸出端268，第三輸入端270、第三輸出端272，第一波束輸出端274、第一波束輸入端276、第二波束輸出端278、第二波束輸入端280、第三波束輸出端282和第三波束輸入端284。數(shù)字波束形成器260的第一波束輸出端274和輸入端276分別連接到第一收發(fā)信機(jī)220的輸入端226和輸出端228。數(shù)字波束形成器260的第二波束輸出端278和輸入端280分別連接到第二收發(fā)信機(jī)222的輸入端230和輸出端232。數(shù)字波束形成器260的第三波束輸出端2782和輸入端284分別連接到第三收發(fā)信機(jī)220的輸入端234和輸出端236。
雖然本最佳實(shí)施例的示例每扇區(qū)使用了三個(gè)天線形成三個(gè)波束，但是，每扇區(qū)可以使用大于1的任何數(shù)目的天線和波束而沒有超越本發(fā)明的范圍。
圖2A和圖2B的收發(fā)信機(jī)220、222、224在設(shè)計(jì)上是一樣的并在圖3中作詳細(xì)的討論。為了方便說明，圖3所示的收發(fā)信機(jī)用標(biāo)號(hào)300標(biāo)識(shí)，收發(fā)信機(jī)將其輸入端302連接到調(diào)制器306的輸入端。調(diào)制器306的輸出端308連接到上變頻器312的第一輸入端310。上變頻器312還有第二輸入端314和輸出316。上變頻器312的第二輸入端314連接到振蕩器318。后者可以是例如頻率合成器。上變頻器312的輸出端316連接到雙工器340的輸入端344，所述雙工器340具有與收發(fā)信機(jī)300的雙向端口320連接的雙向端口342。收發(fā)信機(jī)300還有一個(gè)輸出端322與解調(diào)器326的輸出324連接。所述解調(diào)器還具有連接到下變頻器332的輸出端330的輸入端328。下變頻器332還具有第一輸入端334和第二輸入端336。下變頻器332的第一輸入端334連接到振蕩器338，而下變頻器332的第二輸入端336連接到雙工器340的輸出端346。為方便起見，收發(fā)信機(jī)300的包括上變頻器312和振蕩器318的上變頻級(jí)表示為單級(jí)。實(shí)際上，所述上變頻級(jí)可以用多級(jí)實(shí)現(xiàn)。類似地，為方便起見，收發(fā)信機(jī)300的包括下變頻器332和振蕩器338的下變頻級(jí)表示為單級(jí)。實(shí)際上，所述下變頻級(jí)可以用多級(jí)實(shí)現(xiàn)。
參閱圖2A，在收發(fā)信機(jī)220、收發(fā)信機(jī)222和收發(fā)信機(jī)224的輸入端226、輸入端230和輸入端234的信號(hào)分別是通過第一波束108、第二波束110和第三波束112發(fā)送的數(shù)字基帶信號(hào)。在收發(fā)信機(jī)220、收發(fā)信機(jī)222和收發(fā)信機(jī)224的輸出端228、輸出端232和輸出端236的信號(hào)分別是從第一波束108、第二波束110和第三波束112接收的數(shù)字基帶信號(hào)。
在收發(fā)信機(jī)220、收發(fā)信機(jī)222和收發(fā)信機(jī)224的輸入端226、輸入端230和輸入端234的數(shù)字基帶信號(hào)分別可以是適合于第一波束108、第二波束110和第三波束112所覆蓋的區(qū)域內(nèi)多個(gè)移動(dòng)臺(tái)(沒有顯示)接收的任何CDMA標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流。
類似地，參閱圖2B，在數(shù)字波束形成器260的輸入端262、輸入端266和輸入端270處的信號(hào)分別是通過第一波束108、第二波束110和第三波束112發(fā)送的數(shù)字基帶信號(hào)。在數(shù)字波束形成器260的輸出端264、輸出端268和輸出端272處的信號(hào)分別是從第一波束108、第二波束110和第三波束112接收的數(shù)字基帶信號(hào)。
在數(shù)字波束形成器260的輸入端262、輸入端266和輸入端270處的數(shù)字基帶信號(hào)分別可以是適合于被第一波束108、第二波束110和第三波束112所覆蓋的區(qū)域內(nèi)多個(gè)移動(dòng)臺(tái)(沒有顯示)接收的任何CDMA標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流。
這樣選擇收發(fā)信機(jī)222的振蕩器318的頻率、使得在收發(fā)信機(jī)222的上變頻器312的輸出端316的頻率是標(biāo)準(zhǔn)的IS-95基站發(fā)射頻率fc。這樣選擇收發(fā)信機(jī)220的振蕩器318的頻率、使得在收發(fā)信機(jī)220的上變頻器312的輸出端316的頻率是fc加上偏移頻率fo。這樣選擇收發(fā)信機(jī)224的振蕩器318的頻率、使得在收發(fā)信機(jī)224的上變頻器312的輸出端316的頻率是fc減去偏移頻率fo。例如，如果fc＝1940MHz和fo＝40Hz，則收發(fā)信機(jī)222的上變頻器312的頻率輸出等于1940MHz，收發(fā)信機(jī)220的上變頻器312的頻率輸出等于1940.00004MHz，收發(fā)信機(jī)224的上變頻器312的頻率輸出等于1939.99996MHz。
扇區(qū)內(nèi)任何地點(diǎn)導(dǎo)頻信道的信號(hào)強(qiáng)度取決于各波束所有導(dǎo)頻信道信號(hào)的矢量和。例如，參見圖4A，在第二波束110某點(diǎn)處的信號(hào)用矢量402表示。在同一點(diǎn)處來自第一波束108的信號(hào)用矢量404表示。由于第一波束108發(fā)射信號(hào)的頻率偏離第二波束110的頻率110fo，故矢量404相對(duì)于矢量402旋轉(zhuǎn)，因此，合成矢量406的幅度將以1/fo為時(shí)間周期波動(dòng)。圖4B畫出了合成矢量406的幅度408相對(duì)時(shí)間410的變化。由于矢量404的旋轉(zhuǎn)，每隔1/fo時(shí)間414出現(xiàn)一次最小值416。在IS-95前向信道中，幀頻ff是每秒50幀?；蛎恐芷?0ms。而且，每一IS-95幀重復(fù)一次。因此，選擇偏移頻率的原則是使1/fo414不是1/ff12的倍數(shù)。這樣可以避免最小值416出現(xiàn)在兩個(gè)相鄰幀中的相同點(diǎn)上，由此可以顯著減小出錯(cuò)率。
由于合成矢量406的幅度以1/fo的時(shí)間周期波動(dòng)，所以通過經(jīng)驗(yàn)方法這樣選擇fo、使得整個(gè)系統(tǒng)的性能得到優(yōu)化。對(duì)每個(gè)基站來說，fo的最佳值是受環(huán)境因素、移動(dòng)臺(tái)的最大速度、頻帶和空中接口影響的。對(duì)IS-95 CDMA通信系統(tǒng)來說，典型的fo大于30Hz和小于120Hz.。其它的空中接口標(biāo)準(zhǔn)可能在不同的fo值處具有最佳性能。
收發(fā)信機(jī)220的振蕩器338、收發(fā)信機(jī)222的振蕩器338、收發(fā)信機(jī)224的振蕩器338的頻率是相同的，并且這樣選擇振蕩器338的頻率、以便對(duì)標(biāo)準(zhǔn)頻率的IS-95信號(hào)進(jìn)行下變頻和解調(diào)。
每一波束的業(yè)務(wù)信道是唯一的且互不相關(guān)，使得業(yè)務(wù)信道之間不存在抵消效應(yīng)。
在另一個(gè)實(shí)施例中，這樣選擇收發(fā)信機(jī)222的振蕩器318的波形、使得收發(fā)信機(jī)222的上變頻器312的輸出316的波形具有標(biāo)準(zhǔn)IS-95基站發(fā)射頻率fc這樣選擇收發(fā)信機(jī)220的振蕩器318的波形、使得收發(fā)信機(jī)220的上變頻器312的輸出316的波形是fc、具有與時(shí)間有關(guān)的相位偏移、其偏移范圍是-180°到+180°。這樣選擇收發(fā)信機(jī)224的振蕩器318的波形、使得收發(fā)信機(jī)224的上變頻器312的輸出316的波形是fc、具有與時(shí)間有關(guān)的相位偏移、其偏移范圍是-180°到+180°。收發(fā)信機(jī)222的上變頻器312的輸出316的波形是0°相位基準(zhǔn)，其中，與時(shí)間有關(guān)的相位偏移可能是正弦形的、隨機(jī)的或其它模式的，其結(jié)果是使收發(fā)信機(jī)220的振蕩器318的輸出相位、收發(fā)信機(jī)222的振蕩器318的輸出相位、收發(fā)信機(jī)224的振蕩器318的輸出相位是非相干的。因而第一波束108、第二波束110和第三波束112是非相干的。
在最佳實(shí)施例中，收發(fā)信機(jī)220、收發(fā)信機(jī)222、收發(fā)信機(jī)224的輸入端226、輸入端230和輸入端234的信號(hào)分別具有相同的IS-95開銷信道(導(dǎo)頻、同步和尋呼信道)和對(duì)應(yīng)于移動(dòng)臺(tái)的唯一的IS-95業(yè)務(wù)信道(沒有顯示)，這些信道分別通過第一波束108、第二波束110和第三波束112發(fā)射/接收。移動(dòng)臺(tái)從一個(gè)波束移動(dòng)到另一個(gè)波束，或處于波束交疊的區(qū)域時(shí)由IS-95的越區(qū)切換過程來處理。
在另一個(gè)實(shí)施例中，收發(fā)信機(jī)220、收發(fā)信機(jī)224、和收發(fā)信機(jī)226的輸入226、230和234分別具有相同的IS-2000開銷信道，以及唯一的與移動(dòng)臺(tái)(沒有顯示)相對(duì)應(yīng)的IS-2000業(yè)務(wù)信道。它們分別通過第一波束108、第二波束110和第三波束112發(fā)射和接收。移動(dòng)臺(tái)從一波束移動(dòng)到另一波束，或處于波束交疊的區(qū)域時(shí)由IS-2000的越區(qū)切換(handoff)過程來處理。
應(yīng)該指出，雖然如圖2A所示使用巴特勒(Butler)陣列240的本發(fā)明的實(shí)施例并不需要校準(zhǔn)步驟來補(bǔ)償收發(fā)信機(jī)的相位差別，但是，使用數(shù)字波束形成器260的實(shí)施例，如圖2B所示，卻需要校準(zhǔn)過程來補(bǔ)償收發(fā)信機(jī)之間的差別。
有利的是，本發(fā)明可以使用分集式的天線系統(tǒng)，例如空間分集和極化分集。在所有分集方式中，所有交疊的波束應(yīng)該具有偏移的頻率和或與時(shí)間有關(guān)的相位偏移。
雖然已對(duì)本發(fā)明的最佳實(shí)施例作了描述和圖解說明，但是，對(duì)于本專業(yè)的技術(shù)人員來說，顯而易見的是各種修改和變型都是可能的。因此，本發(fā)明的范圍只能由后附的權(quán)利要求書所限定。
權(quán)利要求
1.一種CDMA基站的天線系統(tǒng)，它包括確定相應(yīng)的多個(gè)固定波束的多個(gè)天線，所述多個(gè)天線共同覆蓋一個(gè)扇區(qū)并且連接到波束形成陣列；以及多個(gè)發(fā)射機(jī)，它們連接到波束形成陣列以便用包含公共開銷信道的信號(hào)來驅(qū)動(dòng)所述多個(gè)天線，所述各發(fā)射機(jī)配置成以這樣的方式提供發(fā)射頻率、使得所述各發(fā)射頻率彼此之間存在偏移。
2.如權(quán)利要求1所述的天線系統(tǒng)，其特征在于所述波束形成陣列是Butler陣列。
3.如權(quán)利要求1所述的天線系統(tǒng)，其特征在于選擇足夠大的所述偏移、以便減小不希望有的信號(hào)對(duì)消效應(yīng)。
4.如權(quán)利要求3所述的天線系統(tǒng)，其特征在于所述減小不希望有的信號(hào)對(duì)消效應(yīng)包括減小出錯(cuò)率。
5.如權(quán)利要求1所述的天線系統(tǒng)，其特征在于所述信號(hào)是任何具有一定幀速率的、采用冗余前向信道幀結(jié)構(gòu)的CDMA通信標(biāo)準(zhǔn)格式的信號(hào)。
6.如權(quán)利要求1所述的天線系統(tǒng)，其特征在于所述信號(hào)擁有唯一業(yè)務(wù)信道。
7.如權(quán)利要求5所述的天線系統(tǒng)，其特征在于所述偏移是不同于幀速率偏移的倍數(shù)。
8.如權(quán)利要求1所述的天線系統(tǒng)，其特征在于具有三個(gè)發(fā)射機(jī)和三個(gè)天線。
9.如權(quán)利要求1所述的天線系統(tǒng)，其特征在于所述頻偏大于3Hz而小于120Hz。
10.一種CDMA基站的天線系統(tǒng)，它包括確定相應(yīng)的多個(gè)固定波束的多個(gè)天線，所述多個(gè)天線共同覆蓋一個(gè)扇區(qū)并且連接到波束形成陣列；以及多個(gè)發(fā)射機(jī)，它們連接到波束形成陣列以便用包含公共開銷信道的信號(hào)來驅(qū)動(dòng)所述多個(gè)天線，所述各發(fā)射機(jī)配置成以這樣的方式提供發(fā)射相位、使得所述各發(fā)射相位彼此之間存在偏移。
11.如權(quán)利要求10所述的天線系統(tǒng)，其特征在于所述波束形成陣列是Butler陣列。
12.如權(quán)利要求10所述的天線系統(tǒng)，其特征在于選擇足夠大的所述偏移、以便減小不希望有的信號(hào)對(duì)消效應(yīng)。
13.如權(quán)利要求12所述的天線系統(tǒng)，其特征在于所述減小不希望有的信號(hào)對(duì)消效應(yīng)包括減小出錯(cuò)率。
14.如權(quán)利要求10所述的天線系統(tǒng)，其特征在于所述信號(hào)是具有一定幀速率的、采用冗余前向信道幀結(jié)構(gòu)的任何CDMA通信標(biāo)準(zhǔn)格式的信號(hào)。
15.如權(quán)利要求10所述的天線系統(tǒng)，其特征在于所述信號(hào)含有唯一的業(yè)務(wù)信道。
16.如權(quán)利要求10所述的天線系統(tǒng)，其特征在于所述與時(shí)間有關(guān)的相位偏移是正弦式的。
17.如權(quán)利要求10所述的天線系統(tǒng)，其特征在于所述與時(shí)間有關(guān)的相位偏移是隨機(jī)的。
18.如權(quán)利要求10所述的天線系統(tǒng)，其特征在于所述與時(shí)間有關(guān)的相位偏移是任何模式的，只要所造成的效果是使固定波束的相位成為非相干的。
19.如權(quán)利要求10所述的天線系統(tǒng)，其特征在于具有三個(gè)天線和三個(gè)發(fā)射機(jī)。
20.一種CDMA基站的天線系統(tǒng)，它包括確定相應(yīng)的多個(gè)固定波束的多個(gè)天線，所述多個(gè)天線共同覆蓋一個(gè)扇區(qū)并且連接到波束形成陣列；多個(gè)發(fā)射機(jī)，它們連接到波束形成陣列以便用包含公共開銷信道的信號(hào)來驅(qū)動(dòng)所述多個(gè)天線；以及在所述各發(fā)射機(jī)中用于提供彼此之間存在偏移的各發(fā)射頻率的裝置。
21.如權(quán)利要求20所述的天線系統(tǒng)，其特征在于選擇足夠大的所述偏移、以便減小不希望有的信號(hào)對(duì)消效應(yīng)。
22.如權(quán)利要求20所述的天線系統(tǒng)，其特征在于所述信號(hào)具有唯一的業(yè)務(wù)信道。
23.一種CDMA基站的天線系統(tǒng)，它包括確定相應(yīng)的多個(gè)固定波束的多個(gè)天線，所述多個(gè)天線共同覆蓋一個(gè)扇區(qū)并且連接到波束形成陣列；多個(gè)發(fā)射機(jī)，它們連接到波束形成陣列以便用包含公共開銷信道的信號(hào)來驅(qū)動(dòng)所述多個(gè)天線；以及在所述各發(fā)射機(jī)中用于提供彼此之間包含與時(shí)間有關(guān)的偏移的各發(fā)射相位的裝置。
24.如權(quán)利要求23所述的天線系統(tǒng)，其特征在于選擇足夠大的所述偏移、以便減小不希望有的信號(hào)對(duì)消效應(yīng)。
25.如權(quán)利要求23所述的天線系統(tǒng)，其特征在于所述信號(hào)具有唯一的業(yè)務(wù)信道。
26.在具有確定共同覆蓋一個(gè)扇區(qū)的相應(yīng)的多個(gè)固定波束的多個(gè)天線的CDMA基站的天線系統(tǒng)中，一種施加來自多個(gè)發(fā)信機(jī)的包含公共開銷信道的信號(hào)的方法，所述方法包括在發(fā)射機(jī)中將所述信號(hào)上變頻以便提供多個(gè)相應(yīng)的發(fā)射頻率，其中，所述各發(fā)射頻率彼此之間存在偏移。
27.在具有確定共同覆蓋一個(gè)扇區(qū)的相應(yīng)的多個(gè)固定波束的多個(gè)天線的CDMA基站的天線系統(tǒng)中，一種施加來自多個(gè)發(fā)信機(jī)的包含公共開銷信道的信號(hào)的方法，所述方法包括在發(fā)射機(jī)中將所述信號(hào)上變頻以便提供多個(gè)相應(yīng)的發(fā)射相位，其中，所述各發(fā)射相位彼此之間存在偏移。
28.一種CDMA基站天線系統(tǒng)中的收發(fā)信機(jī)，它包括適合于將包含公共開銷信道的信號(hào)上變頻以便提供發(fā)射頻率的發(fā)射機(jī)，其中，所述發(fā)射頻率具有偏離標(biāo)準(zhǔn)的基站發(fā)射頻率的偏移。
29.一種CDMA基站天線系統(tǒng)中的收發(fā)信機(jī)，它包括適合于將包含公共開銷信道的信號(hào)上變頻以便提供發(fā)射相位的發(fā)射機(jī)，其中，所述發(fā)射相位具有與時(shí)間有關(guān)的偏移。
30.一種CDMA基站的天線系統(tǒng)，它包括與多個(gè)發(fā)射機(jī)相連的數(shù)字波束形成器；以及確定相應(yīng)的多個(gè)固定波束的多個(gè)天線，所述多個(gè)天線共同覆蓋一個(gè)扇區(qū)并且連接到多個(gè)發(fā)射機(jī)，所述多個(gè)發(fā)射機(jī)準(zhǔn)備用包含公共開銷信道的信號(hào)來驅(qū)動(dòng)，所述各發(fā)射機(jī)配置成以這樣的方式提供發(fā)射頻率、使得所述各發(fā)射頻率彼此之間存在偏移。
31.如權(quán)利要求30所述的天線系統(tǒng)，其特征在于選擇足夠大的所述偏移、以便減小不希望有的信號(hào)對(duì)消效應(yīng)。
32.如權(quán)利要求31所述的天線系統(tǒng)，其特征在于所述減小不希望有的信號(hào)對(duì)消效應(yīng)包括減小出錯(cuò)率。
33.如權(quán)利要求30所述的天線系統(tǒng)，其特征在于所述信號(hào)是采用具有一定幀速率冗余前向信道幀結(jié)構(gòu)的任何CDMA通信標(biāo)準(zhǔn)格式的信號(hào)。
34.如權(quán)利要求30所述的天線系統(tǒng)，其特征在于所述信號(hào)具有唯一業(yè)務(wù)信道。
35.如權(quán)利要求33所述的天線系統(tǒng)，其特征在于所述偏移是不同于幀速率偏移的倍數(shù)。
36.如權(quán)利要求30所述的天線系統(tǒng)，其特征在于具有三個(gè)天線和三個(gè)發(fā)射機(jī)。
37.如權(quán)利要求30所述的天線系統(tǒng)，其特征在于所述頻偏大于30Hz而小于120Hz。
38.一種CDMA基站的天線系統(tǒng)，它包括與多個(gè)發(fā)射機(jī)相連的數(shù)字波束形成器；以及確定相應(yīng)的多個(gè)固定波束的多個(gè)天線，所述多個(gè)天線共同覆蓋一個(gè)扇區(qū)并且連接到多個(gè)發(fā)射機(jī)，所述多個(gè)發(fā)射機(jī)準(zhǔn)備用包含公共開銷信道的信號(hào)來驅(qū)動(dòng)，所述各發(fā)射機(jī)配置成以這樣的方式提供發(fā)射相位、使得所述各發(fā)射相位彼此之間存在與時(shí)間相關(guān)的偏移。
39.如權(quán)利要求38所述的天線系統(tǒng)，其特征在于選擇足夠大的所述偏移、以便減小不希望有的信號(hào)對(duì)消效應(yīng)。
40.如權(quán)利要求39所述的天線系統(tǒng)，其特征在于所述減小不希望有的信號(hào)對(duì)消效應(yīng)包括減小出錯(cuò)率。
41.如權(quán)利要求38所述的天線系統(tǒng)，其特征在于所述信號(hào)是采用具有一定幀速率冗余前向信道幀結(jié)構(gòu)的任何CDMA通信標(biāo)準(zhǔn)格式的信號(hào)。
42.如權(quán)利要求38所述的天線系統(tǒng)，其特征在于所述信號(hào)具有唯一業(yè)務(wù)信道。
43.如權(quán)利要求38所述的天線系統(tǒng)，其特征在于所述與時(shí)間有關(guān)的相位偏移是正弦式的。
44.如權(quán)利要求38所述的天線系統(tǒng)，其特征在于所述與時(shí)間有關(guān)的相位偏移是隨機(jī)的。
45.如權(quán)利要求38所述的天線系統(tǒng)，其特征在于所述與時(shí)間有關(guān)的相位偏移可以是任何模式的，只要結(jié)果的固定波束相位是非相干的。
46.如權(quán)利要求38所述的天線系統(tǒng)，其特征在于具有三個(gè)天線和三個(gè)發(fā)射機(jī)。
47.一種CDMA基站的天線系統(tǒng)，它包括與多個(gè)發(fā)射機(jī)相連的數(shù)字波束形成器；以及確定相應(yīng)的多個(gè)固定波束的多個(gè)天線，所述多個(gè)天線共同覆蓋一個(gè)扇區(qū)并且連接到多個(gè)發(fā)射機(jī)，所述多個(gè)發(fā)射機(jī)準(zhǔn)備用包含公共開銷信道的信號(hào)來驅(qū)動(dòng)；以及在所述各發(fā)射機(jī)中用于以這樣的方式提供各發(fā)射頻率、使得所述各發(fā)射頻率彼此之間存在偏移的裝置。
48.如權(quán)利要求47所述的天線系統(tǒng)，其特征在于選擇足夠大的所述偏移、以便減小不希望有的信號(hào)對(duì)消效應(yīng)。
49.如權(quán)利要求47所述的天線系統(tǒng)，其特征在于所述信號(hào)具有唯一業(yè)務(wù)信道。
50.一種CDMA基站的天線系統(tǒng)，它包括與多個(gè)發(fā)射機(jī)相連的數(shù)字波束形成器；以及確定相應(yīng)的多個(gè)固定波束的多個(gè)天線，所述多個(gè)天線共同覆蓋一個(gè)扇區(qū)并且連接到多個(gè)發(fā)射機(jī)，所述多個(gè)發(fā)射機(jī)準(zhǔn)備用包含公共開銷信道的信號(hào)來驅(qū)動(dòng)；以及在所述各發(fā)射機(jī)中用于提供彼此之間存在與時(shí)間有關(guān)的偏移的各發(fā)射相位的裝置。
51.如權(quán)利要求50所述的天線系統(tǒng)，其特征在于選擇足夠大的所述偏移、以便減小不希望有的信號(hào)對(duì)消效應(yīng)。
52.如權(quán)利要求50所述的天線系統(tǒng)，其特征在于所述信號(hào)具有唯一業(yè)務(wù)信道。
全文摘要
天線系統(tǒng)被用來發(fā)射覆蓋整個(gè)扇區(qū)的公共開銷信道(導(dǎo)頻、同步和尋呼信道)，同時(shí)利用扇區(qū)內(nèi)多個(gè)獨(dú)立的波束來發(fā)射和接收唯一的業(yè)務(wù)信道。扇區(qū)內(nèi)每一波束以偏離扇區(qū)內(nèi)其它波束頻率的頻率發(fā)射。對(duì)偏移頻率的選擇可以將由多個(gè)波束合成產(chǎn)生的導(dǎo)頻信道的抵消效應(yīng)減到最小?；蛘?，扇區(qū)內(nèi)每一個(gè)波束可以具有相對(duì)于其它波束的與時(shí)間有關(guān)的相位偏移、以便將由于來自多個(gè)波束的信號(hào)相加所導(dǎo)致的導(dǎo)頻信道的抵消效應(yīng)減至最小。由于增加了每扇區(qū)的業(yè)務(wù)信道波束的數(shù)目，所以系統(tǒng)容量獲得了實(shí)質(zhì)性的增加，而無須采用更多的導(dǎo)頻信道PN偏移。波束是固定的并且同一天線既為開銷信道所用也為業(yè)務(wù)信道所用，免除了使用復(fù)雜算法和校準(zhǔn)過程的必要。
文檔編號(hào)H04B7/10GK1489802SQ01822528
公開日2004年4月14日 申請(qǐng)日期2001年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月11日
發(fā)明者N·N·麥戈萬, N N 麥戈萬, P·德尼 申請(qǐng)人:北方電訊網(wǎng)絡(luò)有限公司