[發(fā)明專利]自適應(yīng)天線指向性控制方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 00102785.9
• 申請日: 2000-02-22
• 公開（公告）號: CN1264965A
• 公開（公告）日: 2000-08-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高井謙一
• 申請（專利權(quán)）人: 日本電氣株式會社
• 主分類號: H04B7/26
• 分類號: H04B7/26;H01Q3/26
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 朱進(jìn)桂

本發(fā)明涉及應(yīng)用碼分多址聯(lián)接(CDMA)系統(tǒng)的移動通信系統(tǒng)中的一種自適應(yīng)天線指向性控制方法及一種系統(tǒng)。更具體說，本發(fā)明涉及涉及一種自適應(yīng)天線指向性控制方法及其系統(tǒng)，在其中多個天線振子各自的發(fā)送信號和接收信號的振幅和相位是變化的，以形成對于一個特別的方向的一個合并輻射方向圖，并且抵銷其他方向的輸出信號，形成一種指向性。

在無線電通信中，當(dāng)多個通信終端以相同的或者接近的頻率同時地執(zhí)行通信時，由于相互的干擾，時常引起例如交叉調(diào)制等通信干擾雜音。

因此，允許同時的多個通信的多路復(fù)用通信系統(tǒng)，比如已知的CDMA系統(tǒng)，頻分多址聯(lián)接(FDMA)和時分多址聯(lián)接(TDMA)已經(jīng)被使用。即使在這樣的無線電通信中，在一個有限頻帶內(nèi)大量的通信還可能引起相互的干擾，并且因此限制了頻率的使用效率。另一方面，由于在存在許多反射主體例如建筑物的大都市中對多路復(fù)用波傳播路徑(多路徑)不利的影響，也可能引起干擾。

CDMA系統(tǒng)通過分配一正交碼將各個通信終端與其他終端區(qū)別開，該正交碼具有高自動相關(guān)性和低交叉相關(guān)性。因此，所有的這些終端使用相同的頻率進(jìn)行通信。尤其是在一個移動通信系統(tǒng)中的，比如在數(shù)字蜂窩移動電話系統(tǒng)中，傳播特性可以根據(jù)移動終端的移動突然地變化。在這樣的波傳播狀態(tài)中，該碼的正交性可能被破壞，由于通信的相互的干擾可能引起通信質(zhì)量的下降。因此，在CDMA系統(tǒng)中，執(zhí)行了根據(jù)IS-95標(biāo)準(zhǔn)等的，用于保持在各個終端干擾均勻的一種發(fā)送功率控制，用于有效地使用有不同的延遲期的多個多路徑波的瑞克(RAKE)接收法(多徑分離接收)，路徑捕獲等等。

在這樣的CDMA系統(tǒng)的移動通信系統(tǒng)中，為了改善通信質(zhì)量和改善頻率的使用效率，自適應(yīng)天線的采用已經(jīng)被引起注意。自適應(yīng)天線是由有規(guī)則地排列的多個天線振子構(gòu)成的，在接收中，用于對于經(jīng)各個天線振子的不同振幅和相位的接收信號，通過振幅和相位成分的適當(dāng)?shù)募訖?quán)形成一個特殊的濾波器。在發(fā)送中類似于接收的情況，通過適當(dāng)?shù)募訖?quán)振幅和相位成分，在天線輻射中建立任意的指向性特性(波束圖形并有時候簡稱為指向性)。

結(jié)果，在應(yīng)用CDMA系統(tǒng)的移動通信系統(tǒng)中，通過使用自適應(yīng)天線以相同的頻率通信的多個移動的終端可以被空間地分隔以縮小相互的干擾。因此，頻率的使用效率可以被提高。

在應(yīng)用CDMA系統(tǒng)的蜂窩移動通信系統(tǒng)情況下，與移動終端(有時候稱為移動臺)的運(yùn)動關(guān)聯(lián)的，在小區(qū)基站(有時候稱作基站)之間的切換被執(zhí)行以建立無線電信道連接。即，所謂的越區(qū)轉(zhuǎn)接被執(zhí)行。在執(zhí)行越區(qū)轉(zhuǎn)接的蜂窩移動通信系統(tǒng)中，特別是CDMA系統(tǒng)的蜂窩移動通信系統(tǒng)中，所有的基站和移動臺通過利用相同頻率的擴(kuò)頻在各自的上行鏈路和下行鏈路進(jìn)行通信。因此，在移動臺切換基站之前，移動臺可以同時地與在越區(qū)轉(zhuǎn)接之前連接的基站和將通過越區(qū)轉(zhuǎn)接重新連接的基站通信。即，可以執(zhí)行軟越區(qū)轉(zhuǎn)接。

在采用上面所述的執(zhí)行指向性控制的自適應(yīng)天線中，在CDMA系統(tǒng)的越區(qū)轉(zhuǎn)接中，對越區(qū)轉(zhuǎn)接之間連接的基站的指向性穩(wěn)定地建立并且滿意地跟隨移動臺的運(yùn)動，然而，由于移動臺的方向(方向/角度)不能被確定，所以最初不能建立對將被連接的基站的尖銳的指向性(波束圖形具有小的半角)。因此，立刻對所有的方向檢索以便逐漸地預(yù)報該移動臺的方向，以便最后為該移動臺建立尖銳的指向性。

圖15是用于說明當(dāng)使用傳統(tǒng)的自適應(yīng)天線時，在將經(jīng)越區(qū)轉(zhuǎn)接被連接的基站中上行鏈路中對該移動臺的初始指向性控制的視圖。

在圖15中，移動臺3最初位于只有基站1的發(fā)送波的一個小區(qū)范圍5內(nèi)(服務(wù)區(qū))，并且因此僅僅與基站1建立無線電信道連接。其后，移動臺3向基站2移動將位于接近基站2的小區(qū)范圍6(服務(wù)區(qū))。然后，開始軟越區(qū)轉(zhuǎn)接。

圖15示出在移動臺3中軟越區(qū)轉(zhuǎn)接開始之后基站1和基站2各自的上行鏈路的指向性。作為在越區(qū)轉(zhuǎn)接之前連接的基站的基站1的上行鏈路適當(dāng)?shù)馗S移動臺的移動位置并且因此建立尖銳的指向性(波束圖形7)。

與此形成對比，由于移動臺的位置不能確定，基站2的上行鏈路建立初始指向性(區(qū)域9)用于檢索所有的方向或者只是特別的方向(扇區(qū))。另外，基站2的上行鏈路的指向性(區(qū)域9)是與基站2的小區(qū)范圍6具有相同的面積。

基站2的上行鏈路的指向性(區(qū)域9)的寬處(在3dB增益帶寬的位置)將要增加對接收來自另一移動臺4的發(fā)送波的相互干擾的可能性，該另一移動臺4位于該移動臺不存在的方向位置。此外，如上面所述，根據(jù)全方向檢索的情況，自適應(yīng)天線指向性控制已經(jīng)被啟動以獲取一個重要的期間用于恢復(fù)控制的正常狀態(tài)。