[發(fā)明專利]一種自適應(yīng)控制天線波束的基站設(shè)備及方法

無效

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• 申請日: 2001-03-22
• 公開（公告）號: CN1377202A
• 公開（公告）日: 2002-10-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李鯤鵬;趙建平;查明勇
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳市中興通訊股份有限公司
• 主分類號: H04Q7/30
• 分類號: H04Q7/30;H01Q21/00
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本發(fā)明涉及一種在采用頻分雙工(FDD)方式的無線蜂窩通信系統(tǒng)中，自適應(yīng)控制天線波束進(jìn)行所需用戶信號的接收和發(fā)送的基站設(shè)備及方法，本發(fā)明可以應(yīng)用于任何采用頻分雙工(FDD)方式的多址接入方法的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，尤其適用于采用頻分雙工(FDD)方式的碼分多址(CDMA)蜂窩系統(tǒng)。

碼分多址(CDMA)是一種多址接入方法，它基于擴(kuò)頻技術(shù)并且近來已成為除現(xiàn)有FDMA和TDMA方法之外應(yīng)用于蜂窩無線系統(tǒng)的又一種多址方法。與現(xiàn)有方法相比，CDMA具有許多優(yōu)點(diǎn)，例如頻譜利用率高、規(guī)劃簡單等。

在采用CDMA方法的系統(tǒng)中，每一個(gè)用戶被分配給一個(gè)唯一的擴(kuò)頻碼，用戶的窄帶數(shù)據(jù)信號與該擴(kuò)頻碼相乘形成一個(gè)頻帶比原有頻帶寬很多的擴(kuò)頻調(diào)制信號。所有用戶通過同時(shí)使用同一個(gè)頻帶來進(jìn)行接收或發(fā)送。在接收機(jī)中可以根據(jù)每一個(gè)用戶的擴(kuò)頻碼區(qū)分不同用戶的信號。在接收機(jī)中提供的匹配濾波器與所需信號同步，它們根據(jù)每一個(gè)用戶的擴(kuò)頻碼識別每一個(gè)用戶的信號。在接收機(jī)中通過將擴(kuò)頻信號再次乘以發(fā)送時(shí)所用的擴(kuò)頻碼，將擴(kuò)頻信號恢復(fù)成用戶的數(shù)據(jù)信號。由于在設(shè)計(jì)擴(kuò)頻碼時(shí)，使不同的擴(kuò)頻碼間盡可能地不相關(guān)，因而用其他擴(kuò)頻碼擴(kuò)頻的信號在乘以所需用戶的擴(kuò)頻碼后并不會恢復(fù)到窄帶上。因此它們對所需信號而言以噪聲形式出現(xiàn)。在一般的移動通信環(huán)境中，基站和移動臺之間的信號沿接收機(jī)和發(fā)射機(jī)之間的若干路徑進(jìn)行傳播。這種多徑傳播現(xiàn)象主要是由信號在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)周圍的物體表面的反射引起的。由于不同的傳播路徑的長度不同，沿不同路徑到達(dá)接收機(jī)的同一信號的不同多徑成分到達(dá)接收機(jī)的傳播時(shí)延也不同。在CDMA系統(tǒng)中，在信號的接收過程中以與分集接收或發(fā)送相同的方式處理多徑傳播。在CDMA系統(tǒng)中使用的接收機(jī)是一種多分支結(jié)構(gòu)的接收機(jī)，其中每一分支與沿某一單獨(dú)路徑傳播的多徑組分同步。每一分支是一個(gè)單獨(dú)的接收機(jī)元件，其功能是生成和解調(diào)期望接收信號分量。在傳統(tǒng)的CDMA系統(tǒng)中采用相干或不相干的方法合并不同接收機(jī)元件信號是有益的，并且可得到良好的接收信號質(zhì)量。

在CDMA系統(tǒng)中，許多用戶使用同一頻帶進(jìn)行通信。由于不可能設(shè)計(jì)出完全互不相關(guān)的擴(kuò)頻碼集合，所以不同用戶之間仍存在相互干擾。一般來說，在一個(gè)頻帶內(nèi)的用戶數(shù)越多，干擾水平就越高，鏈路的通信質(zhì)量就越差。因此，CDMA系統(tǒng)是一個(gè)干擾受限的無線通信系統(tǒng)，其每一個(gè)規(guī)定寬度的頻帶所能容納的信道數(shù)是有限度的，所以前述的各種技術(shù)手段只能將通信系統(tǒng)的容量提高到一定程度，要想超過這個(gè)限度則必須增加其他的資源。空間分集是增加系統(tǒng)容量與改善系統(tǒng)性能的最新發(fā)展技術(shù)，理論上分析表明只要正確地使用一組天線，形成新的自由度和空間，就能極大地增加系統(tǒng)容量。此外，采用空間分集還可以降低功耗、增加抗衰落和抗干擾能力，更有效地切換以及更好的安全性和系統(tǒng)魯棒性。

為了增加系統(tǒng)容量改善系統(tǒng)性能，實(shí)現(xiàn)空間分集的一種直接方法是使用定向天線，將無線系統(tǒng)分為扇區(qū)。在這方面進(jìn)行了大量研究，如美國專利U.4955082(1989.1，移動通信系統(tǒng))、美國專利U.S4989204(1989.12，數(shù)字移動站在通話期間通過小區(qū)時(shí)的高通過量通信的方法和系統(tǒng))等。采用扇區(qū)的基站接收機(jī)中可以大幅度減少移動臺間的相互干擾。這是因?yàn)椋阂话愀蓴_均勻分布在不同的入射方向上，因而其數(shù)量可以通過扇區(qū)化減少。當(dāng)然可以在傳輸?shù)膬蓚€(gè)方向上都實(shí)現(xiàn)扇區(qū)化，扇區(qū)化所提供的容量收益正比于扇區(qū)的數(shù)量。

扇區(qū)化可以采用一種特殊形式的軟切換，即更軟越區(qū)切換。其中移動臺通過同時(shí)與兩個(gè)扇區(qū)通信來執(zhí)行從其中一個(gè)扇區(qū)到另一個(gè)扇區(qū)的軟越區(qū)切換。盡管越區(qū)切換提高了連接質(zhì)量，扇區(qū)化增加了系統(tǒng)容量，可是多個(gè)移動臺的移動自然導(dǎo)致了這些移動臺執(zhí)行若干從一個(gè)扇區(qū)到另一個(gè)扇區(qū)的越區(qū)切換的次數(shù)，這增加了系統(tǒng)的負(fù)荷。若干越區(qū)切換也產(chǎn)生了幾個(gè)移動臺同時(shí)與多個(gè)扇區(qū)通信的情況，從而因?yàn)橐苿优_要在較寬的區(qū)域內(nèi)接收信號而喪失了扇區(qū)化所增加的系統(tǒng)容量的優(yōu)勢。