[發明專利]導引天線射束的方法,以及移動通信系統中的收發信機

無效

• 申請號: 98812999.X
• 申請日: 1998-10-20
• 公開（公告）號: CN1285979A
• 公開（公告）日: 2001-02-28
• 發明（設計）人: 尤哈·伊利塔羅;馬庫斯·凱茨
• 申請（專利權）人: 諾基亞網絡有限公司
• 主分類號: H04B7/06
• 分類號: H04B7/06
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 張維

本發明涉及導引天線射束的一種方法，該方法用于無線系統的發送方向，前述無線系統包括生成天線射束的收發信機，其中接收沿不同路徑傳播到收發信機的發送信號。

無線網絡環境中，用戶和基站之間的信號一般不直接傳播。根據環境的特定，信號通過發射機到接收機的多條不同長度的路徑傳播。即使基站和移動臺位于彼此的視距范圍，這種多徑傳播也會發生。多徑傳播主要由信號路徑上的信號反射和表面散射引起。通過不同路徑到達的信號一般從不同方向到達接收機，它們通常具有不同的傳送時延，因此信號到達接收機的相位不同。如果在移動的車輛中使用用戶終端，例如移動電話，則信號的反射隨時間而變化。此外，用戶終端的相對移動引起頻率相對于信號標稱頻率的變化等于多普勒頻移。

如果沿不同路徑傳播到接收機的多徑分量在接收機中出現不利的累加，則會發生衰落。有時用戶終端所發送的載波相當直接地傳播到基站。而另一些時候載波被若干不同表面反射，因此載波通過多條不同的路徑傳播到基站。載波反射所引起的多徑傳播引起接收信號中的時延擴散和角度擴散。

傳播損失削弱了發送信號，因此，以相同功率發送的信號到達接收機的強度不同。因信號反射而引起的各種干擾信號可能會累加成相反相位的信息信號，從而使得信息信號衰減的越來越多。發射機和接收機相距越遠，各種障礙造成的信號衰減就越利害。信號衰減到一定程度，用戶終端和基站之間的連接就會中斷，或者連接無法首先建立。

在現有技術無線系統中，基站通過天線生成天線射束。天線射束包括天線所產生的電磁輻射。如果用戶終端位于天線射束范圍內，則理論上可以在基站和用戶終端之間建立連接。連接的建立還獨立于例如用戶終端所接收的信號強度。

蜂窩無線系統中一般采用分扇區的基站。一個小區可以例如劃分成3個扇區。基站天線可以形成覆蓋整個扇區的天線射束。例如，120度扇區可以由一個天線在下行和上行方向上生成的一個天線射束所覆蓋。這樣，扇區的下行和上行方向所需的覆蓋區域可以由一個天線射束生成。在上述情況下，用戶終端可以位于小區中任一位置，但是用戶終端可以與基站建立連接。

在現有技術方案中，采用了自適應天線陣列，下行方向的信號通過一個窄射束發送，該射束的方向可以根據上行信號估計。但是，至少在某些運營環境下，射束生成會有一些問題。更確切地說，無線系統中信號通過無線信道的角度擴散所引起的問題變得更為嚴重。上述類型的無線系統例如是市區微小區系統和室內微微小區系統。

無線系統中用于生成無線信道的，由較寬扇區上若干不同表面反射的這些信號具有相當多數量的角度分集。角度分集在上行數據傳輸中采用。以上描述基于以下事實：上行無線信道的脈沖響應可以通過估計發現。另一方面，如果僅在短期內觀察無線信道的變化，則下行無線信道的脈沖響應未知。

下行和上行鏈路之間一般采用FDD(頻分復用)復用方法，因此下行和上行無線信道短期內并不關聯。基于FDD復用方法，根據上行信號估計的下行射束的方向可能有誤。但是，如果長期觀察無線信道關聯，則下行和上行無線信道關聯。換句話說，可以假定下行和上行信號通過同一反射表面傳播(地理互逆)。

盡管基站和用戶終端之間存在相同的散射物，基站所估計的信號可能由下行方向上看到深衰落的用戶終端發射。在上述出現問題的情況下，下行方向上生成的射束不一定將用戶終端覆蓋得很好，因此信號不是在最佳可能方向上發送。當信號的角度擴散增加時，下行信號傳輸出現問題的概率增加。

如果通過傳輸信道的信號的角度擴散小于基站天線陣列半功率帶寬，則下行傳輸原則上與上行傳輸一樣好。在一種現有技術方法中，利用較寬的射束寬度減少下行傳輸的問題。但是，上述方法的采用導致了新問題的出現，即小區大小的增加。小區大小的增加要求至少在僅使用一個射束時，增加發射功率。此外，發射功率的增加增加了無線網絡的干擾。

因此，本發明的目的是提供一種方法和收發信機，使得上述問題得以解決。這通過前序中提出的方法實現，該方法的特征在于，在接收到沿不同路徑傳播的信號時，估計接收信號的到達方向(DoA)，測量從不同DoA接收的信號強度，如果接收信號的DoA僅略有不同，則在發送方向上生成主天線射束，該射束朝向最強信號的DoA，如果接收信號的DoA大不相同，則除了主天線射束，還在發送方向上生成一個或多個分集射束，這些射束朝向這樣的接收信號的DoA，從這些DoA接收的信號超過了預定閾值。