專利名稱：移動(dòng)通信基站設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種移動(dòng)通信系統(tǒng)的基站設(shè)備，通過(guò)窄射束角方向(窄射束角波束)天線與移動(dòng)臺(tái)通信，以減少外界干擾。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的移動(dòng)通信基站設(shè)備中的自適應(yīng)陣列天線是這樣構(gòu)成的，即，為各通信信道提供多個(gè)接收機(jī)，按天線方向性響應(yīng)調(diào)整天線平衡錘(weight)來(lái)控制主波束方向，提取最佳接收信號(hào)，在按發(fā)送天線方向性響應(yīng)控制主波束方向時(shí)利用用于最佳信號(hào)的天線平衡錘。然而，這種常規(guī)做法要求為各信道的發(fā)送和接收提供多個(gè)發(fā)送機(jī)/接收機(jī)，缺點(diǎn)在于增加了設(shè)備的規(guī)模。
有技術(shù)方案如圖1所示，可解決這個(gè)問(wèn)題，其中，波束切換器12通過(guò)各雙工器(DUP)36-1至36-4，選擇性地將發(fā)送機(jī)13連接到多個(gè)天線11-1至11-4中的一個(gè)，這些天線具有窄射束角方向35-1至35-4，它們方向彼此不同，同時(shí)，波束切換器14選擇性地將接收機(jī)15連接到天線之一，這樣就使發(fā)送/接收網(wǎng)絡(luò)路徑的數(shù)量最小化。根據(jù)該技術(shù)，接收機(jī)16-1至16-4用來(lái)測(cè)量來(lái)自各窄射束角波束天線11-1至11-4的信號(hào)強(qiáng)度，以使波束選擇控制電路17可切換地控制波束切換器12、14，以便于發(fā)送機(jī)13和接收機(jī)15可連接到具有最大接收信號(hào)功率的天線之一上。使用這種技術(shù)，為了掃描接收到的無(wú)線電波的到達(dá)方向，需要多個(gè)測(cè)向儀接收器16-1至16-4，其數(shù)量等于天線支路的數(shù)量，如圖1所示有四個(gè)。當(dāng)該技術(shù)用于代表多路徑環(huán)境的移動(dòng)通信時(shí)，在建立精確波束切換時(shí)會(huì)遇到困難，因?yàn)樵诿總€(gè)天線支路上各自地發(fā)生了信號(hào)強(qiáng)度的變化。(參見(jiàn)IEEE Trans.，VT.，第46卷，NO.1(1997年2月)，由Tadashi Matsumoto，SeijiNishioka和David J.Hodder編寫的“移動(dòng)通信環(huán)境中切換多波束天線系統(tǒng)的波束選擇性能分析(Beam-Selection Performance Analysis of a SwitchedAntenna System in Mobile Communication Environments)”)。
已知在現(xiàn)有技術(shù)中，高分辨率信號(hào)處理技術(shù)，如MUSIC，可估計(jì)無(wú)線電波的到達(dá)方向(DOC，Direction of Arrival)，但是處理起來(lái)很復(fù)雜，包括計(jì)算相關(guān)矩陣，這個(gè)時(shí)間隨天線數(shù)量的增加而需要很長(zhǎng)(參見(jiàn)IEEETrans.AP.，的第34卷，NO.3(1986年3月)，R.O.Schmidt的“多發(fā)射器定位和信號(hào)參數(shù)估計(jì)(Multiple Emitter Location and Signal Parameter Estimation)”)。當(dāng)使用多個(gè)具有不同方向性的天線時(shí)，該技術(shù)的處理過(guò)程甚至更復(fù)雜。由于這個(gè)原因，有必要提供與通信天線分開的陣列天線，該陣列天線包括具有共同方向的天線振子18-1至18-4，用來(lái)測(cè)向，如圖2所示。從天線振子18-1至18-4接收到的信號(hào)被送到接收機(jī)16-1至16-4，其輸出在電路19中根據(jù)MUSIC程序進(jìn)行處理，以確定發(fā)射信號(hào)的移動(dòng)臺(tái)的方位，從而控制波束切換器12和14。
在實(shí)際的移動(dòng)通信過(guò)程中，一方面有些用戶(移動(dòng)臺(tái))會(huì)在通信區(qū)間快速移動(dòng)和變換信道，另一方面有多個(gè)用戶實(shí)際上沒(méi)有移動(dòng)就完成了通信過(guò)程。因?yàn)橐苿?dòng)通信基站設(shè)備假定每個(gè)用戶(移動(dòng)臺(tái))在快速移動(dòng)中得到服務(wù)，所以它使用的天線對(duì)多個(gè)頻率的信道和時(shí)隙表現(xiàn)出共同的寬射束角方向性響應(yīng)。這樣，當(dāng)基站設(shè)備開始與特定用戶(移動(dòng)臺(tái))進(jìn)行通信時(shí)，就在其服務(wù)區(qū)域如扇區(qū)的方向上發(fā)射無(wú)線電波，而不是在用戶所在的方向，這樣就浪費(fèi)了功率。因此，從無(wú)線電波環(huán)境和功率節(jié)省的立場(chǎng)來(lái)看，可看出，使用這種對(duì)每個(gè)頻率的信道和時(shí)隙作出共同的射束角方向性響應(yīng)的天線是有問(wèn)題的。于是，有人提議使用陣列天線，來(lái)對(duì)每個(gè)頻率的信道和時(shí)隙分別產(chǎn)生窄射束角方向性響應(yīng)，以便于經(jīng)常將窄射束角波束(narrow angle beam)指向用戶，從而對(duì)其進(jìn)行追蹤。所提出的技術(shù)從上述角度看來(lái)是很好的，但還是有問(wèn)題的，因?yàn)楸仨氁黾影惭b天線的面積，而且還要增加設(shè)備的規(guī)模。此外，還需要復(fù)雜的信號(hào)處理系統(tǒng)。
傳統(tǒng)的基站設(shè)備的安排如圖3所示。接收天線111和發(fā)送/接收天線112的方向相同，方向性響應(yīng)分別示為主波束161和162，都是120°寬。接收天線111直接連接到組合器和分配器26，同時(shí)發(fā)送/接收天線112經(jīng)過(guò)雙工器36與組合器和分配器26相連。包括控制信道和通信信道的頻道f1s至f1L的發(fā)送/接收裝置115-1至115-L的每個(gè)發(fā)送機(jī)13都被連接到組合器和分配器26的發(fā)送端口，同時(shí)接收機(jī)15-1和15-2連接到用于天線111和112的組合器和分配器26的各個(gè)接收端口，從而允許控制信道和通信信道的發(fā)送和接收。用于頻道f21至f2M的通信信道發(fā)送/接收裝置121-1至121-M中的每個(gè)裝置都包括發(fā)送機(jī)122，其被連接到組合器和分配器26的發(fā)送端口，其每個(gè)還包括接收機(jī)123和124，它們被連接到用于天線111和112的組合器和分配器26的各個(gè)接收端口，從而允許通信信道的發(fā)送和接收。每個(gè)接收機(jī)15-1和15-2適于分集接收，接收機(jī)123和124也是這樣。
由發(fā)送/接收裝置115-1至115-L利用的時(shí)隙如圖4A所示，由發(fā)送/接收裝置121-1至121-M利用的時(shí)隙如圖4B所示。每個(gè)傳輸過(guò)程中使用的天線波束162的寬度是120°，這意味著對(duì)于每個(gè)頻道和時(shí)隙都使用共同的波束。基站控制器126在特定時(shí)隙期間分配發(fā)送/接收裝置115-1至115-L和121-1至121-M中的任一個(gè)使用的信道。
如上所述，利用移動(dòng)臺(tái)的測(cè)向和轉(zhuǎn)換發(fā)送/接收波束過(guò)程中使用的掃描結(jié)果的這種安排，要受到測(cè)向精確性、設(shè)備規(guī)模和計(jì)算量的影響。
可以看出，在傳統(tǒng)的基站設(shè)備中，由于寬射束角波束天線固定地分配給每個(gè)信道，這就意味著設(shè)備會(huì)將輻射功率浪費(fèi)在其服務(wù)區(qū)(如扇區(qū))的方向上，而不是消耗在所希望的移動(dòng)臺(tái)所處的方向，從而干擾了其它基站。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的就在于提供一種移動(dòng)通信基站設(shè)備，其通過(guò)使用最小規(guī)模設(shè)備和最少的計(jì)算量對(duì)到達(dá)的無(wú)線電波以高精確率進(jìn)行方向檢測(cè)，從而以窄射束角波束與移動(dòng)臺(tái)通信。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種移動(dòng)通信基站設(shè)備，與現(xiàn)有技術(shù)相比，減少了由輻射頻率引起的干擾。
根據(jù)本發(fā)明第一方面，提供了一對(duì)寬射束角波束天線，它們彼此靠近，基本上覆蓋由包含多個(gè)窄射束角波束的整個(gè)裝置所覆蓋的服務(wù)區(qū)域。這對(duì)天線中的一個(gè)連接到通信接收機(jī)，而另一個(gè)連接到測(cè)向儀接收機(jī)。移動(dòng)臺(tái)將特定的接收到的無(wú)線電波發(fā)送出去的方向是在從兩個(gè)接收機(jī)接收到的信號(hào)的相位基礎(chǔ)上確定的。寬射束角波束天線的功能可由用來(lái)形成窄射束角波束的多個(gè)天線之一提供。
根據(jù)本發(fā)明第二個(gè)方面，提供了一個(gè)寬射束角波束天線和多個(gè)窄射束角波束天線，這些窄射束角波束天線共同覆蓋了寬射束角波束天線的服務(wù)區(qū)域。測(cè)出移動(dòng)臺(tái)的移動(dòng)速度和移動(dòng)臺(tái)所處的窄射束角波束的方向。在該信息的基礎(chǔ)上，當(dāng)移動(dòng)速度很高時(shí)，通信信道發(fā)送機(jī)/接收機(jī)中能輸送傳播功率的一個(gè)就被分配給寬射束角天線，然而當(dāng)移動(dòng)速度很低時(shí)，通信信道發(fā)送機(jī)/接收機(jī)中能輸送傳播功率的就分配給相應(yīng)于移動(dòng)臺(tái)所處的方向的窄射束角天線。


附圖1是傳統(tǒng)移動(dòng)通信基站設(shè)備的方塊示意圖；附圖2是傳統(tǒng)移動(dòng)通信基站設(shè)備另一個(gè)例子的方塊示意圖；附圖3是又一個(gè)傳統(tǒng)基站設(shè)備例子的方塊示意圖；附圖4A和4B顯示了在傳統(tǒng)基站設(shè)備中時(shí)隙和天線波束之間的關(guān)系；附圖5A是根據(jù)本發(fā)明第一方面的實(shí)施例的方塊示意圖；附圖5B顯示了無(wú)線電波的到達(dá)角度和相位差之間的關(guān)系；附圖5C是如圖5A所示方向測(cè)量單元的特定示例的方塊示意圖；附圖6是將圖5A所示特定實(shí)施例應(yīng)用到多個(gè)通信信道的方塊示意圖；附圖7A是當(dāng)窄射束角波束和寬射束角波束使用共同的天線時(shí)的根據(jù)本發(fā)明第一方面的實(shí)施例的方塊示意圖；附圖7B顯示了如圖7A所示的多個(gè)窄射束角波束和寬射束角波束之間的關(guān)系；附圖8是如圖7A所示實(shí)施例應(yīng)用到多個(gè)通信信道中的例子的方塊示意圖；附圖9A、9B和9C顯示了獲得可靠測(cè)量方向的工作原理；附圖10顯示了在圖9所示原理基礎(chǔ)上的方向測(cè)量單元23的功能結(jié)構(gòu)；附圖11是根據(jù)圖9所示原理的示范性處理過(guò)程的流程圖；附圖12A、12B和2C顯示了獲得可靠測(cè)量方向的另一工作原理；附圖13顯示了根據(jù)圖12所示原理的方向測(cè)量單元23的功能結(jié)構(gòu)；附圖14是根據(jù)圖12所示原理的處理過(guò)程的流程圖；附圖15A、15B和15C顯示了獲得可靠測(cè)量方向的另一工作原理；附圖16顯示了根據(jù)圖15所示原理的方向測(cè)量單元23的功能結(jié)構(gòu)；附圖17是根據(jù)圖15所示原理的處理過(guò)程的流程圖；附圖18顯示了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的獲得可靠測(cè)量方向的方向測(cè)量單元23的功能結(jié)構(gòu)；附圖19是圖18所示方向測(cè)量單元23使用的示范性處理過(guò)程的流程圖；
附圖20顯示了用來(lái)獲得可靠測(cè)量方向的方向測(cè)量單元23的一般功能結(jié)構(gòu)圖；附圖21顯示了確定瞬時(shí)方向的實(shí)驗(yàn)結(jié)果；附圖22顯示了一實(shí)驗(yàn)結(jié)果，其中測(cè)得的瞬時(shí)方向被平均以確定出平均方向；附圖23顯示了一實(shí)驗(yàn)結(jié)果，其中將可靠方向確定為測(cè)量的方向；附圖24是根據(jù)本發(fā)明第二方面的實(shí)施例的方塊示意圖；附圖25A顯示了控制和通信信道發(fā)送機(jī)/接收機(jī)的時(shí)隙以及在附圖24所示實(shí)施例中出現(xiàn)的主要天線方向性響應(yīng)的例子；附圖25B和C顯示了通信信道發(fā)送機(jī)/接收機(jī)的時(shí)隙和在附圖24所示實(shí)施例中出現(xiàn)的主要天線方向性響應(yīng)的兩個(gè)例子；附圖26A顯示了確定移動(dòng)速度和選擇特定波束的過(guò)程的示意圖，該速度由移動(dòng)臺(tái)的衰落深度(pitch)引起；附圖26B舉例顯示了天線波束寬度(層)與發(fā)送功率之間的關(guān)系；附圖27顯示了根據(jù)本發(fā)明第二方面的另一實(shí)施例，其中，窄射束角波束通信信道發(fā)送機(jī)/接收機(jī)在時(shí)隙期間連接到窄射束角波束天線，該時(shí)隙是根據(jù)移動(dòng)臺(tái)的方向來(lái)分配的；附圖28A舉例顯示了控制和通信信道發(fā)送機(jī)/接收機(jī)的時(shí)隙與在附圖27所示實(shí)施例中出現(xiàn)的主要天線波束之間的關(guān)系；附圖28B顯示了通信信道發(fā)送機(jī)/接收機(jī)的時(shí)隙與附圖27所示實(shí)施例中出現(xiàn)的主要天線波束之間的另一種關(guān)系；附圖29顯示了如圖24所示的波束選擇信息檢測(cè)單元154的另一特定示例；和附圖30顯示了一實(shí)施例，它是在從如圖24所示實(shí)施例中除去分集功能時(shí)得出的。
具體實(shí)施例方式
附圖5A顯示了根據(jù)本發(fā)明第一方面的實(shí)施例，相應(yīng)于圖1的部分用與圖1相似的標(biāo)記來(lái)表示，可以理解的是，在以下描述中涉及到類似常規(guī)的內(nèi)容。在該實(shí)施例中，提供了一對(duì)天線21-1和21-2，它們表現(xiàn)出寬射束角方向性響應(yīng)(或?qū)捝涫遣ㄊ?。寬射束角波束天線21-1和21-2中的每一個(gè)都能基本上覆蓋服務(wù)區(qū)域，該服務(wù)區(qū)域由窄射束角波束天線11-1至11-4集體覆蓋?？梢岳斫獾氖?，天線21-1和21-2彼此靠得很近，以致在所涉及的無(wú)線電波波長(zhǎng)(λ)的一半的數(shù)量級(jí)內(nèi)，而且具有其中心軸相互平行的寬射束角波束20-1和20-2。
測(cè)向儀接收機(jī)22連接到一個(gè)寬射束角波束天線21-1，而通信接收機(jī)15連接到另一個(gè)寬射束角波束天線21-2。來(lái)自通信接收機(jī)15的接收信號(hào)和來(lái)自測(cè)向儀接收機(jī)22的接收信號(hào)被輸入到方向測(cè)量單元23，其基于兩個(gè)接收信號(hào)之間的相位差，確定傳輸接收信號(hào)的無(wú)線電波的移動(dòng)臺(tái)的方向。測(cè)量結(jié)果輸入到波束選擇控制電路24，該電路控制波束切換器12，從而將發(fā)射機(jī)13連接到窄射束角波束天線11-1至11-4中的一個(gè)，該窄射束角波束天線具有與確定方向?qū)?zhǔn)的波束方向如35-i(其中i＝1，2，3或4)。
由通信接收機(jī)15接收的信道信息、同步信息或信道估計(jì)信息的接收形式與測(cè)向儀接收機(jī)22的一樣。由于寬射束角波束天線21-1和21-2彼此很近，所以從寬射束角波束天線21-1和21-2接收到的信號(hào)之間的相關(guān)值接近1。因此，通過(guò)檢測(cè)兩個(gè)接收信號(hào)之間的相位差，并且調(diào)整相位，以便使這些信號(hào)彼此消除，也就是說(shuō)，選擇相位相反的信號(hào)，就可以僅在相位差基礎(chǔ)上估計(jì)到達(dá)方向，因?yàn)樾盘?hào)之間的相關(guān)值很接近1，振幅差最小。舉個(gè)例子來(lái)講，如圖5C所示，從接收機(jī)15接收到的信號(hào)發(fā)送給可變移相器201，其輸出與其它接收機(jī)22的輸出信號(hào)在組合器電路202中相加。在可變移相器201中發(fā)生的相位偏移被根據(jù)組合器電路202的輸出得以控制，以便于組合器電路202發(fā)送零輸出?？梢岳斫獾氖牵M合器電路202的兩個(gè)輸入都預(yù)先處理到等幅度。因此，當(dāng)組合器電路202的兩個(gè)輸入相位相反時(shí)，提供了零輸出，在可變移相器201中出現(xiàn)的相位偏移代表兩個(gè)接收信號(hào)之間的相位差θ，然后被發(fā)送給波束選擇控制電路24。
這樣，由于天線21-1和21-2之間的距離等于λ/2或更少，所以相位差(或相位偏移)θ與到達(dá)角度一一對(duì)應(yīng)，如圖5B所示。當(dāng)相位差(或相位偏移)θ等于π時(shí)，無(wú)線電波的到達(dá)方向相對(duì)于天線21-1和21-2連線的平分線或垂直線形成角度為0。當(dāng)相位差(或相位偏移)θ小于π時(shí)，到達(dá)方向移到垂直線的左邊，相反，當(dāng)相位差(或調(diào)整的相位偏移)θ大于π時(shí)，到達(dá)方向移到垂直線的右邊。因此，波束切換器12工作，將發(fā)送機(jī)13連接到具有窄射束角波束35-i的天線11-i，所述窄射束角波束35-i與到達(dá)方向一致，所述到達(dá)方向已經(jīng)通過(guò)相位差(或調(diào)整相位偏移)θ估計(jì)出來(lái)。利用這種方式，在移動(dòng)臺(tái)移動(dòng)時(shí)，基站設(shè)備的發(fā)送波束35-i可以跟蹤移動(dòng)臺(tái)的方向。應(yīng)該注意的是，無(wú)線電波的到達(dá)方向僅通過(guò)確定相位差(或調(diào)整相位偏移)就可以檢測(cè)出來(lái)，而不必采取自適應(yīng)信號(hào)處理和/或逆矩陣計(jì)算。
當(dāng)存在多個(gè)通信信道時(shí)，使用如圖6所示的結(jié)構(gòu)，其中，相應(yīng)于圖5A的部分就用先前用過(guò)的類似標(biāo)記來(lái)表示。與圖5中結(jié)構(gòu)不同處只在于增加了多個(gè)發(fā)送機(jī)/接收機(jī)25-1至25-L，它們每個(gè)都包括波束切換器12、發(fā)送機(jī)13和接收機(jī)15，組合器和分配器26和切換裝置203。與發(fā)送機(jī)/接收機(jī)25-1至25-L的各個(gè)窄射束角波束對(duì)應(yīng)的輸出在組合器和分配器26中組合，然后發(fā)送給窄射束角天線11-1至11-4增加相應(yīng)的天線。從寬射束角天線21-2接收到的信號(hào)由組合器和分配器26分配，以發(fā)送給發(fā)送機(jī)/接收機(jī)25-1至25-L的各個(gè)通信接收機(jī)15。信道分配確定為通信需要由各發(fā)送機(jī)/接收機(jī)25-1至25-L使用哪些信道，該信道分配是由基站控制器126控制的。基站控制器126連續(xù)地重復(fù)建立信道，該信道分配到測(cè)向儀接收機(jī)22中的發(fā)送機(jī)/接收機(jī)25-1至25-L中的一個(gè)，每當(dāng)在那里建立信道時(shí)，它都從已通過(guò)控制切換裝置203分配該信道的發(fā)送機(jī)/接收機(jī)25-1至25-L之一的通信接收機(jī)15中提取接收信號(hào)，以發(fā)送給方向測(cè)量單元23。波束選擇控制電路24包括輸出部分53-1至53-L，其方式與各個(gè)發(fā)送機(jī)/接收機(jī)25-1至25-L相對(duì)應(yīng)。被用來(lái)使發(fā)送機(jī)/接收機(jī)25-1至25-L進(jìn)行通信的移動(dòng)臺(tái)所處方向的測(cè)量結(jié)果存儲(chǔ)在輸出部53-1至53-L中，被存儲(chǔ)在輸出部53-1至53-L中的測(cè)量方向被發(fā)送給各個(gè)發(fā)送機(jī)/接收機(jī)25-1至25-L的波束切換器12。
測(cè)向儀接收機(jī)22被構(gòu)造成在任意信道中以時(shí)分方式工作，相對(duì)于在發(fā)送機(jī)/接收機(jī)25-1至25-L中的相應(yīng)接收機(jī)15的其接收信號(hào)的相位差θ在方向測(cè)量單元23中得以確定，從而估計(jì)被接收的無(wú)線電波的到達(dá)方向。波束選擇控制電路24控制已建立信道的發(fā)送機(jī)/接收機(jī)25-1至25-L之一中的波束切換器12，從而選擇窄射束角波束來(lái)傳輸。通過(guò)這種方式，當(dāng)與發(fā)送機(jī)/接收機(jī)25-1至25-L中的一個(gè)進(jìn)行通信的移動(dòng)臺(tái)移動(dòng)時(shí)，發(fā)送波束可以跟蹤移動(dòng)臺(tái)的方向。如圖5A和圖6所示的實(shí)施例代表了一種結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，窄射束角天線11-1至11-4形成窄射束角波束形成天線裝置205，寬射束角天線21-2形成寬射束角波束形成天線206。
以下將描述一實(shí)施例，其中，形成多個(gè)窄射束角波束的部分天線也用作寬射束角波束天線。該實(shí)施例如圖7A所示，其中，多波束天線33由陣列天線31和波束形成裝置32形成，例如所述陣列天線31包括寬射束角波束天線振子31-1至31-4，所述波束形成裝置32可以包括巴特勒(Butler)矩陣。天線振子31-1至31-4空間上排列時(shí)的距離在無(wú)線電波波長(zhǎng)(λ)的一半的數(shù)量級(jí)范圍內(nèi)，其每個(gè)都呈現(xiàn)出寬射束角方向性響應(yīng)(如同寬射束角波束所指示)34，如圖7A中虛線所示。多波束天線33具有多個(gè)窄射束角方向性響應(yīng)(窄射束角波束)35-1至35-4，它們方向彼此不同。如圖7B所示，寬射束角波束34的服務(wù)區(qū)域可基本上由窄射束角波束35-1至35-4集體覆蓋。
來(lái)自波束切換器12的切換輸出分別通過(guò)雙工器(DUP)36-1至36-4發(fā)送給波束形成裝置32的四個(gè)端口中的任意端口。例如，當(dāng)波束形成裝置32的四個(gè)端口從雙工器36-1至36-4接收到輸入時(shí)，每個(gè)輸入都會(huì)形成發(fā)送波，如窄射束角波束35-1至35-4中的任意一個(gè)表示。例如，通過(guò)這種方式，來(lái)自雙工器36-1的輸出形成發(fā)送波，該發(fā)送波對(duì)應(yīng)于窄射束角波束35-1。
從多波束天線33接收到的輸出(相對(duì)于發(fā)送過(guò)程中來(lái)自輸入端口的信號(hào))通過(guò)雙工器36-1至36-4發(fā)送給波束形成器37，該形成器可以包括巴特勒矩陣，例如轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)于寬射束角天線振子31-1至31-2的方向性響應(yīng)或者對(duì)應(yīng)于寬射束角波束34的接收信號(hào)。與天線振子31-1至31-2對(duì)應(yīng)的接收信號(hào)之一被發(fā)送給通信接收機(jī)15，同時(shí)，另一個(gè)被發(fā)送給測(cè)向儀接收機(jī)22。要注意的是，進(jìn)行協(xié)調(diào)，以使得由通信接收機(jī)15接收到的信道信息、同步信息和/或信道估計(jì)信息也以同樣的形式被測(cè)向儀接收機(jī)22接收到。
天線振子31-1至31-2之間的距離在波長(zhǎng)一半的數(shù)量級(jí)內(nèi)或更少，所以，無(wú)線電波的到達(dá)方向可以通過(guò)檢測(cè)由方向測(cè)量單元23接收到的信號(hào)之間的相位差而估計(jì)出來(lái)，一般而言，估計(jì)方式與上述的有關(guān)圖5A的方式類似。從而，來(lái)自發(fā)送機(jī)13的輸出可發(fā)送給定位在該方向上的窄射束角波束。
當(dāng)存在多個(gè)通信信道時(shí)，使用如圖8所示的結(jié)構(gòu)，與圖7A中結(jié)構(gòu)不同處只在于，增加了多個(gè)發(fā)送機(jī)/接收機(jī)25-1至25-L，它們每個(gè)都包括波束切換器12、發(fā)送機(jī)13、接收機(jī)15、組合器和分配器26、分配器26a和切換裝置203。來(lái)自各波束切換器12的相應(yīng)輸出在組合器和分配器26中組合，以發(fā)送給雙工器36-1至36-4中相應(yīng)的雙工器。來(lái)自波束形成器37的輸出通過(guò)分配器26a分配到各發(fā)送機(jī)/接收機(jī)25-1至25-L的通信接收機(jī)15。
測(cè)向儀接收機(jī)22被構(gòu)造成在任意信道中以時(shí)分方式工作，方向測(cè)量單元23測(cè)出對(duì)該信道從測(cè)向儀接收機(jī)22接收到的信號(hào)與從通信接收機(jī)15接收到的信號(hào)之間的相位差，方向測(cè)量單元23檢測(cè)出信道，選擇和建立要從發(fā)送機(jī)13中傳輸出去的窄射束角波束，該發(fā)送機(jī)13與該通信接收機(jī)15形成一對(duì)。通過(guò)這種方式，當(dāng)與發(fā)送機(jī)/接收機(jī)25-1至25-L中進(jìn)行通信的移動(dòng)臺(tái)移動(dòng)時(shí)，發(fā)送波束可能跟蹤移動(dòng)臺(tái)的移動(dòng)方向。如圖7和8所示的實(shí)施例代表了一種結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，多波束天線33包含窄射束角波束形成天線裝置205，同時(shí)多波束天線33和波束多路分解器37形成寬射束角波束形成天線206。
下面將描述附圖5-8所示的方向測(cè)量單元23的最佳實(shí)施例。附圖9舉例顯示了一工作原理。輸入到方向測(cè)量單元23的接收信號(hào)具有接收功率，該功率由于信號(hào)衰落等因素而不斷變化，如圖9A中曲線41所示一樣。下面描述第i個(gè)可靠測(cè)量方向Φi的確定。以時(shí)間T為間隔，測(cè)量多次(在附圖9中選擇N＝5次)瞬時(shí)接收功率，得到值ai1-aiM。ai1-aiM(附圖9A)的平均值作為平均功率Ai。同時(shí)，測(cè)量出兩個(gè)接收信號(hào)之間的瞬時(shí)相位差，以獲得瞬時(shí)測(cè)量方向φi1至φiM，φi1至φiM(附圖9B)的平均值作為平均測(cè)量方向Φi。通過(guò)這種方式，以時(shí)間T為間隔，獲得平均功率和平均測(cè)量方向A1、A2…和Φ1、Φ2…。多個(gè)平均功率和平均測(cè)量方向的值(附圖9中N＝3)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。舉例來(lái)說(shuō)，在時(shí)間t3，當(dāng)從存儲(chǔ)器中的三個(gè)平均功率A1、A2和A3中獲得最大平均功率A2時(shí)，可靠測(cè)量方向確定為時(shí)間t2時(shí)獲得的平均測(cè)量方向Φ2(要注意的是，時(shí)間t2時(shí)的平均功率A2大于其它值A(chǔ)1和A3)。該存儲(chǔ)器以先進(jìn)先出方式(FIFO)持續(xù)由新數(shù)據(jù)更新。這樣，在時(shí)間t4時(shí)，平均功率A1和時(shí)間t1時(shí)的平均方向Φ1被放棄了，而新獲得的平均功率A4和平均方向Φ4被存儲(chǔ)。在時(shí)間t4時(shí)，存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的平均功率A2、A3、A4彼此再比較，從而根據(jù)前述運(yùn)算法則確定出新的可靠方向(圖9中可以看出，可靠方向確定為Φ2)。在確定最大值時(shí)使用的時(shí)間間隔T和數(shù)據(jù)值N的選擇原則在于，平均功率之間的比值最小。從多個(gè)彼此比較的平均功率(該實(shí)施例中N＝3)中可確定出衰落結(jié)構(gòu)，選擇的原則在于，不要選擇位于由衰落影響產(chǎn)生的降低方向上的平均方向。通過(guò)適當(dāng)?shù)剡x擇參數(shù)T和N，避免選擇在可能出現(xiàn)大差錯(cuò)的接收功率的降低期間的測(cè)量方向作為可靠方向。在圖9所示的示例中，Φ5沒(méi)有被選擇為可靠方向，因?yàn)榻邮盏降钠骄β蔄5很低。對(duì)以時(shí)間間隔T進(jìn)行的每次測(cè)量，確定是不是要以平均功率為基礎(chǔ)來(lái)更新可靠方向，該平均功率是在過(guò)去幾次測(cè)量過(guò)程中得到的(圖9中N＝3)。附圖9B顯示了平均測(cè)量方向，附圖9C顯示了確定的可靠方向以及發(fā)生確定的方向。
如前所述，最好確定連續(xù)測(cè)量之間的時(shí)間間隔T以減少平均功率之間的相關(guān)值，以便于能從N個(gè)接收到的平均功率中識(shí)別出衰落結(jié)構(gòu)，并以便于避免比較降低區(qū)中的接收功率。可以看出的是，時(shí)間間隔T最好長(zhǎng)一些，但是當(dāng)時(shí)間間隔選擇得越長(zhǎng)，測(cè)量方向的更新相應(yīng)就減慢了，跟蹤快速移動(dòng)的移動(dòng)臺(tái)的能力就退化了。時(shí)間間隔T最好根據(jù)移動(dòng)臺(tái)的移動(dòng)速度或衰落影響的周期進(jìn)行選擇。最好選擇在檢測(cè)最大平均功率中使用的平均功率的數(shù)量N以避免接收功率的下降區(qū)，并且能從相比較的平均功率中識(shí)別出衰落結(jié)構(gòu)。基于這些原因，平均功率的數(shù)量N的選擇范圍在3-10。平均功率以時(shí)間間隔T被測(cè)量多次(M次)，以便于減少噪聲影響，而且這多次測(cè)量彼此都應(yīng)該盡可能地靠近。測(cè)量的數(shù)量M例如可在10-20數(shù)量級(jí)范圍內(nèi)。
如圖10顯示了一實(shí)施例的功能結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)用來(lái)確定可靠方向。輸入到方向測(cè)量單元23的兩個(gè)接收信號(hào)被送到瞬時(shí)方向測(cè)量單元44的一對(duì)端口42和43，此時(shí)兩個(gè)接收信號(hào)之間的瞬時(shí)相位差被測(cè)量了多次(或M次)，以在瞬時(shí)相位差的基礎(chǔ)上確定瞬時(shí)方向。瞬時(shí)測(cè)量方向的M個(gè)值在方向平均器45中平均，得出的平均方向被存儲(chǔ)在方向FIFO存儲(chǔ)器46中。
發(fā)送給端口42和43的接收信號(hào)也輸入到瞬時(shí)功率測(cè)量單元47，瞬時(shí)功率在那里被測(cè)量M次，瞬時(shí)功率的M個(gè)值在功率平均器48中被平均，得到的平均功率被存儲(chǔ)在功率FIFO存儲(chǔ)器49中?？芍幌鄬?duì)于送到端口42和43的接收信號(hào)測(cè)量瞬時(shí)功率，或者測(cè)量它們的和或平均值?？刂破?1以時(shí)間間隔T控制瞬時(shí)方向測(cè)量單元44和瞬時(shí)功率測(cè)量單元47，方向平均器45和功率平均器48的輸出分別存儲(chǔ)在方向FIFO存儲(chǔ)器46和功率FIFO存儲(chǔ)器49中。當(dāng)獲得存儲(chǔ)在功率FIFO存儲(chǔ)器49的平均功率的最大值時(shí)的測(cè)量時(shí)間，通過(guò)最大功率時(shí)間檢測(cè)器52檢測(cè)，并從方向FIFO存儲(chǔ)器46中讀出此時(shí)的平均方向，然后從輸出部53作為可靠方向發(fā)送出去，并且作為代表通過(guò)方向測(cè)量單元23確定的測(cè)量方向輸出。
附圖11顯示了發(fā)生在附圖10結(jié)構(gòu)中的處理過(guò)程。最初，測(cè)量出瞬時(shí)方向和瞬時(shí)功率(S1)。一直重復(fù)測(cè)量，直到測(cè)了給定的M次(S2)。測(cè)完給定次數(shù)后，從瞬時(shí)測(cè)量方向的M個(gè)值中計(jì)算出平均方向，并存儲(chǔ)在方向FIFO存儲(chǔ)器46中(S3)。計(jì)算出瞬時(shí)測(cè)量功率的M個(gè)值的平均功率，并存儲(chǔ)在功率FIFO存儲(chǔ)器49中(S4)。檢測(cè)存儲(chǔ)在功率FIFO存儲(chǔ)器49中的平均功率的M個(gè)值的最大值檢索的時(shí)間(S5)，從方向FIFO存儲(chǔ)器46中讀出此檢索時(shí)刻的平均方向，并將它作為可靠測(cè)量方向從方向測(cè)量單元23中發(fā)送出去(S6)。然后，等待經(jīng)過(guò)時(shí)間間隔T，又連續(xù)返回步驟S1(S7)。
下面結(jié)合附圖12描述獲得可靠測(cè)量方向的另一種工作原理。下面描述第i個(gè)可靠測(cè)量方向Φi的確定。以時(shí)間T為間隔，測(cè)量M次(附圖12中M＝5)瞬時(shí)接收功率，得到ai1-aiM。得到典型值作為ai1-aiM(附圖12A)的平均功率Ai。同時(shí)，從兩個(gè)接收信號(hào)之間的瞬時(shí)相位差，測(cè)量出瞬時(shí)測(cè)量方向φi1至φiM，得到典型值作為φi1至φiM(附圖12B)的平均測(cè)量方向Φi。通過(guò)這種方式，以時(shí)間T為間隔，獲得平均功率和平均測(cè)量方向。假設(shè)在時(shí)間t3獲得獲得平均功率M3，如果A3大于門限值ThA，則t3時(shí)的平均測(cè)量方向Φ3確定為可靠測(cè)量方向，并用來(lái)更新輸出測(cè)量方向，然而，如果A3小于門限值ThA，就不更新測(cè)量方向。當(dāng)適當(dāng)選擇時(shí)間間隔T和門限值ThA時(shí)，在可能在測(cè)量方向上出現(xiàn)大差錯(cuò)的接收功率的下降期間的測(cè)量方向不能被選擇為可靠測(cè)量方向。舉例來(lái)說(shuō)，在附圖12中，時(shí)間t5時(shí)的平均接收功率A5小于門限值ThA，從而平均測(cè)量方向Φ5不能定為可靠測(cè)量方向。相反，方向測(cè)量單元23在時(shí)間t4時(shí)發(fā)送輸出Φ4，而在t5時(shí)不發(fā)送輸出或再發(fā)送Φ4。附圖12所示的示例中，只有在附圖12C中顯示的那些平均方向才作為可靠測(cè)量方向發(fā)送出去。
如圖13所示為執(zhí)行上述工作原理的方向測(cè)量單元23的功能結(jié)構(gòu)實(shí)施例，其中與圖10中的各部分相應(yīng)的部分用先前使用的標(biāo)記表示。瞬時(shí)方向測(cè)量單元44測(cè)量M次瞬時(shí)方向，方向平均器45計(jì)算出平均方向。瞬時(shí)功率測(cè)量單元47測(cè)量M次瞬時(shí)功率，功率平均器48計(jì)算出平均功率。該平均功率在比較器55中與來(lái)自門限值預(yù)設(shè)器56的門限值ThA比較。如果等于或大于門限值ThA，從方向平均器45發(fā)出的平均方向用來(lái)更新保留在輸出部53的測(cè)量方向，從而作為可靠測(cè)量方向。如果在比較器55中發(fā)現(xiàn)平均功率小于門限值ThA，保留在輸出部53中的測(cè)量方向就不被更新。
附圖14顯示了用于附圖13結(jié)構(gòu)的處理過(guò)程的例子。測(cè)量給定次數(shù)(M次)瞬時(shí)方向和瞬時(shí)功率(S1和S2)。從瞬時(shí)測(cè)量方向的M個(gè)值中計(jì)算出平均方向，從瞬時(shí)測(cè)量功率的M個(gè)值中計(jì)算出平均功率(S3和S4)。檢查平均功率是否等于或大于門限值ThA(S5)，如果等于或大于門限值ThA，更新輸出測(cè)量方向(S6)。如果小于門限值ThA，輸出測(cè)量方向就不被更新，從而等待經(jīng)過(guò)時(shí)間間隔T后，操作返回S1(S7)。
獲得可靠測(cè)量方向的另一種工作原理如圖15所示。下面描述第個(gè)可靠測(cè)量方向Φi的確定。以時(shí)間T為間隔，測(cè)量M次(附圖15中M＝5)瞬時(shí)測(cè)量方向，得到φi1-φiM。獲得典型值作為φi1-φiM(附圖15B)的平均測(cè)量方向Φi。將多個(gè)平均測(cè)量方向存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中(在該實(shí)施例中假定N＝2)。在t3時(shí)，平均測(cè)量方向Φ3被獲得并被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器內(nèi)。然后計(jì)算Φ3和存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的兩個(gè)值的平均測(cè)量方向Φ2的差，或計(jì)算|ΔΦ|＝|Φi-Φi-1|。如果差值|ΔΦ|小于門限值Thφ，現(xiàn)在獲得的平均測(cè)量方向Φ3就確定為可靠測(cè)量方向。存儲(chǔ)器以先進(jìn)先出方式連續(xù)更新。例如，在時(shí)間t4時(shí)，t2時(shí)獲得的平均測(cè)量方向Φ2就從存儲(chǔ)器中放棄，同時(shí)存儲(chǔ)新的平均測(cè)量方向Φ4。在時(shí)間t4時(shí)，獲得存儲(chǔ)器中兩個(gè)平均測(cè)量方向Φ3和Φ4之間的差值，差值|ΔΦ|與門限值Thφ比較。在該示例中，如果|ΔΦ|＜Thφ，輸出測(cè)量方向就相應(yīng)地更新為Φ4(附圖15C)。當(dāng)適當(dāng)選擇時(shí)間間隔T和用于平均測(cè)量方向差的門限值Thφ時(shí)，不能將在測(cè)量方向可能發(fā)生大差錯(cuò)的接收功率的下降期間的測(cè)量方向選擇為可靠測(cè)量方向。在該示例中，在時(shí)間t5處獲得的平均測(cè)量方向Φ5以低接收功率A5出現(xiàn)，與平均測(cè)量方向Φ4的差值|ΔΦ|提高，導(dǎo)致|ΔΦ|超過(guò)門限值Thφ，因此，它不能作為可靠測(cè)量方向，如圖15C所示。
要注意的是，當(dāng)接收功率很低時(shí)，由于接收功率遭遇到噪聲，而使平均相位差提高或平均相位差提高。
附圖16顯示了該方向測(cè)量單元23的功能結(jié)構(gòu)圖例子，其中與附圖10中各部分相應(yīng)的部分用先前使用的類似標(biāo)記來(lái)表示。以時(shí)間T為間隔，從瞬時(shí)方向測(cè)量單元44接收到的兩個(gè)信號(hào)之間的相位差測(cè)量M次瞬時(shí)方向。得到的M個(gè)瞬時(shí)測(cè)量方向值在平均器45中平均，并存儲(chǔ)在方向FIFO存儲(chǔ)器46中。包含在FIFO存儲(chǔ)器46內(nèi)的兩個(gè)平均測(cè)量方向的差值|ΔΦ|由差分電路58計(jì)算出來(lái)，|ΔΦ|在比較器59中與門限值Thφ比較，該門限值Thφ是由門限值預(yù)設(shè)器61提供的。如果|ΔΦ|≤Thφ，然后存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器46中的平均測(cè)量方向Φi用來(lái)更新保留在輸出部53的測(cè)量方向。相反，如果|Δφ|＞Thφ，就不更新輸出部53。
附圖17顯示了圖16中所示結(jié)構(gòu)所用的處理過(guò)程。以兩個(gè)接收信號(hào)的相位差為基礎(chǔ)，測(cè)量給定次數(shù)(M次)瞬時(shí)方向(S1和S2)。瞬時(shí)測(cè)量方向的M個(gè)值被平均，并存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中(S3)。計(jì)算當(dāng)前和先前平均測(cè)量值之間的差|ΔΦ|(S4)，檢查|ΔΦ|是否等于或小于門限值Thφ(S5)。如果|ΔΦ|≤Thφ成立，則來(lái)自輸出部53的測(cè)量方向就被最近的平均測(cè)量方向更新。如果|ΔΦ|≤Thφ不成立，則保留在輸出部53的測(cè)量方向就不被更新，但是，等待經(jīng)過(guò)時(shí)間間隔T后，操作返回S1(S7)。
附圖18顯示了方向測(cè)量單元23附加的功能結(jié)構(gòu)，它能獲得可靠的測(cè)量方向，其中與附圖16中各部分相應(yīng)的部分用先前使用的標(biāo)記表示。瞬時(shí)方向測(cè)量單元以時(shí)間間隔T測(cè)量M次瞬時(shí)方向，M個(gè)瞬時(shí)測(cè)量方向值在平均器45中平均，并存儲(chǔ)在FIFO存儲(chǔ)器46中。從而，F(xiàn)IFO存儲(chǔ)器46中存儲(chǔ)了四個(gè)最新的平均測(cè)量方向，例如Φi+1、Φi、Φi-1和Φi-2，從而存儲(chǔ)了平均測(cè)量方向的四個(gè)最新值的時(shí)間序列。
按時(shí)間順序，每對(duì)相鄰的平均測(cè)量方向之間的差值被差分電路581、582、583計(jì)算出來(lái)。這些差值|ΔΦ1|＝|(Φi+1)-Φi|、|ΔΦ2|＝|Φi-(Φi-1)|和|ΔΦ3|＝|(Φi-1)-(Φi-2)|的最小值由最小值檢測(cè)器63檢測(cè)出來(lái)。用來(lái)形成具有最小差值的兩個(gè)平均測(cè)量方向中的一個(gè)就被選擇為可靠測(cè)量方向，從而從FIFIO存儲(chǔ)器46中讀出，發(fā)送到輸出部53。例如，如果來(lái)自差分電路582的輸出差值|Δφ2|是最小值，那么，用來(lái)導(dǎo)出該差值的平均測(cè)量方向Φi和Φi-1中的一個(gè)，最好是最近的Φi，從存儲(chǔ)器46中讀出，發(fā)送輸出部53。也可以選擇發(fā)送Φi-1。
附圖19顯示了附圖18所示的結(jié)構(gòu)使用的示范性處理過(guò)程。測(cè)量M次瞬時(shí)測(cè)量方向(S1和S2)，瞬時(shí)測(cè)量方向的M個(gè)值平均后被存儲(chǔ)在FIFO存儲(chǔ)器46中(S3)。計(jì)算每對(duì)相鄰的平均測(cè)量方向的差值(絕對(duì)值)，這些平均測(cè)量方向是按時(shí)間順序存儲(chǔ)在FIFO存儲(chǔ)器46中的(S4)，查找出這些差值中的最小的一個(gè)。用來(lái)得到最小差值的兩個(gè)平均測(cè)量方向Φi和Φi-1中的至少一個(gè)被作為測(cè)量方向而被發(fā)送(S6)。接下來(lái)，在等待時(shí)間間隔T后，操作返回步驟S1(S7)。在步驟S6中也可以選擇Φi-1發(fā)送。
如上面各個(gè)實(shí)施例所述，方向測(cè)量單元23被設(shè)計(jì)成由控制器51控制，如圖20所示，以便于瞬時(shí)方向測(cè)量單元44測(cè)量?jī)蓚€(gè)接收信號(hào)之間的瞬時(shí)相位差，以便在該相位差的基礎(chǔ)上確定瞬時(shí)方向，最好重復(fù)測(cè)量多次瞬時(shí)方向，并在方向平均器45中獲得多個(gè)瞬時(shí)方向的平均值。也可以測(cè)量多次相位差，確定瞬時(shí)相位差的平均值，并且在平均相位差的基礎(chǔ)上確定平均方向。在可靠性有/無(wú)判定單元65中，平均方向可靠性的有/無(wú)的確定是以如圖9-19所示的技術(shù)之一為根據(jù)，確定為可靠的方向就作為測(cè)量方向發(fā)送到輸出部53。在如圖9和12所示的實(shí)施例中，測(cè)量了接收信號(hào)的瞬時(shí)功率，但是也可以測(cè)量接收信號(hào)的瞬時(shí)振幅。
附圖21顯示了確定瞬時(shí)方向測(cè)量單元44測(cè)量的方向的實(shí)驗(yàn)結(jié)果示例。在附圖21中，橫坐標(biāo)以符號(hào)數(shù)的形式代表時(shí)間，縱坐標(biāo)代表測(cè)量方向。在所示示例中，無(wú)線電波的的實(shí)際到達(dá)方向是45°。然而，要注意的是，圖示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明測(cè)量方向有顯著的變化。其中部分原因在于，測(cè)量方向不能保持不變，而會(huì)在接收機(jī)噪聲的影響下大大改變。由于這個(gè)原因，為了抑制噪聲影響，將重復(fù)10次測(cè)量得到的瞬時(shí)測(cè)量方向值平均。在該示例中，相對(duì)于圖21所示條件下的接收信號(hào)的平均測(cè)量方向或者從方向平均器45中的輸出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖22所示。從附圖22可以看出，通過(guò)平均瞬時(shí)測(cè)量方向值，減少了在測(cè)量方向中的變化。然而，附圖22顯示了其中仍然還有一些在平均操作后也不能抑制掉的大變化。這是由于在接收功率，即接收功率的深度抑制期間接收功率顯著降低，或由于當(dāng)?shù)竭_(dá)的無(wú)線電波在空間上擴(kuò)展時(shí)，衰落影響導(dǎo)致功率下降。
相反，當(dāng)附圖11、14、17和19所示的技術(shù)被用來(lái)確定并發(fā)送可靠測(cè)量方向時(shí)，對(duì)于這些技術(shù)中的每一個(gè)，對(duì)于采用相同條件的接收信號(hào)實(shí)施的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表示在附圖23中，此時(shí)不會(huì)有快速變化，或沒(méi)有大的誤差，并以相當(dāng)穩(wěn)定的形式獲得實(shí)際到達(dá)方向45°。在實(shí)施這些實(shí)驗(yàn)時(shí)，M＝10，N＝8。從該結(jié)果可以看出，附圖11、14、17和19所示的技術(shù)可以獲得穩(wěn)定的測(cè)量方向，同時(shí)減小了將在接收功率的深度抑制期間獲得的平均測(cè)量方向確定為可靠的概率，從而提供了抗噪聲性和抗干擾性。
在上述內(nèi)容中，在方向測(cè)量單元23的輸出部53獲得的測(cè)量方向得到更新。然而，測(cè)量方向信息可以保留在波束選擇控制電路24中，而不是保留在輸出部53中，可以被來(lái)自輸出部53的輸出更新。
回到附圖5C，當(dāng)來(lái)自接收機(jī)15和22中之一，例如來(lái)自接收機(jī)22的輸出的極性在反極性器231被顛倒時(shí)，如虛線所示，可減少必須應(yīng)用到可變移相器201中的控制量。方向測(cè)量單元23可在那些接收信號(hào)之間相位差的輸出電平的基礎(chǔ)上，確定到達(dá)角度，該相位差是由模擬相位差檢測(cè)電路檢測(cè)出來(lái)的。為了獲得附圖5B所示的響應(yīng)，有必要顛倒兩個(gè)接收信號(hào)之一的極性。通過(guò)將每個(gè)接收信號(hào)轉(zhuǎn)換成復(fù)數(shù)字信號(hào)，并確定每個(gè)接收信號(hào)的相位，以獲得它們之間的差異，可以確定兩個(gè)接收信號(hào)之間的相位差。要注意的是，相位差和到達(dá)角度不一定要如圖5B所示。換句話說(shuō)，不必顛倒兩個(gè)接收信號(hào)之一的極性，也可以確定兩個(gè)接收信號(hào)之間的相位差。這種情況下，對(duì)于垂直方向上的到達(dá)角度0°，相位差θ等于0。
可以理解的是，盡管上述描述中窄射束角波束的數(shù)量為4，但不局限于此，可以使用任何希望的數(shù)量。通過(guò)使計(jì)算機(jī)執(zhí)行程序，可實(shí)現(xiàn)方向測(cè)量單元23的功能。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，來(lái)自一對(duì)接收寬射束角波束的接收信號(hào)之一被發(fā)送給通信接收機(jī)，同時(shí)，另一個(gè)發(fā)送給測(cè)向儀接收機(jī)。通過(guò)測(cè)量來(lái)自這些接收機(jī)的信號(hào)之間的相位差，檢測(cè)出接收到的無(wú)線電波到達(dá)方向。通過(guò)控制波束切換器，以將來(lái)自發(fā)送機(jī)的輸出發(fā)送給多個(gè)發(fā)送窄射束角波束之一，發(fā)送功率可以被減少(由于天線的高增益)，干擾可以被減少(由于窄射束角波束)。此外，借助一種檢測(cè)相位差的簡(jiǎn)單裝置，可以檢測(cè)出無(wú)線電波到達(dá)方向。因?yàn)楦鶕?jù)來(lái)自移動(dòng)臺(tái)的接收信號(hào)的到達(dá)方向的改變切換窄射束角波束，所以，可以發(fā)送窄射束角波束，以充分地跟蹤移動(dòng)臺(tái)的方向。為了檢測(cè)出接收到的無(wú)線電波的到達(dá)方向，使用一單測(cè)向儀接收機(jī)，同時(shí)，還利用了其它通信接收機(jī)。結(jié)果，與附圖2所示的現(xiàn)有技術(shù)相比，整個(gè)結(jié)構(gòu)極大地簡(jiǎn)化。特別的是，如圖6和8所示，對(duì)于多個(gè)通信信道，單測(cè)向儀接收機(jī)都可以與發(fā)送機(jī)/接收機(jī)一起使用。
當(dāng)確定可靠測(cè)量方向時(shí)，可以始終成功地準(zhǔn)確發(fā)送窄射束角波束。
附圖24顯示了根據(jù)本發(fā)明第二方面的實(shí)施例。在這種情況下，一對(duì)60°波束(窄射束角波束)形成天線裝置205覆蓋120°扇形服務(wù)區(qū)，120°波束(寬射束角波束)形成天線裝置21-2覆蓋120°扇形服務(wù)區(qū)，同時(shí)，窄射束角波束形成天線裝置205的天線31-1和31-2與天線21-2的結(jié)合，能實(shí)現(xiàn)分集接收。天線31-1和31-2通過(guò)混合線圈(HYB，hybrid)134并通過(guò)雙工器(DUP)36-1和36-2連接到組合器和分配器26，同時(shí)，120°波束天線21-2通過(guò)雙工器36-3連接到組合器和分配器26。從各自連接到雙工器36-1和36-2的混合線圈134的端口134a、134b向天線31-1和31-2看去，組合方向響應(yīng)的每個(gè)主波束35-1和35-2具有60°的波束寬，并分別指向左和向右，而天線21-2具有一寬射束角波束20-2，其具有120°的波束寬，基本上覆蓋了窄射束角波束35-1和35-2。利用這種方式，天線31-1和31-2與混合線圈134的組合形成窄射束角波束形成裝置205，該裝置形成了這對(duì)60°波束(窄射束角波束)35-1和35-2。
用于包括控制和通信信道的信道f11至f1L的發(fā)送機(jī)/接收機(jī)137-1至137-L中每個(gè)都包括發(fā)送機(jī)138、接收機(jī)139、141和接收機(jī)142。其中發(fā)送機(jī)138能通過(guò)組合器和分配器26和雙工器36-3將發(fā)送功率直接發(fā)送給120°波束(寬射束角波束)天線21-2，接收機(jī)139和141中的每個(gè)都能通過(guò)組合器和分配器26和雙工器36-2或36-1從混合線圈134的每個(gè)60°波束端口接收接收信號(hào)，接收機(jī)142能通過(guò)組合器和分配器26和雙工器36-3從120°波束天線21-2接收接收信號(hào)。
相應(yīng)于信道f21至f2M的通信信道發(fā)送機(jī)/接收機(jī)143-1至143-M中的每一個(gè)都包括接收機(jī)144、接收機(jī)145和接收機(jī)146。其中接收機(jī)144能通過(guò)組合器和分配器26和雙工器36-1將發(fā)送功率發(fā)送給混合線圈134的60°波束端口134a，接收機(jī)145能通過(guò)混合線圈147、組合器和分配器26和雙工器36-1或36-2從混合線圈134的60°波束端口134a、134b接收接收信號(hào)，接收機(jī)146能通過(guò)組合器和分配器26和雙工器36-3從120°波束天線21-2接收接收信號(hào)。
相應(yīng)于信道f31至f3M的通信信道發(fā)送機(jī)/接收機(jī)148-1至148-N中的每一個(gè)都包括接收機(jī)149、接收機(jī)151和152，其中接收機(jī)149能通過(guò)組合器和分配器26和雙工器36-2將發(fā)送功率發(fā)送給混合線圈134的60°波束端口134b，接收機(jī)151能通過(guò)組合器和分配器26和雙工器36-1或36-2從混合線圈134的60°波束端口134a或134b接收信號(hào)，接收機(jī)152能通過(guò)組合器和分配器26和雙工器36-3從120°波束天線21-2接收信號(hào)。
另一個(gè)寬射束角波束天線21-1與寬射束角波束天線21-2相類似地覆蓋服務(wù)區(qū)，并與其靠近，距離在波長(zhǎng)一半范圍內(nèi)，并指向同樣的波束方向。來(lái)自天線21-1的接收信號(hào)被接收機(jī)22接收。
從控制信道接收機(jī)142接收到的輸出被發(fā)給波束選擇信息檢測(cè)系統(tǒng)154，當(dāng)從接收機(jī)142和接收機(jī)22接收到的信號(hào)被發(fā)給方向測(cè)量單元23時(shí)，波束選擇信息檢測(cè)系統(tǒng)154響應(yīng)于此獲得方向信息Φ，以確定提供接收信號(hào)的移動(dòng)臺(tái)的方向是位于60°波束35-1還是60°波束35-2的方向上，并獲得代表移動(dòng)臺(tái)移功速度的信息Tf，該信息是由移動(dòng)速度檢測(cè)器211以接收機(jī)142的接收電平或衰落深度Tf為基礎(chǔ)提取的。要注意的是，上述各方向測(cè)量單元中的每一個(gè)都可以用作該實(shí)施例的方向測(cè)量單元23。如上參照?qǐng)D6的實(shí)施例所述，基站控制器126控制切換裝置203，以便于來(lái)自發(fā)送機(jī)/接收機(jī)137-1至137-L之一的接收機(jī)142的接收信號(hào)被發(fā)送給方向測(cè)量單元23和移動(dòng)速度檢測(cè)器211，基站控制器126也控制接收機(jī)22在那里建立信道。
120°波束控制和通信信道發(fā)送機(jī)/接收機(jī)137-1至137-L的整個(gè)時(shí)隙在120°波束(寬射束角波束)20-2內(nèi)，如圖25A所示。60°通信信道發(fā)送機(jī)/接收機(jī)143-1至143-M的時(shí)隙分配到右波束(窄射束角波束)35-2，如圖25B所示，60°通信信道發(fā)送機(jī)/接收機(jī)148-1至148-N的時(shí)隙分配到左波束(窄射束角波束)35-1，如圖25C所示?，F(xiàn)在描述以下工作過(guò)程。
當(dāng)基站控制器126在呼叫請(qǐng)求或終止期間分配通信信道時(shí)，就移動(dòng)速度(衰落深度Tf)信息和波束(方向)信息φ詢問(wèn)波束選擇信息檢測(cè)系統(tǒng)154。作為對(duì)響應(yīng)信息Tf和Φ的響應(yīng)，基站控制器126以如圖26A所示的方式工作。如果Tf大于給定值，就確定移動(dòng)臺(tái)在快速移動(dòng)過(guò)程中，從而指定具有120°波束(寬射束角波束)內(nèi)的通信信道的發(fā)送機(jī)/接收機(jī)137-1至137-L之一來(lái)進(jìn)行所需的通信(S2)。另一方面，如果在步驟S1中發(fā)現(xiàn)Tf小于給定值，就確定移動(dòng)臺(tái)保持固定不動(dòng)或移動(dòng)非常慢，并且查詢方向信息Φ(S3)，指定發(fā)送機(jī)/接收機(jī)143-1至143-M或發(fā)送機(jī)/接收機(jī)148-1至148-N之一，該發(fā)送機(jī)/接收機(jī)具有60°波束(窄射束角波束)內(nèi)的通信信道，該信道在服務(wù)區(qū)域包括查詢方向(S4)。由于發(fā)送機(jī)/接收機(jī)143-1至143-M或發(fā)送機(jī)/接收機(jī)148-1至148-N被指定來(lái)與移動(dòng)臺(tái)通信，確定移動(dòng)臺(tái)的移動(dòng)速度很低，所以在與移動(dòng)臺(tái)通信過(guò)程中，發(fā)生信道切換操作的可能性就很低。因此，波束選擇信息檢測(cè)系統(tǒng)154不連接到發(fā)送機(jī)/接收機(jī)143-1至143-M或148-1至148-N。然而，如圖26A的虛線所示，波束選擇信息檢測(cè)系統(tǒng)154可以被連接到發(fā)送機(jī)/接收機(jī)143-1至143-M及148-1至148-N，以便于接著完成步驟S2和S4，操作可返回步驟S1，在該步驟中，可以檢測(cè)移動(dòng)速度，以在寬射束角波束發(fā)送機(jī)/接收機(jī)與窄射束角波束發(fā)送機(jī)/接收機(jī)之間以適當(dāng)?shù)姆绞睫D(zhuǎn)換。
根據(jù)移動(dòng)速度的信息量和分布，適當(dāng)選擇發(fā)送機(jī)/接收機(jī)137-1至137-L、143-1至143-M和148-1至148-N數(shù)量的比例，可以抑制波束分配損失到最低限度。但是在該實(shí)施例中，發(fā)送波束包括一個(gè)120°波束和一對(duì)60°波束，也可以使用一個(gè)120°波束和一對(duì)60°波束用于接收波束，與發(fā)送波束的形式相同。要注意的是，在附圖24中，混合線圈147和153被用來(lái)形成120°的接收波束。發(fā)送機(jī)/接收機(jī)143-1至143-M和148-1至148-N使用60°波束，它們能以高增益天線發(fā)送，因此使用的發(fā)送功率比使用120°波束的發(fā)送機(jī)/接收機(jī)137-1至137-L的發(fā)送功率低3dB。如圖26B所示，通過(guò)增加所用的層數(shù)，例如由120°波束覆蓋的服務(wù)區(qū)(層1)，由一對(duì)60°波束覆蓋的服務(wù)區(qū)，由如四個(gè)30°窄射束角波束覆蓋的服務(wù)區(qū)(層3)，可以減少發(fā)送功率。圖26B所示的結(jié)構(gòu)中，層1發(fā)送功率可以選擇0dB，對(duì)層2可以選擇-3dB，對(duì)層3可以選擇-6dB。
作為一種替換方式，如圖24所示的60°通信信道發(fā)送機(jī)/接收機(jī)之一，即148-1至148-N可以被省略，剩余的60°通信信道發(fā)送機(jī)/接收機(jī)43-1至143-M的發(fā)送機(jī)144可將發(fā)送功率以切換形式發(fā)給60°波束端口134a、134b。如圖27就顯示了這樣一種結(jié)構(gòu)。每個(gè)發(fā)送機(jī)144通過(guò)切換器158和組合器和分配器26可轉(zhuǎn)換地連接到60°波束端口134a、134b。
120°波束控制和通信信道發(fā)送機(jī)/接收機(jī)137-1至137-L的整個(gè)時(shí)隙在120°波束20-2內(nèi)，如圖28A所示，而60°通信信道發(fā)送機(jī)/接收機(jī)143-1至143-M的前三個(gè)時(shí)隙分配到左波束35-1，后三個(gè)時(shí)隙分配到右波束35-2，如圖28B所示?，F(xiàn)在描述以下工作過(guò)程。
當(dāng)基站控制器126在呼叫請(qǐng)求或終止期間分配通信信道時(shí)，就移動(dòng)速度(衰落深度Tf)息和方向信息Φ詢問(wèn)波束選擇信息檢測(cè)系統(tǒng)154。作為對(duì)這種信息的響應(yīng)，如果Tf大于給定值，基站控制器126就確定移動(dòng)臺(tái)在快速移動(dòng)過(guò)程中，從而指定具有120°波束(寬射束角波束)內(nèi)的通信信道的發(fā)送/接收機(jī)137-137-L之一(S2)。另一方面，如果Tf小于給定值，控制器就確定移動(dòng)臺(tái)保持固定不動(dòng)或移動(dòng)非常慢，指定具有60°波束通信信道的發(fā)送機(jī)/接收機(jī)143-1至143-M之一。在該過(guò)程中，以從接收機(jī)142和天線21-1接收到的信號(hào)之間的相位差為基礎(chǔ)，檢測(cè)出移動(dòng)臺(tái)所處的位置，根據(jù)這個(gè)Φ信息來(lái)確定是選擇右波束35-2還是左波束35-1，并分配相應(yīng)的時(shí)隙給該通信?；究刂破?26與時(shí)隙的波束切換定時(shí)同步地切換波束切換器158。由于只將發(fā)送機(jī)/接收機(jī)143-1至143-M指定給已經(jīng)被確定移動(dòng)速度很低的移動(dòng)臺(tái)，所以在與移動(dòng)臺(tái)通信過(guò)程中，發(fā)生信道切換的概率就很低。因此，波束選擇信息檢測(cè)系統(tǒng)154不被連接到發(fā)送機(jī)/接收機(jī)143-1至143-M。
上面參照附圖5B、9至20中描述的任何一種結(jié)構(gòu)都可用作用于附圖24內(nèi)的波束選擇信息檢測(cè)系統(tǒng)154中的方向測(cè)量單元23。
在附圖24和27所示的實(shí)施例中，天線21-1和接收機(jī)22可以被省略，附圖29中所示的電平比較器213可用來(lái)代替波束選擇信息檢測(cè)系統(tǒng)154中的方向測(cè)量單元23，從而確定出在移動(dòng)臺(tái)發(fā)送無(wú)線電波的方向上的窄射束角波束。從120°波束發(fā)送機(jī)/接收機(jī)137-1至137-L之一中的接收機(jī)139、141和142接收到的信號(hào)被發(fā)送給波束選擇信息檢測(cè)系統(tǒng)154，該波束選擇信息檢測(cè)系統(tǒng)154包括切換裝置203，在那里選擇從發(fā)送機(jī)/接收機(jī)137-1至137-L之一的接收機(jī)139、141和142接收到的信號(hào)。從接收機(jī)139、141接收到的信號(hào)被發(fā)送給電平比較器213，在那里比較接收到的兩個(gè)信號(hào)的電平。如果接收機(jī)139的接收信號(hào)電平大于接收機(jī)141的接收信號(hào)電平，則確定移動(dòng)臺(tái)位于窄射束角波束35-2的服務(wù)區(qū)。相反，如果接收機(jī)141的接收信號(hào)電平高，則確定移動(dòng)臺(tái)位于窄射束角波束35-1的服務(wù)區(qū)。將表明由此確定的窄射束角波束的波束(方向)信息發(fā)送出去。如果移動(dòng)臺(tái)的移動(dòng)速度信息保持在給定值以下，基站控制器126就指定通信信道發(fā)送機(jī)/接收機(jī)之一，該通信信道發(fā)送機(jī)/接收機(jī)包括通信信道發(fā)送機(jī)，該發(fā)送機(jī)將發(fā)送功率發(fā)送給由電平比較器213所確定的窄射束角波束。當(dāng)該技術(shù)用到附圖24所示實(shí)施例中時(shí)，如果由波束選擇信息檢測(cè)系統(tǒng)154表明的波束信息表明是窄射束角波束35-1，就指定通信發(fā)送機(jī)/接收機(jī)143-1至143-M之一。如果波束信息表明是窄射束角波束35-2，就指定通信發(fā)送機(jī)/接收機(jī)148-1至148-N之一。當(dāng)如圖29所示的波束選擇信息檢測(cè)系統(tǒng)154用于附圖27所示的實(shí)施例時(shí)，如果移動(dòng)速度等于或小于給定值，基站控制器126就指定通信發(fā)送機(jī)/接收機(jī)143-1至143-M之一，并指定一時(shí)隙進(jìn)行通信，該通信的選擇基于如圖28B所示的時(shí)隙和窄射束角波束的關(guān)系，并取決于來(lái)自電平比較器213的波束信息，即，是表明右波束35-2還是左波束35-1。
附圖30顯示了一個(gè)實(shí)施例，其中，使用了附圖29所示的波束選擇信息檢測(cè)系統(tǒng)154，但其中分集結(jié)構(gòu)從附圖24的結(jié)構(gòu)中移去。附圖30中，與先前各部分相應(yīng)的部件就用與先前使用的標(biāo)號(hào)標(biāo)記。具體地講，在該實(shí)施例中，120°波束天線21-1和21-2、雙工器36-3和接收機(jī)22、142、146和152都從附圖24的結(jié)構(gòu)中省略掉。在120°波束控制和通信信道發(fā)送機(jī)/接收機(jī)137-1至137-L中的每個(gè)發(fā)送機(jī)38能將發(fā)送功率通過(guò)混合線圈156、組合器和分配器26和雙工器36-1和36-2發(fā)送給混合線圈134的兩個(gè)60°波束端口134a、134b，從而將發(fā)送功率發(fā)送給120°波束(寬射束角波束)天線裝置215。換句話說(shuō)，除了將發(fā)送功率發(fā)給多個(gè)窄射束角波束35-1和35-2(以及從那兒接收信號(hào))以外，多個(gè)窄射束角波束天線31-1和31-2都可以用于通過(guò)一個(gè)寬射束角波束來(lái)執(zhí)行發(fā)送和接收功能。
另外，在附圖27所示的結(jié)構(gòu)中，120°波束天線21-1和21-2也可以被省略，如圖29所示的波束選擇信息檢測(cè)系統(tǒng)154可用來(lái)引起這對(duì)60°波束天線31-1和31-2作為120°波束天線工作，工作方式與如圖30所示的類似。
寬射束角波束不局限于上述的120°，其范圍例如可覆蓋360°。除了由一對(duì)窄射束角波束覆蓋由寬射束角波束覆蓋的服務(wù)區(qū)，也可使用三個(gè)或更多窄射束角波束來(lái)覆蓋服務(wù)區(qū)。
根據(jù)本發(fā)明上述的第二方面，可將窄射束角波束分配到移動(dòng)慢的移動(dòng)臺(tái)，這樣不會(huì)將不必要的無(wú)線電波照射在除目標(biāo)移動(dòng)臺(tái)所在方向外的方向上?？赏ㄟ^(guò)相應(yīng)方式減少來(lái)自基站設(shè)備的發(fā)送功率，并且由于可以抑制無(wú)線電波分散，所以可以減少外界干擾。
權(quán)利要求
1.一種移動(dòng)通信基站設(shè)備，包括寬射束角波束形成天線裝置，其形成一對(duì)彼此靠近、指向相同方向的寬射束角波束；窄射束角波束形成天線裝置，其形成多個(gè)具有方向性響應(yīng)的窄射束角波束，它們指向不同的方向，集體覆蓋寬射束角波束；通信發(fā)送機(jī)；波束切換器，連接在通信發(fā)送機(jī)和窄射束角波束天線裝置之間，用來(lái)有選擇地將發(fā)送功率從通信發(fā)送機(jī)發(fā)送到多個(gè)窄射束角波束。通信接收機(jī)，連接到寬射束角波束形成天線裝置，從由寬射束角波束形成天線裝置所形成的一對(duì)寬射束角波束中之一接收信號(hào)；測(cè)向儀接收機(jī)，連接到寬射束角波束形成天線裝置，從寬射束角波束形成裝置的另一寬射束角波束中接收信號(hào)；方向測(cè)量單元，從自通信接收機(jī)和測(cè)向儀接收機(jī)接收到的兩個(gè)信號(hào)之間的相位差來(lái)測(cè)量出發(fā)送接收信號(hào)的移動(dòng)臺(tái)所在的方向；和波束選擇控制電路，連接到方向測(cè)量單元和波束切換器，通過(guò)根據(jù)測(cè)量方向?qū)l(fā)送機(jī)的輸出發(fā)送到多個(gè)窄射束角波束之一，控制波束切換。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動(dòng)通信基站設(shè)備，其特征在于有N套(N是等于或大于2的整數(shù))所述波束切換器、所述通信發(fā)送機(jī)和所述通信接收機(jī)，還包括組合器和分配器，用來(lái)組合通信發(fā)送機(jī)的輸出和將接收信號(hào)分配到所述N個(gè)通信接收機(jī)中的通信接收機(jī)，該輸出是以與每個(gè)窄射束角波束對(duì)應(yīng)的方式從所述N個(gè)波束切換器發(fā)送來(lái)的，該接收信號(hào)是從寬射束角波束形成天線裝置發(fā)送的；切換裝置，用來(lái)將接收信號(hào)從所述N個(gè)通信接收機(jī)以時(shí)分形式發(fā)送到方向測(cè)量單元；所述波束選擇控制電路用來(lái)控制波束切換器之一，該波束切換器與通信接收機(jī)形成一對(duì)，用來(lái)確定測(cè)量方向。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的移動(dòng)通信基站設(shè)備，其特征在于窄射束角波束形成天線裝置包括多個(gè)窄射束角波束天線，其每個(gè)形成窄射束角波束，寬射束角波束形成天線裝置包括一對(duì)寬射束角波束天線，其每個(gè)形成所述的寬射束角波束。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的移動(dòng)通信基站設(shè)備，其特征在于窄射束角波束形成天線裝置包括多波束天線和確定多個(gè)窄射束角波束的波束形成裝置，該多波束天線包括陣列天線，該陣列天線的空間距離在波長(zhǎng)一半量級(jí)，寬射束角波束形成天線裝置包括多波束天線和波束多路分解器，所述波束多路分解器將多個(gè)窄射束角波束中多波束天線接收到的信號(hào)多路分解成兩個(gè)接收信號(hào)，每個(gè)信號(hào)都具有陣列天線中兩個(gè)振子中的每個(gè)的方向性響應(yīng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動(dòng)通信基站設(shè)備，其特征在于方向測(cè)量單元包括方向測(cè)量裝置，用于測(cè)量?jī)蓚€(gè)接收信號(hào)之間的相位差，以測(cè)量方向；可靠性有/無(wú)判定單元，用于確定測(cè)量方向有無(wú)可靠性；和輸出部，用于發(fā)送由可靠性有/無(wú)判定單元確定為可靠的測(cè)量方向。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的移動(dòng)通信基站設(shè)備，其特征在于可靠性有/無(wú)判定單元包括幅度測(cè)量單元，用來(lái)測(cè)量?jī)蓚€(gè)接收信號(hào)中至少一個(gè)的幅度；存儲(chǔ)器，用來(lái)存儲(chǔ)測(cè)量方向和測(cè)量幅度；和最大值檢測(cè)器，用來(lái)檢測(cè)多個(gè)最近測(cè)量值的最大一個(gè)，以確定當(dāng)檢測(cè)的最大幅度被測(cè)量時(shí)所獲得測(cè)量方向?yàn)榭煽康摹?br> 7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的移動(dòng)通信基站設(shè)備，其特征在于可靠性有/無(wú)判定單元包括幅度測(cè)量單元，用來(lái)測(cè)量至少一個(gè)接收信號(hào)的幅度；比較器，用來(lái)確定測(cè)量幅度是否超過(guò)門限值，如果測(cè)量幅度超過(guò)門限值，就確定測(cè)量方向?yàn)榭煽康摹?br> 8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的移動(dòng)通信基站設(shè)備，其特征在于可靠性有/無(wú)判定單元包括差分電路，用來(lái)確定當(dāng)前測(cè)量方向和先前測(cè)量方向之間的差值；和比較器，用來(lái)確定差值是否超過(guò)門限值，如果差值等于或小于門限值，就確定測(cè)量方向?yàn)榭煽康摹?br> 9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的移動(dòng)通信基站設(shè)備，其特征在于可靠性有/無(wú)判定單元包括存儲(chǔ)器，用來(lái)存儲(chǔ)測(cè)量方向；差分電路，用來(lái)以存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中包括最新測(cè)量方向的時(shí)間順序，確定相鄰測(cè)量方向之間的差值；和最小值檢測(cè)器，用來(lái)檢測(cè)最小差值，并確定用于檢測(cè)最小差值的兩個(gè)測(cè)量方向之一為可靠測(cè)量方向。
10.根據(jù)權(quán)利要求5-9中之一所述的移動(dòng)通信基站設(shè)備，其特征在于方向測(cè)量單元包括測(cè)量單元，用來(lái)多次測(cè)量?jī)蓚€(gè)同時(shí)接收到的信號(hào)之間的瞬時(shí)相位差；和平均器，用來(lái)確定與多個(gè)瞬時(shí)相位差值對(duì)應(yīng)的平均測(cè)量方向，并將其作為可靠測(cè)量方向提供。
11.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的移動(dòng)通信基站設(shè)備，其特征在于幅度測(cè)量單元包括瞬時(shí)幅度測(cè)量單元，用來(lái)多次測(cè)量同時(shí)接收到的信號(hào)的瞬時(shí)幅度；和平均器，用來(lái)將多個(gè)瞬時(shí)幅度平均，以提供測(cè)量幅度。
12.一種移動(dòng)通信基站設(shè)備，包括寬射束角波束形成天線裝置，用來(lái)形成寬射束角波束；窄射束角形成天線裝置，其形成多個(gè)具有方向性響應(yīng)的窄射束角波束，它們指向不同的方向，集體覆蓋寬射束角波束；多個(gè)寬射束角波束通信信道發(fā)送機(jī)/接收機(jī)，能向?qū)捝涫遣ㄊ纬商炀€裝置發(fā)送信號(hào)；多個(gè)窄射束角波束通信信道發(fā)送機(jī)/接收機(jī)，能發(fā)送窄射束角波束形成天線裝置的每個(gè)窄射束角波束；波束選擇信息檢測(cè)系統(tǒng)，用于檢測(cè)移動(dòng)臺(tái)的移動(dòng)速度，并檢測(cè)哪一個(gè)窄射束角波束表示移動(dòng)臺(tái)所在方向；和基站控制器，根據(jù)檢測(cè)到的移動(dòng)臺(tái)的移動(dòng)速度和檢測(cè)到的基站方向，有選擇地指定寬射束角波束通信信道發(fā)送機(jī)/接收機(jī)或窄射束角波束通信信道發(fā)送機(jī)/接收機(jī)中的一個(gè)來(lái)與移動(dòng)臺(tái)通信。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的移動(dòng)通信基站設(shè)備，其特征在于基站設(shè)備是時(shí)分多址通信系統(tǒng)，基站控制器包括切換裝置，根據(jù)時(shí)分通信系統(tǒng)的時(shí)隙，切換窄射束角波束通信信道發(fā)送機(jī)/接收機(jī)的窄射束角波束，當(dāng)基站控制器指定窄射束角波束通信信道發(fā)送機(jī)/接收機(jī)之一時(shí)，指定與移動(dòng)臺(tái)方向?qū)?yīng)的時(shí)隙。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的移動(dòng)通信基站設(shè)備，其特征在于包括測(cè)向儀天線，用來(lái)形成寬射束角波束，其結(jié)構(gòu)與上述寬射束角波束一樣，并且方向一樣，靠得很近；測(cè)向儀接收機(jī)，連接到測(cè)向儀天線；波束選擇信息檢測(cè)系統(tǒng)，包括移動(dòng)速度檢測(cè)器，從寬射束角波束接收信號(hào)，用來(lái)檢測(cè)代表發(fā)送接收信號(hào)的移動(dòng)臺(tái)移動(dòng)速度的信息；和方向測(cè)量單元，用于接收來(lái)自寬射束角波束的接收信號(hào)和來(lái)自測(cè)向儀接收機(jī)的接收信號(hào)，以從兩個(gè)接收信號(hào)之間的相位差測(cè)量出移動(dòng)臺(tái)所在的方向。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的移動(dòng)通信基站設(shè)備，其特征在于；方向測(cè)量單元包括可靠性有/無(wú)判定單元，用來(lái)確定測(cè)量方向有無(wú)可靠性，并發(fā)送確定為可靠的測(cè)量方向。
16.根據(jù)權(quán)利要求12或14所述的移動(dòng)通信基站設(shè)備，其特征在于波束選擇信息檢測(cè)系統(tǒng)包括移動(dòng)速度檢測(cè)器，用于從寬射束角波束接收信號(hào)，來(lái)檢測(cè)代表發(fā)送接收信號(hào)的移動(dòng)臺(tái)的移動(dòng)速度的信息；和電平比較器，用于從多個(gè)窄射束角波束接收信號(hào)，以將由產(chǎn)生最大接收電平的窄射束角波束方向性所表明的方向確定為移動(dòng)臺(tái)所在的方向。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的移動(dòng)通信基站設(shè)備，其特征在于，還包括組合器，用來(lái)將多個(gè)窄射束角波束組合成寬射束角波束，因而窄射束角波束形成天線裝置也可作為寬射束角波束形成天線裝置。
全文摘要
一種移動(dòng)通信基站設(shè)備,可通過(guò)簡(jiǎn)單裝置來(lái)確定無(wú)線電波的到達(dá)方向,并在該方向上發(fā)送窄射束角波束。從一對(duì)結(jié)構(gòu)相同、方向相同且彼此靠近放置的寬射束角波束天線21－1和21－2接收到的信號(hào)被發(fā)送給測(cè)向儀接收機(jī)22和通信接收機(jī)15。通過(guò)利用兩個(gè)接收信號(hào)具有一致幅度的事實(shí),檢測(cè)出兩個(gè)接收信號(hào)之間的相位差。接收到的無(wú)線電波的到達(dá)方向(或移動(dòng)臺(tái)的方向)就根據(jù)相位差確定出來(lái)?？刂撇ㄊ袚Q器12,以便于將發(fā)送機(jī)13連接到窄射束角波束天線(11－1至11－4之一),該天線處于如此確定的到達(dá)方向上。
文檔編號(hào)H01Q3/26GK1346221SQ0113850
公開日2002年4月24日 申請(qǐng)日期2001年10月2日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月2日
發(fā)明者山口良, 寺田矩芳, 野島俊雄 申請(qǐng)人:株式會(huì)社Ntt都科摩