專利名稱：嵌入式數(shù)字波束交換的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及應(yīng)用于直接序列CDMA的多波束天線。更具體地說，本發(fā)明涉及可交換地組合多波束信號供給CDMA收發(fā)信機(jī)扇區(qū)輸入和可交換地耦合CDMA收發(fā)信機(jī)扇區(qū)輸出到多天線波束的系統(tǒng)和方法。
在擴(kuò)頻CDMA系統(tǒng)中，多個(gè)通信單元或移動(dòng)系統(tǒng)工作在單個(gè)頻率上，只是被特定的CDMA代碼和/或確定CDMA信道的CDMA代碼延遲所分開。通常，在整個(gè)小區(qū)或小區(qū)的扇區(qū)中可以有這些CDMA信道。然而，在小區(qū)區(qū)域內(nèi)分配到CDMA信道的特定通信單元在不工作的情況下，該小區(qū)區(qū)域內(nèi)CDMA信道的輻射只是增大了工作在該頻率上其他通信單元經(jīng)受的干擾能量。
為了在CDMA基站中得到多波束天線的性能，該系統(tǒng)必須能夠去擴(kuò)展和分開利用不同代碼或不同代碼延遲的發(fā)送信號和接收信號。按照這個(gè)方法，就可以限制特定CDMA信道的輻射僅僅到這個(gè)小區(qū)內(nèi)，該小區(qū)是分配到CDMA信道的通信單元實(shí)際上最可能利用的小區(qū)。然而，為了隔離CDMA信道的傳輸?shù)叫^(qū)的特定區(qū)域內(nèi)，最好利用多波束天線系統(tǒng)。
因此，在技術(shù)上就需要有這樣的系統(tǒng)和方法，裝備通信單元的CDMA基站可以動(dòng)態(tài)地限制通信到多波束天線系統(tǒng)中選取的波束。然而，在典型的CDMA基站中使用這種多波束天線存在一個(gè)問題，這種基站傳統(tǒng)的輸入和輸出是在射頻的級別上。它們包含相同頻率上所有發(fā)送信號和接收信號的合成。要把一個(gè)用戶的信號或信道與另一個(gè)用戶分開是很困難的(若并非不可能)，除非該系統(tǒng)得到有關(guān)發(fā)送代碼和接收代碼的信息以及那些代碼的定時(shí)，因此，一個(gè)用戶的業(yè)務(wù)信道信號就可以與另一個(gè)用戶的信號分開。
在有關(guān)CDMA系統(tǒng)的文獻(xiàn)中，已經(jīng)發(fā)表和研究了CDMA系統(tǒng)的反向鏈路上綜合或組合多波束天線的工作，因?yàn)橄鄬θ菀捉o出模型和相對容易得到反向路徑上干擾環(huán)境和信道的估算。應(yīng)該理解，與反向鏈路不同，在對CDMA系統(tǒng)的正向鏈路給出模型時(shí)就有很多問題。同樣，得到CDMA系統(tǒng)的正向鏈路上干擾環(huán)境和信道狀態(tài)的估算是非常困難的。所以，在技術(shù)上就需要有簡化正向鏈路的處理方案，而仍然獲得正向鏈路上的干擾減小和容量增益。
在技術(shù)上需要有這樣的系統(tǒng)和方法，適合于連續(xù)地把來自多波束天線系統(tǒng)的最佳信號交換到CDMA基站的解調(diào)接收機(jī)中，為的是使該接收機(jī)能夠最好地利用從多波束天線得到的所有信號。
在技術(shù)上還需要有這樣的系統(tǒng)和方法，適合于按照這樣的方法更新來自多波束天線系統(tǒng)最佳信號的選取，在完成交換的時(shí)間內(nèi)信道環(huán)境和移動(dòng)臺的運(yùn)動(dòng)不會發(fā)生很大的變化。
在技術(shù)上還需要有這樣的系統(tǒng)和方法，適合于在正向鏈路上僅僅發(fā)送最小數(shù)目的波束，這些波束與移動(dòng)臺有很好的通信鏈路。所以，發(fā)送能量不會浪費(fèi)在不輻射到移動(dòng)臺方向的波束上；因此，可以在正向鏈路上有總體干擾的減小和正向鏈路的容量提高。
這些和其他的目的，特征和優(yōu)點(diǎn)是在利用CDMA基站中嵌入式硬件的系統(tǒng)和方法中實(shí)現(xiàn)的，為的是基于去擴(kuò)展信號完成波束交換。因此，在接收路徑上，本發(fā)明利用通常在CDMA小區(qū)基站中用到的正常接收鏈路。此外，本發(fā)明能夠利用通常在直接序列CDMA小區(qū)基站中用到的解調(diào)接收機(jī)。
按照本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，CDMA小區(qū)基站的改變是在接收機(jī)去擴(kuò)展之前的基帶接收信號中插入數(shù)字交換功能。在接收路徑上，最好插入到基站中的單元是具有數(shù)字交換功能和控制功能以實(shí)施交換。
本發(fā)明的操作是從典型的多波束天線中取輸入(一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例有12個(gè)這種波束)，和交換這些波束(該優(yōu)選實(shí)施例交換6個(gè)這種波束)，所以，最佳的波束總是路由到小區(qū)基站的解調(diào)中。最好是，本發(fā)明的交換是基于解調(diào)接收機(jī)的輸出。解調(diào)接收機(jī)連續(xù)地給出包含通常為6個(gè)輸入(3個(gè)扇區(qū)乘以每個(gè)扇區(qū)2個(gè)分集輸入)的信號干擾比估算。基于這6個(gè)信號干擾比的報(bào)告，更新數(shù)字交換功能或數(shù)字交換矩陣。
在發(fā)送路徑上，本發(fā)明利用CDMA基站中正常的調(diào)制器功能，把用于提供CDMA信道的業(yè)務(wù)信道只變換到波束或扇區(qū)上的波束，它們與分配到CDMA信道的移動(dòng)臺有最佳的鏈路。每個(gè)業(yè)務(wù)信道的信道單元調(diào)制器輸出被路由到與移動(dòng)臺有最強(qiáng)接觸的波束上。
可以理解，按照本發(fā)明，發(fā)送鏈路，轉(zhuǎn)變成射頻和放大與在典型基站中的完全相同。插入到發(fā)送路徑上的本發(fā)明唯一部分是基帶的數(shù)字變換功能，給每個(gè)用戶選取波束。
在發(fā)送路經(jīng)上，在一些CDMA實(shí)施裝置中，有開銷信道，導(dǎo)頻同步和尋呼信道，它們要求通過多波束同時(shí)廣播的傳輸。發(fā)送路經(jīng)上的數(shù)字交換矩陣是這樣處理的，從產(chǎn)生這些開銷信道，導(dǎo)頻尋呼同步的信道單元中取輸出，并按照同時(shí)廣播的方式路由它們到每個(gè)扇區(qū)的合適波束。因此，產(chǎn)生一個(gè)復(fù)合輻射圖，即，合成一個(gè)近似于傳統(tǒng)扇區(qū)天線覆蓋的輻射圖。
本發(fā)明在正向鏈路上的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)包括減小移動(dòng)臺所需的平均發(fā)送功率；提高正向鏈路上的容量；減小正向鏈路上的總體干擾電平；減小耗盡發(fā)送功率或進(jìn)入過載狀態(tài)的扇區(qū)概率；和減小扇區(qū)業(yè)務(wù)超出其處理容量的概率。
本發(fā)明在反向鏈路上的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)包括減小整體網(wǎng)絡(luò)的寬帶干擾點(diǎn)平；和提高每個(gè)用戶在小區(qū)基站可以獲得的信號干擾比。
此外，本發(fā)明的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是在始發(fā)呼叫和終止呼叫中實(shí)現(xiàn)的，通過提高給定移動(dòng)臺在小區(qū)基站中有單個(gè)主服務(wù)器或少量主服務(wù)器的概率，為的是減少多個(gè)服務(wù)器(例如，5個(gè)或6個(gè)服務(wù)器)可能作為任何特定用戶的服務(wù)小區(qū)基站的區(qū)域數(shù)目。
本發(fā)明的另一個(gè)技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是盡可能多地還使用傳統(tǒng)CDMA基站的部件。在接收端，本發(fā)明使用正常接收的部件通道和調(diào)制器電路。同樣地，在發(fā)送端，本發(fā)明使用調(diào)制器電路和正常小區(qū)基站中已有的傳輸路徑通道，插入可以使多波束天線與基站組合的最少數(shù)目部件。
以上概要地而不是廣泛地論述本發(fā)明的特征和技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，以便可以更好地理解以下對本發(fā)明的詳細(xì)描述。以下的描述構(gòu)成本發(fā)明權(quán)利要求書中其他的一些本發(fā)明特征和優(yōu)點(diǎn)。專業(yè)人員應(yīng)該理解，可以利用已公開的原理和具體實(shí)施例作為基礎(chǔ)，改變或設(shè)計(jì)其他的結(jié)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的同樣目的。專業(yè)人員還應(yīng)該理解，這些相當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)并不偏離所附權(quán)利要求書中敘述的本發(fā)明的精神和范圍。
為了更完全地理解本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在結(jié)合附圖參照以下的描述，在這些附圖中

圖1表示本發(fā)明收發(fā)信機(jī)基站的高級方框圖；圖2表示圖1的收發(fā)信機(jī)基站中接收信號路徑的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例；和圖3表示圖1的收發(fā)信機(jī)基站中發(fā)送信號路徑的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例。
在理解本發(fā)明的創(chuàng)新原理時(shí)，了解呼叫數(shù)據(jù)通過本發(fā)明小區(qū)基站或收發(fā)信機(jī)基站(BTS)的總體流程是有幫助的。所以，圖1描述本發(fā)明適用的BTS10高級方框圖。
注意在圖1中，我們描述呼叫數(shù)據(jù)的流程圖。圖1中的上部表示天線18-1至18-12，接收信號從天線進(jìn)入小區(qū)基站。在所述的優(yōu)選實(shí)施例中，利用布置的12個(gè)窄波束天線，基本上給出非重疊的360°復(fù)合輻射圖。然而，應(yīng)該理解，按照本發(fā)明可以利用任何數(shù)目的天線波束。此外，可以利用多波束天線而不是圖1中所示的離散天線。因此，在以下所采用的規(guī)定術(shù)語‘多波束天線’和‘多波束系統(tǒng)’包括離散天線的組合和多波束的天線，每個(gè)離散天線適合于給出單個(gè)天線波束。
天線18-1至18-12中每個(gè)天線接收的信號分別通過射頻到中頻的交換電路，RF/IF交換器11-1至11-12。此后，該信號分別通過模數(shù)交換器，A/D轉(zhuǎn)換器12-1至12-12。所以，對于多波束系統(tǒng)中12個(gè)天線波束的每一個(gè)，有一組天線，RF/IF轉(zhuǎn)換器和A/D轉(zhuǎn)換器。
應(yīng)該理解，本發(fā)明的A/D轉(zhuǎn)換器可以包括模數(shù)轉(zhuǎn)換所需的電路和附加的電路。例如，可以包括自動(dòng)增益控制(AGC)電路，提供有所需功率電平的接收信號。同樣地，可以包括干擾抵消電路，提高接收信號質(zhì)量。當(dāng)然，如果需要，這種附加電路可以放置在信號路徑的其他位置上，而不是在模數(shù)轉(zhuǎn)換器內(nèi)。
A/D轉(zhuǎn)換器12-1至12-12的輸出饋入到基帶接收交換器中，如圖所示的一組交換矩陣單元13-1至13-N。小區(qū)基站中所用N個(gè)業(yè)務(wù)信道的每個(gè)信道有一個(gè)交換器。最好是，天線18-1至18-12中任何一個(gè)接收的信號可以被任何一個(gè)交換矩陣單元交換。因此，提供這樣一個(gè)裝置，把與每個(gè)天線波束相關(guān)的接收信號提供給每個(gè)交換矩陣單元，例如，路由全部12個(gè)波束接收信號到每個(gè)基帶接收交換器的數(shù)字總線19。使全部12個(gè)接收鏈路從每個(gè)接收波束路由到數(shù)字總線19，完成尋址每個(gè)CDMA解調(diào)器中的接收信號，因此，每個(gè)基帶接收交換器13-1至13-N尋址輸入到數(shù)字總線19的所有信號。利用這種安排，每個(gè)交換器可以同時(shí)尋址所有12個(gè)接收信號，并讓任何所需的信號傳輸?shù)较嚓P(guān)的CDMA解調(diào)器單元。
交換矩陣單元13-1至13-N把信號饋入到CDMA解調(diào)器或CDMA接收機(jī)，如圖所示CDMA調(diào)制器/解調(diào)器14-1至14-N的部分。每個(gè)CDMA解調(diào)器利用其相關(guān)的交換矩陣單元去擴(kuò)展提供給它的信號，并解碼從移動(dòng)臺到小區(qū)基站反向鏈路上發(fā)送的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。如專業(yè)人員所熟知的，這個(gè)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)然后轉(zhuǎn)移到用于蜂窩式通信的蜂窩網(wǎng)。
基帶接收交換器和CDMA調(diào)制器/解調(diào)器包括分配給BTS10的小區(qū)基站中有效的每個(gè)業(yè)務(wù)信道或每個(gè)用戶的單元。所以，每個(gè)業(yè)務(wù)信道分配給一個(gè)基帶接收交換器和一個(gè)CDMA調(diào)制器/解調(diào)器單元。因此，天線18-1至18-12中任何一個(gè)接收的信號可以交換到任何一個(gè)CDMA調(diào)制器/解調(diào)器單元，所以，出現(xiàn)在任何天線波束中的業(yè)務(wù)信道可以交換到特定分配的CDMA調(diào)制器/解調(diào)器單元。
在發(fā)送側(cè)或正向鏈路上，CDMA調(diào)制器或CDMA發(fā)射機(jī)，如圖所示CDMA調(diào)制器/解調(diào)器14-1至14-N的部分，輸出業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)到基帶發(fā)送交換器，如圖所示的基帶發(fā)送交換器15，該單元路由業(yè)務(wù)信道數(shù)據(jù)僅僅到特定選取的天線波束。選取特定業(yè)務(wù)信道路由的特定天線波束，給出從小區(qū)基站到移動(dòng)臺的最佳路徑。舉例說明，若移動(dòng)臺與小區(qū)基站中多個(gè)扇區(qū)越區(qū)切換，則基帶發(fā)送交換器15路由與那個(gè)特定業(yè)務(wù)信道相關(guān)的信號到合適的扇區(qū)，即，小區(qū)基站中合適的天線波束。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，可以理解，基帶發(fā)送交換器適合于若干個(gè)輸入和輸出，能夠交換CDMA調(diào)制器/解調(diào)器14-1至14-N中任何一個(gè)的輸出到小區(qū)基站中任何一個(gè)天線波束。因此，如同在總線19與基帶接收交換器的組合中一樣，在CDMA調(diào)制器輸入與基帶發(fā)送交換器15的天線波束輸出之間不存在一一對應(yīng)關(guān)系。
基帶發(fā)送交換器15的輸出饋入到一組數(shù)模轉(zhuǎn)換器，D/A轉(zhuǎn)換器16-1至16-12。D/A轉(zhuǎn)換器16-1至16-12接著分別饋入到中頻/射頻轉(zhuǎn)換器，IF/RF轉(zhuǎn)換器17-1至17-12。所以，對于多波束系統(tǒng)中12個(gè)波束的每一個(gè)，有單獨(dú)的數(shù)模轉(zhuǎn)換器和中頻/射頻轉(zhuǎn)換器組。在通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器和中頻/射頻轉(zhuǎn)換器以后，小區(qū)基站輻射的信號被其中工作的移動(dòng)單元接收。
最好是，信號的輻射包括在正向鏈路信號路徑上(未畫出)利用線性功率放大器(LPA)以提供所要求的信號放大。按照本發(fā)明適用的一組LPA裝置展示在共同申請的專利中，美國專利申請的標(biāo)題為“信號饋送矩陣LPA的歸約系統(tǒng)和方法”和“信號饋送矩陣放大器的歸約系統(tǒng)和方法”，合并在此供參考。
LPA的輸出，或不使用LPA的IF/RF轉(zhuǎn)換器17-1至17-12的輸出，提供給有多波束輻射圖的天線單元。這些天線單元可以是如圖所示天線18-1至18-12的單獨(dú)天線，或可以是多波束天線。此外，通過利用雙工器，接收信號路徑上使用的天線也可用在發(fā)送信號路徑上。例如，雙工器可以耦合到IF/RF轉(zhuǎn)換器17-1至17-12的輸出，或LPA(若使用的話)的輸出，和分別耦合到天線18-1至18-12，以便在正向鏈路和反向鏈路上利用相同的天線。
注意在圖2中，表示圖1中更詳細(xì)的接收路徑。如上所述，來自12個(gè)接收鏈路的輸出，RF/IF轉(zhuǎn)換器11-1和A/D轉(zhuǎn)換器12-1至RF/IF轉(zhuǎn)換器11-12和A/D轉(zhuǎn)換器12-12，饋入到數(shù)字總線19，接著饋入到交換器。
圖2更詳細(xì)地畫出圖1中的各個(gè)單元，表示交換模塊20-1至20-N，分別包含交換位置控制單元25-1至25-N和信道單元/控制器26-1至26-N?？梢岳斫?，交換位置控制單元25-1至25-N分別是圖1所示交換矩陣單元13-1至13-N的中一部分。同樣地，信道單元/控制器26-1至26-N分別是圖1所示CDMA調(diào)制器/解調(diào)器14-1至14-N中的一部分。
組成交換模塊20-1至20-N的單元，連到數(shù)字總線19的接口，包括每個(gè)交換模塊中的數(shù)字交換復(fù)用器(DSM)21-1至21-N。DSM從數(shù)字總線19取出12個(gè)邏輯信號給每個(gè)交換模塊，信號取自多波束天線中的每個(gè)波束，并在交換判定控制單元的控制下，選取具有最理想屬性的那些波束，例如，與特定DSM相關(guān)的業(yè)務(wù)信道上最強(qiáng)的信號或最高的信號干擾比。最好是，選取最佳的6個(gè)波束，通過圖2所示的信道單元/控制器。當(dāng)然，如果需要的話，可以利用按照本發(fā)明確定為有利的其他數(shù)目波束。
交換模塊20-1至20-N中的交換判定控制單元(SDC)22-1至22-N分別與信道單元控制器(CEC)直接相連，監(jiān)控?cái)?shù)字交換復(fù)用器完成的交換功能。交換判定控制單元請求來自信道單元控制器的搜索數(shù)據(jù)，還獲得饋入到信道單元控制器中數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流的定時(shí)信息。
在該優(yōu)選實(shí)施例中，交換判定控制單元比較來自信道單元控制器中處理的去擴(kuò)展信號的信號干擾比。根據(jù)這個(gè)比較，交換判定控制單元控制連接的數(shù)字交換復(fù)用器，給出現(xiàn)有12個(gè)輸入中6個(gè)最佳的信號，作為驅(qū)動(dòng)信道單元控制器的信號。此外，在該優(yōu)選實(shí)施例中，SDC還給出用于控制正向鏈路信號路徑上的信號，例如，在SDC-1至SDC-12的連接處。
交換判定控制單元跟蹤信道單元中哪些解調(diào)器單元是實(shí)際分配和鎖定在接收路徑上，因此不交換任何有效地被解調(diào)的邏輯輸入。換句話說，在信道單元的6個(gè)輸入中，在任何給定的時(shí)間只利用其中的幾個(gè)輸入，所以，交換判定控制單元只交換信道單元中的非有效輸入，避免中斷解碼的業(yè)務(wù)信道數(shù)據(jù)流。
最好是，交換判定控制單元連續(xù)地更新數(shù)字交換復(fù)用器中的交換設(shè)置，為的是在小區(qū)中的條件變化時(shí)保持最佳的輸入。在一種典型的蜂窩式無線電環(huán)境中，數(shù)字交換復(fù)用器中的更新可以每隔1至2秒發(fā)生一次，與流過信道單元解調(diào)器的業(yè)務(wù)信道數(shù)據(jù)比較，這種更新是相對慢的處理。
交換模塊20-1至20-N還包括連接到DSM的信道單元(CE)23-1至23-N?；谟脩舸a或用戶代碼延遲，CE去擴(kuò)展從DSM通過的信號。此后，CE測量6個(gè)輸入中每個(gè)信號的信號干擾比，最好是作為時(shí)間延遲的函數(shù)；然后，在CEC 24-1至24-N的監(jiān)控下解調(diào)該信號。解調(diào)的信號是解碼的業(yè)務(wù)信道數(shù)據(jù)形式，送到小區(qū)基站的處理器中去處理，這是專業(yè)人員都知道的。
數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)總線19還饋入到一組專用的交換模塊27，其中最好有一個(gè)或多個(gè)專用模塊拉出12個(gè)接收信號，為的是處理反向鏈路上的尋址信道信息，以檢測試圖起動(dòng)或終止呼叫的移動(dòng)臺。在27中完成的功能類似于交換模塊20-1至20-N中完成的功能，不同的是，該處理是用于尋址信道而不是業(yè)務(wù)信道。
交換模塊20-1至20-N的輸出是傳輸給小區(qū)基站控制器的解碼業(yè)務(wù)信道數(shù)據(jù)，在多數(shù)情況下是傳輸給交換網(wǎng)中的小區(qū)基站處理器。類似地，專用的尋址信道交換模塊27的輸出是傳輸給小區(qū)基站處理器的解碼尋址信道數(shù)據(jù)，例如，以下描述的圖3中所示小區(qū)基站處理器34。
現(xiàn)在參照圖3，更詳細(xì)地描述按照本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的發(fā)送路徑。其中有一組對應(yīng)于圖2所示的信道單元/控制器26-1至26-N，把正向發(fā)送路徑數(shù)據(jù)從移動(dòng)電話交換局或電話網(wǎng)饋入到移動(dòng)臺。
通常，如圖3所示，信道單元/控制器的輸出有三個(gè)分量，每個(gè)分量是用于小區(qū)基站中三個(gè)扇區(qū)之一。若移動(dòng)臺與多于一個(gè)扇區(qū)越區(qū)切換，則利用這三個(gè)輸出中多個(gè)輸出。若移動(dòng)臺只與一個(gè)扇區(qū)越區(qū)切換，則這三個(gè)輸出中只有一個(gè)輸出是有效的。
來自每個(gè)信道單元/控制器26-1至26-N的輸出饋入到發(fā)送組合交換器(TCS)31中。應(yīng)該理解，圖3中的TCS 31與圖1所示的基帶發(fā)送交換器15基本上相同，表示更多的細(xì)節(jié)。如以上關(guān)于基帶發(fā)送交換器15的描述，TCS 31從每個(gè)信道單元取出業(yè)務(wù)信道輸出，并路由這些輸出到最佳的正向路徑天線波束。最好是，最佳正向路徑天線波束的選取是基于接收的信號干擾比，它們是在從圖2所示交換判定控制單元22-1至22-N耦合到圖3所示TCS 31的連接處SDC-1至SDC-N。
TCS 31選取的具有最佳信號干擾比的波束作為正向發(fā)送路徑。一般來說，TCS在正向鏈路上拾取最少的必需數(shù)目波束發(fā)送到移動(dòng)臺，為的是減小網(wǎng)絡(luò)中正向鏈路干擾量。
TCS 31還有來自開銷控制信道單元33-1至33-M的輸入。這些專用信道單元產(chǎn)生正向路徑信號，通過所有的波束對給定扇區(qū)同時(shí)廣播。這些開銷信道可以包括導(dǎo)頻信道，用于移動(dòng)臺的載波恢復(fù)同步；同步信道，用于移動(dòng)臺的定時(shí)恢復(fù)；和尋呼信道，用于給移動(dòng)臺提示入局呼叫以及給移動(dòng)臺提供網(wǎng)絡(luò)控制和參量更新信息。這些開銷信道送入到發(fā)送組合交換器中，然后變換成從分配給給定扇區(qū)的所有天線波束的同時(shí)廣播。
TCS 31的輸出饋入到分別與每個(gè)波束相關(guān)的數(shù)模轉(zhuǎn)換器16-1至16-12，然后饋入到IF/RF轉(zhuǎn)換單元17-1至17-12。于是，IF/RF轉(zhuǎn)換單元的輸出饋入到驅(qū)動(dòng)發(fā)送組件的LPA線性功率放大器矩陣32，該發(fā)送組件可以包括用于正向鏈路傳輸?shù)亩喙て骱?或天線。
信道單元26-1至26-N以及開銷控制信道單元33-1至33-M的正向路徑數(shù)據(jù)來自小區(qū)基站處理器34。在多數(shù)情況下，該數(shù)據(jù)是從移動(dòng)電話交換局，電話網(wǎng)，或有線網(wǎng)饋入的，發(fā)送到移動(dòng)臺。
再參照圖2，到信道單元23-1至23-N的輸入有6個(gè)邏輯輸入。在典型的小區(qū)基站配置中，3個(gè)扇區(qū)乘以每個(gè)扇區(qū)2個(gè)分集天線，給出總數(shù)為6個(gè)的輸入。到信道單元控制器的輸入已經(jīng)轉(zhuǎn)變成基帶和數(shù)字化成可能為任意個(gè)位的數(shù)字樣本。因此，到信道單元解調(diào)器的輸入可以分成多個(gè)信號，和按照不同的方法組合或復(fù)用。例如，它可以分成同相分量和正交相位分量，能捕獲復(fù)基帶信號的幅度和相位；所以，可能有大于6個(gè)的物理輸入到信道單元控制器；但是，它們代表來自通常6個(gè)邏輯路徑的信號。到信道單元控制器的輸入也可以按照這樣的方法多路復(fù)用，例如，來自兩個(gè)分集天線(即，天線0和天線1)的信號可以放置在相同的物理線上。因此，可以多路復(fù)用到信道單元控制器的相同物理數(shù)據(jù)信道輸入。DSM 21-1至21-N能夠適應(yīng)信道單元的任何類型復(fù)用輸入要求，以及到信道單元的同相，正交相位，或?qū)崟r(shí)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸入。
在圖2和圖3中所示BTS 10的反向路徑和正向路徑上，可以集合各個(gè)信號，尤其是圖3中的開銷信道33-1至33-M，因此，它們可以通過不同的波束集發(fā)送。換句話說，可以改變到扇區(qū)的波束變換，使給定扇區(qū)(例如，小區(qū)的α扇區(qū))的開銷信道可以通過不同數(shù)目的波束發(fā)送，有效地改變該扇區(qū)的方位角波束寬度，扇區(qū)的方位角或扇區(qū)的視域。所以，利用開銷信道任意變換到各種波束，本發(fā)明可以有效地改變小區(qū)的覆蓋范圍或扇區(qū)的覆蓋范圍。此外，本發(fā)明可以調(diào)整扇區(qū)的外圍邊緣長度以改變小區(qū)的覆蓋范圍。到扇區(qū)的波束變換，以及調(diào)整扇區(qū)的外圍邊緣，在標(biāo)題為“天線部署扇區(qū)的小區(qū)整形的系統(tǒng)和方法”的美國專利申請中有敘述，合并在此供參考。
所以，按照本發(fā)明，從以上圖2中19接收的信號輸入可以任意地變換到解調(diào)器信道單元23-1至23-N，按照這樣的方法，它匹配正向鏈路變換，正向鏈路小區(qū)整形，小區(qū)整形是從扇區(qū)變換到波束中建立的。因此，按照上述的巧妙變換扇區(qū)，本發(fā)明可用于增大所選小區(qū)區(qū)域的容量。
雖然我們已經(jīng)詳細(xì)地描述了本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)該明白，在不偏離所附權(quán)利要求書中規(guī)定的本發(fā)明精神和范圍的條件下，可以有各種變化，替換和改動(dòng)。
權(quán)利要求
1．一種多扇區(qū)的CDMA接收機(jī)系統(tǒng)，有多個(gè)與其相關(guān)的CDMA信道和利用有多個(gè)預(yù)定窄波束的多波束天線，每個(gè)波束有與其相關(guān)的接收信號，用于輸入到CDMA接收機(jī)多個(gè)解調(diào)輸入中的一個(gè)解調(diào)輸入，其中所述多個(gè)解調(diào)輸入的諸個(gè)與所述扇區(qū)的諸個(gè)相聯(lián)系，所述系統(tǒng)包括可交換提供裝置，用于可交換地提供任何所述波束接收信號給選取的所述解調(diào)輸入的諸個(gè)，其中所述可交換提供裝置包括多個(gè)可獨(dú)立工作的交換電路，給每個(gè)交換電路分配一個(gè)不同的所述CDMA信道；和控制裝置，用于控制所述可交換提供裝置，所述控制裝置提供一個(gè)信號給每個(gè)所述可獨(dú)立工作的交換電路，使所述交換電路只允許選取的所述波束接收信號子集傳輸給與每個(gè)特定交換電路相關(guān)的解調(diào)輸入。
2．按照權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中選取的所述波束接收信號子集是作為與所述波束接收信號相關(guān)的信道搜索數(shù)據(jù)的函數(shù)。
3．按照權(quán)利要求2的系統(tǒng)，其中所述信道搜索數(shù)據(jù)的測量是由信道單元控制器在與所述控制裝置通信時(shí)提供的。
4．按照權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中選取的所述波束接收信號子集是作為至少一部分所述波束接收信號的信號干擾比測量比較的函數(shù)。
5．按照權(quán)利要求4的系統(tǒng)，其中所述信號干擾比的所述測量是由信道單元控制器在與所述控制裝置通信時(shí)提供的。
6．按照權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述可交換提供裝置包括多個(gè)數(shù)字交換復(fù)用器，每個(gè)數(shù)字交換復(fù)用器與特定一個(gè)所述CDMA信道相關(guān)聯(lián)。
7．按照權(quán)利要求6的系統(tǒng)，其中每個(gè)所述數(shù)字交換復(fù)用器連接到所述CDMA接收機(jī)的不同信道單元。
8．按照權(quán)利要求1的系統(tǒng)，還包括隔離裝置，用于隔離所述波束接收信號中的開銷信道和提供所述隔離的開銷信道給小區(qū)基站處理器。
9．按照權(quán)利要求8的系統(tǒng)，其中至少一個(gè)所述扇區(qū)的方位尺寸可以由所述小區(qū)基站處理器動(dòng)態(tài)地調(diào)整，作為與所述開銷信道相關(guān)的所述波束數(shù)目的函數(shù)。
10．按照權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述選取的波束接收信號子集包含6個(gè)波束接收信號。
11．按照權(quán)利要求10的系統(tǒng)，其中所述多個(gè)預(yù)定窄波束的數(shù)目是12，和其中所述窄波束給出與所述CDMA接收機(jī)相關(guān)的小區(qū)內(nèi)基本上不重疊的覆蓋區(qū)域。
12．按照權(quán)利要求1的系統(tǒng)，還包括射頻中頻轉(zhuǎn)換裝置，用于獨(dú)立地轉(zhuǎn)變每個(gè)所述波束接收信號，從接收的射頻轉(zhuǎn)變到預(yù)選的中間頻率；和模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置，用于獨(dú)立地轉(zhuǎn)變每個(gè)所述波束接收信號，從模擬信號轉(zhuǎn)變到數(shù)字信號。
13．一種多扇區(qū)的CDMA發(fā)射機(jī)系統(tǒng)，有多個(gè)與其相關(guān)的CDMA信道和利用有多個(gè)預(yù)定窄波束的多波束天線，每個(gè)波束有與其相關(guān)的發(fā)送信號，用于輻射CDMA發(fā)射機(jī)多個(gè)調(diào)制輸出中至少一個(gè)輸出，其中所述多個(gè)調(diào)制輸出與所述扇區(qū)相聯(lián)系，所述系統(tǒng)包括可交換提供裝置，用于可交換提供任何所述調(diào)制發(fā)射機(jī)輸出到任何所述波束發(fā)送信號，其中所述可交換提供裝置包括多個(gè)可獨(dú)立工作的交換電路，給每個(gè)交換電路分配一個(gè)不同的所述CDMA信道；和控制裝置，用于控制所述可交換提供裝置，所述控制裝置提供一個(gè)信號給每個(gè)所述可獨(dú)立工作的交換電路，使所述交換電路允許每個(gè)所述調(diào)制發(fā)射機(jī)輸出只傳輸?shù)竭x取的所述波束發(fā)送信號子集。
14．按照權(quán)利要求13的系統(tǒng)，其中所述波束發(fā)送信號子集的選取是作為與多個(gè)接收信號相關(guān)的信道搜索數(shù)據(jù)的函數(shù)。
15．按照權(quán)利要求14的系統(tǒng)，其中所述信道搜索數(shù)據(jù)的測量是由信道單元控制器在與所述控制裝置通信時(shí)提供的。
16．按照權(quán)利要求13的系統(tǒng)，其中選取的所述波束發(fā)送信號子集是作為多個(gè)接收信號中至少一部分的信號干擾比測量比較的函數(shù)。
17．按照權(quán)利要求16的系統(tǒng)，其中所述信號干擾比的所述測量是由信道單元控制器在與所述控制裝置通信時(shí)提供的。
18．按照權(quán)利要求13的系統(tǒng)，還包括開銷信道提供裝置，用于提供開銷信道給選取的所述波束發(fā)送信號，所述開銷信道提供裝置可以與所述可交換提供裝置一起工作，把與所述調(diào)制發(fā)射機(jī)輸出相關(guān)的信號與所述開銷信道組合，所述調(diào)制發(fā)射機(jī)輸出可交換地提供給所述選取的所述波束發(fā)送信號。
19．按照權(quán)利要求18的系統(tǒng)，其中至少一個(gè)所述扇區(qū)的方位尺寸是動(dòng)態(tài)地可調(diào)整，作為所述開銷信道提供的所述波束數(shù)目的函數(shù)。
20．按照權(quán)利要求13的系統(tǒng)，其中所述選取的波束發(fā)送信號子集包含2個(gè)波束發(fā)送信號。
21．按照權(quán)利要求20的系統(tǒng)，其中所述多個(gè)預(yù)定窄波束的數(shù)目是12，和其中所述窄波束給出與所述CDMA發(fā)射機(jī)相關(guān)的小區(qū)內(nèi)基本上不重疊的覆蓋區(qū)域。
22．按照權(quán)利要求13的系統(tǒng)，還包括數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置，用于獨(dú)立地轉(zhuǎn)變每個(gè)所述波束發(fā)送信號，從數(shù)字信號轉(zhuǎn)變到模擬信號；和中頻射頻轉(zhuǎn)換裝置，用于獨(dú)立地轉(zhuǎn)變每個(gè)所述波束發(fā)送信號，從中間頻率轉(zhuǎn)變到預(yù)選的射頻。
23．一種利用有多個(gè)預(yù)定窄波束的多波束天線系統(tǒng)的系統(tǒng)，在利用多個(gè)CDMA信道的多扇區(qū)CDMA收發(fā)信機(jī)基站中，每個(gè)波束提供波束輸入信號，適合于輸入到有多個(gè)輸入的解調(diào)接收機(jī)；每個(gè)波束基本上在預(yù)定區(qū)域內(nèi)還提供波束輸出信號的輻射，所述波束輸出信號適合于接收有多個(gè)輸出的調(diào)制發(fā)射機(jī)輸出的信號；其中所述多個(gè)解調(diào)接收機(jī)輸入和所述多個(gè)調(diào)制發(fā)射機(jī)輸出與所述扇區(qū)相聯(lián)系，所述系統(tǒng)包括基帶接收交換機(jī)組，可交換地提供任何所述波束輸入信號到選取的所述解調(diào)接收機(jī)輸入，其中基帶接收交換機(jī)組包含多個(gè)可獨(dú)立工作的交換電路，給每個(gè)交換電路分配一個(gè)不同的所述CDMA信道；基帶發(fā)送交換機(jī)組，可交換地提供任何所述調(diào)制發(fā)射機(jī)輸出到選取的所述波束輸出信號，其中所述基帶發(fā)送交換機(jī)組包含多個(gè)可獨(dú)立工作的交換電路，給每個(gè)交換電路分配一個(gè)不同的所述CDMA信道；和用于控制所述基帶接收交換機(jī)組和所述基帶發(fā)送交換機(jī)組的裝置。
24．按照權(quán)利要求23的系統(tǒng)，還包括用于動(dòng)態(tài)地調(diào)整所述扇區(qū)的尺寸的裝置。
25．按照權(quán)利要求24的系統(tǒng)，其中所述扇區(qū)的所述尺寸是由所述調(diào)整裝置調(diào)整的，至少部分地作為所述波束輸出信號數(shù)目的函數(shù)，控制信道是由所述基帶發(fā)送交換機(jī)組交換的。
26．按照權(quán)利要求23的系統(tǒng)，其中所述基帶發(fā)送交換機(jī)組中所述多個(gè)可獨(dú)立工作的交換電路包含數(shù)字交換復(fù)用器。
27．按照權(quán)利要求26的系統(tǒng)，其中每個(gè)所述數(shù)字交換復(fù)用器連接到所述CDMA收發(fā)信機(jī)中一個(gè)不同的信道單元。
28．按照權(quán)利要求23的系統(tǒng)，其中所述選取的所述解調(diào)接收機(jī)輸入是由所述基帶接收交換機(jī)組選取的，作為與所述波束輸入信號相關(guān)的信道搜索數(shù)據(jù)的函數(shù)。
29．按照權(quán)利要求28的系統(tǒng)，其中所述信道搜索數(shù)據(jù)的所述測量是由信道單元控制器在與所述控制裝置通信時(shí)提供的。
30．按照權(quán)利要求23的系統(tǒng)，其中所述選取的波束輸出信號是作為與所述波束輸入信號相關(guān)的信道搜索數(shù)據(jù)測量的函數(shù)。
31．按照權(quán)利要求30的系統(tǒng)，其中所述信道搜索數(shù)據(jù)的所述測量是由信道單元控制器在與所述控制裝置通信時(shí)提供的。
32．一種利用有多個(gè)預(yù)定窄波束的多波束天線的方法，在利用多個(gè)CDMA信道的多扇區(qū)CDMA的收發(fā)信機(jī)基站中，每個(gè)波束提供波束輸入信號，適合于輸入到有多個(gè)輸入的解調(diào)接收機(jī)中；每個(gè)波束還提供波束輸出信號在預(yù)定區(qū)域內(nèi)的輻射，所述波束輸出信號適合于接收從有多個(gè)輸出的調(diào)制發(fā)射機(jī)輸出的信號，其中所述多個(gè)解調(diào)接收機(jī)輸入和所述多個(gè)調(diào)制發(fā)射機(jī)輸出是與所述扇區(qū)相聯(lián)系，所述方法包括以下步驟可交換地輸入所述波束輸入信號到選取的所述解調(diào)接收機(jī)輸入，其中所述可交換輸入步驟利用多個(gè)可獨(dú)立工作的輸入交換電路，給每個(gè)輸入交換電路分配一個(gè)不同的所述CDMA信道，和其中所述可獨(dú)立工作的輸入交換電路適合于可交換地提供所述波束輸入信號到所述解調(diào)接收機(jī)輸入；可交換地輸出所述調(diào)制發(fā)射機(jī)輸出到選取的所述波束輸出信號，其中所述可交換輸出步驟利用多個(gè)可獨(dú)立工作的輸出交換電路，給每個(gè)輸出交換電路分配一個(gè)不同的所述CDMA信道，和其中所述可獨(dú)立工作的輸出交換電路適合于可交換地提供所述調(diào)制輸出到所述波束輸出信號；和控制所述輸入交換電路和所述輸出交換電路，作為與所述波束輸入信號相關(guān)的信道搜索數(shù)據(jù)的函數(shù)。
33．按照權(quán)利要求32的方法，還包括步驟動(dòng)態(tài)地調(diào)整所述扇區(qū)的尺寸。
34．按照權(quán)利要求33的方法，還包括步驟提供開銷信道給選取的所述波束輸出信號，所述開銷信道提供步驟把與所述調(diào)制輸出相關(guān)的信號與所述開銷信道組合，所述調(diào)制輸出提供給所述選取的波束輸出信號。
35．按照權(quán)利要求34的方法，其中調(diào)整至少一個(gè)所述扇區(qū)的方位尺寸，至少部分地作為所述開銷信道提供的所述波束數(shù)目的函數(shù)。
36．按照權(quán)利要求32的方法，其中所述信道搜索數(shù)據(jù)的所述測量是由信道單元控制器提供的。
37．按照權(quán)利要求32的方法，還包括步驟轉(zhuǎn)變所述波束輸入信號，從射頻轉(zhuǎn)變到中間頻率；和轉(zhuǎn)變所述波束輸入信號，從模擬信號轉(zhuǎn)變到數(shù)字信號。
38．按照權(quán)利要求32的方法，還包括步驟轉(zhuǎn)變所述波束輸出信號，從數(shù)字信號轉(zhuǎn)變到模擬信號；和轉(zhuǎn)變所述波束輸出信號，從中間頻率轉(zhuǎn)變到射頻。
全文摘要
公開一種利用多波束天線的系統(tǒng),按照選取最佳波束的方法把波束交換到CDMA解調(diào)接收機(jī)中。發(fā)送路徑從CDMA調(diào)制器中取業(yè)務(wù)信道輸出,并把每個(gè)業(yè)務(wù)信道變換到波束子集,該波束子集在正向鏈路上有到移動(dòng)臺的最佳路徑。因此,該系統(tǒng)能夠減小正向鏈路和反向鏈路上的干擾,以及增大正向鏈路和反向鏈路的容量。該系統(tǒng)還能夠靈活地動(dòng)態(tài)改變小區(qū)和扇區(qū)的形狀,以不同的波束組合變換正向鏈路和反向鏈路上合適的開銷信道到扇區(qū)以改變小區(qū)的形狀。
文檔編號H04B1/707GK1315794SQ0010467
公開日2001年10月3日 申請日期2000年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月24日
發(fā)明者馬丁·J·福伊爾斯坦, 希拉·雷諾茲, 瑩潔·李, 馬克·路丁克, 道格拉斯·O·路丁克 申請人:邁特衛(wèi)夫通訊公司