專(zhuān)利名稱(chēng)：無(wú)線(xiàn)電系統(tǒng)、天線(xiàn)設(shè)備、和用于產(chǎn)生極化變化的發(fā)射信號(hào)的極化調(diào)制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)線(xiàn)電系統(tǒng)，特別是有多個(gè)基站的移動(dòng)無(wú)線(xiàn)電系統(tǒng)，每個(gè)基站至少指配一雙極化天線(xiàn)。此外，本發(fā)明還涉及一種天線(xiàn)設(shè)備，特別是與無(wú)線(xiàn)電系統(tǒng)基站一起使用的天線(xiàn)設(shè)備，以及在該無(wú)線(xiàn)電系統(tǒng)中使用的一種極化調(diào)制器。
但是，從來(lái)沒(méi)有人提出過(guò)，有可能借助業(yè)務(wù)信道的跳頻處理，來(lái)更有效地利用信令信道的可用載波頻率。
本發(fā)明的基本原理，可從使用所謂極化跳躍處理取代跳頻處理這個(gè)竅門(mén)看出，利用極化跳躍處理，能夠改變發(fā)射信號(hào)的極化狀態(tài)，最好是按循環(huán)方式改變。如果把極化跳躍用于BCCH信道，群集大小能夠顯著縮減，從而能夠在小區(qū)中把可用頻譜指配給更多數(shù)目的業(yè)務(wù)信道。
這是因?yàn)?，眾所周知，只要頻率跳躍足夠大，跳頻處理的結(jié)果，使中間頻率不同的信道的衰落響應(yīng)彼此無(wú)關(guān)。即使對(duì)無(wú)線(xiàn)電鏈路，用不同極化狀態(tài)取代跳頻，也能獲得這種響應(yīng)。例如，GSM網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)塊包括四個(gè)數(shù)據(jù)脈沖串，希望對(duì)該四個(gè)脈沖串的每一個(gè)，各信道的衰落響應(yīng)彼此無(wú)關(guān)。這一條件能夠用不同的跳頻滿(mǎn)足，也能夠用極化狀態(tài)的不同改變滿(mǎn)足。
本發(fā)明利用權(quán)利要求1的特征，在第一個(gè)例子中實(shí)現(xiàn)上述目的。
權(quán)利要求1指明，提供的無(wú)線(xiàn)電系統(tǒng)，特別是GSM移動(dòng)無(wú)線(xiàn)電系統(tǒng)，包括多個(gè)基站，各基站至少有一發(fā)射機(jī)和一接收機(jī)，每個(gè)基站至少指配一雙極化天線(xiàn)。該雙極化天線(xiàn)可以是正交極化天線(xiàn)。按照本發(fā)明，向該雙極化天線(xiàn)指配一極化調(diào)制器，用于在預(yù)定的時(shí)刻改變待發(fā)送的發(fā)射信號(hào)的極化狀態(tài)。
一些有益的發(fā)展是相關(guān)權(quán)利要求的主題。
為使已有的基站能繼續(xù)使用，該雙極化天線(xiàn)和極化調(diào)制器一起構(gòu)成可以與基站連接的一模塊。
極化調(diào)制器適時(shí)地用待發(fā)送的發(fā)射信號(hào)啟動(dòng)雙極化天線(xiàn)，使待發(fā)射信號(hào)的極化按循環(huán)方式，在通常的四種不同極化狀態(tài)之間改變。
如果涉及的是GSM移動(dòng)無(wú)線(xiàn)電系統(tǒng)，其中的信號(hào)是按有八個(gè)時(shí)隙的所謂TDMA幀發(fā)送的，那么，改變極化狀態(tài)的時(shí)刻可由時(shí)鐘發(fā)生器依據(jù)TDMA幀或TDMA幀內(nèi)的時(shí)隙決定。
因?yàn)殡p極化天線(xiàn)既用于發(fā)射方向也用于接收方向，所以，不言自明，要在相應(yīng)地方設(shè)置發(fā)射機(jī)/接收機(jī)濾波器。
上面指明的目的同樣可以由權(quán)利要求8的特征實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求8指明，提供帶有至少一個(gè)雙極化天線(xiàn)的一種天線(xiàn)設(shè)備，該天線(xiàn)設(shè)備相應(yīng)地指配一極化調(diào)制器，用于在預(yù)定的時(shí)刻改變待發(fā)送的發(fā)射信號(hào)的極化狀態(tài)。
天線(xiàn)設(shè)備一些有益的發(fā)展是相關(guān)權(quán)利要求的主題。
該目的還可以由權(quán)利要求12的特征實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求12規(guī)定在無(wú)線(xiàn)電系統(tǒng)中使用的極化調(diào)制器，所述調(diào)制器依據(jù)施加的時(shí)鐘信號(hào)，為發(fā)送的信號(hào)產(chǎn)生多種極化狀態(tài)。


圖1還畫(huà)出一種天線(xiàn)設(shè)備，概括地記以20，它有一d.c.天線(xiàn)共用濾波器和一功率源裝置22。d.c.天線(xiàn)共用濾波器確保只允許RF發(fā)射功率通過(guò)收發(fā)信機(jī)15。天線(xiàn)設(shè)備20是作為與基站10獨(dú)立的裝置設(shè)計(jì)的，并通過(guò)d.c.天線(xiàn)共用濾波器及功率源裝置22，與基站10的天線(xiàn)共用器17及帶通濾波器18連接。設(shè)在天線(xiàn)設(shè)備20中的時(shí)鐘恢復(fù)與控制電路23，有兩個(gè)輸入連接至d.c.天線(xiàn)共用濾波器及電源裝置22。時(shí)鐘恢復(fù)與控制電路23的輸出與極化調(diào)制器24連接，下面還要更詳細(xì)解釋極化調(diào)制器24。時(shí)鐘恢復(fù)與控制電路23能夠，例如，從TDMA幀產(chǎn)生極化調(diào)制器24的控制信號(hào)。該時(shí)鐘恢復(fù)與控制電路23是為此目的而設(shè)計(jì)的，即它能從TDMA幀的RF發(fā)射功率包絡(luò)的起伏中，恢復(fù)脈沖串的時(shí)鐘。眾所周知，這是因?yàn)榇l(fā)送的數(shù)據(jù)，是作為T(mén)DMA幀的時(shí)隙中的數(shù)據(jù)脈沖串而發(fā)送的。對(duì)于數(shù)據(jù)脈沖串的發(fā)射，在TDMA幀的每一時(shí)隙的開(kāi)始，發(fā)射功率被提升，而在該時(shí)隙或數(shù)據(jù)脈沖串的末端，再把發(fā)射功率降低。時(shí)鐘恢復(fù)與控制電路23從輸出的這種變化中，恢復(fù)脈沖串的時(shí)鐘速率，并把它用作極化調(diào)制器24的時(shí)鐘信號(hào)。與雙極化天線(xiàn)27連接的極化調(diào)制器24，準(zhǔn)確地按脈沖串的時(shí)鐘速率，改變待發(fā)送信號(hào)的極化狀態(tài)。在本示例性的實(shí)施例中，一正交極化天線(xiàn)被用作雙極化天線(xiàn)。
與極化調(diào)制器24的第二和第三輸入連接的分別是發(fā)射機(jī)/接收機(jī)濾波器25，這兩個(gè)濾波器接著分別與d.c.天線(xiàn)共用濾波器和功率源裝置22連接。該兩個(gè)發(fā)射機(jī)/接收機(jī)濾波器還分別通過(guò)低噪聲預(yù)放大器29，與發(fā)射機(jī)/接收機(jī)濾波器26連接。極化調(diào)制器24的兩個(gè)輸出信號(hào)，通過(guò)該兩個(gè)發(fā)射機(jī)/接收機(jī)濾波器26，饋送正交極化天線(xiàn)27。發(fā)射機(jī)/接收機(jī)的濾波器25和26是需要的，例如每當(dāng)用開(kāi)關(guān)二極管實(shí)現(xiàn)極化調(diào)制器24時(shí)。這是因?yàn)殚_(kāi)關(guān)二極管產(chǎn)生落在接收頻帶內(nèi)的諧波振蕩，可能導(dǎo)致對(duì)接收機(jī)RX1和RX2的干擾。
至此，應(yīng)當(dāng)扼要指出，產(chǎn)生極化調(diào)制器24開(kāi)關(guān)信號(hào)的時(shí)鐘恢復(fù)與控制電路23，可以用基站10已有的時(shí)隙時(shí)鐘發(fā)生器(未畫(huà)出)替代，即把時(shí)隙時(shí)鐘發(fā)生器的輸出信號(hào)饋送極化調(diào)制器24。
已經(jīng)指出，極化調(diào)制器24確保在每個(gè)數(shù)據(jù)脈沖串開(kāi)始時(shí)改變待發(fā)送信號(hào)的極化狀態(tài)。
圖2a-2d分別畫(huà)出極化調(diào)制器24的等效電路圖，每個(gè)等效電路圖用符號(hào)表示一特定的極化狀態(tài)。按照?qǐng)D2a-2d，與正交極化天線(xiàn)27連接的極化調(diào)制器24，可以產(chǎn)生一線(xiàn)性(+45°)極化的發(fā)射信號(hào)、一線(xiàn)性(-45°)極化的發(fā)射信號(hào)、一圓(反時(shí)針)極化的發(fā)射信號(hào)、和一圓(順時(shí)針)極化的發(fā)射信號(hào)。與實(shí)施辦法有關(guān)，極化調(diào)制器24可以在各種極化狀態(tài)或所有極化狀態(tài)之間隨機(jī)地往回跳躍和向前跳躍，也可以與正交極化天線(xiàn)27一起，按循環(huán)方式提供各種極化狀態(tài)。
在本例中，各等效電路分別有兩個(gè)輸入和兩個(gè)輸出，可以對(duì)各個(gè)輸入指配一獨(dú)立的發(fā)射機(jī)。這樣做意味著，以圖2a為例，如果發(fā)射機(jī)連接在左側(cè)的輸入上，則產(chǎn)生45°線(xiàn)性極化的信號(hào)。反之，如果發(fā)射機(jī)連接在右側(cè)的輸入上，則在正交極化天線(xiàn)27上發(fā)射-45°線(xiàn)性極化的信號(hào)。對(duì)圖2b，極化調(diào)制器24的情況則相反。
按照?qǐng)D2c所示的等效電路圖，加于左側(cè)輸入的發(fā)射信號(hào)被分成兩個(gè)90°相移的信號(hào)分量，然后饋送正交極化天線(xiàn)27，被發(fā)射的發(fā)射信號(hào)形成一反時(shí)針的圓極化發(fā)射信號(hào)。但是，如果發(fā)射信號(hào)加于極化調(diào)制器24的右側(cè)輸入上，被分成兩個(gè)90°相移的信號(hào)分量，然后饋送正交極化天線(xiàn)27，被發(fā)射的發(fā)射信號(hào)形成一順時(shí)針的圓極化發(fā)射信號(hào)。如果用圖2d的等效電路，極化調(diào)制器24的情況則相反。
利用已經(jīng)說(shuō)明的天線(xiàn)設(shè)備20，現(xiàn)在可以顯著縮減GSM網(wǎng)絡(luò)BCCH信道的群集大小。
權(quán)利要求
1.帶有多個(gè)基站(10)的無(wú)線(xiàn)電系統(tǒng)，各基站分別至少有一個(gè)發(fā)射機(jī)(TX)和一個(gè)接收機(jī)(RX1、RX2)，對(duì)每個(gè)基站(10)至少指配一個(gè)雙極化天線(xiàn)(27)，特征在于該雙極化天線(xiàn)(27)被指配一極化調(diào)制器(24)，用于在預(yù)定時(shí)刻改變待發(fā)送的發(fā)射信號(hào)的極化狀態(tài)。
2.按照權(quán)利要求1的無(wú)線(xiàn)電系統(tǒng)，特征在于該雙極化天線(xiàn)(27)和極化調(diào)制器(24)構(gòu)成一模塊(20)，與基站(10)分開(kāi)地安裝。
3.按照權(quán)利要求1或2的無(wú)線(xiàn)電系統(tǒng)，特征在于該極化調(diào)制器(24)按循環(huán)方式為待發(fā)送的發(fā)射信號(hào)提供四種不同的極化狀態(tài)。
4.按照權(quán)利要求1至3之一的無(wú)線(xiàn)電系統(tǒng)，特征在于該極化調(diào)制器(24)與時(shí)鐘發(fā)生器(23)連接，該時(shí)鐘發(fā)生器確定改變極化狀態(tài)的時(shí)刻。
5.按照權(quán)利要求1至4之一的無(wú)線(xiàn)電系統(tǒng)，特征在于該無(wú)線(xiàn)電系統(tǒng)是一移動(dòng)無(wú)線(xiàn)電系統(tǒng)，而該時(shí)鐘發(fā)生器(23)是一TDMA幀或時(shí)隙時(shí)鐘發(fā)生器。
6.按照權(quán)利要求1至5之一的無(wú)線(xiàn)電系統(tǒng)，特征在于發(fā)射機(jī)/接收機(jī)濾波器(25、26)連接在雙極化天線(xiàn)(27)與極化調(diào)制器(24)之間，還在于把發(fā)射機(jī)/接收機(jī)濾波器(17)指配給發(fā)射機(jī)(TX)和接收機(jī)(RX1、RX2)。
7.按照權(quán)利要求1至6之一的無(wú)線(xiàn)電系統(tǒng)，特征在于該雙極化天線(xiàn)(27)是一正交極化天線(xiàn)。
8.一種天線(xiàn)設(shè)備，特別是供按照權(quán)利要求1至7之一的無(wú)線(xiàn)電系統(tǒng)的基站(10)使用的天線(xiàn)設(shè)備，至少有一個(gè)雙極化天線(xiàn)(27)，特征在于該雙極化天線(xiàn)(27)被指配一極化調(diào)制器(24)，用于在預(yù)定時(shí)刻改變待發(fā)送的發(fā)射信號(hào)的極化狀態(tài)。
9.按照權(quán)利要求8的天線(xiàn)設(shè)備，特征在于該極化調(diào)制器(24)按循環(huán)方式為待發(fā)送的發(fā)射信號(hào)提供四種不同的極化狀態(tài)。
10.按照權(quán)利要求8或9的天線(xiàn)設(shè)備，以時(shí)鐘發(fā)生器(23)為特征，該時(shí)鐘發(fā)生器與極化調(diào)制器(24)連接，并確定改變極化狀態(tài)的時(shí)刻。
11.按照權(quán)利要求8至10之一的天線(xiàn)設(shè)備，特征在于該雙極化天線(xiàn)(27)是一正交極化天線(xiàn)。
12.按照權(quán)利要求1至7的無(wú)線(xiàn)電系統(tǒng)使用的極化調(diào)制器，特征在于它依據(jù)施加的時(shí)鐘信號(hào)，為發(fā)射的信號(hào)產(chǎn)生多種極化狀態(tài)。
全文摘要
為更有效地利用可供無(wú)線(xiàn)電網(wǎng)絡(luò)使用的頻率,從而縮減該無(wú)線(xiàn)電網(wǎng)絡(luò)的群集大小,熟知的辦法是對(duì)業(yè)務(wù)信道實(shí)施跳頻。但是,這種處理不能用于信令信道,特別是BCCH信道。對(duì)有多個(gè)基站(10)的無(wú)線(xiàn)電系統(tǒng),各基站分別至少有一個(gè)發(fā)射機(jī)(TX)和一個(gè)接收機(jī)(RX1、RX2),通過(guò)對(duì)每個(gè)基站(10)至少指配一個(gè)雙極化天線(xiàn)(27),已經(jīng)取得無(wú)線(xiàn)電網(wǎng)絡(luò)頻率利用的更好的改進(jìn)。用該指配了極化調(diào)制器(24)的雙極化天線(xiàn),在預(yù)定時(shí)刻改變待發(fā)送的發(fā)射信號(hào)的極化狀態(tài),能夠?qū)崿F(xiàn)更有效地利用可用頻帶,從而縮減群集的大小。
文檔編號(hào)H04B7/06GK1345128SQ0114063
公開(kāi)日2002年4月17日 申請(qǐng)日期2001年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2000年9月20日
發(fā)明者喬治·費(fèi)舍, 弗蘭克·G·E·奧博諾斯特爾 申請(qǐng)人:朗迅科技公司