專利名稱：一種時分多址基站裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種提供擴展范圍時分多址(TDMA)無線通信系統(tǒng)的裝置，將在數(shù)字GSM蜂窩無線通信系統(tǒng)中描述它。
我們以前的澳大利亞申請PM6128描述了一種裝置，它將GSM網孔的范圍擴展為由GSM標準所定義的63比特上行線路(up-link)超前所得到的35公里半徑的大約兩倍。在該裝置中，建立了覆蓋數(shù)個同心圓區(qū)域的兩個收發(fā)信機。內部區(qū)域的收發(fā)信機工作在第一頻率對(上行線路(up-link)和下行線路(down-link))，并且具有一個調諧于外部網孔的上行線路頻率的附加接收機，但是它的信道與內部收發(fā)信機的時間基準同步。外部網孔的收發(fā)信機工作在第二頻率對，下行線路與內部接收機的時間基準同步，同時上行線路接收機被延遲了一個無線電信號穿過內部網孔(～63比特)的往返行程時間。為了保證能在空閑移動臺建立通信，它們被強迫定位在外部網孔的廣播控制信道BCCH(Broadcast Control Channel)上，最好在內部網孔的BCCH上發(fā)射一個“非占線(no-camping)”消息。
但是，我們已經發(fā)現(xiàn)在某些情況下，外部網孔不都是全向的或者不完全覆蓋內部網孔區(qū)域，那么，由于被阻擋于內部網孔之外，在內部網孔內的同時又在外部網孔覆蓋域之外的空閑移動臺間不能建立通信。
在GSM系統(tǒng)中，一個時間幀包括8個時隙，例如256比特提供8個信道。第一發(fā)射或下行線路信道通常被保留用以起管理和控制作用，同時被看作廣播控制信道或BCCH。其余的7個信道被用作電話呼叫。上行線路移動臺-基站信道相對于形成雙工通信的相應下行線路信道被延遲了3個時隙。
在我們的申請PM6128中，我們描述了這樣的一對基站，從外部覆蓋區(qū)域接收上行線路發(fā)射的接收機相對于內部接收機被延遲了大約為62比特的量。
本說明描述了分別工作在第一和第二上行線路及下行線路頻率上的第一和第二局內(co-located)時分多址(TDMA)收發(fā)信機。
第一收發(fā)信機包括第一發(fā)射機、第一接收機和第一輔助接收機裝置，第一輔助接收機裝置的時間幀與第一接收機的時間幀同步，第一輔助接收機裝置被調諧在第二上行線路頻率上，并且第二收發(fā)信機包括一個第二發(fā)射機、第二接收機和第二輔助接收機裝置，第二輔助接收機裝置的時間幀與第二接收機的時間幀同步，第二輔助接收機裝置被調諧在第一上行線路頻率。


圖1表示了一種全向內網孔及一個“餅形”外網孔。
圖2表示了一個方框圖，它代表了實施本發(fā)明的一種全向網孔及定向網孔的裝置。
圖3表示了圖2所示裝置的單元信道的相對時間關系。
圖1表示了第一全向覆蓋區(qū)域和第二定向覆蓋區(qū)域2。但是，本發(fā)明的應用不局限于這種不對稱裝置。本發(fā)明同樣可以適用于同心圓全向網孔，以及其它有著一對局內網孔的結構。
圖2表示了一對局內收發(fā)信機14和15。收發(fā)信機14有服務于覆蓋區(qū)域1的全向天線10，它帶有分別工作于第一下行線路和第一上行線路頻率的發(fā)射機TX1和接收機RX1，以及工作于收發(fā)信機15的第二上行線路頻率的第一輔助接收機裝置ARX1。
收發(fā)信機15帶有服務于覆蓋區(qū)域2的定向天線20，它帶有分別工作于第二下行線路和第二上行線路頻率的發(fā)射機TX2和接收機RX2，以及工作于第一上行線路頻率的第二輔助接收機裝置ARX2。
如圖3的時隙圖所示，發(fā)射機TX1和TX2工作在同步方式，即BCCH1和BCCH2同時啟動，并且，RX1和ARX1具有它們的控制信道RACH12和RACH13，相對于BCCH1延遲3個時隙，但是該時隙隨TX1時隙及時調整。RX1工作在第一上行線路頻率，同時ARX1的工作在第二上行線路頻率上。
然而，在我們的例子中，RX2和ARX2相對于TX2和TX1被延遲了三個時隙加一個附加時間延遲td。實際上，在覆蓋區(qū)域2全部在覆蓋區(qū)域1內的情況下，附加的td可以是零。這一點可能是必需的，當基站位于山頂，同時天線10的仰角(elevation)是這樣的天線10的輻射圖不能有效地覆蓋天線10底座附近的區(qū)域。
在這種情況下，天線20可以指向一個較低的仰角，用以為天線10的無線電盲區(qū)提供近場覆蓋。
在一個進一步的應用中，td可以是例如62比特，在特定的方向上提供了大約70公里的擴展覆蓋范圍。
本裝置的優(yōu)點是兩個收發(fā)信機現(xiàn)在包括同樣的設備，這就簡化了對制造商的要求，現(xiàn)在他們可以生產單一型號的設備。另外，不再需要強迫空閑移動臺通過在內部網孔BCCH發(fā)射一個“非占線(no-camping)”信號來預占外部網孔的頻率。這樣，空閑移動臺可以自由漫游在每一個覆蓋區(qū)域內，并且能夠建立呼叫。
例如，在覆蓋區(qū)域2延伸至70公里的情況下，在覆蓋區(qū)域1外但在覆蓋區(qū)域2里的一個空閑移動臺以第一或者以第二上行線路頻率發(fā)送一個訪問請求，同時，它將分別地被RX2的ARX2接收，這是因為這些接收機被延遲了62比特，這樣，允許分別在時隙RACH23或RACH22中接收訪問請求。
類似地，在覆蓋區(qū)域1內任何地方的一個移動臺可以以第一或者第二上行線路頻率發(fā)送一個訪問請求并且這將分別被RX1或ARX2在時隙RACH12或RACH13中接收。
隨機訪問請求短于全部時隙，以致甚至延遲了全部63比特時，它們仍然可以在一個隨機訪問信道(RACH)內被接收到。
本裝置理論上適合于任意數(shù)量的同心圓網孔，只受到來自基站塔的無線電測得的距離限制。但是，本裝置對n個同心圓網孔的直接應用將要求n×n個接收機。即每個接收機將需要具有在其它n-1網孔中的每一個及其自身頻率上接收訪問脈沖序列的能力。
實際上，避免需要如此多接收機的一種方法是利用移動接收機具有的區(qū)分其所接收到的信號強度的能力。這種分辨能力在那些有著無線電障礙的區(qū)域可能不完全可靠，例如能引起多徑衰減的建筑物或小山，這個問題在較平坦地面不很嚴重，那里，多重網孔裝置會找到最好的用處。
波束傾斜和發(fā)射機功率差分這樣的技術可以用來減小每一網孔所需要的輔助接收機裝置的數(shù)量。更進一步的對來自每一網孔的基站發(fā)射機天線的信號強度進行差分的技術是隨著網孔服務區(qū)域遠離該組同心圓網孔的中心，將天線放在更高的高度上。這樣，來自位于較低位置的內網孔的天線的信號將比來自位于較高的天線桿上的外網孔的天線的信號有一個較短的距離范圍。
另外，可以以電子手段或以機械手段優(yōu)化波束形狀，以減小傳播圖形的重疊。
通過采用這些技術中的一種或多種，移動臺能夠更好地區(qū)別網孔廣播信道，從而它們將僅僅嘗試訪問與其直接相鄰的那些網孔。移動臺通過分析它所接收到的基站信號的信號強度來完成這點。由移動臺從任意網孔中各種各樣的發(fā)射機那里所接收到的信號強度能夠以上述技術進行調整，以增加移動臺從其所處的網孔區(qū)域內嘗試訪問適當?shù)幕臼瞻l(fā)信機的可能性。這樣，基站收發(fā)信機需要能夠接收被局內收發(fā)信機采用的所有其它頻率上的訪問脈沖序列，例如，從中心向外依次有四個網孔C1、C2、C3、C4，這可能是足夠的，如果C1能夠接收對C1和C2的訪問脈沖序列；C2能夠接收對C1、C2和C3的訪問脈沖序列；C3能夠接收對C2、C3和C4的訪問脈沖序列；以及C4能夠接收對C3和C4的訪問脈沖序列。
即，每一個網孔收發(fā)信機適合于接收與它地理位置上直接相鄰的網孔的訪問脈沖序列。
權利要求
1.一種時分多址(TDMA)基站裝置，使移動收發(fā)信機能夠與由移動收發(fā)信機和基站間的傳輸?shù)南鄬r間調整的限制所確定的距離外的基站保持通信，該裝置包括分別工作于第一、第二上行線路和下行線路頻率上的第一和第二實質上的局內(co-located)基站收發(fā)信機，第一基站收發(fā)信機包括一個第一發(fā)射機、一個第一接收機和一個第一輔助接收機裝置，第一輔助接收機裝置的時間幀與第一接收機的時間幀同步，第一輔助接收機裝置被調諧在第二上行線路頻率上，并且第二基站收發(fā)信機包括一個第二發(fā)射機、一個第二接收機和一個第二輔助接收機裝置，第二輔助接收機裝置的時間幀與第二接收機的時間幀同步，第二輔助接收機裝置被調諧在第一上行線路頻率。
2.如權利要求1所述的裝置，其特征在于第一和第二輔助接收機裝置的時間幀被無線電信號經過一個預定的距離的往返行程延遲量級的一個預定的時間延遲所延遲。
3.一種數(shù)字移動電話基站裝置，包括兩個或多個局內基站收發(fā)信機，每一個收發(fā)信機工作在一個相應的上行線路及下行線路頻率上，每一基站收發(fā)信機包括一個發(fā)射機和一個主接收機，被安排成與相應的多同心覆蓋區(qū)域之一進行通信，在時間結構上就相關接收機的時間結構而言，主接收機時間結構的一個相對延遲足以允許對于相應的覆蓋區(qū)域的內邊緣的往返行程信號的過境時間，其特征在于，每一個收發(fā)信機包括一個或多個與它的主接收機同步的附加接收機裝置。其特征在于至少每一網孔的附加接收機裝置之一被調諧來接收相鄰覆蓋區(qū)域的上行線路頻率上的一個訪問脈沖序列。
4.如權利要求3所述的裝置，其特征在于每一個收發(fā)信機，不計及最內部和最外部覆蓋區(qū)域里的那些，包括兩個附加接收機裝置，每一個調諧到相鄰覆蓋區(qū)域的不同的一個。
5.一種如權利要求3所述的裝置，其特征在于每一個收發(fā)信機包括一個附加接收機裝置，用于其它局內收發(fā)信機的上行線路頻率點的每一個。
6.一種如權利要求1至5中的任一項所述的裝置，其特征在于至少一些接收機的下行線路信號的信號強度在其相應的覆蓋區(qū)域上是不同的。
7.一種如權利要求6所述的裝置，其特征在于信號強度在下面的一點或幾點上有區(qū)別I)波束傾斜；II)天線高度；III)發(fā)射機功率；IV)波束形狀。
8.一種提供兩個或多個覆蓋相應的同心圓覆蓋區(qū)域的局內數(shù)字移動電話收發(fā)信機的方法；每一個收發(fā)信機包括一個工作在一相應下行線路頻率上的發(fā)射機及一個工作在相應的上行線路頻率的主接收機；延遲方法包括每一個接收機的時間結構有一個延遲，該延遲考慮到了信號到相應覆蓋區(qū)域的內邊緣的往返行程延遲；為每一個接收機提供一個或多個與它的主接收機同步的附加接收機裝置；將每一附加接收機裝置調諧到其它接收機的上行線路頻率上。
9.一種如權利要求8所述的方法，其特征在于附加接收機裝置之一被調諧到一個相鄰覆蓋區(qū)域的收發(fā)信機的上行線路頻率上。
全文摘要
由GSM基站覆蓋的區(qū)域可以通過局內(co-lo-cated)定位圓環(huán)那么多的GSM收發(fā)信機，以35公里寬度的同心圓環(huán)來增加，收發(fā)信機的接收機被延遲了一個相當于信號穿過內環(huán)的往返行程過境時間的量。為了使空閑移動臺能夠訪問系統(tǒng)，每一個收發(fā)信機包括附加輔助接收機，用來在以其它接收機的頻率上接收訪問脈沖序列。這樣，即使移動臺不知道它自己位于哪一個網孔，移動臺也能夠訪問系統(tǒng)而不管其自身位于哪個網孔。
文檔編號H04B7/26GK1138812SQ9610451
公開日1996年12月25日 申請日期1996年4月10日 優(yōu)先權日1995年4月13日
發(fā)明者C·魯?shù)婪?申請人:阿爾卡塔爾澳大利亞有限公司