[发明专利]用于提高功率效率的相控阵蜂窝基站和与之关联的方法

说明书

                    发明的领域

本发明一般涉及通信系统并且特别是一个蜂窝无线通信系统。

                    本发明的背景

蜂窝通信系统一般用于为多个移动单元或用户提供语音和数据通信。象称为AMPS，ETACE，NMT-450，和NMT-900这样的模拟蜂窝系统已经在全世界成功地使用。近来，象北美的IS-54B和泛欧GSM系统这样的数字蜂窝系统已经引入。这些以及其它的系统在例如1993年Artech House，Norwood，MA.出版的，Balston等著的题为Cellular RadioSystems的书中有描述。

在蜂窝技术中通常使用频率复用，其中频率组被分配在称为蜂窝这样的有限地理覆盖区域中使用。包含同样的频率组的蜂窝在地理上被隔离以允许移动单元在不同的蜂窝中同时使用同样的频率而不彼此干扰。这样，只有几百个频率的系统可以服务数千个用户。

在美国，例如，联邦当局将分配给蜂窝通信的一个UHF频谱块细分为称为信道的窄频带对。成对的信道来自每对中发射和接收频率偏移45MHz的频率双工方案。当前在美国分配给蜂窝移动通信的是832,30-kHz宽的无线信道。为了寻址这个模拟系统的容限，已经规定了一个称为IS-54B的数字传输标准，其中这些频道被细分为3个时隙。

如图1中说明的，一个在现有技术中的蜂窝通信系统20包括一个或多个移动站或单元21，一个或多个基站23和一个移动电话交换局(MTSO)25。虽然在图1中只示出了3个蜂窝36，但是一个典型的蜂窝网络可以包括数百个基站，数千个移动站和多于一个的MTSO。每个蜂窝将被分配一个或多个专用控制信道和一个或多个语音信道。一个典型的蜂窝可以具有，例如，一个控制信道，和21语音/数据信道，或业务信道。控制信道是一个用于发射蜂窝认证和寻呼信息的专用信道。业务信道传送语音和数据信息。

MTSO25是整个蜂窝网络20的中心协调单元。典型情况下，它包括一个蜂窝处理器28，一个蜂窝交换机29并且还具有到公用交换电话网(PSTN)30的接口。通过蜂窝网络20，一个双工无线通信链路32可以在两个移动站21之间或，一个移动站21和一个地面线路电话用户33之间生效。

基站23的功能一般是处理和移动站21的无线通信。在这个能力上，基站主要作为一个数据和语音信号的中继站。基站23还监督链路32的质量并监视从移动站21接收的信号的强度。

一个典型的现有技术的基站23，例如用于CMS8800蜂窝移动电话系 统的瑞典Stockholm，Ericsson Telecom AB制造的模型号为RBS882的功能性组件在图2中作了原理性的说明。这个模拟蜂窝网络的完整描述在Ericsson Telecom AB出版的出版号为EN/LZT101 908 R2B的出版物中提供。

现在，按照有关信息通路的一般观点，基站23包括一个控制单元34和一个天线塔35。控制单元34包括基站电子设备并且通常位于塔基上或靠近塔基的坚固围墙内。在这个揭示中是无线控制组37，或RCG，一个交换无线接口(ERI)38和一个将来自AC电网的电能变成基站23中独立器件供电的主电源41，以及一个备用电源42。

ERI38在MTSO25和基站23之间提供信号。ERI38从RCG37接收数据并在一条专用MTSO-BS链路45上将它发射到MTSO25。在反方向上，ERI38从MTSO25接收数据并将它发射到RCG37用于随后传输到移动站21。

无线控制组37包括完成无线通信所必须的电子设备。一个现有技术的RCG37的功能性框图如图3所示。所示的配置说明了一个控制信道发射/接收模块(TRM)51，几个语音信道TRMs52，和一个信号强度接收机53是服务一个蜂窝或一个蜂窝的扇形所要求的典型配置。每个TRM51、52包括各自的发射机54、接收机55和控制单元57。TRMs51、52不是典型的灵活频率并且用于替代一个并且仅仅一个预定的信道。来自ERI38的控制信号被独立的控制单元57接收。语音和数据业 务信号在一个单独的接口上被路由选择到ERI38。