[发明专利]发送导频信号的方法以及该蜂窝无线系统

说明书

本发明涉及在蜂窝无线系统中发送导频信号的一种方法，该蜂窝无线系统包括在每个蜂窝中至少有一个基站与位于其区域内的移动站通信，在该方法中基站使用及时变化的辐射图在干行传输方向上发送数据信号，并且该基站向移动站发送导频信号。

本发明适用于应用任何多址接入方法的数据传输系统，尤其是使用码分多址的蜂窝系统。码分多址(CDMA)是一种多址接入方法，它基于扩展频谱技术，近来在蜂窝无线系统中除了现有的FDMA和TDMA方法外，还应用了码分多址技术。CDMA与现有方法相比具有多个优点，例如频谱利用率和频谱利用方案的简化。已知的CDMA系统的一个例子已经在宽带蜂窝无线标准EIA/TIA IS-95中公开。

在CDMA方法中，用户的窄带数据信号乘上一个带宽远宽于数据信号的扩展码元，从而具有相对宽的带宽。在所知的测试系统中，已使用了例如1.25MHz，10Hz和25MHz的带宽。经过相乘，数据信号扩展到了所用的整个频带。所有用户同时使用相同的频率带宽传输。每一个基站和移动站之间的连接都使用一个独立的扩展码元，基于每个用户的扩展码，在接收器上可以区分不同用户的信号。

接收器中提供的匹配滤波器与所需信号同步，它们基于扩展码元识别。数据信号存贮在接收器中，通过再乘上与传输中所用的扩展码元相同的扩展码元，恢复成原来的带宽。乘上其它扩展码元的信号在理想状态下不相关，不能恢复到窄带。它们对所需信号而言就成了噪音。系统的扩展码最好以相互正交的方式选择，也就是说，它们彼此不相关。

在CDMA蜂窝无线系统中，在从基站到用户设备的传输方向，也就是在下行方向上，可以使用所谓的导频信道。一个导频信道是通过特定扩展码元传送的一个信号，它使用与实际业务信道所在的相同频带，导频信号仅基于扩展码元与它们相区分。导频信号是一个在蜂窝区内为所有用户设备所知并且监听的信号，它用于例如功率测量和用主生成相关相位参数。系统的每一个基站发送它自己的导频信号，基于该导频信号用户设备可以区分不同基站的传输。

美国专利5109390，在此作为参考，和前述IS-95标准公开了一个现有技术的CDMA蜂窝系统，它使用独立的导频信道，向数据信号所覆盖的相同区域发送。

在一般的移动电话环境中，基站和移动站之间的信号在发送器和接收器之间沿多条径路传播。这种多路传播主要是因为信号在周围表面上的反射。因为不同的传输时延，沿不同径路传播的信号在不同时刻到达接收器。在CDMA中，多路传播可以在信号接收中以与分集相同的方式加以利用。在CDMA系统中通常使用的接收器是一个多支路接收器结构，其中每一条支路与一个沿单个径路传播的信号分量同步。每一条支路是一个独立的接收器元件，其功能是组成和解调一个接收到的信号分量。在一个传统的CDMA接收器中，不同接收器元件的信号进行有利地相干或非相干合并，以达到信号的高质量。

CDMA系统也应用于软移交，其中移动站通过使用强分集可以同时与几个基站通信。这样，在移交过程中移动站的连接保持高质量，用户不会感觉到连接中的中断。

在所需连接上由其它连接引起的干扰在接收器中作为均匀分布的噪音出现。当根据接收器所检测到的信号的入射方向在角度域中检查信号时，这也成立。这样，在所需连接上由其它连接所引起的干扰，在接收器上也作为角度域的分布出现，也就是干扰相当均匀地分布在不同的入射方向上。

CDMA的容量，可以通过频谱利用率来测量，通过分段可以进一步提高。一个蜂窝可以划分成所需大小的区段，由定向天线提供服务。这样，在基站接收器上可以大幅度减少由移动站所引起的站间噪音。这基于以下事实：平均而言，干扰均匀分布在不同入射方向上，其数量可以通过分段化减少。分段自然可以在两个传输方向上都实现。由分段产生的容量收益正比于区段的数量。

一个分段化的蜂窝也可以使用软移交，其中移动站通过同时与两个区段通信来执行从一个区段向另一个区段的移交。尽管软移交提高连接质量，分段化提高了系统容量，但移动站的移动自然会导致这些站执行多次从一个区段到另一个区段的移交。这增加了基站控制器的处理性能的负担。多个软移交也产生了一种情况：多个移动站与多于一个(通常是两个)区段同时通信，因为移动站的信号在一个宽的区段由可听，因而由分段带来的容量增加就丧失了。