[发明专利]蜂窝式通信系统及其广播信息的方法

说明书

发明领域

本发明涉及蜂窝式通信系统中的发送信息，并特别涉及由用于在宽覆盖区域上广播公用信息的定向天线产生的宽天线波瓣。

背景技术

图1表示典型的蜂窝式移动无线通信系统的十个小区C1-C10。通常，蜂窝式移动通信系统可用多于十个小区来实现。然而，为了简便起见，使用图1所示的简单表示法对本发明予以说明。对于每个小区C1-C10，有与相应小区的标号相同的基站B1-B10。图1表示如位于小区中心附近的并具有多个全向天线的多个基站。图1也表示可在一个小区内和从一个小区到另一个小区移动的九个移动站M1-M9。在典型的蜂窝式无线通信系统中，一般应多于九个蜂窝式移动站。实际上，具有移动站的数目是基站的许多倍。因而，为了说明本发明起见，减少了移动站的数目。

图1也表示移动交换中心MSC。图1所示的移动交换中心MSC与所有十个基站B1-B10是用缆线连接的。移动交换中心MSC与固定交换电话网络或类似固定网络也是用缆线连接的。从移动交换中心MSC到基站B1-B10的所有缆线和到固定网络的多个缆线都未示出。

除了图示的移动交换中心MSC以外，也可具有附加移动交换中心，用缆线连接到与图1所示的这些不同的多个基站。代替缆线的另一种方法，也可采用其它装置例如，固定无线链路用于把多个基站连接到多个移动交换中心。移动交换中心MSC、基站和移动站都是受计算机控制。

当前数字蜂窝式系统采用使用时间和频率正交性分离多个移动站的多个基站。信号从移动站传播到基站，其中，在单个或有时多个天线振子接收信号，以提高分集作用。接收机信号处理使用时间和频率正交性来分离来自不同用户的信号。有时，最好是使用多个定向天线或天线阵与移动站进行通信。使用定向天线可以减小干扰和增加覆盖范围以及用户的数量。使用多个天线阵需要某种类型的聚束。该聚束能够以各种方法，例如数字聚束、模拟聚束、或用诸如Butler矩阵之类的聚束矩阵来实现。模拟聚束通过引入非频变时间延迟控制波束，而数字聚束通常包括在工作频率上与时间延迟等效的相位延迟。

图2和图3示出几种聚束系统。数字聚束系统通常具有用于每个振子的接收机，将频率下变频成用于A/D变换器的I和Q(同相或正交)信道。实时聚束通过在乘法/累加集成电路中适当加权倍增这些抽样的复值对发生。使用按照第n信道(Vn)、加权系数(Wn)、控制相移(e)、和校正因子(Cn)的复值信号形成阵列输出。由于某些原因有必要进行校正。这些原因包括：振子位置的误差、温度效应和在嵌入该阵列的这些振子和靠近边缘的那些振子之间性能差别。

因此，通过成形和定向窄天线波束，能够使用多个窄波束同时覆盖使用相同天线阵的大扇区。本发明能够使用自适应算法，用于选择天线的最可行函数。

然而，有时会使定向天线的使用复杂化。例如，基站必须能对小区中任意位置的移动站发送广播信息。因而，该小区不能做得太窄，由于这会产生过度交接和低中继效率。而且，希望在单个小区中具有高定向天线和宽波瓣天线。一种方案应是在小区中使用多个天线。然而，使用带有相关硬件的若干单个天线其安装和编制是昂贵的。对于本专业领域的普通技术人员来说，另一种明显的解决方法应是发送在图4所示的小区中使用的所有窄天线波瓣的公用或相同信息。这个解决方法的缺点在于，来自不同天线波瓣的信息其总和可等于0，在组合天线方向图22中产生不希望的零或接近于零。如图4所示，要广播的数据以3个定向波瓣20进行发送。信号在某些方向上消除，这样深度零位出现在组合天线方向图22。例如，具有相等幅度的两个波瓣在某个方向上总和等于0。因此，如图5所示，在那个方向上具有所有它的散射点的移动站可遭受信号功率的深度衰落。图5表示由于移动站2 4位于组合天线方向图22的零位移动站24的接收功率将很小。其时，即使移动站也位于组合天线方向图22的零位，由移动站26接收的信号将具有可接受的接收功率。此时，该信号正被建筑物反射开，以致于接收的信号强度处于允许的电平。

于是，为了增加容量和改进覆盖区域，需要高定向的天线。也需要低方向性天线，以致于能在整个小区上广播信息。

发明概述

本发明的目的是提供用于在使用具有阵列天线的基站的整个小区中提供公共通信信号的方法和装置。

根据本发明的一个实施例，公开了一种在包括至少一个具有天线阵的基站和多个移动站的蜂窝式通信系统中用于广播信息的方法。在本实施例中，预处理公用信息，以产生正交信号。该正交信号由波束形成，以致于正交信号传送到阵列天线的不同振子。在至少一个移动站发送和接收该正交信号。然后，在移动站处理该信号，以便从正交信号中解密公用信息。