[发明专利]使用天线阵在基站极化分集的方法和装置

说明书

发明的领域

本发明一般涉及通信系统，并且更具体涉及蜂窝无线通信系统。

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。模拟蜂窝系统，如AMPS、ETACS、NMT-450和NMT-900，已经在世界范围内成功地开发出来。近来，数字蜂窝系统，如北美的IS-54B和泛欧的GSM系统已经引入。这些以及其它系统都在Balston等著Artech House，Norwood，MA.，1993出版的“Cellular Radio System”一书中有所描述。

频率复用在蜂窝技术中普遍使用，其中频率组被分配在称为服务小区的有限地理覆盖区域内使用。包括同样频率组的蜂窝在地理上是分离的，以便允许不同服务小区中的移动单元同时使用相同频率而不彼此干扰。这样，只有几百个频率的系统就可以服务成千上万用户。例如，在美国，联邦政府已经为蜂窝通信分配了一块UHF频谱，该频谱又被进一步细分为称为信道的窄频段对。成对的信道来自频率双工方案，其中每对中的发射和接收频率相差45MHz。当前在美国，有832个30KHz宽的无线信道分配给蜂窝移动通信。为了克服这种模拟系统的容量限制，已经提出了一种命名为IS-54B的数字传输标准，在那里这些频道又被细分为3个时隙。

如图1所说明的，现有技术的蜂窝通信系统20包括一个或多个移动站或单元21，一个或多个基站23和移动电话交换局(MSTO)25。虽然在图1中只画出了3个服务小区36，一个典型的蜂窝网络可以包括几百个基站，几千个移动站和对于一个MTSO。每个服务小区将有分配给它的一个或多个专用控制信道和一个或多个语音信道。一个典型服务小区可以具有，例如，一个控制信道和21个语音/数据或业务信道。控制信道是专用信道，用于传输服务小区标识和寻呼信息。业务信道携带语音和数据信息。

MTSO 25是整个蜂窝网络20的中心协调单元。它典型地包括蜂窝处理器28、蜂窝交换机29并且还提供到公用电话交换网(PSTN)的接口30。通过蜂窝网络20，可以在两个移动站21或一个移动站21和地面线路电话用户33之间完成双工无线通信链路32。基站32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23对数据和语音信号主要行使如中继站的职责。基站23还监管链路32的质量并且监视从移动站21接收的信号强度。

图2概要地说明了现有技术的典型基站23，它作为一个例子表示了Ericsson Telecom AB，Stockholm，Sweden为CMS 8800蜂窝移动电话系统制造的型号为RBS 882的功能性组件。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/LZT 101 908 R2B的出版物中提供。

现在沿着很多高速公路总能看到，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放置在塔的基座中或附近的一个坚固盒子中。在这个盒子中的是无线控制组(ORG)37、交换无线接口(ERI)38和转换AC电网来的电能以为基站23中的每个独立组件供电的主电源41，和备用电源42。

ERI 38在MTSO 25和基站23之间提供信号。ERI 38从RCG 37接收数据并且在专用MTSO-BS链路45上将它传输到MTSO 25。在反向，ERI38从MTSO 25接收数据并且将它发送到RCG 37以便随后传输到移动站21。

无线控制组37包括完成无线通信所必须的电子设备。图3中示出了现有技术RCG 37的功能性框图。所示的配置图示说明了一个控制信道发射/接收模块(TRM)51、多个语音信道TRMs 52和一个信号强度接收机53，这是服务一个服务小区或一个服务小区的扇区所要求的典型配置。每个TRM 51、52包括各自的发射机54、接收机55和控制单元57。TRMs51、52一般不是频率可变的，而是只在一个预定的信道上工作。来自ERI38的控制信号是由各个控制单元57接收的。语音和数据业务信号通过分开的接口传送到ERI 38。

每个单独的控制和语音发射机54连接到发射合路器58。发射合路器将所有输入信号合路为一个输出，通过同轴电缆62送到发射天线63。通过使用合路器58，典型地可以将16个发射机54连接到一个公共发射天线63。使用合路器58是因为用来支撑天线的杆子或塔上的空间常常需要额外的费用。在一种极端的情况下，可能要求一根杆子支持多于100个无线信道。