[发明专利]用于码分多址通信系统的线性覆盖区域天线系统

说明书

本申请是美国专利申请第08/112,392号的续展申请(1993年8月27日申请，发明名称是“双分布式天线系统”，现为美国专利第5,513,176号)，所述申请是美国专利申请第07/849,651号的续展申请(1992年3月9日申请，发明名称是“CDMA微蜂窝状电话系统和用于它的分布式天线系统”)，所述申请是美国专利申请第07/624,118号的续展申请(1990年12月7日申请，发明名称相同)，并在1994年1月18日作为美国专利第5,280,472号获得批准。

发明背景

I.发明领域

本发明涉及通信系统，特别涉及室内通信系统，它包括蜂窝状电话、个人通信装置(PCS)、无线专用小交换机(PBX)和无线市内环路系统。更精确地说，本发明涉及用于微蜂窝状天线系统的新型并改进过的分布式同轴天线，以有利于运用扩展频谱信号的室内通信。

II.相关技术描述

码分多址(CDMA)调制技术是促进包括大量系统用户的通信的几种技术中的一种。现有技术中已知其它多址通信系统技术(诸如，跳频扩展频谱、时分多址(TDMA)、频分多址(FDMA)、和诸如幅度压扩单边带的调幅法)。然而，比起多址通信系统的其它调制技术，CDMA的扩展频谱调制技术有许多优点。美国专利第4,901,307号(1990年2月13日获得批准，发明名称是“运用卫星或地面中继站的扩展频谱多址通信系统”，转让于本发明的受让人)揭示在多址通信系统中CDMA技术的用途，列入于此，以作参考。

在上述专利中，揭示了多址技术，其中具有收发机的大量移动电话系统用户运用CDMA扩展频谱通信信号，通过卫星中继站或地面基站(也称为小区位置站；小区位置；或简称小区)进行通信。运用CDMA通信，可以重复使用频谱多次。运用CDMA可导致比运用其它多址技术所获得的更高的频谱效率，从而增加系统用户容量。

地面信道经历被称为Rayleigh衰落的信号衰落。从不同的物理环境反射的信号使地面信道信号具有Rayleigh衰落特性。结果，信号沿着许多方向以不同的传输延迟到达移动单元接收机。在通常用于移动无线通信(包括那些蜂窝状移动电话系统)的UHF频率带下，在不同路径上传输的信号之间可能具有明显的相位差异。信号的有危害的总和可能导致偶然的深衰落。

地面信道衰落是随着移动单元的物理环境而强烈地变化。移动单元的位置小的变化或环境小的变化可以改变所有信号传播路径的物理延迟，它还进一步导致每条路径的不同相位。例如，在通过环境中移动单元的移位可以导致快速衰落过程。例如，在850MHz蜂窝状射频带中，一般是在1英里/小时的车辆速度下，每秒发生一次衰落。如此严重的衰落可能对在地面信道中的信号形成极大的破坏性，从而导致劣质的通信质量。可将附加的发射机功率用于克服衰落问题。然而，功率的增加反过来影响用户(过量的功率消耗)和系统(干扰增强)。

在CDMA通信系统中，所有基站都用相同的宽频带信道来通信。一般，在FDMA方法中，把只一个频带分配给一个通信链路，例如，从基站到一个移动单元。然而，在CDMA系统中，还把提供处理增益的CDMA波形特性用于区别拥有相同频带的信号。此外，高速伪随机噪声(PN)调制所得公共信号的许多不同的传播路径在接收单元处被分别解调，假设在路径延迟之间的差超出PN子码持续时间，即，1/带宽。如果在CDMA系统中采用大约为1MHz的PN子码速率，那么可将全部扩展频谱处理增益(等于扩展频谱带宽与系统数据速率之比)用于区分路径延迟相差多于1微秒的路径。1微秒的路径延迟差异与大约1,000英尺的路径距离差异相对应。城市环境一般具有超过1微秒的路径延迟差异，而且在一些地区所报告的路径差异高达10-20微秒。

在窄带调制系统(诸如，传统电话系统所采用的模拟FM调制)中，多条路径的存在导致严重的多路径衰落。解决在FM系统中衰落的唯一方法是增加发射功率。然而，对于宽带CDMA调制，在解调过程中可能区分不同的路径。可将这种区分用于大大减小多路径衰落的严重性。

希望在这种通信系统中，提供一些形式的分集，它使系统进一步减小衰落影响。分集是减轻衰落的有害影响的一种方法。主要的三种分集是：时间分集、频率分集和空间分集。

通过重复运用、时间交叉、误码检测和校正(它是重复的一种形式)，可以获得最佳时间分集。本发明可以采用这些技术中的一种来作为时间分集形式。由于CDMA本身是宽带，所以CDMA提供频率分集形式(因为在宽的带宽中分布信号能量)。因此，频率选择衰落可能只影响CDMA信号带宽的一小部分。