[发明专利]定向无线电通信的方法与设备

说明书

本发明涉及定向无线电通信的一种方法与设备，其中第一站与第二站之间的信号只能在一定的方向中发送。特别是，而且毫无例外地，本发明适用于采用空分多址的蜂窝通信网络。

利用当前已实施的蜂窝通信网络，提供一个基本的发送接收机站(BTS)，发送指定给于一个给定的移动站(MS)的信号，该移动站可以是由该基本发送接收机站服务的一个移动电话，整个一个蜂窝或蜂窝扇区。然而，现在已经提出空分多址(SDMA)系统。在一个空分多址系统中，基本发送接收机站将不把指定给于一个给定的移动站的信号发送到整个蜂窝或蜂窝扇区，而是只在从移动站接收到信号的波束方向中发送信号。SDMA系统也允许基本发送接收机站确定从移动站接收到的信号的方向。

SDMA系统对于已有的系统可以有许多优点。特别是，因为由BTS发送的波束可只在特定的方向中发射，因此可以是相对地窄，发送接收机的功率可被集中在窄的波束中。可以相信，这导致了良好的信号噪声比，无论是从基本发送接收机站发送信号还是由基本发送接收机站接收信号。因此，作为基本发送接收机站定向性的一个结果，实现了由基本发送接收机站接收到的信号的信号干扰比方面的改善。而且，在发射方向中，BTS的定向性使得能量能够集中到窄的波束中，因而由BTS发送的信号能够用比通常的BTS所需的较低的功率水平达到远处的移动站。这样可使移动站能够在离基本发送接收机站较远的距离处成功地运行，这就意味着蜂窝网络中每个蜂窝或蜂窝扇区的尺寸可以增加。作为较大蜂窝尺寸的结果，所需基站的数目也可减少，导致较低的网络成本。SDMA系统一般需要许多天线部件，以便取得信号可以发送与接收的所需的许多不同的波束方向。许多天线部件的提供增加了BTS对接收信号的灵敏度。这意味着较大的蜂窝尺寸未给BTS从移动站接收信号带来不良影响。

SDMA系统还可以增加系统的容量，也就是可以同时由系统支持的移动站的数目被增加，这是由于通信的定向性质，意味着BTS将检测到较少来自采用相同频率的其它蜂窝中的移动站的干扰。当与一个有关的蜂窝中给定的MS通信时，BTS将对采用相同频率的其它蜂窝中的其它移动站产生较少干扰。

最后，可以相信，SMDA系统将使相同的频率可同时用于发送到位于相同蜂窝不同位置处的两个或甚至多个不同的移动站，这可以使可由蜂窝网络传送的通信量大大地增加。

SDMA系统可以在模拟与数字的蜂窝网络中实施，也可并入各种已有的标准中，例如GSM,DCS1800,TACS,AMPS和NMT。SDMA系统也可与其它已有的多址技术，例如时分多址(TDMA)，码分多址(CDMA)与频分多址(FDMA)技术一道使用。

采用SDMA系统的一个问题是信号发送到移动站的方向需要被确定。在某些环境中，相对窄的波束将被用来发送信号从基本发送接收机站到移动站。因此，移动站的方向需要被适当精确地确定。正如已知的那样，来自移动站的信号一般将沿着几个路径到达BTS。这许多路径通常称为多径。由于这种多径效应，由移动站发送的一个给定的信号可由基本发送接收机站从多于一个方向接收到。

另外一个问题是由BTS发送到移动站的信号的方向是根据由BTS从移动站接收到的上行信号确定的。可是，从移动站发送到BTS的上行信号的频率是与由BTS发送到移动站的信号所用的频率是不同的。在上行与下行信号中所使用的频率不同意味着在上行方向中通道的特性可以与下行方向中通道的特性不同。因此，为上行信号确定的最佳方向将不一定是下行信号的最佳方向。

因而本发明某些实施方案的目的是解决这些难处。

依据本发明的第一方面，提供了一种在移动通信网络中第一站与第二移动站之间定向无线电通信的方法，所述的方法包括以下步骤：

在第一站接收由第二站发送的通信数据，其中通信数据可通过一个或多个信号路径传播并作为一组来自一个或多个不同波束方向的信号被接收；

确定第一波束方向，相应于由所述的第一站从代表所述的信号路径中最短的一条接收到的所述信号中第一个信号的波束方向，确定第二波束方向，相应于所述的信号中具有最大信号强度的一个信号接收到的波束方向；和

在所述的第一与第二两个波束方向中从所述的第一站发送通信数据到所述的第二站，其中第一与第二波束方向是不同的。

通过在第一与第二两个波束方向中发送通信数据，信号从第一站到达第二站的概率被增加。优选的做法是，本方法包括在第一站为发送一个辐射波束规定许多波束方向的步骤，其中每个波束方向是可单独选取的。