[发明专利]测定信号到达的角度

说明书

本发明一般地涉及无线通信系统并且，特别地，涉及一种方法和装置，用于测定由在一个无线通信系统中的一个远方单元所发送的信号的到达角度。

众所周知，使用一种基于幅度差值的到达角度估计方法(AD-AOA)可以测定在一个无线通信系统中的一个远方单元的位置。在授予Imazeki的美国专利第4,636,796号《无线电测向系统》以及授予Nossen的美国专利第4,833,478号《自动测向器天线阵列》中，叙述了这样一种AD-AOA定位方法。这两份专利作为参考文献已被收入本文。根据这样一种方法，通过分析在一个基站中介于多个天线之间的诸幅度差值，就能测定从一个远方单元发送过来的信号的到达角度。在图1-2中说明了这样一种方法。如图1所示，被划分为扇区的基站101包括多组天线103-113，它们接收从远方单元117发送过来的信号115。显而易见，在扇区α中的天线103和105将以不同于在扇区β中的天线107和109的到达角度来接收信号117。因此，在扇区α中的天线也将以不同于在扇区β中的天线的幅度来接收信号117。正是利用在不同的天线中信号117的接收幅度的差值来测定信号117的到达角度。

图2说明作为到达角度的一个函数的信号117的衰减。如图所示，在中心线(或最大增益方向)处，处于扇区α中105°小区站点处的天线具有大约11dB的增益。从中心线偏移20°，增益略有降低，但是，处于扇区β的天线在偏离其中心线100°的这个到达角度上仅有1dB的增益，由此导致10dB的信号差值。随着信号117的到达角度远离扇区α而靠近扇区β，这个差值将逐渐减少。在AD-AOA测定方法中，正是利用了在每一个扇区天线中介于信号幅度之间的这种关系。可以利用一份对照表来建立所测得的幅度差值与一个到达角度之间的等同关系。

在一个陆地移动通信环境中，来自各远方单元的接收信号经受着多径散射。换句话说，由一个用户发送的一组信号在它被一部接收机接收之前经受了多径反射，并且这些反射引起即将被接收机所接收的已发射信号的“回声”。这些回声通常具有不同幅度和不同时延，由此导致从每一个用户处接收的一组信号实际上包含多个信号(一个首先到达的信号，或标记，及其回声)，每一个信号都具有一个不同的幅度，到达角度，以及时延。由于现有技术的AD-AOA方法没有考虑这样的多径散射，使得一个到达角度的任何测定都受到多径散射的污染。相应地，现有技术的AD-AOA方法不能保证在所有天线上的接收机增益都相等。由于不能做到这一点，所以，所测得的任何到达角度都叠加了可察觉的误差。

由于现有技术的各种AD-AOA方法都没有考虑多径散射，以及不能保证在所有天线上的接收机增益都相等，使得现有技术的各种AD-AOA干涉方法在任何到达角度的估计上都是有缺陷的。因此，需要有一种用测定在一个无线通信系统中来自远方单元(的信号)的到达角度的方法与装置，这种方法与装置由于考虑到接收信号的多径发射，还考虑到不均等的诸接收机增益，从而获得改进了的AD-AOA估计。

图1说明在一个无线通信系统中，基于幅度差值的到达角度(AD-AOA)测定方法的使用。

图2说明作为到达角度的一个函数的射频(RF)信号的衰减。

图3是根据本发明的优选实施例的一个通信系统的方框图。

图4说明经受着多径发射的一组射频信号的接收。

图5是根据本发明的优选实施例的、示于图3的放大器的方框图。

图6是说明根据本发明的优选实施例的、示于图3的基站的工作情况的流程图。

总的来说，通过利用基于幅度差值的到达角度估计(AD-AOA)方法，可以测定在一个无线通信系统中的一个远方单元的位置。尤其是，来自一组已经经受了多径散射的信号的一束标记射线被多组天线所接收。在每一组天线处所接收的诸标记射线被一个信号组合器与平均器加以组合。信号组合器与平均器随即在多个功率控制分组上求出已叠加的标记射线的能量的平均值，以测定已叠加的标记射线的一个精确的能量水平。已叠加的标记射线的能量平均值，连同在其他扇区的已叠加的标记射线的能量平均值一起，随即被输出到一部AOA计算机。对从每一个扇区接收的已叠加的标记射线的能量数值进行分析，以测定一个适当的到达角度。