[发明专利]自适应无线电系统

说明书

本发明涉及一种自适应无线电系统和用于在一个无线电系统中分配发射和接收支路的一种方法。无线电系统包括一组移动站和至少一个基站。在无线电系统中，至少基站包括一组独立的发射和接收支路以在基站和移动站之间传送信号。

附图中的图1表示了一个简化的UMTS(通用移动通信系统)的框图。一个移动站(MS)通过无线电路径与一个收发基站(BTS)通信，在图1中是和BTS1通信。基站子系统(BSS)由基站控制器(BSC)和在它的控制下的基站(BTS)组成。一个移动业务交换中心(MSC)通常控制一组基站控制器BSC。MSC和其它MSC通信，并经由一个网关移动业务交换中心(GMSC)，UMTS网被连接到其它网络例如公共交换电话网PSTN，另一个移动通信网PLMN或一个ISDN网ISDN。由图所示的移动通信系统是比如泛欧洲GSM系统或者UMTS系统(通用移动通信系统)。GSM系统通过TDMA技术(时分多址联接)实现而UMTS系统推荐通过时分多址联接技术(TDMA)或码分多址联接技术(CDMA)或者二者的组合，即所谓的混合系统来实现。

在装备TDMA技术的数字无线电系统，例如GSM或者UMTS系统中，一群移动站MS可以根据时分原理，使用相同的载频即无线电信道用于与基站BTS通信。载波被分成连接时帧，它们被进一步分成时隙，例如8，16或64时隙。这些时隙如所需要的被分配给用户。从网络的观点，一个载波因此可以被用于建立比如8，16或64个业务信道。例如在GSM系统中，信道宽度是200kHz而在UMTS系统中根据一个建议是1.6MHz。

码分多址联接CDMA无线电系统是以扩展频谱通信为基础。要被发射的数据信号由分配给用户的一个特殊的散列码倍增，由此传输扩展在宽带无线电信道上，例如是1.25，6.4或20MHz。这意味着同样的宽带无线电信道可以由几个用户使用用于以不同散列码处理的CDMA信号的同时传输。因此，在CDMA系统中，每个用户的专用散列码和在TDMA系统中的时隙在同样意义上产生了系统的业务信道。在接收结束时CDMA信号由用户的散列码去扩展，由此，获得一个窄带数字信号。在接收机上，其它用户的宽带信号对于所希望的信号表现为噪声。

在无线电系统中，现有技术要使用利用自适应天线的所谓SDMA技术(空分多址联接)，其中，例如当在基站上的天线波瓣根据移动站的位置被调节到所希望的方向时，用户可以根据它们被从基站所看到的地理位置被区别。利用SDMA技术由此改善在基站BTS和移动站MS之间的无线电连接的信号干扰比C/I或信噪比S/N，因此系统的整体容量增加。由于发射被定向发出到一个窄的地理区域，SDMA技术进一步改善了网络的频率效率，它意味着同样的频率可以被重新用于在另一个方向，甚至可能在相同基站的另一个连接。由于天线波瓣对准用户，在无线电链路上的多路传播的干扰效应被减小。

SDMA技术以在例如用于一个基站的发射和接收的相同的无线电连接上使用一些并行的接收机和发射机为基础，并且信号处理通常被数字地完成。在信号干扰比和/或信噪比上的改进通常是并行发射和接收支路数量越大则越好。所谓的自适应天线，即具有可变方向图并处理接收的信号的天线被用于监视经由无线电连接和基站通信的移动站，例如通过用某些现有技术方法，如关于CDMA系统，将基站天线波瓣定向发出到一个窄的地理区域，天线波瓣可以被定向发出到某个方向或几个方向，从中上述连接的最佳信号分量被接收。

一个自适应天线由数个天线振子构成的天线阵所组成，天线阵的方向图通过使天线振子的信号定相被动态地改变。这样的天线阵可以由无定向的或定向的天线振子组成，它们可以以直线或者平面的方式被排列。从自适应定向天线主波瓣的外侧到达的信号以由天线方向图相对于由主波瓣接收的信号所确定的比例被衰减。当自适应天线被应用时，由于更好的天线增益机接收信号的处理，选择的移动站MS可以在比普通低的发射功率上发射信号。发射和接收天线可以被分开，或者发射和接收可以被安排经由一个公共天线通过用一个双工滤波器使接收和发射电路相互隔离被进行。