CN1158547A - 无线基站 - Google Patents

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Abstract

一种便携电话系统的无线基站，用于通过发送无线电波设立服务区，以便与服务区中的多个移动站进行通信。该无线基站包括多个天线，和用于控制一个将以预定的间隔被时分地发送的控制数据信号的发送的控制装置，其方式是利用多个天线将控制数据信号发送到多个方向，在每个方向上每个天线的射束被缩窄以给出方向性，并在向各个方向的发送中给出偏移，以便将控制数据信号以彼此不同的相位发送到各个方向。

Description

无线基站
本发明涉及便携电话系统。
传统上，在便携电话系统中，无线基站以预定的时分间隔发送控制数据，从而执行与该服务区中的多个移动站的通信。在发送的情况中，数据经过唯一的天线全方位地送出。相反，在接收的情况中是利用多个天线执行分集接收。
但是，在传统的控制数据的全方位发送中，发送能量被分散，从而使可通信区的半径受限。因而有必要使用大输出功率的放大器，但此种大功率放大器是昂贵的。
而且，接收系统中用于分集接收有多个天线，而发送系统中仅有一个天线。因此，发送所利用天线的构形不同于接收。因此，在发送和接收之间的天线构形有时是不平衡的。
本发明的目的是解决上述问题，提供一个便携电话系统的无线基站，该系统在发送和接收之间是平衡的，改善了通话的质量，等等。
为实现上述的目标，根据本发明，一个便携电话系统的无线基站具有多个天线，并被设计用来通过无线电波的发射来建立一服务区，以便与存在于该服务区中的多个移动站进行无线通信，在该无线基站中提供有控制装置，用于控制一个将以预定的间隔被时分地发送的控制数据信号的发送，其方式是通过利用多个天线将控制数据信号发送到多个方向，在每个方向上每个天线的射束被缩窄以给出方向性，并且在向各个方向的发送中给出偏移，以便将控制数据信号以彼此不同的相位发送到各个方向。
最好是将不同方向的偏移置成N/m(ms)，其中N(ms)表示预定的间隔，而m表示多个方向的数目。
图1A和1B是解释本发明的原理的示意图，图1A是图象示意图，表示具有n个接收控制数据的天线的无线基站的区域A至D，而图1B是一个定时图，表示在区域A至D各自方向上的控制数据的发送定时；以及
图2示出了根据本发明的利用4个天线ANT1至ANT4的数字便携电话系统的无线基站的一个实施例。
在本发明的一个实施例中，便携电话系统的无线基站具有多个天线(数目为n)，并被设计用来通过无线电波的发送建立服务区域，以便与该服务区中存在的多个移动站进行无线通信。该无线基站具有控制装置，用于控制将以预定的间隔(即Nms)被时分地发送的控制数据信号的发送，其方式是通过利用n个天线将控制数据信号发送到多个方向，即m个方向，在每个方向上每个天线的射束被缩窄以给出方向性，并在向m个方向的发送中给出偏移N/m(ms)，以便将控制数据信号以彼此不同的相位发送到各个方向。
就是说，在具有n个天线的便携电话系统的基站中，并非利用这n个天线全方位地发送控制数据，而是在通过缩窄n个天线的射束而获得的m个方向上按照方向性时分地发送控制数据。此时，当控制数据的间歇发送间隔被选为N(ms)时，则在发送中对各天线给出N/m(ms)的偏移，以使控制数据按这些方向性发送。
例如，在数字便携电话系统中，基站以预定的间隔Nms把控制数据间歇地发送到扩展终端。当基站包括n个天线时，欲被送到分别的n个天线的信号的相位通过给定到分别的n个天线的N/m(ms)的偏移来控制，以使得射束在所希望的m个方向上被缩窄，且控制数据以N(ms)的间隔发送。此时，是在将方向性给定到各方向的状态下执行发送的，发送能量在各方向上汇集，以使控制数据所能达到的区域被扩展。而且，由于在发送和接收中的通话中的射束变窄，所以可以扩展服务区。
为了简化说明，下面的描述只是涉及通过利用多个天线(数目为n)将射束在四个方向(即m＝4)上缩窄以形成一个控制区的情况。虽然不对天线的数目作特别的限定，但对应于本情况中的方向的情况(m＝4)，适于选n＝4。而且在此情况中，当利用接收系统中的四个天线作分集接收时，在发射和接收中的天线构形彼此吻合，以使发送和接收相互平衡。
图1A和1B是表示本发明原理的示意图，图1A是表示具有发送控制数据的n个天线的无线基站的区域A-D象图。图1B是在区域A-D的各自方向上的控制数据的发送定时的定时图。如图1A所示，各射束被缩窄以在四个方向上提供方向性，以便形成控制数据要被发至的四个区A-D。无线基站被放置在区域A-D彼此重叠部分的中心。可以通过控制各天线的方向性而改变区域A-D的每一个的形状和方向。可以通过控制每个天线的功率放大器的输出改变区域A-D的每一个的面积。可利用公知的技术控制天线的方向性以及放大器的功率输出。
待被送到n个天线的控制数据的相位按图1B所示受控，以使相同的控制数据在区域A至D的四个方向上发送，四个方向之间的相位不同。此情况中，当间歇发送的间隔选为100ms时，在四个方向中形成的相位偏移是N/m＝25ms。
图2的框图表示根据本发明一个实施例的数字便携电话系统的无线基站的结构。该无线基站带有四个天线ANT1-ANT4，并包括接收系统模块1、发送系统模块2、调制解调部分3、控制部分4、电源部分5和一个发送-接收转换开关6。
对应于不同的四个天线ANT1-ANT4，接收系统模块1包括四个低噪声放大器LNA，用于放大接收到的无线电波；四个降频转换器D/C，用于转换从各放大器LNA来的输入信号的频率；以及四个模拟-数字转换器A/D，用于将从降频转换器D/C来的输入信号分别转换成数字信号。
对应于分别的四个天线ANT1-ANT4，发送系统模块2包括四个数字-模拟转换器D/A，用于把从调制解调部分3提供的数字调制信号分别转换成模拟信号；四个升频转换器U/C，用于把如此获得的模拟信号的频率分别转换成发射频率；以及四个功率放大器PA，用于分别放大发送功率。
调制解调部分3包括多个CPU，以便通过对于发送/接收数据的调制/解调以及通过数字信号处理执行相位控制。调制解调部分3的控制操作的执行方式如下。例如，在接收系统模块1的最后一级上转换的数字信号上执行组合和解调，以便增加数字信号的比率D/U(即所希望的波与不希望的波(干扰波)之比)。而且，计算每个天线处的接收相位，并进行控制以使得在天线末端的相位与发送之时的接收相位完全一致。通过这一控制操作，给出用于发送以及接收的朝向扩展端的方向性。而且，在干扰和延迟波的到达方向上形成零点，从而抑制了这些不希望的电波。而且，欲被加到每个天线上的信号的相位被控制，以便在所希望的方向上给出方向性，以便使发送能以射束充分窄的状态进行。而且，有可能减少到任何其它基站和除去与本基站进行通话或执行数字交换的扩展终端之外的和扩展终端的下行干扰。
控制部分4包括多个CPU以便控制整个基站。控制部分4的控制操作以下述方式执行。控制部分4给出涉及必要参数和定时的指令到调制解调部分3，并处理在调制解调部分3中接收并调制的数据。而且，控制部分4产生待被发送到空中的数据并将产生的数据传送到调制解调部分3。根据本发明，控制部分4特别指定N的值，该值代表控制数据的间歇发送的间隔；以及m的值，该值表示将要提供的射束的方向性的数目。具体地，在前述图1A的例中，控制部分4给出对于调制解调部分3的指示，以便使得射束方向性的数目m等于4，区域A至D的各自的方向性彼此相差90°，在区域A至D的方向性的方向上，射束分别被缩窄。控制部分4还给出对于调制解调部分3的进一步的指示，使控制数据的间歇发送的间隔时间N等于100ms。在此情况中，控制部分4每100ms把控制数据送到调制解调部分3。根据间隔N，天线数目n，射束方向数m以及偏移量N/m，调制解调部分3对于每一个天线执行方向性控制和间歇发送控制。而且，控制部分4还执行对于ISDN(综合业务数字网)和PSTN(公用交换电话网(模拟))的接口处理。
现以图1和2为基础描述调制解调部分3的间歇发送控制。该调制解调部分3中包括多个CPU，以起到软件定时器的功能，在由控制部分4指示的N＝100ms和m＝4个方向性的基础上具有100ms的间歇发送间隔以及针对各天线的25ms的偏移。调制解调部分3按以下步骤发出控制数据。
调制解调部分3向控制部分4给出对于将要发出的控制数据的请求，并从控制部分4接收该控制数据(步骤1)。
由于用于发出控制数据的定时是从控制部分4指示的，所以，调制解调部分3按照图1B示出的定时把在上述步骤1中获得的控制数据发出到区域A。与此同时，调制解调部分3起动100ms和25ms的软件定时器(步骤2)。
在25ms的软定时达到之后(即在以区域A的方向发出控制数据25ms之后)，调制解调部分3如图1B所示在区域B的方向上发出相同的控制数据。与此同时，调制解调部分3启动25ms的软件定时器(步骤3)。
在25ms的软定时达到之后(即在以区域B的方向发出控制数据25ms之后)，调制解调部分3如图1B所示在区域C的方向发出相同的控制数据。与此同时，调制解调部分3启动25ms的软件定时器(步骤4)。
在25ms的软定时达到之后(即在以区域C的方向发出控制数据25ms之后)，调制解调部分3如图1B所示在区域D的方向发出相同的控制数据。与此同时，调制解调部分3启动25ms的软件定时器(步骤5)
在100ms的软定时结束之后，调制解调部分3重复步骤1-5。
本发明具有如下的作用。
当发送控制数据时，其发送是在方向性给定的状态下执行，从而集结了能量。因而下行发送被扩展。而且通过抑制延迟波，可以扩展接收区域，服务区域可被扩展，并且当基站设立在业务少的地点时，可以减少能要设立的基站数目。因而本发明在造价上有相应的优点。
可以用与接收系统相同的天线构形执行发射，因而由于天线的可换性，发射与接收彼此平衡，从而改善了通话质量。
由于服务区域被扩展，可减少释放延迟的次数，以便提高通话质量。
由于大体上可保证与传统方式相同的服务区，对于每一天线可以使用的小功率输出、小尺寸和低造价的放大器。
由于在发送和接收中可以给定方向性，因而有可能降低由于多路径效应引起的衰落。同时可能抑制延迟波。所以，也可以在控制数据中获得分集效应，以有助于通话质量的改善及增大服务区。
可以使控制数据的发送区和服务区彼此完全一样。
可自由地设置方向性。因此，不仅可将方向性给定到朝向扩展终端的方向，而且可将零点给到干扰波的方向，而方向性的峰值不朝向扩展终端，以便改善通话质量并防止由于干扰波引起的服务区的减小。

Claims (2)

1、一个便携电话系统的无线基站，设计用来通过无线电波的发射建立服务区，以便与所说服务区内存在的多个移动站进行通信，所说的无线基站包括：
多个天线；以及
控制装置，用于控制一个将以预定的间隔被时分地发送的控制数据信号的发送；
其中所说的控制数据信号是用所说的多个天线在多个方向上发送的；
在每个方向上所说多个天线的射束被缩窄，以给出方向性；以及
在向各个方向的发送中给出一个偏移，以便将所说的控制数据信号以彼此不同的相位发送到所说的方向。
2、根据权利要求1的无线基站，其中当所说预定间隔以N(ms)表示而所说的多个方向数目以m表示时，所说的针对各方向的偏移设置为N/m(ms)。
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