专利名称：分集方法和基站设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线系统中的一种分集方法，该无线系统中收发信机与其它收发信机通过一根或多根天线所生成的辐射图(pattern)通信。
无线系统中不同收发信机之间的连接质量不断变化。所有的无线系统中都是如此，但在其中的一个收发信机是移动设备的无线系统中更为突出。信号质量会发生变化的典型系统是蜂房无线系统。在蜂房无线环境中，基站和用户终端之间的信号会经受不同的衰落和失真，这些正是开发新方法以减轻连接上干扰影响的原因。
无线系统中一般使用不同的分集方法，主要用来消除瑞利分布干扰。分集方法是指信号传输中使用多于一个信号分量的方法。从这些信号分量中可以选出在每个特定时刻提供最佳质量的分量，或者最好组合分量，从而得到最好的信号质量。
目前使用不同的分集方法。蜂房无线系统一般采用空间分集，其中使用多于一根天线来进行信号收发。其它已知的方法包括极化分集，‘抖动’，‘交换模式’和射束分集。这些分集方法在参考文献[1]—[5]中详细描述。参考文献清单列于本说明书的末尾。
这些分集方法中的多个(‘抖动’，‘交换模式’和射束分集)基于天线辐射图或射束方向的修改。这使得其性能取决于天线射束宽。此外，天线所接收的平均信号功率基本上取决于射束的方向，尤其在宏小区中更是如此。如果在例如两个射束上接收信号，一个射束所接收的信号的平均功率值远大于另一射束所接收信号的平均功率值，则会损失分集增益。因此，基于天线射束修改的分集方法依赖于环境，在宏小区中更是如此。
极化分集基于两个不同极，即水平集和垂直集的使用，文献[5]指出，它也对环境非常敏感。不同极的平均接收功率值是不同的，这主要是因为缺乏反射。移动台天线方向与垂直方向的夹角对该极化分集的性能也非常重要。
空间分集的主要缺点是它的操作需要多于一根天线，增加了成本且使得天线的定位较为麻烦，尤其在宏小区环境中更是如此。
本发明的目的是提供一种分集方法，该方法可以很好地改进分集，且不象已知方法那样依赖于环境。本发明的另一目的是提供一种易于定位的设备，通过它可以以较低的成本改进分集。
这通过前序中描述的方法实现，其特征在于，利用收发信机的天线生成两个或多个辐射图，这些辐射图具有相同的功率辐射图和不同的相位辐射图。
本发明还涉及一种基站设备，包括用以生成辐射图的一根或多根天线，基站利用这些辐射图与其覆盖区中的用户终端通信。本发明的基站设备的特征在于，基站包括这样的装置，该装置利用天线生成两个或多个辐射图，这些辐射图具有相同的功率辐射图和不同的相位辐射图。
本发明方案具有多个优点。本发明方案避免了不同天线射束具有不同平均功率值的情况。因此，本发明方案不象现有方法那样依赖于环境。在本发明的一种优选实施例中，天线射束可以利用一个小型天线来发射。分集实现也不依赖于天线参数，例如射束宽度或方向，这些因素可以相应地按照覆盖方面的考虑予以优化。
下面结合按照附图的例子，详细描述本发明，附图中
图1示出了可以应用本发明的无线系统的一个例子；图2示出了相位辐射图的一个例子；图3示出了实现本发明的收发信机的第一例子，以及图4示出了实现本发明的收发信机的第二例子。
本发明的分集实现方案可以应用于收发信机彼此通过无线路径通信的任何无线系统。一种这样的无线系统是蜂房无线系统，它一般包括多个小区，每个小区包括与其区域内的用户终端通信的一个基站。下面以蜂房无线系统，更确切地说，是该系统的基站设备为例来描述本发明，但是，本发明并不局限于此。
图1示出了可以应用本发明的无线系统的一个例子。该图示出了基站100，以及通过一根或多根天线108所生成的辐射图110到116与该基站通信的多个用户终端102到106。
实现天线108的一种已知方式是组成具有多个天线元件的天线，待发送的信号可以施加在这些天线元件上。每个元件可以根据需要进行加权，从而实现所需的辐射图。在接收方向进行相同操作。通过对元件赋以不同权值，可以生成不同的辐射图。这种方式下，同一天线可用于生成多个所需方向上的不同天线射束，或者实现全方向天线方向图。由多个元件组成的天线也可以称为天线组，尽管没有涉及多个不同的天线，而是由多个元件组成的一根天线。
本创新方案的基本思想是，收发信机的天线用于生成两个或多个辐射图，这些辐射图具有相同的功率辐射图和不同的相位辐射图。按照本申请，生成的辐射图可以是全方向的116，或者类射束的110到114。辐射图可以在水平或垂直方向上，或者这两个方向上都保持一致。
本发明优选实施例中使用的天线是一组天线，即它包括一组天线元件，这些天线元件可以通过上述加权系数予以控制。选择天线组的加权系数，使得生成的两个或多个辐射图具有相同的功率辐射图和不同的相位辐射图。
让我们考察图2，示出了功率辐射图相同的两个全方向天线方向图的相位辐射图。该图的水平轴示出了水平角，垂直轴示出了相位，还示出了两个相位辐射图150，152。该图的相位图可以例如通过8元件天线组生成。可以看出，除了少数角度之外，相位并不一致。
让我们接着考察在接收方向上按照本发明的分集使用。分集的使用有多种方案。第一方案使用一个接收机。为简洁起见，让我们假定实现的两个辐射图具有一致的功率辐射图，而相位辐射图不同。在接收时，收发信机通过一个相位辐射图瞬时接收信号，并测量信号质量，通过另一相位辐射图瞬时接收信号，并测量信号质量，然后选择提供较好质量的辐射图。天线元件的控制可以例如通过数字信号处理来实现。
另一方案中，在接收时，收发信机通过多个不同的相位辐射图连续接收，并对接收信号进行有利组合。在这种情况下，接收机设备必须包括两个不同的接收机，对这两个接收机的接收信号进行组合。
下面让我们考察实现本发明方案的基站设备。图3示出了实现本发明的设备的第一例子的接收机侧。该设备包括天线组200，包括多个天线元件202到206。天线元件连接到加权装置208，后者对天线元件接收的信号进行所需加权。加权装置可以通过本领域技术人员众所周知的方法实现。信号从加权装置输送到射频部件210，后者将信号转换成基频或中频。信号从射频部件进一步输送到基频部件212，其中对信号进行其它处理，例如信道解码，去交织和语音解码。这些措施对本发明并不重要。需要指出的是，加权装置208和射频部件210的位置可以不同，即加权可以在射频部件之后进行。因此，对本领域技术人员而言，加权显然可以是数字或模拟的。进行加权的时刻对本发明并不重要。
该设备还包括控制装置214，控制其它设备部件的操作。控制装置可以通过编程实现了本发明所需步骤的普通处理器或信号处理器来实现。控制装置还可以由多个部件或作为ASIC电路来实现。控制装置214还控制加权装置208和射频装置210，使得通过一个相位辐射图瞬时接收信号，并对信号质量进行测量，通过另一相位辐射图瞬时接收信号，并再次测量信号质量。控制装置214根据测量结果选择提供较好接收质量的辐射图。可以快速地连续进行这些测量，无线信道中的传播环境没有时间变化。
下面让我们考察实现本发明方案的第二实施例的基站设备。图4示出了实现本发明的设备的另一例子的接收侧。该设备包括由多个天线元件202到206组成的天线组200。天线元件连接到加权装置208，其中对天线元件所接收的信号进行所需加权。信号从加权装置输送到射频部件300，302，其中将信号转换成基频或中频。信号从射频部件300，302进一步输送到基频部件304，其中对信号进行其它处理，例如信道解码，去交织和语音解码。这些措施对本发明并不重要。需要指出的是，加权装置和射频部件的位置可以不同，即加权可以在射频部件之后进行。因此，对本领域技术人员而言，加权显然可以是数字或模拟的。
该设备还包括控制装置214，用以控制其它设备部件的操作。在本发明的这种实施例中，控制装置214控制射频装置300，302，使得信号可以通过两个不同的相位辐射图连续接收。这两个信号可以在基频部件304中处理，基本部件304包括装置306，用以利用已知的组合方法对信号进行有利组合。对本领域技术人员而言，信号组合显然也可以通过射频部件实现。尽管该例子仅描述了两个信号和相位图的组合，但本发明自然并不局限于此，而是可以存在多个相位图。
尽管以上结合按照附图的例子描述了本发明，但显然本发明并不局限于此，而是可以在后附权利要求书所公开的创新思想的范围内，通过多种方式予以改进。
参考文献[1]O.Norklit，J.Andersen移动无线环境和自适应天线，Proc.
IEEE PIMRC，1994年9月，725到728页[2]O.Norklit，C.Eggers，J.Andersen多径环境中的抖动分集，Proc.45thIEEE Veh.Tech.Conf.，芝加哥，1993，853到857页[3]T.Aubrey，P.White交换模型分集天线的比较，Proc.43rdIEEE Veh.Tech.Conf.，Secausus，89到92页[4]K.Nikoskinen，J.Lempiinen，K.Heiska微小区环境中的射束分集模拟，Proc.AP-S/URSI国际研讨会，Baltimore，1996，卷1，449到452页[5]A.Turkmani，A.Arowojolu，P.Jefford，C.Kellett1800MHz上两分支空间和极化分集方案性能的经验性评估
权利要求
1.无线系统中的一种分集方法，该无线系统中收发信机(100到106)与其它收发信机通过一根或多根天线所生成的辐射图(110到116)通信，其特征在于，利用收发信机的天线生成两个或多个辐射图，这些辐射图具有相同的功率辐射图和不同的相位辐射图。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，无线系统包括多个基站(100)和用户终端(102到106)，这些基站与其区域内的用户终端通信，基站在收发方向上使用的辐射图都具有不同的相位辐射图。
3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，所生成的辐射图是全方向的(116)。
4.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，所生成的辐射图基本上类似射束(110到114)。
5.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，收发信机所使用的天线(200)由一组天线元件(202到206)组成，并且一根天线用于生成两个或多个辐射图，这些辐射图具有相同的功率辐射图和不同的相位辐射图。
6.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，在接收时，收发信机通过一个相位辐射图瞬时接收信号，并测量信号质量，通过另一相位辐射图瞬时接收信号，并测量信号质量，然后选择提供较好质量的辐射图。
7.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，在接收时，收发信机通过多个不同的相位辐射图连续接收，并对接收信号进行有利组合。
8.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，辐射图可以在水平或垂直方向上，或者在这两个方向上都保持一致。
9.一种基站设备，包括用以生成辐射图(110到116)的一根或多根天线(200)，基站(100)利用这些辐射图与其覆盖区中的用户终端(102到106)通信，其特征在于，基站包括装置(208，214)，该装置利用天线生成两个或多个辐射图，这些辐射图具有相同的功率辐射图和不同的相位辐射图。
10.根据权利要求9的基站设备，其特征在于，基站中采用的天线(200)包括多个天线元件(202到206)，并且基站包括装置(208，214)，该装置利用天线生成两个或多个辐射图，这些辐射图具有相同的功率辐射图和不同的相位辐射图。
全文摘要
本发明涉及蜂房无线系统中的一种基站设备和一种分集方法，该蜂房无线系统中收发信机(100到106)与其它收发信机通过一根或多根天线所生成的辐射图(110到116)通信。为了得到良好的分集增益，在本发明的方法中，最好利用收发信机的天线生成两个或多个辐射图，这些辐射图具有相同的功率辐射图和不同的相位辐射图。
文档编号H04B7/02GK1240073SQ97180535
公开日1999年12月29日 申请日期1997年12月9日 优先权日1996年12月10日
发明者朱卡·莱姆皮安宁, 凯吉奥·尼科斯金宁, 朱哈·朱涂宁 申请人:诺基亚电信公司