專利名稱：使用天線陣在基站極化分集的方法和裝置的制作方法
發(fā)明的領(lǐng)域本發(fā)明一般涉及通信系統(tǒng)，并且更具體涉及蜂窩無線通信系統(tǒng)。
本發(fā)明的背景蜂窩通信系統(tǒng)一般用于為多個移動單元或用戶提供語音和數(shù)據(jù)通信。模擬蜂窩系統(tǒng)，如AMPS、ETACS、NMT-450和NMT-900，已經(jīng)在世界范圍內(nèi)成功地開發(fā)出來。近來，數(shù)字蜂窩系統(tǒng)，如北美的IS-54B和泛歐的GSM系統(tǒng)已經(jīng)引入。這些以及其它系統(tǒng)都在Balston等著Artech House，Norwood，MA.，1993出版的“Cellular Radio System”一書中有所描述。
頻率復(fù)用在蜂窩技術(shù)中普遍使用，其中頻率組被分配在稱為服務(wù)小區(qū)的有限地理覆蓋區(qū)域內(nèi)使用。包括同樣頻率組的蜂窩在地理上是分離的，以便允許不同服務(wù)小區(qū)中的移動單元同時使用相同頻率而不彼此干擾。這樣，只有幾百個頻率的系統(tǒng)就可以服務(wù)成千上萬用戶。例如，在美國，聯(lián)邦政府已經(jīng)為蜂窩通信分配了一塊UHF頻譜，該頻譜又被進(jìn)一步細(xì)分為稱為信道的窄頻段對。成對的信道來自頻率雙工方案，其中每對中的發(fā)射和接收頻率相差45MHz。當(dāng)前在美國，有832個30KHz寬的無線信道分配給蜂窩移動通信。為了克服這種模擬系統(tǒng)的容量限制，已經(jīng)提出了一種命名為IS-54B的數(shù)字傳輸標(biāo)準(zhǔn)，在那里這些頻道又被細(xì)分為3個時隙。
如

圖1所說明的，現(xiàn)有技術(shù)的蜂窩通信系統(tǒng)20包括一個或多個移動站或單元21，一個或多個基站23和移動電話交換局(MSTO)25。雖然在圖1中只畫出了3個服務(wù)小區(qū)36，一個典型的蜂窩網(wǎng)絡(luò)可以包括幾百個基站，幾千個移動站和對于一個MTSO。每個服務(wù)小區(qū)將有分配給它的一個或多個專用控制信道和一個或多個語音信道。一個典型服務(wù)小區(qū)可以具有，例如，一個控制信道和21個語音/數(shù)據(jù)或業(yè)務(wù)信道?？刂菩诺朗菍Ｓ眯诺溃糜趥鬏敺?wù)小區(qū)標(biāo)識和尋呼信息。業(yè)務(wù)信道攜帶語音和數(shù)據(jù)信息。
MTSO25是整個蜂窩網(wǎng)絡(luò)20的中心協(xié)調(diào)單元。它典型地包括蜂窩處理器28、蜂窩交換機(jī)29并且還提供到公用電話交換網(wǎng)(PSTN)的接口30。通過蜂窩網(wǎng)絡(luò)20，可以在兩個移動站21或一個移動站21和地面線路電話用戶33之間完成雙工無線通信鏈路32?；?2的功能一般是處理和移動站21的無線通信。在這個能力上，基站23對數(shù)據(jù)和語音信號主要行使如中繼站的職責(zé)?；?3還監(jiān)管鏈路32的質(zhì)量并且監(jiān)視從移動站21接收的信號強(qiáng)度。
圖2概要地說明了現(xiàn)有技術(shù)的典型基站23，它作為一個例子表示了Ericsson Telecom AB，Stockholm，Sweden為CMS8800蜂窩移動電話系統(tǒng)制造的型號為RBS882的功能性組件。這個模擬蜂窩網(wǎng)絡(luò)的完整描述在Ericsson Telecom AB出版的出版號為EN/LZT 101908 R2B的出版物中提供。
現(xiàn)在沿著很多高速公路總能看到，基站23包括一個控制單元34和一個天線塔35。控制單元34包括基站電子設(shè)備并且通常放置在塔的基座中或附近的一個堅(jiān)固盒子中。在這個盒子中的是無線控制組(ORG)37、交換無線接口(ERI)38和轉(zhuǎn)換AC電網(wǎng)來的電能以為基站23中的每個獨(dú)立組件供電的主電源41，和備用電源42。
ERI38在MTSO25和基站23之間提供信號。ERI38從RCG37接收數(shù)據(jù)并且在專用MTSO-BS鏈路45上將它傳輸?shù)組TSO25。在反向，ERI38從MTSO25接收數(shù)據(jù)并且將它發(fā)送到RCG37以便隨后傳輸?shù)揭苿诱?1。
無線控制組37包括完成無線通信所必須的電子設(shè)備。圖3中示出了現(xiàn)有技術(shù)RCG37的功能性框圖。所示的配置圖示說明了一個控制信道發(fā)射/接收模塊(TRM)51、多個語音信道TRMs52和一個信號強(qiáng)度接收機(jī)53，這是服務(wù)一個服務(wù)小區(qū)或一個服務(wù)小區(qū)的扇區(qū)所要求的典型配置。每個TRM51、52包括各自的發(fā)射機(jī)54、接收機(jī)55和控制單元57。TRMs51、52一般不是頻率可變的，而是只在一個預(yù)定的信道上工作。來自ERI38的控制信號是由各個控制單元57接收的。語音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信號通過分開的接口傳送到ERI38。
每個單獨(dú)的控制和語音發(fā)射機(jī)54連接到發(fā)射合路器58。發(fā)射合路器將所有輸入信號合路為一個輸出，通過同軸電纜62送到發(fā)射天線63。通過使用合路器58，典型地可以將16個發(fā)射機(jī)54連接到一個公共發(fā)射天線63。使用合路器58是因?yàn)橛脕碇翁炀€的桿子或塔上的空間常常需要額外的費(fèi)用。在一種極端的情況下，可能要求一根桿子支持多于100個無線信道。
在接收端，兩個接收天線65中的每一個都連接到各自的接收合路器66A、66B，在那里根據(jù)頻率將接收的信號分離并且傳到每個TRMs51、52中的獨(dú)立接收機(jī)55。兩個接收天線65典型地在塔上間隔3到5米，以便它們接收到具有不相關(guān)衰落圖樣的信號，藉此提供空間分集接收。在預(yù)檢測和后檢測方面都有很多常規(guī)技術(shù)，例如McGraw-Hill1992年出版的William C.Y.Lee所著的“Mobile Communications engineering”一書的第10章中所描述的。
典型基站23的一個明顯特征就是天線塔35。為了獲得合理的覆蓋區(qū)域，希望將天線63、65安裝在距地面相同的高度上?，F(xiàn)在再參考圖4A的現(xiàn)有技術(shù)原理方案視圖說明，在鄉(xiāng)村地區(qū)，塔35通常位于服務(wù)小區(qū)36的中心藉此提供全向覆蓋。在一個全向服務(wù)小區(qū)中，控制信道和活動語音信道在服務(wù)小區(qū)的全部區(qū)域中廣播—通常通過單一天線。圖4B的原理圖表示的是現(xiàn)有技術(shù)中使用的扇區(qū)天線系統(tǒng)，這樣可以更密集地分布基站23。扇區(qū)化要求使用諸如圖4B中所說明具有120度輻射圖的方向性天線70。每個扇區(qū)71本身就是具有它自己的控制信道和業(yè)務(wù)信道的服務(wù)小區(qū)。注意“信道”可以指模擬系統(tǒng)中的特定載頻或如IS-54和GSM這樣的混合TDM/FDMA系統(tǒng)中的特定載波/時隙組合。
圖5A說明如上所述的現(xiàn)有技術(shù)的典型天線系統(tǒng)。圖5B說明迄今所討論的兩種類型的現(xiàn)有技術(shù)天線—全向天線，如雙極子66，和例如還包括反射器64的方向性扇區(qū)天線70。應(yīng)該理解對于給定的基站，發(fā)射和接收天線典型地是相同的類型。
已經(jīng)提出在蜂窩通信系統(tǒng)中使用掃描相控陣天線。例如，Stapleton，etal.，A Cellular Base Phased Array Antenna System，Proceedings of the 93rdIEEE VTC，pp.93-96描述了一個提供360度掃描能力的單極輻射子圓形陣。為了提供空間分集，Stapleton的天線是這樣指定的，每個輻射子具有在分配給服務(wù)小區(qū)的每個信道上發(fā)射的潛力。
應(yīng)該注意，當(dāng)前無源微帶陣也可以用于蜂窩基站。例如，Herisau，Switzerland的Huber+Suhner AG制造的類型1390.41.0009就是一個用于蜂窩基站的具有尖銳角波束的7元線性極化平板無源天線。這個陣可以代替典型雙極子天線并且更適合于建筑物或其它平面旁邊的位置。在Huber+Shuner出版的應(yīng)用備忘錄20.3中顯示可以通過使用將信號的一部分分配到幾個獨(dú)立面上的功分器來獲得寬廣的區(qū)域覆蓋。
盡管蜂窩系統(tǒng)基站接收天線中的空間分集具有理論優(yōu)點(diǎn)，但是并不是總能獲得足夠的分離。換句話說，天線塔可能不允許接收天線的足夠物理分離以獲得接收信號的不相關(guān)衰落。另外，線性極化移動天線的方向也不可能總對準(zhǔn)典型的基站垂直極化接收天線。此外，在移動站的接收也會受到衰落的影響。
本發(fā)明的內(nèi)容考慮到前面的背景，因此本發(fā)明的一個目的是提供一種蜂窩通信系統(tǒng)基站，該基站能夠提供與移動站的增強(qiáng)通信，特別是考慮到衰落和/或移動天線不定向的情況。
本發(fā)明的這個和其它目的、優(yōu)點(diǎn)以及特性是由包括接收第一和第二極化的第一和第二天線陣，連接到第一和第二天線陣分別處理來自移動站的第一和第二接收信號以在極化分集接收的基礎(chǔ)上產(chǎn)生增強(qiáng)質(zhì)量輸出接收信號的極化分集接收機(jī)的基站提供的。更具體的，第一天線陣包括第一多個接收天線元，優(yōu)選地接收具有第一極化的信號并且按預(yù)定的圖樣排列以定義第一接收覆蓋區(qū)域。類似地，第二天線陣優(yōu)選地包括第二多個接收天線元，接收具有不同于第一極化的第二極化信號并且按預(yù)定的圖樣排列以定義第二接收覆蓋區(qū)域。優(yōu)選地為第一和第二天線陣的安裝提供天線安裝裝置，使得第一和第二接收覆蓋區(qū)域是重疊的。該安裝裝置優(yōu)選地包括一個天線柱?；蛘撸摪惭b裝置可以包括另一個支撐結(jié)構(gòu)，舉例而言，如建筑物的一面墻。
極化可以是旋轉(zhuǎn)極化。例如，第一極化可以是右旋圓極化，而第二極化可以是左旋圓極化。移動站天線典型地具有線性極化，但是可能面向水平和垂直之間的一個角度。因此，極化分集提供了一個增強(qiáng)的接收信號，衰落對它具有較小的影響。
極化分集接收機(jī)優(yōu)選地包括確定第一和第二接收信號信噪比的信號質(zhì)量確定裝置和基于各自的信噪比對第一和第二接收信號加權(quán)的加權(quán)裝置，藉此產(chǎn)生增強(qiáng)質(zhì)量輸出接收信號。極化分集接收機(jī)優(yōu)選地還包括基于頻率或時隙將第一和第二接收信號分離為多個各自獨(dú)立的信道并且在極化分集接收的基礎(chǔ)上處理每個獨(dú)立信道以分別產(chǎn)生增強(qiáng)質(zhì)量輸出接收信號的裝置。
發(fā)射和接收天線元之間的極化隔離也是根據(jù)本發(fā)明提供的。因此，第一天線陣還優(yōu)選地包括按預(yù)定圖樣排列，發(fā)射第二旋轉(zhuǎn)極化，藉此提供與第一多個接收天線元極化隔離的第一多個發(fā)射天線元。類似地，第二天線陣優(yōu)選地包括按預(yù)定圖樣排列，發(fā)射第一旋轉(zhuǎn)極化，藉此提供與第二接收天線元極化隔離的第二多個發(fā)射天線元。另外，第一天線陣的相應(yīng)的一個接收天線元和第一天線陣的相應(yīng)的一個發(fā)射天線元可以在一個公共的補(bǔ)片天線上提供。公共補(bǔ)片天線能夠接收具有一種極化的信號同時發(fā)射具有另一種極化的信號。
本發(fā)明的另一個方面是可以從基站的傳輸上完成極化分集，因此在移動站獲得極化分集增益。傳輸上的極化分集可以獨(dú)立或者結(jié)合接收上的極化分集使用。為了在移動站獲得極化分集增益，基站優(yōu)選地還包括連接到第一和第二多個發(fā)射機(jī)天線元的交替極化發(fā)射機(jī)裝置，在交替的第一和第二旋轉(zhuǎn)極化上交替發(fā)射信號?；具€優(yōu)選地包括連接到交替極化發(fā)射機(jī)裝置的發(fā)射機(jī)編碼裝置，產(chǎn)生從第一和第二天線陣發(fā)射到移動站的編碼并且交織的時分多址信號。因此，與分別在交替的第一和第二旋轉(zhuǎn)極化上發(fā)射交織的編碼信號的蜂窩基站通信的移動站包接收蜂窩基站發(fā)射的信號的天線和連接到該天線解交織并且解碼蜂窩基站發(fā)射的信號以獲得極化分集增益的接收機(jī)裝置。蜂窩基站發(fā)射的交織的編碼信號優(yōu)選地是時分多址(TDMA)信號，并且接收機(jī)裝置包接收TDMA信號的裝置。
第一天線陣優(yōu)選地包括一個支持在垂直方向延伸的第一多個接收天線元和第一多個發(fā)射天線元的細(xì)長的基座。第二天線陣是類似的，并且毗鄰第一天線陣安裝。每個第一和第二天線陣還優(yōu)選地包括多個在細(xì)長的基座上并且連接到各自的發(fā)射天線元的發(fā)射放大器，藉此定義一個有源相控陣天線。為了保護(hù)環(huán)境，每個第一和第二天線陣還優(yōu)選地包括一個環(huán)繞該細(xì)長的基座，對無線電波透明的外殼。
本發(fā)明的一個方法方面是操作蜂窩基站與至少一個移動站通信。該方法優(yōu)選地包括這些步驟在第一極化接收來自移動站的第一信號；在與第一極化不同的極化上接收來自移動站的第二信號；以及處理該第一和第二接收信號產(chǎn)生基于極化分集接收的增強(qiáng)質(zhì)量輸出接收信號。
本發(fā)明的另一個方法方面是在移動站獲得極化隔離同時還獲得分集增益。該方法優(yōu)選地包括這些步驟從第一多個接收天線元毗鄰發(fā)射第二極化以提供極化隔離，以及從第二多個接收天線元毗鄰發(fā)射第一極化以提供極化隔離。該方法還優(yōu)選地包括分別在交替的第一和第二極化上交替發(fā)射信號以在移動站提供增強(qiáng)的接收信號質(zhì)量的步驟。
附圖的簡要描述結(jié)合附圖閱讀下面所寫的描述，本發(fā)明的這些和其它特性和優(yōu)點(diǎn)對于一個本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員將是顯而易見的，其中
圖1是說明現(xiàn)有技術(shù)中的蜂窩通信系統(tǒng)的基本組件的原理框圖；圖2是說明現(xiàn)有技術(shù)中的蜂窩通信基站的功能性組件的原理框圖；圖3是說明現(xiàn)有技術(shù)中的基站的無線控制組的功能性組件的原理框圖；圖4A是說明現(xiàn)有技術(shù)中的全向蜂窩圖樣的原理平面圖；圖4B是說明現(xiàn)有技術(shù)中的扇區(qū)化蜂窩圖樣的原理平面圖；圖5A是說明現(xiàn)有技術(shù)中的典型蜂窩天線系統(tǒng)的原理側(cè)視圖；圖5B是說明現(xiàn)有技術(shù)中的全向天線和扇區(qū)天線的原理側(cè)視圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明包括多個天線元的基站的平面圖；圖7是根據(jù)圖6，包括細(xì)長的基座上的多個補(bǔ)片天線的天線陣的剖面圖；圖8是根據(jù)圖7的天線陣的原理圖；圖9是根據(jù)圖7，一個細(xì)長的基座(固定的)上的單個補(bǔ)片天線元的前透視圖；圖10是根據(jù)圖7，一個延伸的基座上的單個片狀天線元的后透視圖；圖11是根據(jù)圖6，定義各自的接收覆蓋區(qū)域的一對天線元陣列的頂視圖；圖12是根據(jù)圖6，定義各自的發(fā)射覆蓋區(qū)域的一對天線元陣列的頂視圖；優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述現(xiàn)在將在下文中參考附圖更完整地描述本發(fā)明，其中給出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。但是，這個發(fā)明可以用很多不同的形式實(shí)施并且不應(yīng)該被解釋為限制在這里提出的實(shí)施例中。誠然，所提供的這些實(shí)施例將使得這個公開成為徹底的和完整的，并且將向那些本領(lǐng)域的技術(shù)人員全面地表達(dá)本發(fā)明的范圍。自始至終，相同的號碼代表相同的組件。
首先參考圖6，描述了包括多個天線陣的基站200。該天線陣按照圓柱形排列以提供在任意方向上發(fā)射和接收的可能性。交替的第一210a-d和第二212a-d天線陣用于接收具有第一和第二極化的信號。極化分集接收機(jī)214連接到每個第一210和第二212天線陣，處理從移動站接收的相應(yīng)第一和第二接收信號以在極化分集接收的基礎(chǔ)上產(chǎn)生增強(qiáng)質(zhì)量輸出接收信號。此外，來自每個天線陣210a-d和212a-d的信號在送到各自的極化分集接收機(jī)214之前能夠被各自的放大器216放大。如圖所示，每個極化分集接收機(jī)接收來自兩個相鄰天線陣的信號。那些本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，可以通過將來自多于兩個相鄰天線陣的信號提供給每個極化分集接收機(jī)來獲得較高的極化分集接收度。
更具體地，每個第一天線陣210a-d優(yōu)選地包括接收具有第一旋轉(zhuǎn)極化的信號并且按一個預(yù)定圖樣排列以定義第一接收覆蓋區(qū)域的第一多個接收天線元。該天線元可以是圓補(bǔ)片天線元(如圖7和8中所說明的)或者是交叉偶極子，這些對于那些本領(lǐng)域的技術(shù)人員是很容易理解的。另外，這些天線可以同時作為發(fā)射天線元使用。
類似地，每個第二天線陣212a-d優(yōu)選地包括接收具有不同于第一旋轉(zhuǎn)極化的第二旋轉(zhuǎn)極化并且按一個預(yù)定圖樣排列以定義第二接收覆蓋區(qū)域的第二多個接收天線元(如圖7和8中所說明的)。此外，這些天線元可以同時作為發(fā)射天線元使用。天線安裝裝置，如所說明的天線柱218，優(yōu)選地用于提供第一和第二天線陣的安裝，以使毗鄰天線元定義的毗鄰接收覆蓋區(qū)域重疊。
圖7中說明了單個天線陣223的拋面圖。在一個優(yōu)選實(shí)施例中，該天線陣包括多個印刷電路板天線元224，如補(bǔ)片天線。這些天線元224，如補(bǔ)片天線元，是在一塊如印刷電路板這樣的細(xì)長的基座上提供的，并且這些補(bǔ)片天線可以同時用做發(fā)射和接收天線元。該細(xì)長的基座也可以與其它組件一起提供，如輸入放大器228、輸入230b或發(fā)射230a濾波器、輸出或接收低噪聲放大器(“LNA”)231和輸出232b或接收232a濾波器，如圖8中所做的原理性說明。再如圖7中所說明的，帶有補(bǔ)片天線224的細(xì)長的基座226優(yōu)選地封裝在對射頻透明的管狀外殼234中。安裝支架236可以用于將天線陣連接到基站柱，而電纜220可以用于將天線陣223連接到各自的極化分集接收機(jī)。
如圖8中的原理性示意，每個天線元224被包括第一連接線239的第一連接電路238連接到公共接收濾波器232a和低噪聲接收放大器231。包括連接線241的第二連接電路將發(fā)射信號分配到發(fā)射功率放大器228。正如那些本領(lǐng)域的技術(shù)人員很容易理解的，該發(fā)射放大器既可以是放大時分多址(TDMA)信號的單載波功率放大器(SCPA’s)，也可以是放大多個不同載頻信號的混合的多載波功率放大器(MCPA’s)。在使用SCPA’s的情況下，信號在單一頻率上被指向一個單一的主方向，而在使用MCPA’s時，不同頻率上的多個信號能夠指向每個方向。但是，在接收方向上，接收低噪聲放大器231優(yōu)選地總能夠接收并且放大多頻率上的信號。除連接線240以外，第二連接電路可以包括動態(tài)劃分發(fā)射陣列的交換裝置，以提供在同一時隙的不同頻率上操作的發(fā)射子陣。
發(fā)射放大器228可能在覆蓋接收頻帶的頻率上產(chǎn)生寬帶噪聲輸出，并且有足夠的電平降低接收低噪聲放大器231的噪聲系數(shù)。因此，可以如圖說明的使用發(fā)射230a和接收232a濾波器。接收濾波器232a可以是一個帶通濾波器調(diào)諧到允許接收頻帶通過并且衰減發(fā)射頻率信號，同時發(fā)射濾波器230a或輸入濾波器230b可以是陷波濾波器以衰減接收頻帶和通過發(fā)射頻帶中的傳輸。
那些本領(lǐng)域的技術(shù)人員很容易理解，選擇性接收是提高接收信號質(zhì)量的一種方法。提高接收信號質(zhì)量的另一種方法是使用兩個或更多優(yōu)選地獨(dú)立信道分集接收，例如相隔很遠(yuǎn)的天線(空間分集)，不同頻率(頻率分集)，或在不同的時間(時間分集或交織的重復(fù)編碼)。當(dāng)在一個聯(lián)合信號處理器中將來自具有不相關(guān)衰落的源的信號結(jié)合起來，與僅僅結(jié)合來自不同天線陣元的信號以獲得定向增益不同，能夠獲得相當(dāng)?shù)姆旨鲆妗?br> 來自兩個具有相同信號衰落的不同天線的典型合并信號將得到大約3dB的增益，而如果衰落是不相關(guān)的瑞利，可能獲得7dB量級的增益。在移動電話上，僅相隔幾英寸的兩個天線上的衰落就可能是不相關(guān)的，但不幸的是，由于幾何放大效應(yīng)，在基站要求的間隔可能要大幾百倍。在移動站可以使用相對近的間隔是因?yàn)閷?dǎo)致衰落的多徑趨向于出現(xiàn)，這是由于移動站附近地區(qū)的鄰域變得雜亂，比如由于來自幾十或幾百碼內(nèi)物體的反射。但是在反向，這些反射可能傳播了幾英里才到基站，這就導(dǎo)致了在基站要求的天線間隔的幾何放大。
因此，在基站毗鄰天線之間幾英尺的間隔可能不足以通過空間分集獲得不相關(guān)的衰落。
另一方面，已經(jīng)觀察到當(dāng)和正交極化天線比較時，衰落是極大不相關(guān)的。因此，根據(jù)本發(fā)明的交替天線陣優(yōu)選地是正交極化的。例如，每個第一天線陣210可以使用正交旋轉(zhuǎn)極化，如右旋圓極化(RHCP)發(fā)射而左旋圓極化(LHCP)接收，同時每個第二毗鄰天線陣212可以使用相反的極化發(fā)射和接收。因此，可以在優(yōu)選的實(shí)施例中使用極化隔離來隔離發(fā)射和接收信號。接收路徑優(yōu)選地具有多載波能力即使發(fā)射路徑只有單載波能力。因此，接收的信號是使用表現(xiàn)出不相關(guān)衰落的RHCP和LHCP這二者來接收的。通過處理來自兩個或更多天線陣的信號，可以獲得分集增益，這個分集增益大于假設(shè)所有天線陣具有類似的接收極化而獲得的定向增益。
參考圖7，那些本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會理解，每個天線陣優(yōu)選地是獨(dú)立安裝在如細(xì)長基片或印刷電路板這樣的細(xì)長的基座226上的。就如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解的，印刷電路板天線元，如補(bǔ)片天線，可以很容易地作為模塊的一部分安裝上。如圖9和10中所示，圓形補(bǔ)片天線元224可以在兩個饋電點(diǎn)270和272饋電，而那兩個饋電點(diǎn)連接到印刷分支線正交耦合器274以為兩個饋電點(diǎn)270和272提供相反的圓形或旋轉(zhuǎn)極化。地連接276可以用于將天線元224連接到所示的夾在兩個細(xì)長的基座226的兩層中間的地平面278。那些本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會理解，放大器這樣的有源組件和濾波器這樣的無源組件也可以安裝或建造在該細(xì)長的基座上。
如圖7中說明的，每個天線陣優(yōu)選地包括環(huán)繞該細(xì)長基座226的射頻透明的管狀外殼234。對于寒冷的氣候，該外殼中可以包括溫度傳感器和加熱器。
幾個直排天線陣可以安裝在單一天線架上。每個天線陣藉此提供方位角平面中的方向性和垂直平面中的窄波束，并且該陣列可以被導(dǎo)向以覆蓋不同方位的扇區(qū)。這可以通過將不同直排陣圍繞在天線柱的相同高度但是指向不同的方位扇區(qū)，或者安裝兩個或多個彼此指向相同或不同方位扇區(qū)的陣列來實(shí)現(xiàn)。事實(shí)上，一個陣列的方位指向可以獨(dú)立于它所安裝的位置來設(shè)置，但是優(yōu)選地陣列被定向?yàn)椴皇芷渌炀€陣或柱的干擾。
如圖6所示，基站200優(yōu)選地包括多個按圓形圖樣排列的天線陣210a-d和212a-d。從每個天線陣接收的信號在提供給各自的極化分集接收機(jī)214之前通過各自的電纜220傳輸?shù)礁髯缘姆糯笃?16。在一個優(yōu)選實(shí)施例中，電纜損耗是通過將桿頂預(yù)放大器集成在圖7的天線裝配中降低的。該桿頂預(yù)放大器提供相應(yīng)電纜220之前的增益。那些本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會理解，放大器211的分配功能也可以由無源分配器來完成。從兩個毗鄰天線陣接收的信號被送到每個極化分集接收機(jī)，如圖所示。因此，被毗鄰天線陣接收的信號能夠被相應(yīng)的極化分集接收機(jī)增強(qiáng)藉此降低信號衰落的影響。
如圖11中所說明的，毗鄰天線陣對210和212的每一個定義了相應(yīng)的接收覆蓋區(qū)域242和244。天線陣是安裝在柱218上的，因此接收覆蓋區(qū)域242和244定義一個重疊區(qū)域246。因此，位于該重疊區(qū)域246中的一個移動站248，如汽車中的蜂窩無線電話250，可以發(fā)射被天線陣210和212共同接收的信號。
重疊區(qū)域包括來自兩個天線陣的接收覆蓋區(qū)域，這兩個天線陣都接收來自覆蓋區(qū)域中的移動站的具有正交極化的信號，這就是所指的雙極化分集。那些本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會理解，在本發(fā)明的上下文中也可以獲得更高級的極化分集。例如，可以使用三極化分集，其中重疊區(qū)域包括來自三個天線陣的覆蓋區(qū)域，并且使用三極化分集接收機(jī)來合并三個天線陣接收的信號。另外，也可以使用更高級的極化分集來發(fā)射。
如前面討論的，第一天線陣210優(yōu)選地接收具有第一旋轉(zhuǎn)極化的信號，而第二天線陣212接收具有第二旋轉(zhuǎn)極化的信號。因此，第一天線陣210響應(yīng)蜂窩無線電話發(fā)射的具有第一旋轉(zhuǎn)極化的部分信號產(chǎn)生接收信號。與此對比，第二天線陣210響應(yīng)蜂窩無線電話發(fā)射的具有第二旋轉(zhuǎn)極化的部分信號產(chǎn)生接收信號。這種天線陣210和212接收的信號之間的極化分集允許了極化分集接收機(jī)214的操作。
另外，兩個極化都可以在每個天線陣上接收，無論是構(gòu)造只接收的陣列還是使用雙工濾波器而非發(fā)射濾波器230a。在這種情況下，與以前一樣，具有相對發(fā)射信號正交極化的第一接收信號被饋電到放大器231。另外，第二接收信號被從發(fā)射路徑中隔離出來，其中該第二接收信號與發(fā)射信號具有相同的極化?？梢栽谶@個額外接收路徑中添加一個類似于放大器231的隔離濾波器，并且從一個或更多天線陣接收的信號的兩個極化可以饋電到多個分集接收機(jī)214。
極化分集接收機(jī)214優(yōu)選地包括信道隔離器252這樣的裝置，將第一和第二接收信號基于頻率和/或時隙分離為多個各自獨(dú)立的信道并且處理每個獨(dú)立信道以在極化分集接收的基礎(chǔ)上產(chǎn)生相應(yīng)增強(qiáng)質(zhì)量輸出接收信號。
極化分集接收機(jī)還優(yōu)選地包括信道增強(qiáng)器254，處理信道隔離器252產(chǎn)生的每個信道的相關(guān)信號對。如果多個天線陣只接收到一個信道，則可以去掉信道隔離器252，并且使用單一信道增強(qiáng)器254。
信道增強(qiáng)器254優(yōu)選地包括確定第一和第二接收信號的信噪比的信號質(zhì)量確定裝置，和基于各自的信噪比加權(quán)第一和第二接收信號藉此產(chǎn)生增強(qiáng)質(zhì)量輸出接收信號的加權(quán)裝置。分集接收信號的信噪比的確定和加權(quán)處理在授予Bckstrm等的U.S.專利第5,191,598號中揭示，該完整揭示結(jié)合在這里作為參考。另外，授予Bottomley并且在1994年5月21日提交的專利申請序列號08/251,202，題為“Diversity Receiver for Signals WithMultipath Time Dispersion”(具有多徑時間擴(kuò)散的信號分集接收機(jī))中揭示了另一種分集接收機(jī)技術(shù)。這個申請結(jié)合在這里作為參考。
如圖8所示，每個有源天線陣223包括多個RF功率發(fā)射放大器228，每個放大器通過發(fā)射濾波器230a連接到獨(dú)立的輻射發(fā)射天線元224。天線元224優(yōu)選地同時用于發(fā)射和接收。功率通過如耦合電路240這樣的功率分配網(wǎng)絡(luò)分配到每個功率放大器228。在這個實(shí)施例中，上面提到的組件優(yōu)選地是使用帶狀線或微帶技術(shù)制造在如玻璃-環(huán)氧基樹脂印刷電路板這樣的安裝基座上的，這對那些本領(lǐng)域的技術(shù)人員是很容易理解的。分配裝置，如耦合電路240，可以包括多個輸入和交換裝置以選擇將哪個輸入信號分配到哪個放大器228。交換裝置可以由預(yù)編程的控制裝置激活，為每個時隙確定在一個發(fā)射頻率是否使用整個陣列，或者在同時發(fā)射多個頻率時是否形成發(fā)射子陣。
耦合電路240是將RF功率從單一輸入分配到幾個輸出的網(wǎng)絡(luò)，并且優(yōu)選地是一個Wilkinson功分器、分支波導(dǎo)或邊緣耦合分配器、或其它周知的功率分配裝置，如Bahl，et al.，Microwave Solid State Circuit Design，Wiley & Sons，1988的第五章中描述的。耦合電路240優(yōu)選地設(shè)計(jì)成為每個功率發(fā)射放大器228提供相位相干輸出。輸入功率可以被等分并且在所有功率放大器228的輸入上同相；這就是所知的均勻輻射并且產(chǎn)生對稱的發(fā)射圖樣。另外，根據(jù)基本陣列理論，如果希望塑造輻射圖樣，也可以提供小的不平衡功率和/或相差。有關(guān)相差和不平衡功率的討論可以在Brookner，Practical Phased-Array Antenna Systems，Artech House，1991的第二部分中找到。另一個有關(guān)陣列理論基礎(chǔ)的參考資料可以在Skolnik，RadarHandbook 2nd Ed.，McGraw Hill，1990的第七章中發(fā)現(xiàn)。另外，耦合電路240的交換選擇分配方案可以使用有源集成電路微波交換芯片。
每個濾波器230a的輸出說明性地連接到各自的輻射發(fā)射天線元224，224也可以同時用做接收天線元。這個天線元可以優(yōu)選地是線形極化微帶補(bǔ)片天線，如Johnson，et al.，Antenna Engineering Handbook-2nd Edition，McGraw-Hill，1984的7-1頁到7-14頁上描述的。另外，如前述參考資料的7-14到7-16頁上所描述的圓形極化補(bǔ)片天線也可以等同使用。
在所說明的基站200的實(shí)施例中，天線陣210a-d和212a-d優(yōu)選地是完全相同的。每個天線陣優(yōu)選地是由微帶補(bǔ)片元224形成的，并且以使用帶狀線或微帶技術(shù)的玻璃-環(huán)氧基樹脂建造，這對那些本領(lǐng)域的技術(shù)人員是很容易理解的。天線元224也優(yōu)選地是上述的微帶補(bǔ)片輻射子。補(bǔ)片天線元224優(yōu)選地是旋轉(zhuǎn)極化補(bǔ)片天線元。優(yōu)選地，毗鄰天線陣具有相反的旋轉(zhuǎn)極化—左旋圓極化和右旋圓極化。
接收天線元214通過如耦合電路238這樣的合并網(wǎng)絡(luò)連接到公共輸出?；旧吓c功率分配網(wǎng)絡(luò)相反，合并網(wǎng)絡(luò)將從陣列元214接收的信號相干耦合為一個公共輸出。與前面一樣，合并網(wǎng)絡(luò)也可以引入相差或錐形耦合以完成波束成型或減弱垂直旁瓣，并且減弱在距天線柱很近的移動站處不希望的深空。
合并網(wǎng)絡(luò)的輸出說明性的連接到接收濾波器232a和低噪聲放大器(LNA)231。傳統(tǒng)地，類似的LNA位于傳統(tǒng)基站的RCG中，并且，因此，接收的信號要承受通過IFL電纜造成的2-4dB的傳輸損耗。通過根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)點(diǎn)將LNA231放置在接收天線陣223上，可以減弱到放大前的損耗，藉此有益于全系統(tǒng)的噪聲系數(shù)，并且允許提高站點(diǎn)/服務(wù)小區(qū)的半徑或降低移動站的功率輸出提高電池壽命。
來自LNA231的放大的接收信號也優(yōu)選地被濾波以除去不想要的信號成分，如那些功率發(fā)射放大器228產(chǎn)生又不能總被接收濾波器232a移去的。因此，LNA231的輸出優(yōu)選地連接到如輸出濾波器232b的帶通濾波器。該帶通濾波器可以是一個微帶邊緣耦合濾波器，如Bahl，et al.，Microwave Solid State Circuit Design，Wiley & Sons，1988的第六章中所描述的，一個高k值陶瓷共振濾波器，或一個SAW濾波器。根據(jù)系統(tǒng)帶寬和發(fā)射/接收雙工間隔，低通或高通濾波器也是可以接受的，這對本領(lǐng)域的技術(shù)人員是很容易理解的。
發(fā)射信號和接收信號都通過如設(shè)備連接鏈路(IFL)這樣的電纜220耦合到/自天線陣223。在所說明的實(shí)施例中，IFL優(yōu)選地包括一捆同軸電纜，和為功率發(fā)射放大器228和LNA231供電的供電電纜。
本發(fā)明還包括操作蜂窩基站的方法，該基站如圖11中所示與至少一個移動站通信?；驹诘谝粯O化上接收來自移動站250的第一信號，并且在不同于第一極化的極化上接收來自移動站250的第二信號。優(yōu)選地，基站包括兩個天線陣210和212，接收來自重疊區(qū)域246的信號。因此一個天線陣接收具有第一極化的信號，而另一個天線陣接收具有第二極化的信號。然后，基站處理第一和第二接收信號在極化分集接收的基礎(chǔ)上產(chǎn)生增強(qiáng)質(zhì)量輸出接收信號。
可以使用類似于傳統(tǒng)120°扇區(qū)圖樣的天線方位輻射圖樣，這樣有意安排毗鄰天線陣的毗鄰覆蓋區(qū)域具有相當(dāng)?shù)闹丿B。極化分集接收機(jī)處理也可以被看成自適應(yīng)陣處理，并且可以被設(shè)計(jì)成增加所需信號接收、降低干擾，或如授予Bottomley的題為“Interference Rejection Combining”的美國專利申請序列號08/284,775中所描述的提高信干比。這個專利申請是在1994年8月2日提交的，并且結(jié)合在這里作為參考。
第一和第二接收信號優(yōu)選地被分集接收機(jī)214處理。該處理步驟優(yōu)選地包括確定第一和第二接收信號的信噪比，和基于各自的信噪比加權(quán)第一和第二接收信號，藉此產(chǎn)生增強(qiáng)質(zhì)量輸出接收信號。另外，第一和第二接收信號可以根據(jù)頻率分割為多個彼此獨(dú)立的信道，并且每個獨(dú)立信道可以在極化分集接收的基礎(chǔ)上被處理以產(chǎn)生各個增強(qiáng)質(zhì)量輸出接收信號。接收第一信號的步驟可以包括通過形成天線陣210并且安排在預(yù)定圖樣上的第一多個接收天線元接收。接收第二信號的步驟可以包括通過形成天線陣212并且安排在預(yù)定圖樣上的第二多個接收天線元接收。
這個方法也可以包括從毗鄰第一接收天線210陣發(fā)射第二極化，并且從毗鄰第二接收天線陣212發(fā)射第一極化的步驟，藉此提供極化隔離。事實(shí)上，第一天線陣210可以接收具有第一極化的信號，同時發(fā)射第二極化，而第二天線陣212能夠接收具有第二旋轉(zhuǎn)極化的信號，同時發(fā)射具有第一極化的信號。因此，圖11的分集接收機(jī)214和圖12的發(fā)射信號編碼器282可以在單一基站中實(shí)現(xiàn)。
信號也可以從基站在分別交替的第一和第二極化上交替發(fā)射，以在移動站提供增強(qiáng)的接收信號質(zhì)量。從基站發(fā)射到移動站的信號可以是經(jīng)編碼和交織的時分多址信號。另外，接收第一旋轉(zhuǎn)極化的步驟可以包括接收右旋圓極化，而接收第二旋轉(zhuǎn)極化的步驟可以包括接收左旋圓極化。
如圖12中所示，兩個天線陣210和212覆蓋相同的區(qū)域或者被導(dǎo)向?yàn)榻o出有效的重疊，在重疊區(qū)域246中，每個天線陣210和212可以同時覆蓋如蜂窩無線電話這樣的移動站280。通過交替地使用一個然后另一個具有不同極化的天線陣發(fā)射連續(xù)信號段(如TDMA幀)，在移動站接收的信號的衰落在連續(xù)段中可以是大體上不相關(guān)的。因此，當(dāng)從基站向移動站發(fā)射時就能夠獲得分集增益。
因此，到移動站的傳輸可以在連續(xù)段上使用編碼數(shù)據(jù)的交織，這樣解碼的信號包括可能在相對高和低質(zhì)量上接收的交替來自連續(xù)段的比特。用這種方法，進(jìn)入解碼器的平均比特質(zhì)量不都是高質(zhì)量或低質(zhì)量，但是足夠確定無誤解碼的高可能性。這種技術(shù)在受到慢信號衰落的靜止或步行速度手執(zhí)電話通信時特別有用。極化交替有效地將慢衰落變化為更有效地被編碼和交織平均的快衰落。
如圖12中所示，基站包括在各自毗鄰的覆蓋區(qū)域242和244上發(fā)射的兩個毗鄰天線陣210和212。天線陣經(jīng)過排列使得各自覆蓋的區(qū)域定義一個重疊區(qū)域246。因此，如手執(zhí)蜂窩無線電話這樣的移動站280，在覆蓋區(qū)域246中能夠接收到天線陣210和212這二者發(fā)射的信號。
基站還包括發(fā)射信號編碼器282，處理將被發(fā)射到重疊區(qū)域246中的移動站280的信號。發(fā)射信號編碼器產(chǎn)生被交織并且在各自交替的第一和第二旋轉(zhuǎn)極化上編碼的發(fā)射信號。優(yōu)選地，具有第一旋轉(zhuǎn)極化的信號部分被一致送到天線陣中的一個，而具有第二旋轉(zhuǎn)極化的信號部分被送到其它天線陣。
圖2所示的包括無線控制組37和交換機(jī)無線接口38的基站控制器，可以確定每個移動基站服務(wù)小區(qū)是否使用一個或另一個天線陣，或兩個天線陣交替向移動站發(fā)射。這個判決可以基于在分集接收機(jī)214中所測量的兩個極化上接收的信號的相對貢獻(xiàn)，或基于來自移動站的反饋，來判斷是否從一個天線陣或另一個天線陣傳輸是優(yōu)選的。為了這個目的，可以將一個標(biāo)志比特編碼在傳輸中指示每個傳輸?shù)臉O化。
移動站280包括接收來自蜂窩基站發(fā)射信號的天線284，和連接到該天線解交織并且解碼來自蜂窩基站的信號藉此獲得極化分集增益的接收機(jī)286。另外，從蜂窩基站發(fā)射的交織的編碼信號可以是一個時分多址(TDMA)信號，并且接收機(jī)可以包括接收TDMA信號的裝置。上面提到的極化標(biāo)志如果包括在每個TDMA突發(fā)(burst)上，可以被解碼以指示接收的每個突發(fā)的極化。
圖12也說明了包括下面步驟，在蜂窩基站和至少一個移動站280之間通信的方法。信號在各自交替的第一和第二極化上從基站交替發(fā)射。發(fā)射信號編碼器282可以用于將單一發(fā)射信號分割為具有交替極化的信號并且將交替極化的信號提供給各自的天線陣210和212。移動站280接收交替的第一和第二極化并且提供極化分集增益。
包括發(fā)射信號編碼器282和天線陣210和212的基站，優(yōu)選地產(chǎn)生在交替的第一和第二極化上發(fā)射的編碼并且交織的時分多址信號。另外，第一極化優(yōu)選地是右旋圓極化，并且第二極化優(yōu)選地是左旋圓極化。
本發(fā)明的很多修改和其它實(shí)施例將會出現(xiàn)在從前面的描述和相關(guān)附圖所體現(xiàn)的教義中受益的本領(lǐng)域技術(shù)人員的思想中。因此，應(yīng)該理解本發(fā)明不受揭示的特殊實(shí)施例的限制，并且試圖將修改和實(shí)施例都包括在所附權(quán)利要求的范圍中。
權(quán)利要求
1.在蜂窩通信系統(tǒng)中與至少一個移動站通信的基站，該基站包括第一天線陣，包括第一多個接收天線元，接收具有第一極化的信號并且被導(dǎo)向?yàn)槎x第一接收覆蓋區(qū)域；第二天線陣，包括第二多個接收天線元，接收具有不同于上述第一極化的第二極化信號并且被導(dǎo)向?yàn)槎x第二接收覆蓋區(qū)域；安裝上述第一和第二天線陣的天線安裝裝置，使得上述第一和第二接收覆蓋區(qū)域是重疊的；以及連接到上述第一和第二多個接收天線元的極化分集接收機(jī)裝置，處理來自上述覆蓋區(qū)域的移動站的具有上述第一和第二極化的相應(yīng)的第一和第二接收信號，以在極化分集接收的基礎(chǔ)上產(chǎn)生增強(qiáng)質(zhì)量輸出接收信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于，所述極化分集接收機(jī)裝置包括確定所述第一和第二接收信號的信噪比的信號質(zhì)量確定裝置，以及基于所述各個信噪比對所述第一和第二接收信號加權(quán)的加權(quán)裝置，以產(chǎn)生增強(qiáng)質(zhì)量輸出接收信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的基站，其特征在于，所述極化分集接收機(jī)裝置還包括基于頻率將所述第一和第二接收信號分離為多個各自獨(dú)立的信道并且處理每個所述獨(dú)立信道以產(chǎn)生各個增強(qiáng)質(zhì)量輸出接收信號的裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的基站，其特征在于，所述極化分集接收機(jī)裝置還包括基于時隙將所述第一和第二接收信號分離為多個各自獨(dú)立的信道并且處理每個所述獨(dú)立信道以產(chǎn)生各個增強(qiáng)質(zhì)量輸出接收信號的裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的基站，其特征在于，所述第一天線陣還包括按預(yù)定圖樣排列，發(fā)射具有所述第二極化的信號，藉此提供與所述第一多個接收天線元極化隔離的第一多個發(fā)射天線元；而且其特征在于，所述第二天線陣包括按預(yù)定圖樣排列，發(fā)射具有所述第一極化的信號，藉此提供與所述第二多個接收天線元極化隔離的第二多個發(fā)射天線元。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的基站，其特征在于，所述第一天線陣的相應(yīng)的一個所述接收天線元和所述第一天線陣的相應(yīng)的一個所述發(fā)射天線元可以在一個公共的補(bǔ)片天線上提供，能夠接收具有所述第一極化的信號同時發(fā)射具有所述第二極化的信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的基站還包括連接到所述第一和第二多個發(fā)射機(jī)天線元的交替極化發(fā)射機(jī)裝置，在交替的第一和第二旋轉(zhuǎn)極化上交替發(fā)射信號，以在移動站提供增強(qiáng)的接收信號質(zhì)量。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的基站還包括連接到所述交替極化發(fā)射機(jī)裝置的發(fā)射機(jī)編碼裝置，產(chǎn)生從所述第一和第二天線陣發(fā)射到移動站的編碼并且交織的時分多址信號。
9.根據(jù)權(quán)利要求5的基站，其特征在于，所述第一天線陣包括一個支持在垂直方向延伸的所述第一多個接收天線元和所述第一多個發(fā)射天線元的細(xì)長的基座；而且其特征在于，所述第二天線陣包括一個毗鄰所述第一細(xì)長基座的第二細(xì)長基座，并且支持在垂直方向延伸的所述第二多個接收天線元和所述第二多個發(fā)射天線元。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的基站，其特征在于，每個所述第一和第二天線陣還包括多個在所述細(xì)長的基座上并且連接到各自的發(fā)射天線元的發(fā)射放大器，藉此定義一個有源相控陣天線。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的基站，其特征在于，每個接收天線元在各個細(xì)長基座上包括一個導(dǎo)電部分，而且其特征在于，每個發(fā)射天線元在各個細(xì)長基座上包括一個導(dǎo)電部分。
12.根據(jù)權(quán)利要求9的基站，其特征在于，每個所述第一和第二陣列天線還包括在所述細(xì)長基座上的接收同相耦合裝置，可操作地連接到各個接收天線元，將來自那里的彼此同相信號合成；而且其特征在于，每個所述第一和第二陣列天線還包括在所述細(xì)長基座上的發(fā)射同相耦合裝置，可操作地連接到各個發(fā)射天線元，將傳遞到那里的彼此同相的信號分離。
13.根據(jù)權(quán)利要求9的基站，其特征在于，每個所述第一和第二天線陣還包括環(huán)繞所述細(xì)長基座的對無線電波透明的外殼。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的基站，其特征在于，所述第一多個接收天線元包括接收右旋圓極化的裝置，而且其特征在于，所述第二多個接收天線元包括接收左旋圓極化的裝置。
15.在蜂窩通信系統(tǒng)中與至少一個移動站通信的基站，所述基站包括第一天線陣，包括第一多個發(fā)射天線元，發(fā)射具有第一極化并按預(yù)定圖樣排列的信號，藉此定義第一發(fā)射覆蓋區(qū)；第二天線陣，包括第二多個發(fā)射天線元，發(fā)射具有不同于所述第一極化的第二極化并按預(yù)定圖樣排列的信號，具有與所述第一發(fā)射覆蓋區(qū)重疊的第二發(fā)射覆蓋區(qū)；以及交替極化發(fā)射機(jī)裝置，可操作地連接到所述第一和第二天線陣，交替發(fā)射來自所述第一和第二天線陣的信號段，以在移動站提供增強(qiáng)接收信號質(zhì)量。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的基站還包括連接到所述交替極化發(fā)射機(jī)裝置的發(fā)射機(jī)編碼裝置，產(chǎn)生從所述第一和第二天線陣發(fā)射到移動站的編碼并且交織的時分多址信號。
17.根據(jù)權(quán)利要求15的基站，其特征在于，所述第一天線陣包括一個支持在垂直方向延伸的所述第一多個發(fā)射天線元的細(xì)長的基座；而且其特征在于，所述第二天線陣包括一個毗鄰所述第一細(xì)長基座的第二細(xì)長基座，并且支持在垂直方向延伸的所述第二多個發(fā)射天線元。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的基站，其特征在于，每個所述第一和第二天線陣還包括多個在所述細(xì)長的基座上并且連接到各自的發(fā)射天線元的發(fā)射放大器，藉此定義一個有源相控陣天線。
19.根據(jù)權(quán)利要求17的基站，其特征在于，每個所述第一和第二陣列天線還包括在所述細(xì)長基座上的發(fā)射同相耦合裝置，可操作地連接到各個發(fā)射天線元，將傳遞到那里的彼此同相信號合成。
20.根據(jù)權(quán)利要求17的基站，其特征在于，每個所述第一和第二天線陣還包括環(huán)繞所述細(xì)長基座的對無線電波透明的外殼。
21.根據(jù)權(quán)利要求15的基站，其特征在于，所述第一多個發(fā)射天線元包括發(fā)射左旋圓極化的裝置，而且其特征在于，所述第二多個發(fā)射天線元包括發(fā)射右旋圓極化的裝置。
22.操作與至少一個移動站通信的蜂窩基站的方法，該方法包括如下步驟在第一極化接收來自移動站的第一信號；在不同于所述第一極化的極化上接收來自所述移動站的第二信號；以及處理所述第一和第二接收信號產(chǎn)生基于極化分集接收的增強(qiáng)質(zhì)量輸出接收信號。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，其特征在于，所述處理步驟還包括確定所述第一和第二接收信號的信噪比，以及基于所述的各個信噪比對所述第一和第二接收信號加權(quán)，以產(chǎn)生增強(qiáng)質(zhì)量輸出接收信號。
24.根據(jù)權(quán)利要求22的方法還包括基于頻率將所述第一和第二接收信號分離為多個各自獨(dú)立的信道并且處理每個所述獨(dú)立信道以產(chǎn)生各個增強(qiáng)質(zhì)量輸出接收信號的步驟。
25.根據(jù)權(quán)利要求22的方法還包括基于時隙將所述第一和第二接收信號分離為多個各自獨(dú)立的信道并且處理每個所述獨(dú)立信道以產(chǎn)生各個增強(qiáng)質(zhì)量輸出接收信號的步驟。
26.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，其特征在于，接收所述第一信號的所述步驟包括通過按預(yù)定圖樣排列的第一多個接收天線元接收它們，而且其特征在于，接收所述第二信號的所述步驟包括通過按預(yù)定圖樣排列的第二多個接收天線元接收。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的方法還包括如下步驟從所述第一多個接收天線元毗鄰發(fā)射具有所述第二極化的信號以提供極化隔離；以及從所述第二多個接收天線元毗鄰發(fā)射具有所述第一極化的信號以提供極化隔離。
28.根據(jù)權(quán)利要求27的方法還包括分別在交替的第一和第二極化上交替發(fā)射信號以在移動站提供增強(qiáng)的接收信號質(zhì)量的步驟。
29.根據(jù)權(quán)利要求28的方法還包括產(chǎn)生發(fā)射到所述移動站的編碼并且交織的時分多址信號的步驟。
30.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，其特征在于，所述的接收所述第一極化的步驟包括接收右旋圓極化，而且其特征在于，所述的接收所述第二極化的步驟包括接收左旋圓極化。
31.在蜂窩基站和至少一個移動站之間通信的方法，該方法包括如下步驟從所述基站分別在交替的第一和第二極化上交替發(fā)射信號；以及在所述移動站接收所述交替的第一和第二極化以在所述移動站提供極化分集增益。
32.根據(jù)權(quán)利要求31的方法還包括產(chǎn)生在所述交替的第一和第二極化上發(fā)射的編碼并且交織的時分多址信號的步驟。
33.根據(jù)權(quán)利要求31的方法，其特征在于，所述第一極化是右旋圓極化，而且其特征在于，所述第二極化是左旋圓極化。
全文摘要
基站包括接收第一和第二旋轉(zhuǎn)極化的第一和第二天線陣,以及連接到第一和第二天線陣分別處理來自移動站的第一和第二接收信號的極化分集接收機(jī),以在極化分集接收的基礎(chǔ)上產(chǎn)生增強(qiáng)質(zhì)量的輸出接收信號。發(fā)射和接收天線元之間的極化隔離也可以通過將第一組多個發(fā)射天線元按第二極化安裝在第一接收天線元的底座上來提供。第二天線陣包括第二接收天線元底座上的第二組多個第二極化天線元。為了在移動站獲得極化分集增益,基站還優(yōu)選地包括交替極化發(fā)射機(jī),分別在交替的第一和第二旋轉(zhuǎn)極化上交替發(fā)射信號。本發(fā)明的方法方面也作了揭示。
文檔編號H04B7/06GK1190508SQ96195445
公開日1998年8月12日 申請日期1996年5月6日 優(yōu)先權(quán)日1995年5月11日
發(fā)明者P·W·登特 申請人:艾利森公司