進行更快速越區切換的方法和一種蜂窩無線系統的製作方法
2024-04-07 05:57:05
專利名稱：進行更快速越區切換的方法和一種蜂窩無線系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種蜂窩無線系統，該系統在每個單元中包括至少一個與分布在其覆蓋區域內的終端設備進行通信的基站，而這種基站則包括測量各終端設備相對於基站的方向角度和距離的裝置和根據終端設備的方向角度和距離計算基站覆蓋區域內的各個終端設備的位置的裝置，終端設備則包括維護一張有關相鄰基站的列表的裝置和測量在終端設備所保持的列表中的基站的信號強度的裝置，這樣，終端設備可以確定是否需要進行越區切換。
本發明適用於使用任何多址方法的數據傳輸系統，尤其適用於使用碼分多址的蜂窩系統。碼分多址(CDMA)是一種除當前的FDMA和TDMA方法之外的，基於擴頻技術並且近來已被用在蜂窩無線系統中的多址方法。與當前的方法相比CDMA具有幾種優點，例如頻譜效率高和頻率規劃簡單。已知的CDMA系統的一個例子是在EIA/TIA暫行標準針對雙工模式寬帶擴展頻譜蜂窩系統的移動站-基站兼容性標準，TIA/EIA/IS-95，1993年7月，EIA/TIA IS-95被公開，這裡參考引用了該標準。
在CDMA方法中，通過具有比數據信號寬得多的帶寬的擴展碼把用戶的窄帶數據信號多路復用到一個相當寬的帶寬上。在已知的測試系統中使用了諸如1.25MHz，10MHz和25MHz的帶寬。通過多路復用，數據信號被擴展到所使用的整個頻帶上。所有的用戶通過同時使用相同的頻率帶寬來進行傳輸。在基站和移動站的各個連接上使用不同的擴展碼，而根據各用戶的擴展碼在接收器中可以彼此區分不同的用戶信號。
接收器中提供的匹配濾波器同步於所期望的、根據一個擴展碼來識別的信號。通過在傳輸過程中使用的相同擴展碼再次對數據信號進行多路復用可以在接收器中把該數據信號恢復到初始頻帶上。用某些其它的擴展碼多路復用的信號在一種理想情況下互不相關，並且不被恢復到窄帶上。這樣相對於所期望的信號它們表現為噪聲。最好是以這樣的方式選擇系統的擴展碼，即擴展碼是相互正交的，也就是說它們彼此互不相關。
在CDMA蜂窩無線系統中，在基站到用戶設備的傳輸方向，即在下行鏈路方向上可以使用一個所謂的導頻信道。導頻信道是一種用特定的擴展碼發送並與實際傳輸信道所處的頻帶相同的頻帶的信號，只能根據擴展碼把它們與導頻信號相區分。導頻信號是一個被單元區域內所有用戶所知並監聽的信道，它被用於功率測量和產生相干相位參考。系統的各個基站發送其本身的導頻信號，根據該信號用戶設備可以彼此區分不同基站的傳輸。
在常見的行動電話環境中，基站與終端設備之間的信號沿著發送器和接收器之間的幾個路徑傳播。造成這種多路徑傳播的主要原因是來自環繞表面的信號反射。由於不同的傳輸延遲，沿著不同路徑傳播的信號在不同的時刻到達接收器。在CDMA中，當接收信號時可以用和分集同樣的方式進行多路徑傳播。通常在CDMA系統中使用的接收器具有一種多分支接收器結構，其中各分支均與一個沿著單一路徑傳播的信號部件同步。各個分支均是一個獨立的接收器單元，其功能是合成和解調一個接收的信號部件。在傳統的CDMA接收器中，最好是以相關或非相關的方式混合不同接收器單元的信號，這樣可以獲得高質量的信號。
CDMA系統也可以使用軟切換，其中一個移動站通過使用宏分集同時與幾個基站進行通信。這樣在切換期間移動站的連接水平可以保持在高水平上，而用戶不會注意到連接的中斷。
在期望的連接上由其它連接導致的幹擾在接收器中表現為噪聲，該噪聲是平均分布的。當在一個角度域內檢查信號時也是這樣，其中該角度域是基於在接收器中檢測到的信號的輸入方向的。在期望的連接上由其它連接導致的幹擾在接收器中也分布在角度域中，即幹擾平均地分布在不同的輸入方向上。
利用扇區化可以進一步改進能夠通過頻譜效率來衡量的CDMA容量。單元被分成具有期望大小的由有向天線服務的扇區。這樣在基站接收器中可以顯著降低由移動站產生的互噪聲水平。這基於這樣的事實，即平均起來幹擾均勻地分布在不同的輸入方向之間，而通過扇區化可以減少輸入方向的數量。當然可以在兩個傳輸方向上實現扇區化。扇區化在容量方面帶來的好處是與扇區數成比例的。
一個被扇區化的單元也可以使用一種更軟的切換，其中一個移動站通過同時與兩個扇區進行通信來完成從一個扇區到另一個扇區的切換。儘管軟切換改進了連接質量並且扇區化增加了系統容量，但移動站的移動自然導致移動站進行幾次從一個扇區到另一個扇區的切換。這就消耗了基站控制器的處理容量。幾次軟切換也導致了一種情況，即幾個移動站同時與多於一個的(通常是兩個)扇區通信，這樣當在一個寬扇區內可聽到一個移動站的信號時便損失了通過扇區化而增加的容量。
通過各種已知的多址幹擾消除(IC)方法和多用戶控制(MUD)也可以減少CDMA系統的多址幹擾。這些方法非常適於減少在用戶自己的單元內產生的幹擾，而與未採用幹擾消除所實現的系統相比系統容量可以增加大約兩倍。但是這些方法並不能顯著增加基站的覆蓋區域的大小。而且IC/MUD技術是難以實現的，所以只是在上行鏈路方向上開發了這種技術，而在相反的傳輸方向上則與傳輸的CDMA系統類似。
已開發的另一種方法是SDMA(空分多址)方法，其中根據用戶的位置來區分用戶。上述方法是以這樣的方式來實現的，即根據移動站的位置把基站的接收器天線射束調整到期望的方向上。為此，系統使用自適用天線組，即相控天線，並處理接收的信號，其中系統通過處理接收的信號來跟蹤移動站。
配合CDMA使用SDMA有幾個勝過前面的諸如扇區化的方法的優點。如果在扇區化中縮小扇區射束以增加頻譜效率，則從一個扇區到另一個扇區的切換次數也會增加。這樣相應過多地增加了在基站控制器中所需的計算容量。
針對SDMA的應用，在這裡參考引用的A.F.Naguib，A.Paulrai帶有基站天線陣列的CDMA蜂窩網絡的性能(Proc.International ZurichSeminar on Digital Communications，PP.87-100，Zurich，Switzerland，March 1994)中說明了有關背景領域。在SDMA中通過一個天線組來接收信號，然後通過數位訊號處理。以下述方式對接收的信號加以整形，即使得天線的方向模式適合於接收器中的整形之後的階段。在當前領域的方案中，對接收的信號加以整形以便使期望信號的信噪比最大。於是以這樣的方式對接收的信號加以整形，即天線組的模式使其它連接在期望信號中產生的幹擾最小。在基於前面參考資料的方案中，各個檢測出的信號部件均從屬於單獨的射束整形，即在整形之前必須知道脈衝響應。
用戶設備連續測量它們從基站接收的信號的強度。在CDMA系統中，所進行的信號測量通常就是對導頻信號的測量。為了減少終端設備的測量負載，在當前領域的系統中終端設備保持一張有關基站和導頻信號的相應的擴展碼的列表，這些基站位於終端設備附近並且是用於切換或呼叫建立的可能候選基站。這張表將在一張測試表下面被調用。終端設備以最高優先權監視那些在測試表中出現的基站的導頻信號。對其它被檢測的導頻信號的測量則放在次要地位上。
在一個終端設備移動時，必須根據需要更新測量表。在當前領域的系統中是根據終端設備所進行的導頻信號強度測量來進行更新的，即如果根據終端設備的測量檢測到所接收的由某基站發送的導頻信號具有足夠的強度，則把基站加到測量表中，相應地如果來自某基站的信號強度不夠，則從表中去掉該基站。
為了能夠進行快速切換，測量表應當儘可能的短並且應當只包含那些針對終端設備只能移動到的區域的基站。在這樣的情況下，終端設備能夠進行快速的測量。測量表的更新也應當是快速的。在單元尺寸與終端設備的移動速度相比顯得相當小的系統中尤其這樣。
在如前所述的EIA/TIA IS-95中的當前領域的方案中，是根據所接收的信號的測量強度來維護測量表的。為了保證不把必要的基站排除在表外，則不能使測量表變得非常短。因而切換速率不是儘可能最快的，對於小的宏單元尤其是這樣。
在
圖1中說明了一個當前領域的方案，圖中描述了一個系統，該系統包括一組覆蓋區域均被分成三個扇區的基站164到168，和一個位於基站167的區域內並在扇區162內與基站167通信的用戶設備102。用戶設備不僅接收來自其本身的基站扇區162的信號，而且還接收來自周圍扇區的信號。各終端設備的列表通常包括大多數的周圍扇區，例如在圖1的例子中的扇區150到160，而且終端設備連續監視這些扇區的信號。
本發明的目的是使得能夠維護一個短的測量表，該表只包含針對終端設備最可能移動到的區域的基站。本發明的另一個目的是使終端設備能夠快速地從一個基站切換到另一個基站。
通過前面所述類型的蜂窩無線系統可實現本發明，該系統的特徵在於其中的終端設備包括根據各終端設備的位置更新由各終端設備維護的相鄰基站列表的裝置。
本發明也涉及一個改進蜂窩無線系統中的切換的可靠性的方法，其中在各單元中包括至少一個與其覆蓋範圍內的用戶設備進行通信的基站，基站測量各終端設備到基站的距離和從終端設備接收的信號相對於基站的方向角度，基站根據終端設備方向的方向角度和距離計算基站的覆蓋區域內各個終端設備的位置，終端設備則為了確定是否需要進行切換而測量來自終端設備維護的相鄰基站列表中的基站的信號的強度。基於本發明的方法的特徵在於根據計算出的各終端設備的位置來更新各終端設備所維護的相鄰基站列表。
在基於本發明的方案中，可以使各終端設備的測量表保持儘可能的短，而且使得能夠進行快速測量並從一個單元快速切換到另一個單元。尤其是在某種環境下基於本發明的方法具有某些優點，其中在針對快速移動的終端設備的幾個微單元構成的區域內也有一個所謂的傘形單元。可以用一個自適應天線組來實現傘型單元，這樣的話，由於本發明使得快速測量成為可能，所以終端設備在與一個宏單元通信時也可以測量微單元的強度，並且能夠在需要時靈活地切換到一個微單元。
在本發明的第一個最優實施例中，在基帶上對被發送和接收的信號進行數位化處理，於是天線射束可以直接沿著期望的方向以和信號同相的方式定向。在本發明的第二個最優實施例中，以模擬的方式進行信號定相，於是提供了一組固定天線射束，並且從這些射束中選擇提供最好的連接的射束來進行接收和發送。
下面，將參考基於附圖的例子更詳細地描述本發明，其中圖1說明了有關當前領域構成一個測量表的方式的例子，圖2說明了基於本發明的一個蜂窩無線系統和在終端設備與基站之間的信號的多路徑傳播，
圖3a在時域上說明了由信號的多路徑傳播導致的散射，圖3b在入射角域上說明了由信號的多路徑傳播導致的散射，圖4說明了將基站天線射束定向到移動站的可能性，圖5說明了自適應天線組的一種可能實現，圖6說明了在基於本發明的一個蜂窩無線系統中的角度分集的實現，圖7a說明了在基於本發明的一個系統中構成一個測量表的一個例子，圖7b說明了在基於本發明的一個系統中構成一個測量表的另一個例子，圖8是一個說明基於本發明接收器的一種可能結構的模塊圖，圖9是說明一個單獨的信道單元的結構的例子的模塊圖，圖10是說明在基於本發明的蜂窩無線系統中的一個用戶設備的例子的模塊圖，圖11是說明基於本發明的接收器的另一個可能的例子的模塊圖，圖12說明了有關一個單獨的信道單元的結構的另一個例子，圖13更詳細地說明了有關一個單獨的信道單元的結構的一個例子，下面，通過把CDMA系統當作一個例子，將更詳細地描述基於本發明的方法和接收器，但是正如本領域的技術人員從下面的描述中所看到的，由於本發明也可用於其它的多址方法，所以這裡的描述並不僅限於此。
圖2說明了基於本發明的一個蜂窩無線系統。該系統包括一個基站100和一個與基站100進行無線通信的用戶設備102。基站被數字傳輸線路189連接到一個基站控制器188，基站控制器188則與網絡其它部分和固定網相連。
圖2說明了在蜂窩系統中常見的被發送信號的多路徑傳播。蜂窩無線系統的一個特性是移動站被反射和散射無線電波的表面所環繞。這樣的表面可以是由諸如山脈和山丘的自然物構成的建築物和牆壁。移動站通常以全向天線模式進行發送。該圖說明了一些從移動站發出的射線112，114和116。在移動站102鄰近的表面104，108反射所發送的信號，因而這些信號沿著幾個不同的方向到達基站100的天線，但不同信號部件之間的延遲相當小。在圖中由數字106表示的離移動站更遠的反射表面產生信號部件114，該信號部件滯後幾個或幾十個微秒就達到了基站100。也會存在防礙在移動站和基站之間建立直接連接的地面障礙物110。
圖3a在時域上說明了有關在基站接收器那裡由信號的多路徑傳播導致的信號部件瞬間延遲的一個例子。模式圖的水平軸200表示時間，而垂直軸202表示接收信號的功率。在圖3a的例子中，基站接收器檢測到三組在不同的時刻到達計數器的信號部件204，206和208，其中部件208與其它部件相比到達得最晚。
如圖2的例子所示，不同的信號部件以不同的時刻和不同的方向到達。也就是說信號在時域和角度域中均會散射，信號的入射角(AOA)可以描述在角度域中的散射。圖3b說明了有關在基站接收器那裡由信號的多路徑傳播導致的瞬時散射的一個例子，其中瞬時散射是關於入射角的一個函數。圖3b的垂直軸202表示接收的信號部件的功率，水平軸210表示入射角。在圖3b的例子中，信號部件212，214從兩個方向到達。
在稱為宏單元的大單元內，信號部件通常只以不多的幾種入射角到達天線，其中基站天線設得比較高，而入射角通常接近移動站和基站之間的直接射線。在基站天線通常位於建築物頂端下面的規模較小的微單元內，由於基站同移動站一樣經常被幾個鄰近得反射面所包圍，所以信號部件得入射角會更加發散。
前面已針對上行鏈路傳輸方向描述了多路徑傳播。顯然在相反的下行鏈路方向上也會出現對應的現象。由於散射和反射並不嚴重依賴於頻率，可以說在兩個方向上多路徑傳播通路基本上是對稱的。但是，應指出快速信號衰減在不同的傳輸方向上是相互依賴的。因而，如果基站檢測到一個從移動站以入射角α到達的信號部件，則除了快速衰減之外通過以同樣的角度α發送信號使信號保持在移動站的方向上。
根據前面的描述可以肯定在蜂窩系統中常見的多路徑傳播環境在基站中引導著信號接收，其中該信號在時間上分布的幾個具有不同延遲的部件，而在角度域上則分布為從幾種不同方向到達的部件。由於用戶設備的移動，兩種分布隨時間不斷變化，但這種變化相當地慢，即在若干秒的範圍內，而且這種分布是能夠被同步並監視的。
這樣可以把接收的信號部件的特徵總結為前面描述的類型的多維性，在前面用時間-角度域，即(α，τ)域說明了這種類型多維性，而且這種類型多維性可被用在基於本發明的基站中以便改進對要接收的信號的檢測。在基於本發明的方法中，在多維信號域中尋找接收的信號的最佳信號部件，並且利用該部件以這樣的方式來控制接收器，即能夠以最優方式混合併檢測所檢測的部件。衡量信號質量最簡單的標準可以是接收功率水平，但也可以使用其它的標準，例如信噪比。
基於本發明的接收器使用一個自適應天線組，即一個包含幾種不同的單元的天線組。圖5說明了自適應天線組的一種可能的實現，這種實現可以結合本發明的第一個最優實施例來使用。天線組包括L天線單元400，402，404，這些單元可以是全向天線。各天線單元均與射頻部分406，408，410相連，這些射頻部分把接收的信號轉換成中頻並把信號採樣成基於已知技術的(I，Q)部件。接著用對應的複合加權因子Wi倍增所獲取的複合樣本，其中在多路復用器412，414，416中i＝1，...，L通過加法器418可把已被倍增的樣本422，424，426用到接收器的其它部分上。
根據一種通常是自適應的算法以保證獲得期望形狀的天線模式的方式選擇複合加權因子Wi。由於是針對在基帶上數位化的信號而進行的，這種對接收信號進行整形的方式可以被稱作信號的數字鎖相，但是由於這種整形，接收的信號天線增益可被定向在期望的方向上。這樣的天線組可以包括有向或全向天線單元。對從不同天線獲取的信號鎖相併混合鎖相在期望的方向上產生了虛擬類型的天線射束。對於要發送的信號也可以進行相應的處理，這樣就可以獲得期望的發射模式。
圖4說明了一個天線組是如何產生強有向射束310的，其中天線組包括一個平均分割的線性組，該線性組包含四個單元300，302，304，306，射束310對於移動站308具有入射角α。其中也構成了一組較小的邊緣射束。這樣，在沒有有向天線的情況下通過信號鎖相也可以實現這種方向性。
在基於本發明的方案中，通過天線射束減少了接收器的多址幹擾，其中在角度域內定向天線射束並通過一種新的應用了時間-角度分集的接收器來產生天線射束。在基於本發明的方案中，在傳輸方向上也可以使用根據接收信號測出的入射角，這樣在兩個傳輸方向上均改進了連接質量。
下面，首先描述本發明的第一個最優實施例，該實施例涉及在CDMA系統中應用信號數字鎖相。
在基站上使用的應用了時間-角度分集的接收器包括數字接收器裝置，該裝置可以在二維(α，τ)域上監視接收的信號部件並解調所期望的信號部件。在解調之前，對接收的數位化信號樣本進行鎖相，通過鎖相，接收的信號的天線增益被定向到期望信號輸入方向上。在最優實施例中，鎖相所產生的天線射束是具有預定波形的射束，這種波形是由加權因子Wi和天線幾何形狀決定的。如果天線射束的波形保持固定，則可以針對具有最大增益的各個角度輕易計算出這些因子。因此，由於鎖相只依賴於一個參數，即入射角α，那麼可以快速地調整鎖相。
在基於本發明的方法中，不需要使用已知的諸如MUSIC的估測入射角的複雜技術或諸如LMS和DMI的自適應算法。儘管這些算法能夠計算出最優的針對要接收信號的射束波形，並通過把天線模式的零點指向幹擾源來最大化期望信號的信噪比，但是由於在CDMA中在不知道幹擾源準確方向的情況下將幹擾信號四散分布以模擬噪聲，所以針對CDMA沒有必要採取上述做法。總之，在幹擾平均分布的環境中，把具有預定波形的天線射束的最大增益角度定到接收最佳信號部件的方向上就足夠了。
在基於本發明的方法中，接收器在(α，τ)域中尋找期望的信號部件。通過互相關所接收的擴展頻譜信號和期望的擴展碼並把所獲取的測量結果與給定的閥值相比較可以完成尋找工作。尋找可以被理解為一個天線射束在整個區域上掃描，同時測量信道脈衝響應並採集從各個方向收到的終端設備信號能量。接收器檢測最佳信號接收的方向和碼相位並分配所需數量的解調裝置以便同步於和接收這些信號部件。最好在接收器中混合所接收的解調信號部件。這種最佳信號部件搜索是連續進行的，並且在必須時可改變解調裝置的分配。
這樣接收器自始至終都知道接收來自移動站的最佳信號部件的方向。在下行鏈路方向上也可以把這種信息用於基於本發明的基站設備。例如通過讓發送接收器的控制器向發送單元通知已檢測到有效信號部件的方向就可做到這點。通過把天線射束最大增益角度定在期望的方向上，發送器單元可以鎖定通過自適應天線組發送的信號的相位。可以有一個或多個發送射束，並且其數量因接收器射束的數量而有所不同。
這種方法在下行鏈路方向上也提供了有效的幹擾消除。用於發送的天線組可以和用於接收的天線組相同。也可以使用獨立的天線組。信號鎖相與採用加權因子的接收過程中使用的信號鎖相方式相同。
在基於本發明的方案中，基站測量終端設備與基站之間的距離，通過本領域技術人員所知的方式，例如根據在連接上檢測的傳輸延遲可以進行這種測量。根據測量的距離和通過自適應天線獲取的信號輸入方向，基站計算出終端設備在覆蓋區域中的位置。
根據這個位置，可以較好的估計終端設備最可能移動到的區域所屬的基站。
在基於本發明的第一個最優實施例方案中，在基站上用於發送接收信號的天線射束方向在測量的期望方向為αi的環境下偏離了小角度Δαi。這就在信號中產生了角度分集，於是通過分集可以減少衰減的可能性，在移動站不移動時尤其是這樣。
在圖6中說明了這種方法，其中基站100使用兩個射束580，582向移動站102發送信號，在圖示的例子中這兩個射束是從地面障礙物584，586反射出來的。在基於本發明的方案中，基站在期望方向的環境下把各個天線射束偏移了某個角度Δαi和αi，於是天線射束沿著588a到588b和590a到590b的不同路徑即時傳播。偏移在給定的頻率上連續進行，於是在移動站接收的信號中產生了期望的變化，通過這種變化則減少了長衰減的可能性。利用變化可以為衰減帶來隨機特性，因而通信信道編碼和交叉能夠較好地防止發生衰減效應。
當把方案用於接收來自移動站的信號時，在測量的期望方向為αi的環境下用於接收信號的天線射束方向角偏移了微小角度Δαi。在這種方式下，在沿著這個傳輸方向接收的信號中產生了微小的變化。由於實際的天線射束通常比使用的偏移角度寬得多，所以這種偏移不會影響接收的信號的功率水平。例如天線射束的寬度可以是10度等級的，而偏移角度可以是1度。所使用的天線射束的寬度和偏移角度自然會因應用的不同而有所變化。
基站監視來自終端設備的信號的入射角變化和終端設備與基站之間的傳輸延遲變化，基站可以根據這些參數估計出終端設備的位置和移動方向。可以在等間隔上進行入射角和延遲測量，測量結果可被加以過濾，而根據通過已知的預測算法獲取的數值則能夠預測終端設備將來的行為。
根據終端設備的位置和移動方向可以相當精確的估計出終端設備要移動到的區域所屬的基站，於是在沒有因基站選擇失敗導致的連接中斷的風險的情況下可以保持儘量短的測量表。
當終端設備在一個街角附近移動並同時從一個覆蓋區域改變到另一個區域時，基於本發明的方法能夠進行更可靠的切換，對於在街角上的微單元尤其是這樣。在這樣的情況下，終端設備的信號水平實然改變，通常會增加或減少15到20dB。利用基於本發明的方法，根據終端設備的位置可以預測終端設備到達一個街角的時間。
在基站控制器188中通常可以作出更新測量表的決定，有關信息可以被傳遞給終端設備102，而終端設備102則根據這種控制更新其測量表。
圖7a說明了關於一種情況的例子，其中蜂窩系統的一個終端設備102位於扇區162中的基站167的區域之中，基站採用基於本發明的自適應天線組技術。基站167用一或幾個移動天線射束183監視終端設備102。基站167利用上述方法已確定終端設備102的位置與移動方向，而終端設備的測量表可被認為只包含終端設備102可能移動到的扇區。在圖7a的情況下，假定的扇區是181和182。雖然終端設備也可能接收來自扇區184的信號，但根據其位置假定不移動到此扇區的區域。
圖7b說明了關於另一種情況的例子，其中蜂窩系統的終端設備102在扇區162中的基站167的區域內，基站使用基於本發明的自適應天線組技術。基站167用一或幾個移動天線射束183監視終端設備102。以和上述同樣的方式，基站167確定出終端設備的位置和移動方向，仍然可以認為終端設備的測量表只包含終端設備102可能移動到的扇區。在圖7b的情況下，唯一假定的扇區是181。根據其位置和移動方向，假定終端設備不移動到例如182的扇區。
圖7c說明了關於一個蜂窩無線系統的例子，該系統包括一個用戶設備102，一組相當小的微單元251到254，和一個與微單元重疊的傘形單元255。在需要高傳輸容量和快速移動終端設備需要在大的傘形單元內提供的服務以便避免幾次從一個微單元到另一個微單元的切換的區域內經常可以發現這種實現，其中高傳輸容量是由微單元提供的。
圖中所示的傘形單元是以基於本發明的方式實現的，其中基站100使用被鎖相的天線組，該天線組產生指向終端設備的方向的天線射束250。利用基於本發明的方法，終端設備102的測量表可以包含和終端設備處於同一區域的微單元。控制基站100的基站控制器(圖中未給出)知道在傘形單元的區域內的微單元並且能夠根據設備的位置和移動方向更新終端設備的測量表，從而使測量表包含位於同一區域內的微單元。
也可以以這樣的方式使用基於本發明的更新測量表的方法，即根據終端設備的位置和移動方向劃分測量表中的基站的優先權。
下面，將描述基於本發明的第一個實施例的接收器的結構。圖8是說明基於本發明的接收器的結構的模塊圖。接收器包括一個含有L個單獨的天線單元的天線組500。天線組可以是線性的，平面的(二維的)或全方向的。天線組500接收多路徑傳播信號，進行前置放大，把信號轉換成中頻並把所有L個信號數位化，其中多路徑傳播信號在來自各個具有L個單元的移動站，具有幾種不同的方向的不同的路徑上被延遲了。所獲取的L個數字複合I，Q樣本514被提供給信道單元504，506和508的一個輸入端。
每個活動的與基站通信的移動站由一個信道單元提供服務，正如下面所要詳細描述的，信道單元對接收的信號和要發送的信號進行數位訊號處理。各個信道單元均包含一個(α，τ)接收器和一個相應的發送器。在一個信道單元中在發送方向和接收方向上均進行通過鎖相來實現的天線射束數字整形功能。
在接收方向上，信道單元在角度-空間域上對信號進行濾波，解調接收的信號部件並在一個分集混合器內混合這些信號部件，最後對已從移動站接收並混合的信號進行解碼。所獲取的用戶數據位被提供給基帶單元510，基帶單元510把數據位傳遞到網絡的其它部分。
在發送方向上，用戶數據位從網絡的其它部分到達基帶單元510，基帶單元510把數據位傳遞到正確的信道單元504到508，在信道單元內用一個擴展碼對信號進行編碼，調製並鎖定要發送的信號的相位，鎖相確定要發送的天線射束的方向。所獲取的L個信號被提供給天線組502的L個單元。實際上，接收和發送天線組500，502可以是單獨的，也可以通過同一個物理天線組來實現，在這個物理天線組中用適當的雙工過濾來分隔發送和接收方向。
在發送天線組502中，已從各信道單元到達的信號和要送往各天線單元的信號被轉換成模擬形式，通過天線單元被轉換到射頻並發送出去。
在基於本發明的方案中，發送和接收天線組可以包括不同數量的天線單元，儘管前面的描述為了簡便公開了在各組中都有同樣的L個單元的情況。圖中也給出了一個控制模塊512，該模塊控制設備的不同單元的操作，例如根據來自基站控制器的消息控制為不同的連接分配信道單元。
圖9是說明在基於本發明的第一個實施例的接收器中的信道單元的結構的模塊圖。信道單元包括一個或幾個數字接收器單元600，602，一個或幾個搜尋器單元604，一個分集混合器608，一個解碼器610和控制裝置612，其中圖上給出了數字接收器單元600，602和搜尋器單元604，分集混合器608的輸入包括來自接收器單元的信號，而在分集混合器608的輸出端可見的信號被連接到解碼器610的輸入端。L個從天線到達的數字複合I，Q樣本514被提供給所要數字接收器單元600，602和搜尋器單元604的輸入端。如果基於本發明的方案被用在發送接收器中，則基於本發明的發送接收器也包含一個編碼器614和一個數字發送單元606。
首先參照圖9查看數字搜尋器604的操作。與常規的分離多路徑接收器一樣，搜尋器單元的功能是從接收的信號中尋找期望的信號部件。在基於本發明的方案中，一種新型的搜尋器單元在(α，τ)域內連續監視接收的信號並把它們的參數，即入射角(AOA)和延遲分布提供給控制裝置612，該裝置接著分配所需數量的接收器單元以便解調最優部件。以下述方式也可以實現基於本發明的接收器，即信道單元不包含單獨的控制裝置612，但搜尋器單元604直接向接收器分支600，602傳送有關要監視的信號部件的信息。
搜尋器單元包括裝置634和裝置636，裝置634鎖定從天線組的射頻部分提供的信號相位，而裝置636檢測從鎖相裝置634的輸出端獲取的信號是否包含以給定延遲接收的信號部件並測量該信號部件的質量。搜尋器單元還包括裝置638，該裝置以能夠測量接收的信號的輸入方向和延遲的方式控制上述鎖相裝置634和測量裝置636。
通過具有上述類型並在圖5中給出的設備可以實現鎖定從天線組的射頻部分提供的信號的相位的裝置634，這種設備包括用複合因子Wi(i＝1，...，L)來倍增信號，而通過倍增信號則可以確定在鎖相裝置的輸出信號中被明顯放大的信號的入射角。如上所述，每個因子組合均與天線上述組合相對應。裝置638控制鎖相裝置(634)以便能夠檢查所有必要的信號輸入方向。
根據裝置638的控制鎖相裝置的輸出端給出與從給定方向接收的信號相對應的信號。測量裝置636以不同的延遲對在鎖相裝置的輸出端可見的信號進行測量，測量的目的是檢測具有不同延遲的信號部件。用上述的裝置638設置每次測量的延遲。在測量裝置中，針對裝置的輸入端上的信號進行解擴展，複合信號能量測量和在信道相關時間上的能量方波形成這樣的處理，並且比較獲取的測量值和給定閥值。具有超過給定閥值的強度的被測信號部件的參數，即入射角，延遲和功率被提供給信道單元的控制裝置612。
裝置638控制鎖相裝置634和測量裝置的操作。裝置638對應於一個在常規分離多路徑接收器的搜尋器分支中提供的同步迴路，儘管在具有本發明的方案中該裝置以一種新方式進行操作。在裝置638的控制下可以用許多方式實現從(α，τ)域中搜尋期望的信號部件。如上所述，可以用某些其它的信號質量檢測來取代信號功率測量。
通過給定的角度間隔改變最大增益方向角，在鎖相裝置634中可以逐步地對天線組接收的數位化信號進行鎖相。從可能的輸入方向中選擇一組具有代表性的入射角αj，其間具有期望的角度間隔，並且在每個輸入方向上用不同的延遲值進行幾次能量測量，這樣就得到了針對輸入方向的延遲分布τk。
另一種方式是控制測量裝置636首先測量具有天線模式的接收信號的延遲分布tk。這樣就檢測出接收信號部件的可能延遲。然後控制鎖相裝置634用一個窄向射束掃描不同的方向角，同時控制裝置用上述在第一次測量中檢測到的延遲值進行測量。這樣就得到了以不同延遲到達的部件的輸入方向αj。
所檢測的信號部件的參數被提供給信道單元的控制裝置612。通過把信號部件的輸入方向和延遲通知給接收器單元，控制裝置分配接收器單元600，602以接收並解調最佳檢測的信號部件。如上所述，在不需單獨的控制裝置的情況下也可以由搜尋器單元604直接控制接收器單元。
在基於本發明的方案中，信道單元包括計算終端設備到基站的距離的控制裝置612，根據傳輸的延遲可以計算出距離。相應的利用信號的方向角和距離也可以計算出終端設備的位置。計算出的數據被發送給基站控制器188，該控制器更新測量表，可選地，也可以在控制裝置612中確定是否需要更新測量表。
下面參照圖9查看數字接收器單元600，602的操作。和常規的分離多路徑接收器一樣，接收器單元的功能是接收並解調給定的信號部件。假定信道單元的控制裝置612已分配了一個接收器單元來接收具有入射角αj和延遲τk的參數的具體信號部件。
接收器單元600，602包括監視裝置624，632，信道單元的控制裝置612把有關被監視的信號部件的相位和輸入方向的信息傳遞給監視裝置624，632。監視裝置控制接收器單元的第一鎖相裝置，第一鎖相裝置的輸入是從天線組得到的數位化信號。鎖相裝置618，626具有和搜尋器單元中提供的鎖相裝置634類似的結構。根據涉及入射角αj的信息和從控制單元接收的信息，監視裝置以這樣的方式設置複合加權因子Wi(i＝1，...，L)，即從期望輸入方向到達的信號在鎖相裝置的輸出端是可見的。這可以理解成一個指向期望的方向並且具有預定形狀的接收器天線射束。
接收器單元600，602還包括解調裝置620，628。該裝置的輸入包含從鎖相裝置618，626得到的信號。監視裝置624，632控制解調裝置和以給定延遲τk到達的信號部件同步。在解調裝置中，根據已知的把給定的τk用作碼相位的技術對信號進行擴展和解調。得到的符號和延遲數據一起被提供給信道單元的其它部分。
接收器單元600，602還包括第二鎖相裝置622，630，該裝置的輸入包括從天線組得到的數位化信號。第二鎖相裝置的輸出信號被提供給監視裝置624，632。監視裝置通過用裝置測量分配給接收器的信號部件的當前參數(αj，τk)環境來控制第二鎖相裝置的操作，以便檢測在接收的信號部件的輸入方向和延遲發麵的變化。為此，第二鎖相裝置包括類似於第一鎖相裝置的用於鎖定信號相位的複合因子，和類似於搜尋器單元的測量裝置636的用於測量脈衝相應的裝置。如果監視裝置利用第二鎖相裝置檢測出在期望信號部件的輸入方向αj或延遲τk方面的變化，那麼監視裝置把這種數據更新到第一鎖相這種和解調裝置上。
當前領域公開了幾種在擴展頻譜系統中可以實現監視裝置624，632的方式，例如超前-滯後門可被用在基於本發明的方案中。這些電路通過用給定的時間差Δτk進行兩個能量測量來估測碼定時錯誤，在當前設置點tk的環境下Δτ通常是擴展碼的分片時間的小數部分。能量測量是利用第二鎖相裝置622，630的測量裝置來進行的，第二鎖相裝置在延遲變化時提供主設置點τk所需的校正數據。
相應地，利用第二鎖相裝置可以監視信號入射角αj的變化。例如利用給定的延遲τk通過天線射束可以進行兩次或更多次的能量測量，經過鎖相天線射束在兩個方向上已從當前入射角αj偏移了一個角度Δα。所使用的偏移度Δα通常是天線射束寬度的小數部分。
這樣，監視裝置624，632就控制了第二鎖相裝置622，630所進行的能量測量，因而在任意時刻都應當以最大的能量接收信號。監視裝置把有關改變了的參數(αj，τk)的數據更新到第一鎖相裝置，解調裝置和信道單元的控制裝置612，所以在需要時發送方向上也可以使用該數據。
可以把上述接收信號的最大化與常規系統中使用的接收器天線分集相比較，其中用兩個或多個彼此距離等於接收信號的幾個波長的天線接收信號。在基於本發明的接收器中，如果在出現深度衰減的情況下捕捉到以入射角αj接收的信號，則通過把接收射束的角度改變一個小角度Δα則可以消除這種衰減。這樣就不需要有兩個單獨的彼此相距給定距離的天線。
根據上述的偏移，在控制裝置612中也可以計算出終端設備102的移動方向，而且這種信息可被用於更新測量表。
信道單元的分集混合器608和解碼器610的操作與當前領域中的分集接收器的操作類似。通過累計和補償其不同的延遲τk並根據其信噪比權衡不同的符號序列，混合器608混合從不同的接收單元到達的符號序列以獲取最大比值混合。所獲取的混合符號序列被提供給解碼器610，解碼器610通常首先進行解交叉並把符號解碼成用戶數據位。CDMA應用一般使用強卷積編碼，而用於強卷積編碼的最佳檢測方法是提供軟判決的Viterbi算法。
顯然上述信道單元也可被用於監視和接收一個訪問信道。由於不知道發送呼叫建立消息的移動站的確切位置，那麼在接收方向上使用的天線射束具有較寬的天線模式，即可以是120度寬。
下面參照圖9描述數字發送單元606的操作。用戶數據位首先被提供給編碼器614，編碼器614通常用卷積碼對數據位編碼並在編碼符號上進行交叉。所獲得的交叉符號被提供給擴展頻譜調製器642，調製器642完成常規的調製工作。利用已知技術可以完成所有上述功能。
在本發明中，發送單元包括裝置644，640，該裝置根據接收的信號控制並數字式地鎖定要發送的信號的相位。在基於本發明的發送單元中，調整發送射束的裝置644在其輸入端接收來自信道單元的控制裝置612的，有關在不同的接收器單元600，602中使用的輸入方向的信息，其中接收器單元600，602從移動站接收信號。控制裝置612也可以報告由搜尋器單元604檢測到的信號的其它輸入方向，但是在信號接收中不必使用所有的方向。
調整發送射束的發送單元的裝置644控制鎖相裝置640，鎖相裝置640根據預定的射束構成函數J×L計算出一個複合加權因子Wij(i＝1，...，L；j＝1 ，...，J)，該加權因子利用L個天線單元產生J個天線射束。除了天線射束的方向和數量之外，裝置644通過指示發送功率來控制鎖相裝置640，其中發送功率被用於各個射束，而且裝置644從信道單元的控制裝置612那裡獲得發送功率。
鎖相裝置640的結構可以類似於上述在接收方向上的鎖相裝置618，626，634。在鎖相裝置中，從調製裝置624提供的外出信號的數位化(I，Q)樣本被L個複合加權因子相乘如下，其中L是天線單元的數量V1＝∑gjWij，i＝1，...，L其中為天線組獲取L個複合樣本序列。複合倍增也使用一個真實定標因子gj(j＝1，...，J)，該因子也是從調整裝置644獲得並能用於每一天線束功率的獨立調整，調整裝置644也指示要使用的頻率以便能夠正確設置加權因子Wij。
調整發送上述的裝置644根據從信道單元的控制裝置獲取的信息控制鎖相裝置640。通過以不同方式修改參數αj和gj(j＝1，...，J)則可以許多方式進行調整。例如，可以獨立調整用於某些天線射束的發送功率，或者可以使某些天線射束的方向角αj改變給定的角度Δα，或者可以改變所使用的天線射束的數量。通過這些測量可以補償在無線路徑上產生的，諸如衰減的信號質量退化。
在基於本發明的方案中，在給定方向角αi的環境下發送單元606的調整裝置644可以一或幾個所使用的天線射束的方向偏移一個小角度Δα。通過這種偏移可以減少移動站長時間處於深度衰減狀態的可能性。由於天線射束的方向角度在主方向角αj周圍連續改變，在無線路徑上傳播的信號不會連續使用同一通路。
在圖10中通過一個關於接收端的模塊圖說明了在基於本發明的蜂窩無線系統中的一個可能的用戶設備。終端設備也包括一個發送端，但為了簡單這裡不做描述，之所以這樣是因為本領域技術人員所知的方式來實現基於本發明的發送功能。終端設備包括一個天線250，該天線接收被提供給射頻部分251的信號並把信號放大和轉換到中頻上。射頻部分251的輸出端與轉換器裝置252相連，轉換器裝置252把信號轉換成數字形式。
信號從轉換器裝置252被提供給一組相關器254，255，其中接收信號和期望擴展碼的相關性被計算出來，於是通過期望的擴展碼倍增的信號被恢復到其初始頻帶上以便進行解調。信號也從轉換器裝置252上被提供給搜尋相關器253，搜尋相關器的功能是從接收的信號中找出用期望的擴展碼發送的信號部件的相位。終端設備還包括混合裝置256，該裝置相關或非相關地混合接收的信號部件。信號258從混合裝置那裡被提供給終端設備的其它部分。
終端設備也包括控制裝置257，該裝置控制設備的操作。控制裝置257通常由一個信號處理器來實現。搜尋相關器253向控制裝置257和接收相關器254，255指示它已發現的信號部件的延遲和強度，接收相關器則與最強的信號同步。搜尋相關器253也測量來自測量表上的基站的信號。控制裝置257根據基站的控制更新測量表。
下面描述本發明的第二個最優實施例，其中在CDMA系統中提供對接收信號的模擬鎖相。
圖11是說明基於本發明第二個最優實施例的設備的例子的模塊圖。在接收方向上，該設備包括L個天線單元700到704，而在發送方向上該設備包括一組天線單元772到776。在發送接收器中，發送和接收天線可以是相同的，這樣，雙工過濾被用來彼此分離不同的傳輸方向。該圖給出了用於不同傳輸方向的不同天線單元。由天線單元構成的天線組可以是線性的，平面的(二維的)或全方向的。天線組用L個單元從各個移動站接收多路徑傳播信號，該信號來自於幾種不同的方向並以不同的方式被加以延遲。
天線單元與一個RX矩陣706相連，通過使矩陣輸出708包括K個信號輸出，RX矩陣706完成對天線單元接收的模擬信號的鎖相，其中每個信號輸出均對應於一個由天線射束接收的信號，而天線射束指向預定的信號輸入方向。利用當前領域的方案可以實現該矩陣，Butler矩陣就是其中的一種方案，該矩陣是利用無源90度混合和移相器來實現的。用矩陣706產生的天線射束的數量K不必與天線單元的數量L對應。
通過鎖定天線接收的信號的相位可以在接收方向上得到天線射束，而鎖定通過天線要發送的信號的相位，則可以在發送方向上得到天線射束。所使用的天線射束是固定的，並且方向不變。天線射束的數量依賴於矩陣706的具體實現，可以用期望的角度間隔和期望的寬度設定並構成射束。
在必要時矩陣輸出信號708被用在一組低噪聲放大器710上，該放大器補償有線衰減和其它損耗。以這種方式放大的L個信號被提供給射頻部分712到716，射頻部分把信號向下轉換成中頻並進行所需要的過濾。可以以一種基於已知技術的方式來實現射頻部分。
射頻信號被用在轉換器裝置718到722上面，轉換器裝置把模擬信號轉換成數字樣本。利用商用部件以基於已知技術的方式可以進行這種轉換。通常，在裝置中把信號複合採樣成I和Q部件。
通過位於各個信道單元前面的RX開關732，734，730，轉換器裝置718，720，722的輸出信號724，726，728被提供給一組信道單元738，740，742。轉換器的所有輸出信號被用在所有的RX開關上。每個RX開關均包括K個輸入和一或幾個被用在相應信道單元上的輸出信號。RX開關的功能是根據信道單元的控制把期望的天線射束接收的信號送給信道單元的期望部件。
以下述方式也可以實現上述的接收器結構，即把一或幾個上述的部分(天線單元700-704，放大器710，射頻部分712-716和轉換器裝置718-722)集中或分散地定位。在這種情況下，正如本領域的技術人員所看到的，可以按下述方式來改變實現的細節，即在射頻部分與一個天線組連在一起的情況下便不需要有放大器710。
下面，將通過圖12的模塊圖來描述在基於本發明第二個實施例的接收器之中的信道單元的結構與操作。信道單元包括一或幾個用於解調信號的裝置804，806，808，一或幾個搜尋器裝置802，一個分集混合器608和一個解碼器610，圖中給出了三個解調裝置和一個搜尋器裝置，分集混合器的輸入包含來自接收器單元的信號，在分集混合器608的輸出端可見的信號被接收到解碼器610的輸入端。
RX開關732的輸入In#1到In#K包含K個來自於轉換器裝置718到722的信號730。信道單元738包含一個搜尋器單元802，象針對第一個實施例的搜尋器單元所描述的那樣，搜尋器單元的功能是從多維信號域中找出最佳信號部件。在本實施例中，通過測量RX開關的各個輸入上的延遲分布，搜尋器單元802從RX開關的輸入中尋找最佳信號部件，其中每個輸入對應於一個沿某方向到達的信號部件。測量延遲分布的方式可以和常規分離多路徑接收器的搜尋器分支的方式相同。作為測量的結果，搜尋器分支檢測最佳信號部件的輸入方向和延遲。通過向各個解調裝置提供有關期望部件的延遲的信息並使用從RX開關到相應解調裝置的信號，搜尋器對應控制解調裝置804，806，808與最佳部件同步。
解調裝置804，806，808解調給定信號，監視信號延遲和輸入方向的變化並在需要時利用RX開關開始接收一個新的天線射束。解調裝置的輸出信號被用在分集混合器608上，分集混合器解調後的符號並檢測被分送的信息。分集混合器的輸出信號也被用於解碼裝置610，該裝置解交叉符號並解碼信息序列。
上述接收器結構利用模擬鎖相實現了基於本發明的方案。在接收方面，通過鎖相併從天線射束接收的部件中選出最強的信號部件進行解調，於是產生了一些(K)個固定天線射束。在終端設備移動和信號輸入方向改變時，總是選擇提供最佳信號強度的天線射束的信號以進行解調。
在基於第二個最優實施例的設備中，在單元802上根據傳輸延遲計算出終端設備到基站的距離，並且根據計算出的距離和具有已知方向角的天線射束計算出終端設備的位置。根據這種信息，可以估計是否需要更換終端設備的測量表。
下面參照圖12查看基於本發明的第二個最優實施例的接收器結構。
用戶數據位首先被提供給編碼器614，編碼器通常用一個卷積碼對數據位編碼並對編碼後的符號進行交叉。所得到的交叉符號被提供給擴展頻譜調製器642，該調製器進行常規的調製處理。根據已知技術可以實現上述的所有功能。
在本發明中，接收器實現還包括裝置802，該裝置根據接收的信號控制針對要分送的信號的模擬鎖相。根據已進行的測量，搜尋器單元802知道接收最佳信號部件的方向角和相應的天線射束。搜尋器單元已分配了一組解調裝置來接收這些部件。在實際的實現中，可以在搜尋器單元或單獨一個控制單元內進行發送端的控制。為了簡便，這裡只描述第一種情況，但本發明並不僅限於此。不管怎樣，在兩種情況下本發明的思想是相同的。如上所述，在基於本發明的方案中當向相反的發送方向發送信號時使用檢測出的含有好的信號水平的輸入方向。
下面根據圖11描述發送器部分的實現。發送器包括具有給定數量L的天線單元772，774，776，這些天線單元可以和接收方向上的天線單元相同。天線單元與TX矩陣770相連，該矩陣的功能是模擬鎖定要發送到不同天線單元的信號的相位，從而使分集模式的主射束指向期望的方向。TX矩陣的輸入包括K個信號756，在D/A轉換器758到762中這些信號被轉換成模擬形式，而在射頻部分764到768中這些模擬信號又被轉換成射頻並加以放大。正如在有關接收端的描述中所提到的，本領域的技術人員能夠理解實際上可以用集中或分開的方式來實現上述部件。
通過使天線提供K個不同方向的天線射束，TX矩陣鎖定輸入的K個信號的相位，其中天線射束的方向是固定的，而且射束共同覆蓋期望的區域。TX矩陣770的實現類似於RX矩陣706的實現，並且可以用Bulter矩陣來實現，其中Bulter矩陣是用無源90度混合和移相器實現的。用矩陣770產生的天線射束的數量K不必與天線單元的數量L對應。
從信道單元738，740，742把來自搜尋器單元的調製數據信號和控制746提供給TX開關矩陣744，接著從TX開關矩陣把信號提供給加法裝置754。在圖13中會更詳細地描述開關矩陣744和加法裝置754的操作。
TX開關矩陣包括對應於各個信道單元的TX開關900，902，904，開關的輸入包括來自信道單元並將要發送的調製數據信號和來自信道單元的搜尋器單元的控制信號746，748，750。TX開關的輸出包括K個輸出746a到746i，即和發送天線射束一樣多。TX開關的功能是根據信道單元的控制把信號從信道單元接通到正確的發送射束，在發送射束中還加入了從其它信道單元到達和趨向同一射束的信號。根據信道單元的控制，即根據信號所趨向的天線射束，TX開關把輸入數據信號引導到一個或幾個輸出Txout#1到Txout#K上。各輸出是經過信號水平加權的二次數字樣本。
開關的輸出746a到746i被用在加法裝置745的K個加法器906到910中的一個上面。各加法器以數字形式把來自不同信道單元並趨向一給定的天線射束的數據信號相加在一起。利用公式2*(log(n)+m)得到輸出樣本所需的數據位數，其中n是加法器的輸入(信道單元)的個數，log是一個以2為底的對數，而m是樣本的位數。
如上所述，TX開關的輸出756a到756c被用在相應的轉換器裝置758到762上，並且通過模擬鎖相矩陣還被用在天線上。
搜尋器單元802根據已測量的信息選則用於發送的天線射束。
雖然前面針對附圖的例子描述了本發明，但是本發明並不僅限於此，在所附權利要求書公開的發明思想的範圍內可以進行多種修改。
例如在垂直和水平方向上可以使用天線射束來調整，這樣上述(α，τ)域可被理解成一個(α，β，τ)域，其中α是垂直角度，β是水平角度，而τ是延遲。
一種可能是在信道單元中使用相關，非相關或差分相關的調製和解調方法。例如為了能夠在移動站進行相關解調，基站可以包括一個額外的作為相位參考的經過擴展編碼的信號，其中在各天線射束上沒有對該信號進行數據調製。可選地，可以把已知的參考符號用於同樣的目的。
本發明的一個可選的實施例包括把信道單元的數字鎖相裝置618到634放在一個公開的鎖相裝置模塊中，該模塊為所有信道單元提供服務。
權利要求
1.改進蜂窩無線系統中切換的可靠性的辦法，其中在蜂窩無線系統的各個單元中至少包括一個基站(100)，該基站與其覆蓋範圍內的用戶設備(102)進行通信，基站(100)測量各終端設備(102)到基站的距離和來自終端設備的信號相對於基站的方向角，基站根據終端設備的方向角和距離計算出終端設備在基站的覆蓋區域中的位置，而終端設備則測量基站的信號強度以確定是否需要切換，上述基站被記錄在終端設備所維護的相鄰基站列表中，其特徵在於根據計算出的終端設備位置更新終端設備(102)維護的相鄰基站列表。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於基站(100)以保證從天線組得到的增益在期望方向上最大的方式，利用包含幾個單元的一個天線組(500，700-704，772-776)，通過鎖定接收和發送的信號的相位來發送和接收來自終端設備(102)的信號。
3.如權利要求2所述的方法，其特徵在於基站(100)在假定的終端設備(102)的方向角的環境下偏轉天線射束的最大增益角度，利用基站所用的天線射束偏轉計算終端設備的移動方向，並根據終端設備的移動方向更新由終端設備維護的相鄰基站列表。
4.如權利要求1所述的方法，其特徵在於由終端設備(102)維護的相鄰基站列表總是包含根據終端設備的位置而估測的終端設備最可能移動到的區域所屬的基站。
5.如權利要求3所述的方法，其特徵在於根據從終端設備接收的信號的方向角和延遲變化來計算終端設備(102)的移動方向。
6.如權利要求5所述的方法，其特徵在於根據從終端設備接收的信號的方向角和延遲變化估測終端設備(102)以後的位置。
7.如權利要求1所述的方法，其特徵在於基站(100)向基站控制器(188)發送有關在其覆蓋區域內的終端設備的位置的信息，基站控制器通過基站(100)更新由終端設備維護的基站列表。
8.如權利要求1所述的方法，其特徵在於根據終端設備(102)的位置，通過終端設備移動到基站區域的可能性劃分終端設備維護的相鄰基站列表中的基站的優先權。
9.如權利要求1所述的方法，其特徵在於基站的單元在蜂窩無線系統中被劃分成扇區，而終端設備則測試終端設備維護的列表中的扇區的信號強度。
10.如權利要求1所述的方法，其特徵在於蜂窩無線系統包括相互重疊的微單元(251-253)和利用鎖相的天線組實現的傘形單元(255)，而且由一個與傘形單元通信的終端設備(102)維護的相鄰基站列表中包含微單元基站。
11.一個蜂窩無線系統，在其各個單元中均至少包括一個與其覆蓋區域內的終端設備(102)通信的基站(100)，該基站包括測量各終端設備相對於基站的方向角和距離的裝置(612，802)，根據終端設備的方向角和距離計算終端設備在基站覆蓋區域內的位置的裝置(612，802)而終端設備則包括維護相鄰基站列表的裝置(257)，和測量終端設備維護的列表中的基站信號強度，從而確定是否需要切換的裝置(253)，其特徵在於系統中的終端設備包括根據終端設備的位置更新由終端設備維護的相鄰基站列表的裝置(257)。
12.如權利要求11所述的蜂窩無線系統，其特徵在於基站包括裝置(612)，該裝置在假定的終端設備方向角的環境下通過測量信號強度並求出信號強度平均值來計算終端設備的移動方向，其中被測量的信號是在不同的天線射束方向上從終端設備那裡接收的。
13.如權利要求11所述的蜂窩無線系統，其特徵在於基站包括向基站控制器(BSC)發送有關的終端設備的位置和移動方向的信息的裝置(612)，和根據基站控制器的命令向相應的終端設備發送修改後的各個終端設備的基站列表的裝置(606)。
14.如權利要求11所述的蜂窩無線系統，其特徵在於系統包括覆蓋區域被分成n個扇區(158，160，162)的基站(167)，而終端設備(102)維護一個扇區列表，終端設備測試列表中的扇區的功率。
15.如權利要求11所述的蜂窩無線系統，其特徵在於蜂窩無線系統包括相互重疊的微單元(251-253)和利用鎖相天線組實現的傘形單元(255)，並且在終端設備(102)維護的相鄰基站列表中包含微單元基站。
全文摘要
本發明涉及蜂窩無線系統和改進蜂窩系統中切換的可靠性的方法，在系統的各單元中均至少包括一個與其覆蓋區域內的終端設備(102)通信的基站(100)，基站根據終端設備的方向角和距離計算終端設置在基站覆蓋區域中的位置，終端設備測量在其維護的相鄰基站列表中的基站的信號強度，以便確定是否需要進行切換。為了能夠進行快速的測量和可靠的切換，根據計算出的終端設備位置更新終端設備(102)維護的相鄰基站列表。
文檔編號H04B7/26GK1158208SQ96190706
公開日1997年8月27日 申請日期1996年5月23日 優先權日1995年5月24日
發明者阿爾卡·科斯奇塔洛, 彼特·姆斯金斯基, 佩奇·喬爾瑪, 加納·萊豪-史蒂芬斯 申請人:諾基亞電信公司