用定位来引导窄波束天线的方法和装置制造方法及图纸

一种与新的且有优点的基站进行通信的新颖的移动单元。该移动单元包括用于产生位置信息的系统和用于发送该位置信息的收发信机。在优选实施例中，收发信机是ＣＤＭＡ（码分多址）系统，并且用于产生位置信息的系统包括用于接收ＧＰＳ信号的装置。在优选实施例中使用了被用来接收来自空中平台以及基于卫星的平台的信号的ＧＰＳ辅助装置。发明专利技术的基站用于从远程单元接收位置信息并且对其响应而提供所接收的位置信号。新颖的基站还带有用于响应于所接收的位置信号而定向波束的机械装置。在说明性的实施例中，用于定向波束的机械装置是包括天线阵列以及用于激励该阵列来输出被定向的波束的波束生成网络的智能天线系统。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请涉及通信系统和方法。更明确地说，本申请涉及用于改进蜂窝电话系统的性能的系统和方法。相关技术描述蜂窝电话系统以每个都配备收发信机的许多基站为特征。收发信机通常被连接到提供覆盖区域或“小区”的天线装置。常规的天线装置一般包括三根天线，每根在120°的角度上辐射能量以提供小区所需的360°的覆盖范围。智能天线是天线元件的阵列，每个天线元件都接收要以预定的相移被发出的信号。阵列的净效应在于将(发射或接收)波束引导到预定方向上。波束通过控制激发阵列元件的信号的相位关系而被转向。因此，与每根常规天线对预定覆盖区域(例如，120°)内的所有用户辐射能量相对比，智能天线则把波束引入每个单独用户(或多个用户)。智能天线通过减少波束宽度并从而减少干扰而提高系统容量。随着干扰的减少，信扰比和信噪比的增加结果可得到改进的性能和/或容量。在功率控制系统中，这对于给定级别的性能导致发送功率的降低。虽然智能天线能有效地改进容量，然而与使用智能天线相关的一个问题是对给定波束将被导向的用户进行定位。在反向链路中，通过三角测量或其它适用的技术使用由用户发出的能量的到达角来计算用户的位置。不幸的是，当前用于计算到达角信息的技术是计算密集型的。另外，该系统适用于通过直线从用户接收能量的环境。不幸的是，在某些(例如，城市)环境中，由于信号通常在大楼或其它建筑物被反射或作为多径波束被接收，因此该条件并不成立。因此，本领域中需要一种用于为蜂窝电话系统提高系统容量的系统或方法。特别地，本领域中需要一种用于在带有智能天线的蜂窝电话系统中确定用户位置的系统或方法。专利技术摘要本专利技术的原理针对了本领域中的需求。本专利技术的系统包括与新的并有优点的基站进行通信的新颖的移动单元。该移动单元包括用于产生位置信息的系统和用于发出该位置信息的收发信机。在优选实施例中，收发信机是CDMA(码分多址)系统，并且用于产生位置信息的系统包括用于接收全球定位系统(GPS)信号的装置。专利技术的基站用于从远程单元接收位置信息并且对其响应而提供接收位置信号。新颖的基站还带有用于响应接收位置信号而引导波束的机械装置。在说明性的实施例中，用于引导波束的机械装置是包括天线阵列以及用于激励该阵列来输出被引导的波束的波束生成网络的智能天线系统。附图的简要描述附图说明图1是示出基本常规蜂窝系统的一个区段的框图。图2是使用智能天线系统的蜂窝电话系统的图。图3是示出一个用户单元和基站间电磁场的传播组件的图。图4是按照本专利技术原理的移动站的说明性实现的框图。图5是按照本专利技术原理的基站的说明性实现的框图。图6是结合本专利技术原理的智能天线系统的说明性实现的框图。图7是按照基于最小均方误差算法的常规原理实现的波束生成算法的流程图。图8是说明由引导本专利技术的窄波束的方法所使用的空间处理方法的流程图。图9是按照本专利技术的原理用来把波束形成提供给用户来报告其位置的说明性算法的流程图。专利技术的描述现在将参考附图描述说明性实施例和示例性应用来揭示本专利技术的有利原理。虽然这里参考特定应用的说明性实施例描述了本专利技术，然而可以理解，本专利技术并不仅限于此。本领域的普通技术人员和可以使用本原理的任意可以认识到该范围内的其它修改、应用和实施例以及本专利技术可起到重要作用的其它领域。图1是示出基本常规蜂窝系统的一个扇区的框图。系统10’包括把信号分别发送到多个用户单元30’，即三个扇区的天线22’、24’、26’，并从中接收信号的基站20’。规定每根天线提供覆盖区域28’的120°的扇区。由图1中的三根天线(例如，26’、22’、24’)提供的覆盖区域被打上阴影。因此，三根天线组一般被用来提供每个小区所需的360°的覆盖区域。图1中，如本领域普遍的那样，基站20’使用一根发送(前向链路)天线26’和两根分集(返回链路)天线22’和24’。虽然至今有效地使用了该方法，然而其容量在某些程度上受限。如上所述，现在开始使用智能天线来提高蜂窝电话的容量。图2是使用智能天线的蜂窝电话系统的图。图2的系统10”与图1所示的系统类似，除了用智能天线阵列40’代替图1的三根扇形天线22’、24’和26’。为了比较而示出图1中描述的常规系统的覆盖扇区28’。如图2中所示，智能天线是天线元件42’的阵列，每个天线元件接收要以预定相移被发出的信号。阵列40’的净效应是把发送或接收波束44’引导到预定方向。每个波束都可以通过控制被用于激励(或从中接收)阵列40’的元件42’的信号的相位关系来控制。由此，与每根常规天线对预定覆盖区域(例如，120°)内的所有用户辐射能量相对比，智能天线则把波束引入每个单独的用户。因此，智能天线通过减少波束宽度并从而减少干扰而提高系统容量。随着干扰的减少，信扰比和信噪比的增加结果可得到改进的性能和/或容量。然而，如上所述，虽然智能天线能有效地改进容量，然而与使用智能天线相关的一个问题是对给定波束将被导向的用户进行定位。在反向链路中，通过三角测量或其它适用的技术使用由用户发出的能量的到达角来计算用户的位置。不幸的是，当前用于计算到达角信息的技术是计算密集型的。不幸的是，在某些(例如，城市)环境中，由于信号通常在大楼或其它建筑物被反射或作为多径波束被接收，因此该条件并不有效。这在图3中进行描述。图3是示出一个用户单元和基站间电磁场的传播组件的图。图3示出四个多径组件，它们由环境的反射或散射所引起。因此，本领域中仍需要一种用于提高蜂窝电话系统的系统容量的系统或方法。更明确地说，本领域中需要一种用于在带有智能天线的蜂窝电话系统中确定用户的位置的系统或方法。本专利技术的原理针对了该需求。专利技术的系统包括与新的且有优点的基站进行通信的新颖的移动单元。图4是按照本专利技术原理的移动单元的说明性实现的框图。移动单元30包括用于从诸如全球定位系统的远程系统接收定位信号的第一天线32。来自GPS天线32的信号被GPS信号处理器34处理。GPS处理器34把位置数据输出到系统控制器36，它选择性地用由收发信机38通过用于传输的用户界面37提供的数据对该位置数据进行多路复用。在优选实施例中，收发信机38是码分多址收发信机。然而，本领域的普通技术人员可以理解到本专利技术并不局限于此。本专利技术原理可以用诸如TDMA或GSM之类的通信技术而被使用而无须背离本专利技术原理的范围。如下详细讨论的，在优选实施例中，使用了GPS辅助装置，其中GPS开销数据被基站20接收并被发送到移动单元30以缩短捕获时间。另外，单元30用于接收来自空中平台以及来自基于卫星的平台的信号。任何情况下，定位信息由收发信机40发送到图5所示的基站20。图6是按照本专利技术的原理的基站的说明性实现的框图。如图6所示，基站50包括空间定位的辐射元件42的智能天线阵列40。阵列40可以是常规相位的阵列天线设计。在优选实施例中，阵列40是部分智能天线(Smart Antenna)系统并且馈给智能天线处理电路50。处理电路50包括许多接收机52、多个波束形成元件54、空间处理器60和瑞克(Rake)接收机70。简要回到图5，按照本专利技术原理，系统处理器100把来自GPS信号处理期间110的信号提供给空间处理器60。如下详细所讨论的，该处理器按照本专利技术原理被编程以使用由用户提供的位置数据和基站位置数据来转动由阵列40输出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种移动收发信机，其特征在于具有：一种用于产生位置信息的系统和用于发出所述位置信息的装置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：BA贾德森，C里德尔，
申请(专利权)人：高通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]