移动通信基站设备制造技术

一种移动通信基站设备，可通过简单装置来确定无线电波的到达方向，并在该方向上发送窄射束角波束。从一对结构相同、方向相同且彼此靠近放置的宽射束角波束天线２１－１和２１－２接收到的信号被发送给测向仪接收机２２和通信接收机１５。通过利用两个接收信号具有一致幅度的事实，检测出两个接收信号之间的相位差。接收到的无线电波的到达方向（或移动台的方向）就根据相位差确定出来。控制波束切换器１２，以便于将发送机１３连接到窄射束角波束天线（１１－１至１１－４之一），该天线处于如此确定的到达方向上。（*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】
本专利技术涉及一种移动通信系统的基站设备，通过窄射束角方向(窄射束角波束)天线与移动台通信，以减少外界干扰。
技术介绍
传统的移动通信基站设备中的自适应阵列天线是这样构成的，即，为各通信信道提供多个接收机，按天线方向性响应调整天线平衡锤(weight)来控制主波束方向，提取最佳接收信号，在按发送天线方向性响应控制主波束方向时利用用于最佳信号的天线平衡锤。然而，这种常规做法要求为各信道的发送和接收提供多个发送机/接收机，缺点在于增加了设备的规模。有技术方案如图1所示，可解决这个问题，其中，波束切换器12通过各双工器(DUP)36-1至36-4，选择性地将发送机13连接到多个天线11-1至11-4中的一个，这些天线具有窄射束角方向35-1至35-4，它们方向彼此不同，同时，波束切换器14选择性地将接收机15连接到天线之一，这样就使发送/接收网络路径的数量最小化。根据该技术，接收机16-1至16-4用来测量来自各窄射束角波束天线11-1至11-4的信号强度，以使波束选择控制电路17可切换地控制波束切换器12、14，以便于发送机13和接收机15可连接到具有最大接收信号功率的天线之一上。使用这种技术，为了扫描接收到的无线电波的到达方向，需要多个测向仪接收器16-1至16-4，其数量等于天线支路的数量，如图1所示有四个。当该技术用于代表多路径环境的移动通信时，在建立精确波束切换时会遇到困难，因为在每个天线支路上各自地发生了信号强度的变化。(参见IEEE Trans.，VT.，第46卷，NO.1(1997年2月)，由Tadashi Matsumoto，SeijiNishioka和David J.Hodder编写的“移动通信环境中切换多波束天线系统的波束选择性能分析(Beam-Selection Performance Analysis of a SwitchedAntenna System in Mobile Communication Environments)”)。已知在现有技术中，高分辨率信号处理技术，如MUSIC，可估计无线电波的到达方向(DOC，Direction of Arrival)，但是处理起来很复杂，包括计算相关矩阵，这个时间随天线数量的增加而需要很长(参见IEEETrans.AP.，的第34卷，NO.3(1986年3月)，R.O.Schmidt的“多发射器定位和信号参数估计(Multiple Emitter Location and Signal Parameter Estimation)”)。当使用多个具有不同方向性的天线时，该技术的处理过程甚至更复杂。由于这个原因，有必要提供与通信天线分开的阵列天线，该阵列天线包括具有共同方向的天线振子18-1至18-4，用来测向，如图2所示。从天线振子18-1至18-4接收到的信号被送到接收机16-1至16-4，其输出在电路19中根据MUSIC程序进行处理，以确定发射信号的移动台的方位，从而控制波束切换器12和14。在实际的移动通信过程中，一方面有些用户(移动台)会在通信区间快速移动和变换信道，另一方面有多个用户实际上没有移动就完成了通信过程。因为移动通信基站设备假定每个用户(移动台)在快速移动中得到服务，所以它使用的天线对多个频率的信道和时隙表现出共同的宽射束角方向性响应。这样，当基站设备开始与特定用户(移动台)进行通信时，就在其服务区域如扇区的方向上发射无线电波，而不是在用户所在的方向，这样就浪费了功率。因此，从无线电波环境和功率节省的立场来看，可看出，使用这种对每个频率的信道和时隙作出共同的射束角方向性响应的天线是有问题的。于是，有人提议使用阵列天线，来对每个频率的信道和时隙分别产生窄射束角方向性响应，以便于经常将窄射束角波束(narrow angle beam)指向用户，从而对其进行追踪。所提出的技术从上述角度看来是很好的，但还是有问题的，因为必须要增加安装天线的面积，而且还要增加设备的规模。此外，还需要复杂的信号处理系统。传统的基站设备的安排如图3所示。接收天线111和发送/接收天线112的方向相同，方向性响应分别示为主波束161和162，都是120°宽。接收天线111直接连接到组合器和分配器26，同时发送/接收天线112经过双工器36与组合器和分配器26相连。包括控制信道和通信信道的频道f1s至f1L的发送/接收装置115-1至115-L的每个发送机13都被连接到组合器和分配器26的发送端口，同时接收机15-1和15-2连接到用于天线111和112的组合器和分配器26的各个接收端口，从而允许控制信道和通信信道的发送和接收。用于频道f21至f2M的通信信道发送/接收装置121-1至121-M中的每个装置都包括发送机122，其被连接到组合器和分配器26的发送端口，其每个还包括接收机123和124，它们被连接到用于天线111和112的组合器和分配器26的各个接收端口，从而允许通信信道的发送和接收。每个接收机15-1和15-2适于分集接收，接收机123和124也是这样。由发送/接收装置115-1至115-L利用的时隙如图4A所示，由发送/接收装置121-1至121-M利用的时隙如图4B所示。每个传输过程中使用的天线波束162的宽度是120°，这意味着对于每个频道和时隙都使用共同的波束。基站控制器126在特定时隙期间分配发送/接收装置115-1至115-L和121-1至121-M中的任一个使用的信道。如上所述，利用移动台的测向和转换发送/接收波束过程中使用的扫描结果的这种安排，要受到测向精确性、设备规模和计算量的影响。可以看出，在传统的基站设备中，由于宽射束角波束天线固定地分配给每个信道，这就意味着设备会将辐射功率浪费在其服务区(如扇区)的方向上，而不是消耗在所希望的移动台所处的方向，从而干扰了其它基站。
技术实现思路
本专利技术的一个目的就在于提供一种移动通信基站设备，其通过使用最小规模设备和最少的计算量对到达的无线电波以高精确率进行方向检测，从而以窄射束角波束与移动台通信。本专利技术的另一目的在于提供一种移动通信基站设备，与现有技术相比，减少了由辐射频率引起的干扰。根据本专利技术第一方面，提供了一对宽射束角波束天线，它们彼此靠近，基本上覆盖由包含多个窄射束角波束的整个装置所覆盖的服务区域。这对天线中的一个连接到通信接收机，而另一个连接到测向仪接收机。移动台将特定的接收到的无线电波发送出去的方向是在从两个接收机接收到的信号的相位基础上确定的。宽射束角波束天线的功能可由用来形成窄射束角波束的多个天线之一提供。根据本专利技术第二个方面，提供了一个宽射束角波束天线和多个窄射束角波束天线，这些窄射束角波束天线共同覆盖了宽射束角波束天线的服务区域。测出移动台的移动速度和移动台所处的窄射束角波束的方向。在该信息的基础上，当移动速度很高时，通信信道发送机/接收机中能输送传播功率的一个就被分配给宽射束角天线，然而当移动速度很低时，通信信道发送机/接收机中能输送传播功率的就分配给相应于移动台所处的方向的窄射束角天线。附图说明附图1是传统移动通信基站设备的方块示意图；附图2是传统移动通信基站设备另一个例子的方块示意图；附图3是又一个传统基站设备例子的方块示意图；附图4A和4B显本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种移动通信基站设备，包括：宽射束角波束形成天线装置，其形成一对彼此靠近、指向相同方向的宽射束角波束；窄射束角波束形成天线装置，其形成多个具有方向性响应的窄射束角波束，它们指向不同的方向，集体覆盖宽射束角波束；通信发送机；波 束切换器，连接在通信发送机和窄射束角波束天线装置之间，用来有选择地将发送功率从通信发送机发送到多个窄射束角波束。通信接收机，连接到宽射束角波束形成天线装置，从由宽射束角波束形成天线装置所形成的一对宽射束角波束中之一接收信号；测向仪接 收机，连接到宽射束角波束形成天线装置，从宽射束角波束形成装置的另一宽射束角波束中接收信号；方向测量单元，从自通信接收机和测向仪接收机接收到的两个信号之间的相位差来测量出发送接收信号的移动台所在的方向；和波束选择控制电路，连接到方向测 量单元和波束切换器，通过根据测量方向将发送机的输出发送到多个窄射束角波束之一，控制波束切换。

【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：山口良，寺田矩芳，野岛俊雄，
申请(专利权)人：株式会社NTT都科摩，
类型：发明
国别省市：JP[日本]