RU2354050C2 - Device and method for beams shaping in cdma communication system - Google Patents
Device and method for beams shaping in cdma communication system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2354050C2 RU2354050C2 RU2006122303/09A RU2006122303A RU2354050C2 RU 2354050 C2 RU2354050 C2 RU 2354050C2 RU 2006122303/09 A RU2006122303/09 A RU 2006122303/09A RU 2006122303 A RU2006122303 A RU 2006122303A RU 2354050 C2 RU2354050 C2 RU 2354050C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- beams
- radio frequency
- fixed
- baseband
- signals
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 238000004891 communication Methods 0.000 title claims description 5
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 title abstract 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 55
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 34
- 230000001934 delay Effects 0.000 claims description 14
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 12
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims description 11
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 9
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 claims description 9
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 8
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 4
- 101100331548 Mus musculus Dicer1 gene Proteins 0.000 claims description 3
- 206010033546 Pallor Diseases 0.000 claims description 3
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 claims description 2
- 238000010295 mobile communication Methods 0.000 abstract description 16
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 15
- 239000013598 vector Substances 0.000 abstract description 6
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 17
- 102100036407 Thioredoxin Human genes 0.000 description 14
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 13
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 5
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 4
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 4
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 3
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 2
- 230000009365 direct transmission Effects 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 102100022102 Histone-lysine N-methyltransferase 2B Human genes 0.000 description 1
- 101001045846 Homo sapiens Histone-lysine N-methyltransferase 2A Proteins 0.000 description 1
- 101001045848 Homo sapiens Histone-lysine N-methyltransferase 2B Proteins 0.000 description 1
- 241000218657 Picea Species 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 210000003850 cellular structure Anatomy 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
- Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
- Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks
Landscapes
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
Abstract
Description
Предмет изобретенияSubject of invention
Настоящее изобретение относится к области мобильной связи и представляет собой устройство и способ для формирования лучей в системе связи множественного доступа с кодовым разделением каналов МДКР (CDMA). В частности, устройство для формирования лучей с применением технологии интеллектуальных антенн в мобильной связи МДКР (CDMA).The present invention relates to the field of mobile communications and is a device and method for beam forming in a CDMA code division multiple access (CDMA) communication system. In particular, a device for forming beams using the technology of intelligent antennas in mobile communication mdcr (CDMA).
Уровень техникиState of the art
За последние годы система мобильной связи МДКР (CDMA) 95 получила значительное развитие и нашла широкое применение, самые типичные ее примеры - это системы мобильной связи МДКР (CDMA) 95 и МДКР (CDMA) 2000, получившие коммерческое применение. По сравнению с системами мобильной связи с другим механизмом (например, с системой множественного доступа с временными разделением МДВР (TDMA), системой множественного доступа с частотным разделением МДЧР (FDMA)) система МДКР (CDMA) обладает преимуществами в пропускной способности и качестве обслуживания. Однако, поскольку пользователи системы МДКР (CDMA) совместно используют один единственный широкополосный канал, то для соответствующих пользователей возникают помехи общего канала (ПОК), ограничивающие пропускную способность системы МДКР (CDMA). Кроме того, быстро возрастающее число пользователей мобильной связи и непрерывно растущие требования к качеству мобильной связи требуют, чтобы в сотах сохранялись высокое качество речевого сигнала и одновременно высокая пропускная способность. Что касается уменьшения помех в системе и повышения пропускной способности, обычно для этого используют способ с применением разбиения сот на секторы; однако слишком большое число секторов приводит к чрезмерно высокой нагрузке по передаче обслуживания в системе и генерирует искажение частоты пилотного сигнала; поэтому в существующем оборудовании базовых станций обычно применяют разделение на три или шесть секторов. В загруженной городской зоне иногда необходимо еще больше увеличить пропускную способность и производительность системы на основе секторной базовой станции. В такой ситуации нужны другие технологии, например, технология множественных несущих, технология интеллектуальных антенн.In recent years, the CDMA mobile communication system (CDMA) 95 has received significant development and has been widely used, its most typical examples being the CDMA mobile communication systems (CDMA) 95 and CDMA (CDMA) 2000, which have received commercial use. Compared to mobile communication systems with a different mechanism (e.g., a TDMA time division multiple access system, FDMA frequency division multiple access system), a CDMA (CDMA) system has advantages in throughput and quality of service. However, since users of a CDMA system (CDMA) share a single single broadband channel, common channel interference (QSO) occurs for the respective users, limiting the throughput of a CDMA system. In addition, the rapidly growing number of mobile users and the ever-increasing demands on the quality of mobile communications require that the cells retain high voice quality and at the same time high throughput. With regard to reducing interference in the system and increasing throughput, this is usually done using a method using division of cells into sectors; however, too many sectors lead to an excessively high handover load in the system and generates a frequency distortion of the pilot signal; therefore, existing base station equipment typically employs a division into three or six sectors. In a busy urban area, it is sometimes necessary to further increase the throughput and system performance based on a sector base station. In this situation, other technologies are needed, for example, multi-carrier technology, smart antenna technology.
Технология интеллектуальных антенн - это новая технология мобильной связи, включающая в себя систему фиксированных множественных лучей и систему адаптивных множественных лучей. Система множественных лучей с передачей обслуживания - это система, в которой к системе фиксированных множественных лучей добавлено логическое устройство передачи обслуживания, что упрощает передачу обслуживания между системами лучей. В некоторых документах система фиксированных множественных лучей и система множественных лучей с передачей обслуживания имеют общее название - система фиксированных лучей; это относится и к настоящему изобретению.Smart Antenna Technology is a new mobile communications technology that includes a fixed multiple beam system and adaptive multiple beam system. A handover multiple beams system is a system in which a logical handover device is added to a fixed multiple beams system, which simplifies handoff between beam systems. In some documents, the fixed multiple-beam system and the handover multiple-beam system are collectively referred to as the fixed-beam system; this also applies to the present invention.
Интеллектуальная антенная система управляет направленностью лучей, применяя антенную решетку, и способна отслеживать изменения сигналов. По сравнению с всенаправленными антеннами и секторными антеннами интеллектуальная антенная система повышает коэффициенты усиления антенн благодаря узким лучам и, следовательно, значительно улучшает качество приема сигналов.Intelligent antenna system controls the directivity of the rays using an antenna array, and is able to track changes in signals. Compared to omnidirectional antennas and sector antennas, the intelligent antenna system improves antenna gains due to narrow beams and, therefore, significantly improves signal reception quality.
Теоретически интеллектуальная антенная система, состоящая из N антенных элементов, может обеспечить коэффициент усиления 10 LogN дБ в условиях канала с аддитивным белым гауссовским шумом (АБГШ (AWGN)), таким образом при одинаковой мощности передачи антенной решетки интеллектуальная антенная система увеличивает зону охвата базовой станции; например, если индекс потерь на трассе составляет n=4, 5 и применяется 8-элементная решетка, то число базовых станций, требуемых для охвата этой зоны, уменьшится на 60% по сравнению с числом базовых станций при применении обычной антенной системы. При сохранении той же самой зоны охвата интеллектуальная антенная система повышает производительность системы базовых станций, уменьшает мощность передачи антенного элемента и увеличивает экономичность базовой станции.Theoretically, an intelligent antenna system consisting of N antenna elements can provide a gain of 10 LogN dB in a channel with additive white Gaussian noise (AWGN), so with the same transmit power of the antenna array, the intelligent antenna system increases the coverage area of the base station; for example, if the path loss index is n = 4, 5 and an 8-element array is used, then the number of base stations required to cover this area will be reduced by 60% compared to the number of base stations when using a conventional antenna system. While maintaining the same coverage area, an intelligent antenna system improves the performance of the base station system, reduces the transmit power of the antenna element, and increases the efficiency of the base station.
Адаптивная антенная система формирует лучи передачи и приема сигналов пользователей за счет принятия определенного адаптивного правила. Хотя эта система обладает большой гибкостью и хорошими эксплуатационными коэффициентами усиления, она сложна в осуществлении и ее очень трудно модернизировать для реализации интеллектуальной антенной системы на базе существующей системы.An adaptive antenna system generates beams for transmitting and receiving user signals by adopting a specific adaptive rule. Although this system has great flexibility and good operational gain, it is difficult to implement and very difficult to upgrade to implement an intelligent antenna system based on the existing system.
Поскольку в системе фиксированных лучей интеллектуальной антенной системы дополнительно разделяют секторы на узкие лучи, пропускная способность интеллектуальной антенной системы значительно выше по сравнению с обычной антенной системой с секторами. Например, на Фиг.1 показана схема обычной системы базовых станций МДКР (CDMA) с секторами. На Фиг.2 каждый сектор, показанный на Фиг.1, дополнительно разделен на множественные лучи, разделяющие один пилотный сигнал, что уменьшает помехи и число передач обслуживания и повышает пропускную способность системы.Since the fixed-beam system of the smart antenna system further divides the sectors into narrow beams, the throughput of the smart antenna system is significantly higher compared to a conventional sector antenna system. For example, FIG. 1 shows a diagram of a conventional sector CDMA (CDMA) base station system. In FIG. 2, each sector shown in FIG. 1 is further divided into multiple beams sharing a single pilot signal, which reduces interference and the number of handovers and increases system throughput.
Сеть формирования фиксированных лучей использует либо цифровую, либо аналоговую технологию формирования лучей.The fixed beamforming network uses either digital or analog beamforming technology.
Интеллектуальная антенна обладает несравнимыми преимуществами в части исключения помех, расширения области охвата сот, уменьшения системных затрат и увеличения пропускной способности системы.An intelligent antenna has incomparable advantages in terms of eliminating interference, expanding the cell coverage area, reducing system costs and increasing system throughput.
Интеллектуальная антенная система с фиксированными лучами подходит для применения в существующих системах МДКР (CDMA), например в системах МДКР (CDMA) 95, МДКР (CDMA) 2000 и широкополосного МДКР (ШПМДКР (WCDMA)), а антенная система с адаптивными лучами совместима с применением в новых системах МДКР (CDMA), например, в системе множественного доступа с синхронным кодово-временным разделением каналов (МДСКВР (TD-SCDMA)). Для интеллектуальной антенной системы с адаптивными лучами требуются более сложный алгоритм и способ коррекции, чем для интеллектуальной антенной системы с фиксированными лучами.The fixed-beam intelligent antenna system is suitable for use in existing CDMA (CDMA) systems, such as CDMA (CDMA) 95, CDMA (CDMA) 2000 and Broadband CDMA (WCDMA) systems, and the adaptive beam antenna system is compatible with in new CDMA (CDMA) systems, for example, in a multiple access system with synchronous code-time division multiplexing (TDMA (TD-SCDMA)). An adaptive beam intelligent antenna system requires a more sophisticated algorithm and correction method than a fixed beam intelligent antenna system.
При применении системы фиксированных лучей в системе МДКР (CDMA) формируют не только множественные фиксированные узкие лучи для переноса служебной информации пользователей, но также секторные лучи, охватывающие весь сектор, которые используют для передачи общей информации пользователей, например информации пилотного канала, канала персонального вызова и канала синхронизации.When using the fixed-beam system in a CDMA (CDMA) system, not only multiple fixed narrow beams are generated for transferring user service information, but also sector beams covering the entire sector, which are used to transmit general user information, for example, pilot channel information, personal call channel and channel synchronization.
В настоящее время в этой области исследований предложено много реализуемых схем.Currently, many feasible schemes have been proposed in this area of research.
Одна схема предназначена для передачи общей информации, когда все фиксированные лучи передают каналы трафика. Однако пилотный канал каждого из лучей, векторная сумма которых равна напряженности пилотного канала в любой точке пространства, коррелируется. При сложении векторов каждого луча для формирования пилотного канала наложение между лучами приводит к неправильному суммированию в некоторой области и к появлению так называемой «мертвой зоны», где, при вхождении в нее мобильной станции, происходит значительное ухудшение качества речевого сигнала и даже разъединение вызывов.One scheme is for transmitting general information when all fixed beams transmit traffic channels. However, the pilot channel of each of the rays, the vector sum of which is equal to the strength of the pilot channel at any point in space, is correlated. When adding the vectors of each beam to form a pilot channel, the overlap between the rays leads to incorrect summation in a certain region and to the appearance of the so-called “dead zone”, where, when a mobile station enters it, a significant deterioration in the quality of the speech signal and even disconnection of calls occurs.
В другой схеме помимо радиочастотных каналов и антенн для генерации фиксированных узких лучей, другой радиочастотный канал или их группа и антенны добавлены для генерации лучей, охватывающих весь сектор, для передачи общей информации (такой как информации пилотного канала, канала персонального вызова и канала синхронизации). Однако этот способ требует дополнительных радиочастотных элементов и передающих антенн высокой мощности, что ведет к удорожанию системы. Кроме того, поскольку в этой схеме пилотные каналы и каналы трафика проходят по разным радиочастотным линиям, требуется сложный способ коррекции для решения проблемы временных и фазовых смещений в пилотных каналах и каналах трафика из-за различий во времени и колебаний температуры. В патенте США №6094165 раскрыта такая схема генерации фиксированного луча, охватывающего сектор, с применением дополнительной антенной решетки.In another design, in addition to radio frequency channels and antennas for generating fixed narrow beams, another radio frequency channel or group thereof and antennas are added to generate rays spanning the entire sector for transmitting general information (such as pilot channel information, paging channel, and synchronization channel). However, this method requires additional radio frequency elements and high power transmitting antennas, which leads to a rise in the cost of the system. In addition, since in this scheme the pilot and traffic channels pass through different radio frequency lines, a complex correction method is required to solve the problem of time and phase shifts in the pilot and traffic channels due to time differences and temperature fluctuations. US Pat. No. 6,094,165 discloses such a fixed beam generation scheme spanning a sector using an additional antenna array.
Есть еще одна схема с определенным частотным сдвигом между каждым из фиксированных лучей, что уменьшает возможность неправильного суммирования лучей при формировании пилотных каналов. К этой схеме по сути относится патент США №US2002/0072393, в котором предлагаемый частотный сдвиг составляет 30-120 Гц, то есть, если каждый сектор имеет 3 луча, как бывает обычно, то смещение несущих в этой части достигнет ±30~120 Гц, Документ IS-97 («Минимальные критерии испытаний производительности базовой станции в системах МДКР (CDMA) 95 и МДКР (CDMA) 2000») предписывает, чтобы допуск по частоте передачи (ТХ) базовой станции составлял < ±0.05 ppm (parts per million, частей на миллион); следовательно, если частота базовой станции равна 800 МГц, то частотное смещение этой части будет близким к допуску по частоте передачи базовой станции или значительно превысит этот допуск, и поэтому смещение частоты приема уменьшит функцию демодуляции станции мобильной связи.There is another scheme with a certain frequency shift between each of the fixed beams, which reduces the possibility of incorrect summation of the rays when forming the pilot channels. This scheme essentially refers to US patent No. US2002 / 0072393, in which the proposed frequency shift is 30-120 Hz, that is, if each sector has 3 beams, as is usual, the carrier offset in this part will reach ± 30 ~ 120 Hz IS-97 (“Minimum Criteria for Testing Base Station Performance in CDMA (CDMA) 95 and CDMA (CDMA) 2000” systems) requires that the base station transmit frequency (TX) tolerance be <± 0.05 ppm (parts per million, parts per million); therefore, if the frequency of the base station is 800 MHz, then the frequency offset of this part will be close to the tolerance for the transmission frequency of the base station or significantly exceed this tolerance, and therefore the offset of the receiving frequency will reduce the demodulation function of the mobile communication station.
Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION
Цель настоящего изобретения - создание устройства и способа формирования лучей в системе МДКР (CDMA) с применением технологии интеллектуальных антенн для формирования множественных фиксированных лучей в секторе системы МДКР (CDMA), причем множественные фиксированные лучи используют в интеллектуальной антенной системе для одновременного формирования каналов трафика с узкими лучами и общих каналов с секторными лучами (таких как пилотный канал, канал персонального вызова и канал синхронизации), а проблему несогласованности фаз каждого канала из-за временных и температурных вариаций решают без сложных коррекционных технологий, что повышает пропускную способность и производительность системы МДКР (CDMA) с множественными антеннами. Здесь система МДКР (CDMA) включает, не ограничиваясь перечисленным, такие системы множественного доступа с кодовым разделением каналов, как системы МДКР (CDMA) 95, МДКР (CDMA) 2000, ШМДКР (WCDMA), МДКР со множественными несущими (МДКРМН (MC-CDMA)) и МДСКВР (TD-SCDMA), причем все они применяют принцип расширения спектра.An object of the present invention is to provide a device and method for generating beams in a CDMA system using smart antenna technology to form multiple fixed beams in a CDMA system sector, with multiple fixed beams being used in an intelligent antenna system for simultaneously generating narrow traffic channels beams and common channels with sector beams (such as a pilot channel, a paging channel, and a synchronization channel), and the problem of phase disagreement of each channel but because of the time and temperature variations decide without complicated correctional technology that increases throughput and performance of the CDMA system (CDMA) with multiple antennas. Here, a CDMA (CDMA) system includes, but is not limited to, code division multiple access systems such as CDMA (CDMA) 95, CDMA (CDMA) 2000, WCDMA (CDMA), and multi-carrier CDMA (CDMA) (MC-CDMA) )) and MDSKR (TD-SCDMA), all of which apply the principle of spreading the spectrum.
Настоящее изобретение осуществлено следующим образом:The present invention is implemented as follows:
устройство для формирования лучей в системе МДКР (CDMA):a device for forming beams in a CDMA system:
указанное устройство в прямом направлении передачи сигналов содержит, по крайней мере, систему полосы модулирующих частот, модуль оптического интерфейса, систему радиочастотных приемопередатчиков, аналоговую сеть формирования фиксированных лучей, усилитель мощности, передающий радиочастотный оконечный фильтр и антенную систему;the specified device in the forward direction of signal transmission contains at least a baseband system, an optical interface module, a system of radio frequency transceivers, an analog network for the formation of fixed beams, a power amplifier, a transmitting radio frequency end filter and an antenna system;
указанное устройство в направлении, обратном направлению передачи сигналов, содержит антенную систему, приемный радиочастотный оконечный фильтр, малошумящий усилитель, аналоговую сеть формирования фиксированных лучей, систему радиочастотных приемопередатчиков, модуль оптического интерфейса и систему полосы модулирующих частот;the specified device in the direction opposite to the direction of signal transmission, contains an antenna system, a receiving radio frequency end filter, a low noise amplifier, an analog network for the formation of fixed beams, a system of radio frequency transceivers, an optical interface module and a system of a band of modulating frequencies;
указанный модуль оптического интерфейса, содержащий волоконный световод, плату оптического интерфейса, расположенную рядом с системой полосы частот, и плату оптического интерфейса, расположенную рядом с системой радиочастотных приемопередатчиков, позволяет разместить систему основной полосы модулирующих частот в аппаратном помещении, чтобы система полосы модулирующих частот обслуживала большее число секторов, а радиочастотный блок - рядом с антеннами, что уменьшает потери мощности;the specified optical interface module containing a fiber light guide, an optical interface board located next to the system of the frequency band, and an optical interface board located next to the system of radio frequency transceivers, allows you to place the baseband system in the equipment room so that the baseband system serves more the number of sectors, and the RF block is next to the antennas, which reduces power loss;
указанная плата оптического интерфейса предназначена для взаимного преобразования электронных сигналов и входных оптических сигналов;the specified board optical interface is designed for the mutual conversion of electronic signals and input optical signals;
указанная система полосы модулирующих частот состоит, по крайней мере, из одной микросхемы полосы модулирующих частот или/и одного логического устройства полосы модулирующих частот;said baseband system consists of at least one baseband chip or / and one baseband logic device;
в устройстве, состоящем из аналоговой сети формирования фиксированных лучей, при передаче сигналов в прямом направлении, во избежание взаимодействия между множественными лучами, образующими общий канал, сначала в системе полосы модулирующих частот различным лучам придают различную временную задержку, чтобы даже при переносе одной и той же информации они не коррелировали друг с другом; далее, после прохождения сигналов по световоду, каждый из отдельных лучей проходит через соответствующую ему систему радиочастотных приемопередатчиков, далее лучи проходят аналоговую сеть формирования фиксированных лучей, их усиливают, фильтруют и передают антенной и, наконец, формируют в лучи различной пространственной направленности;in a device consisting of an analog network for the formation of fixed beams, when transmitting signals in the forward direction, in order to avoid interaction between multiple beams forming a common channel, first, in the system of the modulating frequency band, different beams are given a different time delay so that even when carrying the same information they did not correlate with each other; further, after the signals pass through the fiber, each of the individual rays passes through a system of radio frequency transceivers corresponding to it, then the rays pass through an analog network of forming fixed rays, they are amplified, filtered and transmitted by the antenna and, finally, formed into rays of different spatial directions;
указанное устройство, включающее аналоговую сеть формирования фиксированных лучей, выполнено с возможностью регулирования аналоговой сети формирования фиксированных лучей, усилителя мощности, передающих и приемных радиочастотных оконечных фильтров, малошумящего усилителя, фидера и антенной системы, а также радиочастотных кабелей между ними;the specified device, including an analog network for the formation of fixed beams, is configured to control an analog network for the formation of fixed beams, a power amplifier, transmitting and receiving radio frequency end filters, a low noise amplifier, feeder and antenna system, as well as radio frequency cables between them;
указанная аналоговая сеть формирования фиксированных лучей выполнена в виде матрицы Батлера, или матрицы Бласса, или электромагнитной линзы Люнеберга или Ротмана;the specified analog network for the formation of fixed beams is made in the form of a Butler matrix, or Blass matrix, or an electromagnetic Luneberg or Rotman lens;
указанное устройство содержит систему полосы модулирующих частот, модуль оптического интерфейса, систему радиочастотных приемопередатчиков, аналоговую сеть формирования фиксированных лучей, образованную матрицей Батлера, радиочастотные кабели между приемопередатчиками и аналоговой сетью формирования фиксированных лучей, радиочастотные линии, включая усилитель мощности, передающий и приемный радиочастотные оконечные фильтры, малошумящий усилитель и фидер, а также антенную систему;said device comprises a baseband system, an optical interface module, a system of radio frequency transceivers, an analog fixed beam formation network formed by a Butler matrix, radio frequency cables between transceivers and an analog fixed beam formation network, radio frequency lines including a power amplifier, transmitting and receiving radio frequency end filters low-noise amplifier and feeder, as well as the antenna system;
указанные модуль оптического интерфейса, система радиочастотных приемопередатчиков, аналоговая сеть формирования фиксированных лучей, антенная система и радиочастотные линии выполнены с возможностью размещения на мачте или на опорной стойке таким образом, чтобы радиочастотные кабели между ними были как можно короче и легко регулируемыми, что уменьшает потери выходной мощности усилителя мощности и увеличивает зону охвата;said optical interface module, a system of radio frequency transceivers, an analog fixed beam generation network, an antenna system and radio frequency lines are arranged to be mounted on a mast or on a support rack so that the radio frequency cables between them are as short and easily adjustable as possible, which reduces output losses power amplifier power and increases coverage area;
выходные сигналы каждого сектора в указанной системе полосы модулирующих частот проходят, соответственно, систему приемопередатчиков, а далее аналоговую сеть формирования фиксированных лучей, после чего их соответственно передают на фиксированные лучи;the output signals of each sector in the specified system of the band of modulating frequencies pass, respectively, the system of transceivers, and then the analog network of the formation of fixed beams, after which they are respectively transmitted to the fixed beams;
лучи, сформированные указанными общими каналами, эквивалентны лучам, полученным суммированием фиксированных лучей;rays formed by said common channels are equivalent to rays obtained by summing fixed rays;
устройство для формирования лучей в системе CDMA, в котором:a device for forming beams in a CDMA system in which:
указанное устройство содержит в прямом направлении передачи сигналов систему полосы модулирующих частот, цифровую сеть формирования фиксированных лучей, модуль оптического интерфейса, систему радиочастотных приемопередатчиков, усилитель мощности, передающий радиочастотный оконечный фильтр и антенную систему;said device comprising, in the forward direction of signal transmission, a baseband system, a digital fixed-beam forming network, an optical interface module, a system of radio frequency transceivers, a power amplifier, a radio frequency end filter and an antenna system;
указанное устройство в обратном направлении содержит, по крайней мере, антенную систему, приемный радиочастотный оконечный фильтр, малошумящий усилитель, систему радиочастотных приемопередатчиков, цифровую сеть формирования фиксированных лучей и систему полосы модулирующих частот;the specified device in the opposite direction contains at least an antenna system, a receiving radio frequency end filter, a low noise amplifier, a system of radio frequency transceivers, a digital network for the formation of fixed beams and a band system of modulating frequencies;
указанный модуль оптического интерфейса, включающий волоконный световод и плату оптического интерфейса, расположенную рядом с системой полосы модулирующих частот, и плату оптического интерфейса, расположенную рядом с системой радиочастотных приемопередатчиков, позволяет разместить систему полосы модулирующих частот в аппаратном помещении, чтобы система полосы модулирующих частот обслуживала большее число секторов, а радиочастотный блок - рядом с антенной, что уменьшает потери мощности;the specified optical interface module, including a fiber optical fiber and an optical interface board located next to the baseband system, and an optical interface board located next to the radio frequency transceiver system, allows you to place the baseband system in the hardware room so that the baseband system serves more the number of sectors, and the RF block is next to the antenna, which reduces power loss;
указанная плата оптического интерфейса предназначена для взаимного преобразования электрических сигналов и входных оптических сигналов;the specified board optical interface is designed for the mutual conversion of electrical signals and input optical signals;
указанная система полосы модулирующих частот состоит, по крайней мере, из одной микросхемы полосы модулирующих частот или/и одного логического устройства полосы модулирующих частот;said baseband system consists of at least one baseband chip or / and one baseband logic device;
в устройстве, состоящем из цифровой сети формирования фиксированных лучей, при передаче сигналов в прямом направлении, во избежание взаимодействия между множественными лучами, образующими общие каналы, сначала в системе полосы модулирующих частот различным лучам придают различную временную задержку, чтобы даже при переносе одной и той же информации они не коррелировали друг с другом; далее различные лучи проходят через цифровую сеть формирования фиксированных лучей, для приобретения различной пространственной направленности, далее, пройдя по волоконному световоду, различные лучи проходят соответствующие им системы приемопередатчиков, после чего их усиливают, фильтруют и передают антеннами и, наконец, формируют в лучи различной пространственной направленности;in a device consisting of a digital network for the formation of fixed beams, when transmitting signals in the forward direction, in order to avoid interaction between multiple beams forming common channels, at first in the system of the modulating frequency band different beams are given different time delays, so that even when carrying the same information they did not correlate with each other; then various beams pass through a digital network for the formation of fixed beams to acquire different spatial directions, then, passing through a fiber, various beams pass through their respective transceiver systems, after which they are amplified, filtered and transmitted by antennas and, finally, formed into beams of different spatial directionality;
указанное устройство, состоящее из цифровой сети формирования фиксированных лучей, выполнено с возможностью регулирования системы радиочастотных приемопередатчиков, усилителя мощности, передающего и приемного радиочастотных оконечных фильтров, малошумящего усилителя, фидера и антенной системы, а также радиочастотных кабелей между ними;the specified device, consisting of a digital network for the formation of fixed beams, is configured to control a system of radio frequency transceivers, a power amplifier, a transmitting and receiving radio frequency end filters, a low noise amplifier, a feeder and an antenna system, as well as radio frequency cables between them;
указанное устройство содержит систему полосы модулирующих частот, цифровую сеть формирования фиксированных лучей, модуль оптического интерфейса, систему радиочастотных приемопередатчиков, элементы радиочастотной линии, такие как усилитель мощности, передающий и приемный радиочастотный оконечный фильтры, малошумящий усилитель, фидер и т.п., радиочастотные кабели между приемопередатчиками и радиочастотными линиями и антенную систему;said device comprises a baseband system, a digital fixed beamforming network, an optical interface module, a system of radio frequency transceivers, radio frequency line elements such as a power amplifier, a transmit and receive radio frequency end filter, a low noise amplifier, a feeder, and the like, radio frequency cables between transceivers and radio frequency lines and an antenna system;
указанное устройство выполнено с возможностью регулирования системы радиочастотных приемопередатчиков, элементов радиочастотной линии, включая усилитель мощности, передающий и приемный радиочастотные оконечные фильтры, малошумящий усилитель, фидер и т.п., радиочастотных кабелей между приемопередатчиками и радиочастотными линиями, антенной системы и радиочастотных кабелей.said device is capable of regulating a system of radio frequency transceivers, elements of a radio frequency line, including a power amplifier, a transmitting and receiving radio frequency end filters, a low noise amplifier, a feeder, etc., radio frequency cables between transceivers and radio frequency lines, an antenna system and radio frequency cables.
Выходные сигналы указанной системы полосы модулирующих частот соответственно передают на фиксированные лучи после прохождения цифровой сети формирования фиксированных лучей, причем лучи, сформированные указанными общими каналами, эквивалентны лучам, полученным в результате суммирования фиксированных лучей;The output signals of the said baseband system are respectively transmitted to the fixed beams after passing through the digital network for the formation of fixed beams, the beams generated by these common channels being equivalent to the beams obtained by summing the fixed beams;
способ формирования лучей в системе МДКР (CDMA), включающий, по крайней мере, следующие шаги:A beam forming method in a CDMA system, comprising at least the following steps:
Шаг 1. В полосе модулирующих частот направляют сигналы полосы модулирующих частот каждого фиксированного луча в секторы микросхем полосы модулирующих частот;Step 1. In the baseband, the baseband signals of each fixed beam are sent to the baseband sectors of the baseband;
Шаг 2. Придают сигналам полосы модулирующих частот, передаваемым фиксированными лучами в соответствующие секторы соответствующих микросхем полосы модулирующих частот, различную временную задержку.Step 2. They give the baseband signals transmitted by the fixed beams to the corresponding sectors of the corresponding baseband baseband microcircuits a different time delay.
На указанном шаге 1:At the indicated step 1:
сигналы полосы модулирующих частот каждого фиксированного луча могут быть направлены в различные секторы микросхем полосы модулирующих частот;baseband signals of each fixed beam can be routed to different sectors of baseband chips;
сигналы полосы модулирующих частот каждого фиксированного луча могут также быть направлены в один сектор различных микросхем полосы модулирующих частот.the baseband signals of each fixed beam can also be routed to one sector of different baseband chips.
Также на указанном шаге 1:Also in step 1 above:
при передаче в канале трафика пользователя передачу выполняют только в пределах фиксированного луча, где находится пользователь, т.е. сигналы полосы модулирующих частот фиксированных лучей для этого пользователя направляют в один определенный соответствующий сектор микросхем полосы модулирующих частот;when transmitting user traffic on a channel, the transmission is performed only within the fixed beam where the user is located, i.e. fixed-beam baseband signals for this user are routed to one specific corresponding baseband sector;
если пользователь находится среди нескольких лучей, выбирают один или несколько узких лучей в зависимости от мощности нескольких пользовательских сигналов лучей, принятых для передачи служебных данных пользователя, т.е. сигналы полосы модулирующих частот пользователя направляют в один или несколько соответствующих секторов микросхем полосы модулирующих частот.if the user is among several beams, one or more narrow beams are selected depending on the power of several user beams received for transmitting user service data, i.e. the user baseband signals are sent to one or more of the respective sectors of the baseband chip.
Также на указанном шаге 1:Also in step 1 above:
при передаче общих каналов пользователей информацию общих каналов передают в каждом фиксированном луче, т.е. информацию общих каналов направляют в каждый сектор микросхем полосы модулирующих частот.when transmitting common user channels, information of common channels is transmitted in each fixed beam, i.e. common channel information is sent to each sector of the microcircuit band of the baseband.
Указанный шаг 2:Indicated step 2:
может быть осуществлен в микросхемах полосы модулирующих частот;can be implemented in microchips of the band of modulating frequencies;
может быть также осуществлен цифровыми логическими компонентами, расположенными после микросхем полосы модулирующих частот, т.е. осуществлен в полосе модулирующих частот.can also be implemented by digital logic components located after the baseband chips, i.e. implemented in the band of modulating frequencies.
На указанном шаге 2:In step 2 above:
величина временной задержки должна соответствовать критерию отсутствия корреляции друг с другом выходных сигналов каждого сектора в микросхемах полосы модулирующих частот при передаче информации общих каналов;the value of the time delay must meet the criterion of the absence of correlation with each other of the output signals of each sector in the chips of the band of modulating frequencies when transmitting information of common channels;
при передаче общей информации лучам на концах антенн придают различные временные задержки, таким образом лучи не коррелируют друг с другом при формировании лучей общих каналов, поэтому не возникает проблемы корреляции и взаимодействия фиксированных лучей друг с другом в некоторой области при формировании лучей, охватывающих целые секторы.when transmitting general information to the beams at the ends of the antennas, various time delays are given, so the beams do not correlate with each other when forming beams of common channels, therefore there is no problem of correlation and interaction of fixed beams with each other in a certain area when forming beams spanning entire sectors.
Устройство и способ согласно заявленному изобретению решают проблему, состоящую в том, что фиксированные лучи в некоторой области коррелируют и взаимодействуют друг с другом либо очень ослабевают из-за корреляционного суммирования пространственных векторов каждого фиксированного луча при передаче общих каналов в системе МДКР (CDMA) с множественными антеннами и определяют мощность пилотного канала и канала трафика в соответствующей пропорции в зоне охвата. По сравнению с уровнем техники в заявленном изобретении упрощено оборудование, алгоритм и конструкция регулирующих схем и улучшено соотношение сигнал-шум сигналов, принимаемых мобильной станцией. Добавление модуля оптического интерфейса между системой полосы модулирующих частот и радиочастотными приемопередатчиками (TRX) имеет цель, применяя волоконный световод, разместить приемопередатчики (TRX) и другие радиочастотные системы к ближе к антеннам, что позволяет разместить систему полосы модулирующих частот в аппаратной (в помещении), а также позволяет системе полосы модулирующих частот обслуживать большее число секторов, а размещение радиочастотных элементов рядом с антеннами уменьшает потребляемую мощность.The device and method according to the claimed invention solves the problem that fixed beams in a certain area correlate and interact with each other or are very weakened due to the correlation summation of the spatial vectors of each fixed beam when transmitting common channels in a CDMA system with multiple antennas and determine the power of the pilot channel and the traffic channel in an appropriate proportion in the coverage area. Compared with the prior art, the claimed invention simplified the equipment, algorithm and design of control circuits and improved the signal-to-noise ratio of signals received by the mobile station. Adding an optical interface module between the baseband system and radio frequency transceivers (TRX) has the goal, using a fiber optic cable, to place the transceivers (TRX) and other radio frequency systems closer to the antennas, which allows you to place the baseband system in the equipment room (indoors), and also allows the baseband system to serve a larger number of sectors, and placing RF elements near the antennas reduces power consumption.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
На Фиг.1 представлена схема архитектуры сети системы базовой станции МДКР (CDMA) с обычной секторной антенной (в качестве примера показаны секторы с углом 120°);Figure 1 presents a diagram of the network architecture of a CDMA base station system (CDMA) with a conventional sector antenna (sectors with an angle of 120 ° are shown as an example);
На Фиг.2 представлена схема архитектуры сети системы базовых станций МДКР (CDMA) с интеллектуальной секторной антенной (в качестве примера показаны секторы интеллектуальной антенны с углом 120°, где каждый сектор имеет 3 фиксированных луча и 1 секторный луч);Figure 2 presents a network architecture diagram of a CDMA base station system (CDMA) with an intelligent sector antenna (as an example, sectors of an intelligent antenna with an angle of 120 ° are shown, where each sector has 3 fixed beams and 1 sector beam);
На Фиг.3 представлена схема варианта осуществления системы полосы модулирующих частот;3 is a diagram of an embodiment of a baseband system;
На Фиг.4А представлена схема интеллектуальной секторной антенной системы с применением архитектуры аналоговой сети формирования фиксированных лучей (типа матрицы Батлера);On figa presents a diagram of an intelligent sector antenna system using the architecture of the analog network of the formation of fixed beams (such as the Butler matrix);
На Фиг.4В представлена схема интеллектуальной секторной антенной системы с реализацией архитектуры цифровой сети формирования фиксированных лучей;FIG. 4B is a diagram of an intelligent sector antenna system with an implementation of a digital fixed beamforming digital network architecture;
На Фиг.5 представлена блок-схема алгоритма выбора сигналов полосы модулирующих частот фиксированных лучей для приема и передачи пользовательских сигналов в секторной интеллектуальной антенной системе.Figure 5 presents a block diagram of an algorithm for selecting signals of a modulating frequency band of fixed beams for receiving and transmitting user signals in a sector smart antenna system.
Подробное описание вариантов осуществленияDetailed Description of Embodiments
Устройство и способ согласно настоящему изобретению выполнены согласно следующим схемам:The device and method according to the present invention is made according to the following schemes:
Устройство для формирования лучей интеллектуальных антенн, используемое в системах МДКР (CDMA), представляет собой следующее:The smart antenna beam forming apparatus used in CDMA (CDMA) systems is as follows:
Сеть формирования фиксированных лучей может использовать цифровую или аналоговую технологию формирования лучей. Следовательно, в соответствии с различными технологиями формирования лучей устройство формирования фиксированных лучей интеллектуальных антенн, используемых в системах МДКР (CDMA), разделяют на аналоговое устройство формирования лучей и цифровое устройство формирования лучей.The fixed beam forming network may use digital or analog beam forming technology. Therefore, in accordance with various beam forming technologies, the fixed beam forming device of the smart antennas used in CDMA systems is divided into an analog beam forming device and a digital beam forming device.
При этом аналоговое устройство формирования фиксированных лучей интеллектуальных антенн, используемых в системе МДКР (CDMA), содержит в направлении прямой передачи сигналов, по крайней мере, систему полосы модулирующих частот, модуль оптического интерфейса, систему радиочастотных приемопередатчиков (TRX), аналоговую сеть формирования фиксированных лучей (типа матрицы Батлера), усилитель мощности, передающий радиочастотный оконечный фильтр и антенную систему. А в обратном направлению прямой передачи сигналов оно содержит, по крайней мере, антенную систему, приемный радиочастотный оконечный фильтр, малошумящий усилитель, аналоговую сеть формирования фиксированных лучей (типа матрицы Батлера), систему радиочастотных приемопередатчиков (TRX), модуль оптического интерфейса и систему полосы модулирующих частот.In this case, the analog device for generating fixed beams of smart antennas used in the CDMA system contains, in the direction of direct transmission of signals, at least a baseband system, an optical interface module, a system of radio frequency transceivers (TRX), an analog network for generating fixed beams (such as a Butler matrix), a power amplifier that transmits a radio frequency end filter and an antenna system. And in the opposite direction of direct signal transmission, it contains at least an antenna system, a radio frequency end filter, a low-noise amplifier, an analog fixed-beam network (like a Butler matrix), a radio frequency transceiver system (TRX), an optical interface module and a modulating band system frequencies.
Когда аналоговое устройство формирования фиксированных лучей передает сигналы в прямом направлении, то, во избежание взаимодействия между собой множественных лучей, образующих общие каналы, сначала в системе полосы модулирующих частот различным лучам придают различные временные задержки таким образом, что даже когда различные лучи несут одну и ту же информацию, они не коррелируют друг с другом, далее каждый отдельный луч проходит через свою соответствующую систему оптических приемопередатчиков модуля оптического интерфейса, после чего лучи проходят через аналоговую сеть формирования фиксированных лучей, их усиливают, фильтруют, передают антеннами и, наконец, формируют в лучи различной пространственной направленности.When an analog device for the formation of fixed beams transmits signals in the forward direction, then, in order to avoid the interaction of multiple beams that form common channels, first in the system of the modulating frequency band different beams are given different time delays in such a way that even when different beams carry the same the same information, they do not correlate with each other, then each individual beam passes through its corresponding system of optical transceivers of the optical interface module, after First, the rays pass through an analog network of formation of fixed rays, they are amplified, filtered, transmitted by antennas and, finally, formed into rays of different spatial directions.
Аналоговое устройство формирования фиксированных лучей выполнено с возможностью регулирования только аналоговой сети формирования фиксированных лучей (типа матрицы Батлера), усилителя мощности, передающего радиочастотного оконечного фильтра, фидера и антенной системы, а также радиочастотных кабелей между ними. Радиочастотные кабели системы радиочастотных приемопередатчиков и кабели между радиочастотными приемопередатчиками и аналоговой сетью формирования фиксированных лучей регулировать не нужно. Поэтому регулирование аналогового устройства формирования фиксированных лучей относительно просто.An analog device for the formation of fixed beams is configured to regulate only an analog network for the formation of fixed beams (such as a Butler matrix), a power amplifier, a radio frequency terminal filter, feeder and antenna system, as well as radio frequency cables between them. The radio frequency cables of the radio frequency transceiver system and the cables between the radio frequency transceivers and the analog fixed-beam network do not need to be adjusted. Therefore, the regulation of the analog device for the formation of fixed beams is relatively simple.
В аналоговой сети формирования фиксированных лучей аналогового устройства формирования фиксированных лучей применяют либо матрицу Батлера, либо матрицы других типов. Например, в качестве оборудования для формирования лучей можно также использовать матрицу Бласса или электромагнитную линзу Люнеберга или Ротмана.In an analog network for the formation of fixed beams of an analog device for the formation of fixed beams, either a Butler matrix or other types of matrices are used. For example, Blass matrix or Luneberg or Rotman electromagnetic lens can also be used as equipment for beam forming.
Цифровое устройство формирования фиксированных лучей интеллектуальных антенн, используемое в системе МДКР (CDMA), содержит в направлении прямой передачи сигналов, по крайней мере, систему полосы модулирующих частот, цифровую сеть формирования сигналов фиксированных лучей, модуль оптического интерфейса, систему радиочастотных приемопередатчиков (TRX), передающий радиочастотный оконечный фильтр и антенную систему. А в направлении, обратном направлению передачи сигналов, оно содержит, по крайней мере, антенную систему, приемный радиочастотный оконечный фильтр, малошумящий усилитель, систему радиочастотных приемопередатчиков (TRX), модуль оптического интерфейса, цифровую сеть формирования сигналов фиксированных лучей и систему полосы модулирующих частот.The digital device for generating fixed beams of smart antennas used in the CDMA system contains in the direction of direct transmission of signals at least a baseband system, a digital network for generating fixed beams, an optical interface module, a system of radio frequency transceivers (TRX), transmitting radio frequency end filter and antenna system. And in the direction opposite to the signal transmission direction, it contains at least an antenna system, a radio frequency end filter, a low noise amplifier, a radio frequency transceiver (TRX) system, an optical interface module, a digital fixed-beam signal generation network, and a baseband system.
Когда цифровое устройство формирования фиксированных лучей передает сигналы в прямом направлении, то, во избежание взаимодействия между собой множественных лучей, образующих общие каналы, сначала в системе полосы модулирующих частот различным лучам придают различные временные задержки так, что даже когда различные лучи несут одну и ту же информацию, они не коррелируют друг с другом, далее каждый отдельный луч проходит через свою соответствующую систему оптических приемопередатчиков модуля оптического интерфейса, после чего лучи проходят через цифровую сеть формирования фиксированных лучей, их усиливают, фильтруют, передают антеннами и, наконец, формируют в лучи различной пространственной направленности.When a digital fixed-beam forming device transmits signals in the forward direction, then, in order to avoid the interaction of multiple beams forming common channels, different time delays are first applied to the beams in the baseband system so that even when the different beams carry the same information, they do not correlate with each other, then each individual beam passes through its respective system of optical transceivers of the optical interface module, after which the rays pass are handled by the digital network forming fixed beams, they amplify, filter, transmitting antennas, and finally formed into beams of different spatial orientation.
Цифровое устройство формирования фиксированных лучей выполнено с возможностью регулирования системы радиочастотных приемопередатчиков, усилителя мощности, передающего радиочастотного оконечного фильтра, фидера и антенной системы, а также радиочастотных кабелей между ними.The digital device for the formation of fixed beams is made with the possibility of regulating the system of radio frequency transceivers, a power amplifier, a transmitting radio frequency end filter, feeder and antenna system, as well as radio frequency cables between them.
Способ формирования лучей интеллектуальных антенн, используемый в системах МДКР (CDMA) согласно настоящему изобретению, заключается в следующем:The smart antenna beam forming method used in CDMA systems of the present invention is as follows:
Шаг 1. В полосе модулирующих частот сигналы полосы модулирующих частот каждого фиксированного луча направляют в секторы микросхем полосы модулирующих частот.Step 1. In the baseband, the baseband signals of each fixed beam are sent to the baseband sectors of the baseband.
На этом шаге сигналы полосы модулирующих частот каждого фиксированного луча могут быть направлены не только в различные секторы микросхем полосы модулирующих частот, но и в один и тот же сектор различных микросхем полосы модулирующих частот, причем в обоих случаях осуществляют одну и ту же функцию. Например, если фиксированные лучи направляют в один и тот же сектор различных микросхем полосы модулирующих частот, то при использовании трех микросхем три луча первого сектора направляют соответственно в один и тот же сектор α трех микросхем, три луча второго сектора - в один и тот же сектор β, а три луча третьего сектора - в один и тот же сектор γ. На этом шаге при передаче в канале трафика пользователя передачу осуществляют только в пределах определенного фиксированного луча, где находится пользователь, то есть сигналы полосы модулирующих частот фиксированных лучей для этого пользователя направляют в один определенный соответствующий сектор микросхем полосы модулирующих частот.At this step, the signals of the modulating frequency band of each fixed beam can be directed not only to different sectors of the microcircuits of the modulating frequency band, but also to the same sector of different microcircuits of the modulating frequency band, and in both cases they perform the same function. For example, if fixed beams are directed to the same sector of different microcircuits of the baseband frequency band, then when using three microcircuits, three beams of the first sector are sent respectively to the same sector α of three microcircuits, three beams of the second sector to the same sector β, and the three rays of the third sector into the same sector γ. At this step, when transmitting in a user’s traffic channel, transmission is carried out only within a certain fixed beam where the user is located, that is, the signals of the modulating frequency band of fixed beams for this user are sent to one specific corresponding sector of the microcircuit of the modulating frequency band.
Если пользователь находится среди нескольких лучей, существует возможность выбрать один или несколько узких лучей в зависимости от мощности нескольких пользовательских сигналов лучей, принятых для передачи служебных данных пользователя, то есть сигналы полосы модулирующих частот пользователя направляют в один или несколько соответствующих секторов микросхем полосы модулирующих частот;If the user is among several beams, it is possible to select one or several narrow beams depending on the power of several user beam signals received for transmitting user service data, that is, the baseband signals of the user are sent to one or more corresponding sectors of the baseband chip;
На этом шаге при передаче общих каналов пользователей, информацию общего канала передают в каждом фиксированном луче, т.е. информацию общего канала направляют в каждый сектор микросхем полосы модулирующих частот.At this step, when transmitting common user channels, common channel information is transmitted in each fixed beam, i.e. common channel information is sent to each sector of the microcircuit band of the baseband.
Шаг 2. Сигналам полосы модулирующих частот каждого фиксированного луча, направленного в соответствующие секторы соответствующих микросхем полосы модулирующих частот, придают различную временную задержку. Этот шаг также выполняют в микросхемах полосы модулирующих частот и, конечно, он может быть также выполнен цифровыми логическими элементами, расположенными после микросхем полосы модулирующих частот, то есть его выполняют в полосе модулирующих частот.Step 2. The signals of the modulating frequency band of each fixed beam directed to the corresponding sectors of the respective microcircuits of the modulating frequency band are given a different time delay. This step is also performed in the baseband chips and, of course, it can also be performed by digital logic elements located after the baseband chips, that is, it is performed in the baseband.
Величина временной задержки соответствует условию отсутствия корреляции друг с другом выходных сигналов каждой микросхемы полосы модулирующих частот при передаче информации общих каналов.The value of the time delay corresponds to the condition that there is no correlation with each other of the output signals of each chip of the modulating frequency band when transmitting information of common channels.
Цель этого шага - сделать сигналы полосы модулирующих частот всех фиксированных лучей, образующих общий канал всего сектора, не коррелирующими друг с другом, что решает проблему корреляции и взаимодействия лучей друг с другом в некоторой области или их значительного ослабления из-за корреляционного суммирования пространственных векторов соответствующих лучей.The goal of this step is to make the signals of the modulating frequency band of all fixed beams that form a common channel of the entire sector not correlated with each other, which solves the problem of the correlation and interaction of the beams with each other in a certain area or their significant attenuation due to the correlation summation of the spatial vectors of the corresponding rays.
Способ формирования лучей множественных антенн, используемый в системе МДКР (CDMA), может быть также реализован с помощью аналогового устройства формирования фиксированных лучей с множественными антеннами системы МДКР (CDMA) и с помощью цифрового устройства формирования фиксированных лучей с множественными антеннами системы МДКР (CDMA).The multiple antenna beam forming method used in a CDMA system can also be implemented using an analog fixed beam generating device with multiple antennas of a CDMA system and using a digital fixed beam generating device with multiple antennas of a CDMA system.
Ниже приведено подробное описание вариантов осуществления технических схем заявленного изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи:The following is a detailed description of embodiments of the technical schemes of the claimed invention with reference to the accompanying drawings:
На Фиг.1 схематично представлена структура секторной системы сотовой мобильной связи. Из-за ограничения частотного ресурса мобильной связи система мобильной связи с сотовой структурой является зарекомендовавшей себя и широко используемой формой сетевой структуры системы наземных базовых станций мобильной связи. В зависимости от различий трафика в зоне охвата базовая станция сотовой связи может задействовать всенаправленную базовую станцию, а может также задействовать секторную базовую станцию. На Фиг.1 базовые станции 100 и 101 - это система базовых станций со структурой из трех секторов, причем зона охвата каждого сектора составляет 120°. В реальной системе размер и число секторов могут быть нужным образом изменены в зависимости от объема трафика.Figure 1 schematically shows the structure of the sector system of cellular mobile communications. Due to the limitation of the frequency resource of mobile communication, a mobile communication system with a cellular structure is a well-established and widely used form of the network structure of a system of terrestrial base stations of mobile communication. Depending on the differences in traffic in the coverage area, a cellular base station may use an omnidirectional base station, or it may also use a sector base station. 1,
На Фиг.2 схематично представлена структура секторной системы сотовой мобильной связи с интеллектуальной антенной системой. По сравнению с системой сотовой мобильной связи с обычной секторной антенной системой эта система позволяет увеличить пропускную способность и уменьшить число базовых станций. На чертежах поз.200 относится к трехсекторной базовой станции с интеллектуальной антенной системой, поз.201 относится к односекторной базовой станции, соседней со станцией 200, использующей интеллектуальную антенную систему. Каждый сектор базовой станции включает в себя несколько предварительно генерируемых фиксированных лучей.Figure 2 schematically shows the structure of the sector system of cellular mobile communication with an intelligent antenna system. Compared to a cellular mobile communication system with a conventional sector-based antenna system, this system can increase throughput and reduce the number of base stations. In the drawings, pos. 200 refers to a three-sector base station with an intelligent antenna system; pos. 201 refers to a single-sector base station adjacent to station 200 using an intelligent antenna system. Each sector of the base station includes several pre-generated fixed beams.
Возьмем, например, сектор 210 базовой станции 200 с фиксированными лучами 222, 224 и 226, где требуется определенная степень перекрывания между двумя соседними фиксированными лучами, чтобы предотвратить возникновение «мертвой зоны» и тем самым обеспечить охват лучами всего сектора. В реальной конструкции системы число фиксированных лучей в каждом секторе задают свободно согласно объему трафика и размеру сектора. Когда пользователь 230 попадает в сектор 210, базовая станция после сравнения сигналов приема от фиксированных лучей 222, 224 и 226 выбирает в качестве луча приема один луч с наилучшим качеством сигнала или несколько лучей с относительно хорошим качеством сигнала; в последнем случае сигналы выбранных лучей объединяют. Временную задержку системы полосы модулирующих частот регулируют для придания различных временных задержек сигналам основного диапазона, поэтому лучи не будут коррелировать друг с другом даже в том случае, когда они будут выдавать одни и те же сигналы, при этом временные задержки фиксированных лучей 222, 224 и 226 на концах антенн также различны; таким образом, избегают проблемы, состоящей в том, что сигналы лучей в некоторой области значительно ослабляются из-за корреляционного суммирования лучей, и формируют секторный луч 220, охватывающий весь сектор, как показано на Фиг.2. Этот секторный луч предназначен, главным образом, но не ограничиваясь этим, для передачи общей информации пользователей, например, пилотной информации, и, конечно, он может также передавать информацию трафика и принимать пользовательскую информацию. При перемещении пользователя вдоль границ между секторами 210, 211 и 212, базовые станции 200 и 201 поддерживают функцию передачи обслуживания между секторами, причем принцип действия аналогичен принципу действия обычной секторной антенной системы.Take, for example,
Для заявленного изобретения Фиг.3 - это схема варианта осуществления системы полосы модулирующих частот, Фиг.4А - схема секторной интеллектуальной антенной системы с применением аналоговой сети формирования фиксированных лучей (например, матрицы Батлера), Фиг.4В - схема секторной интеллектуальной антенной системы с применением цифровой архитектуры формирования фиксированных лучей.For the claimed invention, FIG. 3 is a diagram of an embodiment of a baseband system, FIG. 4A is a diagram of a sector smart antenna system using an analog fixed-beam network (for example, a Butler array), FIG. 4B is a diagram of a sector smart antenna system using digital architecture of the formation of fixed beams.
Хорошо известно, что в системе МДКР (CDMA) псевдослучайный код, используемый при расширении спектра пилотного сигнала, имеет в достаточной степени самоопределяемые и коррелируемые характеристики, т.е. самоопределяемое значение самого псевдослучайного кода очень высоко. Однако когда псевдослучайный код соотносят с другим псевдослучайным кодом, который равен ему самому или имеет на один чип больше, то его относительное значение очень мало, почти равно нулю. Чтобы использовать эту особенность в системах МДКР (CDMA), лучам на концах антенн придают различные временные задержки при передаче общей информации, чтобы они не коррелировали друг с другом при формировании лучей общих каналов (когда корреляционное значение близко к нулю, лучи, естественно, не будут коррелировать друг с другом); таким образом, исключают проблему корреляции и взаимодействия фиксированных лучей друг с другом при создании лучей для охвата всего сектора. Например, придадим лучу 224 нормальное смещение пилотного сигнала в секторе 210 и обозначим нормальное смещение как t224, луч 226 опережает луч 224 на 1-5 чипов, а луч 222 отстает от луча 224 на 1-5 чипов. При выборе конкретного интервала времени Δt из 1-5 чипов временное смещение передачи луча 226 составляет t226=t224-Δt, а временное смещение передачи луча 222 - t222=t224+Δt.It is well known that in a CDMA (CDMA) system, the pseudo-random code used to expand the spectrum of the pilot signal has sufficiently self-defined and correlated characteristics, i.e. the self-determining value of the pseudo-random code itself is very high. However, when a pseudo-random code is correlated with another pseudo-random code, which is equal to it or has one chip more, its relative value is very small, almost equal to zero. To use this feature in CDMA (CDMA) systems, the rays at the ends of the antennas are given different time delays in transmitting common information so that they do not correlate with each other when forming the rays of common channels (when the correlation value is close to zero, the rays will naturally not correlate with each other); thus eliminating the problem of correlation and interaction of fixed beams with each other when creating beams to cover the entire sector. For example, we give
При этом длительность каждого чипа немного отличается друг от друга в различных системах МДКР (CDMA). В системах МДКР (CDMA) 95 и МДКР (CDMA) 2000 длительность одного чипа равна 1/1,2288 МГц = 0,814 мкс; в системе МДСКВР (TD-SCDMA) она равна 1/1,28 МГц = 0,78 мкс; в системе ШПМДКР (WCDMA) - 1/3,84 МГц = 0,26 мкс. Длительность пяти чипов равна длительности одного чипа, умноженному на пять; например, в системах МДКР (CDMA) 95 и МДКР (CDMA) 2000 длительность 5 чипов равна 4,07 мкс.At the same time, the duration of each chip is slightly different from each other in different CDMA (CDMA) systems. In CDMA (CDMA) 95 and CDMA (CDMA) 2000 systems, the duration of one chip is 1 / 1.2288 MHz = 0.814 μs; in the system MDSKR (TD-SCDMA), it is equal to 1 / 1.28 MHz = 0.78 μs; in the system ШПМДКР (WCDMA) - 1 / 3.84 MHz = 0.26 μs. The duration of five chips is equal to the duration of one chip times five; for example, in CDMA (CDMA) 95 and CDMA (CDMA) 2000 systems, the duration of 5 chips is 4.07 μs.
На Фиг.4А, 4В соответствующие выходные сигналы полосы модулирующих частот лучей 226, 224 и 222 преобразованы соответственно в 301, 302 и 303 посредством применения аналоговой сети формирования фиксированных лучей или цифровой технологии формирования фиксированных лучей. Поскольку временными задержками радиочастотной линии от выходных сигналов 301, 302, 303 системы 300 полосы модулирующих частот в антенную систему 460 (порядок наносекунд) можно пренебречь по сравнению с временными задержками на уровне чипов (порядок микросекунд), то временные смещения, соответствующие выходным сигналам 301, 302, 303 системы 300 полосы модулирующих частот, определяют как t301=t226=t224-Δt=t302-Δt, t302=t224=t302, t303=t222=t224+Δt=t302+Δt, т.е. по отношению к выходному сигналу 302 системы 300 полосы модулирующих частот выходной сигнал 301 системы 300 полосы модулирующих частот опережает выходной сигнал 302 системы 300 полосы модулирующих частот на Δt, а выходной сигнал 303 системы 300 полосы модулирующих частот отстает на Δt от выходного сигнала 302 системы 300 полосы модулирующих частот, причем Δt - это одна конкретная временная задержка, выбранная из 1-5 чипов, как упоминалось ранее. Относительное смещение времени вывода выходных сигналов 301, 302, 303 системы 300 полосы модулирующих частот может быть реализовано в микросхеме полосы модулирующих частот и, конечно, может быть также реализовано в цифровом логическом элементе после микросхемы полосы модулирующих частот. Это подробно описано далее со ссылкой на Фиг. 3.4A, 4B, the respective baseband signals of the
Фиг.3 - это схема системы полосы модулирующих частот, где показана только схема системы 300 полосы модулирующих частот сектора 210 базовой станции 200. Предположим, что система полосы модулирующих частот сектора 210 состоит из микросхем полосы модулирующих частот 310, 320 и 330 и логического устройства 305 полосы модулирующих частот. Это только один конкретный вариант осуществления изобретения, а в действительности число микросхем полосы модулирующих частот может изменяться от одного до множества. Выходные сигналы 331, 332, 333 микросхемы 330 полосы модулирующих частот соответствуют выходным сигналам трех секторов α, β, γ микросхемы 330 полосы модулирующих частот соответственно, выходные сигналы 321, 322, 323 микросхемы 320 полосы модулирующих частот соответствуют выходным сигналам трех секторов α, β, γ микросхемы 320 полосы модулирующих частот соответственно, а выходные сигналы 311, 312, 313 микросхемы 310 полосы модулирующих частот соответствуют выходным сигналам трех секторов α, β, γ микросхемы 310 полосы модулирующих частот соответственно. Поскольку микросхемы 330, 320 и 310 полосы модулирующих частот последовательно соединены друг с другом, выходные сигналы 331, 332, 333 секторов α, β, γ микросхемы 330 полосы модулирующих частот последовательно подключены к входам секторов α, β, γ микросхемы 320 полосы модулирующих частот соответственно; выходные сигналы 321, 322, 323 секторов α, β, γ микросхемы 320 полосы модулирующих частот последовательно подключены к входам секторов α, β, γ микросхемы 310 полосы модулирующих частот соответственно; то есть секторы α, β, γ микросхем 330, 320, 310 полосы модулирующих частот соответственно последовательно соединены друг с другом.FIG. 3 is a schematic diagram of a baseband system of a baseband system, showing only a
На шаге 1 заявленного изобретения, как показано на Фиг.4А, 4В, с применением аналоговой сети формирования фиксированных лучей или цифровой технологии формирования фиксированных лучей выходные сигналы системы 300 полосы модулирующих частот, соответствующие трем лучам 226, 224 и 222, соответственно преобразуют в 301, 302 и 303, что соответствует выходным сигналам 311, 312 и 313 секторов α, β, γ микросхемы 310 полосы модулирующих частот соответственно, так что сигналы 301, 302, 303 полосы модулирующих частот фиксированных лучей 226, 224 и 222 направляют в соответствующие секторы α, β, γ микросхемы полосы модулирующих частот.In step 1 of the claimed invention, as shown in Figs. 4A, 4B, using an analog fixed-beam forming network or digital fixed-beam forming technology, the output signals of the
На этом шаге при передаче в канале трафика пользователя передачу осуществляют только в пределах определенного фиксированного луча, где находится пользователь, то есть сигналы полосы модулирующих частот фиксированных лучей для этого пользователя направляют в один определенный соответствующий сектор микросхем полосы модулирующих частот. Например, канал трафика пользователя передают в фиксированном луче 226, ему соответствует выходной сигнал 301 полосы модулирующих частот, и, соответственно, его направляют в сектор α микросхем полосы модулирующих частот. Конечно, если пользователь находится среди несколько лучей, то выбирают один или несколько узких лучей в зависимости от мощности нескольких пользовательских сигналов лучей, принятых для передачи служебных данных пользователя, то есть сигналы полосы модулирующих частот пользователя направляют в один или несколько соответствующих секторов микросхем полосы модулирующих частот.At this step, when transmitting in a user’s traffic channel, transmission is carried out only within a certain fixed beam where the user is located, that is, the signals of the modulating frequency band of fixed beams for this user are sent to one specific corresponding sector of the microcircuit of the modulating frequency band. For example, the user traffic channel is transmitted in a fixed
На этом шаге при передаче общего канала пользователей информацию этого канала передают в каждом фиксированном луче, то есть информацию общего канала направляют в каждый сектор микросхем полосы модулирующих частот.At this step, when transmitting a common user channel, the information of this channel is transmitted in each fixed beam, that is, the information of the common channel is sent to each sector of the microchip of the baseband frequency band.
Шаг 2 заявленного изобретения, на котором сигналам полосы модулирующих частот, направленным из фиксированных лучей в соответствующие секторы микросхем полосы модулирующих частот, придают различные временные задержки, может быть выполнен как в микросхемах полосы модулирующих частот, так и цифровыми логическими элементами, расположенными после микросхем полосы модулирующих частот.Step 2 of the claimed invention, in which the signals of the modulating frequency band directed from the fixed beams to the corresponding sectors of the microcircuit of the modulating frequency band are given various time delays, can be performed both in the microchip of the modulating frequency band and by digital logic elements located after the microchip of the modulating band frequencies.
В ситуации когда временную задержку выполняют в микросхемах полосы модулирующих частот, можно обойтись без логического устройства 305 полосы модулирующих частот. Как раскрыто выше, временная задержка выходных сигналов 301, 302 и 303 системы 300 полосы модулирующих частот составляет t301=t302-Δt, t303=t302+Δt, причем Δt - это одна определенная временная задержка, выбранная из 1-5 чипов, как раскрыто выше, а ее временная точность может составлять от 1 до 2 чипов, например, один чип или полтора чипа. Без логического устройства 305 полосы модулирующих частот на этот раз временные смещения выходных сигналов 311, 312, 313 микросхемы 310 полосы модулирующих частот совпадают с временными задержками выходных сигналов 301, 302, 303 системы 300 полосы модулирующих частот соответственно. Предположим, технологическая временная задержка микросхем полосы модулирующих частот равна τ, тогда временные смещения выходных сигналов 321, 322 и 323 микросхемы 320 полосы модулирующих частот составляют t321=t302-Δt-τ, t322=t302-τ и t323=t302+Δt-τ соответственно, а временные задержки выходных сигналов 331, 332, 333 микросхемы 330 полосы модулирующих частот равны соответственно t331=t302-Δt-2τ, t332=t302-2τ и t333=t302+Δt-2τ.In a situation where a time delay is performed in the baseband chips, one can dispense with the
Способ осуществления временной задержки логическим устройством 305 полосы модулирующих частот аналогичен способу выполнения регулирования времени в микросхемах. Но при осуществлении временной задержки логическим устройством 305 полосы модулирующих частот временное смещение выходных сигналов микросхем полосы модулирующих частот может быть осуществлено только в сторону запаздывания, а не опережения, более того, нужно также учитывать технологическую временную задержку в самом логическом устройстве 305 полосы модулирующих частот. Осуществление временной задержки логическим устройством 305 полосы модулирующих частот также входит в область патентной охраны настоящего изобретения.The method for implementing the time delay by the
Величина временной задержки соответствует условию отсутствия корреляции друг с другом сигналов на выходе каждого сектора микросхем полосы модулирующих частот при передаче информации общих каналов.The value of the time delay corresponds to the condition that there is no correlation of the signals with each other at the output of each sector of the microchips of the band of modulating frequencies when transmitting information of common channels.
Цель этого шага - обеспечить отсутствие корреляции друг с другом сигналов полосы модулирующих частот фиксированных лучей, образующих общий канал всего сектора, и, следовательно, решение проблемы корреляции и взаимодействия лучей друг с другом в некоторой области или их значительного ослабления из-за корреляционного суммирования пространственных векторов лучей при формировании общего канала.The purpose of this step is to ensure that there is no correlation between the signals of the modulating frequency band of the fixed beams that form a common channel of the entire sector, and, therefore, the problem of correlation and interaction of beams with each other in a certain region or their significant attenuation due to the correlation summation of spatial vectors rays when forming a common channel.
Следует отдельно отметить, что признак "сектор", используемый на шаге 1, когда речь идет о передаче фиксированных лучей в соответствующие "секторы" микросхем полосы модулирующих частот, и признак "сектор", используемый на шаге 2, когда речь идет о формировании общего канала всего "сектора", имеют разный смысл. Первый признак относится к соответствующим секторам в микросхемах полосы модулирующих частот, при этом область, охватываемая узкими лучами, например, 222, 224, 226, показана на Фиг. 2; последний относится к области 220, охватываемой общим каналом, сформированным из всех фиксированных лучей.It should be separately noted that the “sector” attribute used in step 1 when it comes to the transmission of fixed beams to the corresponding “sectors” of the baseband chips, and the “sector” attribute used in step 2 when it comes to the formation of a common channel all "sectors" have different meanings. The first feature relates to the corresponding sectors in the baseband chips, with the region covered by narrow beams, for example, 222, 224, 226, shown in FIG. 2; the latter refers to an
Способ формирования общих лучей множественных антенн согласно заявленному изобретению, используемый в системе МДКР (CDMA), может быть также адаптирован к аналоговому устройству формирования фиксированных лучей с множественными антеннами системы МДКР (CDMA) и к цифровому устройству формирования фиксированных лучей с множественными антеннами системы МДКР (CDMA).The method for generating common beams of multiple antennas according to the claimed invention used in a CDMA system can also be adapted to an analog device for generating fixed beams with multiple antennas of a CDMA system and to a digital device for forming fixed beams with multiple antennas of a CDMA system )
На Фиг. 4А показано аналоговое устройство формирования фиксированных лучей с интеллектуальной антенной, используемое в системе МДКР (CDMA) и содержащее систему 300 полосы модулирующих частот, модуль оптического интерфейса, состоящий из платы 400 оптического интерфейса, расположенной рядом с системой полосы модулирующих частот и платы 432 оптического интерфейса, расположенной рядом с приемопередатчиком TRX и волоконного световода 410 между платами 400 и 432 оптического интерфейса, систему радиочастотных приемопередатчиков (TRX), содержащую приемопередатчики 434, 436 и 438, и аналоговую сеть 440 формирования фиксированных лучей (типа матрицы Батлера), элементы радиочастотной линии 450, включая усилитель мощности, приемный и передающий радиочастотные оконечные фильтры, малошумящий усилитель, фидер и т.п., а также антенную систему 460. Так как аналоговая сеть формирования фиксированных лучей должна регулировать только аналоговую сеть 440 формирования фиксированных лучей, радиочастотную линию 450 между аналоговой сетью 440 формирования фиксированных лучей и антенной системой 460, антенную систему 460 и радиочастотные кабели между ними, то аналоговую сеть 440 формирования фиксированных лучей, антенную систему 460 и радиочастотную линию 450 размещают на мачте или опорной стойке 430, чтобы радиочастотные кабели между ними были как можно короче. Таким образом упрощают регулирование и уменьшают потери выходной мощности, генерируемые усилителем мощности; что увеличивает зону охвата. Радиочастотные кабели системы радиочастотных приемопередатчиков 434, 436 и 438, а также радиочастотные кабели между указанной системой радиочастотных приемопередатчиков и аналоговой сетью 440 формирования фиксированных лучей регулирования не требуют.In FIG. 4A shows an analog fixed beamforming device with an intelligent antenna used in a CDMA system and comprising a
Выходные сигналы 301, 302 и 303 системы 300 полосы модулирующих частот в аналоговом устройстве формирования фиксированных лучей, представленном на Фиг. 4А, проходят через модуль оптического интерфейса, содержащий плату 400 оптического интерфейса, расположенную рядом с системой полосы модулирующих частот, волоконного световода 410 и плату 432 оптического интерфейса, расположенную рядом с радиочастотным приемопередатчиком TRX, потом проходят TRX0, TRX1, TRX2 системы радиочастотных приемопередатчиков (TRX) 434, 436 и 438 и аналоговую сеть 440 формирования фиксированных лучей и, наконец, их передают соответственно на лучи 226, 224 и 222. Лучи, сформированные общим каналом, эквивалентны лучу 220, полученному суммированием фиксированных лучей 226, 224 и 222.The
На Фиг.4В показано цифровое устройство формирования фиксированных лучей с интеллектуальной антенной, используемое в системе МДКР (CDMA), включающее в себя систему 300 полосы модулирующих частот, цифровую сеть 470 формирования фиксированных лучей, модуль оптического интерфейса, состоящий из платы 400 оптического интерфейса, расположенной рядом с системой полосы модулирующих частот, платы 432 оптического интерфейса, расположенной рядом с приемопередатчиком TRX и волоконного световода 410 между платами 400 и 432 оптического интерфейса, систему радиочастотных приемопередатчиков (TRX) 434, 436 и 438, радиочастотные линии 450, включая усилитель мощности, приемный и передающий радиочастотные оконечные фильтры, малошумящий усилитель, фидер и т.п., радиочастотные кабели между приемопередатчиками 434, 436 и 438 и элементами радиочастотной линии 450 и антенную систему 460. В цифровом устройстве формирования фиксированных лучей радиочастотные кабели приемопередатчиков (TRX) 434, 436 и 438, радиочастотные линии 450, включая усилитель мощности, передающий и приемный радиочастотные оконечные фильтры, малошумящий усилитель, фидер и т.п., радиочастотные кабели между приемопередатчиками 434, 436 и 438 и радиочастотными линиями 450 и антенную систему 460, а также радиочастотные кабели между ними.FIG. 4B shows a digital fixed beam forming apparatus with an intelligent antenna used in a CDMA system including a
Выходные сигналы 301, 302 и 303 системы 300 полосы модулирующих частот в цифровом устройстве формирования фиксированных лучей, как показано на Фиг.4В, передают соответственно на лучи 226, 224, 222 после прохождения цифровой сети 470 формирования фиксированных лучей. Лучи, сформированные общим каналом, эквивалентны лучу 220, полученному суммированием фиксированных лучей 226, 224 и 222.The
Интеллектуальная антенная система с фиксированными лучами выполнена с возможностью дополнительного разделения секторов узкими лучами, что позволяет значительно увеличить пропускную способность системы по сравнению с обычной секторной антенной системой. Разделение одного пилотного сигнала между несколькими лучами помогает уменьшить помехи и число передач обслуживания, что увеличивает пропускную способность системы. Как показано на Фиг. 2, сектор с одиночным лучом на Фиг. 1 разделен на секторы тремя лучами, разделяющими один пилотный сигнал; таким образом, пропускная способность системы составляет 200%~300% исходного сектора с одиночным лучом.The fixed-beam intelligent antenna system is capable of further dividing sectors with narrow beams, which can significantly increase the system throughput compared to a conventional sector-based antenna system. Separating a single pilot signal between multiple beams helps reduce interference and the number of handovers, which increases system throughput. As shown in FIG. 2, the single beam sector in FIG. 1 is divided into sectors by three beams separating one pilot signal; thus, the system capacity is 200% ~ 300% of the single-beam source sector.
На Фиг.5 показана блок-схема выбора узкополосных фиксированных лучей для приема и передачи сигналов пользователя в секторной интеллектуальной антенной системе, которая представляет собой рабочую блок-схему выбора лучей согласно способу сравнения мощности принимаемых сигналов пользователей. Сначала принимают сигналы пользователей всеми лучами, затем сравнивают мощность принимаемых сигналов пользователей в каждом луче, выбирают один или несколько лучей с самыми мощными сигналами пользователя, а потом принимают/передают сигналы. Как показано на Фиг.2, когда пользователь 230 попадает в сектор 210, базовая станция после сравнения сигналов приема фиксированных лучей 222, 224 и 226 выбирает в качестве лучей приема один луч с наилучшим качеством сигнала или несколько лучей с относительно высоким качеством сигнала; потом сигналы каждого луча объединяют.Figure 5 shows a block diagram of the selection of narrow-band fixed beams for receiving and transmitting user signals in a sector smart antenna system, which is a working block diagram of the selection of beams according to a method for comparing the power of received user signals. First, user signals are received by all beams, then the power of the received user signals in each beam is compared, one or more beams are selected with the most powerful user signals, and then signals are received / transmitted. As shown in FIG. 2, when the
Хотя в заявленном изобретении в качестве предпочтительного варианта осуществления рассматривают ситуацию, в которой 3 антенны генерируют 3 луча в каждом секторе, любая система, созданная по принципу заявленного изобретения с применением нескольких антенн и лучей для каждого сектора, попадает в область патентной охраны заявленного изобретения.Although the claimed invention considers a situation in which 3 antennas generate 3 beams in each sector as a preferred embodiment, any system created according to the principle of the claimed invention using several antennas and beams for each sector falls within the scope of patent protection of the claimed invention.
Раскрытое выше является описанием предпочтительных вариантов осуществления заявленного изобретения; специалисту должно быть понятно, что различные модификации и изменения попадают под принцип настоящего изобретения и в область патентной охраны прилагаемой формулы изобретения.The foregoing is a description of preferred embodiments of the claimed invention; the specialist should understand that various modifications and changes fall under the principle of the present invention and in the field of patent protection of the attached claims.
Claims (15)
в прямом направлении передачи сигналов, по крайней мере, систему полосы модулирующих частот, модуль оптического интерфейса, систему радиочастотных приемопередатчиков, аналоговую сеть формирования фиксированных лучей, усилитель мощности, передающий радиочастотный оконечный фильтр и антенную систему;
в направлении, обратном направлению передачи сигналов, по крайней мере, антенную систему, приемный радиочастотный оконечный фильтр, малошумящий усилитель, аналоговую сеть формирования фиксированных лучей, систему радиочастотных приемопередатчиков, модуль оптического интерфейса и систему полосы модулирующих частот;
причем модуль оптического интерфейса, содержащий плату оптического интерфейса рядом с системой полосы модулирующих частот, плату оптического интерфейса рядом с системой радиочастотных приемопередатчиков и волоконный световод между платами оптического интерфейса, позволяет разместить систему полосы модулирующих частот в аппаратном помещении, чтобы система полосы модулирующих частот обслуживала большее число секторов, при этом указанная плата оптического интерфейса, расположенная рядом с указанной системой радиочастотных приемопередатчиков, указанные система радиочастотных приемопередатчиков, аналоговая сеть формирования фиксированных лучей, приемный и передающий радиочастотные оконечные фильтры, усилитель мощности и малошумящий усилитель находятся рядом с антенной системой, что уменьшает потери мощности;
указанная плата оптического интерфейса предназначена для взаимного преобразования электронных сигналов и входных оптических сигналов;
при передаче сигналов в прямом направлении для предотвращения взаимодействия между множественными лучами, образующими общий канал, сначала выходным сигналам системы полосы модулирующих частот, соответствующим фиксированным лучам, придают различную временную задержку, чтобы они не коррелировали друг с другом, даже в том случае, когда разные лучи несут одну и ту же информацию; далее после прохождения сигналов по волоконному световоду различные сигналы проходят различные системы радиочастотных приемопередатчиков; после прохождения через свои соответствующие системы радиочастотных приемопередатчиков лучи проходят через аналоговую сеть формирования фиксированных лучей, где их усиливают, фильтруют и передают с помощью антенн, формируя лучи различной пространственной направленности.1. A device for forming beams in a multiple access communication system with code division multiplexing CDMA (CDMA), comprising:
in the forward direction of signal transmission, at least a modulating frequency band system, an optical interface module, a system of radio frequency transceivers, an analog fixed-beam generation network, a power amplifier transmitting a radio frequency terminal filter and an antenna system;
in the direction opposite to the signal transmission, at least the antenna system, the receiving radio frequency end filter, low-noise amplifier, an analog fixed-beam generation network, a system of radio frequency transceivers, an optical interface module and a baseband system;
moreover, the optical interface module containing the optical interface board next to the baseband system, the optical interface board next to the radio frequency transceiver system and the optical fiber between the optical interface boards allows you to place the baseband system in the hardware room, so that the baseband system serves a larger number sectors, while the specified board optical interface, located next to the specified system of radio frequency receivers transmitters are specified system radio frequency transceiver, the analog network forming fixed beams, receiving and transmitting radio frequency filters terminal, a power amplifier and low noise amplifier are located near the antenna system, which reduces the power loss;
the specified board optical interface is designed for the mutual conversion of electronic signals and input optical signals;
when transmitting signals in the forward direction to prevent interaction between multiple beams forming a common channel, first the output signals of the baseband system corresponding to the fixed beams are given a different time delay so that they do not correlate with each other, even when different beams carry the same information; further, after the signals have passed through the fiber, various signals pass through various systems of radio frequency transceivers; after passing through their respective systems of radio frequency transceivers, the rays pass through an analog network for the formation of fixed beams, where they are amplified, filtered and transmitted using antennas, forming rays of different spatial directions.
по меньшей мере одной микросхемы полосы модулирующих частот и одного логического устройства временной задержки для выходных сигналов.2. The device according to claim 1, characterized in that said modulating frequency band system consists of
at least one baseband chip and one time delay logic device for output signals.
выходные сигналы указанной системы полосы модулирующих частот проходят соответственно через систему радиочастотных приемопередатчиков, далее проходят через аналоговую сеть формирования фиксированных лучей, после чего их соответственно передают на фиксированные лучи;
лучи, сформированные в указанном общем канале, эквивалентны лучам, полученным в результате суммирования фиксированных лучей.5. The device according to any one of claims 1 or 2, characterized in that said optical interface module, a system of radio frequency transceivers, an analog network for the formation of fixed beams, an antenna system and radio frequency lines between them are arranged to be placed on a mast or support rack so that the radio frequency the cables between them were as short as possible and easily adjustable, which reduces the loss of output power of the power amplifier and increases the coverage area;
the output signals of the specified system of the band of modulating frequencies respectively pass through a system of radio frequency transceivers, then pass through an analog network for the formation of fixed beams, after which they are respectively transmitted to fixed beams;
the rays formed in the specified common channel are equivalent to the rays obtained by summing the fixed rays.
в прямом направлении передачи сигналов, по крайней мере, систему полосы модулирующих частот, цифровую сеть формирования сигналов фиксированных лучей, модуль оптического интерфейса, систему радиочастотных приемопередатчиков, усилитель мощности, передающий радиочастотный оконечный фильтр и антенную систему;
в направлении, обратном направлению передачи сигналов, по крайней мере, антенную систему, приемный радиочастотный оконечный фильтр, малошумящий усилитель, систему радиочастотных приемопередатчиков, модуль оптического интерфейса, цифровую сеть формирования сигналов фиксированных лучей и систему полосы модулирующих частот;
причем модуль оптического интерфейса, содержащий волоконный световод, плату оптического интерфейса, расположенную рядом с системой полосы модулирующих частот, и плату оптического интерфейса, расположенную рядом с системой радиочастотных приемопередатчиков, позволяет разместить систему полосы модулирующих частот в аппаратном помещении, чтобы система полосы модулирующих частот обслуживала большее число секторов, при этом указанная плата оптического интерфейса, расположенная рядом с указанной системой радиочастотных приемопередатчиков, указанные система радиочастотных приемопередатчиков, приемные и передающие радиочастотные оконечные фильтры, усилитель мощности и малошумящий усилитель находятся рядом с антенной системой, что уменьшает потери мощности;
указанная плата оптического интерфейса предназначена для взаимного преобразования электронных сигналов и входных оптических сигналов;
при передаче сигналов в прямом направлении для предотвращения взаимодействия между множественными лучами, образующими общий канал, сначала в системе полосы модулирующих частот выходным сигналам, соответствующим различным лучам, придают различную временную задержку, чтобы лучи не коррелировали друг с другом, даже в том случае, когда различные лучи несут одну и ту же информацию; далее сигналы различных лучей проходят через цифровую сеть формирования сигналов фиксированных лучей, получая различную пространственную направленность; после прохождения по волоконному световоду сигналы различных лучей проходят через различные системы радиочастотных приемопередатчиков, после этого их усиливают, фильтруют и передают с помощью антенн, формируя лучи различной пространственной направленности.6. A device for forming beams in a communication system mdcr (CDMA), containing:
in the forward direction of signal transmission, at least a baseband system, a digital fixed-beam signal generation network, an optical interface module, a radio frequency transceiver system, a power amplifier, a radio frequency end filter and an antenna system;
in the direction opposite to the signal transmission, at least the antenna system, the receiving radio frequency end filter, low-noise amplifier, the system of radio frequency transceivers, optical interface module, digital network for generating fixed-beam signals and a modulating frequency band system;
moreover, the optical interface module containing the optical fiber, the optical interface board located next to the baseband system, and the optical interface board located next to the radio frequency transceiver system, allows you to place the baseband system in the hardware room, so that the baseband system serves more the number of sectors, while the specified board optical interface, located next to the specified system of radio frequency transceivers The indicated radio-frequency transceiver system, radio-frequency receiving and transmitting end filters, power amplifier and low-noise amplifier are located next to the antenna system, which reduces power losses;
the specified board optical interface is designed for the mutual conversion of electronic signals and input optical signals;
when transmitting signals in the forward direction to prevent interaction between multiple beams forming a common channel, first, in the system of the modulating frequency band, the output signals corresponding to different beams are given a different time delay so that the beams do not correlate with each other, even when different rays carry the same information; further, the signals of various beams pass through a digital network of the formation of signals of fixed beams, receiving a different spatial orientation; after passing through the fiber, the signals of various beams pass through various systems of radio frequency transceivers, after which they are amplified, filtered and transmitted using antennas, forming beams of different spatial directions.
по меньшей мере одной микросхемы полосы модулирующих частот и одного логического устройства временной задержки для выходных сигналов.7. The device according to claim 6, characterized in that said modulating frequency band system consists of
at least one baseband chip and one time delay logic device for output signals.
выходные сигналы указанной системы полосы модулирующих частот соответственно передают на фиксированные лучи после прохождения цифровой сети формирования сигналов фиксированных лучей, причем лучи, сформированные в общем канале, эквивалентны лучам, полученным суммированием фиксированных лучей.9. A device according to any one of claims 6 or 7, characterized in that said device is configured to control a system of radio frequency transceivers, elements of a radio frequency line, including a power amplifier, a transmitting and receiving radio frequency end filters, a low noise amplifier and a feeder, radio frequency cables between transceivers and radio frequency lines, an antenna system, and radio frequency cables between the above systems;
the output signals of the said baseband system are respectively transmitted to fixed beams after passing through a digital network for generating fixed beams, and the beams generated in the common channel are equivalent to the beams obtained by summing the fixed beams.
система полосы модулирующих частот выдает множественные сигналы, причем каждый канал соответствует отдельному лучу, при этом различные лучи имеют различную временную задержку.10. A method of forming beams in a communication system mdcr (CDMA), containing at least the following steps:
the baseband system produces multiple signals, each channel corresponding to a separate beam, with different beams having different time delays.
если пользователь находится среди нескольких лучей, выбирают один или несколько узких лучей в соответствии с мощностью нескольких пользовательских сигналов лучей, принятых для передачи служебных данных пользователя.11. The method according to claim 10, characterized in that when transmitting in a user’s traffic channel, the transmission is carried out only within a certain beam where the user
if the user is among several beams, one or more narrow beams are selected in accordance with the power of several user beam signals received for transmitting user service data.
выполняют с помощью цифровых логических элементов, расположенных после микросхем полосы модулирующих частот, то есть выполняют в основной полосе частот.13. The method according to claim 10, characterized in that the procedure for imparting a time delay is performed in baseband chips; or
perform using digital logic elements located after the microcircuit band of the modulating frequency, that is, perform in the main frequency band.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006122303/09A RU2354050C2 (en) | 2003-11-25 | 2003-11-25 | Device and method for beams shaping in cdma communication system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006122303/09A RU2354050C2 (en) | 2003-11-25 | 2003-11-25 | Device and method for beams shaping in cdma communication system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2006122303A RU2006122303A (en) | 2008-01-20 |
| RU2354050C2 true RU2354050C2 (en) | 2009-04-27 |
Family
ID=39107884
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006122303/09A RU2354050C2 (en) | 2003-11-25 | 2003-11-25 | Device and method for beams shaping in cdma communication system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2354050C2 (en) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2033670C1 (en) * | 1990-04-02 | 1995-04-20 | Одесская государственная морская академия | Digital adaptive multibeam antenna system |
| RU2111619C1 (en) * | 1990-12-07 | 1998-05-20 | Квэлкомм Инкорпорейтед | Code division multiple access communication system, base station communication system for connection to remote users, local communication system and method for generation of multiple-beam of code division multiple access signals in communication system |
| WO1999040648A1 (en) * | 1998-02-09 | 1999-08-12 | Arraycomm, Inc. | Downlink broadcasting by sequential transmissions from a communication station having an antenna array |
| RU2142202C1 (en) * | 1994-06-23 | 1999-11-27 | Квэлкомм Инкорпорейтед | Adaptive sector separation in spread spectrum communication system |
| WO2002049150A2 (en) * | 2000-12-11 | 2002-06-20 | Nortel Networks Limited | Antenna systems with common overhead for cdma base stations |
| US6609013B1 (en) * | 1999-03-12 | 2003-08-19 | Hyundai Electronics Ind. Co., Ltd. | Code division multiple access base transceiver station with active antennas |
-
2003
- 2003-11-25 RU RU2006122303/09A patent/RU2354050C2/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2033670C1 (en) * | 1990-04-02 | 1995-04-20 | Одесская государственная морская академия | Digital adaptive multibeam antenna system |
| RU2111619C1 (en) * | 1990-12-07 | 1998-05-20 | Квэлкомм Инкорпорейтед | Code division multiple access communication system, base station communication system for connection to remote users, local communication system and method for generation of multiple-beam of code division multiple access signals in communication system |
| RU2142202C1 (en) * | 1994-06-23 | 1999-11-27 | Квэлкомм Инкорпорейтед | Adaptive sector separation in spread spectrum communication system |
| WO1999040648A1 (en) * | 1998-02-09 | 1999-08-12 | Arraycomm, Inc. | Downlink broadcasting by sequential transmissions from a communication station having an antenna array |
| US6609013B1 (en) * | 1999-03-12 | 2003-08-19 | Hyundai Electronics Ind. Co., Ltd. | Code division multiple access base transceiver station with active antennas |
| WO2002049150A2 (en) * | 2000-12-11 | 2002-06-20 | Nortel Networks Limited | Antenna systems with common overhead for cdma base stations |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2006122303A (en) | 2008-01-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0818059B1 (en) | Wide antenna lobe | |
| KR100883943B1 (en) | Wireless communication using adaptive antenna array | |
| RU2180986C2 (en) | Transceiver assembly for intelligent antenna system in mobile-communication base station | |
| EP1078543B1 (en) | Code allocation for sectorised radiocommunication systems | |
| US5714957A (en) | Base station antenna arrangement | |
| US5576717A (en) | Base station antenna arrangement | |
| US5602555A (en) | Base station antenna arrangement | |
| US8169376B2 (en) | Base station transmitting and receiving antenna and control method thereof | |
| RU2183906C2 (en) | Diversity reception with addition in antennas | |
| US8224240B2 (en) | Method and apparatus for implementing beam forming in CDMA communication system | |
| US7072325B1 (en) | Cellular system | |
| EP0647982A2 (en) | Base station antenna arrangement | |
| GB2281175A (en) | Base station antenna arrangement | |
| KR20130021921A (en) | Mobile terminal and communication method, base station control apparatus and method, and multi-point transmission system and method using the same | |
| GB2281176A (en) | Base station antenna arrangement | |
| WO2001099240A2 (en) | System and method for simultaneous transmission of signals in multiple beams without feeder cable coherency | |
| CA2542445A1 (en) | Adaptive multi-beam system | |
| GB2281012A (en) | Angle diversity for multiple beam antenna | |
| CN117099322A (en) | Beam squint solutions for broadband communications | |
| US7970348B2 (en) | Two fixed-beams TX-diversity | |
| US6980832B1 (en) | Method of reducing transmission power in a wireless communication system | |
| WO2019061294A1 (en) | Access point device and communication method | |
| GB2281009A (en) | Base station antenna arrangement | |
| RU2354050C2 (en) | Device and method for beams shaping in cdma communication system | |
| CN100373810C (en) | Wireless apparatus for improving cover of wireless station and capacity signal processing method thereof |