CN100334816C - 带有自适应天线阵的无线通信 - Google Patents

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Abstract

用适应天线阵进行平行解调和搜索的系统和技术，该自适应天线阵带有一处理器，用于控制自适应天线用第一波束搜索第一信号并且用第二波束接收用于解调的第二信号。

Description

带有自适应天线阵的无线通信
背景
领域
本发明一般涉及通信系统，尤其涉及无线通信环境中的天线波束控制技术。
背景
移动无线电系统允许用户在指定服务区内自由移动并能通过无线电话设备或个人通信系统通信。一种该种移动无线电系统是码分多址(CDMA)蜂窝系统。CDMA蜂窝系统是根据扩频通信的调制和多址方案。在CDMA蜂窝系统中，许多信号共享同一频谱，结果是增加了用户容量。这是通过用不同的调制载波的伪随机二进制序列来发射每个信号，因此扩展了信号波形的频谱。发射的信号在接收机处用使用对应伪随机二进制序列的相关器分离以对期望信号的频谱去扩展。不期望的信号，其伪随机二进制序列不匹配，在频带内不经去扩展，只是增加了噪声。
确定CDMA蜂窝系统的容量的重要参数之一是每比特能量对噪声功率频谱强度之比(Eb/No)。因此，CDMA蜂窝系统的容量在噪声减少情况下能增加。由于接收机的相关器接收的不期望信号是作为噪声的，则通过优化天线的波束图而阻挡不期望信号可以有效地改善CDMA蜂窝系统的容量。除改善CDMA蜂窝系统的容量外，优化的波束图还可以减少需要克服噪声和干扰需要的发射功率。减少的功率要求可以减少费用使得更低的功率单元能在更大的范围内操作。最好，波束图的优化不影响CDMA系统处理多径分量或搜寻新通信信道的能力。相应地，在技术领域内有一种对控制天线的波束图以有效地阻挡不期望信号同时维持处理多径分量和搜寻新通信信道的系统和技术的需要。
概述
本发明的一方面中，接收方法包括形成第一波束以覆盖区域、用第一波束检测区域内的信号以及形成第二波束以接收检测到的信号。
本发明的另一方面中，接收机系统包括天线，用于形成第一和第二波束，以及处理器，用于控制天线用第一波束搜索第一信号并用第二波束接收第二信号。
本发明的还有一方面中，通信方法包括从基站发射信号，在远程站形成第一波束以搜索区域内的发射信号，用区域内的第一波束检测发射信号，以及在远程站形成第二波束以接收信号。
本发明的还有一方面中，远程站包括处理器，用于控制天线用第一波束搜索第一信号，并用第二波束接收第二信号。
本发明进一步的方面中，包含接收方法的计算机可读介质形成第一波束以覆盖区域，用第一波束检测区域内的信号，以及形成第二波束以接收检测到的信号。
本发明的另一方面中，接收机系统包括通过天线形成第一波束以搜索第一信号的装置，以及通过天线形成第二波束以接收第二信号的装置。
可以理解，从以下详细描述中，本发明的其它实施例会对本领域的技术人员更为明显，其中通过说明的方式仅示出并描述本发明的实施例。可以理解，本发明能有其它不同的实施例，且其各种细节能在各个其它方面中作修改，而不偏离本发明的精神和范围。因而，附图和详细描述应被视作是说明性而不是限制性的。
附图的简要描述
图1是根据示范实施例，具有由订户站所采用的波束控制技术的CDMA蜂窝系统图；
图2是根据示范实施例，具有由订户站所采用的波束控制技术的软切换期间的CDMA蜂窝系统图；
图3是根据示范实施例，具有由基站所采用的波束控制技术的CDMA蜂窝系统图；
图4是根据示范实施例，具有由基站和订户站两者所采用的波束控制技术的CDMA蜂窝系统图；
图5是根据示范实施例，采用波束控制技术的CDMA蜂窝设备的功能方框图。
详细描述
在无线通信系统的示范实施例中，可以通过使用波束控制技术来减少多个用户间的相互干扰而获得改善的用户容量。例如，在CDMA蜂窝系统中，可以使用定向天线以生成把基站链接到远程站或订户站的波束图，而同时使来自相同或相邻小区的其它远程站的干扰最小。定向天线可以包括如由空间上分开的单个辐射元件组成的天线阵。单个辐射元件能包括偶极子、开端波导、波导内的槽、或任何其它类型的辐射元件。波束图的形状和方向由对单个辐射元件应用的信号的相对相位和幅度所确定。通过适当地变化相对相位，可以用多个波束形成波束图的形状。以该种方法，可以用一个或多个波束维持基站和订户站间的通信信道，而同时可以用剩余的波束来搜索多径分量和其它信号。波束控制技术能在订户站和/或基站处被采用。在其它陆地和卫星无线电通信系统中，在此描述的波束控制技术可以用取决于总体设计限制和其它因素的各种方式来实现。因而，对CDMA蜂窝系统的任何引用仅为了说明本发明的创造性方面，可以理解，这些创造性方面有很大的应用范围。
图1是带有由订户户站使用的波束控制技术的示例性CDMA蜂窝系统的图表。CDMA蜂窝系统向订户站102提供了与网络104通信的机制。网络104耦合到基站控制器(BSC)106。BSC 106与通过回程110与基站108通信。为了容易地解释，仅示出了基站108，然而，在特定应用中，多个基站(未示出)会通过分开的回程(未示出)耦合到BSC 106。
订户站102包括形成多个波束图的天线阵112。订户站102与基站108交换信号，基站位于由订户站102产生的跟踪波束114内。跟踪波束114用于维持订户站102和基站108之间的通信信道。搜索波束116还能由在订户站处的天线阵112形成，它在地理区域上的方位角上被扫描以搜索信号的多径分量，连同来自其它基站(未示出)的信号。该方法提供了订户站在通信信道接收信号所增加的增益而不丢失多径分量。而且，订户站保留从其它基站获得新信号的能力。
或者，可以用全方位波束图(未示出)执行搜索功能。该搜索功能是用搜索波束、全方位波束图、宽波形还是任何其它类型的波束来实现是搜寻区域、总体设计限制、特定应用以及示范CDMA蜂窝系统操作的传播环境这些因子综合决定的。在至少一实施例中，天线阵可以在搜索波束、全方位波束和宽波束之间自适应地切换以最好地适应变化的环境条件。
图2是在软切换期间使用波束控制技术的示范CDMA蜂窝系统图。软切换是在断开与始发基站的现有通信信道前与新基站建立通信信道的过程。该方法不仅减少了丢失呼叫的概率，而且使得用户实际上不能检测到切换。软切换可以根据订户站从多个基站接收到的信号的强度而执行。这可以通过在订户站处测量从每个基站发射来的导频信号的强度而实现。当在订户站处从基站接收到的能量电平(即功率电平)超过一定阀值时，基站被加入到订户站的活动组内。当在订户站处从基站接收到的导频信号的强度低于一定阀值时，从订户站的活动组内移去该基站。在现有CDMA系统中，基站不是在导频信号强度低于阀值后立即从订户站的活动组中被移去的。相反，导频信号强度应该低于阀值一定时间后才将基站从活动组中移去。该方法降低了由于寄生信号电平波动而从订户站的活动组内移去基站的可能。
如图2所示，每个基站202a、202b在其相应的小区扇形204a、204b内发射并接收信号。CDMA小区的扇形划分是用于增加用户容量的技术。小区一般以使一个或多个基站使用一个或多个120°波束宽度的三种方式被划分。由于宽天线图和传播不规则，扇形的覆盖区域有相当多的重叠。该重叠用于实现两个基站间基于CDMA的软切换断开前连接的切换功能。
订户站206首先示出通过扇形204a。在开启时，订户站206控制施加在辐射元件(未示出)上信号的相对相位，以形成能快速扫过覆盖区域以获取的或全方位或宽波束图。一旦订户站206检测到从基站202a来的导频信号，就能调整施加于天线阵208的辐射元件的信号的相对相位以形成固定在基站202a上的跟踪波束210。
除跟踪波束之外，由天线阵208形成的波束图会包括搜索波束212，它在地理区域的方位角上被扫描以搜索来自基站202a的多径分量，以及来自其他基站的信号。或者，搜索功能可以用全方位波束图来执行。还可以改变跟踪波束210的方向，从而根据通过搜索波束或全方位波束接收到的信号优化订户站206和基站202a之间的通信信道上的性能。
在订户站206用足够强度的导频信号检测到来自基站202a的多径分量时，可以调整施加于天线阵208的辐射元件的信号的相对相位以建立一个或多个附加跟踪波束(未示出)，从而增加多径分量方向上的增益。或者，可以使现有跟踪波束210变宽以扩大覆盖区域，从而包括订户站206和基站202a之间的通信信道以及多径分量。
随着订户站206移入扇形覆盖区域重叠的软切换区域，在方位角上连续扫描搜索波束212以检测来自基站202b的导频信号。一旦检测到来自基站202b的导频信号，基站202b就被加入到订户站206的活动组内。因此，可能调整施加于天线阵208的辐射元件的信号的相对相位，以建立在基站202b方向上的有新跟踪波束的波束图(未示出)，而同时保持原跟踪波束210指向基站202a并且在方位角上扫描搜索波束212。跟踪波束在基站202a、202b的方向上提供了增加的增益，使得在软切换转移期间基站202a、202b都能暂时服务呼叫。
当订户站206移出软切换区域并移入新扇形204b内时，从始发基站202a来的导频信号的强度降低，直到它低于使订户站206把基站202a从其活动组内移去的阀值为止。因此，可能再次调整施加于天线阵208的辐射元件的信号的相对相位以形成一波束图，它去除了始发基站202a方向上的始发跟踪波束210，而同时保持新跟踪波束(未示出)指向新基站202b且在方位角上扫描搜索波束212。
本领域的技术人员可以理解，可以形成各种不同波束图以适应接收来自活动基站及其多径分量的信号，以及来自其它基站的信号。例如，可以用一个或多个跟踪波束形成波束图来与活动基站交换信号。同样地，可以用一个或多个跟踪波束形成波束图以接收来自活动基站的多径分量或来自其它基站的信号。搜索功能还能用任何数量的搜索波束或全方位波束来实现。而且，可以控制天线阵在方位角上扫过搜索波束或者将搜索波束从空间一位置快速转换到该扇形内空间的另一位置。跟踪波束和搜索波束的形状也可以改变。例如，可能调整波束图具有较宽或较窄的跟踪波束以适应影响多径分量的传播环境内的变化。在某些例子中，可以用波束图的旁瓣来接收来自活动基站的信号、接收其多径分量、或接收来自其它基站的信号。
图3是具有由基站使用的波束控制技术的示范CDMA蜂窝系统图。所示基站302通过到BSC 308的回程306与网络304通信。基站302包括定向天线，诸如由空间上分开的单个辐射元件组成的天线阵310。跟踪波束312可以由天线阵310形成，用于维持与订户站314a的通信信道。搜索波束316也可以由天线阵310形成，它在其蜂窝扇形的方向角上、或任何其它地理区域上被扫描，用于搜索信号的多径分量以及来自其它订户站的信号。或者，搜索波束316可以用分开的天线形成，诸如机械扫描的抛物天线(未示出)或本领域已知的任何其它定向天线。
搜索功能或者可以通过控制天线阵310以形成叠加在跟踪波束312上的120°宽波束图(未示出)来实现。该搜索功能是用搜索旁瓣、宽波束图还是任何其它类型的波束来实现是总体设计限制、特定应用以及示范CDMA蜂窝系统操作的传播环境这些因子综合决定的。在至少一实施例中，天线阵能自适应地在搜索波束和宽波束图间切换以最好地适应变化的环境条件。
在所述示范实施例中，跟踪波束312聚集在订户站314a上，搜索波束在其蜂窝扇形上被扫过以搜索订户站信号。在基站302用足够强度的信号检测到来自订户站314a的多径分量时，可以调整施加于天线阵310的辐射元件的信号的相对相位以建立一个或多个附加跟踪波束(未示出)，从而增加多径分量方向上的增益。或者，可以使现有跟踪波束312的形状变宽以扩大覆盖区域，从而包括在基站302和订户站314a间的通信信道以及多径分量。
当在蜂窝扇形上进一步扫过搜索波束316时，当在新订户站314b上扫过搜索波束316时，基站302应该检测到足够强度的订户站信号。然后，基站302被加入新订户站314b的活动组。因此，可能调整施加于天线阵310的辐射元件上的信号的相对相位以建立基站314b方向上有新跟踪波束的波束图(未示出)，而同时始发跟踪波束312指向订户站314a并且在方位角上扫描搜索波束316。
实际上，考虑到单个基站一般服务许多呼叫，因此每个活动订户的单独跟踪波束是稀少的。相反，一般会采用许多跟踪波束，每个跟踪波束服务蜂窝扇形的角度区域内所有通信信道。例如，可以形成每个跟踪波束的宽度，用于服务10°角度区域内的所有活动订户站。可以自适应地改变每个跟踪波束的宽度以适应许多活动订户站和传播环境中的变化。另外，可以自适应地改变每个跟踪波束的宽度，以使蜂窝扇形内订户站间的相互干扰最小。例如，要求具有较高数据速率的通信信道的订户站需要以较高的功率电平进行发射以维持同样的Eb/No性能。可以用窄跟踪波束增加该订户站方向上的增益以减少支持较高数据速率所需的发射功率，从而减少了对同一扇形区域内其它订户站的干扰。如果窄跟踪波束聚焦在远离基站的订户站，则能获得同样的结果。否则，可以通过提高具有较窄跟踪波束的基站处的天线阵的方向增益而减少这些订户站的每一个为维持相同的Eb/No性能所需的发射功率。对于这些要求降低了的数据速率的通信信道或者物理上较接近于该订户站的订户站而言，可以使用较宽的跟踪波束，或者可以用120°宽波束来服务这些呼叫。
在基站和订户站处都使用波束控制技术的CDMA蜂窝系统中，可以用在搜索波束和全方位波束间自适应切换的天线阵来执行订户站处的搜索功能。这个概念在图4中说明，其中示出了软切换期间的示范CDMA蜂窝系统。在示范CDMA蜂窝系统中，基站402包括定向天线，譬如由空间上分开的单个辐射元件组成的天线阵404。所示基站402不带有与订户站的通信信道，因此没有由天线阵404形成的跟踪波束。相反，搜索波束406由天线阵404形成并在其蜂窝扇形408上的方位角上被扫描以搜索来自订户站的信号。
所示订户站410接近基站402的蜂窝扇形408。订户站还包括定向天线，譬如由空间上分开的单个辐射元件组成的天线阵412。跟踪波束414由天线阵412形成以维持在软切换期间与相邻蜂窝扇形内基站(未示出)的通信信道。搜索波束416还由订户站410处的天线阵412形成并在方位角上被扫描以搜索来自相邻基站(未示出)的多径分量。
当订户站410移入基站402的蜂窝扇形408时，由于订户站410和基站402间搜索波束的异步控制可能使得信号获取变得困难。便于信号获取的一示范方法是允许订户站410和基站402协商前向搜索波束(即从基站402到订户站410的传输)的定时。这可以通过把订户站410处的搜索波束416周期性地切换为全方位波束(未示出)而实现。当形成全方位波束时，订户站410可以监控来自所有方向的从基站来的导频信号强度。当来自基站402的搜索波束扫过其蜂窝扇形408时，在来自基站402的搜索波束聚集在订户站410上时，订户站410应能检测到最大信号强度。如果基站402的波束扫描图是周期性的，则订户站410应能准确预测基站402的搜索波束406何时会经过。一旦建立了来自基站402的搜索波束406的定时，由订户站410形成的全方位波束就能用于在适当的时间接收并存储来自基站402的导频信号。然后，可以用已存储的导频信号强度使订户站410处的搜索波束416有效地扫过数字域，以确定产生最大导频信号强度的角坐标。然后，可以用这些角坐标形成聚焦在软切换区域内的基站402上的第二跟踪波束。
图5是使用波束控制技术的示范CDMA蜂窝设备的功能性框图。虽然在示范CDMA蜂窝设备内描述并示出的波束控制技术是在时域内执行的，本领域的技术人员会理解，可以使用许多其它方法来控制跟踪波束和搜索波束。例如，跟踪和搜索波束可能使用定相阵列天线形成。
所述示范波束控制技术能用于任何CDMA蜂窝设备中，譬如基站或订户站。示范CDMA蜂窝设备包括跟踪信道502和搜索信道504。跟踪信道502包括发射路径和接收路径。而搜索信道504是仅接收信道。为了方便说明，跟踪信道与搜索信道的接收路径分开示出，然而，本领域的技术人员会知道，功能可被组合到单一信道内并且是时间共享的。
示范CDMA蜂窝设备包括被分为两组空间上分开的辐射元件的阵天线506。第一组辐射元件506a执行跟踪功能，而第二组辐射元件506b执行搜索功能。辐射元件的准确数目根据特定的应用和设计参数而变化。在所述示范CDMA蜂窝设备内，跟踪功能用四个专用辐射元件执行，而搜索功能用四个不同的专用辐射元件执行。或者，辐射元件可以在跟踪和搜索功能间时间共享。另外，可以自适应地改变辐射元件的数目以便于波形图的整形。例如，使用较少的辐射元件会导致较宽的波束，而使用较多的辐射元件会导致较窄的波束。
搜索信道包括与搜索元件506b耦合的搜索接收机508。搜索接收机508把来自每个搜索元件506b的信号放大、滤波、并且下变频至基带。搜索接收机508内的模拟到数字转换器(未示出)对来自每个搜索元件的基带信号数字地采样，并把数字基带采样提供给搜索存储器510。
搜索存储器510为每个搜索元件506b提高离散时间采样的全方位图。来自搜索存储器510的全方位时间对齐离散采样与搜索滤波器512耦合，其中调用一算法，用于把一系列权重加到每组时间对齐采样上，从而在数字域内有效地整形并控制搜索波束。这种算法是本领域内熟知的。例如，搜索存储器510可以用先进先出(FIFO)方法实现，用于存储来自每个搜索元件506b的离散时间采样。FIFO方法是首先检索在存储器内存储时间最久的信号的存储方法。这样，在t0时间处，分别从每个搜索元件接收到的信号u0，x0，y0，z0被存储在FIFO内。在t1时间处，接着分别从每个搜索元件接收到的信号u1，x1，y1，z1被存储在FIFO内t0时间处接收到的信号后。同样地，在t2时间处，接着分别从每个搜索元件接收到的信号u2，x2，y2，z2被存储在FIFO内t1时间处接收到的信号后。搜索滤波器512会首先从FIFO读出存储时间最久的信号。在该情况下，首先从FIFO读出u0，x0，y0，z0并且将它们耦合到搜索滤波器512。这里，信号代表t0处的全方位信号。通过对t0处的信号应用不同的加权并组合它们，可在数字域内有效地形成定向搜索波束。特别是，通过应用下列算法可以在一个角度方向上形成定向搜索波束：
(a0)(u0)+(b0)(x0)+(c0)(y0)+(d0)(z0)
其中，a0，b0，c0，d0是权重。通过改变权重，可以改变搜索波束的角度方向。因此，通过应用下面算法可以在第二角度方向上形成定向搜索波束：
(a1)(u0)+(b1)(x0)+(c1)(y0)+(d1)(z0)
其中a1，b1，c1，d1是权重。该过程可对t0处任何数量的期望角度方向而继续。或者，可以通过在t0处的一个角度方向、在t1处的第二角度方向、在t2处的第三角度方向上等等形成搜索波束而减少存储器的复杂度。搜索存储器510提供了使用波束控制技术或者根据在两者间自适应切换的灵活性，这取决于系统的要求、变化的传播环境或其它因素。
来自搜索滤波器512的组合加权信号耦合到可以估计信号强度的基带搜索器514。在使用导频信号的系统中，基带搜索器可以把导频信号与接收信号分开，并将导频信号与阀值相比。如果导频信号强度超过该阀值，则搜索滤波器512所使用的权重耦合到跟踪信道502用于形成跟踪波束。或者，角坐标、或加权的任何其它信号表示可以耦合到跟踪信道502以形成跟踪波束。
跟踪信道502可以工作在或发射或接收模式。在发射模式中，发射路径通过天线共用器516耦合到跟踪元件506a。天线共用器516提供足够的绝缘以防止发射机泄漏而使接收路径内的元件不敏感或损坏。在接收模式中，天线共用器516将信号从跟踪元件506a导向接收路径。天线共用器516的位置可由外部设备(未示出)控制，譬如计算机、微处理器、数字信号处理器或本领域已知的任何其它设备。
接收路径上的跟踪接收机518耦合到天线共用器516。与其搜索接收机508对应部分类似，跟踪接收机518把来自每个跟踪元件506a的信号放大、滤波并下变频到基带。跟踪接收机518内的模拟到数字转换器(未示出)对每个搜索元件506a的基带信号数字地采样，并把数字基带采样提高给跟踪存储器520。如下将解释的，跟踪存储器520提供了一种机制，用于调整跟踪波束以维持与订户站的通信信道。
数字基带采样从跟踪存储器520中被读出并耦合到跟踪滤波器522。在所述示范CDMA蜂窝设备内，权重从基带搜索器514被送入跟踪滤波器522，其中把它们应用于从跟踪存储器520读出的数字基带采样上。例如，如果基带搜索起514从组合加权的信号中确定导频信号强度足够，组合加权信号为：
(a1)(u0)+(b1)(x0)+(c1)(y0)+(d1)(z0)
常量a1，b1，c1，d1能从基带搜索器514耦合到跟踪滤波器522。然后，跟踪滤波器522会调整加权以补偿跟踪元件506a和搜索元件506b间的空间差异，然后把经补偿的加权施加于从跟踪存储器520读出的数字基带采样上，如下所示：
(a1′)(u0)+(b1′)(x0)+(c1′)(y0)+(d1′)(z0)
其中a1′，b1′，c1′，d1′是经补偿的加权，而u0，x0，y0，z0是在t0处来自跟踪存储器520的数字基带采样。然后，来自跟踪滤波器522的组合加权信号可以耦合到解调器72，用于对期望信号的频谱去扩展。
可以自适应地调整由跟踪滤波器522应用到数字基带采样的加权以使跟踪波束的方向最优。这能通过在跟踪滤波器522内实现一算法而实现，该算法改变应用于离散时间采样的加权，从而有效地跟踪最大导频信号强度。例如，可以用先进先出(FIFO)方法实现跟踪存储器520，用于存储来自每个跟踪元件506a的离散时间采样。这样，在t0处分别从每个搜索元件接收到的信号u0，x0，y0，z0被存储在FIFO内。跟踪滤波器序列调用的算法t0处对信号的一系列权重而有效地控制到相邻角度方向的跟踪波束。来自相邻角度方向的导频信号在解调器524内与接收信号分开，并且彼此比较。导致带有最大强度的导频信号的权重被送回跟踪滤波器522，用于调整跟踪波束。
来自跟踪滤波器522的经补偿的加权还能被送入传输路径上接着调制器528的跟踪滤波器526中。然后可把经补偿的权重应用于已调信号。跟踪滤波器526可能进一步补偿由于任意因素而应用于已调信号的加权，因素包括如前向链路和反向链路所用的不同载波频率。前向链路是指从基站到订户站的传输，而反向链路是指从订户站到基站的传输。加权已调的信号有效地形成一传输波束，它与接收路径所使用的跟踪波束相一致。
发射机530耦合到跟踪滤波器526。发射机530对加权已调信号进行上变频、滤波和放大。发射机530的输出通过天线共用器516耦合到跟踪天线506a，其中信号被发射到具有增加的增益的自由空间，增益在由跟踪滤波器526应用于信号的加权所定义的方向上。
本领域内的技术人员会理解，在此揭示的实施例相关的各种说明性的逻辑块、模块、电路以及算法可能实现为电子硬件、计算机软件或以上的组合。为清楚地说明硬件和软件间的可互换性，一般根据其功能描述各种说明性元件、块、模块、电路以及算法。该种功能实现为硬件或软件取决于整个系统的特定的应用和设计限制。技术人员可能以不同的方法对每种特定的应用实现描述的功能，但该种应用决定不应被理解为从本发明范围的偏离。
这里揭示的结合这里描述的实施例所描述的各种说明性的逻辑块、模块和电路可以用通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑设备，或任何其它组合以实现在此描述的功能。通用处理器可能是微处理器，但处理器也可能是传统处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器可能还实现为计算设备的组合，例如DSP和微处理器、多个微处理器、一个或多个微处理器连同DSP核、或任何其它该种配置的组合。
连同揭示的实施例一起描述的方法或算法可能直接体现在硬件内、由处理器实现的软件模块内或两者的组合内。软件模块可能驻留在RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可拆卸盘、CD-ROM或任何其它领域内已知的存储介质形式。示范存储介质耦合到处理器使得处理器能从存储介质读出并写入信息。或者，存储介质可能整合到处理器内。处理器和存储介质可能驻留ASIC内。ASIC可能驻留在用户终端内。或者，处理器和存储介质可能作为离散元件驻留在用户终端内。
上述优选实施例的描述使本领域的技术人员能制造或使用本发明。这些实施例的各种修改对于本领域的技术人员来说是显而易见的，这里定义的一般原理可以被应用于其它实施例中而不使用创造能力。因此，本发明并不限于这里示出的实施例，而要符合与这里揭示的原理和新颖特征一致的最宽泛的范围。

Claims (102)

1.一种接收方法，其特征在于包括：
形成一个或多个搜索波束以覆盖一区域，以检测所述区域内的信号；
使用一个或多个搜索波束检测区域内的信号；形成一个或多个跟踪波束以接收检测到的信号；以及
使用所述一个或多个跟踪波束在第一站和第二站之间维持通信信道，包括使用所述一个或多个搜索波束搜索一个或多个附加信号时从所述第二站接收第一信号。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，区域的覆盖包括在区域上扫过搜索波束。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，区域的覆盖包括把搜索波束移到区域内的多个不同位置。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，搜索波束的形成包括形成多个波束以覆盖区域。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，搜索波束的形成包括形成全方位波束。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于还包括用搜索波束检测区域内的第二信号，且其中跟踪波束的形成包括形成跟踪波束以接收信号和第二信号。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于跟踪波束的形成还包括形成多个波束，多个波束中的一个接收信号，而多个波束中的第二个接收第二信号。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，跟踪波束的形成还包括形成跟踪波束形状以接收信号和第二信号。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于还包括调整跟踪波束以跟踪检测到的信号。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，跟踪波束的调整包括移动跟踪波束。
11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，跟踪波束的调整包括改变跟踪波束的形状。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，搜索波束的形成包括通过多个空间上分开的元件接收能量，对来自每个元件的接收能量应用权重，以及组合加权的能量。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，对来自每个元件的接收到的能量所应用的权重不同。
14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，跟踪波束的形成包括通过第二组空间上分开的元件接收能量，对来自第二组元件的每一个的接收能量应用第二权重，以及组合第二加权的能量，第二权重是是根据为形成搜索波束所应用的权重。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，对来自第二组元件的每一个的接收能量所应用的第二权重不同。
16.如权利要求14所述的方法，其特征在于还包括通过调整对来自第二组元件的每一个的接收能量所应用的第二权重来跟踪信号。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，信号的跟踪包括通过调整对来自第二组元件的每一个的接收能量所应用的第二权重而把第二波束移动到多个位置，并将跟踪波束固定在有最高能量电平的位置处。
18.一种接收机系统，其特征在于包括：
天线，用于形成一个或多个搜索波束和一个或多个跟踪波束；以及
处理器，用于控制天线使用所述一个或多个跟踪波束在第一站和第二站之间维持通信信道，包括使用所述一个或多个搜索波束搜索一个或多个附加信号时从所述第二站接收第一信号。
19.如权利要求18所述的接收机系统，其特征在于，天线还用于形成搜索波束作为全方位波束。
20.如权利要求18所述的接收机系统，其特征在于，天线还用于形成多个搜索波束。
21.如权利要求18所述的接收机系统，其特征在于，处理器还用于控制天线通过在区域上扫过搜索波束而搜索第一信号。
22.如权利要求18所述的接收机系统，其特征在于，处理器还用于控制天线通过把搜索波束移动到区域内的多个不同位置而搜索第一信号。
23.如权利要求18所述的接收机系统，其特征在于，处理器还用于控制天线来跟踪第二信号。
24.如权利要求23所述的接收机系统，其特征在于，处理器还用于通过移动跟踪波束而控制天线跟踪第二信号。
25.如权利要求23所述的接收机系统，其特征在于处理器还用于通过改变第二跟踪的形状而控制天线跟踪第二信号。
26.如权利要求18所述的接收机系统，其特征在于，天线包括多个空间上分开的元件。
27.如权利要求26所述的接收机系统，其特征在于，元件包括第一和第二组，第一组用于形成搜索波束，第二组用于形成跟踪波束。
28.如权利要求27所述的接收机系统，其特征在于，处理器还包括滤波器，用于对来自第一组元件中每一个的接收能量应用一权重，以及组合加权后的能量以形成搜索波束。
29.如权利要求28所述的接收机系统，其特征在于，滤波器还用于对来自第一组元件中每一个的接收能量应用不同的权重。
30.如权利要求28所述的接收机系统，其特征在于，处理器还包括搜索器，用于根据组合的加权能量来搜索第一信号。
31.如权利要求30所述的接收机系统，其特征在于，处理器还包括第二滤波器，用于对来自第二组元件中每一个的接收能量应用第二权重，以及组合经加权的第二能量以形成跟踪波束，对来自第二组元件中每一个的接收能量所应用的第二权重是响应于搜索器的。
32.如权利要求31所述的接收机系统，其特征在于，第二滤波器还用于对来自第二组元件中每一个的接收能量应用不同的第二权重。
33.如权利要求31所述的接收机系统，其特征在于，处理器还包括解调器，用于对组合的第二加权后的能量进行解调。
34.如权利要求33所述的接收机系统，其特征在于，第二滤波器还用于根据已解调的已组合的第二加权后能量，调整对来自第二组元件中每一个的接收能量所应用的第二权重。
35.一种通信方法，其特征在于包括：
从基站发射信号；
在远程站形成一个或多个搜索波束以搜索区域内的发射信号；
用区域内的一个或多个搜索波束检测发射信号；
在远程站形成一个或多个跟踪波束以接收信号；以及
使用所述一个或多个跟踪波束在第一站和第二站之间维持通信信道，包括使用所述一个或多个搜索波束搜索一个或多个附加信号时从所述第二站接收第一信号。
36.如权利要求35所述的方法，其特征在于，对信号的搜索包括在区域上扫过搜索波束。
37.如权利要求35所述的方法，其特征在于，对信号的搜索包括将搜索波束移动到区域内的多个不同位置。
38.如权利要求35所述的方法，其特征在于，搜索波束的形成包括多个波束以覆盖区域。
39.如权利要求35所述的方法，其特征在于，搜索波束的形成包括形成全方位的波束。
40.如权利要求35所述的方法，其特征在于还包括从第二基站发射第二信号，并用区域内的搜索波束检测第二发射信号，其中跟踪波束的形成包括形成跟踪波束以接收信号和第二信号。
41.如权利要求40所述的方法，其特征在于，跟踪波束的形成还包括形成多个波束，多个波束中的一个用于接收信号，而多个波束中的第二个用于接收第二信号。
42.如权利要求41所述的方法，其特征在于，跟踪波束的形成还包括形成跟踪波束的形状以接收信号和第二信号。
43.如权利要求35所述的方法，其特征在于还包括调整跟踪波束以跟踪检测到的信号。
44.如权利要求43所述的方法，其特征在于，跟踪波束的调整包括移动跟踪波束。
45.如权利要求43所述的方法，其特征在于，跟踪波束的调整包括改变跟踪波束的形状。
46.如权利要求35所述的方法，其特征在于，搜索波束的形成包括通过多个空间上分开的元件接收能量，对来自每个元件的接收能量应用权重，以及组合加权后的能量。
47.如权利要求46所述的方法，其特征在于，对来自每个元件的接收能量所应用的权重不同。
48.如权利要求46所述的方法，其特征在于，跟踪波束的形成包括通过第二组空间上分开的元件接收能量，对来自第二组元件中每一个的接收能量应用第二权重，以及组合第二加权后的能量，第二权重是根据为形成搜索波束所应用的权重。
49.如权利要求48所述的方法，其特征在于，对来自第二组元件中每一个的接收能量所应用的第二权重是不同的。
50.如权利要求48所述的方法，其特征在于还包括通过调整对来自第二组元件中每一个的接收能量所应用的第二权重而跟踪信号。
51.如权利要求50所述的方法，其特征在于，信号跟踪包括通过调整对来自第二组元件中每一个的接收能量所应用的第二权重而把跟踪波束移动到多个位置，以及将跟踪波束固定在有最高能量电平的位置处。
52.一种远程站，包括：
天线，用于形成一个或多个搜索波束和一个或多个跟踪波束；以及
处理器，用于控制天线使用所述一个或多个跟踪波束在第一站和第二站之间维持通信信道，包括使用所述一个或多个搜索波束搜索一个或多个附加信号时从所述第二站接收第一信号。
53.如权利要求52所述的远程站，其特征在于，处理器还用于控制天线以形成搜索波束作为全方位的波束。
54.如权利要求52所述的远程站，其特征在于，处理器还用于控制天线以形成多个搜索波束。
55.如权利要求52所述的远程站，其特征在于，处理器还用于控制天线通过将在区域上扫过搜索波束而搜索第一信号。
56.如权利要求52所述的远程站，其特征在于，处理器还用于控制天线通过把搜索波束移动到区域内的多个不同位置而搜索第一信号。
57.如权利要求52所述的远程站，其特征在于，处理器还用于控制天线用跟踪波束跟踪第二信号。
58.如权利要求57所述的远程站，其特征在于，处理器还用于通过移动跟踪波束而控制天线跟踪第二信号。
59.如权利要求57所述的远程站，其特征在于，处理器还用于通过改变跟踪波束的形状而控制天线跟踪第二信号。
60.如权利要求52所述的远程站，其特征在于，处理器还包括滤波器，用于从天线的多个元件接收能量，对从每个元件接收到的能量应用权重，以及组合加权后的能量以形成搜索波束。
61.如权利要求60所述的远程站，其特征在于，滤波器还用于对从每个元件接收到的能量应用不同的权重。
62.如权利要求60所述的远程站，其特征在于，处理器还包括搜索器，用于根据组合的加权后能量而搜索第一信号。
63.如权利要求62所述的远程站，其特征在于，搜索器包括相关器，用于对导频信号去扩展，对第一信号的搜索是根据导频信号而进行的。
64.如权利要求62所述的远程站，其特征在于，处理器还包括第二滤波器，用于对从天线的第二组元件中每一个接收到的能量应用第二权重，以及组合加权后的第二能量以形成跟踪波束，第二权重是根据为形成搜索波束所应用的权重。
65.如权利要求64所述的远程站，其特征在于，第二滤波器还用于对来自第二组元件中每一个的接收能量应用不同的第二权重。
66.如权利要求64所述的远程站，其特征在于，处理器还包括解调器，用于对组合的第二加权后的能量进行解调。
67.如权利要求66所述的远程站，其特征在于，解调器包括第二相关器，用于对第二信号去扩展。
68.如权利要求67所述的远程站，其特征在于，第二滤波器还用于根据经去扩展的第二信号，调整对来自第二组元件中每一个的接收能量所应用的第二权重。
69.一种设备，包括：
用于形成一个或多个搜索波束以覆盖区域的装置；
用于使用一个或多个搜索波束检测区域内信号的装置；
用于形成跟踪波束以接收检测到的信号的装置；以及
用于使用所述一个或多个跟踪波束在第一站和第二站之间维持通信信道的装置，包括使用所述一个或多个搜索波束搜索一个或多个附加信号时从所述第二站接收第一信号。
70.如权利要求69所述的设备，其特征在于，区域的覆盖包括在区域上扫过搜索波束。
71.如权利要求69所述的设备，其特征在于，区域的覆盖包括将搜索波束移到区域内的多个不同位置。
72.如权利要求69所述的设备，其特征在于，用于搜索波束的装置包括形成多个波束以覆盖区域的装置。
73.如权利要求69所述的设备，其特征在于，用于形成搜索波束的装置包括形成全方位的波束的装置。
74.如权利要求69所述的设备，其特征在于，该设备还包括用于用搜索波束检测区域内的第二信号的装置，且其中用于形成跟踪波束的装置包括形成跟踪波束以接收信号和第二信号的装置。
75.如权利要求74所述的设备，其特征在于，用于形成跟踪波束的装置还包括形成多个波束的装置，多个波束中的一个接收信号，多个波束中的第二个接收第二信号。
76.如权利要求74所述的设备，其特征在于，用于形成跟踪波束的装置还包括形成跟踪波束的形状以接收信号和第二信号的装置。
77.如权利要求69所述的设备，其特征在于还包括用于调整跟踪波束以跟踪检测到的信号的装置。
78.如权利要求77所述的设备，其特征在于，用于调整跟踪波束的装置包括移动跟踪波束的装置。
79.如权利要求77所述的设备，其特征在于，用于调整跟踪波束的装置包括改变跟踪波束的形状的装置。
80.如权利要求69所述的设备，其特征在于，用于形成搜索波束的装置包括通过多个空间上分开的元件接收能量的装置，对来自每个元件的接收能量应用权重的装置，以及组合加权后的能量的装置。
81.如权利要求80所述的设备，其特征在于，对来自每个元件的接收能量所应用的权重不同。
82.如权利要求80所述的设备，其特征在于，用于形成跟踪波束的装置包括通过第二组空间上分开的元件接收能量的装置，对来自第二组元件中每一个的接收能量应用第二权重的装置，以及组合第二加权后的能量的装置，第二权重是根据为形成搜索波束所应用的权重。
83.如权利要求82所述设备，其特征在于，对来自第二组元件中每一个的接收能量所应用的第二权重是不同的。
84.如权利要求82所述的设备，其特征在于，该设备还包括通过调整对来自第二组元件中每一个的接收能量所应用的第二权重而跟踪信号的装置。
85.如权利要求84所述的设备，其特征在于，用于跟踪信号的装置包括通过调整对来自第二组元件中每一个的接收能量所应用的第二权重而把跟踪波束移动到多个位置的装置，以及将跟踪波束固定在带有最高能量电平的位置上的装置。
86.一种接收机系统，其特征在于包括：
通过天线形成一个或多个搜索波束和一个或多个跟踪波束以接收第二信号的装置；
控制天线使用所述一个或多个跟踪波束在第一站和第二站之间维持通信信道的装置，包括使用所述一个或多个搜索波束搜索一个或多个附加信号时从所述第二站接收第一信号。
87.如权利要求86所述的接收机系统，其特征在于，用于形成搜索波束的装置包括形成搜索波束作为全方位波束的装置。
88.如权利要求86所述的接收机系统，其特征在于，用于形成搜索波束的装置包括用于形成多个搜索波束的装置。
89.如权利要求86所述的接收机系统，其特征在于还包括在区域上扫过搜索波束的装置。
90.如权利要求86所述的接收机系统，其特征在于还包括通过将搜索波束移动到区域内的多个不同位置而搜索第一信号的装置。
91.如权利要求86所述的接收机系统，其特征在于还包括用跟踪波束跟踪第二信号的跟踪装置。
92.如权利要求91所述的接收机系统，其特征在于，跟踪装置通过移动跟踪波束而跟踪第二信号。
93.如权利要求91所述的接收机系统，其特征在于，跟踪装置通过改变跟踪波束的形状而跟踪第二信号。
94.如权利要求86所述的接收机系统，其特征在于，用于形成搜索波束的装置包括从多个元件接收能量的装置，对从每个元件接收到的能量应用权重的装置，以及组合加权后的能量以形成搜索波束的装置。
95.如权利要求94所述的接收机系统，其特征在于，对来自多个元件中每一个的接收能量所应用的权重不同。
96.如权利要求94所述的接收机系统，其特征在于还包括搜索装置，用于根据组合的加权后能量来搜索第一信号。
97.如权利要求96所述的接收机系统，其特征在于，搜索装置包括对导频信号去扩展的装置，搜索装置对第一信号的搜索是根据导频信号而进行的。
98.如权利要求96所述的接收机系统，其特征在于，用于形成跟踪波束的装置还包括从第二组元件接收能量的装置，对从第二组元件中每一个接收到的能量应用第二权重的装置，以及组合加权后的第二能量以形成跟踪波束的装置，第二权重是根据为形成搜索波束所应用的权重。
99.如权利要求98所述的接收机系统，其特征在于，对来自第二组元件中每一个的接收能量所应用的第二权重是不同的。
100.如权利要求98所述的接收机系统，其特征在于还包括对组合的第二加权后的能量进行解调的解调装置。
101.如权利要求100所述的接收机系统，其特征在于，解调装置包括对第二信号去扩展的装置。
102.如权利要求101所述的接收机系统，其特征在于，用于形成跟踪波束的装置包括根据经去扩展的第二信号，调整对来自第二组元件中每一个的接收能量所应用的第二权重。
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