CN101286776B - 天线组合系统、移动通信系统和使用天线组合系统的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种天线组合系统、移动通信系统和使用天线组合系统的方法，其中，该天线组合系统包括：至少一个阵列天线；至少一个非阵列天线；以及射频模块，连接到至少一个阵列天线和至少一个非阵列天线，其包括一组射频通道和射频开关，其中，该组射频模块中的至少一个射频开关用于使射频模块中的接收通道或发射通道在阵列天线和非阵列天线之间进行切换。从而，通过本发明，易于实现广播业务与通信业务之间存在大频段间隔时的传输、空间分集和空间复用、以及时分双工系统反馈信号的带外传输，从而使终端以较高的速度接入网络。

Description

天线组合系统、移动通信系统和使用天线组合系统的方法

技术领域

本发明涉及无线通信领域，更具体地，涉及一种天线组合系统、具有该天线组合系统的移动通信系统、以及使用上述天线组合系统实现接收分集的方法、实现发射分集的方法、实现多发多收的方法、实现上行反馈的方法、和实现下行反馈的方法。

背景技术

现有技术中存在两个方面的问题，一个是现有的阵列天线的带宽窄，不能跨频段工作，并且阵列天线受天线阵元之间的距离限制而不能得到较好的空闲独立性，从而导致在空间分集和空间复用时使用阵列天线难以获得良好的效果，此外，当阵列天线应用于多媒体广播时，通道功率难以达到大角度覆盖时所需要的功率。

进一步地，随着3GPP对提案号为R2-070040的题为“时分复用系统多媒体广播组播的物理层能改进MBMSTDDPhysicalLayerImprovements”的讨论，提出了TDDMBMS单向下行载波(TDDDLonlycarrier(s)bySFN)。在这种情况下，由于TDDMBMS单向下行载波需要和TDD系统的双向频谱之间保持较大的频段距离，所以导致使用阵列天线的TDD系统需要解决宽频段或者跨频段覆盖问题。例如，TD-SCDMA的智能天线的相对带宽在10％以内，工作在2010～2025MHz频段上的智能天线可以实现的带宽在201MHz范围内，该智能天线无法覆盖工作在700MHz或者2300～2400MHz频段内的TDDMBMS单向下行载波。这是采用智能天线技术的TD-SCDMA系统实现TDDMBMS单向下行载波需要解决的一个问题。

另一个方面的问题是TDD系统因受其无线帧结构周期的限制及其反馈时延大，从而导致TDD系统的空中接口的频谱效率在移动环境下显著低于FDD系统的频谱效率。然而，FDD系统又因为其在非对称、突发分组业务条件下的频谱利用率低而需要改进。

目前，在本技术领域中，对各种双工方式进行了全面的评估，如欧盟IST(信息化社会技术)项目中的报告“未来宽带无线接口中双工方式的安排(Duplexarrangementsforfuturebroadbandradiointerfaces.IST-2003-507581WINNERD2.5v1.0)”对以下7种可能的双工方式进行了评估：1)纯FDD；2)纯TDD；3)半双工FDD(GSM)；4)FDD上行频谱中引入TDD；5)FDD下行频谱中引入TDD；6)上下行切换的FDD；以及7)成对的TDD。此外，该报告对CDD也进行了讨论。这些研究的目的在于寻找新的双工方式，或者寻找能够把现有TDD和FDD双工方式进行有效组合的方式，以达到利用好TDD和FDD的优点以及避免TDD和FDD的缺点。

在现有的专利技术或者专利申请中，也出现了和灵活使用TDD、FDD双工方式相关的讨论。

例如，题目为“提供混合双工技术的无线通信系统和方法(Wirelesscommunicationsystemandmethodforofferinghybridduplexingtechnology)”的美国专利申请US20040252659。该专利申请提出的TDD/FDD混合方法是在FDD的下行频谱中引入TDD方式，在给出的频谱划分、终端结构、FDD下行频谱中的FDD/TDD资源调度方法。其终端结构的特点是具有两个发射通道和一个接收通道，其FDD下行频谱中的FDD/TDD资源调度方法的特点在于把离基站最近的终端的时隙安排在上下行转换保护时隙的两侧，从而保护时隙向两侧安排的终端离基站越来越远，当终端离基站的距离大于一定值之后，就让这个终端以FDD方式工作。

在题目为“运行一个TDD/虚拟FDD分层蜂窝通信系统的方法(MethodofoperatingaTDD/virtualFDDhierarchicalcellulartelecommunicationsystem)”的美国专利申请US20050174954中，给出了一种TDD系统被FDD系统覆盖的情况，其借用FDD的上行频谱中的剩余部分作为终端FDD工作方式的上行通道，使用TDD频谱作为终端FDD工作方式的下行通道，这样就形成一个“虚拟”的FDD双工方式。该专利借用FDD的上行频谱中的剩余部分得到的优势在于充分利用了FDD的上行频谱中的剩余部分。

在由中兴通讯公司申请的题为“一种综合使用成对和非成对频谱的系统和方法”的200610003173.4号的申请中，给出了一种系统，该系统包括：把成对的FDD频谱和非成对的TDD频谱及其对应的处理资源组合起来综合调度的基站，具有多种双工方式的终端。该专利申请给出的对FDD频谱和TDD频谱综合调度的方法是高速移动用户以使用成对频谱为主，低速移动用户以使用非成对频谱为主，并且当成对频谱和非成对频谱无法单独完成业务需求时，把成对和非成对频谱综合起来提供业务。

在由中兴通讯公司申请的题为“一种提高时分双工系统上行反馈能力的方法”的200610169883.4号的申请中，给出了一种系统，其能够提高时分双工系统上行能力，该系统包括基站、终端以及基站和终端通信使用的双向频谱和下行单向频谱。其中，基站用于在所述下行单向频谱向所述终端发送反馈信息，终端用于在所述下行单向频谱上接收所述基站发送的反馈信息，并且终端在所述双向频谱上收发信号和在所述下行单向频谱上接收信号以时分的方式进行。

在由中兴通讯公司申请的题为“一种提高时分双工系统下行反馈能力的方法”的200610171582.5号的申请中，给出了一种系统，其提高时分双工系统下行能力，该系统包括基站、终端以及基站和终端通信使用的双向频谱和上行单向频谱。终端用于在所述上行单向频谱上向所述基站发送反馈信息，基站用于在所述上行单向频谱上接收所述终端发送的反馈信息，并且终端在所述双向频谱接收信号和在所述上行单向频谱上发送信号以时分的方式进行。

现有的单独使用扇区天线的系统的缺点是不具备波束成形能力，以及现有的阵列天线的缺点是带宽窄，不能跨频段工作，天线阵元之间的距离不能得到较好的空闲独立性，并且当应用于多媒体广播时，通道功率难以达到大角度覆盖时需要的功率。

现有的TDD和FDD混合双工技术都是对现有TDD模式和FDD模式的组合，并没有提高FDD和TDD模式本身的性能，TDD的反馈周期受帧结构的限制问题无法通过混合双工解决。例如，题为“一种提高时分双工系统上行反馈能力的方法”的200610169883.4号的申请以及题为“一种提高时分双工系统下行反馈能力的方法”的200610171582.5号的申请，这两个专利申请的缺点是：没有给出实现反馈增强所需要的天线结构。因而，急需一种能够解决上述问题的技术方案。

发明内容

为了克服上述缺点，本发明给出了一种天线组合系统、具有该天线组合系统的移动通信系统、以及使用上述天线组合系统实现接收分集的方法、实现发射分集的方法、实现多发多收的方法、实现上行反馈的方法、和实现下行反馈的方法。

本发明的一个方面提供了一种天线组合系统，其可以包括：至少一个阵列天线；至少一个非阵列天线；以及射频模块，连接到至少一个阵列天线和至少一个非阵列天线，其包括一组射频通道和射频开关，其中，该组射频模块中的至少一个射频开关用于使射频模块中的接收通道或发射通道在阵列天线和非阵列天线之间进行切换。

其中，当所述阵列天线在方位角上实现360度覆盖时当所述阵列天线在方位角上实现360度覆盖时，或者为了简化用于广播的射频通道时，所述非阵列天线为全向天线；以及在其它情况下所述非阵列天线为扇区天线。

其中，射频模块可以位于基站处理器、阵列天线、或扇区天线中。在所述天线组合系统中，扇区天线的部分工作频谱可以与阵列天线的部分或全部工作频谱重叠。

另外，在所述天线组合系统中，阵列天线布置在扇区天线的后上方区域内。扇区天线和阵列天线可以共站址安装，覆盖同一个区域。

根据本发明的一个方面，在所述天线组合系统中，扇区天线和阵列天线之间可以以时分复用方式共享至少一个接收通道或至少一个发射通道。

本发明的另一方面提供了一种移动通信系统，其可以包括：上述天线组合系统；至少一个基站处理器，用于对天线组合系统中的射频模块进行控制；以及至少一个终端，用于与天线组合系统进行交互。

根据本发明的另一方面，至少一个终端，可以具有两个接收通道、一个发射通道、以及两个接收天线，其中，接收通道和发射通道在一个频谱或两个不同的频谱上以时分方式工作，以及接收天线在一个频谱、两个不同的频谱、或三个不同的频谱上以时分方式工作。

可选地，至少一个终端可以具有一个接收通道、一个发射通道、以及一个接收天线，其中，接收通道和发射通道在不同的一个频谱或两个频谱上以时分方式工作，以及接收天线在不同的一个频谱、两个频谱、或三个频谱上以时分方式工作。

其中，在天线组合系统与至少一个移动终端之间可以具有上/下行业务信道，上/下行业务信道是使用双向使用的第一频谱由天线组合系统中的阵列天线中的至少一个天线单元与扇区天线组合来实现接收和/或发射的。

另外，在天线组合系统与至少一个移动终端之间可以具有以下任意一种信道或其组合：多媒体广播信道、小区同步信道、小区广播信道、基站至终端的反馈信道、以及终端至基站的反馈信道，其中，多媒体广播信道、小区同步信道、小区广播信道、以及基站至终端的反馈信道是使用下行单向第二频谱由天线组合系统中的扇区天线来进行发射的；以及终端至基站的反馈信道是使用上行单向第三频谱由天线组合系统中的扇区天线来接收的。

本发明还提供了一种使用上述天线组合系统实现接收分集的方法，其可以包括以下步骤：步骤S402，终端在第一频谱上向基站发送业务信号；以及步骤S404，天线组合系统中的一个扇区天线和阵列天线中的一个或多个天线阵元构成两个或多个接收通道，以空间分集的方式对业务信号进行接收。

其中，步骤S404中可以包括以下处理：基站处理器根据阵列天线中各个阵元所接收到的业务信号的之间的相关性大小，从阵列天线中选择与其他阵元相关性大的阵元；以及将与所选择的阵元相对应的射频接收通道通过射频模块中的射频开关与扇区天线相连接，以传送由扇区天线感应到的业务信号。

本发明还提供了一种使用上述天线组合系统实现发射分集的方法，其可以包括以下步骤：步骤S502，天线组合系统中的一个扇区天线和阵列天线中的一个或多个天线阵元构成两个或多个发射通道，以空间分集的方式向终端发射信号；以及步骤S504，终端在第一频谱上接收信号。

其中，步骤S504中可以包括以下处理：基站处理器从阵列天线中选择一个射频发射通道，将射频发射通道通过射频模块中的射频开关与扇区天线相连接，以向扇区天线传送需要被发射的信号。

另外，当终端具有两个接收通道时，在步骤S504中，两个通道可以以时分方式在阵列天线和扇区天线之间切换或不切换。

本发明还提供了一种使用上述天线组合系统实现多发多收的方法，其可以包括以下步骤：步骤S602，天线组合系统中的一个扇区天线和阵列天线中的一个或多个天线阵元构成两个或多个发射通道，以空间复用的方式向终端发射信号；以及步骤S604，终端的两个接收通道在第一频谱上接收信号。

其中，步骤S604中可以包括以下处理：基站处理器从阵列天线中选择一个射频发射通道，将射频发射通道通过射频模块中的射频开关与扇区天线相连接，以向扇区天线传送需要被发射的信号。

本发明还提供了一种使用上述天线组合系统实现上行反馈的方法，其可以包括以下步骤：步骤S702，天线组合系统中的阵列天线接收由终端发射的上行业务；以及步骤S704，天线组合系统中的扇区天线使用第二频谱从基站向终端反馈信息。另外，该方法还可以包括以下步骤：终端使用第二频谱接收由扇区天线发射的广播和/或组播信号；以及终端使用第二频谱完成小区搜索和接入。

本发明还提供了一种使用上述天线组合系统实现下行反馈的方法，其可以包括以下步骤：步骤S802，天线组合系统中的阵列天线向终端发射下行业务；以及步骤S804，天线组合系统中的扇区天线使用第三频谱接收从终端向基站发送的反馈信息。

因而，通过本发明获取了如下优点：1)综合利用扇区天线结构简单、频带带的优点和阵列天线波束成形的优点，易于实现广播业务与通信业务之间存在大频段间隔时的传输；2)利用扇区天线与阵列天线之间易于实现空间独立的优点，易于实现空间分集和空间复用；3)易于实现时分双工系统反馈信号的带外传输，使反馈周期不受无线帧周期的限制；以及4)安排在下行单向频谱上的下行同步信道和广播信道的位置和个数不受时分双工频谱上的无线帧结构的限制，从而使终端以较高的速度接入网络。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的天线组合系统的框图；

图2是本发明的移动通信系统的框图；

图3是反馈增强的空中接口中的一种频谱使用方式的例示图；

图4是使用天线组合系统实现接收分集的方法的流程图；

图5是使用天线组合系统实现发射分集的方法的流程图；

图6是使用天线组合系统实现多发多收的方法的流程图；

图7是使用天线组合系统实现上行反馈的方法的流程图；以及

图8是使用天线组合系统实现下行反馈的方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

图1是本发明的天线组合系统的框图。如图1所示，该天线组合系统包括：至少一个阵列天线102；至少一个扇区天线104；以及射频模块112，连接到至少一个阵列天线102和至少一个扇区天线104，其包括一组射频通道和射频开关，其中，该组射频模块112中的至少一个射频开关用于使射频模块112中的接收通道或发射通道在阵列天线102和扇区天线104之间进行切换。

射频模块112可以位于基站处理器106、阵列天线102、或扇区天线104中。

至少一个扇区天线104的部分工作频谱可以与至少一个阵列天线102的部分或全部工作频谱重叠，用于实现扇区天线104与阵列天线102之间以以下一种方式工作：分集发射；分集接收；多输入多输出的方式工作。在这些工作模式下，扇区天线104和阵列天线102接受基站处理器106的综合控制。

另外，至少一个阵列天线102可以布置在至少一个扇区天线104的后向区域内。至少一个扇区天线104和至少一个阵列天线102可以共站址安装，覆盖同一个区域。

至少一个扇区天线104和至少一个阵列天线102之间可以以时分复用方式共享至少一个接收通道或至少一个发射通道。

阵列天线102与基站内的射频开关通过一组馈线108相连，扇区天线104与基站内的射频开关通过一组或者一个馈线110相连。

其中，至少有一个射频开关既用于基站以TDD方式工作时的接收与发射通道之间的切换，也用于射频模块112内的接收通道或者发射通道在阵列天线102和扇区天线104之间的切换。

射频模块112可以是安装在基站处理器106内，也可以是安装在阵列天线102和(或)安装在扇区天线104内。

进一步地，为了减轻扇区天线104与阵列天线102之间的干扰，把阵列天线102放置在扇区天线104的后向区域内。原因是阵列天线102的旁瓣的强度和方向是动态变化的，而扇区天线104的旁瓣的强度和方向分布是静止和稳定的。

可选地，当阵列天线在方位角上实现360度覆盖时，上述扇区天线可以是全向天线。

图2是本发明的移动通信系统的框图，如图2所示，该移动通信系统包括：天线组合系统，包括至少一个阵列天线102、至少一个扇区天线104、馈线108、馈线110、和射频模块112；至少一个基站处理器106，用于对天线组合系统中的射频模块112进行控制；以及至少一个终端201，用于与天线组合系统进行交互。

其中，至少一个终端201可以具有两个接收通道、一个发射通道、以及两个接收天线，其中，接收通道和发射通道在不同的一个频谱或两个频谱上以时分方式工作，以及接收天线在不同的一个频谱、两个频谱、或三个频谱上以时分方式工作。

可选地，至少一个终端201可以具有一个接收通道、一个发射通道、以及一个接收天线，其中，接收通道和发射通道在不同的一个频谱或两个频谱上以时分方式工作，以及接收天线在不同的一个频谱、两个频谱、或三个频谱上以时分方式工作。

在天线组合系统与至少一个移动终端201之间可以具有上/下行业务信道202，该上/下行业务信道202是使用双向使用的第一频谱f1由天线组合系统中的至少一个阵列天线102来实现接收和/或发射的，或至少一个阵列天线102与至少一个扇区天线104的组合构成网络侧进行多天线发射和多天线接收模式来实现接收和/或发射的。

另外，在天线组合系统与至少一个移动终端201之间可以具有以下任意一种信道或其组合：多媒体广播信道203、小区同步信道204、小区广播信道205、基站至终端的反馈信道206、以及终端至基站的反馈信道207。

其中，多媒体广播信道203、小区同步信道204、小区广播信道205、以及基站至终端的反馈信道206是使用下行单向第二频谱由天线组合系统中的扇区天线104来进行发射的；以及终端至基站的反馈信道207是使用上行单向第三频谱由天线组合系统中的扇区天线104来接收的。

多媒体广播信道203使用天线组合子系统中的扇区天线104进行发射，使用的是下行单向频谱f2，其中，多媒体广播信道203上承载的可以是广播信号，也可以是组播信号。

小区同步信道204使用天线组合子系统中的扇区天线104进行发射，使用的是下行单向频谱f2，其中，小区同步信道204上承载的小区同步信号用于终端201的小区搜索，从下行单向频谱f2上接入网络要比从双向使用的频谱f1上接入网络具有更快的速度。

小区广播信道205使用天线组合子系统中的扇区天线104进行发射，使用的是下行单向频谱f2，其中，小区广播信道205上承载的信息至少包括如下信息之一种：双向使用的频谱f1的位置，双向使用的频谱f1上的无线帧的时间位置，诸如，帧头的位置、或者分配给终端201的业务时隙的位置。

基站至终端的反馈信道206使用天线组合子系统中的扇区天线104进行发射，使用的是下行单向频谱f2，其中，基站至终端的反馈信道206向终端201发送的反馈信息至少包括如下信息之一种：信道质量信息，正确接收数据的确认信息，业务调度信息。

终端至基站的反馈信道207使用天线组合子系统中的扇区天线104进行接收，使用的是上行单向频谱f3，其中，终端至基站的反馈信道207从终端201接收的反馈信息至少包括如下信息之一种：信道质量信息，正确接收数据的确认信息，业务请求信息。

另外，终端201可以具有如下不同的配置：

终端配置A，具有2个接收通道、1个发射通道和2个收发天线，其接收通道、发射通道及天线可以在f1、f2、f3三个频段上以时分的方式工作；以及

终端配置B：具有1个接收通道、1个发射通道和1个收发天线，其接收通道、发射通道及天线只可以在f1频段上以时分的方式工作。

如图2所示，该移动通信系统可以根据可用频谱、终端能力的具体情况，派生出如下子系统：

1)基本的TDD子系统，此时系统在频谱需求上只需要使用频谱f1，在对天线组合的使用上只需要使用阵列天线102，终端201也只需要使用频谱f1和一对收发通道就可以与基站进行通信(以下将参考图4和图5详细描述)；

2)多发多收增强的TDD子系统，此时系统在频谱需求上只需要使用频谱f1，但是在对天线组合的使用上需要使用阵列天线102中的部分阵元以及扇区天线104，可以构成的工作模式是：a)基站两发终端一收；b)基站两发终端两收；以及c)终端一发基站两收，此外，终端可以在频谱f2上接收扇区天线104发送的广播和组播信号，或者进一步地，终端从频谱f2上完成小区搜索和接入(以下将参考图6详细描述)；

3)上行反馈增强的TDD子系统，此时系统在频谱需求上只需要使用频谱f1和下行频谱f2，也就是使用基站至终端的反馈信道206来承载反馈信息，在对天线组合的使用上需要使用阵列天线102来接收终端发射的上行业务，并使用扇区天线104在频谱f2上从基站至终端的反馈信道206向终端发送反馈信息，此外，终端可以在频谱f2上接收扇区天线104发送的广播和组播信号，或者进一步地，终端从频谱f2上完成小区搜索和接入(以下将参考图7详细描述)；

4)下行反馈增强的TDD子系统，此时系统在频谱需求上只需要使用频谱f1和下行频谱f3，也就是使用终端至基站的反馈信道207来承载反馈信息，在对天线组合的使用上需要使用阵列天线102向终端发射下行业务，并使用扇区天线104在频谱f3上从终端接收终端至基站的反馈信道207承载的反馈信息；以及

5)综合系统，即在系统配置和系统能力上是上述4种子系统的综合。

以下将参考图4至图8并结合图2来详细描述使用本发明的天线组合系统来实现上述的接收分集、发射分集、多发多收、上行反馈、和下行反馈的方法。

图4是使用天线组合系统实现接收分集的方法的流程图。如图4所示，该方法包括以下步骤

步骤S402，终端201在第一频谱f1上向基站发送业务信号；以及

步骤S404，天线组合系统中的一个扇区天线104和阵列天线102中的一个或多个天线阵元构成两个或多个接收通道，以空间分集的方式对业务信号进行接收。

其中，步骤S404中可以包括以下处理：基站处理器106根据阵列天线102中各个阵元所接收到的业务信号的之间的相关性大小，从阵列天线102中选择与其他阵元相关性大的阵元；以及将与所选择的阵元相对应的射频接收通道通过射频模块112中的射频开关与扇区天线104相连接，以传送由扇区天线104感应到的业务信号。

具体方法是终端201首先在频谱f1上向基站发送业务信号，天线组合子系统中的一个扇区天线104和阵列天线102中的某个(或者多个)天线阵元构成2个(或者多个)接收通道，这2个(或者多个)接收通道对终端201发来的信号以空间分集的方式实施接收，以获取信干比的提升。

在一个扇区天线104和阵列天线102中的某个(或者多个)天线阵元构成的接收分集模式下，基站处理器106从阵列天线102中选出某个射频接收通道，将该接收通道通过射频模块112中的射频开关与扇区天线104的馈线110相连，用于传送扇区天线104感应到的终端201发射的信号。

基站处理器106从阵列天线102中选出某个射频接收通道的方法是：根据阵列天线102各个阵元接收到的终端201信号之间的相关性大小，选取阵列天线102中某个与其他阵元相关性较大的阵元，将和此阵元对应的通道切换到扇区天线104上。

其中，频谱f1可以是1880MHz～1920MHz、2010MHz～2025MHz、和2300MHz～2400MHz中的任何一部分频谱。

图5是使用天线组合系统实现发射分集的方法的流程图。如图5所示，该方法包括以下步骤：

步骤S502，天线组合系统中的一个扇区天线104和阵列天线102中的一个或多个天线阵元构成两个或多个发射通道，以空间分集的方式向终端发射信号；以及

步骤S504，终端201在第一频谱f1上接收信号。

其中，步骤S504中可以包括以下处理：基站处理器106从阵列天线102中选择一个射频发射通道，将射频发射通道通过射频模块112中的射频开关与扇区天线104相连接，以向扇区天线104传送需要被发射的信号。

另外，当终端201具有两个接收通道时，在步骤S504中，两个通道可以以时分方式在阵列天线102和扇区天线104之间切换或不切换。

具体的实现接发射分集的方法是天线组合子系统中的一个扇区天线104和阵列天线102中的某个(或者多个)天线阵元构成2个(或者多个)发射通道，这2个(或者多个)接收通道以空间分集的方式向终端201发射信号，终端201在频谱f1上接收扇区天线104和阵列天线102发送的信号，以获取信干比的提升。

其中，终端201可以采用两种配置。终端201的配置A为具有2个接收通道、1个发射通道和2个收发天线，其接收通道、发射通道及天线可以在f1频段上以时分的方式工作。

在上述配置之下，终端201的一种接收方式是在接收一个扇区天线104和阵列天线102中的某个(或者多个)天线阵元构成2个(或者多个)发射通道以空间分集的方式发来的信号的同时，终端201的两个通道还以时分的方式在两个天线之间切换。终端201的另一种接收方式是在接收一个扇区天线104和阵列天线102中的某个(或者多个)天线阵元构成2个(或者多个)发射通道以空间分集的方式发来的信号的时候，终端201的两个通道不在两个天线之间切换。

另外，对于终端201配置B为具有1个接收通道、1个发射通道和1个收发天线，其接收通道、发射通道及天线只可以在f1频段上以时分的方式工作。

上述两种配置的终端201在接收一个扇区天线104和阵列天线102中的某个(或者多个)天线阵元构成2个(或者多个)发射通道以空间分集的方式发来的信号的时候，终端201的两个通道不在两个天线之间切换。

在一个扇区天线104和阵列天线102中的某个(或者多个)天线阵元构成的接收分集模式下，基站处理器106从阵列天线102中选出某个射频发射通道，将该发射通道通过射频模块112中的射频开关与扇区天线104的馈线110相连，用于向扇区天线104传送需要发射的信号。

基站处理器106从阵列天线102中选出某个射频发射通道的方法是根据阵列天线102中各个阵元接收到的终端201信号之间的相关性大小，选取阵列天线102中某个与其他阵元相关性较大的阵元，将和此阵元对应的发射通道切换到扇区天线104上。

其中，频谱f1可以是1880MHz～1920MHz、2010MHz～2025MHz、和2300MHz～2400MHz中的任何一部分频谱。

图6是使用天线组合系统实现多发多收的方法的流程图。如图6所示，该方法包括以下步骤：

步骤S602，天线组合系统中的一个扇区天线104和阵列天线102中的一个或多个天线阵元构成两个或多个发射通道，以空间复用的方式向终端201发射信号；以及

步骤S604，终端201的两个接收通道在第一频谱f1上接收信号。

步骤S604中可以包括以下处理：基站处理器106从阵列天线102中选择一个射频发射通道，将射频发射通道通过射频模块112中的射频开关与扇区天线104相连接，以向扇区天线104传送需要被发射的信号。

终端的配置是具有2个接收通道、1个发射通道和2个收发天线，其接收通道、发射通道及天线可以在f1频段上以时分的方式工作。

具体的实现两发两收的方法是天线组合子系统中的一个扇区天线104和阵列天线102中的某个(或者多个)天线阵元构成2个(或者多个)发射通道，这2个(或者多个)接收通道以空间复用的方式向终端201发射信号，终端201在频谱f1上接收扇区天线104和阵列天线102发送的信号。

在一个扇区天线104和阵列天线102中的某个(或者多个)天线阵元与终端201的两个接收通道构成的空间复用模式下，基站处理器106从阵列天线102中选出某个射频发射通道，将该发射通道通过射频模块112中的射频开关与扇区天线104的馈线110相连，用于向扇区天线104传送需要发射的信号。

基站处理器106从阵列天线102中选出某个射频发射通道的方法是根据阵列天线102各个阵元接收到的终端201信号之间的相关性大小，选取阵列天线102中某个与其他阵元相关性较大的阵元，将和此阵元对应的发射通道切换到扇区天线104上。

其中，频谱f1可以是1880MHz～1920MHz，2010MHz～2025MHz，2300MHz～2400MHz中的任何一部分频谱。

图7是使用天线组合系统实现上行反馈的方法的流程图，以及图3是反馈增强的空中接口中的一种频谱使用方式的例示图，以下结合图3对图7进行描述。如图7所示，该方法包括以下步骤：

步骤S702，天线组合系统中的阵列天线102接收由终端201发射的上行业务；以及

步骤S704，天线组合系统中的扇区天线104使用第二频谱f2从基站向终端201反馈信息。

另外，该方法还可以包括以下步骤：终端201使用第二频谱f2接收由扇区天线104发射的广播和/或组播信号；以及终端201使用第二频谱f2完成小区搜索和接入。

终端的配置是具有1个接收通道、1个发射通道，其接收通道可以在f1、f2频段上以时分的方式工作。

使用天线组合子系统实现对上行链路进行反馈的系统构成反馈增强的TDD子系统，此系统的工作方法是：使用频谱f1和下行频谱f2，也就是使用基站至终端201的反馈信道206来承载反馈信息，在对天线组合的使用上需要使用阵列天线102来接收终端201发射的上行业务，并使用扇区天线104在频谱f2上从基站至终端的反馈信道206向终端201发送反馈信息。此外，终端201可以在频谱f2上接收扇区天线104发送的广播和组播信号，或者进一步地，终端201在频谱f2上完成小区搜索和接入。

在本实施例中，扇区天线104使用的承载基站至终端201的反馈信道206的频谱f2可以是3G核心频段中的部分下行频谱(例如，如图3所示的频谱304)，也可以是1880MHz～1920MHz范围内的部分频谱。阵列天线102使用的双向频谱f1可以是如图3所示的305至308中的任何一段TDD频谱，也可以是其他频谱，例如，如图3所示的FDD的下行频谱310，或者一些3G扩展频谱(2000年世界无线电大会对3G频带的扩展是806～960MHz、1710～1885MHz、和2500～2690MHz)，例如，如图3所示的频谱309。

图8是使用天线组合系统实现下行反馈的方法的流程图，以下同样结合图3来详细描述图8。如图8所示，该方法包括以下步骤：

步骤S802，天线组合系统中的阵列天线102向终端201发射下行业务；以及

步骤S804，天线组合系统中的扇区天线104使用第三频谱f3接收从终端201向基站发送的反馈信息。

其中，终端201的配置是具有1个接收通道、1个发射通道，其发射通道可以在f1、f3频段上以时分的方式工作。

使用天线组合子系统实现对下行链路进行反馈的系统构成反馈增强的TDD子系统，此系统的工作方法是使用频谱f1和上行频谱f3，也就是使用终端201至基站的反馈信道207来承载反馈信息。

在对天线组合的使用上，使用阵列天线102向终端201发射下行业务，并使用扇区天线104在频谱f3上接收终端201从反馈信道207向基站发送的反馈信息。

在本实施例中，扇区天线使用的频谱f3可以是3G核心频段中的部分上行频谱，例如，如图3所示的频谱303的部分频谱。阵列天线102使用的双向频谱f1可以是如图3所示的305至308中的任何一段TDD频谱，也可以是其他频谱，例如，如图3所示的FDD的下行频谱310，或者一些3G扩展频谱(2000年世界无线电大会对3G频带的扩展是806～960MHz、1710～1885MHz、和2500～2690MHz)，例如，如图3所示的频谱309。

综上所述，可以看出通过本发明，综合利用了扇区天线结构简单、频带的优点和阵列天线波束成形的优点，易于实现广播业务与通信业务之间存在大频段间隔时的传输，并且利用了扇区天线与阵列天线之间易于实现空间独立的优点，易于实现空间分集和空间复用。

另外，使用本发明易于实现时分双工系统反馈信号的带外传输，使反馈周期不受无线帧周期的限制，并且安排在下行单向频谱上的下行同步信道和广播信道的位置和个数不受时分双工频谱上的无线帧结构的限制，从而使终端以较高的速度接入网络。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (21)

1.一种天线组合系统，其特征在于，包括：

至少一个阵列天线，其中，所述阵列天线使用双向频谱；

至少一个非阵列天线；以及

射频模块，连接到所述至少一个阵列天线和所述至少一个非阵列天线，其包括一组射频通道和射频开关，其中，该射频模块中的至少一个射频开关用于使所述射频模块中的接收通道或发射通道在所述阵列天线和所述非阵列天线之间进行切换；

小区广播信道使用所述天线组合系统中的扇区天线进行发射时，使用下行单向频谱，其中，所述小区广播信道上承载的信息至少包括如下信息之一种：所述双向频谱的位置，所述双向频谱上的无线帧的时间位置；

所述天线组合系统按照如下方法之一发送基站与终端间的反馈信号：

所述天线组合系统使用双向频谱的阵列天线接收由所述终端发射的上行业务，以及所述扇区天线使用第二频谱从所述基站向所述终端反馈信息；

所述天线组合系统使用双向频谱的阵列天线向所述终端发射下行业务，以及所述扇区天线使用第三频谱接收从所述终端向所述基站发送的反馈信息。

2.根据权利要求1所述的天线组合系统，其特征在于，所述射频模块位于基站处理器、所述阵列天线、或所述非阵列天线中。

3.根据权利要求1所述的天线组合系统，其特征在于，当所述阵列天线在方位角上实现360度覆盖时，所述非阵列天线为全向天线；以及在其它情况下所述非阵列天线为扇区天线。

4.根据权利要求3所述的天线组合系统，其特征在于，所述扇区天线的部分工作频谱与所述阵列天线的部分或全部工作频谱重叠。

5.根据权利要求3所述的天线组合系统，其特征在于，所述阵列天线布置在所述扇区天线的后上方区域内。

6.根据权利要求3所述的天线组合系统，其特征在于，所述扇区天线和所述阵列天线共站址安装，覆盖同一个区域。

7.根据权利要求3所述的天线组合系统，其特征在于，所述扇区天线和所述阵列天线之间以时分复用方式共享至少一个接收通道或至少一个发射通道。

8.一种移动通信系统，其特征在于，包括：

如权利要求1至7中任一项所述的天线组合系统；

至少一个基站处理器，用于对所述天线组合系统中的射频模块进行控制；以及

至少一个终端，用于与所述天线组合系统进行交互。

9.根据权利要求8所述的移动通信系统，其特征在于，所述至少一个终端具有两个接收通道、一个发射通道、以及两个接收天线，

其中，所述接收通道和所述发射通道在一个频谱或两个不同的频谱上以时分方式工作，以及所述接收天线在一个频谱、两个不同的频谱、或三个不同的频谱上以时分方式工作。

10.根据权利要求8所述的移动通信系统，其特征在于，所述至少一个终端具有一个接收通道、一个发射通道、以及一个接收天线，

其中，所述接收通道和所述发射通道在一个频谱或两个不同的频谱上以时分方式工作，以及所述接收天线在一个频谱、两个不同的频谱、或三个不同的频谱上以时分方式工作。

11.根据权利要求8所述的移动通信系统，其特征在于，在所述天线组合系统与所述至少一个终端之间具有上/下行业务信道，所述上/下行业务信道是使用双向使用的第一频谱由所述天线组合系统中的所述阵列天线中的至少一个天线单元与扇区天线组合来实现接收和/或发射的。

12.根据权利要求8所述的移动通信系统，其特征在于，在所述天线组合系统与所述至少一个移动终端之间具有以下任意一种信道或其组合：多媒体广播信道、小区同步信道、小区广播信道、基站至终端的反馈信道、以及终端至基站的反馈信道，

其中，所述多媒体广播信道、所述小区同步信道、所述小区广播信道、以及所述基站至终端的反馈信道是使用下行单向第二频谱由所述天线组合系统中的所述扇区天线来进行发射的；以及

所述终端至基站的反馈信道是使用上行单向第三频谱由所述天线组合系统中的所述扇区天线来接收的。

13.一种使用权利要求3至7中任一项所述的天线组合系统实现接收分集的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S402，终端在第一频谱上向基站发送业务信号；以及

步骤S404，所述天线组合系统中的一个扇区天线和阵列天线中的一个或多个天线阵元构成两个或多个接收通道，以空间分集的方式对所述业务信号进行接收。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述步骤S404中包括以下处理：

基站处理器根据所述阵列天线中各个阵元所接收到的所述业务信号的之间的相关性大小，从所述阵列天线中选择与其它阵元相关性大的阵元；以及

将与所选择的阵元相对应的射频接收通道通过射频模块中的射频开关与所述扇区天线相连接，以传送由所述扇区天线感应到的所述业务信号。

15.一种使用权利要求3至7中任一项所述的天线组合系统实现发射分集的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S502，天线组合系统中的一个扇区天线和阵列天线中的一个或多个天线阵元构成两个或多个发射通道，以空间分集的方式向终端发射信号；以及

步骤S504，所述终端在第一频谱上接收所述信号。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述步骤S504中包括以下处理：

基站处理器从所述阵列天线中选择一个射频发射通道，将所述射频发射通道通过射频模块中的射频开关与所述扇区天线相连接，以向所述扇区天线传送需要被发射的所述信号。

17.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，当所述终端具有两个接收通道时，在所述步骤S504中，

所述两个通道以时分方式在所述阵列天线和所述扇区天线之间切换或不切换。

18.一种使用权利要求3至7中任一项所述的天线组合系统实现多发多收的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S602，天线组合系统中的一个扇区天线和阵列天线中的一个或多个天线阵元构成两个或多个发射通道，以空间复用的方式向终端发射信号；以及

步骤S604，所述终端的两个接收通道在第一频谱上接收所述信号。

19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述步骤S604中包括以下处理：

基站处理器从所述阵列天线中选择一个射频发射通道，将所述射频发射通道通过射频模块中的射频开关与所述扇区天线相连接，以向所述扇区天线传送需要被发射的所述信号。

20.一种使用权利要求3至7中任一项所述的天线组合系统实现上行反馈的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S702，天线组合系统中使用双向频谱的阵列天线接收由终端发射的上行业务；以及

步骤S704，所述天线组合系统中的扇区天线使用第二频谱从基站向终端反馈信息。

21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：

所述终端使用所述第二频谱接收由所述扇区天线发射的广播和/或组播信号；以及

所述终端使用所述第二频谱完成小区搜索和接入。