CN1628426A - 基站以及在基站中接收和处理信号的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于简化基站处理信号过程的方法，其中所述基站的每个扇区通过使用两个双分支极化天线的四个分支来接收信号。基站通过第一极化天线的第一和第二分支以及第二极化天线的第三和第四分支接收信号，对在第二和第四分支接收到的信号进行延时，用以使其偏移与在第一和第三分支处接收到的信号的偏移区别开来，将第一分支接收到的信号和第二分支接收到的并经过延时的信号相加，并且将第三分支接收到的信号和第四分支接收到的并经过延时的信号相加。调制解调处理器从相加的信号中分离出偏移可区分的信号。

Description

基站以及在基站中接收和处理信号的方法

技术领域

本发明涉及一种在移动通信网中接收信号的方法及基站。更具体地说，本发明涉及一种在基站使用两个双分支极化天线并通过四个分支接收信号时用于减少基站复杂度的方法。

背景技术

一般地，移动终端的天线发射的信号将根据诸如地面或建筑物之类的环境因素进行反射或折射，并且基站的天线通过多条路径接收这些信号。如上所述，当不同的信号通过不同路径被接收时，这些信号经历了不同的幅度衰减和相位变化。而当上述信号被合并时，信号的强度将根据时间的不同而变化，而时间的不同是由传输信号的信号强度不同而引起的，上述情况被称为衰落。为了解决衰落的问题，目前已经提出了多种用于接收多个衰落独立的信号并将它们进行适当合并的分集方法。

上述分集方法包括空间分集方法和极化分集方法，其中，空间分集方法是一种同时使用两个或多个物理上分离的垂直天线进行发射方法；极化分集方法用于分别接收垂直极化和水平极化信号。所述极化分集方法使用极化天线检测经过极化的信号分量，并把它们作为分集的分支使用。

基于诸如IS-95、CDMA2000和WCDMA等移动通信系统的基站通常使用空间分集的方法，该空间分集方法通过使用两个垂直的天线来接收信号，这两个垂直的天线对于每个扇区来说是空间分离的。在这种情况下，使用少于三个天线的原因是：与复杂性的增加相比使用多个天线所获得的优势太小。前面指出的移动通信系统通常采用三扇区方法，即使用三个扇区α、β和γ。参见图5，下面将描述一种传统的基站结构和在基站接收信号的方法。

图5显示了一个传统的基站。

如图所示，所述传统基站(例如，一个使用三扇区方法的基站)包括RF/IF(射频/中频)处理器RF/IF1至RF/IF6分别对应于每个天线路径。经过六个垂直天线接收到的信号经过RF/IF处理器被转换成基带信号，然后输入到调制解调处理器20。

调制解调处理器20为6个天线的接收路径搜索多径信号，以便把一个有效的多径信号分量分配给一个触头(finger)，并检测对应多径信号分量的相位以便在分配给该触头的信号分量上执行MRC(最大比值合并，maximal ratiocombining)。

详细说明如下，在每个扇区中的两个天线被空间分离开来接收具有独立衰落和相位的信号，但是它们彼此之间的距离并非太远，而不会造成两个天线所接收信号的扩频序列偏移不同。因此，具有相同扩频序列偏移、不同相位与衰落的信号将通过这两个天线接收，调制解调处理器20对这些信号执行相位检测和相位校正，然后执行MRC以便获得一个分集效应。为了获得分集效应，不同的天线分量需要保持独立的信号路径而不相加，直到相位检测和相位校正之后才对它们执行MRC。

目前，已经提出一种使用两组双分支X-电极(X-pole)天线的分集方法，该方法既使用空间分集又使用极化分集。就是说，当为每个扇区提供两组X-电极极化天线时，能够通过X-电极天线获得极化分集的特性，并且由于两组X-电极天线在空间上分离，所以也能够获得空间分集的特性。

如图6所示，在两组双分支X-电极天线41和42、43和44、以及45和46中，每个扇区有四个分支41a、41b、42a和42b；43a、43b、44a和44b；以及45a、45b、46a和46b。因此，需要在基站(例如，一个三扇区基站)中构建耦合到每个分支的12个RF/IF处理器，RF/IF1到RF/IF12，并且需要使用具有12个接收端的调制解调处理器50，该12个接收端分别用于从12个RF/IF处理器中接收信号。

因此，由于RF/IF处理器和信号路径数目的增加，将导致硬件复杂性的增加，并且需要对传统的调制解调处理器进行修改。

发明内容

本发明的一个优点是提供一个使用两组X-电极极化天线而不必修改调制解调处理器的基站。

本发明一方面提供一个在移动通信网中使用的基站，包含：在同一个扇区中的第一和第二极化天线，分别具有两个分支；第一延时元件，用于对第一极化天线的第一和第二分支所接收的信号之中，第二分支接收到的信号进行延时，以将该信号的偏移与第一分支接收到的信号偏移区分开；第二延时元件，用于对第二极化天线的第三和第四分支所接收的信号之中，第四分支接收到的信号进行延时，以将该信号的偏移与从第三分支处收到的信号偏移区分开；第一加法器，用于将第一极化天线的第一分支接收到的信号和经过第一延时元件延时的信号相加；第二加法器，用于将第二极化天线的第三分支接收到的信号和经过第二延时元件延时的信号相加；以及调制解调处理器，用于接收由第一和第二加法器相加后的信号，并从各自的信号中分离出偏移可区分的信号。

在这种情况下，优选的将RF和IF处理器设置在第一和第二加法器与调制解调处理器之间。RF和IF处理器可以位于第一和第二天线与第一和第二加法器之间。RF处理器可以位于第一和第二天线与第一和第二加法器之间，且IF处理器可以位于第一和第二加法器与调制解调处理器之间。

本发明另一方面提供一种移动通信网中的基站接收和处理信号的方法，包含：通过形成在同一扇区中的第一和第二极化天线接收信号，该第一和第二极化天线分别具有第一和第二分支以及第三和第四分支；对第一极化天线的第二分支和第二极化天线的第四分支接收到的信号进行延时，以便将上述信号的偏移与第一和第三分支接收到信号的偏移区分开；将第一分支接收到的信号和第二分支接收到的并经过延时的信号相加，成为第一相加信号，将第三分支处接收到的信号和第四分支接收到的并经过延时的信号相加，成为第二相加信号；以及从第一和第二相加信号中分离出偏移可区分的信号。

本发明又提供一种在移动通信网中的基站，包含：具有第一和第二分支的极化天线；延时元件，用于将在极化天线的第二分支处接收到的信号进行延时，以便将该信号的偏移与从第一分支处接收到信号的偏移区分开；加法器，用于将在第一分支处接收到的信号和在第二分支处接收到的并经过延时元件延时的信号相加；以及一个调制解调处理器，用于将相加信号中的偏移可区分信号作为不同的多径信号，并且分离它们。

附图说明

附图解释了本发明的实施例，它们合并在说明书中，构成说明书的一部分，并且和说明书一起用于解释本发明的原理：

图1显示了根据本发明第一优选实施例的基站结构；

图2显示了根据本发明第一优选实施例的由延时引起的扩频序列偏移的差别；

图3和4显示了根据本发明第二和第三优选实施例的基站结构；

图5示出了一个传统的基站结构；

图6示出了使用X-电极极化天线的传统基站结构。

具体实施方式

在如下详细说明中，仅仅显示并描述了本发明的优选实施例，这些优选实施例只是本发明发明者考虑到的实现本发明的最佳方式。正如可以理解的，本发明可以在各个明显的方面进行修改，并且所有这些修改都没有偏离本发明。因此，附图和说明书在本质上应被认为是说明性的，而不是限制性的。

参见图1，下面将描述根据本发明第一优选实施例的基站。

图1显示了根据本发明第一优选实施例的基站结构；图2显示了根据本发明第一优选实施例的由延时引起的扩频序列偏移的差别。

下面将举例说明在采用三扇区方法的移动通信系统中的基站。

如图1所示，基站包括三个扇区α、β和γ，其中，每个扇区具有两个X-电极极化天线110、120、130、140、150和160，并且每个天线有两个分支(两个分支分别被表示为′a′和′b′，因而附图中的附图标记′a′和′b′表示每个天线的分支)。天线110、120、130、140、150和160包括RF处理器310、320、330、340、350和360，以及连接到调制解调器处理器500的IF处理器410、420、430、440、450和460。在这种情况下，每个扇区中只有一个RF处理器310、330和350以及一个IF处理器410、430和450执行发送功能。

上述X-电极极化天线是一个用于实现双分支极化分集的天线，并且在第一优选实施例中，为每个扇区提供两组X-电极天线。每一组中的两个X-电极天线在空间上分离，以便获得空间分集效果，因此两组空间分离的双分支极化分集可以实现四个分支。

在四个分支处接收到的信号具有独立的相位并且经历了独立的衰落，但是在同一时帧内，通过这些分支所接收信号的扩频序列偏移完全相同。当这些分支接收到的具有同一扩频序列偏移的信号在执行相位校正之前相加时，将发生信号失真，并且会让调制解调处理器难以解调上述信号。

因此，在第一优选实施例中，在分支110b、120b、130b、140b、150b和160b与RF处理器310、320、330、340、350和360之间增加了用于对极化天线的两个分支中的一个110b、120b、130b、140b、150b和160b接收到的信号进行延时的延时元件210、220、230、240、250和260。例如，如图2所示，将为天线110的两个分支110a和110b接收到信号中被延时元件210延时的信号提供一个附加的扩频序列偏移，因此相应的，在一个极化天线中通过不同分支接收到的信号将具有不同的扩频序列偏移。

在这种情况下，需要确定由基站分配的延时D，以确保哪些没有经过延时的各分支的多径分量的扩频序列偏移与那些经过延时的多径分量的扩频序列偏移不重叠，因此，应根据多径延时包络来确定延时值。例如，由于在多径延时严重的城市无线环境中，最坏情况下接收多径分量的延时将高达25μs，因此需要分配大约25μs的延时D给两个分支中的一个。

就是说，在使用1.2288MHz扩频序列的情况下，提供30.72码片(＝25μs×1.2288MHz)的延时D时，通过分支接收到的没有经过延时的有效多径分量的扩频序列偏移将不会重叠在通过分支接收到的经过延时的有效多径分量的扩频序列偏移上。

在分支110a、120a、130a、140a、150a和160a处接收到的没有经过延时的信号与在分支110b、120b、130b、140b、150b和160b处接收到的经过延时的信号被加法器相加，然后经过相加的信号提供给RF处理器310、320、330、340、350和360。RF处理器310、320、330、340、350和360将信号转换成为中频信号，并把中频信号提供给IF处理器410、420、430、440、450和460。IF处理器410、420、430、440、450和460将中频信号转换成为基带信号，并把基带信号提供给调制解调处理器500。

由于输入到调制解调处理器500中的信号是由扩频序列偏移已经区分开的的信号相加生成的信号，所以这些信号可以使用与通过不同天线和RF/IF处理路径输入到调制解调处理器500中的信号相同的方式进行处理。详细地说，因为输入到调制解调处理器500的不同接收端的信号是没有经过延时的信号与经过延时的信号相加而生成的信号，并且由于用于相加的信号具有区别的扩频序列偏移，所以调制解调处理器500的搜索器会将该信号识别为是同一天线的各个多径分量，并分离这些信号。调制解调处理器500将有效的多径信号分量分配给触头，检测相应多径信号分量的相位以便对其进行校正，然后对分配到那些触头的信号分量执行MRC。具有不同相位的其它信号将被校正以便具有完全相同的相位，然后对经过校正的信号执行MRC，从而获得分集效应。

在第一实施例中，在每个扇区内使用空间分离的两组X-电极极化天线，并且因为所述的X-电极极化天线有两个分支，所以每一扇区可以用四个分支接收信号。在这种情况下，因为在每个天线的两个分支处接收到信号中的一个将被分配一个延时，所以信号以及延时将被相加，并且相加的结果将会发送到调制解调处理器，调制解调处理器对于每个扇区需要有两个接收(Rx)端。就是说，由于传统基站使用的调制解调处理器对应每个扇区具有两个垂直天线，并且每个天线有一个分支，即对于每个扇区有两个接收(Rx)端，所以传统的调制解调器处理器可以被用到本发明中。

如上所述，由于在第一优选实施例中对应每一个扇区使用两个RF处理器和两个IF处理器，因此没有增加电路复杂性，并且由于使用两组X-电极极化天线而将分集分支数目增加到四个，因此可以通过分集提高基站的性能。但是如果在信号被输入到调制解调器处理器之前按照与第一实施例相同的方式被延时并相加，则性能可能会因为信号中弱分量成分(例如，所接收的比经过人工延时延迟更多的多径分量)的叠加而导致某种程度的下降，这些重叠在来自天线接收的没有经过根据多径延时特性提供的人工延时的多径分量与来自经过人工延时的多径分量中的重要分量部分之间的信号重叠，但是这种性能的下降与在每个扇区内使用两组X-电极极化天线而获得的分集效应相比可以忽略。

为了避免甚至是局部的性能下降，则希望不同分支接收的信号通过单独的路径到达调制解调处理器，这种做法的不利之处在于由于RF处理器或IF处理器的增加而将增加电路复杂性。因此，根据第一实施例能够实现一种使用两组X-电极极化天线从而获得分集效应，而不会极大增加其复杂度的基站。

参见图3和4，下面将描述本发明的其它优选实施例。

图3和4示出了根据本发明第二和第三优选实施例的基站结构。

如图3所示，根据第二优选实施例的基站与第一优选实施例的基站相比，除了RF处理器数目不同以及延时元件位于RF处理器和IF处理器之间之外，均与第一优选实施例相同。

详细地说，在不同的天线110至160的分支110a、110b、120a、120b、...、160a、160b处接收到的信号分别被发送到RF处理器311、312、321、322、...、361、362并转换成中频信号。经过RF处理器312、322、...、362的信号被延时元件210、220、...、260延时，并被加法器与经过RF处理器311、321、...、361的信号相加。相加的信号被IF处理器410至460转换成基带信号，然后基带信号被发射给调制解调处理器500。

根据第二优选实施例，因为信号是在RF处理器之后才相加的，因此RF处理器的数目是第一实施例的两倍。

下面将参见图4描述将经过RF处理器的信号相加的第三实施例。

如图4所示，根据第三优选实施例的基站与第一优选实施例的基站相比，除了RF处理器和IF处理器数目不同以及延时元件位于IF处理器和调制解调器处理器之间之外，均与第一优选实施例相同。

详细地说，在不同的天线110至160的分支110a、110b、120a、120b、...、160a、160b处接收到的信号分别被发送到RF处理器311、312、321、322、...、361、362和IF处理器411、412、421、422、...、461、462，并转换成基带信号。经过IF处理器412、422、...、462的信号被延时元件210、220、...、260延时，并被加法器与经过RF处理器411、421、...、461的信号相加，然后发送给调制解调处理器500。

根据第三优选实施例，因为信号是在RF处理器之后才相加的，因此RF处理器和IF处理器的数目是第一实施例的两倍。

在第一到第三优选实施例中，延时元件分别被提供在天线和RF处理器之间、RF处理器和IF处理器之间、以及IF处理器和调制解调处理器之间，用于延时信号并将延时信号相加。可是，不应当限定于此，本发明包括一种方法，该方法将具有两个分支天线中的一个分支接收到的信号进行延时、并将经过延时的信号与通过另一分支接收的没有延时的其它信号相加、然后将相加后的信号发送给调制解调器处理器的方法。

根据本发明，由于将区别偏移的经过延时的信号与未经过延时的信号相加，并且相加后的信号被调制解调处理器分离，所以可以实现在需要四个分支处理的扇区内使用两组X-电极极化天线的分集基站，并且该方法不需要修改基站的调制解调处理器。就是说，上述基站的电路修改被最小化，从而可以提供简单的硬件。

虽然已经结合目前认为最实际和最优选的实施例描述了本发明，但是应当理解的是，本发明不限制于所公开的实施例，相反地，本发明还应当包括在附加权利要求的精神和范围内的对其进行各种修改以及其等价方案。

Claims (9)

1、一种移动通信网中的基站，包括：

构建在同一扇区中的第一和第二极化天线，分别具有两个分支；

第一延时元件，用于对第一极化天线的第一和第二分支所接收的信号之中，第二分支接收到的信号进行延时，使该信号的偏移与第一分支接收到的信号偏移区分开；

第二延时元件，用于对第二极化天线的第三和第四分支所接收的信号之中，第四分支接收到的信号进行延时，使该信号的偏移与第三分支接收到的信号偏移区分开；

第一加法器，用于将第一极化天线的第一分支接收到的信号和经过第一延时元件延时的信号相加；

第二加法器，用于将第二极化天线的第三分支接收到的信号和经过第二延时元件延时的信号相加；

以及调制解调处理器，用于接收由第一和第二加法器相加后的信号，并从各自的信号中分离出偏移可区分的信号。

2、如权利要求1所述的基站，进一步包括：

分别连接到第一和第二加法器的第一和第二RF(射频)处理器，用于分别将来自第一和第二加法器的信号转换成为IF(中频)信号；

以及分别连接在第一和第二RF处理器和调制解调处理器之间的第一和第二IF处理器，用于分别将来自第一和第二RF处理器的信号转换成为基带信号，并将该基带信号发送给调制解调处理器。

3、如权利要求1所述的基站，进一步包括：

分别连接到第一至第四分支的第一至第四RF处理器，用于分别将来自第一至第四分支的信号转换成为中频信号，并且将该中频信号分别发送给第一加法器、第一延时元件、第二加法器和第二延时元件；

以及分别连接在第一和第二加法器和调制解调器处理器之间的第一和第二IF处理器，用于分别将来自第一和第二加法器的各自信号转换成为基带信号，并将该基带信号发送给调制解调处理器。

4、如权利要求1所述的基站，进一步包括：

分别连接到第一至第四分支的第一至第四RF处理器，用于分别将来自第一至第四分支的信号转换成为中频信号；

以及分别连接在第一至第四RF处理器、第一加法器、第一延时元件、第二加法器和第二延时元件之间的第一至第四IF处理器，用于分别将来自第一至第四RF处理器的信号转换成为基带信号。

5、一种在移动通信网的基站接收和处理信号的方法，包括：

(a)、通过构建在同一扇区中的分别具有第一和第二分支以及第三和第四分支的第一和第二极化天线接收信号；

(b)、对在第一极化天线的第二分支和第二极化天线的第四分支处收到的信号进行延时，使上述信号的偏移与第一和第三分支所接收信号的偏移区分开；

(c)、将第一分支接收到的信号和第二分支接收到的并经过延时的信号相加，生成第一相加信号，并且将第三分支接收到的信号和第四分支接收到的并经过延时的信号相加生成第二相加信号；

(d)、从第一和第二相加信号中分离出偏移可区分的信号。

6、如权利要求5所述的方法，其中，所述步骤(c)进一步包括将第一和第二相加信号分别转换成为基带信号。

7、如权利要求5所述的方法，其中，所述步骤(a)进一步包括将第一至第四分支接收到的信号转换成为中频信号；

步骤(c)进一步包括将第一和第二相加信号分别转换成为基带信号。

8、如权利要求5所述的方法，其中，所述步骤(a)进一步包括将第一至第四分支接收到的信号转换成为基带信号。

9、一种移动通信网中的基站，包括：

具有第一和第二分支的极化天线；

延时元件，用于对第二分支接收到的信号进行延时，使该信号的偏移与第一分支所接收信号的偏移区分开；

加法器，用于将第一分支接收到的信号和第二分支接收到的并经过延时元件延时的信号相加；

以及调制解调处理器，用于将相加后的信号中偏移可区分的信号作为不同的多径信号，并分离它们。

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