DE69401744T2

DE69401744T2 - Dual verteiltes Antennensystem

Info

Publication number: DE69401744T2
Application number: DE69401744T
Authority: DE
Inventors: Franklin Antonio; Richard Dean; Klein Gilhousen; Charles Wheatley
Original assignee: Qualcomm Inc
Current assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 1993-08-27
Filing date: 1994-08-24
Publication date: 1997-09-04
Anticipated expiration: 2014-08-25
Also published as: EP0667068B1; JPH08505503A; IL110765A0; CN1074872C; ZA946418B; GR3023316T3; SG52795A1; US5513176A; RU2107989C1; KR100237903B1; BR9405563A; FI951935A; ATE148965T1; US5533011A; JP3325895B2; IL110765A; FI112747B; FI951935A0; AU7639094A; TW293187B

Description

Hintergrund der Erfindung

I. Gebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf Nachrichtensysteme, und zwar insbesondere auf innerhalb (in einem Haus, in einem Büro) zu verwendenden Nachrichtensysteme einschließlich Zellulartelefonen, persönlichen Nachrichtendiensten (PCS = personal communication services), drahtlosen Nebenstellenanlagen (private branch exchange = PBX) und drahtlosen örtlichen Telefonsystemen. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein neues und verbessertes verteiltes Antennensystem für mikrozellulare Nachrichtensysteme zur Erleichterung von innen erfolgenden Nachrichtenübertragungen unter Verwendung von Spreitzspektrumsignalen (spread spectrum Signale, kurz: SS-Signale).

II. Beschreibung von Stand der Technik

Die Verwendung der Verfahren der CDMA Modulation (code division multiple access oder Codeunterteilungsmehrfachzugriffs-Modulation) ist eines von mehreren Verfahren zur Erleichterung der Nachrichtenverbindungen in Fällen, wo eine große Anzahl von Systembenutzern vorhanden ist. Andere Mehrfachzugriffsnachrichtensystemverfahren sind bekannt, wie beispielsweise "frequecny hopping spread spectrum (Frequenzsprungspreizspektrum), time division multiple access (TDMA) (Zeitunterteilungsmehrfachzugriff), frequency division multiple acces (FDMA) Frequenzunterteilungsmehrfachzugriff und Amplitudenmodulationsschemata, wie beispielsweise amplitude companded single sideband (ACSSB) (amplitudenkompandiertes Einseitenband). Das "spread spectrum"-Modulationsverfahren des CDMA hat jedoch signifikante Vorteile gegenüber den bekannten Modulationsverfahren für multiple access communication systems (MACS = Mehrfachzugriffsnachrichtensysteme). Die Verwendung von CDMA-Verfahren in einem MAC-System sind in US-A-4 901 307 beschrieben.
In dem eben erwähnten Patent ist ein Mehrfachzugriffsverfahren (multiple access technique = MAT) offenbart, mit einer große Anzahl von Mobiltelefonsystembenutzern, deren jeder einen Transceiver (Sender/Empfänger) besitzt zur Verbindung über Satellitenrepeater oder Erdbasisstationen (auch so bezeichnet: cell-sites Stationen = Zellenplatzstationen, Zellenplätze oder kurz Zellen) unter Verwendung von (CDMA) Spreizspektrumnachrichtensignalen. Bei Verwendung von CDMA-Verbindungen oder Übertragungen kann das Frequenzspektrum mehrfach oder mehrere Male wieder benutzt werden, was auf diese Weise eine Erhöhung der Systembenutzerkapazität gestattet. Die Verwendung von CDMA hat einen viel höheren spektralen Wirkungsgrad zur Folge, als er unter Verwendung anderer Mehrfachzugriffsverfahren (multiple access techniques (MAT) erreicht werden kann.
Der Erdkanal unterliegt einem Signalfading oder Fading, daß durch das Rayleigh-Fading gekennzeichnet ist. Die Rayleigh-Fadingcharakteristik oder Eigenschaft im terrestrischen Kanalsignal wird dadurch bewirkt, daß das Signal von vielen unterschiedlichen Elementen der körperlichen Umgebung reflektiert wird. Infolgedessen kommt ein Signal an einem Mobileinheitsempfänger aus vielen Richtungen mit unterschiedlichen Übertragungsverzögerungen an. Bei dem UHF-Frequenzbändern, die nqrmalerweise für mobile Radioverbindungen verwendet werden, einschließlich den zellularen Mobiltelefonensystemen, können signifikante Phasenunterschiede bei den auf unterschiedlichen Pfaden laufenden Signalen auftreten. Die Möglichkeit einer destruktiven oder störenden Summierung dieser Signale kann die Folge sein, was gelegentlich zum Auftritt tiefer Fading-Effekte führt.
Das terrestrische Kanal-Fading ist eine sehr starke Funktion der physikalischen oder körperlichen Position der Mobileinheit. Eine kleine Positionänderung der Mobileinheit ändert die physikalischen Verzögerungen aller Signalfortpflanzungspfade, was ferner eine unterschiedliche Phase für jeden Pfad zu Folge hat. Auf diese Weise kann die Bewegung der Mobileinheit in der Umgebung einen recht schnellen Fading-Prozeß zur Folge haben. Beispielsweise kann in dem 850 MHz Zellularhochfrequenzband dieses Fading typischerweise so schnell sein wie ein Fading pro Sekunde pro Meile pro Stunde der Fahrzeuggeschwindigkeit. So starkes Fading kann für Signale im terrestrischen Kanal sehr störend sein, was eine schlechte Nachrichtenqualität zur Folge hat. Zusätzliche Sendeleistung kann dazu verwendet werden, um das Problem des Fading zu überwinden. Solche Leistungserhöhungen beeinflussen jedoch sowohl den Benutzer durch exzessiven Leistungsverbrauch und das System durch erhohte Interferenz.
Die in US-Patent-A-4 901 307 offenbarten Direkt-Sequenzen-Spreizspektrum CDMA Modulationsverfahren (direct sequence spread spectrum CDMA modulation techniques) sieht viele Vorteile gegenüber Schmalbandmodulationsverfahren vor, die in Nachrichtensystemen eingesetzt werden, welche Satelliten oder terrestrische Repeater verwenden. Der terrestrische Kanal hat spezielle Probleme für jedes Nachrichtensystem insbesondere bezüglich der Multipfadsignale. Die Verwendung von CDMA-Techniken gestattet die Überwindung der speziellen Probleme des terrestrischen Kanals durch Verringerung des nachteiligen Effekts der Multipfads, beispielsweise des Fadings, während die Vorteile davon ausgenutzt werden.
In einem CDMA-Nachrichtensystem kann der gleiche Breitbandfrequenzkanal für die Nachrichtenübertragung durch alle Basisstationen verwendet werden. Typischerweise wird ein FDMA-Schema verwendet, wo ein Frequenzband für Kommunikationen oder die Nachrichtenübermittlung von Basisstationen zu entfernten oder Mobilstationen (Vorwärtsverbindung) verwendet wird und eine andere für Kommuinikationen oder Verbindungen bzw. Nachrichtenübermittlungen von den entfernten oder Mobilstationen zu den Basisstationen (Rück- oder Rückwärtsverbindung). Die CDMA-Wellenformeigenschaften, die einen Verarbeitungsgewinn oder eine Verarbeitungverstärkung vorsehen, werden auch dazu verwendet, um zwischen Signalen zu diskriminieren, die das gleiche Frequenzband einnehmen. Ferner gestattet die Hochgeschwindigkeitspseudorauschmodulation (high speed pseudonoise (PN) modulation), daß viele unterschiedliche Fortpflanzungspfade getrennt werden, vorausgesetzt daß die Differenz der Pfadverzögerungen, die PN-Chipdauer übersteigt, d. h. 1/Bandbreite. Wenn eine PN-Chiprate oder Frequenz von annähernd 1 MHz in einem CDMA-System verwendet wird, so kann die volle Spreizspektrumverarbeitungsverstärkung gleich dem Verhältnis aus Spreizbandbreite zu Systemdatenrate verwendet werden, um gegenüber Pfaden zu diskriminieren, die sich mehr als eine Mikrosekunde Pfadverzögerung von einander unterscheiden. Eine Pfadverzögerungsdifferenz von einer Mikrosekunde entspricht einem Differenzpfadabstand von annähernd 1000 Fuß (annähernd 300 m). Die städtische Umgebung liefert typischerweise Differenzpfadverzögerung oberhalb 1 Mikrosekunde und es werden 10-20 Mikrosekunden in manchen Gebieten berichtet.
Bei Schmalbandmodulationssystemen, wie beispielsweise der bei konventionellen Telefonsystemen verwendeten analogen FM-Modulation hat das Vorhandensein von Mehrfachpfaden eine ernsthafte oder starkes Multipfadfading zur Folge.
Mit der Breitband-CDMA-Modulation können jedoch in den Demodulationsverfahren die unterschiedlichen Pfade gegeneinander diskriminiert werden. Diese Diskriminierung reduziert in großem Umfange den Einfluß des Multipfadfading. Das Multipfadfading wird nicht vollständig durch Verwendung der CDMA-Diskriminierungsverfahren eliminiert, da gelegentlich Pfade vorhanden sind mit verzögerten Differenzen von weniger als der PN-Chipdauer für das spezielle System. Signale mit Pfadverzögerungen in dieser Größenordnung können in dem Demodulator nicht diskriminiert werden, was ein gewisses Ausmaß an Fading zur Folge hat.
Es ist daher in solchen Nachrichtensystemen erwünscht, daß irgendeine Form von Diversity vorgesehen wird, die einem System die Reduktion des Fading gestatten würde. Diversity ist eine Möglichkeit zur Verringerung der schädlichen Effekte des Fading. Es gibt drei Hauptarten der Diversity: Zeitdiversity, Frequenzdiversity und Raumdiversity.
Zeit- oder Timediversity kann am besten durch die Verwendung zur Wiederholung (repetition) des zeitlich Ineinandergreifens (time interleaving) und drs Fehlerdetektion und Korrekturkodierens erreichen werden, was eine Form der Repetition ist. Die vorliengende Erfindung verwendet jedes dieser Verfahren als eine Form der Zeitdiversity.
CDMA bietet, da es inhärenterweise ein Breitbandsignal ist, eine Form von Frequenzdiversity durch Spreizen der Signalenergie über eine große oder weite Bandbreite. Daher beeinflußt das frequenzselektive Fading nur einen kleinen Teil der CDMA-Signalbandbreite.
Raum-(space)- oder Pfaddiversity wird dadurch erhalten, daß man Mehrfachsignalpfade durch gleichzeitige Verbindungen (links) von einem Mobilbenutzer zu zwei oder mehr Basisstationen vorsieht. Ferner kann Pfaddiversity dadurch erhalten werden, daß man die Multipfadumgebung durch Spreizspektrumverarbeitung ausnützt, wobei man gestattet, daß ein mit unterschiedlichen Fortpflanzungsverzögerungen ankommendes Signal gesondert empfangen und verarbeitet wird. Beispiele der Pfad- oder der Bahndiversity sind in den US-Patenten-A-5 101 501 und 5 109 390 veranschaulicht.
Die schädlichen Effekte des Fadings können ferner in einem gewissen Umfang in einem CDMA-System durch Steuerung der Sendeleistung kontrolliert werden. Ein Fading, welches die durch die Basisstation von der Mobileinheit empfangenen Leistung vermindert, kann durch Erhöhung der durch die Mobilstation übertragenen Leistung kompensiert werden. Die Leistungssteuerfunktion arbeitet entsprechend einer Timekonstanten. Abhängig von der Zeitkonstanten der Leistungssteuerschleife (Leistungsrückkopplungsschleife) und der Länge der Zeit eines Fadings, kann das System das Fading durch Erhöhen der Sendeleistung der Mobileinheit kompensieren. US-Patent-A-5 056 109 offenbart ein System zur Leistungssteuerung der Basisstation und Mobileinheit.
Das Vorhandensein eines Multipfades oder Mehrfachpfades kann Pfaddiversity bei einem Breitband PN CDMA-System vorsehen. Wenn zwei oder mehr Pfade verfügbar sind, und zwar mit einer Differential- oder Differenzpfadverzögerung größer als eine Chipdauer und so können zwei oder mehr PNEmpfänger verwendet werden, um diese Signale an einer einzigen Basisstation oder Mobileinheit gesondert zu empfangen. Da diese Signale typischerweise Unabhängigkeit hinsichtlich Multipfadfading zeigen, d. h. sie "faden" normalerweise nicht zusammen, können die Ausgangsgrößen der zwei Empfängerdiversity kombiniert werden. Ein Leistungsverlust tritt daher nur auf, wenn beide Empfänger gleichzeitig Fadings erfahren. Somit ist gemäß einem Aspekt der Erfindung vorgesehen, daß zwei oder mehr PN-Empfänger in Kombination mit einer Diversitykombiniervorrichtung vorgesehen sind. Um das Vorhandensein von Mehrpfadsignalen auszunutzen, und zwar zum Zwecke des Überwindens des Fadings, ist es notwendig, eine Wellenform zu benutzen, die die Ausführung von Pfaddiversitykombinationsoperationen gestattet.
Ein Verfahren und System zum Aufbau von PN-Sequenzen, die Orthogonalität zwischen Benutzern vorsehen, so daß die gegenseitige Interferenz reduziert wird, ist in US-A- 5 103 459 offenbart. Die Verwendung dieser Techniken bei der Reduktion gegenseitiger Interferenz gestattet eine höhere Benutzerkapazität und eine bessere Verbindungsleistung. Bei orthogonal PN-Codes ist die Kreuzkorrelation über ein vorbestimmtes Zeitintervall hinweg Null, was keine Interferenz zwischen orthogonalen Codes zur Folge hat, so lange nur die Codezeitrahmen (Code-Zeit-Frames) miteinander zeitlich ausgerichtet sind.
Die oben erwähnten Patente offenbaren ein neues Mehrfachzugriffsverfahren (multiple access technique), wo eine große Anzahl von Mobileinheitstelefonsystembenutzern über Satellitenrepeater oder terrestrische Basisstationen in Verbindung stehen, und zwar unter Verwendung der CDMA Spreizspektrummodulation, die gestattet, daß das Spektrum mehrfach verwendet wird. Das sich ergebende Systemdesign hat eine wesentlich höhere spektrale Effizienz als dies erreicht werden kann unter Verwendung der bekannten Mehrfachzugriffstechniken.
Bei Zellulartelefonsystemen wird ein großes geographisches Gebiet mit Mobiltelefonservice dadurch beliefert, daß man eine Anzahl von Basisstationen installiert, und zwar jede zur Abdeckung einer Zelle positioniert, wobei der Satz von Zellen derart angeordnet ist, daß das gesamte geographische Gebiet abgedeckt wird. Wenn die Dienstleistungsnachfrage die Kapazität übersteigt, die durch einen eine Abdeckung über ein bestimmtes Gebiet vorsehenden Basisstation vorgesehen wird, so werden die Zellen in kleinere Zellen unterteilt und Mehrbasisstationen werden hinzugefügt. Dieser Prozeß wurde in einem Ausmaß durchgeführt, daß einige Hauptgeschäftsgebiete oder - zentren nahezu 400 Basisstationen besitzen.
GB-2 237 706 beschreibt eine Basisstation mit zwei Sendeantennen, die beide das gleiche Signal zu einer Mobilstation aussenden, wobei das Signal über eine Antenne um eine Zeitverzögerungseinheit verzögert ist, um eine d-oder End-Korrelation zwischen den übertragenen Signalen sicherzustellen. Es wird festgestellt, daß es unwahrscheinlich ist, daß Mehrfachpfadfading gleichzeitig in beiden Signalpfaden zur einzigen Antenne der Mobilstation auftritt, wo ein Equalizer, wie beispielsweise ein Viterbi- Equalizer das ursprünglich übertragene Signal aus den zwei überlagerten von der Antenne empfangenen Signalen dekodiert. Diversity wird ohne das Erfordernis von zwei Antennen an der Mobilstation erreicht, wo Raumeinschränkungen dieses wahrscheinlich verhindern würden. Die Basisstation empfängt das von einer einzigen Antenne an der Mobilstation ausgesandte Signal über zwei Signalpfade, die jeweils zu den zwei Antennen der Basisstation führen. Die empfangenen Signale werden durch eine Zeitverzögerung verbunden mit einer dieser Antennen dekorelliert und summiert und zum Zwecke der Dekodierung einem Equalizer zugeführt.
US-A- 5 347 535 beschreibt ein CDMA-Nachrichten oder Verbindungssystem unter Verwendung eines Spreizcodes (spreading code) mit einer Vielzahl von Mobilstationen und mindestens einer Basisstation. Die Mobilstationen und die Basisstation sind mit entsprechenden Empfangsabschnitten ausgerüstet, wobei jeder eine Pfad- oder Bahndiversityfunktion für Reduzierung des Mehrfachpfadfadings hat. Die Basisstation weist eine Anordnungsantenne auf, und zwar mit einer Vielzahl von integrierten Antennenelementen, um einen Abstand beabstandet, der im wesentlichen gleich einer bis mehreren Wellenlängen voneinander ist, um so einen Raumdiversityeffekt zu erzeugen. Eine Vielzahl von Verzögerungsvorrichtungen ist mit den entspre chenden Antennenelementen gekoppelt, um an die Signale Zeitverzögerung anzulegen, die durch die entsprechenden Antennenelemente laufen. Die Zeitverzögerungen sind unterschiedlich voneinander, und zwar um eine Symbolperiode des Spreizcodes oder mehr.
Bei einer weiteren Entwicklung der Zellulartelefonidee ist es erwünscht, eine Anzahl von sehr kleinen Zellen, die als Mikrozellen bezeichnet werden, vorzusehen, die das Abdecken eines sehr begrenzten geographischen Gebietes vorsehen würden. Üblicherweise sieht man diese Gebiete als begrenzt auf einem Stock in einem Bürogebäude an und der mobile Telefondienst kann als ein leitungsloses Telefonsystem angesehen werden, das mit dem mobilen Zellulartelefonsystem kompatibel und nicht kompatibel sein kann. Der Hintergrund für das Vorsehen einer solchen Dienstleistung ist ähnlich wie die Begründung für die Verwendung von privaten Nebenstellenanlagen (PBX-Sytemen = Private Branch Exchange-Systemen) in Büros. Solche Systeme sehen einen preiswerten Telefondienst vor, und zwar für eine große Anzahl von Anrufen zwischen Telefonen innerhalb des Geschäftes, wobei ein vereinfachtes Wählverfahren für die internen Telefonnummern vorliegt. Wenige Leitungen sind ebenfalls vorgesehen, um die Nebenstellenanlage mit dem öffentlilchen Telefonsystem zu verbinden, was die Durchführung von Anrufen und auch den Empfang von Anrufen zwischen Telefonen der Nebenstellenanlage und irgendwo anderes angeordneten Telefonen ermöglicht. Für das Mikrozellensystem ist es erwünscht, ein ähnliches Serviceniveau vorzusehen mit dem zusätzlichen Merkmal des schnurlosen Betriebs überall innerhalb des Betriebsgebiets der Nebenstellenanlage.
Bei im Innneren zu verwendenden Nachrichtensystemen (indoor communication system) sind die Pfadverzögerungen typischerweise mit ihrer Dauer wesentlich kürzer, als dies bei dem außen zu verwendenden Nachrichtensystem auftritt. In Gebäuden und anderen Innenanwendungen, wo "Innen"-Nachrichtensysteme verwendet werden, ist es notwendig, eine Form von Diversity vorzusehen, die die Diskriminierung zwischen Mehrpfadsignalen ermöglicht.
US-Patent-A-5 437 055 beschreibt ein System zur Verringerung des Fadings im Digitalnachrichtensystem. Das hier angesprochen& Problem besteht darin, daß tiefe Signalnullen dann auftreten, wenn Signale von Mehrfachpfaden präzise in Amplitude und Phase ausgerichtet sind, was das Signal an der Empfangsantenne auslöscht und ein Fading erzeugt. Bei einem "Innen"-System kann die Bewegung entweder eines Senders oder Empfängers über eine kurze Distanz ein Fading von der interessierenden Frequenz bewirken. Die Lösung besteht in einem System, welches eine tatsächliche oder angenommene Bewegung einer Antenne derart vorsieht, daß die Effekte des Fadings über ein Zeitintervall hinweg ausgemittelt werden können. Die Signalverarbeitungsfähigkeit von modernen Digitaltransceivern kann Fehler korrigieren infolge von sich mit der Zeit verändernden Fadings unter Verwendung des beschriebenen Systems. Somit kann ein das beschriebene System verwendendes Dualantennenelement Diversityempfangs- und Sendepfade zur Aufrechterhaltung der Kapazität vorsehen. Es wird festgestellt, daß das beschriebene System auch eine verbesserte Kapazität infolge erhöhter Stabilität bei der Leistungssteuerung vorsehen kann.
Das durch die offenbarte Erfindung gelöste Hauptproblem ist das Vorsehen eines einfachen Antennensytems, welches eine hohe Kapazität, einfache Installation, gute Abdeckung und ausgezeichnete Leistungsfähigkeit vorsieht. Ein anderes durch die vorliegende Erfindung gelöstes Problem besteht darin, daß es die obige Abdeckung erreicht, wobei die Kompatibilität mit mobilem Zellensystem beibehalten wird, wobei vom mobilen System eine vernachlässigbare Kapazitätsgröße weggenommen wird. Dies wird bei der offenbarten Erfindung dadurch erreicht, daß man die Kapazitätseigenschaften von CDMA mit einem neuen Distributions-Antennendesign kombiniert, das die Strahlung auf ein sehr begrenztes sorgfältig gesteuertes Gebiet begrenzt.
Die Implementierung von Spreizspektrumkommunikationstechniken, insbesondere CDMA-Techniken in einer Innen- raumumgebung sieht Merkmale vor, die die Systemzuverlässigkeit und Kapazität gegenüber anderen Nachrichtensystemen außerordentlich beträchtlich vergrößern.
CDMA-Techniken, wie erwähnt, machen es ferner möglich, Probleme, wie beispielsweise Fading und Interferenz einfach zu überwinden. Demgemäß fördern CDMA-Techniken eine größere Frequenzwiederverwendung, was somit eine beträchtliche Erhöhung der Anzahl von Systembenutzern be deutet.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Erfindung wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 definiert, wobei die kennzeichnenden Merkmale die Erfindung gegenüber der Lehre von GB-A-2 237 706 unterscheiden. Weitere Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Ein Schlüsselaspekt bei dem Einsatz von Innenraumnachrichtensystemen ist die Verwendung des Dualsatzes von verteilten Antennen gemäß der Erfindung. Bei diesem Konzept werden zwei Sätze von Antennen mit einem gemeinsamen Signal gespeist, und zwar nur mit Zeitverzögerungsverarbeitung zur Unterscheidung der Signale. Die Sendeausgangsgröße der Basisstation wird in eine Reihe von Antennenelementen eingespeist, beispielsweise mit einem Koaxialkabel. Die Antennenelemente sind unter Verwendung von Leistungsteilern mit dem Kabel verbunden. Die sich ergebenden Signale können nach Notwendigkeit verstärkt und Frequenz-umgewandelt in die Antennen eingespeist werden. Die hervorstechenden Nerkmale des verteilten Antennenkonzepts sind die folgenden: (1) einfache und preiswerte Dualantennenknotenkonstruktion; (2) benachbarte Antennen besitzen Zeitverzögerungen, eingefügt in die Speisestruktur derart, daß von benachbarten Antennen empfangene und übertragene Signale durch PN Temporalverarbeitung (PN- temporal processing) unterscheidbar sind; (3) Ausnützung der Direktsequenzfähigkeit von CDMA's zur Diskriminierung gegenüber Mehrfachpfad; und (4) beabsichtigte Multipfadschaffung, was die Diskriminationskriterien erfüllt.
Erfindungsgemäß werden zwei Sätze von Antennenkabeln parallel positioniert, auf welche Weise eine Reihe von Knoten aus zwei Antennenelementen geschaffen werden. Signale übertragen von Antennen unterschiedliche Antennenelemente an einem gemeinsamen Knoten, liefern unterschiedliche Verzögerungspfade zwischen der Basisstation und der Antenne. Die Antennenelemente können eine Herunterumwandlungsschaltung (down conversion circuitry) aufweisen, auf welche Weise die Kabelpfadverluste vermindert werden, und zwar zwischen den Antennenelementen und der Basistation, was die Verwendung von ohne weiteres verfügbaren SAW-Vorrichtungen als Verzögerungselementen gestattet.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß zum Zwecke der Installation wenig Ingeneurarbeit speziell am Einsatzplatz erforderlich ist. Normalerweise wird die Antennenplazierung durch physikalische Einschränkungen bestimmt, und zwar zusammen mit dem Erfordernis, daß jede Stelle, die (Telefon) Dienste wünscht mit einem Satz von zwei Antennen abgedeckt werden muß. Es gibt kein Problem hinsichtlich der Überlappung der Antennenmuster. In der Tat ist eine Überlappungsabdeckung erwünscht, insofern als sie Diversityoperationen für alle Anschlüsse in dem Überlappungsgebiet vorsieht. Überlappung ist jedoch nicht erforderlich.
Die Vorteile des verteilten Antennenkonzepts sind klar, wenn man die inhärente Einfachheit der Basisstationsausrüstung betrachtet, die erforderlich ist, um Innenraumverbindungen derart vorzusehen, wie Zellulartelefon, PCS, drahtlose Nebenstellenanlagen, drahtlose örtliche Schleifen oder drahtlose Haustelefone.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Merkmale, Ziele und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der ins einzelne gehenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 eine Darstellung eines beispielhaften Antennenmusters für ein verteiltes Antennensystem gemäß der Erfindung;
Fig. 2 ein Blockdiagramm eines beispielhaften Basis-Dual- Element-Verteilungsantennensystems und einer Basisstationinterface;
Fig. 3 ein Blockdiagramm eines beispielhaften E-Strukturelement-Verteilungsantennensystems (E-structure element distributed antenna system) als Alternative zu Fig. 2;
Fig. 4 ein Blockdiagramm einer beispielhaften Implementierung eines entfernten oder Mobileinheitstransceivers (Sender/Empfänger);
Fig. 5 ein Blockdiagramm eines beispielhaften Basis-Dual- Element-Verteilungsantennensystems mit einer alternativen Basisstationinterface;
Fig. 6 ein Blockdiagramm einer beispielhaften Mikrozellenbassisstation;
Fig. 7 ein Blockdiagramm eines Dualelement-Verteilungsantennensystems unter Verwendung einer Aktivelementstruktur;
Fig. 8 ein alternatives Blockdiagramm eines Dualelement-Verteilungsantennensystems unter Verwendung einer Aktivelementstruktur;
Fig. 9 ein Blockdiagramm eines beispielhaften Basis-Dualelement-Verteilungsantennensystems aus drei parallelen Anordnungen von Antennen;
Fig.10 ein Blockdiagramm einer beispielhaften Platzierung eines Dualelement-Verteilungsantennensystems, welches eine Vielzahl von parallelen Anordnungen aufweist; und
Fig.11 ein Blockdiagramm eines Dualelement-Verteilungsantennensystems, welches zwei parallele Anordnungen von Antennen aufweist und eine Basisstation besitzt mit mehreren unabhängigen Empfängern.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Ein einziger Satz von Antennen und Verzögerungselementen sieht die einfachste Implementierung der verteilten Antennenfunktion vor. Einzelheiten des einzelnen Satzes von Antennen sind in US-Patent-A-5 280 472, welches oben erwähnt wurde, offenbart. Ein System, welches einen einzigen Satz von Antennen verwendet, kann jedoch Betriebsqualitältsverminderungen zeigen, die durch einen Dualsatz von Antennen vermieden werden können. Ein CDMA-System verwendet, um eine hohe Kapazität zu erreichen, einen strikten Leistungssteuermechanismus. Jede Mobileinheit überträgt genug Leistung, um mit der Antenne mit dem geringsten Pfadverlust zur Mobileinheit in Verbindung zu treten. Verbindungen mit allen anderen Antennen haben somit weniger als die optimale Energie.
Die Effekte des Mehrpfadfadings können eine momentane Serviceverschlechterung bewirken, wenn eine Mobileinheit in enger Nachbarschaft zu einer ersten Antenne und mit einem großen Abstand von den anderen Antennen positioniert ist. Unter dieser Bedingung überträgt die Mobileinheit genug Leistung zur Kommunikation oder Nachrichtenübermittlung mit der ersten Antenne, aber nicht genug Leistung zur zuverlässigen Kommunikation mit entfernt gelegenen Antennen. Wenn in einem solchen Zustand die Mobileinheit ein starkes Multipfadfading bezüglich der ersten Antenne erfahren würde, so kann der reduzierte Signalpegel an der ersten Antenne und der niedrige Signalpegel an den entfernt gelegenen Antennen eine Verschlechterung des Betriebs oder Services zur Folge haben. Die Kommunikation oder Nachrichtenübermittlung zwischen der Basisstation und der Mobileinheit würde so lange unteroptimal bleiben, bis die Leistungssteuerschleife (Leistungssteuerrückkopplung) die Sendeleistung von der Mobileinheit erhöht oder bis die Mobileinheit zur Vermeidung des Mehrfachpfadfadings bewegt wird.
Die in der oben beschriebenen Weise hervorgerufene suboptimale Leistungsfähigkeit kann dadurch verbessert werden, daß an jedem Knoten zwei Antennen angeordnet werden. Somit hat im Gegensatz zu gleichmäßig verteilten Einzelantennen die Mobileinheit im allgemeinen einen gleichen Abstand und somit Pfadverlust zwischen Paaren von zusammen angeordneten Antennen. Wenn die Mobileinheit in enger Nachbarschaft zu einem Paar von zusammen angeordneten Antennen positioniert ist und mit einem großen Abstand von anderen Antennen positioniert ist, und wenn die Mobileinheit abrupt ein starkes Multipfadfading bezüglich einer der gemeinsam angeordneten Antennen erfährt, so sollte die zweite zusammen angeordnete Antenne hinreichend Signalpegel aufweisen, um die Verbindung oder Übertragung mit der Mobileinheit ohne Verschlechterung beizubehalten.
Um den maximalen Nutzen der vorliegenden Erfindung zu erhalten, sollten die zusammen angeordneten Antennen eine Unabhängigkeit hinsichtlich des Fadings zeigen, was bedeutet, daß die Wahrscheinlichkeit des Auftretens eines starken Fadings für beide Antennen an der gleichen Mobileinheitsstelle klein ist. Um unabhängiges Fading zu erhalten, ist ein Diversitätsausmaß oder ein Diversitätsgrad zwischen zusammen angeordneten (collocated) erforderlich.
Eine Möglichkeit zur Erreichung von Diversity in zusammen angeordneten Antennen besteht darin, die Antennen mit einem gewissen Abstand voneinander anzuordnen. Der Abstand sollte es den beiden Antennen gestatten, im wesentlichen die gleiche Gebietsabdeckung vorzusehen, wobei sie weit genug voneinander angeordnet sind, um unabhängiges Fading vorzusehen. Das Anordnen von zwei Antennen an einer Basisstation zum Erhalt von Diversity ist übliche Praxis bei makrozellularen Systemen. In einem makrozellularen System werden zwei Antennen mit relativ großen Abdeckgebieten im allgemeinen in der Größenordnung von mehreren Meilen an einer Basisstation angeordnet. Typischerweise werden die Antennen ungefähr 10 bis 20 Wellenllängen (ungefähr 6 bis 12 Fuß bei der gebräuchlichsten für Zellularübertragung verwendeten Frequenzen) von einander angeordnet um Pfad- oder Bahndiversität (Diversity) und somit Unabhängigkeit hinsichtlich Fading zu erhalten.
Ein zweites Verfahren zum Erreichen von Diversität in zusammen angeordneten Antennen besteht darin, jeder Antenne eines Satzes von zusammen angeordneten Antennen mit einer unterschiedlichen Polarisation, wie beispielsweise vertikalen und horizontalen Polarisation auszustatten. Eine übliche Innenraumumgebung ist in drei Dimensionen begrenzt. Eine Mobileinheit innerhalb einer drei-dimensionalen Struktur hat unterschiedliche Signalpfade zu/von einer festen Antenne mit Mehrfachreflexionen von den Oberflächen der Struktur oder der Bauteile. Abhängig von den dabei auftretenden Winkeln kann jede Reflexion eines Signals die Polarisation des reflektierten signals verdrehen. Daher bilden zwei Signale mit unterschiedlicher Polarisation, die von dem gleichen Satz von Oberflächen reflektiert werden, zwei Signalpfade mit unterschiedlichen Phasencharakteristika. Da die Signale unterschiedliche Phasencharakteristika besitzen, haben sie auch unterschiedliche Fadingeigenschaften. Infolge dieses Vorgangs besitzen zwei zusammen angeordnete Antennen, wo die Antennen zwei unterschiedliche Polarisationen besitzen, ein hohes Ausmaß an Unabhängigkeit hinsichtlich Fading, selbst wenn die Antennen dicht zueinander angeordnet sind.
Fig. 1 liefert eine Veranschaulichung eines beispielhaften Antennenmusters für einen Dualsatz von Antennen ausgebildet gemäß der Erfindung. Das in Fig. 1 dargestellte Antennenmuster wird durch zwei Reihen oder Serien von omnidirektionalen Antennen erzeugt. Jeder Satz von Antennen (30A-J und 35A-J) definiert ein Antennenmuster 40A-J, das vorzugsweise mit dem Muster von benachbarten Antennen überlappt. Beispielsweise definieren die Antennen 30A und 35A das Antennenmuster 40A. Benachbarte Antennen beziehen sich auf Antennen mit überlappenden oder angrenzenden Antennenmustern, die nicht zusammen angeordnete Antennen an einem gemeinsamen Knoten (Knoten = NODE) sind. Das Überlappen von Mustern liefert eine kontinuierliche Antennenabdeckung für ein gewünschtes Gebiet. Die zwei Sätze von Antennen sind in Serie in einer beispielhaften Art und Weise gekoppelt. Der erste Antennensatz ist wie durch Linie 10 angezeigt gekoppelt. Der zweite Antennensatz ist wie durch Linie 20 gezeigt gekoppelt. Der zweite Antennensatz ist annähernd parallel mit dem ersten Antennensatz, so daß jede Antenne des ersten Satzes zusammen angeordnet ist mit einer Antenne des zweiten Satzes.
Wie zuvor erwähnt, ist die Steuerung der Signalleistung ein wichtiger Aspekt eines CDMA-Telefonsystems, um eine hohe Benutzerkapazität zu realisieren. Eine konventionelle omnidirektionelle (in alle Richtungen abstrahlende) Antenne strahlt ein Signal grob gesagt gleichmäßig in alle Richtungen. Die Signalstärke wird mit dem Radialabstand gegenüber der Antenne vermindert, und zwar entsprechend den Fortpflanzungscharakteristika der physikalischen oder körperlichen Umgebung. Die Fortpflanzungscharakteristika können sich gemäß dem umgekehrten Quadrat oder dem "hoch 5,5"-Wert des Radialabstandes zwischen der Mobileinheit und den festen Antennen ändern.
Eine Basisstation (BASE STATION), die ausgelegt ist, um einen bestimmten Radius zu bedienen, muß einen hinreichenden Leistungspegel übertragen, so daß eine Mobileinheit an dem Rand, der durch die Basisstation abgedeckten Zellen einen adäquaten Signalleistungspegel empfängt. Mobileinheiten, die näher sind als der Rand der Zelle, empfangen einen größeren als den adäquaten Signalpegel. Richtantennenstrahlen können unter Verwendung verschiedener bekannter Verfahren gebildet werden. Die Bildung von Richtstrahlen ändert jedoch nicht das Fortpflanzungsgesetz. Die Abdeckung eines gewünschten Gebietes durch ein Signal kann dadurch erhalten werden, daß man eine Kombination von Antennenmuster, Antennenanordnung und Sendeleistung vorsieht.
Die Verwendung eines verteilten Antennensystems (Verteilungsantennensystems) liefert das gewünschte Antennenmuster, wie beispielsweise die Abdeckung eines Gangs eines Gebäudes, wobei jedes Antennenelement eine begrenzte Abdeckung vorsieht. Beim Vorsehen einer begrenzten Antennenabdeckung ist die zum Erreichen einer Mobileinheit innerhalb eines kleineren Abdeckgebietes erforderliche Leistung entsprechend reduziert, da der Fortpflanzungsverlust reduziert wird.
Es besteht auch ein Problem hinsichtlich Mehrfachantennen, die alle das gleiche Signal abstrahlen. Es können Gebiete auftreten, und zwar insbesondere nahe Punkten, die den gleichen Abstand gegenüber zwei oder mehr Antennen besitzen, wo Signale von zwei Antennen empfangen werden können, die einander auslöschen. Punkte, wo das Signal ausgelöscht werden könnte, sind um annähernd eine halbe Wellenlänge voneinander getrennt. Bei 850 MHz beträgt dies 17,6 cm oder ungefähr 7 Zoll. Wenn zwei Signale an der Empfangsantenne mit einer gleichen Stärke, aber entgegengesetzter Phase ankommen, so können sie sich auslöschen. Dies ist im wesentlichen durch den Menschen hervorgerufenes Mehrpfadfading. wie mit dem natürlichen Mehrpfadfading ist Diversity das beste Verfahren, um den Einfluß des Fadings zu verringern. Die CDMA-Systemkonstruktion oder Auslegung sieht verschiedene Diversityverfahren vor zur Abschwächung des Mehrfachpfadfadings.
Die oben genannten Patente offenbaren ein zellulares Telefonsystem, das eine CDMA-Modulation mit einer 1,25 MHz Bandbreite verwendet, Mehrfachformen von Diversity und sehr sorgfältige Sendeleistungssteuerung. Ein Verfahren zur Ausnutzung der Diversität ist das Vorsehen einer "rake" (Rechen)-Empfängerarchitektur, in der Mehrfachempfänger vorgesehen sind, deren jeder in der Lage ist, ein Signal zu empfangen, das ein unterschiedlicher Pfad durchlaufen hat und daher eine unterschiedliche Verzögerung zeigt. Umfaßt wird dabei ein gesonderter Searcher(Such) Empfänger, der kontinuierlich die Zeitdomäne abtastet und nach dem besten Pfaden sucht und die Mehrfachdatenempfänger demgemäß zuordnet.
Ein weiteres Diversitätsverfahren ist die Pfad- oder Bahndiversität. Bei der Pfaddiversität wird das Signal von Mehrfachantennen abgestrahlt, was mehr als einen Fortpflanzungspfad vorsieht. Wenn zwei oder mehr Antennen akzeptable Verbindungspfade zum Mobileinheitsempfänger vorsehen, dann kann eine Fadingabschwächung durch Pfaddiversität erhalten werden.
In dem Mikrozellensystem ist es erwünscht, Mehrfachantennen vorzusehen, um eine Abdeckung in einem gewünschten Abdeckgebiet vorzusehen, wobei aber die Kapazitätsanforderung für das System es nicht erforderlich macht, daß jede Antenne für einen gesonderten Satz von Signalen, wie in einem konventionellen zellularen System beliefert wird. Stattdessen ist es zur Minimierung der Kosten und der Komplexität des Systems erwünscht, einige oder alle Antennen im Mikrozellensystem mit den gleichen HF-Signalen zu bespeisen. In Gebieten des Mikrozellensystems, wo gute Pfade zu zwei oder mehr der Antennen möglich sind, kann dann Pfaddiversität erhalten werden.
Was erwünscht ist, ist eine einfache kostengünstige Möglichkeit zur Unterscheidung der die unterschiedlichen Antennen speisenden Signale ohne in signifikanter Weise die Komplexität des Systems zu erhöhen. Das erfindungsgemäße Verfahren dafür besteht in der Hinzufügung von Verzögerungselementen in die Einspeiseleitungen zwischen dem Basisstationstransceiver und den Antennenelementen innerhalb einer Anordnung von Antennen.
Fig. 2 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel unter Verwendung eines Dualsatzes von Antennen mit Verzö-gerungselementen. Die Basisstation (BASE STATION) 100 liefert Signale an und nimmt auf Signale von der Antennenanordnung an, die Knoten (NODE) 200A-200N aufweist. Analogtransmitter oder Analogsender (ANALOG TRANSMITTER) 120 liefert das HF-Signal zur Übertragung durch die verteilte Antennenanordnung. Das Signal wird aufgespalten, um zwei Signale zu bilden zur Übertragung durch die Parallelpfade durch Splitter oder Teiler 160. Der erste Übertragungsoder Sendepfad wird durch Verzögerungselemente 150 verzögert und dann mit dem ersten Empfangspfad durch Combiner 140 gekoppelt, der durch einen Duplexer ersetzt werden kann. Der zweite Übertragungspfad ist direkt mit dem zweiten Empfangspfad durch Combiner 170 gekoppelt, der durch einen Duplexer ersetzt werden kann. Der Combiner 180 summiert die zwei Empfangspfade, von denen der eine durch Verzögerungselemente 155 verzögert ist, und der Analogempfänger (ANALOG RECEIVER) 110 empfängt das ankommende HF-Signal zur Verarbeitung.
Die kombinierten Empfangs- und Sendesignale werden kabelmäßig über Verteilungskabel 130 und 132 zum ersten Knoten 200A geleitet, der zwei Verteilungselemente 190 aufweist. Jedes Element 190 weist einen Koppler 192 auf, um einen Teil des Signals zwischen Antenne 196 und einem entsprechenden Verteilungskabel 130 oder 132 zu koppeln. Jedes Element 190 weist auch ein Verzögerungselement 194 auf zur Verzögerung von Signalen und zum Vorsehen von Diversität von anderen Antennenelementen am Verteilungskabel 130 oder 132. Verzögerungselement 150 liefert die Diversity von Signalen an gemeinsam angeordnete Antennen an einem gemeinsamen Knoten. Verzögerungselement 194 liefert Zeitdiversity von Signalen von benachbarten Antennen. Um vollständige Zeitdiversity in jeder benachbarten Antenne beizubehalten, sollte die Verzögerungszeit des Verzögerungselements 194 unterschiedlich von der Verzögerungszeit des Verzögerungselements 150 sein. Eine beispielhafte Beziehung der Verzögerungsperiode der Verzögerungselemente 150 und 194 ist derart, daß die Verzögerung zwischen der Basisstation und jeder Antenne im System unterschiedlich von mindestens einer Chipdauer ist. Die Differenz der Verzögerung kann dadurch erreicht werden, daß man die Verzögerungszeit des Elements 150 als größer auswählt als die Summe der Verzögerung eines einzigen Pfades (beispielsweise ist die Verzögerung des Elementes 150 N- mal die Verzögerung des Elements 194). Es kann auch erreicht werden durch Auswahl der Verzögerungszeit des Elements 150 als ein geeignetes Subvielfaches des Verzögerungselementes 194 (beispielsweise ist die Verzögerung des Elements 150 gleich ein Chipdauer und die Verzögerung des Elementes 194 ist zwei Chipdauern). Ein zweiter Knoten 200B, der gleichartige Elemente enthält, ist kaskadenartig in Serie mit dem ersten Knoten 200A geschaltet. Der Satz von Antennen setzt sich in dieser Weise für die Länge der Dualsätze fort.
Ein alternatives Ausführungsbeispiel zu Fig. 2 ist in Fig. 3 gezeigt. Fig. 3 besitzt eine E-Struktur, während die gleiche Funktion wie die Parallelstruktur der Fig. 2 ausgeführt wird. Innerhalb der Basisstation 102 sind Analogsender (ANALOG TRANSMITTER) 240 und Analogempfänger (ANALOG RECEIVER) 250 durch Combiner 260 mit Verteilungskabel 230 gekoppelt. Jeder Knoten der E-Struktur weist einen ersten Koppler 212 auf, der Signale zwischen Verteilungskabel 230 und Antenne 218 koppelt. Ein zweiter Koppler 214 koppelt Signale zwischen Verteilungskabel 230 und zweiter Antenne 222 über Verzögerungselement 220. Das Verzögerungselement 220 wird dazu verwendet, um Zeitdiversity am Knoten 210A zwischen Antenne 218 und 222 vorzusehen. Ein Zeitverzögerungselement 216 ist in Serie mit Kabel 230 angeordnet und liefert Diversity zwischen Knoten, beispielsweise zwischen Knoten 210A und 210B. Die Komponenten 212-222 können innerhalb jeden Knotens rearrangiert werden, und zwar in unterschiedlichen Arten zur Durchführung der gleichen Basisfunktion.
Wenn die oben beschriebenen Mehrfachantennensysteme mit Verzögerungsleitungen in den Speisemitteln versehen werden derart, daß das Signal von jeder Antenne um mindestens eine Chipdauer gegenüber seinem Nachbarn verzögert ist, dann gestattet die Mehrfachempfängerarchitektur der Mobileinheiten, daß das Signal von jeder Antenne gesondert empfangen wird und kohärent in der Weise kombiniert wird, daß eine Auslöschung nicht auftritt. In der Tat kann das Fading infolge anderer Reflexionen in der Umgebung dadurch stark vermindert werden, daß man das offenbarte Verfahren anwendet, da eine Form von Pfaddiversität oder -diversity vorgesehen wird.
Die Mobileinheiten enthalten einen oder mehrere Datenempfänger und einen Searcherempfänger. Der Searcherempfänger tastet die Zeitdomäne ab und bestimmt, welche Pfade existieren und welche die stärksten Pfade sind. Die verfügbaren Datenempfänger werden dann zugeordnet, um die Signale zu demodulieren, die auf den stärksten verfügbaren Pfaden laufen. Die Basisstation-(BASE STATION)-Empfänger enthalten eine ähnliche Möglichkeit.
Fig. 4 veranschaulicht als Blockdiagramm ein beispielhaftes Mobileinheit-CDMA-Telefongerät. Die Mobileinheit weist eine Antenne (ANTENNA) 300 auf, die über einen Duplexer (DUPLEXER) 302 mit einem Analogempfänger (ANALOG RECEIVER) 304 und Sendeleistungsverstärker (TRANSMIT PO- WER AMPLIFIER) 306 gekoppelt ist.
Der Empfänger 304 empfängt RF- bzw. HF-Frequenzsignale vom Duplexer 302 zur Verstärkung und zur Frequenzherabkonversion. Die Signale werden auch gefiltert und digitalisiert zur Lieferung an Digitaldatenempfänger (DIGITAL DATA RECEIVER) 310A-310N und Searcherempfänger (SEARCHER RECEIVER) 314. Weitere Einzelheiten eines beispielhaften Ausführungsbeispiels der Empfänger 304, 310A-310N und 314 sind in dem oben erwähnten US-Patenten US-A-5 103 459 und 5 109 390 beschrieben.
Der Empfänger 304 führt auch eine Leistungssteuerfunktion aus, und zwar zur Einstellung der Sendeleistung der Mobileinheit. Der Empfänger 304 erzeugt ein analoges Leistungssteuersignal, das an die Sendeleistungssteuerschaltung (TRANSMIT POWER CONTROL CIRCUITRY) 308 geliefert wird.
Das digitalisierte Signal am Ausgang des Analogempfängers 304 kann die Signale von vielen laufenden Anrufen empfangen, und zwar zusammen mit den Pilotträgern, die durch die laufende Basisstation und alle Nachbarbasisstationen übertragen oder gesendet werden. Die Funktion der Empfänger 310A-310N besteht darin, die Proben (samples) mit der richtigen PN-Sequenz zu korrelieren. Dieser Korrelationprozeß liefert eine Eigenschaft, die in diesem Fachgebiet als "processing gain" (Verarbeitgungsgewinn oder Verstärkung) bekannt ist, der das Signal-zu-Differenzverhältnis des Signals erhöht, welches der richtigen PN-Sequenz entspricht, wobei andere Signale nicht erhöht werden. Die Korrelationsausgangsgröße wird sodann synchron unter Verwendung des Pilotträgers von der dichtesten Basisstation detektiert, und zwar als eine Trägerphasenreferenz. Das Ergebnis dieses Detektionsprozesses ist eine Folge von kodierten Datensymbolen.
Eine Eigenschaft der PN-Sequenz, wie sie gemäß der Erfindung verwendet wird, besteht darin, daß Diskriminierung gegenüber Mehrfachsignalen vorgesehen wird. Wenn das Signal am mobilen Empfänger nach Durchlaufen von mehr als einem Pfad ankommt, oder gemäß der vorliegenden Erfindung durch mehr als eine Antenne, so gibt es eine Differenz bei der Empfangszeit des Signals. Wenn diese Zeitdifferenz ein Chipdauer übersteigt, dann diskriminiert der Korrelationsprozeß zwischen den Signalen. Der Datenempfänger kann entweder das früher oder das später ankommende Signal verfolgen und demodulieren. Wenn zwei oder mehr Datenempfänger typischerweise drei Datenempfänger vorgesehen sind, dann können mehrfache unabhängige Pfade verfolgt und parallel verarbeitet werden.
Der Searcher oder Suchempfänger 314 tastet kontinuierlich unter der Steuerung des Steuerprozessors (CONTROL PROCES- SOR) 316 die Zeitdomäne ab, und zwar um die Nominalzeit des empfangenen Pilotsignals der Basisstation herum, und zwar im Hinblick auf weitere Multipfadpilotsignale. Der Empfänger 314 mißt die Stärke ihres Empfangs einer gewünschten Wellenform zu Zeiten, die sich von der Nominalzeit unterscheiden. Der Empfänger 314 vergleicht die Signalstärke bei den empfangenen Signalen. Der Empfänger 314 liefert ein Signalstärkesignal an den Steuerprozessor 316, welches die stärksten Signale anzeigt. Der Prozessor 316 liefert Steuersignale an Datenempfänger 310A-310N für jeden zur Verarbeitung eines unterschiedlichen der stärksten Signale.
Die Ausgangsgrößen der Empfänger 310A-310N werden an die Diversity-Combiner und Decoderschaltung (DIVERSITY COMBI- NER & DECODER CIRCUITRY) 318 angelegt. Die Diversity-Combinerschaltung ist enthalten innerhalb der Schaltung 318 und stellt die Zeitsteuerung der zwei Ströme von empfangenen Symbolen in Ausrichtung ein und addiert sie zusammen. Dieser Additionsprozeß kann durch Multiplizieren der zwei Ströme mit einer Zahl entsprechend der relativen Signalstärke der zwei Ströme durchgeführt werden. Diese Operation kann als ein Maximalverhältnisdiversity-Combiner betrachtet werden. Der sich ergebende kombinierte Signalstrom wird sodann dekodiert, und zwar unter Verwendung eines Vorwärtsfehlerkorrektur-(forward error correction = FEC)-Dekodierers der auch innerhalb der Schaltung 318 enthalten ist. Die übliche digitale Basisbandausrüstung ist ein digitales Vocodersystem. Das CDMA-System ist derart ausgelegt, daß die verschiedensten unterschiedlichen Vocoderkonstruktionen verwendet werden können.
Die Basisbandschaltung (USER DIGITAL BASEBAND CIRCUITRY) 320 weist typischerweise einen (nicht gezeigten) Digitalvocoder auf, der in seiner Bauart mit variabler Rate sein kann. Die Basisbandschaltung 320 dient ferner als ein Interface mit einem Handapparat oder irgendeiner anderen Art einer periphären Vorrichtung. Die Basisbandschaltung 320 liefert Ausgangsinformationssignale an den Benutzer entsprechend der von Schaltung 318 gelieferten Information.
In der Mobileinheit-zu-Basisstationsverbindung (Rückverbindung) werden Analogsprachsignale des Benutzers typischerweise durch einen Handapparat als Eingang zur Basisbandschaltung 320 vorgesehen. Die Basisbandschaltung 320 weist einen (nicht gezeigten) Analog-zu-Digital-(A/D)- Wandler auf, der das Analogsignal in Digitalform umwandelt. Das Digitalsignal wird an den Digitalvocoder geliefert, wo es Kodiert wird. Die Vocoderausgangsgröße wird an eine Vorwärtsfehlerkorrektur-(FEC)-Kodierschaltung (nicht gezeigt) geliefert. In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel wird die Fehlerkorrekturkodierung in einem Konvolutionskodierschema ausgeführt. Das digitalisierte kodierte Signal wird von der Basisbandschaltung 320 an den Sendemodulator (TRANSMIT MODULATOR) 322 abgegeben.
Der Sendemodulator 322 Kodiert die Sendedaten, in beispielhaften Ausführungsbeispiel ein 64-ary-Orthogonalsignalverfahren, basierend auf Walsh-Codes, und moduliert dann das kodierte Signal auf ein PN-Trägersignal dessen PN-Sequenz allen Mobileinheiten gemeinsam ist, aber eine unterschiedliche Codephase besitzt, und zwar versetzt zugewiesen der Mobilstation für den Anruf. Alternativ kann die PN-Sequenz gemäß der zugewiesenen Adressenfunktion zu dem Anruf gewählt werden. Die PN-Sequenz wird durch Steuerprozessor 316 bestimmt, und zwar aus der Aufrufeinstellinformation, die durch die Basisstation übertragen wird und durch Empfänger 310A-310N und Steuerprozessor 316 dekodiert wird. Der Steuerprozessor 316 liefert PN-Sequenzinformation an den Sendemodulator 322 und an Empfänger 310A-310N für die Anrufdekodierung. Als eine weitere Einzelheit kann ein äußerer PN-Code auf dem PN-Spreizsignal verwendet werden. Weitere Einzelheiten hinsichtlich der Datenmodulation sind in dem US-Patent US-A-5 103 459 offenbart.
Der Sendemodulator 322 wandelt ferner das modulierte Signal in Analogform um zur Modulation auf einen IF-(ZF)- Träger. Die IF- bzw. ZF-Signalaugangsgröße vom Sendemodulator 322 wird an die Sendeleistungssteuerschaltung 308 geliefert. In der Schaltung 308 wird die Sendesignalleistung durch das Analogleistungssteuersignal geliefert vom Empfänger 304 gesteuert. Durch die Mikrozellenbasisstation übertragene Steuerbits in deren Form von Leistungseinstellbefehlen werden durch die Datenempfänger 310A-310N verarbeitet und an Steuerprozessor 316 geliefert. Diese Leistungseinstellbefehle werden durch den Steuerprozessor 316 verwendet bei der Einstellung des Leistungspegels in der Mobileinheitsendung. Infolge dieser Befehle erzeugt der Steuerprozessor 316 ein digitales Leistungssteuersignal, das an die Schaltung 308 geliefert wird. Weitere Information hinssichtlich der Beziehung der Empfänger 310A-310N und 314, Steuerprozessor 316 und Sendeleistungssteuerung 308 bezüglich der Leistungssteuerung sind aus dem genanten US-Patent US-A-5 056 109 zu entnehmen.
Die Sendeleistungssteuerschaltung 308 gibt das leistungsgesteuerte modulierte Signal an die Sendeleistungsverstärkungsschaltung 306 ab. Die Schaltung 306 verstärkt und wandelt das IF- bzw. ZF-Signal in eine HF-Frequenz um. Die Schaltung 306 weist einen Verstärker auf, der die Leitung auf einen endgültigen Ausgangspegel verstärkt. Das beabsichtigte Sendesignal wird von der Schaltung 306 an den Duplexer 302 abgegeben. Der Duplexer 302 koppelt das Signal an die Antenne 300 zur Aussendung an die Mikrozellenbasisstation.
Die Basisstationsstruktur ist ähnlich der Mobileinheitsstruktur der Fig. 4. Das bevorzugte Ausführungsbeispiel der unten beschriebenen Basisstation (BASE STATION) enthält Elemente entsprechend der Fig. 5, die ein alternatives Basisstationstrukturausführungsbeispiel der Stuktur der Fig. 2 darstellt. In Fig. 5 werden die durch die Basisstation empfangenen Mobileinheitssignale für jeden der parallelen Pfade nicht bei RF bzw. HF kombiniert, und stattdessen gesondert empfangen und demoduliert auf der Basisstation und kohärent als Digitalbits kombiniert. Die gesonderte Demodulation der zwei Rückkehrpfade hat mehrere Vorteile einschließlich vergrößerter Signal-zu- Differenzverhältnisse infolge des kohärenten Kombinierens und geringerer Fluktuationen in der Leistungssteuerung, was beides zu einer hohen Mobileinheit-zu-Basisstationverbindungskapazität führt.
In Fig. 5 sind die Knoten (NODE) und Elemente (ELEMENT) identisch zu entsprechenden Elementen in Fig. 2. Die Bassisstation 100' hat eine modifizierte HF-(RF)-Struktur, wie in Fig. 5 gezeigt. Ein zusätzlicher Analogempfänger (ANALOG RECEIVER) 115 arbeitet unabhängig vom Analogempfänger 110, wobei jeder mit unterschiedlichen Demodulatoren gekoppelt ist, wie dies ferner in Fig. 6 gezeigt ist. Combiner 180 und Verzögerungselement 155 der Fig. 2 wurden eliminiert, da für diese Komponenten bei diesem Schritt für ein Ausführungsbeispiel kein Bedarf vorliegt.
Fig. 6 veranschaulicht in der Form eines Blockdiagramms ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel einer Mikrozellenbasisstation. Gemäß Fig. 6 weist das Empfängersystem einen Analogempfänger (ANALOG RECEIVER) 110 und wahlweise Analogempfänger 115 auf, und zwar entsprechend ähnlichen Komponenten der Fig. 2 und 5. Das Empfängersystem weist ferner unabhängige Searcher- oder Suchempfänger (SEARCHER RECEIVER) 500 und Digitaldatenempfänger (DIGITAL DATA RECEIVER) 510A-510N auf, und zwar assoziiert mit dem Analogempfänger 110; unabhängiger Searcherempfänger 51% und Digitaldatenempfänger 520A-520N assoziiert mit Analogempfänger 115; und Diversity und Combiner und Decoderschaltung (DIVERSITY COMBINER & DECODER DIRCUITRY) 530. Es sei bemerkt, daß für die Antennenimplementierung der Fig. 2 die Basisstation nicht den Searcherempfänger 515, Digitaldatenempfänger 520A-520N und Analogempfänger 515 aufweisen muß. Das Empfängersystem kann nuch assoziiert mit jedem Analogempfänger 110 und 115 eine Anzahl von Digitalempfängern aufweisen. Es sei bemerkt, daß es möglich ist, bis hinab zu lediglich einem Digitaldatenempfänger (beispielsweise Datenempfänger 510A) assoziiert mit jedem Analogempfänger zu verwenden. Um jedoch den vollen Vorteil der Funktionalität eines Rake-Empfängers zu erhalten, ist es bevorzugt, zwei oder mehr Datenempfänger zu verwenden, typischerweise drei oder vier, und zwar in jedem Antennensystem. Weitere Einzelheiten eines beispielhaften Ausführungsbeispiels sind in den US-Patenten US-A- 5 103 459 und 5 109 390 beschrieben.
Wie in Fig. 5 gezeigt, geben die Analogempfänger 110 und 115 eine digitalisierte Version des zusammengesetzten oder Compositesignals ab, welches aus den Übertragungen oder Sendungen eines oder mehrere Mobileinheiten gebildet wurde. Searcherempfänger 500 und 515 verfolgen jeweils die Mehrpfadfortpflanzungen der Sendungen einer individuellen Mobileinheit. Datenempfänger 510A-510N und 520A- 520N sind jeweils zur Demodulation einer bestimmten Multipfadfortpflanzung des modulierten Datensignals zugewiesen zur Extraktion der kodierten Nachrichtendaten. Die zusammengesetzte Signaldatenausgangsgröße von den Analogempfängern 110 und 115 wird ebenfalls für andere Sätze von Searcherempfängern und entsprechende (nicht gezeigte) Datenempfänger vorgesehen, die identisch in ihrer Konstruktion zu den Searcherempfängern 500 und 515 und den Datenempfängern 510A-510N und 520A-520N sind, und zwar zum Verfolgen und Demodulieren von durch andere Mobileinheiten übertragene Signalen.
Die Mikrozellenbasisstation der Fig. 6 weist eine CDMA- Steuervorrichtung (CDMA CONTROLLER) 540 auf, die mit Datenempfängern 510A-510N und 520A-520N gekoppelt ist, und zwar zusammen mit Searcher- oder Suchempfänger 500 und 515. Die CDMA-Steuervorrichtung 540 liefert eine Walsh-- Sequenz und Codezuweisung, Signalverarbeitung, Zeitsteuersignalerzeugung, Leistungssteuerung und verschiedene andere damit in Beziehung stehende Funktionen.
Auf einer der Sätze von Antennen empfangene Signale werden an Analogempfänger 110 und dann an Suchempfänger 500 geliefert. Der Suchempfänger 500 wird dazu verwendet, um die Zeitdomäne um das empfangene Signal herum abzutasten, um sicherzustellen, daß die Digitaldatenempfänger 510A- 510N die stärksten verfügbaren Zeitdomänensignale verfolgen und verarbeiten, die mit einer bestimmten Mobileinheit assoziiert sind oder in Beziehung stehen. Der Suchempfänger 500 liefert entsprechende Signale an die CDMA- Steuervorrichtung 540, die infolgedessen Steuersignale erzeugt und an die Digitaldatenempfänger 510A-510N liefert, um das geeignete empfangene Signal für die Verarbeitung auszuwählen.
Die auf der zweiten des Satzes von verteilten Antennen empfangenen Signale werden, wenn verwendet, an Analogempfänger 115 geliefert und sodann zum Suchempfänger 520A- 520N. Suchempfänger 515 wird auch dazu verwendet, um die Zeitdomäne, um das empfangene Signal herum abzutasten und um sicherzustellen, daß die Digitaldatenempfänger 520A- 520N die stärksten verfügbaren Zeitdomänensignale assosziiert mit einer bestimmten Mobileinheit verfolgen und verarbeiten. Der Suchempfänger 515 liefert entsprechende Signale an die CDMA-Steuervorrichtung 540, die ansprechend darauf Steuersignale erzeugt und an die Digitaldatenempfänger 520A-520N liefert, und zwar zur Auswahl des geeigneten empfangenen Signals zur Verarbeitung. Die Ausgangssignale von den Empfängern 510A-510N und 520A-520N werden sodann für optimale Leistung durch den Diversity- Combiner und Decoder 530 verarbeitet.
Die Signalverarbeitung in den Basisstationdatenempfängern und Suchempfängern unterscheidet sich in mehreren Aspekten von der Signalverarbeitung durch ähnliche Elemente in der Mobileinheit. In der Mobileinheit-zu-Basisstationverbindung (Rückverbindung) überträgt, anders als bei der Basisstation-zu-Mobileinheitverbindung (Vorwärtsverbindung), die Mobileinheit kein Pilotsignal, das für kohärente Referenzzwecke in der Signalverarbeitung an der Basisstation verwendet werden kann. Die Mobileinheit-zu-Basisstationsverbindung ist gekennzeichnet durch ein nichtkohärentes Modulations- und Demodulationsschema unter Verwendung der 64-ary-Orthogonalsignalisierung.
Wiederum unter Bezugnahme auf Fig. 6 sei bemerkt, daß der Suchempfänger 500 und die Digitaldatenempfänger 510A-510N die zusammensegesetzte Signalausgangsgröße vom Analogempfänger 110 empfangen. Um die Spreadspektrum- oder Spreizspektrumsignale zu übertragen zum speziellen Basisstationsempfänger, durch den eine einzige Mobileinheit in Verbindung steht, zu dekodieren, müssen die richtigen PN- Sequenzen erzeugt werden. Weitere Einzelheiten hinsichtlich der Erzeugung der Mobileinheitssignale sind in US- Patent US-A-5 103 459 veranschaulicht.
Jeder Datenempfänger verfolgt die Zeitsteuerung des empfangenen Signals, das er empfängt. Dies wird durch das bekannte Verfahren des Korrelierens des empfangenen Signals erreicht, und zwar durch eine etwas frühere örtliche Referenz PN durch Korrelieren des empfangenen Signals mit einer etwas späteren örtlichen Bezugsreferenz PN. Die Differenz zwischen diesen zwei Korrelationen mittelt sich auf Null aus, wenn kein Zeitsteuerfehler vorliegt. Umgekehrt, wenn ein Zeitsteuerfehler vorliegt, dann zeigt diese Differenz die Größe und das Vorzeichen des Fehlers an und die Zeitsteuerung des Empfängers wird dementsprechend eingestellt.
Signale von einem externen oder internen Netzwerk, wie beispielsweise einer Nebenstellenanlage (PBX) werden an den entsprechenden Sendemodulatorvocoder (VOCODER) 555 unter der Steuerung der CDMA-Steuervorrichtung 540 angekoppelt. Der Sendemodulator (TRANSMIT MODULATOR) 535 spreizspektrummoduliert unter der Steuerung der CDMA- Steuervorrichtung 540 die Daten zur Übertragung zur beabsichtigten Empfangsmobileinheit. Dem Sendemodulator 535 ist die Aufgabe zugewiesen, die für die Sendung der speziellen Mobileinheit vorgesehenen Daten zu kodieren und modulieren, und zwar der Mobileinheit für die die Suchempfänger 500 und 515 zusammen mit den Datenempfängern 510A-510N und 520A-520N zugeordnet sind. Der Sendemodulator 535 moduliert die Vocoderdaten mit einem Orthogonalcode ausgewählt aus einem Satz von Orthogonalcodes, wobei das Signal sodann mit einem PN-Spreizcode moduliert ist. Das PN-Spread- oder Spreizsignal wird sodann in Analogform umgewandelt und an die Sendeleistungssteuerschaltung (TRANSMIT POWER CONTROL CIRCUITRY) 550 geliefert.
Die Sendeleistungssteuerschaltung 550 steuert unter Steuerung der CDMA-Steuervorrichtung 540 die Sendeleistung für das Signal. Die Ausgangsgröße der Schaltung 550 wird an den Summierer (SUMMER) 560 geliefert, wo sie mit der Ausgangsgröße der Sendemodulator-/Sendeleistungssteuerschaltungen anderer Kanaleinheiten summiert wird. Die Ausgangsgröße des Summierers 560 wird an den Analogsender (ANALOG TRANSMITTER) 120 geliefert. Der Analogsender 120 verstärkt das Signal zur Ausgabe über die verteilte Antenne zur Abstrahlung zu den Mobileinheiten innerhalb des Basisstationsbetriebsgebietes. Weitere Einzelheiten hinsichtlich einer beispielhaften Senderschaltung der Fig. 6 sind in dem US-Patent US-A-5 103 459 zu entnehmen.
Fig. 6 veranschaulicht weiterhin Pilot-bzw. Steuerkanalsendemodulatoren und Sendeleistungssteuerschaltung (PILOT/CONTROL CHANNEL TRANSMIT MODULATOR & TRANSMIT POWER CONTROL CIRCUITRY) 545. Die Schaltung 545 erzeugt und steuert unter der Steuerung der CDMA-Steuervorrichtung 540 die Leistung des Pilotsignals, den Sync-Kanal und den Paging-Kanal zur Kopplung zum Analogsender 120.
Den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen der verteilten Antenne ist innewohnend, daß der größte Teil der HF-Signalverarbeitung einschließlich der Frequenzumwandlung, der Verstärkung und der Filterung durch die Analogempfänger und Analogsenderschaltung innerhalb der Basisstation ausgefühRt wird. Es gibt jedoch Vorteile diese Funktionen zu den Antennenelementen jedes Knotens zu verschieben, und zwar durch Vorsehen eines aktiven Antennenelementes.
Fig. 7 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel der aktiven Elemente. Die Basisstation (BASE STATION) 600 weist Analogempfänger (ANALOG RECEIVER) 605 und 635 auf, die Signale auf einer Zwischenfrequenz (ZF = IF) von der Anordnung verteilter Antennen oder Knoten (NODE) 720A-720N empfangen, wobei jeder bzw. jedes ein Paar von aktiven Elementen (ACTIVE ELEMENT) 705 aufweist. In dieser spezielle Anordnung empfängt der Analogempfänger 605 Signale entlang des Verteilungskabels 720 von einem ersten Satz aktiver Elemente 705, während der Analogempfänger 635 Signale entlang Verteilungskabel 725 von einem zweiten Satz von aktiven Elementen 705 empfängt. Der Analogtransmitter oder Sender (ANALOG TRANSMITTER) 625 erzeugt Signale auf einer ZF-Frequenz, die durch den Teiler oder Spalter 630 in zwei Signale aufgespalten oder aufgeteilt ist, und zwar zur Übertragung über die parallelen Pfade. Ein Verzögerungselement 620 verzögert die übertragenen ZF-Signale geliefert auf dem Verteilungskabel 722, welches für ein erstes Element des Satzes von aktiven Elementen 705 nthalten innerhalb der Knoten 720A-720N enthalten ist. Das entsprechende nicht-verzögerte Sende-ZF-Signal vom Teiler 630 wird auf dem Verteilungskabel 722 zu einem zweiten Element des Satzes aktiver Elemente 705; enthalten innerhalb der Knoten 720A-720N; geliefert.
Die aktiven Elemente 705 erfordern sowohl ein Gleichstromleistungs- und ein Frequenz-Bezugssignal. Diese Signale können für individuelle aktive Elemente oder das Paar aktiver Elemente im Knoten erzeugt werden. Ein bevorzugtes Verfahren zur Lieferung dieser Signale besteht darin, diese den ZF-Signalen auf den Verteilungskabeln 720, 722, 725 und 727 hinzuzufügen. Bezugsfrequenzquellen (REF) 610 und 612 erzeugen jeweils ein Bezugsfrequenzsignal, welches in einer Phasenverriegelungsschleife innerhalb des entsprechenden Elementes verwendet wird. Vorzugsweise liegt das Bezugsfrequenzsignal innerhalb eines unterschiedlichen Frequenzbands als das Empfangs-ZF-Signal, um die Filterung an der Basisstation und dem Element zu erleichtern. Die Addierer 640 und 642 im beispielhaften Ausführungsbeispiel addieren die Bezugsfrequenzsignale für die Sendung auf den Kablen 720 und 725. In gleicher Weise liefern die Leistungsversorgungen (D.C.) 615 und 617 Gleichspannungsleistung für die aktiven Elemente über die Addierer 645 und 647 und Kabel 722 und 727. Es sei bemerkt, daß das Bezugsfrequenzsignal und die Gleichstromleistung entweder auf den Sende- oder Empfangsverteilungskabel vorgesehen werden können oder andere verschiedene Anordnungen vorgesehen sein können, gemäß welchen die Verbindung der Elemente in Elementen 705 erfolgt.
Jeder Knoten der verteilten Antenne besteht aus zwei aktiven Elementen 705. Da alle Elemente 705 identisch sind mit der Ausnahme der Kabel, mit denen sie verbunden sind, muß nur die Funktion eines einzigen Elements 705 verbunden mit einem Paar von Verteilungskabeln diskutiert werden. Element 705 enmpfängt die ZF-Sendesignale auf Kabel 722 und koppelt es über Verzögerungselement 650, welches Zeitdiversity zwischen benachbarten Antennen vorsieht. Ein Teil des ZF-Sendesignals wird vom Hauptpfad durch Koppler 655 gekoppelt. Das Koppelsignal wird durch den Mischer 690 zur Übertragung mit einer geeigneten HF-Frequenz hinaufkonvertiert. Das Signal ist an die Antenne 700 über Duplexer (DUP) 695 angekoppelt.
Die Antenne 700 empfängt auch das durch die Mobileinheit ausgesandte Signal und koppelt das Signal an den Empfangsteil des Elements über Duplexer 695. Das empfangene Signal wird nach unten konvertiert, und zwar in ein ZF- Signal durch den Mischer 675 und durch den Koppler 660 an das Kabel 720 angekoppelt. Die durch den Koppler 660 an das Kabel 720 angekoppelten Signale werden mit den Signalen, empfangen von den anderen Knotenelementen, die durch das Verzögerungselement 665 verzögert sind, kombiniert. Eine tatsächliche Ausführung oder Implementation des Elementes kann auch Verstärkungsstufen im Empfangspfad aufweisen, und zwar beispielsweise angeordnet zwischen Duplexer 695 und Mischer 675, und zwar zu Rauschformbetrachtungen. In gleicher Weise kann auch der Sendepfad Verstärkungsstufen aufweisen, um den Signalpegel an der Antenne anzuheben. Auch können Filterelemente hinzu addiert werden, um die Signalverarbeitung zu erleichtern.
Mischer 675 und 690 innerhalb Element 705 müssen auf einer geeigneten Frequenz durch den örtlichen Oszillator (local oscillator = LO) 685 betrieben werden (local oscillator = Empfangsoszillator). In diesem Ausführungsbeispiel werden die LO's innerhalb des Elements geschaffen. Der LO 680 ist eine Phasenverriegelungsschleife (phase lock loop PLL), die den Treiber LO für Mischer 675 vorsieht und LO 685 ist ein PLL, der den Treiber LO für Mischer 690 vorsieht. Die Bezugsfrequenz wird dazu verwendet, um die PLL-Schaltungen in einer gemeinsamen Phase zu verriegeln und ist vom Empfangspfad durch Tiefpaßfilter (LPF = low pass filter) 670 gekoppelt, welches das Signal auf Kabel 720 tiefpaßfiltert, um das Bezugsfrequenzsignal herauszuziehen. Auch ist eine Gleichstromleistung angekoppelt (nicht gezeigt) vom Kabel 722, für alle innerhalb des Elements ausgeführten aktiven Funktionen. Ein alternierter Frequenzplan kann die Verwendung eines einzigen LO's erleichtern.
Die Vorteile der Aktivelemente sind zahlreich und die Kosten der einfachen Hardware ist minimal. Die aktiven Elemente können mit der ohne weiteres verfügbaren Mobileinheitechnologie implementiert werden. Das ZF-Signal erfährt weniger Kabelverlust pro Fuß Kabel als daß das HF- Signal tut, und vermindert somit die Notwendigkeit für Verstärkung. Die Verzögerungselemente sind kostengünstig bei ZF-Frequenzen verglichen mit HF-Frequenzen. Bei der ZF können die Verzögerungselemente SAW Filter sein, die eine Phasenverzögerung mit wenig Phasenfehler über die Signalbandbreite hinweg vorsehen und die das Filtern unerwünschter Signale bewirken. SAW-Filter können leicht aus kaskadenartigen Serien angeordnet werden, während höhere Frequenzelemente eine hohe Isolation oder Trennung erfoderlich machen, um richtig zu arbeiten.
Das aktive Element kann auch ohne die Frequenzumwandlungsschaltung implementiert werden. Fig. 8 veranschaulicht ein alterantives Ausführungsbeispiel der Antenne mit verteiltem Aktivelement. In Fig. 8 sind die aktiven Verstärkungselemente in Sende- und Empfangsbahnen oder - pfaden innerhalb des Antennenelements hinzu addiert.
In Fig. 8 weist die Basisstation (BASE STATION) 800 Analogempfänger (ANALOG RECEIVER) 805 und 835 auf, die Signale von der Anordnung verteilter Antennen oder Knoten (NODE) 920A-920N empfangen, wobei jeder aus Aktivelementen (ACTIVE ELEMENT) 905 aufgebaut ist. In dieser speziellen Anordnung empfängt der Analogempfänger 805 Signale entlang Verteilungskabeln 920 von einem ersten Satz von Aktivelementen 905, während Analogempfänger 835 Signale entlang Verteilungskabel 925 von einem zweiten Satz aktiver Elementen 905 enmpfängt. Der Analogsender (ANALOG TRANSMITTER) 825 erzeugt ein Signal, das durch den Teiler oder Spalter 830 in zwei Signale zur Übertragung durch die paralellen Pfade aufgespalten wird. Verzögerungselement 820 verzögert das Sendesignal geliefert auf Verteilungskabel 922, welches für ein erstes Element eines Satzes von aktiven Elementen 905 vorgesehen ist, und zwar enthalten innerhalb der Knoten 920A-920N. Das entsprechende nicht-verzögerte Sendesignal vom Teiler 830 wird auf Verteilungskabel 927 für das zweite Element des Satzes von aktiven Elementen 905, enthalten innerhalb der Knoten 920A-920N, vorgesehen.
Aktive Elemente 905 machen für den Betrieb wiederum Gleichstromleistung erforderlich. Wie unter Bezugnahme auf Fig. 8 diskutiert, besteht ein Verfahren zur Lieferung des Signals darin, dieses zu den Signalen auf dem Verteilungskabeln hinzuzuaddieren. Die Leistungsversorgung (D.C.) 815 liefert Gleichstromleistung für die aktiven Elemente zum Kabel 922, wie durch Addierer 845 hinzuaddiert. In ähnlicher Weise liefert Versorgung 817 Gleichstromleistung für die aktiven Elemente zum Kabel 927 wie durch Addierer 847 hinzuaddiert.
Jeder Knoten der verteilten Antenne weist zwei aktive Elemente 905 auf. Das Element 905 empfängt das Sendesignal auf Kabel 922 und koppelt es über Verzögerungselement 750, welches Zeitdiversity zwischen benachbarten Knoten vorsieht. Ein Teil des Sendesignals wird durch Koppler 755 vom Hauptpfad gekoppelt. Das gekoppelte Signal wird durch Verstärker 790 zur Sendung auf einem geeigneten Pegel verstärkt. Das Signal ist an die Antenne 800 über Duplexer 795 (DUP) angekoppelt.
Die Antenne 800 empfängt auch das Signal, welches durch die Mobileinheit ausgesandt wurde und koppelt das Signal an den Empfangsteil des Elements über Duplexer 795. Das empfangene Signal wird durch einen geringes Rauschen aufweisenden Verstärker 775 verstärkt und durch den Koppler 760 an die Signale gekoppelt, die durch ein anderes Element empfangen wurden, und zwar verzögert durch Verzögerungselement 765. Eine tatsächliche Ausbildung des Elements kann auch Filterlemente aufweisen zur Erleichterung der Signalverarbeitung. Gleichstromleistung wird für alle aktiven Funktionen ausgeführt innerhalb des Elementes vom Kabel 922 angekoppelt (nicht gezeigt).
Die aktiven Elemente der Fig. 8 können in einer Außenumgebung verwendet werden, unter Verwendung einer verteilten Antenne. Beispielsweise kann im Stadtinneren mit großen Gebäuden, die dicht beabstandet sind, eine einzige Antennenbasisstation nicht ausreichend sein, um konsistente, d. h. beständige Signalpegel über das gewünschte Abdeckgebiet hinweg vorzusehen. Eine Anordnung aus Antennen könnte verwendet werden, um die Problemgebiete abzudecken. In einem derartigen Szenario würden die Knoten der verteilten Antennen in enger Nachbarschaft zueinander angeordnet und natürliche Fortpflanzungspfade können nicht die notwendige Verzögerungszeit vorsehen, die erforderlich ist für die gesonderte Demodulation der Mehrfachpfadsignale. Eine verteilte Antenne der vorliegenden Erfindung würde die ideale Lösung in einem solchen Szenario sein. Der vergrößerte Abstand zwischen Knoten in einer Außenumgebung und die daraus folgende höhere Leistungsanforderung zur Sendung und Vergrößerung des Kabelverlustes für den Empfang würde die Verwendung aktiver Elemente notwendig machen. Die Konfiguration der Fig. 8 ist speziell eine realistsche Ausbildung des Systems.
Die vorliegende Erfindung wurde unter Bezugnahme auf beispielhafte Ausführungsbeispiele erläutert, und zwar als Knoten gekoppelt in Serie zur Bildung einer Anordnung. Im Falle eines Knotenausfalls oder eines Fehlers der Verbindungsverkabelung könnten Knoten angeordnet in der Serienverbindung jenseits des Fehlers oder Ausfalls bezüglich der Basisstation im Antennensystem unbrauchbar gemacht werden. Um diesen möglichen Nachteil zu überwin- den, können Knoten in Parallel- oder Serien/Parallelkombination gekoppelt sein, um eine fortgesetzte Abdeckung im Fall eines Knotenausfalls oder eines Verbindungskabelausfalls vorzusehen. Eine Serie/Parallel-Kombination von Knoten ist in Fig. 9 gezeigt, wobei diese Figur ein modifiziertes Ausführungsbeispiel des exemplarischen Ausführungsbeispiels der Fig. 2 darstellt. Neue Elemente 930, 932, 934 und 936, die den Elementen in Fig. 2 nicht entsprechen, sind extern zur Basisstation (BASE STATION) 101 vorgesehen. Diese Elemente könnten jedoch in äquivalenter Weise bei Einbau in die Basisstation funktionieren. Die neuen Elemente 930 und 934 sind Spalter oder Teiler, die in zwei Antennenanordnungen an die Basisstation 101 koppein. Die erste Antennenanordnung weist Knoten (NODES) 200A'-200N' auf, und diese Anordnung empfängt und liefert Signale auf Verteilungskabeln 130' und 132'. Die zweite parallele Antennenanordnung weist die Knoten 200A"-200N" auf und empfängt und liefert Signale auf Verteilungskabel 130" und 132" über hinzuaddierte Verzögerungselemente 932 und 936. Der Verzögerungswert der Verzögerungselemente 932 und 936 ist idealerweise derart gewählt, daß jede Antenne im System eine unterschiedliche Verzögerung bezüglich der Basisstation zeigt.
Die in Fig. 9 dargestellte Topologie kann verschiedene alternative Formen annehmen. Die Knoten und Elemente der Fig. 9 können durch die Knoten und Elemente der Fig. 3, 5, 7 oder 8 ersetzt werden. Teiler (Splitter) 930 und 934 könnten mehr als zwei Anordnungen an die Basisstation koppeln. In der Tat könnte in einer Modellparalleltopologie jeder Knoten des Systems unabhängig mit der Basisstation verbunden sein. Die Basisstationtopologie könnte auch verschiedene alternative Ausführungsbeispiele annehmen. Die Basisstation 101 könnte derart geändert werden, daß sie den Analogempfänger (ANALOG RECEIVER) 115 enthält, was diese Topologie ähnlich der der Fig. 5 macht.
Die Anordnung der Antennen in einem System, welches eine Serien/Parallel-Kombination von Knoten aufweist, könnte verschiedene Formen annehmen. Eine Anordnungstopologie ist in Fig. 10 gezeigt. Die Fig. 10 weist eine Basisstation (BASIS STATION) und drei paralelle Sätze von Serienanordnungen auf. Die Topolagie der Basisstation 940 ist in diesem Beispiel willkürlich und könnte eine einfache Variation irgendeiner hier beschriebenen Basisstation sein. Jeder Antennenknoten 950A-950N, 950A'-950N' und 950A"-950N" ist ein Dualantennenknoten gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Antennenknoten 950A-950N bilden oder weisen die erste Anordnung auf. Die Antennenknoten 950A'-950N' bilden die zweite Anordnung oder weisen diese auf. Die Antennenknoten 950A"-950N" bilden die dritte Anordnung oder weisen diese auf. Idealerweise hat jeder Antennenknoten der Fig. 10 eine unterschiedliche Verzögerung bezüglich der Basisstation. Die Anordnung der Antennenknoten in Fig. 10 veranschaulicht eine Verteilung von Antennen, die einen großen Teil des Schutzes gegenüber Fehler vorsehen würde. Anstelle des Anordnens der zweiten Anordnung nach der ersten Anordnung und der dritten Anordnung nach der zweiten könnten die Knoten jeder Anordnung den Knoten der anderen Anordnung ineinandergreifend angeordnet sein. Bei dieser Konfiguration würde ein Fehler in einer Anordnung nicht notwendigerweise einen kompletten Ausfall des Dienstes an irgendeinem Punkt des Abdeckgebietes der Basisstation bewirken. Anstelle des Schaffens einer Stelle, wo kein Betrieb oder Dienst vorgesehen wird, erzeugt ein Fehlerzustand einen "weichen" Ausfall des Systems, der die Leistungsfähigkeit des gesamten Systems absenken kann.
Für Gebiete hoher Kapazität hat eine parallele oder Serien/Parallele-Kombination von Knoten zusätzliche Vorteile gegenüber der einfachen Serienverbindung einer gesamten Anordnung. Eine CDMA-Verbindung ist hinsichtlich der Maximalzahl gesonderter Signale beschränkt, die in effizienter Weise in einem gegebenen Kommunikations- oder Verbindungskanal kombiniert werden kann. Wenn mehr als die Maximalzahl von Signalen vorhanden ist, so wird die Systemkapazität überschritten und die Gesamtsystemqualität wird verschlechtert. Sobald die Signale zusammensummiert sind, wie im Falle einer Einzelserie von Knoten, gibt es keinen Weg, die Signale derart zu trennen, daß sie an Mehrfachempfänger gesamt und individuell demoduliert werden können. Die Basistationschaltung muß die Zahl der Signale, die zu den Mobileinheiten gesandt werden, innerhalb des Bereichs ihrer Antennen beschränken. Jedes durch die Basisstation übertragene oder ausgesandte Signal erhöht den Rauschpegel an jeder Mobileinheit, die nicht die beabsichtigte Bestimmung des Signals ist. Durch Verwendung einer parallelen oder Serien/Paralellen-Kombination von Knoten und einer Vielzahl von Empfängern und Sendern kann die Signalhandhabungsfähigkeit der Einzelbasisstationen vergrößert werden.
Um eine Vergrößerung der Systemkapazität an einer einzigen Basisstation zu realisieren, wird ein System entworfen, bei dem mindestens zwei unabhängige Anordnungen vorhanden sind. In diesem Falle wird eine unabhängige Anordnung als ein Satz von Knoten definiert, wo jeder Knoten eine unterschiedliche Verzögerung bezüglich der Basisstation besitzt und wo jeder Knoten im System zu nur einer Anordnung gehören kann. In diesem Schema gibt es keinen Nachteil, zwei Knoten mit der gleichen Verzögerung bezüglich der Basisstation zu haben, so lange nur die zwei Knoten zu unterschiedlichen unabhängigen Anordnungen gehören. Die unabhängigen Anordnungen sind derart plaziert, daß es ein Gebiet gibt, welches nur durch eine unabhängige Anordnung abgedeckt ist. Jede unabhängige Anordnung wird mit einem Sendesignal von einem "gewidmeten" (dedicated) Sender geliefert und liefert ein Empfangssignal an einen "gewidmeten" Empfänger. Wenn eine Mobileinheit in dem Abdeckgebiet von nur einer der unabhängigen Anordnungen positioniert ist, so kann der Sender entsprechend den Anordnungen, mit denen die Mobileinheit nicht in Verbindung steht, das Übertragen von Signalen für diese Mobilstation stoppen und somit die Interferenz zu den anderen Mobileinheiten reduzieren. Wenn in gleicher Weise eine Mobileinheit im Abdeckgebiet von nur einer der unabhängigen Anordnungen positioniert ist, so können die Empfänger entsprechend Anordnungen, mit denen die Mobileinheit nicht in Verbindung steht, frei von Interferenz von dieser Mobileinheit sein. Wenn eine Mobileinheit in dem Abdeckgebiet von zwei unabhängigen Anordnungen positioniert ist, so liefern die zwei Sender das gleiche Informationssignal an die Mobileinheit, aber jeder Sender verwendet eine unterschiedliche Spreiz- oder Spreadingsequenz, um das Informationssignal zu modulieren, wodurch das an der Mobileinheit empfangene Gesamtsignal vergrößert wird, während die Chance einer destruktiven Summierung vermindert wird. Wenn in gleicher Weise eine Mobileinheit in dem Abdeckgebiet von zwei unabhängigen Anordnungen angeordnet ist, so können die zwei Empfänger individuell das Signal empfangen und können dann die Energie von jedem Pfad in dem Demodulationsprozeß kombinieren, um einen insgesamt erhöhten Signalpegel vorzusehen. (Dieser Prozeß ist sehr ähnlich dem Prozeß der durch die Mehrfachsektoren aufweisenden Basisstationen verwendet in einem Standard-CDMA-Zellularsystem verwendet wird.) Es sei bemerkt, daß die Topologie der Fig. 9, die den Analogempfänger 115 aufweist, nicht die Erhöhung der Kapazität der Basisstation 101 bewirkt, da der Empfänger 115 eine Eingangsgröße von jedem Knoten der zwei gezeigten paralellen Anordnungen empfängt.
Ein exemplarisches Ausführungsbeispiel dieses Konzepts ist in Fig. 11 gezeigt, die auf der Konfiguration der Fig. 8 basiert. Die erste Antennenanordnung weist Knoten (NODE) 920A'-920N' auf, und zwar gekoppelt zu Analogsender (ANALOG TRANSMITTER) 825 über Kabel 927, Addierer 847 und Teiler 830. Die erste AntenneNanordnung ist ebenfalls an Transmitter oder Sender 825 gekoppelt, und zwar durch Kabel 922', Addierer 845. Verzögerung 820 und Teiler 830. Die zweite Antennenanordnung, die die Knoten 920A"-920N" aufweist, ist an den Analogsender 825" gekoppelt, und zwar über Kabel 927", Addierer 845" und Teiler 830". Die zweite Antennenanordnung ist auch an den Analogsender 835 angekoppelt, und zwar über Kabel 922", Addierer 845", Verzögerung 820" und Teiler 830".
Unter Verwendung von Dualsätzen von parallelen Antennen bietet Vorteile für das System während des allgemeinen Betriebs und auch durch Reduzierung der Effekte des schlimMsten Falles des Mehrfachfpfadfading. Die kohärente Kombination von gesonderten Pfaden innerhalb der Basisstation vergrößert das Signal zu Rauschverhältnis auf der Mobileinheit-zu-Basisstationsverbindung. Die Verwendung der vorliegenden Erfindung vermindert auch Leistungssteuerfluktuationen in der Mobileinheit. Diese beiden Faktoren führen zu höherer Kapazität und verbesserter Systemleistungsfähigkeit. Die Vorteile der zusammen angeordneten Antennen sind viel größer als die Vorteile, die man lediglich durch die gleichförmige Plazierung der doppelten Anzahl von Antennen in Serie erreicht.
Es gibt viele offensichtliche Variationen der Ausführungsbeispiele der Fig. 2, 3, 5, 7, 8, 9, 10 und 11 einschließlich der einfachen Reanordnung der Komponenten innerhalb jedes Elements. Die tatsächliche Ausführung dieser Ausführungsbeispiele kann Leistungsspaltung, Verstärkung und Filterung in anderen Funktionen erforderlich machen. Die vorstehende Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele soll den Fachman in die Lage versetzen, die vorliegende Erfindung herzustellen oder zu verwenden. Verschiedene Abwandlungen dieser Ausführungsbeispiele sind dem Fachmann gegeben und die allgemeinen Prinzipien, die hier definiErt sind, können auch bei anderen Ausführungsbeispielen ohne erfinderisch zu werden, angewandt werden.

Claims

1. Digitales Kommunikations- oder Nachrichtensystem bei dem mindestens ein entfernt gelegener Anschluß mit anderen Anschlüssen über eine Basisstation in Verbindung steht, und zwar unter Verwendung digital modulierter Kommunikations- oder Nachrichtensignale, wobei die Basisstation ein Antennensystem besitzt das folgendes aufweist:

einen Satz von Antennen (30A-30J, 35A-35J):

Signalverteilungsmittel (10, 20) zum Koppeln der Nachrichtensignale zwischen der Basisstation und den Antennen des Satzes; und

Verzögerungsmittel (194) betriebsmäßig gekoppelt mit den Antennen des Satzes und den Signalverteilungsmitteln (10, 20) zum Vorsehen einer vorbestimmten Verzögerung in den Nachrichtensignalen gekoppelt zwischen der Basisstation und den Antennen;

dadurch gekennzeichnet,

daß der Satz von Antennen einen ersten Satz von beabstandeten Antennen (30A-30J) aufweist und einen zweiten Satz von beabstandeten Antennen (35A-35J), wobei jede Antenne des zweiten Satzes von Antennen mit einer entsprechenden Antenne des ersten Satzes von Antennen (30A-30J) positioniert ist;

daß die Signalverteilungsmittel erste Signalverteilungsmittel (10) aufweisen zum Koppeln der Nachrichtensignale zwischen der Basisstation und den Antennen (30A- 30J) des ersten Satzes und zweite Signalverteilungsmittel (20) zum Koppeln der Nachrichtensignalen zwischen der Basisstation und den Antennen (35A-35J) des zweiten Satzes; und

daß die Verzögerungsmittel erste Verzögerungsmittel (194) aufweisen betriebsmäßig gekoppelt mit den Antennen (30A-30J) des ersten Satzes und den ersten Signalverteilungsmitteln (10) zum Vorsehen einer vorbestimmten Verzögerung in den Nachrichtensignalen gekoppelt zwischen der Basisstation und den Antennen (30A-30J) und zweite Verzögerungsmittel (194) betriebsmäßig gekoppelt mit den Antennen (35A-35J) des zweiten Satzes und den zweiten Signalverteilungsmitteln (20) zum Vorsehen einer vorbestimmten Verzögerung in den Nachrichtensignalen gekoppelt zwischen der Basisstation und den Antennen (35A-35J).

2. Digitales Nachrichtensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennen (30A-30J) des ersten Satzes ein vorbestimmtes Antennenmuster besitzen, wobei die Antennen des ersten Satzes mit überlappenden Mustern positioniert sind.

3. Digitales Nachrichtensystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennen (35A-35J) des zweiten Satzes ein vorbestimmtes Antennenmuster besitzen, wobei jede Antenne des zweiten Satzes mit im wesentlichen überlappenden Mustern mit der entsprechenden Antenne (30A- 30J) des ersten Satzes positioniert ist.

4. Digitales Nachrichtensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der entfernte Anschluß mit den erwähnten Anschlüssen über die Basisstation in Verbindung steht, und zwar durch Übertragen spread spectrum modulierter (spreizspektrummodulierter) Signale mit Information eines entfernten Systembenutzers zur Basisstation zur Übertragung zu den beabsichtigten Empfangsanschlüssen.

5. Digitales Nachrichtensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachrichtensignale durch spread-spectrum-modulierte Informationssignale erzeugt werden, und zwar entsprechend vorbestimmte pseudo-Zufallsrauschspreizcodes (pseudorandom noise (PN) spreading codes), wobei jedes eine vorbestimmte Sequenz von binären Chips aufweist jeweils von einer vorbestimmten Chipdauer, und ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsmittel (194) eine Vielzahl von Verzögerungselementen (194) aufweisen, und zwar angeordnet zwischen benachbarten gekoppelten Antennen (30A-30J) des ersten Satzes und zwischen benachbarten gekoppelten Antennen der erwähnten Antennen (35A-35J) des zweiten Satzes, wobei jedes Verzögerungselement (194) eine Verzögerung in den Nachrichtensignalen vorsieht in einer Größenordnung von mindestens einer Chipdauer.

6. Digitales Nachrichtensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalverteilungsmittel folgendes aufweisen:

erste Übertragungskabelmittel (10) serienmäßig den ersten Satz von Antennen (30A-30J) verbindend und eine erste Antenne (30A) des ersten Satzes von Antennen mit der Basisstation verbindend; und

zweite Übertragungskabelmittel (20) serienmäßig den zweiten Satz von Antennen (35A-35J) verbindend und eine erste Antenne (35A) des zweiten Satzes von Antennen mit der Basisstation verbindend.

7. Digitales Nachrichtensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalverteilungsmittel folgendes aufweisen: erste Übertragungskabelmittel (230) zur serienmäßigen Verbindung des ersten Satzes von Antennen (218) und zur Verbindung einer ersten Antenne des ersten Satzes von Antennen mit der Basisstation (102); und

wobei jede Antenne (222) des zweiten Satzes von Antennen betriebsmäßig mit einer Antenne (218) des ersten Satzes von Antennen gekoppelt ist.

8. Digitales Nachrichtensystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsmittel folgendes aufweisen:

eine erste Vielzahl von Verzögerungselementen (220) jeweils angeordnet zwischen einer Antenne (222) des erwähnten zweiten Satzes von Antennen und eine entsprechende Antenne (218) des ersten Satzes von Antennen, wobei jedes Verzögerungselement (220) eine Verzögerung in den Nachrichtensignalen vorsieht, und zwar in einer Größenordnung von mindestens einer Chipdauer; und

eine zweite Vielzahl von Verzögerungselementen (216), deren jedes zwischen benachbarten gekoppelten Antennen der erwähnten Antennen (218) des ersten Satzes von Antennen angeordnet ist, wobei jedes Verzögerungselement (216) eine Verzögerung in den Nachrichtensignalen in einer Größenordnung von mindestens einer Chipdauer vorsieht.

9. Digitales Nachrichtensystem nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es folgendes aufweist: einen dritten Satz von beabstandeten Antennen, wobei jede Antenne des dritten Satzes von Antennen mit einer entsprechenden Antenne des ersten Satzes von Antennen positioniert ist;

Signalverteilungsmittel zum Koppeln der Nachrichten Signale zwischen der Basisstation und den erwähnten Antennen des dritten Satzes von Antennen; und

Verzögerungsmittel betriebsmäßig gekoppelt mit den Antennen des dritten Satzes und den Signalverteilungsmitteln zum Vorsehen einer vorbestimmten Verzögerung in den Nachrichtensignalen gekoppelt zwischen der Basisstation und den Antennen.

10. Digitales Nachrichtensystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalverteilungsmittel dritte Übertragungskabelmittel aufweisen, und zwar zur serienmäßigen Verbindung des dritten Satzes von Antennen und zum Verbinden der ersten Antenne des dritten Satzes von Antennen mit der Basisstation.

11. Digitales Nachrichtensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Basisstation folgendes aufweist:

Verbindungsanschlußmittel zur Spreizspektrummodulation eines an einen entfernten Benutzer gerichteten Informationssignals und Vorsehen eines spread spectrum modulierten an den entfernten Benutzer gerichteten Informationssignals an die Sätze von beabstandeten Antennen(30A- 30J, 35A-35J) über die Verteilungsmittel (10, 20) beziehungsweise die Verzögerungsmittel (194), und zum Empfang von jeder Antenne des Satzes von beabstandeten Antennen (30A-30J, 35A-35J) und zur gesonderten Demodulation eines entsprechenden zusammengeführten spread spectrum modulierten Informationssignals für den entfernten Systembenutzer; wobei

jede Antenne des Satzes von Antennen (30A-30J, 35A- 35J) im Betrieb eine Vielzahl von spread-spectrum-modulierten Informationssignalen für den entfernten Systembenutzer empfängt, wobei jedes der spread spectrum modulierten Informationssignale des entfernten Systembenutzers eine vorbestimmte Zeitverzögerung bezüglich einander besitzt, Kombinieren der Vielzahl von spread spectrum moduliertren Informationssignalen für den entfernten Systembenutzer, Bildung eines entsprechenden zusammengefaßten spread spectrum modulierten Informationssignals für den entfernten Systembenutzer und Vorsehen der zusammengefaßten spread-spectrum-modulierten Informationssignale für den entfernten Systembenutzer zu den Nachrichtenanschlußmitteln.

12. Digitales Nachrichtensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalverteilungsmittel folgendes aufweisen:

eine Primärantenne gekoppelt mit der Basisstation; und

eine Vielzahl von Sekundärantennen die elektromagnetisch mit der Primärantenne gekoppelt sind, wobei jede Sekundärantenne mit einer entsprechenden Antenne der Vielzahl von beabstandeten Antennen und einem entsprechenden der Verzögerungselemente gekoppelt ist.

13. Digitales Nachrichtensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Satz (30A-30J, 35A-35J) der Antennen Einrichtungsantennen aufweist.

14. Digitales Nachrichtensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Satz (30A-30J, 35A-35J) von Antennen Richtantennen aufweist.

15. Digitales Nachrichtensystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Antenne des Satzes (30A-30J, 35A-35J) von Antennen eine Allrichtungsantenne ist.

16. Digitales Nachrichtensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Satz (30A-30J, 35A-35J) von Antennen polarisierte Antennen aufweist.

17. Digitales Nachrichtensystem nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Satz von beabstandeten Antennen (30A-30J) vertikal polarisierte Antennen aufweist und daß der zweite Satz von beabstandeten Antennen (35A-35J) horizontal polarisierte Antennen aufweist.

18. Digitales Nachrichtensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Antennensystem eine Reihe von Knoten (210A-210N) aufweist, wobei jeder Knoten folgendes aufweist:

einen ersten Richtungskoppler (212) mit zwei Durchlaufanschlüssen und einem Kopplungsanschluß, wobei der erste Durchlaufanschluß der Durschlaufanschlüsse mit einem ersten externen bi-direktionalen Anschluß des Knotens gekoppelt ist;

eine erste Antenne (218) die eine Antenne des ersten Satzes (30A-30J) der beabstandeten Antennen ist, und zwar gekoppelt mit dem Kopplungsanschluß des ersten Richtungskopplers (212);

einen zweiten Richtungskoppler (214) mit zwei Durchlaßanschlüssen und einem Kopplungsanschluß , wobei der erste der Durchlaßanschlüsse mit einem zweiten der Durchlaßanschlüsse des ersten Richtungskopplers (212) gekoppelt ist;

eine erste Verzögerungsvorrichtung (220) die ein Element der Verzögerungsmittel ist, und zwar mit zwei Anschlüssen, wobei der erste Anschluß der zwei Anschlüsse mit dem Kopplungsanschluß des zweiten Richtungskopplers (214) gekoppelt ist;

eine zweite Antenne (222) die eine Antenne des zweiten Satzes von beabstandeten Antennen (35A-35J) ist, und zwar gekoppelt mit einem zweiten Anschluß der zwei Anschlüsse der ersten Verzögerungsvorrichtung (220); und

eine zweite Verzögerungsvorrichtung (216) die ein Element der Verzögerungsmittel ist mit zwei Anschlüssen, wobei ein erster Anschluß der zwei Anschlüsse gekoppelt ist mit einem zweiten der zwei Durchlaßanschlüsse des zweiten Richungskopplers (214) und wobei ein zweiter Anschluß der zwei Anschlüsse einen zweiten externen bi-direktionalen Anschluß des Knotens vorsieht.

19. Digitales Nachrichtensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Antennensystem eine Reihe von Knoten (720A-720J) aufweist, wobei jeder Knoten folgendes aufweist:

ein erstes und zweites aktives Element (705), von denen jedes folgendes aufweist:

eine Antenne (700) des ersten Satzes (30A-30J) oder der erwähnte zweite Satz (35A-35J) besitzt einen bi-direktionalen Signalanschluß;

einen Duplexer (695) mit kombiniertem Anschluß gekoppelt mit dem bi-direktionalen Anschluß der Antenne (700) und mit einem Aufnahmesignalanschluß und einem Übertragungssignalanschluß;

einen ersten Mischer (690) mit einem Zwischenfrequenz(ZF)-Eingangsanschluß, einem Hochfrequenz(HF)-Ausgangsanschluß, und einen Überlagerungsoszillator(LO)-Anschluß, wobei der HF(RF)-Ausgangsanschluß mit dem Übertragungssignalanschluß des Duplexers (695) gekoppelt ist;

einen ersten Richtungskoppler (655) mit zwei Durchanschlüssen und einem gekoppelten Anschluß, wobei der gekoppelte Anschluß mit dem ZF(IF)-Eingangsanschluß des ersten Mischers (690) gekoppelt ist, und wobei ein erster der zwei Durchanschlüsse eine erste externe Verbindung des aktiven Elements vorsieht;

eine erste Verzögerungsvorrichtung (650) die ein Element der Verzögerungsmittel ist mit zwei Anschlüssen, wobei der erste Anschluß mit einem zweiten der zwei Durchanschlüsse des ersten Richtungskopplers (655) gekoppelt ist und ein zweiter Anschluß eine zweite externe Verbindung des aktiven Elements vorsieht;

einen zweiten Mischer (675) mit einem Zwischenfrequenz-(ZF; IF)-Ausgangsanschluß, einem Hochfrequenz (HF; RF)-Eingangs anschluß, und einem Überlagerungsoszillator (local oscillator=LO)-Anschluß, wobei der HF(RF)-Eingangsanschluß mit dem Empfangssignalanschluß des Duplexers (695) gekoppelt ist;

einen zweiten Richtungskoppler (660) mit zwei Durchanschlüssen und einem gekoppelten Anschluß, wobei der gekoppelte Anschluß mit dem (ZF; IF)-Ausgang des zweiten Mischers (675) gekoppelt ist, und wobei ein erste der zwei Durchanschlüsse eine dritte externe Verbindung des aktiven Elements vorsieht; und

eine zweite Verzögerungsvorrichtung (665) die ein Element der Verzögerungsmittel ist mit zwei Anschlüssen, wobei ein erster Anschluß mit einem zweiten Anschluß der zwei Durchanschlüsse des zweiten Richtungskopplers (660) gekoppelt ist, und wobei ein zweiter Anschluß eine vierte externe Verbindung des aktiven Elements vorsieht.

20. Digitales Nachrichtensystem nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das erwähnte erste und zweite aktive Element jedes Knotens ferner folgendes aufweist:

einen ersten LO-Generator (685) mit einem Referenzeingangsanschluß und einem LO-Ausgangsanschluß, wobei der LO-Ausgangsanschluß gekoppelt ist mit dem LO-Anschluß des ersten Mischers (690); und

einen zweiten LO-Generator (680) mit einem Referenzeingangsanschluß und einem LO-Ausgangsanschluß, wobei der LO-Ausgangsanschluß mit dem LO-Anschluß des zweiten Mischers (675) gekoppelt ist.

21. Digitales Nachrichtensystem nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Referenzeingangsanschlüsse mit einem der Durchanschlüsse des ersten Richtungskopplers (655) gekoppelt ist.

22. Digitales Nachrichtensystem nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Referenz- oder Bezugseingangsanschlüsse mit einem der Durchanschlüsse des zweiten Richtungskopplers (660) gekoppelt ist.

23. Digitales Nachrichtensystem nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Referenzeingangsanschlüsse mit einem der Durchanschlüsse des zweiten Richtungskopplers (660) gekoppelt ist, und zwar durch die erwähnte zweite Verzögerungsvorrichtung (665).

24. Digitales Nachrichtensystem nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Referenzeingangsanschlüsse mit einem der Durchanschlüsse des ersten Richtungskopplers (655) gekoppelt ist, und zwar durch die erwähnte erste Verzögerungsvorrichtung (650).

25. Digitales Nachrichtensystem nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Bezugseingangsanschlüsse mit einem der Durchanschlüsse des ersten Richtungskopplers (655) gekoppelt ist, und zwar durch einen Tiefpaßfilter (670).

26. Digitales Nachrichtensystem nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen einer Antenne des ersten Satzes (30A-30J) von beabstandeten Antennen und eine entsprechende Antenne des zweiten Satzes (35A-35J) in der Größenordnung von 10 bis 20 Wellenlängen der Hochfrequenz liegt, die für die Verbindung zwischen dem entfernt gelegenen Anschluß und der Basisstation verwendet wird.