DE69636435T2

DE69636435T2 - Antennensystem mit langgestreckter strahlungsdeckung für cdma-übertragungssystem

Info

Publication number: DE69636435T2
Application number: DE69636435T
Authority: DE
Inventors: F. Richard Boulder DEAN; P. Franklin Del Mar ANTONIO
Original assignee: Qualcomm Inc
Current assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 1995-06-07
Filing date: 1996-06-07
Publication date: 2007-02-22
Anticipated expiration: 2016-06-08
Also published as: KR19990022623A; IL118563A; EA000519B1; CN1096160C; EP1715601A1; IL118563A0; DE69636435D1; FI20060634A; FI974421A; ATE336113T1; US5602834A; KR100422195B1; ES2268709T3; TW311306B; WO1996041430A1; FI974421A0; JPH11507483A; EA199800016A1; EP0830754A1; EP0830754B1

Description

I. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Nachrichten- bzw. Kommunikationssysteme, und insbesondere auf ein Innenraumkommunikationssystem, das zellulare Telefone, persönliche Kommunikationsdienste (PCS = personal communication services), drahtlose Telefonanlagensysteme bzw. PBX-Systeme (PBX = private branch exchange) und drahtlose Teilnehmeranschlusstelefonsysteme aufweist. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine neue und verbesserte verteilte koaxiale Antenne für mikrozellulare Kommunikationssysteme, um Kommunikationen im Innenraum zu erleichtern, die Spreizspektrumsignale verwenden.
II. Beschreibung der verwandten Technik
Die Verwendung von Codemultiplex-Vielfachzugriffs-(CDMA = code division multiple access)-Modulationstechniken ist eine von mehreren Techniken zur Ermöglichen von Kommunikationen, wenn eine große Anzahl von Systemnutzern vorhanden ist. Andere Vielfachzugriffs-Kommunikationssystemtechniken, wie Frequenzsprungspreizspektrum bzw. Frequency Hopping Spread Spectrum, Zeitmultiplex-Vielfachzugriff (TDMA = time division multiple access), Frequenzmultiplex-Vielfachzugriff (FDMA = frequency division multiple access) und Amplitudenmodulationsschemata, wie beispielsweise Amplitude Companded Single Sideband (ACSSB) sind in der Technik bekannt. Die Spreizspektrummodulationstechnik des CDMA hat jedoch signifikante Vorteile gegenüber anderen Modulationstechniken für Vielfachzugriffs-Kommunikationssysteme. Die Verwendung von CDMA-Techniken in einem Vielfachzugriffs-Kommunikationssystem ist offenbart in dem US-Patent Nr. 4,901,307, ausgegeben am 13. Februar 1990, betitelt "SPREAD SPECTRUM MULTIPLE ACCESS COMMUNICATION SYSTEM USING SATELLITE OR TERRESTRIAL REPEATERS", das dem Anmelder der vorliegenden Erfindung zueigen ist.
In dem eben erwähnten Patent wird eine Vielfachzugriffstechnik offenbart, in der eine große Anzahl von mobilen Telefonsystemnutzern, von denen jeder einen Transceiver besitzt, durch Satellitenverstärker oder terrestrische Basisstationen (auf die auch als Zellstandortstationen, Zellstandorte oder kurz Zellen Bezug genommen wird) unter Verwendung von CDMA-Spreizspektrumkommunikationssignalen kommuniziert. Durch die Verwendung von CDMA-Kommunikationen kann das Frequenzspektrum mehrere Male wieder verwendet werden. Die Verwendung von CDMA resultiert in einer viel höheren spektralen Effizienz als durch die Verwendung anderer Vielfachzugriffstechniken erreicht werden kann, und gestattet dadurch eine Erhöhung der Systemnutzerkapazität.
Der terrestrische Kanal erfährt Signalschwund bzw. -fading, der durch Rayleigh-Schwund gekennzeichnet ist. Der Rayleigh-Schwund, der im terrestrischen Signal charakteristisch ist, wird dadurch verursacht, dass das Signal von vielen verschiedenen Merkmalen der physischen Umgebung reflektiert wird. Als Folge kommt ein Signal bei einem Mobileinheitsempfänger aus vielen Richtungen mit unterschiedlichen Sendeverzögerungen an. Auf den UHF-Frequenzbändern, die üblicherweise für Mobilfunkkommunikationen eingesetzt werden, einschließlich denen von zellularen Mobiltelefonsystemen, können signifikante Phasendifferenzen in Signalen, die sich auf verschiedenen Pfaden fortbewegen, auftreten. Die Möglichkeit des. auslöschenden Summierens von Signalen kann in gelegentlichen Tiefenschwunden resultieren.
Das Fading des terrestrischen Kanals ist eine sehr starke Funktion der physischen Umgebung der Mobileinheit. Eine kleine Veränderung in der Position der Mobileinheit oder der Umgebung kann die physischen Verzögerungen aller Signalausbreitungspfade verändern, was wiederum in einer unterschiedlichen Phase für jeden Pfad resultiert. Daher kann beispielsweise die Bewegung der Mobileinheit durch die Umgebung in einem ziemlich raschen Schwundprozess resultieren. Beispielsweise kann in dem zellularen 850-MHz-Funkfrequenzband Schwund typischerweise auftreten mit bis zu einem Schwund pro Sekunde pro Stundenmeile der Fahrzeuggeschwindigkeit. Derart starker Schwund kann extrem störend für Signale im terrestrischen Kanal sein und in einer schwachen Kommunikationsqualität resultieren. Zusätzliche Senderleistung kann verwendet werden, um die Probleme des Schwunds zu überwinden. Eine derartige Erhöhung der Leistung beeinflusst jedoch sowohl den Benutzer negativ durch übermäßigen Stromverbrauch als auch das System, durch erhöhte Interferenz.
In einem CDMA-Kommunikationssystem kann derselbe Breitbandfrequenzkanal für die Kommunikation von allen Basisstationen verwendet werden. In einem FDMA-Schema ist typischerweise ein Frequenzband nur einer Kommunikationsverbindung zugewiesen, beispielsweise von der Basisstation zu einer Mobileinheit. In einem CDMA-System jedoch werden die CDMA-Wellenformeigenschaften, die Verarbeitungsverstärkung vorsehen, auch dazu verwendet, zwischen Signalen zu unterscheiden, die das gleiche Frequenzband besetzen. Zudem gestattet die Hochgeschwindigkeits-Pseudozufallsrausch-(PN = pseudorandom noise)-Modulation, dass viele verschiedene Ausbreitungspfade eines gemeinsamen Signals bei der Empfangseinheit getrennt demoduliert werden, wenn die Differenz bei den Pfadverzögerungen die PN-Chipdauer, d.h. 1/Bandbreite, übersteigt. Wenn eine PN-Chiprate von annähernd 1 MHz in einem CDMA-System verwendet wird, kann die gesamte Spreizspektrumverarbeitungsverstärkung, die gleich dem Verhältnis der Spreizbandbreite zur Systemdatenrate ist, verwendet werden, um Pfade zu unterscheiden, die sich um mehr als eine Mikrosekunde in der Pfadverzögerung voneinander unterscheiden. Eine Pfadverzögerungsdifferenz von einer Mikrosekunde entspricht einer unterschiedlichen Pfadlänge von näherungsweise 1000 Fuß. Die städtische Umgebung liefert typischerweise abweichende Pfadverzögerungen von mehr als einer Mikrosekunde, und von bis zu 10-20 Mikrosekunden wird in manchen Gegenden berichtet.
In Schmalbandmodulationssystemen, wie der analogen FM-Modulation, die von herkömmlichen Telefonsystemen eingesetzt wird, führt die Existenz von mehreren Pfaden zu schwerem Multipfadschwund bzw. Mehrwegeschwund. Die einzige Lösung für Schwund in einem FM-System ist das Erhöhen der Sendeleistung. Bei Breitband-CDMA-Modulation jedoch können die verschiedenen Pfade in dem Demodulationsprozess unterschieden werden. Diese Unterscheidung kann verwendet werden, um das Ausmaß des Multipfadschwundes in großem Maß zu reduzieren.
In solchen Kommunikationssystemen ist es wünschenswert, dass irgendeine Art von Diversity vorgesehen wird, die einem System gestattet, die Effekte des Schwundes weiter zu reduzieren. Diversity ist ein Ansatz zur Abschwächung der schädlichen Effekte des Schwundes. Es gibt drei Hauptarten von Diversity: Zeit-Diversity, Frequenz-Diversity und Raum-Diversity.
Zeit-Diversity kann am besten durch die Verwendung von Wiederholung, Zeit-Interleaving und Fehlerdetektions- und -korrekturcodierung, was eine Form von Wiederholung ist, erreicht werden. Die vorliegende Erfindung kann jede dieser Techniken als eine Form von Zeit-Diversity einsetzen. Da CDMA von Natur aus breitbandig ist, bietet CDMA eine Form von Frequenz-Diversity, da die Signalenergie über eine weite Bandbreite gespreizt ist. Daher kann es sein, dass frequenzselektiver Schwund nur einen kleinen Teil der CDMA-Signalbandbreite betrifft.
Raum- oder Pfad-Diversity wird durch das Vorsehen von mehreren Signalpfaden durch simultane Verbindungen zwischen einer Mobileinheit und zwei oder mehr Basisstationen erhalten. Beispiele von Pfad-Diversity sind beschrieben in US-Patent Nr. 5,101,501, erteilt am 31. März 1992, betitelt "SOFT HANDOFF IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM" und in dem US-Patent Nr. 5,109,390, erteilt am 28. April 1992, betitelt "DIVERSITY RECEIVER IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM", die beide dem Anmelder der vorliegenden Erfindung zueigen sind.
Die schädlichen Effekte von Schwund können in gewissem Maß durch Steuerung der Senderleistung gesteuert werden. Ein Schwund, der die Leistung reduziert, die die Basisstation von der Mobilstation empfängt, kann kompensiert werden, durch Erhöhung der Leistung, die von der Mobileinheit gesendet wird.
Die Leistungssteuerungsfunktion arbeitet gemäß einer Zeitkonstante. Abhängig von der Zeitkonstante der Leistungssteuerschleife und der Dauer eines Schwunds kann das System in der Lage sein, den Schwund zu kompensieren durch Erhöhen der Sendeleistung der Mobileinheit. Ein System für Basisstations- und Mobileinheitsleistungssteuerung ist offenbart in US-Patent Nr. 5,056,109, erteilt am 3. Oktober 1991, betitelt "METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING TRANSMISSION POWER IN A CDMA CELLULAR MOBILE TELEPHONE SYSTEM", das auch dem Anmelder der vorliegenden Erfindung zueigen ist.
Die Existenz einer Vielzahl von räumlich unterschiedlichen Pfaden kann Raum-Diversity in einem Breitband-CDMA-System vorsehen. Wenn zwei oder mehr räumlich unterschiedliche Pfade (wie sie von zwei räumlich getrennten Antennen vorgesehen werden) mit einer unterschiedlichen Pfadverzögerung von mehr als einem Chip Dauer zur Verfügung stehen, können zwei oder mehr Demodulationselemente innerhalb eines gemeinsamen Empfängers eingesetzt werden, um die Signale unabhängig voneinander bei einer einzelnen Basisstation oder Mobileinheit zu demodulieren. Da diese Signale typischerweise Unabhängigkeit im Multipfadschwund aufweisen, d.h. dass sie üblicherweise nicht gleichzeitig einen Schwund erfahren, können die Ausgaben der zwei Demodulationselemente Diversity-kombiniert werden, um die negativen Effekte des Schwundes abzuschwächen. Deshalb tritt ein Leistungsverlust nur auf, wenn beide Pfade zur gleichen Zeit Schwund erfahren. Daher ist ein Aspekt der vorliegenden Erfindung das Vorsehen von zwei oder mehr Demodulationselementen in Kombination mit einem Diversity-Kombinierer.
Um mehrere Demodulationselemente zu benutzen ist es nötig, eine Wellenform zu nutzen, die nicht nur orthogonal zu anderen Signalen des Systems ist, sondern die orthogonal mit einer verzögerten Version des gleichen Signals ist. Ein Verfahren und System zur Konstruktion von PN-Sequenzen, die Orthogonalität zwischen den Nutzern vorsehen, so dass gegenseitige Interferenz reduziert wird, ist offenbart im US-Patent Nr. 5,103,459, erteilt am 7. April 1992, betitelt "SYSTEM AND METHOD FOR GENERATING SIGNAL WAVEFORMS IN A CDMA CELLULAR MOBILE TELEPHONE SYSTEM", das auch dem Anmelder der vorliegenden Erfindung zueigen ist. Die Verwendung dieser Techniken bei der Reduktion von gegenseitiger Interferenz gestattet höhere Systemnutzerkapazität und bessere Verbindungsleistung. Mit orthogonalen PN-Codes ist die Kreuzkorrelation zwischen den Codes über ein vorbestimmtes Zeitintervall Null, was in keiner Interferenz zwischen den orthogonalen Codes resultiert.
In zellularen Telefonsystemen wird ein großer geographischer Bereich mit mobilen Telefondiensten versehen durch Installation einer Anzahl von Basisstationen, wobei jede positioniert ist, um einen Dienst in einem entsprechenden begrenzten Basisstationsabdeckungsbereich vorzusehen. Wenn die Dienstanforderungen hoch sind, können die Basisstationen in kleinere Abdeckungsbereiche unterteilt oder sektorisiert werden oder mehr Basisstationen können hinzugefügt werden. Beispielsweise besitzen einige der größeren Großstadtgebiete momentan nahezu 400 Basisstationen.
Bei einer weiteren Entwicklung des zellularen Telefonsystems kann es wünschenswert sein, eine Anzahl von sehr kleinen Basisstationen, die Mikrozellen genannt werden, vorzusehen, die die Abdeckung eines sehr begrenzten geographischen Bereichs vorsehen würden. Üblicherweise wird in Erwägung gezogen, dass solche Bereiche auf ein einzelnes Stockwerk eines Bürogebäudes beschränkt sind und dass der mobile Telefondienst als ein schnurloses Telefonsystem gesehen werden kann, der mit dem externen mobilen zellularen Telefonsystem kompatibel sein kann, oder auch nicht. Die Begründung für das Vorsehen eines solchen Dienstes ist ähnlich der Begründung für die Verwendung von Telekommunikationsanlagensystemen bzw. Private-Branch-Exchange-Systemen (PBX-Systemen) in Geschäftsbüros. Derartige Systeme liefern Telefondienst zu geringen Kosten für eine große Anzahl von Anrufen zwischen Telefonen innerhalb der Firma, wobei ein vereinfachtes Wählen für interne Telefonnummern vorgesehen wird. Einige Leitungen sind auch vorgesehen, um das PBX-System mit dem öffentlichen Telefonsystem zu verbinden, was es gestattet, dass Anrufe getätigt und empfangen werden zwischen Telefonen in dem PBX-System und Telefonen, die anderswo gelegen sind. Für das Mikrozellensystem ist es wünschenswert, ein ähnliches Dienstniveau vorzusehen, aber mit dem zusätzlichen Merkmal des schnurlosen Dienstes überall innerhalb des Dienstbereichs des PBX.
In der Innenraumumgebung und anderen Bereichen, die von großen Oberflächen in naher Nähe begrenzt werden, sind Pfadverzögerungen typischerweise viel kürzer in der Dauer als sie in der Kommunikationssystemumgebung außer Haus erfahren werden. In Gebäuden und anderen Innenraumumgebungen, in denen Kommunikationssysteme verwendet werden, kann es nötig sein, eine zusätzliche Form von Diversity vorzusehen, die eine Unterscheidung zwischen Multipfadsignalen ermöglicht.
Ein Kommunikationssystem, das an Innenraumumgebungen angepasst ist, ist beschrieben im US-Patent Nr. 5,280,472 (dem '472-Patent), auf das oben Bezug genommen wurde, das dem Anmelder der vorliegenden Erfindung zueigen ist. Das '472-Patent beschreibt unter anderem eine Implementierung eines verteilten Antennensystems, das einen einzelnen oder einen dualen Satz von diskreten Antennen nutzt, wobei jede diskrete Antenne auf einem gemeinsamen Strand bzw. Draht von ihrem Nachbar durch ein Verzögerungselement getrennt ist.
Es gibt auch andere, weniger beschränkte Umgebungen, in denen es wünschenswert ist eine Abdeckungsbereichsform zu besitzen, die sich von der standardmäßigen kreis- oder kegelförmigen Form unterscheidet, die von Standardbasisstationen vorgesehen wird. Sogar ein seriell verbundener Satz von diskreten Antennen, die eine verteilte Antenne bilden, liefert eine weniger als ideale Abdeckung über linear geformte Gebiete. Eine verkehrsreiche Autobahn ist beispielsweise ein Bereich mit Nachfrage nach hoher Kapazität. Wenn diskrete Antennen entlang der Autobahn vorgesehen werden, muss das Signalniveau neben den Antennen hoch sein, um die Bereiche zwischen den Antennen zu erreichen. Das hohe Signalniveau bzw. -pegel kann schädliche Intermodulationsprobleme in der Nähe der Basisstation erzeugen, während es unangemessene Signalniveaus an den Grenzen des Abdeckungsbereichs vorsieht. Ein weiteres, sogar noch problematischeres Beispiel ist eine Untergrundbahn oder ein Autobahntunnel. Ein Tunnel sieht eine einzigartige Umgebung vor, in der die Ausbreitungspfade stark beschränkt sind. Die beschränkten Pfade führen zu starken und von ihrer Dauer her kurzen Multipfadausbreitungspfaden, die zu relativ schnellem, flachem Breitbandschwund führen. Die schnelle Rate des Schwunds verhindert, dass eine Leistungssteuerung effektiv kompensiert, wenn die Zeitkonstante der Leistungssteuerung langsamer ist als die Rate der Schwunde. Auch verhindert die inhärente Breitbandeigenschaft der schnellen Schwunde, dass die Frequenz-Diversity der Breitband-CDMA-Wellenform die Effekte des Schwunds mit schneller Rate abschwächt.
In solchen Umgebungen ist es wünschenswerter, ein Antennensystem zu besitzen, das einen langgestreckten Abdeckungsbereich mit konstanter Signalstärke vorsieht. Wenn eine verteilte Antenne, die aus einem Satz von diskreten Antennen besteht, so gesehen wird, als ob sie ein Antennenmuster aufweisen würde, das dem Lichtermuster von einer Kette von Weihnachtsbaumlichtern ähnelt, wäre ein idealeres Antennenmuster eines, das einen Abdeckungsbereich aufweist ähnlich dem eines Neonröhrenlichts. Die ideale Antennenstruktur würde auch eine Art von Diversity vorsehen, die sogar die widrigeste Umgebung, wie beispielsweise eine Tunnelumgebung, überstehen würde. Die vorliegende Erfindung liefert sowohl einen gleichmäßigen Abdeckungsbereich als auch eine verlässliche Form von Diversity.
In dem US-Patent Nr. US 5,513,176 , das auch dem Anmelder der vorliegenden Erfindung zueigen ist, ist ein Verfahren offenbart zur Verbesserung der Performance eines verteilten Antennensystems, das parallele Ketten von diskreten Antennen verwendet, wobei jede Antenne auf einer gemeinsamen Kette von ihren Nachbarn durch ein Verzögerungselement getrennt ist. Zwei Antennen, eine von jeder parallelen Kette, werden bei jedem Knoten platziert, um räumliche Diversity über den Abdeckungsbereich vorzusehen. Somit hat die Mobileinheit im Allgemeinen eine ähnliche Distanz, und daher Pfadverlust, zu Paaren von zusammen angeordneten Antennen. Die diskreten Antennenelemente können Frequenzumwandlungsschaltungen aufweisen, wodurch der Kabelpfadverlust zwischen den Antennenelementen und der Basisstation reduziert wird und wodurch die Verwendung von leicht verfügbaren SAW-Vorrichtungen als Verzögerungselemente gestattet wird. Bei jedem diskreten Antennenknoten können Schaltungen verwendet werden, um Verstärkungs- und Duplexfunktionen vorzusehen.
Ungünstiger Weise kann die Schaltung, die mit jedem Antennenknoten verbunden ist, relativ teuer sein und kann Gleichstromleistung zum Betrieb erfordern. Irgendein Kabelpfadverlust, der zwischen Knoten auftritt, vergrößert die Gleichstromleistungsanforderungen, insbesondere bei verteilten Antennen von erwähnenswerter Länge. Darüber hinaus kann die angesammelte Verzögerung, die mit den SAW-Vorrichtungen assoziiert ist, die entlang solchen langgezogenen Systemen verteilt sind, Bemühungen kompliziert machen, eine Übereinstimmung mit akzeptierten Standards der Telekommunikationsindustrie zu erreichen (beispielsweise IS-95).
Es ist ein besonderes Ziel der vorliegenden Erfindung, ein einfaches Antennensystem vorzusehen, das durch hohe Kapazität, einfache Installation, gute Abdeckung und geringe Anfälligkeit für Multipfadschwund charakterisiert ist. Das Antennensystem der vorliegenden Erfindung sieht auf vorteilhafte Weise die Merkmale vor, ohne Gleichstromleistung zu erfordern, und erleichtert die Übereinstimmung mit Industriestandards, dadurch dass weniger akkumulierte Verzögerung für eine gegebene Antennenlänge erzeugt wird.
Die europäische Veröffentlichung Nr. 0605182 "Niki Yoshiro" sieht eine verbesserte Vorrichtung zur Verstärkung von HF-Signalen zu und von einer Basisstation innerhalb eines Kommunikationssystems vor, durch Vorsehen eines bidirektionalen Repeaters zur Verwendung insbesondere mit mobilen Telefonsystemen. Diese europäische Veröffentlichung offenbart ein Upstream- und Downstream-Koaxialkabel und ein Verstärkungssystem mit optionalen Steu ermitteln, um eine größere Effizienz der Frequenznutzung in einem Telekommunikationssystem vorzusehen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wie es in den angehängten Ansprüchen dargelegt wird, werden zwei Antennenstrukturen mit linearem Abdeckungsbereich, die an eine Basisstation gekoppelt sind parallel positioniert; um ein Antennensystem mit linearem Abdeckungsbereich zu erzeugen. Innerhalb der Basisstation erzeugt eine ein Sender auf eine Mobileinheit gerichtete (Vorwärtsverbindungs-) Spreizspektrumsignale. Die Vorwärtsverbindungssignale werden an beide Antennenstrukturen mit linearem Abdeckungsbereich über eine Antennenschnittstelle bzw. ein Antenneninterface geliefert. Die Antennenschnittstelle weist ein Zeitverzögerungselement auf, um eine Zeitverzögerung zwischen dem Signal, das auf jeder Antennenstruktur mit linearem Abdeckungsbereich übertragen wird, einzuführen. Zudem weist die Basisstation in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel auch einen ersten Empfänger zur Demodulation einer Vielzahl von auf die Basisstation gerichteten (Rückwärtsverbindungs-) Spreizspektrumsignalen auf, die von einer ersten Antennenstruktur mit linearem Abdeckungsbereich empfangen wird und einen zweiten Empfänger zur Demodulation einer Vielzahl von Rückwärtsverbindungsspreizspektrumsignalen, die von der zweiten der Antennenstrukturen mit linearem Abdeckungsbereich empfangen wird.
Ein Vorteil, den die vorliegende Erfindung bietet, ist, dass nur wenig ortsspezifische Technik für die Installation benötigt wird. Die Antennenaufstellung wird durch physische Beschränkungen der Umgebung bestimmt, die den Dienst erfordert. Es ist nicht wichtig, dass die Abdeckungsbereiche der zwei Antennenstrukturen mit linearem Abdeckungsbereich sich präzise überlappen. Überlappende Abdeckung ist nützlich aber wird nicht benötigt.
Die Vorteile von Antennenstrukturen mit linearem Abdeckungsbereich werden klar, wenn die inhärente Einfachheit der Basisstationseinrichtung betrachtet wird, die benötigt wird, um Kommunikationen von der Art zu unterstützen, wie bei zellularen Telefonen, PCS, drahtlosen PBX, drahtlosen Teilnehmeranschlussleitungen oder drahtlosen Home-Extension- bzw. Heimerweiterungstelefonen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Merkmale, Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden offensichtlicher aus der detaillierten Beschreibung, die unten dargelegt wird, wenn diese in Verbindung mit den Zeichnungen betrachtet wird:
1A und 1B ist ein Blockdiagramm einer einzelnen Antennenstruktur mit linearem Abdeckungsbereich der vorliegenden Erfindung;
2 ist ein Blockdiagramm eines Antennensystems mit linearem Abdeckungsbereich, das aus zwei Antennenstrukturen mit linearem Abdeckungsbereich besteht, die angeordnet sind, um räumliche Diversity auf den Rückwärtsverbindungssignalen vorzusehen;
3 ist ein Blockdiagramm eines Antennensystems mit linearem Abdeckungsbereich, dem es möglich ist, räumliche Diversity bezüglich sowohl der Vorwärts- als auch der Rückwärtsverbindung vorzusehen;
4 ist ein Blockdiagramm einer beispielhaften Implementierung eines entfernten oder Mobileinheitstransceivers;
5 ist ein Blockdiagramm einer beispielhaften Basisstation; und
6 bildet die Architektur einer Basisstation ab, die einen Zellstandortmodem-(CSM = cell site modem)-ASIC-Chip (ASIC = application specific integrated circuit) zum Durchführen von Such-, Empfangs, Kombinations- und Decodierungsfunktionen enthält.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Ein einzelner Satz von Antennen und Verzögerungselementen liefert die einfachste Implementierung der verteilten Antennenfunktion. Einzelheiten des einzelnen Satzes von Antennen sind in dem oben erwähnten '472-Patent offenbart. Anstatt die Verwendung eines Satzes von diskreten Antennen vorzuschreiben betrachtet die vorliegende Erfindung den Einsatz einer Antennenstruktur mit linearem Abdeckungsbereich.
1A und 1B stellen beispielhafte Konfigurationen einer einzelnen Antennenstruktur mit linearem Abdeckungsbereich der vorliegenden Erfindung dar. Der lineare Abdeckungsbereich, der in den 1A und 1B vorgesehen wird, wäre nützlich in Systemen, die in Tunneln, auf Schiffen oder entlang Gängen eingesetzt werden. In 1A liefert eine Basisstation 100 ein Signal an und nimmt Signale an von einer Antennenstruktur 110 mit linearem Abdeckungsbereich. Obwohl jede Antenne, die einen linear geformten kontinuierlichen Abdeckungsbereich vorsieht, in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, kann die Antennenstruktur 110 mit linearem Abdeckungsbereich in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel eine koaxiales abstrahlendes Antennenkabel, in dem kleine Schlitze 112 entlang der Länge des äußeren koaxialen Leiters in regelmäßigen Intervallen gelegen sind, aufweisen. Die Schlitze 112 gestatten, dass ein gesteuerter Teil der Hochfrequenz-(HF)-Energie von der Antennenstruktur 110 mit linearem Abdeckungsbereich in die umgebende Umgebung hinein gestrahlt wird und von dieser empfangen wird. Ein beispielhaftes koaxiales Antennenkabel, das geeignet ist für die Verwendung als eine Antennenstruktur 110 mit linearem Abdeckungsbereich ist das FLEXWELL Abstrahlkabel, das von Radio Frequency Systems, Inc. aus North Haven, Conneticut hergestellt wird. Ebenso kommerziell erhältlich ist das RADIAX Abstrahlkoaxialkabel, das von ANDREW Corp. aus dem Vereinigten Königreich und Kanada hergestellt wird. Ein beispielhaftes triaxiales Antennenkabel, mit dem eine Antennenstruktur 110 mit linearem Abdeckungsbereich realisiert werden könnte ist das nuTRAC Triaxialantennenkabel, das von Times Microwave Systems aus Wallingford, Conneticut hergestellt wird.
Innerhalb der Basisstation 100 erzeugt der analoge Sender 120 die Vorwärtsverbindungs-HF-Signale zur Sendung durch die Antennenstruktur mit linearem Abdeckungsbereich 110. Die Vorwärtsverbindungs-HF-Signale werden von einem Duplexer 140 an die Antennenstruktur 110 mit linearem Abdeckungsbereich gekoppelt. Die Vorwärtsverbindungs-HF-Signale sind durch einen Duplexer 140 an die Antennenstruktur 110 mit linearem Abdeckungsbereich gekoppelt. Auf ähnliche Weise werden Rückwärtsverbindungs-HF-Signale, die von der Antennenstruktur 110 mit linearem Abdeckungsbereich von den (nicht gezeigten) entfernten Einheiten empfangen werden, von dem Duplexer 140 zu einem analogen Empfänger 150 weitergeleitet, der die ankommenden Rückverbindungs-HF-Signale zur Verarbeitung annimmt.
Die Antennenstruktur 110 mit linearem Abdeckungsbereich kann Multipfadkomponenten derselben Rückwärtsverbindungs-HF-Signale empfangen. Die oben erwähnten Patente und mit anhängigen Patentanmeldungen offenbaren ein zellulares Telefonsystem, das CDMA-Modulation mit einer 1,25-MHz-Bandbreite, mehreren Formen von Diversity und Sendeleistungssteuerung verwendet. Ein Verfahren zur Ausnutzung von Diversity ist das Vorsehen einer "Rake"-Empfängerarchitektur, in der mehrere Demodulationselemente vorgesehen sind, von denen es jedem möglich ist, ein Signal zu empfangen, das über einen unterschiedlichen Pfad gelaufen ist und deshalb eine unterschiedliche Verzögerung aufweist.
In der vorliegenden Erfindung kann die Multipfad-Diversity, die sowohl auf natürliche Weise auftritt als auch durch die Gestaltung eingeführt wurde, zwischen Signalen, die auf der Antennenstruktur 110 mit linearem Abdeckungsbereich auftreten, ausgenutzt werden durch Aufnahme eines Rake-Empfängers 160 innerhalb der Basisstation 100. Der Rake-Empfänger 160, der an einen analogen Empfänger 150 gekoppelt ist, weist mindestens ein (nicht gezeigtes) Demodulationselement auf. Um jedoch den gesamten Vorteil aus der Funktionalität des Rake-Empfängers 160 zu ziehen, wird bevorzugt, dass zwei oder mehr Demodulationselemente, z.B. typischerweise drei oder vier, eingesetzt werden. Weitere Details eines beispielhaften Ausführungsbei spiels eines Rake-Empfängers werden im US-Patent Nr. 5,103,459 und US-Patent Nr. 5,109,390 geliefert.
Nun Bezug nehmend auf 1B wird das schematische Blockdiagramm der 1A in 1B erweitert, um geographische Aspekte zu enthalten. In 1B wird eine Antennenstruktur 110' mit linearem Abdeckungsbereich auf eine Weise angeordnet, die darauf gerichtet ist, den Diversity-Empfang von Signalen, die von den Mobileinheiten übertragen werden, zu erleichtern. Eine derartige nicht-lineare Anordnung der Antennenstruktur 110' mit linearem Abdeckungsbereich kann auch von einer Anordnung über Gänge oder innerhalb paralieler Hallen in einem Gebäude resultieren. In 1B wird die Antennenstruktur 110' mit linearem Abdeckungsbereich so konfiguriert, dass die Rückwärtsverbindungssignale, die von einer ersten Mobileinheit 170 übertragen werden, die mit einer herkömmlichen omnidirektionalen Antenne ausgestattet ist, auf erste und zweite Antennensegmente 110A' und 110B' auftreffen. Auf ähnliche Weise wird das Rückwärtsverbindungssignal, das von einer zweiten Mobileinheit 172 übertragen wird, über dritte und vierte Antennensegmente 110C' und 110D' der Antennenstruktur 110' mit linearem Abdeckungsbereich empfangen. Komplementäre Diversity wird in den ersten und zweiten Mobileinheiten 170 und 172 bezüglich des Vorwärtsverbindungssignals, das von ersten und zweiten Antennensegmenten 110A', 110B' bzw. von dritten und vierten Antennensegmenten 110C' und 110D' ausgestrahlt wird, erreicht.
In CDMA-Systemen kann Zeit-Diversity zwischen verzögerten Versionen eines gegebenen Signals ausgenutzt werden, falls das dazwischen liegende Zeitintervall die Periode eines einzelnen "Chips" des Pseudozufallsrausch-(PN)-Codes überschreitet, der verwendet wird, um das gegebene Signal zu modulieren. Daher kann, um sicherzustellen, dass Zeit-Diversity bezüglich der Kommunikation mit der ersten Mobileinheit 170 und den ersten und zweiten Antennensegmenten 110A', 110B' erhalten wird, die Antennenstruktur 110' mit linearem Abdeckungsbereich so angeordnet werden, dass eine Signalausbreitungsverzögerung von mehr als einem PN-Code-Chip zwischen den ersten und zweiten Antennensegmenten 110A' und 110B' existiert. Auf ähnliche Wei se sollte auch die Signalausbreitungsverzögerung zwischen den dritten und vierten Antennensegmenten 110C' und 110D' die Periode eines PN-Code-Chips überschreiten, um Zeit-Diversity bezüglich der Kommunikation mit der zweiten Mobileinheit 172 zu schaffen.
Wenn die nicht-lineare Anordnung der Antennenstruktur mit linearem Abdeckungsbereich 110' keine Verzögerung von mindestens einem PN-Code-Chip zwischen den ersten und zweiten Antennensegmenten 110A' und 110B' ergibt, können Verzögerungselemente in der Antennenstruktur 110' mit linearem Abdeckungsbereich angeordnet werden, um die notwendige Diversity-Verzögerung zu erreichen. Das Ausführungsbeispiel der 1B kann optional auch ein oder mehrere Verstärkermodul(e) 176 aufweisen und zwar zur Verstärkung der Leistung der Rückwärtsverbindungs- und Vorwärtsverbindungssignale. Jedes Verstärkermodul 176 beinhaltet ein Paar von Duplexern 178 und 180, mit dem sowohl ein Vorwärtsverbindungsverstärker 182 und ein erstes Verzögerungselement 184 als auch ein Rückwärtsverbindungsverstärker 186 und ein zweites Verzögerungselement 1-88 verbunden sind. Die Duplexer 178 und 180 koppeln Rückwärtsverbindungssignale innerhalb des Rückwärtsverbindungsfrequenzbandes zu/von dem Rückwärtsverbindungsverstärker 186 und koppeln Vorwärtsverbindungssignale innerhalb des Vorwärtsverbindungsfrequenzbandes zu/von dem Vorwärtsverbindungsverstärker 182. Vorwärts- und Rückwärtsverbindungsverstärker 182 und 186 dienen dazu, angemessene Signalleistungsniveaus aufrecht zu erhalten, wenn die Antennenstruktur 110' mit linearem Abdeckungsbereich von relativ langer Länge ist. In CDMA-Systemen liefern erste und zweite Verzögerungselemente 184 und 188 je eine Verzögerung (z.B. eine Verzögerung entsprechend einem PN-Code-Chip) die ausreichend ist, um die Diversity-Übertragung und den Empfang von Signalen durch Segmente der Antennenstruktur 110' mit linearem Abdeckungsbereich auf jeder Seite des Verstärkermoduls 176 sicherzustellen. In einem alternativen Ausführungsbeispiel könnten passive Verzögerungselemente innerhalb der Antennenstruktur 110' mit linearem Abdeckungsbereich hinzugefügt werden, ohne die zusätzlichen Anwendungs- und Duplexfunktionen von Verstärkermodul 176.
In alternativen bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung wird ein dualer Satz von Antennenstrukturen mit linearem Abdeckungsbereich verwendet, um die Dienstqualitätsverringerungen abzuschwächen, die gelegentlich durch einzelne Antennenstrukturen mit linearem Abdeckungsbereich erfahren werden. Im Fall des Systems des zuvor erwähnten '472-Patents können die Effekte des Multipfad-Schwundes eine momentane Verschlechterung des Dienstes verursachen, wenn eine Mobileinheit in naher Nähe zu einer ersten diskreten Antenne positioniert wird und in einer großen Distanz von den anderen weiter entfernten diskreten Antennen positioniert wird. Unter dieser Bedingung überträgt die Mobileinheit ausreichend Leistung, um mit der ersten diskreten Antenne zu kommunizieren, aber nicht ausreichend Leistung, um zuverlässig mit den entfernten diskreten Antennen zu kommunizieren. Wenn unter dieser Bedingung die Mobileinheit plötzlich einen schweren Multipfadschwund erfahren würde bezüglich der ersten diskreten Antenne, könnte das reduzierte Signalniveau bei der ersten Antenne und das niedrige Signalniveau bei den entfernten diskreten Antennen eine Verschlechterung des Dienstes verursachen. Die Kommunikation zwischen der Basisstation und der Mobileinheit wäre suboptimal, bis die Leistungssteuerungsschleife die Sendeleistung von der Mobileinheit erhöhen würde oder bis die Mobileinheitsumgebung verändert würde um den Multipfadschwund abzuschwächen. Wie oben erwähnt, kann eine derartige suboptimale Leistung durch das Aufstellen von zwei diskreten Antennen bei jedem Knoten auf eine Weise, wie beschrieben in der mit anhängigen Anmeldung Seriennr. 08/112,392 abgemildert werden. Die zwei zusammen angeordneten diskreten Antennen werden weit genug auseinander platziert, so dass sie Unabhängigkeit im Multipfadschwund aufweisen, aber nahe genug beieinander, dass die Signalniveaus bezüglich der Mobileinheit ähnlich sind. Somit liefert, wenn eine Mobileinheit einen Schwund bezüglich der einen Antenne erfährt, die andere mit angeordnete Antenne einen zuverlässigen Pfad von ähnlichen Leistungsanforderungen.
Anstatt durch die Verwendung eines dualen Satzes von diskreten Antennen, erreicht in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel die vorliegende Erfindung eine widerstandsfähige Performance in Anwesenheit von Multipfadschwund durch das Vorsehen eines Paars von Antennenstrukturen mit linearem Abdeckungsbereich, die angeordnet sind mit sich im Wesentlichen überlappenden Abdeckungsbereichen, um ein Antennensystem mit linearem Abdeckungsbereich zu bilden. Das Paar von Antennenstrukturen mit linearem Abdeckungsbereich ist so angeordnet, dass jede Antennenstruktur mit linearem Abdeckungsbereich ähnliche Leistungsanforderungen von einer Mobileinheit innerhalb des Abdeckungsbereichs aufweist, aber jede liefert unabhängigen Schwund bezüglich der gleichen Mobileinheit. Typischerweise werden die Antennenstrukturen mit linearem Abdeckungsbereich zwischen einer und zehn Wellenlängen auseinander platziert und in einem gegenwärtig bevorzugten Ausführungsbeispiel näherungsweise 5 Wellenlängen auseinander (d.h. bei den vorgeschlagenen Frequenzen eines persönlichen Kommunikationssystems (PCS-Frequenzen, PCS = personal communications system) von ungefähr 1800 MHz ca. 30 Inch auseinander) um Pfad-Diversity zu erhalten und somit Unabhängigkeit im Schwund.
Nun mit Bezug auf 2 ist dort ein Antennensystem mit linearem Abdeckungsbereich gezeigt, welches angeordnet ist, um eine räumliche Diversity beim Empfang von Rückwärtsverbindungssignalen vorzusehen. In 2 liefert die Basisstation 200 Signale zu der ersten Antennenstruktur 210 mit linearem Abdeckungsbereich und nimmt Signale davon auf. Zusätzlich nimmt die Basisstation 200 Signale von einer zweiten Antennenstruktur 212 mit linearem Abdeckungsbereich auf. Die ersten und zweiten Antennenstrukturen 210 und 212 mit linearem Abdeckungsbereich sind positioniert, um die oben detailliert dargestellten Vorteile vorzusehen. Obwohl das bevorzugte Ausführungsbeispiel die Anwendung von zwei Antennenstrukturen mit linearem Abdeckungsbereich vorsieht, könnten drei oder mehr innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Zusätzlich könnten die geographischen Aspekte der 1B in irgendeiner oder in beiden der ersten oder zweiten Antennenstrukturen mit linearem Abdeckungsbereich 210 oder 212 vorgesehen sein. Genauso könnte ein Verstärkermodul 176 in irgendeiner oder in beiden der ersten oder zweiten Antennenstrukturen 210 oder 212 mit linearem Abdeckungsbereich vorgesehen sein.
In der Basisstation 200 erzeugt der analoge Sender 220 die Vorwärtsverbindungs-HF-Signale zur Übertragung durch die Antennenstruktur 210 mit linearem Abdeckungsbereich. Die Vorwärtsverbindungshochfrequenzsignale werden mit der ersten Antennenstruktur 210 mit linearem Abdeckungsbereich durch einen Duplexer 240 gekoppelt. In ähnlicher Weise werden die Rückwärtsverbindungshochfrequenzsignale, die von der Antennenstruktur 210 mit linearem Abdeckungsbereich von den (nicht gezeigten) Mobileinheiten aufgenommen werden, von dem Duplexer 240 zum ersten analogen Empfänger 250 geleitet. Ein Rake-Empfänger 270 weist zumindest ein (nicht gezeigtes) Demodulationselement auf und weist vorzugsweise zwei oder mehr Demodulationselemente auf.
In gleicher Weise werden die Rückwärtsverbindungs-HF-Signale, die von der zweiten Antennenstruktur 212 mit linearem Abdeckungsbereich empfangen werden, durch einen zweiten analogen Empfänger 260 verarbeitet. Der zweite Rake-Empfänger 280 verarbeitet Signale, die von dem zweiten analogen Empfänger 260 von der zweiten verteilten Antennenstruktur 212 aufgenommen wurden. Der Rake-Empfänger 280 weist zumindest ein (nicht gezeigtes) Demodulationselement auf und weist vorzugsweise zwei oder mehr Demodulationselemente auf.
Die Ausgangsgrößen der ersten und zweiten Rake-Empfänger 270 und 280 werden zu einer Diversity-Kombinierer- und -Decodierer-Schaltung 284 geliefert. Die Diversity-Kombinierer- und -Decodierer-Schaltung 284 kombiniert und decodiert die Ausgabe der ersten und zweiten Rake-Empfänger 270 und 280. Die decodierten Daten werden dann weiter in der digitalen (nicht gezeigten) Basisbandschaltung verarbeitet. Die Kombination der daraus resultierenden digitalen Bits, wie von dem Ausführungsbeispiel der 2 in Betracht gezogen, bietet mehrere Vorteile. Diese beinhalten beispielsweise verringerte Fehlerraten aufgrund der kohärenten Kombinierung und Verringerung von Fluktuationen des Leistungsniveaus aus der mobilen Einheit. Beide dieser Faktoren führen zu einer höheren Kapazität und zu verbesserter Systemlperformance.
Nun mit Bezug auf 3 ist ein Blockdiagramm eines Antennensystems mit linearem Abdeckungsbereich gezeigt, dass eine Diversity bezüglich der Vorwärtsverbindungssignale vorsieht. Es sei bemerkt, dass Diversity auf der Rückwärtsverbindung durch die physische Trennung der zwei Antennenstrukturen mit linearem Abdeckungsbereich vorgesehen wird. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel wird jede Antennenstruktur mit linearem Abdeckungsbereich mit einem unterschiedlichen Empfänger gekoppelt, so dass die Signale von jeder Antennenstruktur mit linearem Abdeckungsbereich nicht auf HF kombiniert werden. Somit ist nicht erforderlich, dass Signale von jeder Antennenstruktur mit linearem Abdeckungsbereich um mehr als eine PN-Chip-Zeit verzögert werden, um aufgelöst zu werden. Wenn die Verzögerung von der mobilen Einheit zu jeder Antennenstruktur mit linearem Abdeckungsbereich identisch wäre, könnte ein Signal von jeder Antennenstruktur mit linearem Abdeckungsbereich immer noch aufgelöst werden. Jedoch ist dies nicht der Fall bei der Vorwärtsverbindung. Typischerweise ist keine mobile Einheit mit zwei Antennen und zwei getrennten HF-/analogen Empfängern versehen, und zwar aufgrund von wirtschaftlichen Gründen, ergonomischen Gründen und Gründen der Implementierung. Wenn somit das gleiche Vorwärtsverbindungssignal von jeder Antennenstruktur mit linearem Abdeckungsbereich übertragen wird, kann eine mobile Einheit, die ein Signal von jeder Antennenstruktur mit linearem Abdeckungsbereich aufnimmt, die zwei Signale nur auflösen, wenn sie bezüglich der Zeit durch mindestens eine PN-Chip-Zeit separiert sind. (Weitere Details der Architektur der mobilen Einheit werden unten dargelegt.) Daher ist es wünschenswert, eine Vorwärtsverbindung mit den Diversity-Charakteristiken vorzusehen, die oben beschrieben werden, ohne duale Empfangspfade an der mobilen Einheit vorzusehen.
Eine elegante Lösung ist, Diversity im Übertragungspfad der Vorwärtsverbindung vorzusehen, so dass die Fähigkeit zur Auflösung von Signalen von jeder Antennenstruktur mit linearem Abdeckungsbereich in dem Signal inhärent ist, wie es von der mobilen Einheit empfangen wird. Eine Sende-Diversity kann erreicht werden durch Verzögerung des Signals, welches von einer der Antennenstrukturen mit linearem Abdeckungsbereich übertragen wird, und zwar im Vergleich zu dem Signal, welches von der anderen Antennenstruktur mit linearem Abdeckungsbereich übertragen wird. Durch Einführen einer Verzögerung zwischen den zwei Signalen kann eine Mobileinheit, die ein Signal von jeder Antennenstruktur mit linearem Abdeckungsbereich mit der gleichen natürlichen Verzögerung aufnimmt, die zwei Signale auflösen aufgrund der eingeführten Verzögerung. Ein Ausführungsbeispiel mit einer solchen Diversity, die in die Vorwärtsverbindung eingeführt wird, ist in 3 gezeigt. Angesichts der Ähnlichkeit zwischen den Ausführungsbeispielen der 2 und 3 werden Bezugszeichen mit Strich in 3 verwendet, um Strukturen zu bezeichnen, die jenen entsprechen, die in 2 abgebildet sind.
Die Basisstation 200' der 3 weist einen Leistungsteiler 290 zum Splitten des Signals von dem analogen Sender 220' auf. Eine der Signalkomponenten ausgegeben von Leistungsteiler 290 wird von einem ersten Hochleistungsverstärker (HPA = high power amplifier) 291 verstärkt und die verstärkte Ausgabe wird an Duplexer 240' geliefert zur Sendung durch die Antennenstruktur 210' mit linearem Abdeckungsbereich. Die andere Signalkomponente wird an das Verzögerungselement 292 geliefert, welches eine Verzögerung einführt (z.B. einen PN-Chip) die ausreichend ist, um sicherzustellen, dass Zeit-Diversity besteht zwischen den Signalen, die von der ersten und zweiten Antennenstruktur 210' und 212' mit linearem Abdeckungsbereich ausgestrahlt werden. Für eine beispielhafte PN-Chiprate von 1,25 MHz kann die Verzögerung, die durch das Verzögerungselement 292 vorgesehen wird, in der Größenordnung von 0,5 bis 3 Mikrosekunden sein. Das verzögerte Signal vom Verzögerungselement 292 wird von einem zweiten HPA 293 verstärkt und die verstärkte Ausgabe wird durch Duplexer 294 an die zweite Antennenstruktur 212' mit linearem Abdeckungsbereich gekoppelt. Als Ergebnis der Pfad- und Zeit-Diversity, die durch die oben beschriebenen Antennensysteme vorgesehen wird, kann die Architektur der Mobileinheiten mit mehreren Demodulationse lementen das Signal von jeder Antennenstruktur mit linearem Abdeckungsbereich separat demodulieren.
Die Mobileinheiten enthalten ein oder mehr Datendemodulationselemente und ein Sucherelement. Das Sucherelement scannt die Zeitdomän?, wobei es bestimmt, welche Pfade existieren und die Größe der Pfade. Die verfügbaren Demodulationselementen werden dann zugewiesen, um die Signale, die sich auf den vorteilhaftesten Pfaden ausbreiten, zu demodulieren.
4 veranschaulicht in Blockdiagrammform eine beispielhafte CDMA-Mobileinheit. Die Mobileinheit weist eine Antenne 300 auf, die durch einen Duplexer 302 an einen analogen Empfänger 304 und einen Sendeleistungsverstärker 306 gekoppelt ist. Der analoge Empfänger 304 empfängt die HF-Frequenzsignale von Duplexer 302 zur Verstärkung und Frequenzherabkonvertierung. Die Signalen werden auch gefiltert, digitalisiert und an Demodulationselemente 310A-310N geliefert sowie an ein Sucherelement 314 des Rake-Empfängers 312. Weitere Details eines beispielhaften Ausführungsbeispiels von Analogempfänger 304 und Rake-Empfänger 312 sind in den oben erwähnten US-Patenten Nrn. 5,103,459 und 5,109,390 dargestellt.
Der analoge Empfänger 304 führt auch eine Leistungssteuerfunktion aus, die zur Einstellung der Sendeleistung der Mobileinheit verwendet wird. Der analoge Empfänger 304 erzeugt ein analoges Leistungssteuersignal, das an die Sendeleistungssteuerschaltung 308 geliefert wird.
Das digitalisierte Signal, das an die Demodulationselemente 310A-310N und Sucherelement 314 am Ausgang des analogen Empfängers 304 geliefert wird kann die Signale von vielen fortwährenden Anrufsignalen enthalten, die für andere Mobileinheiten bestimmt sind, gemeinsam mit den Basisstationspilotsignalen. Jedes Demodulationselement 310A-310N wird angewiesen, ein unterschiedliches Diversity-Signal desselben Vorwärtsverbindungssignals zu demodulieren. Die Diversity in den Signalen kann natürlich auftretende Multipfad- oder die eingeführte Diversity sein, wie die aus dem Antennensystem mit linearem Abdeckungsbereich, das in 3 gezeigt ist. Die Funktion der Demodulationselemente 310A-310N ist es, die Samples bzw. Abtastungen mit der geeigneten PN-Sequenz zu korrelieren. Dieser Korrelationsprozess liefert eine Eigenschaft, die in der Technik wohl bekannt ist als "Verarbeitungsverstärkung" bzw. „Verarbeitungsgewinn", welche das Signal-zu-Interferenz-Verhältnis eines Signals verbessert, welches zu der geeigneten PN-Sequenz passt. Eine korrelierte Ausgabe kann synchron detektiert werden unter Verwendung des Pilotträgers von der sendenden Basisstation als eine Trägerphasenreferenz. Das Ergebnis dieses Demodulationsprozesses ist eine Sequenz von codierten Datensymbolen. Weitere Information mit Bezug zum Decodieren unter Verwendung einer Pilotsequenz ist offenbart in der mit anhängigen US-Patentanmeldung Nr. 08/343,800, eingereicht am 21. November 1994 und betitelt "PILOT CARRIER DOT PRODUCT CIRCUIT", welche dem Anmelder der vorliegenden Erfindung zueigen ist.
Sucherelement 314, das gesteuert wird von einem Steuerprozessor 316 scannt kontinuierlich die Zeitdomän auf der Suche nach Multipfadpilotsignalen von einer Vielzahl von umgebenden Basisstationen. Sucherelement 314 misst die Stärke eines jeden detektierten Pilotsignals. Sucherelement 314 liefert einen Satz von Signalstärken und Zeitoffsets bzw. -versätzen der detektierten Signale an Steuerprozessor 316. Steuerprozessor 316 liefert Steuersignale an die Demodulationselemente 310A-310N, so dass jedes ein unterschiedliches der vorteilhaftesten Signale verarbeitet. Ein Verfahren der Zuweisung von Demodulationselementen, unterschiedliche Signale zu verarbeiten, basierend auf einer Ausgabe eines Sucherelements ist offenbart in der mit anhängigen US-Patentanmeldung Seriennr. 08/144,902, eingereicht am 28. Oktober 1993, betitelt "DEMODULATION ELEMENT ASSIGNMENT IN A SYSTEM CAPABLE OF RECEIVING MULTIPLE SIGNALS", welche dem Anmelder der vorliegenden Erfindung zueigen ist.
Die Ausgabe der Demodulationselemente 310A-310N wird an eine Diversity-Kombinierer- und -Decodierer-Schaltung 318 geliefert. Diversity-Kombinierer- und -Decodierer-Schaltung 318 kombiniert die Ausgabe der Demodulationse lemente 310A-310N in ein aggregiertes Signal zur weiteren Verarbeitung. Es ist dieser Kombinationsprozess, der es dem System gestattet, Vorteil zu ziehen aus der Diversity durch Summierung der Energie von jedem der Demodulationselemente 310A-310N. Der sich ergebende aggregierte Signalstrom kann decodiert werden unter Verwendung eines Vorwärtsfehlerkorrektur-(FEC = forward error correction)-Decodierers, der auch innerhalb der Diversity-Kombinierer- und -Decodierer-Schaltung 318 enthalten ist.
Eine-Benutzerdigitalbasisbandschaltung 320 weist typischerweise einen (nicht gezeigten) digitalen Vocoder auf, der von einem Typ mit variabler Rate sein kann. Benutzerdigitalbasisbandschaltung 320 dient weiter als eine Schnittstelle mit einem Handgerät oder einer anderen Art von peripherem Gerät (nicht gezeigt). Die Benutzerdigitalbasisbandschaltung 320 liefert Ausgabeninformationssignale an den Benutzer in Übereinstimmung mit der Information, die dahin von der Diversity-Kombinierer- und -Decodierer-Schaltung 318 geliefert wird.
Auf der Rückwärtsverbindung werden typischerweise analoge Benutzersprachsignale durch ein Handgerät als eine Eingabe an die Benutzerdigitalbasisbandschaltung 320 vorgesehen. Die Benutzerdigitalbasisbandschaltung 320 weist einen Analog-zu-Digital-(A/D)-Wandler (nicht gezeigt) auf, der das analoge Signal in digitale Form wandelt. Das digitale Signal wird zu dem digitalen Vocoder geliefert, wo es codiert wird. Die Vocoderausgabe wird an eine (nicht gezeigte) Vorwärtsfehlerkorrektur-(FEC = forward error correction)-Codierschaltung geliefert. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel ist die implementierte Fehlerkorrekturcodierung ein Faltungscodierungsschema. Das digitalisierte codierte Signal ist eine wird ausgegeben von der Benutzerdigitalbasisbandschaltung 320 und zwar an einen Sendemodulator 322.
Der Sendemodulator 322 codiert die Sendedaten, was in dem beispielhaften Ausführungsbeispiel eine 64wertige orthogonale Signalisierungstechnik basierend auf Walsh-Codes ist, und moduliert dann das codierte Signal auf ein PN-Trägersignal. Steuerprozessor 316 liefert die PN- Sequenzausrichtungsinformation an Sendemodulator 322. Weitere Details zur Datenmodulation sind in dem zuvor erwähnten US-Patent Nr. 5,103,459 offenbart.
Der Sendemodulator 322 konvertiert weiter das modulierte Signal auf analoge Form zur Modulation auf einen Zwischenfrequenzträger bzw. ZF-Träger. Die ZF-Signalausgabe von Sendemodulator 322 wird zur Sendeleistungssteuerschaltung 308 geliefert. Die Sendeleistungssteuerschaltung 308 steuert die Sendesignalleistung basierend auf einem analogen Leistungssteuersignal, das vom analogen Empfänger 304 vorgesehen wird. Ebenso werden Steuerungsbits, die von der Basisstation in Form von Leistungsanpassungsbefehlen gesendet werden, von den Demodulationselementen 310A-310N verarbeitet und an den Steuerprozessor 316 geliefert. Als Erwiderung auf diese Befehle erzeugt der Steuerprozessor 316 ein zweites Leistungssteuersignal, das an die Sendeleistungssteuerschaltung 308 geliefert wird. Weitere Information zu der Beziehung von Empfänger 312, Steuerprozessor 316 und Sendeleistungssteuerschaltung 308 bezüglich der Leistungssteuerung ist in dem oben erwähnten US-Patent Nr. 5,056,109 verfügbar.
Die Sendeleistungssteuerschaltung 308 gibt das leistungsgesteuerte modulierte Signal aus an Sendeleistungsverstärkerschaltung 306: Die Sendeleistungsverstärkerschaltung 306 konvertiert das ZF-Signal auf eine HF-Frequenz. Eine Sendeleistungsverstärkerschaltung 306 weist einen Verstärker auf, der das Signal auf ein letztendliches Ausgabeniveau verstärkt bzw. pegelt. Das Sendesignal ist eine Ausgabe von der Sendeleistungsverstärkerschaltung 306 and Duplexer 302. Der Duplexer 302 koppelt das Signal an Antenne 300 zur Sendung an die Basisstation.
5 veranschaulicht vollständiger in Blockdiagrammform die beispielhafte Basisstation 200 der 2. In 5 werden gleiche Bezugszeichen verwendet, um Basisstationskomponenten zu bezeichnen, die jenen entsprechen, die in 2 abgebildet sind. Das Empfängersystem der Basisstation 200 besteht aus Analogempfängern 250 und 260 und auch aus Rake-Empfängern 270 und 280. Der Rake-Empfänger 270 weist ein unabhängiges Sucherelement 500 und Demodulationselemente 510A-510N auf. In ähnlicher Weise weist der Rake-Empfänger 280 ein unabhängiges Sucherelement 515 und Demodulationselemente 520A-520N auf. Wie in 5 gezeigt, sind die Demodulationselemente 510A-510N und mit der Diversity-Kombinierer- und -Decodierer-Schaltung 284 gekoppelt.
Mit Bezug auf 5 geben die Analogempfänger 250 und 260 jeweils eine digitalisierte Version von zusammengesetzten Signalen aus, die aus den Übertragungen von einer oder mehreren Mobileinheiten gebildet werden. Die Sucherelemente 500 und 515 verfolgen jeweils die Multipfadausbreitungen von Sendungen von einzelnen Mobileinheiten. Jedes Demodulationselement 510A-510N und 520A-520N ist zugewiesen, um eine spezielle Multipfadausbreitung der gleichen codierten Nachrichtendaten von einer gemeinsamen Mobileinheit zu demodulieren. Die Ausgabe der Analogempfänger 250 und 260 wird auch zu anderen Rake-Empfängern zur Verfolgung und Demodulation von Signalen geliefert, die von anderen Mobileinheiten übertragen werden. Für weitere Details siehe beispielsweise die zuvor erwähnte US-Patentanmeldung Seriennr. 08/144,902.
Die Basisstation von 5 weist eine CDMA-Steuerung 540 auf, die mit den Demodulationselementen 510A-510N und 520A-520N gekoppelt ist, und zwar zusammen mit den Sucherelementen 500 und 515. Die CDMA-Steuerung 540 liefert eine Walsh-Sequenz und Codezuweisung, eine Signalverarbeitung, eine Timingsignalgenerierung, eine Leistungssteuerung und verschiedene andere damit in Beziehung stehende Funktionen.
Signale, die von der ersten Antennenstruktur 210 mit linearem Abdeckungsbereich empfangen werden, werden zum Analogempfänger 250 und dann zum Sucherelement 500 geliefert. Das Sucherelement 500 wird verwendet, um die Zeitdomän zu scannen, um die vorteilhaftesten verfügbaren Signale zu detektieren, die mit einer speziellen mobilen Einheit assoziiert sind. Das Sucherelement 500 liefert Informationen über die detektierten Signale zur CDMA- Steuerung 540, die darauf ansprechend Steuersignale erzeugt und zu den Demodulationselementen 510A-510N liefert, um das geeignete empfangene Signal zur Verarbeitung auszuwählen.
Signale, die von der zweiten Antennenstruktur 212 mit linearem Abdeckungsbereich empfangen werden, werden zum Analogempfänger 260 und dann zu den Demodulationselementen 520A-520N geliefert. Das Sucherelement 515 wird auch verwendet, um die Zeitdomän um das empfangene Signal herum zu scannen, um sicherzustellen, dass die Demodulationselemente 520A-520N die vorteilhaftesten verfügbaren Signale verfolgen und verarbeiten, die mit einer speziellen Mobileinheit assoziiert sind, und zwar in der gleichen Weise wie der Rake-Empfänger 270. Die Ausgabe der Demodulationselemente 510A-510N und 520A-520N wird dann für eine optimale Performance durch die Diversity-Kombinierer- und -Decodierer-Schaltung 284 verarbeitet.
Wiederum mit Bezug auf 5 empfangen das Sucherelement 500 und die Demodulationselemente 510A-510N das zusammengesetzte Signal, welches von dem analogen Empfänger 250 ausgegeben wird. Um die Spreizspektrumsignale zu decodieren, die von einer einzigen Mobileinheit übertragen werden, müssen die geeigneten PN-Sequenzen erzeugt werden. Weitere Details hinsichtlichder Erzeugung von Mobileinheitssignalen findet manim US-Patent 5,103,459.
Signale von einem externen oder internen Netzwerk, wie beispielsweise einem PBX sind mit dem geeigneten Vocoder 555 unter der Steuerung der CDMA-Steuerung 540 gekoppelt. Der Sendemodulator 535 spreizspektrummoduliert unter der Steuerung der CDMA-Steuerung 540 die Daten zur Übertragung zu der vorgesehen Empfangsmobileinheit. Der Sendemodulator 535 ist zugewiesen, um Daten zu codieren und zu modulieren, die zur Übertragung zu der speziellen Mobileinheit vorgesehen sind, der die Rake-Empfänger 270 und 280 zugewiesen sind. Der Sendemodulator 535 moduliert die Vocoderdaten mit einem orthogonalen Code, der aus einem Satz von orthogonalen Codes ausgewählt wird, wobei das Signal dann mit einem PN-Spreizcode mo duliert wird. Das PN-Spreizsignal wird dann in analoge Form umgewandelt und zur Sendeleistungssteuerschaltung 550 geliefert.
Die Sendeleistungssteuerschaltung 550 unter Steuerung der CDMA-Steuervorrichtung 540 steuert die Sendeleistung des Signals. Die Ausgabe der Schaltung 550 wird zum Summierer 560 geliefert, wo sie mit der Ausgabe der Sendemodulator/Sendeleistungssteuerschaltungen addiert wird, die anderen Mobileinheiten entsprechen. Die Ausgabe des Summierers 560 wird zum Analogsender 220 geliefert. Der Analogsender 220 verstärkt das Signal zur Ausgabe über das Antennensystem mit linearem Abdeckungsbereich zur Abstrahlung zu den Mobileinheiten innerhalb des Basisstationsabdeckungsbereichs. Weitere Details bezüglich der beispielhaften Senderschaltung der 5 sind im US-Patent 5,103,459 veranschaulicht.
5 veranschaulicht weiter Pilot-/Steuerkanalgeneratoren und Sendeleistungssteuerschaltung 545. Die Schaltung 545 unter der Steuerung der CDMA-Steuerung 540 erzeugt und steuert die Leistung des Pilotsignals, des Sync-Kanals und des Paging-Kanals zur Koppelung mit dem Analogsender 220.
6 bildet die Architektur einer Basisstation ab, die einen ASIC-Chip 580 eines Zellenstandortmodems (CSM) aufweist, und zwar zur Ausführung von Such-, Demodulations-, Kombinierungs- und Decodierungsfunktionen. In 6 werden gleiche Bezugszeichen eingesetzt, um funktionelle Elemente zu bezeichnen, die jenen in 5 entsprechen. Der CSM-ASIC-Chip 580 weist eine besonders effiziente Suchermaschine 584 auf, um die Suchfunktion auszuführen, die für jeden Anruf einer Mobileinheit erforderlich ist, wie beschrieben in der ebenfalls anhängigen US-Patentanmeldung Seriennr. 08/316,177 beschrieben, die am 30. September 1994 eingereicht wurde, betitelt "MULTIPATH SEARCH PROCESSOR FOR A SPREAD SPECTRUM MULTIPLE ACCESS COMMUNICATION SYSTEM", die dem Anmelder der vorliegenden Erfindung zueigen ist. Kurz gesagt identifiziert de Suchermaschine 584 die vorteilhaftesten verfügbaren Zeitdomänsignale, die mit einer speziellen Mobileinheit assoziiert sind, und zwar durch Überwachung der Ausgabe von beiden Analogempfängern 250 und 260. Diese Informationen werden zu der CDMA-Steuerung 540 geliefert, die einen Schnittstellenschalter 226 anweist, um die Demodulationselemente 510A-510N mit dem Analogempfänger 250 oder 260 zu verbinden, und zwar entsprechend dem, der das vorteilhafteste verfügbare Signal erzeugt. Entsprechend verbessert die Architektur der 6 den Wirkungsgrad, indem sie ermöglicht, dass jedes Demodulationselement 510A-510N mit dem Analogempfänger verbunden wird, der das vorteilhafteste Signal bietet.
Mit genauerem Bezug auf 6 verarbeiten die Analogempfänger 250 und 260 das HF-Signal und wandeln das Signal in digitale Bits um. Die Analogempfänger 250 und 260 liefern jeweils einen resultierenden gefilterten Bitstrom an den Schnittstellenschalter 226. Der Schnittstellenschalter 226 verbindet unter der Steuerung der CDMA-Steuerung 540 die gefilterten Bitströme von einem oder von beiden Analogempfängern 250 und 260 mit den Demodulationselementen 510A-510N und der Suchermaschine 585. Das bevorzugte Ausführungsbeispiel der 6 bildet einen CSM-ASIC-Aufbau ab, bei dem die Analogempfänger 250 und 260 Digitalsignale erzeugen, und wobei der Schnittstellenschalter 226 eine Digitalsignalweiterleitungsvorrichtung ist. Es sei jedoch bemerkt, dass diese Signalweiterleitungsfunktion auch unter Verwendung von analogen Techniken eingerichtet werden könnte. Bei einer solchen analogen Implementierung wären die analogen Empfänger 250 und 260 konfiguriert, um analoge Signale anstelle von digitalen Signalen zum Schnittstellenschalter 226 zu leiten. In der gleichen Weise würde der Schnittstellenschalter 226 eine analoge Schaltung beinhalten, die geeignet ist, um die analogen Signale zu dem geeigneten Demodulationselement zu liefern. In dieser Konfiguration würde die Analog-zu-Digital-Umwandlung in allen Demodulationselementen vor der weiteren Verarbeitung darin stattfinden.
Wie in 6 gezeigt, werden die Demodulationselemente 510A-510N durch die CDMA-Steuerung 540 gesteuert. Die CDMA-Steuerung 540 ordnet jedes Demodulationselement 510A-510N einem der Vielzahl von Informationssignalen von einer einzigen Mobileinheit zu, die von irgendeiner der Antennenstruk turen mit linearem Abdeckungsbereich empfangen wurden, die betriebsmäßig mit den analogen Empfängern 250 oder 260 gekoppelt sind. Die Demodulationselemente 510A-510N erzeugen jeweils Ströme von Datenbits, die eine Abschätzung der Daten von der einzelnen mobilen Einheit darstellen. Eine effiziente Digitaldatenempfängerarchitektur wird beschrieben in der ebenfalls anhängigen US-Patentanmeldung Seriennr. 08/372,632, eingereicht am 13. Januar 1995 und betitelt mit "CELL SITE DEMODULATOR ARCHITECTURE FOR A SPREAD SPECTRUM MULTIPLE ACCESS COMMUNICATION SYSTEM".
Die Diversity-Kombinierer- und -Decodierer-Schaltung 284 kombiniert den Bit-Strom von jedem Demodulationselement 510A-510N, um eine einzige Abschätzung der Daten zu erzeugen, die von der Mobileinheit empfangen wurden. Diese Kombination kann beispielsweise durch Anwendung einer Doppelmaximalmetrikberechnung derart bewirkt werden, wie sie in der ebenfalls anhängigen US-Patentanmeldung Seriennr. 08/083,110 beschreieben wird, die am 24. Juni 1993 eingereicht wurde und betitelt ist mit "NONCOHERENT RECEIVER EMPLOYING A DUAL MAXIMA METRIC GENERATION PROCESS". Diese ebenfalls anhängige Anmeldung beschreibt auch speziell einen nicht kohärenten Empfänger, der konstruiert ist, um angesammelte Soft-Decision-Daten zu erzeugen. Wenn ein solcher nicht kohärenter Empfänger eingesetzt wird, weist die Diversity-Kombinierer- und -Decodierer-Schaltung 284 typischerweise einen Viterbi-Decodierer auf, um die angesammelten Soft-Decision-Daten zu decodieren. Die decodierten Symbole werden darauf folgend kombiniert und zum Vocoder 555 zur weiteren Verarbeitung geleitet.
Die vorherige Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele ist vorgesehen, um es einem Fachmann zu ermöglichen, die vorliegende Erfindung nachzuvollziehen oder anzuwenden.

Claims

Antennensystem zur Verwendung in einem digitalen Nachrichten- bzw. Kommunikationssystem, in dem mindestens ein entferntes Endgerät in Nachrichtenverbindung mit einer Basisstation (200) steht, und zwar unter Verwendung von digital modulierten Kommunikations- oder Nachrichtensignalen, wobei das Antennensystem Folgendes aufweist: eine erste Antennenstruktur (210) mit linearem Abdeckbereich; eine zweite Antennenstruktur (212) mit linearem Abdeckbereich, gekennzeichnet durch: Antenneninterfacemittel (290-294) zum Koppeln der Nachrichtensignale zwischen der Basisstation und den ersten und zweiten Antennenstrukturen (210, 212) mit linearem Abdeckbereich, wobei die Antenneninterfacemittel (290-294) Mittel aufweisen zum Aufspalten bzw. Splitten von (einigen der) Nachrichtensignale in erste und zweite zeitlich versetzte Signalkomponenten zur Übertragung durch die ersten bzw. zweiten Antennenstrukturen (210, 212) mit linearem Abdeckbereich; und wobei die ersten und zweiten Antennenstrukturen (210, 212) mit linearem Abdeckbereich einzelne Strukturen sind und angeordnet sind, um erste (110A) und zweite (110B) Antennensegmente aufzuweisen, auf denen Rückwärtsverbindungsspreizspektrumsignale gesendet durch eine Mobileinheit (170) auftreffen, um Empfangsdiversität- bzw. -Diversity hinsichtlich der durch die Mobileinheit (170) gesendeten Signale zu ermöglichen.
Antennensystem nach Anspruch 1, wobei die Antenneninterfacemittel (290-294) erste und zweite Duplexer (240', 294) aufweisen, und zwar angeordnet zwischen einem Analogsender innerhalb der Basisstation (200) und den ersten bzw. zweiten Antennenstrukturen (210, 212) mit linearem Abdeckbereich.
Antennensystem nach Anspruch 2, wobei die Antenneninterfacemittel (290, 294) ein Aufspalt- und Verzögerungsnetzwerk aufweisen, und wobei die Nachrichtensignale durch Spreizspektrummodulationsinformationssignale erzeugt werden, und zwar entsprechend den vorbestimmten Pseudozufallsrausch- (pseudorandom noise = PN) Spreizcodes, wobei jeder eine vorbestimmte Sequenz von Binärchips jeweils von einer vorbestimmten Chipdauer aufweist, wobei das Aufspalten und Verzögerungsnetzwerk eine Verzögerung vorsieht zwischen den ersten und zweiten zeitversetzten Signalkomponenten in einer Größenordnung von mindestens einer Chip Dauer.
Antennensystem nach Anspruch 1, wobei die ersten und zweiten Linearabdeckbereichsantennenstrukturen (210; 212) jeweils erste und zweite leckende Koaxialantennen aufweisen.
Antennensystem nach Anspruch 1, wobei in dem System Benutzer durch die Basisstation (260) mit entfernten Systemnutzern in Kommunikation oder Nachrichtenverbindung stehen, wobei die entfernten Systemnutzer durch die Basisstation über eine Funk- bzw. HF-Verbindung damit in Verbindung stehen und wobei das Antennensystem Folgendes aufweist: Sendemittel (220') zur Erzeugung zum entfernten Nutzer gerichtete Spreizspektrumsignale durch Spreizspektrummodulationssystemnutzerinformationssignale, wobei die Antenneninterfacemittel (290-294) die zum entfernten Nutzer gerichteten Spreizspektrumsignale zu den ersten und zweiten Linearabdeckbereichsantennenstrukturen (210, 212) vorsehen, wobei die Antenneninterfacemittel (290-294) Mittel aufweisen, um eine vorbestimmte Zeitverzögerung zwischen den Komponenten der zu dem entfernten Nutzer gerichteten Spreizspektrumsignale vorzusehen, und zwar gesendet durch die ersten bzw. zweiten Antennenstrukturen (210, 212) mit linearem Abdeckbereich.
Antennensystem nach Anspruch 5, wobei ferner Mittel vorgesehen sind zum Demodulieren (510A-510N) eines ersten Gesamt- bzw. Aggregatspreizspektrumsignals gekoppelt von der ersten Antennenstruktur (210), wobei das erste Aggregatspreizspektrumsignal eine Vielzahl von systemnutzergerichteten Spreizspektrumsignalen aufweist, und zwar empfangen durch die erste Linearabdeckbereichsantennenstruktur (210).
Antennensystem nach Anspruch 6, wobei ferner zweite Mittel vorgesehen sind zum Demodulieren (520A-520N) eines zweiten Aggregatsspreizspektrumsignals gekoppelt von der zweiten Antennenstruktur (212), wobei das zweite Aggregatspreizspektrumsignal eine Vielzahl von systemnutzergerichteten Spreizspektrumsignalen aufweist, und zwar empfangen durch die zweite Antennenstruktur (212) mit linearem Abdeckbereich.
Antennensystem nach Anspruch 5, wobei die Systemnutzerinformationsignale spreizspektrummoduliert sind, und zwar gemäß vorbestimmten Pseudozufallsrausch (PN = pseudo random noise) Spreizcodes, deren jeder eine vorbestimmte Sequenz von binären Chips aufweist, und zwar jedes von einer vorbestimmten Chipdauer, wobei die vorbestimmte Zeitverzögerung in einer Größenordnung von mindestens ein Chip Dauer ist.
Antennensystem nach Anspruch 5, wobei die ersten und zweiten Antennenstrukturen (210, 212) mit linearem Abdeckbereich erste bzw. zweite leckende bzw. „leaky" Koaxialantennen aufweisen.
Antennensystem nach Anspruch 5, wobei die ersten und zweiten Linearabdeckbereichsantennenstrukuren (210, 212) bzw. Antennenstrukturen mit linearem Abdeckungsbereich derart angeordnet sind, dass sie elektromagnetische Energie im Wesentlichen kontinuierlich entlang einer Längsdimension derselben abstrahlen.
Antenne nach Anspruch 1, wobei Mittel vorgesehen sind zum Senden eines vorwärtsverbindungsspreizspektrummodulierten Informationssignals und zum Empfang eines rückwärtsverbindungsspreizspektrummodulierten Informationssignals, wobei die vorwärts- und rückwärtsspreizspektrummodulierten Informationssignale durch Spreizspektrummodulationsinformationssignale erzeugt werden, und zwar mit Pseudozufallsrauschcodes, wobei jeder vorbestimmte Pseudozufallsrauschcode eine vorbestimmte Sequenz von Codechips, jeder von einer vorbestimmten Chipdauer, aufweist, wobei die Antenneninterfacemittel (290-294) Mittel aufweisen zum Vorsehen des vorwärtsverbindungsspreizspektrummodulierten Informationssignals zur ersten und zweiten Linearabdeckungsbereichsantennenstrukturen, wobei die Antenneninterfacemittel Mittel aufweisen zum Einführen einer Verzögerung äquivalent zumindest einer der erwähnten vorbestimmten Chipdauern zwischen Komponenten des erwähnten vorwärtsverbindungsspreizspektrummodulierten Informationssignals gesendete durch die erste bzw. zweite Antennenstruktur; und wobei der erwähnte lineare Abdeckbereich der ersten Antennenstruktur und der lineare Abdeckbereich der zweiten Antennenstruktur sich im Wesentlichen überlappen.
Antennensystem nach Anspruch 11, wobei ferner Folgendes vorgesehen ist: eine Vielzahl von Demodulationselementen (510A-510N), wobei ein erstes der erwähnten Vielzahl von Demodulationselementen eine erste Komponente des Rückwärtsverbindungsspreizspektrumssignals von der ersten Antennenstruktur (210) empfängt, und wobei ein zweites der erwähnten Vielzahl von Demodulationselementen eine Komponente des Rückwärtsverbindungsspreizspektrumssignals von der zweiten Antennenstruktur (212) empfängt.
Antennensystem nach Anspruch 12, wobei die ersten und zweiten Elemente der Demodulationselemente jeweils ein Signal von einem ge meinsamen entfernten Nutzer modulieren, wobei ferner ein Diversity-Kombinierer vorgesehen ist zum Kombinieren einer Ausgangsgröße des erwähnten ersten Elements der erwähnten Demodulationselemente und einer Ausgangsgröße des erwähnten zweiten Elements der erwähnten Demodulationselemente.
Antennensystem nach Anspruch 13, wobei ferner eine Suchmaschine vorgesehen ist zum Identifizieren von Mehrfachempfängen des erwähnten Signals von einer gemeinsamen Ferneinheit.
Antennensystem nach Anspruch 12, wobei ferner Folgendes vorgesehen ist: ein Interfaceschalter zum Koppeln eines dritten Elements der erwähnten Vielzahl von Demodulationselementen entweder mit der erwähnten Komponente des erwähnten Rückwärtsverbindungsspreizspektrumsignals von der ersten Antennenstruktur oder mit der erwähnten Komponente des erwähnten Rückwärtsverbindungsspreizspektrumsignals von der zweiten Antennenstruktur.
Antennensystem nach Anspruch 11, wobei die erste Antennenstruktur (210) ein leckendes Coaxialkabel ist.
Antennensystem nach Anspruch 11, wobei die erwähnte erste Antennenstruktur (210) ein triaxiales Koaxialkabel ist.
System nach Anspruch 11, wobei ferner eine Ferneinheit vorgesehen ist und zwar angeordnet innerhalb der erwähnten wesentlichen Überlappung, wobei die Ferneinheit Folgendes aufweist: eine Vielzahl von Demodulationselementen zum Demodulieren eines gewählten Vorwärtsverbindungssignals innerhalb der erwähnten Komponente des vorwärtsverbindungsspreizspektrummodulierten Informationssignals gesendet durch die erste Antennenstruktur die ersten Antennestruktur (210) bzw. zum Demodulieren des erwähnten gewählten Vorwärtsverbindungssignals innerhalb der erwähnten Komponente des vorwärts verbindungsspreizspektrummodulierten Informationssignals gesendet durch die zweite Antennenstruktur (212).
Ein Verfahren zum Bewirken der verteilten Sendung von digitalen modulierten Nachrichtensignalen in einem digitalen Nachrichtensystem, in dem mindestens ein entfernter Teilnehmer in Verbindung steht mit einer Basisstation unter Verwendung der erwähnten digitalmodulierten Nachrichtensignale, wobei die folgenden Schritte vorgesehen sind: Vorsehen einer ersten Antennenstruktur mit linearem Abdeckbereich; Vorsehen einer zweiten Antennenstruktur mit linearem Abdeckbereich; und gekennzeichnet durch folgende Schritte: Aufspalten (splitting) von Signalen der erwähnten digitalmodulierten Nachrichtensignale von der Basisstation in erste und zweite Signalkomponenten von unterschiedlicher Zeitverzögerung und Koppeln der ersten und zweiten Signalkomponenten der erwähnten digitalmodulierten Nachrichtensignale zu den ersten und zweiten Antennenstrukturen mit linearem Abdeckbereich; und Anordnen der erwähnten ersten und zweiten Abdeckbereichsantennenstrukturen als einzige oder einzelne Strukturen, um erste und zweite Segmente zu besitzen, auf denen Rückwärtsverbindungsspreizspektrumssignale gesendet durch eine Mobileinheit auftreffen, um die Diversität des Empfangs der durch die Mobileinheit übertragenen Signale zu erleichtern.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei an die Nachrichtensignale durch Spreizspektrummodulationsinformationssignale erzeugt werden, und zwar gemäß dem vorbestimmten Pseudozufallsrausch(PN)-Spreizcodes, deren jeder eine vorbestimmte Sequenz von Binärchips aufweist, jedes mit einer vorbestimmten Chipdauer, und wobei ferner der Schritt des Vorsehens einer Verzögerung vorgesehen ist, und zwar zwischen den ersten und zweiten Signalkomponenten von unterschied licher Zeitverzögerung in einer Größenordnung von mindestens ein Chip Dauer.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei in dem System Nutzer durch die Basisstation mit Fernsystemnutzern in Verbindung stehen, wobei die Fernsystemnutzer durch die Basisstation über eine Funk- bzw. HF-Verbindung damit kommunizieren, und wobei das Verfahren ferner die folgenden Schritte aufweist: Bewirken einer verteilten Sendung und Empfang von Spreizspektrumskommunikationssignalen an der Basisstation durch: Erzeugung von zum Fernnutzer gerichteten Signalen der erwähnten Spreizspektrumsignale durch Spreizspektrummodulieren der Benutzerinformationssignale; und Vorsehen der zum Fernnutzer geleiteten Signale der Spreizspektrumsignale zu den ersten bzw. zweiten Antennenstrukturen mit linearem Abdeckbereich, und Einführen einer vorbestimmten Zeitverzögerung zwischen den Komponenten des zu dem Fernnutzer geleiteten Signalen der Spreizspektrumsignale gesendet durch die ersten bzw. zweiten Linearabdeckbereichsantennenstrukturen.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei ferner der Schritt des Demodulierens eines ersten Aggregatspreizspektrumsignals gekoppelt von der ersten Antennenstruktur vorgesehen ist, wobei das erste Aggregatspreizspektrumsignal aus einer Vielzahl von zum Systemnutzer gerichteten Signalen der Spreizspektrumsignale durch die erste Linearabdeckbereichsantennenstruktur besteht.
Verfahren nach Anspruch 22, wobei ferner der folgende Schritt vorgesehen ist: Demodulieren eines zweiten Aggregatsspreizspektrumssignals gekoppelt von der erwähnten zweiten Antennenstruktur, wobei das zweite Aggregatsspreizspektrumsignal Folgendes aufweist: eine Vielzahl von zum Systemnutzer gerichteten Signalen der Spreizspektrumsignale, und zwar Empfangen durch die zweite Linearabdeckbereichsantennenstruktur.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei die ersten und zweiten linearen Abdeckbereichsstrukturen voneinander um eine größere Größe getrennt sind als eine Wellenlänger der Spreizspektrumnachrichtensignale; wobei im Wesentlichen überlappende Abdeckbereiche aufrechterhalten bleiben.
Antennensystem nach Anspruch 1, in dem mindestens ein Fernanschluss in Verbindung steht mit der erwähnten Basisstation (200) unter Verwendung digitalmodulierter Kommunikations- oder Nachrichtensignale, wobei die Basisstation ein Antennensystem besitzt, das Folgendes aufweist: die erwähnte erste Antennenstruktur (210) mit linearem Abdeckbereich überträgt ein digitalmoduliertes Nachrichtensignal und weist das erwähnte erste Segment (110A) mit einem ersten Segmentabdeckbereich auf und wobei das erwähnte zweite Segment (110B) ein zweites Segmentabdeckbereich aufweist; und ein Serienelement (176) angeordnet zwischen dem erwähnten ersten Segment und dem erwähnten zweiten Segment und zum Vorsehen einer Verzögerung (188) zwischen dem digitalmodulierten Nachrichtensignal übertragen durch das erste Segment (110A) und dem digitalmodulierten Nachrichtensignal durch das erwähnte zweite Element (110B).
Antennensystem nach Anspruch 25, wobei das erwähnte Serienelement (176) Verstärkung des erwähnten digitalmodulierten Nachrichtensignals vorsieht.
Antennensystem nach Anspruch 25, wobei sich der Abdeckbereich des ersten Segments (110A) und der Abdeckbereich des zweiten Segments (110B) überlappen.
Antennensystem nach Anspruch 27, wobei ferner eine Ferneinheit vorgesehen ist, und zwar angeordnet innerhalb der erwähnten Überlappung der ersten und zweiten Abdeckbereich, wobei die Ferneinheit eine Vielzahl von Demodulationselementen aufweist zur Demodulation eines gewählten Vorwärtsverbindungssignals innerhalb des erwähnten digitalmodulierten Nachrichtensignals übertragen durch das erste Segment (210A) und zum Demodulieren des gewählten Vorwärtsverbindungssignals innerhalb des digitalmodulierten Nachrichtensignals übertragen durch das erwähnte zweite Segment (110B).