TW437246B - Method and system for handling radio signals in a radio base station - Google Patents

Description

43 7246 五、發明說明（l) —---------—-—

[發明背景] I i ::明是有關涉及無線電通信系統的系統與方法更丨

疋有關在可以很容易使用於不同形式的-天線安I 一亡!λ·森呼態（reconf igurable )的收發機以及用以使| 用此收發機的方法。 丨 式電話工業已經在美國以及世界上其他國家的商i 厂箱# 4成驚人的進步。在主要大都會的成長已經遠超 過所功並且快速超出系統容量。假如此趨勢繼續發展下 去，4工業繼續成長的影響將很快及於甚至最小的市場。 需要有虐士J ^的解決方法以配合這些一直肖加的$量的需 求同蚪維持高品質服務並且避免攀升的價格^， ^第圖展不一傳統細胞式.無線電通信系統1 〇 〇的一 範例該細胞式無線電通信系統1 〇 〇包括數個連接至數 個相對應天線1 30a — η的無線電基地台1 7〇a_ η 該無線電基地台1 7 0 3 — 11連同天線ί 30a — η 與數個行動終端台（例如，終端台12〇a ，i20b以 及 m)在數個細胞1 1〇3一11内相互通信。從一 基地台至一行動終端台的通信稱為下行_益踗/downHnk )，而從一行動終端台至一基地台的通信稱為上行j路 (uplink )- 數個基地台連結至一行動電話交換局（m〇biie telephone switching office，MSC) 150。在其他的工作 中，該MSC協調數個基地台的行為，譬如在一行動終端台 從一細胞到另一個的交遞（handof f )期間《該MSC接著可

43 724 6 五、發明說明（2) 一 - — ~ 以連接至一公眾交換電話網路1 6 0，此網路服務不同的 |通信裝置180a，180b以及180c。 發^在細胞式無線電通信系統的一常見問題是在因為 |%_造成的上行線路以及下行線路信號的資訊遺 失’其發生於當傳送的信號傳遞在基地台以及意欲的接收I 端之間的許多頻道時。當在基地台以及行動終端台之間的 數個頻道路徑長度的差相當小時，I影像（image )幾乎同時到達。該影像一則建設性地或者破壞性地增 加，產生衰減，其有一！立（一^。當數個頻 道路徑長度的差相當大時’傳送媒介被認為是有間坌！ 性的γ並且該增加的影像可視為傳送信的回^7echnTT 產生符號間干 InterfjXinb〇L-_Lnteferp.nr^P > ISI ) » 可經由使用多重接收天線以及運用某種型式的分 集組合（diversity combining) ’譬如選擇性組合，等 丨I增益（equal gain )組合，或者最大比組合，而ϋ。該 !多樣性利用一在不同天線的衰減不一樣的事實，因此當一 天線有一衰減信戴二其他天線可能並非如此。符號間干擾 !多重路徑時間散佈可經由某種型式的n(equalization )，譬如屢性等化二決定尽館1化二或者最大可能序列估 計（maximum likelihood sequence estimation ，MLSE) 而減少。 干擾會降低查一簦地台J：乂及行動終端之間傳送信號的 品質。例如，一給定細胞中在一基地台以及行動終端之間 一意欲的通信頻道可能因在給定細胞或者鄰近細胞令行動 ΙϋΒΠ^ΗΓ PA-B063.pld ^71 五、發明說明（3)43724 g， 終端之傳送而降品質。其他在相同頻率下運作的基地台 或者射頻傳播實體（RF-propagating entities)也可能 產生干擾（例如，假設使用分時多路接達（TDMA )技術， 經由在系統中的’同頻道（co-channel )’或者’鄰近頻道 (adjacent-channel )’ 干擾）。 頻率再使用（)在其！事情中，可以用以經由 將干擾細胞彼此相隔愈遠愈好而減低干擾。功率控制也可 以用以經由保證傳送器在功率最小影響程度下通信而減低 干擾。此功率控制技術特別在么遞多code-division multiple access ，. CDMA )系統中盛行，歸因於 在每一^基地台中以一單一頻率頻道來資訊接收。 (干擾k以展由在一細胞中使用數個指向（d i re c t i on a 1 )天線來與行動終端通信而更進一步減低。該指向天線 (亦稱為’多形天線（sector antennas ) ’）傳送以及接 |收在一限制地理區域中的能量，並且藉此減低區域外那些 |無線電單元所經歷的干擾。典型地，無線電通信細胞被細 I分為三個1 2 0°扇形區(sgj^tors )，由三個扇形區天 線所服務；或者六個6 〇。扇形區，由六個扇形區天線所 服務。使用一固定射束相控（fixed-beam phased)的陣 !列天線，甚至可達到更小的扇形天線，該陣列天線使用數 個相當窄的射束來傳送以及接收信號。例如，著一二 此一範例無線電通信系統2 0 〇_，其包括運用一 相控天線陣列顯示）的一無線電基地台2 20。該相 控陣列天線產生it個固定窄射束（B,，B2，B3 ’ B4 ’等）， _ ———- ______ PA姻3 ptd 第8頁 43 724 6 ---- ,,*„ —________— ,— 五、發明說明（4) '； 從該基地台220放射狀地展開。較佳地，該數個射東重 疊以產生一相連覆蓋區域來服務一無線電通信細胞。雖然 ！ 圖上並未顯示，該相控陣列天線事實上可包括三個相控陣 i 列扇形天線，其每一個與從基地台2 2 0伸展出的一個 1 2 0 °波辦相互通信。 1 | 第一圖顯示位於射束之一 ’B】，之覆蓋範圍内的一行 i動終端台210。通信使用該射束，h，或者也許，再加 ^上一個或者多個相鄰射束而在基地台220以及此行動終 | 端台2 1〇之間進行。讀者將可了解現代的無線電通信環 | 境典型地包括在數個細胞中數量更多的行動終端台。儘管 i I如此，甚至在一個細胞中有許多的行動終端台，射束的一 子集也許不包括在其覆蓋範圍内的任一行動終端台。因 此’在傳統的固定射束相控天線陣列系統，這些射束實質 上保持閉置直到一行動終端進入其所指定的地理區域。此 閒置射束傳播無用的能量進入該細胞，並且因此產生網路 1干擾，其將被在該細胞以及其他細胞（特別是相鄰的細胞 )内之無線電單元所感受到。這些射束也會加諸於基地台 2 2 0承受的處理以及功率負載。 這些事件藉由使用以上所討論的系統的變化，稱為， 適配（adaptive) ’相控天線陣列而译部今地。此 天線陣列容許在一特定方向上做選擇性的信號傳送以及接 收。例如’如第三圖所顯示，一天線陣列3 〇 〇可被用以 接收一來自一目標行動終端台3 8 〇而傳送在一角度0上 的信號（對於陣列的法線（norma 1 ))，並'玉7可以同時戚

PA-B063.ptd 第9頁 ^3 724 0 , » ______ -_______ __— _ 五、發明說明（5) ' j 丨消由另一行動终端台370所傳送的非所要的信號。此事 可經由選擇施用於來自該相控天線3 0 0的每一信號路徑 (q，r2，…，rn )的複式加權，W2， . · .，)，以 ί 便增加在某一角度方向的陣列敏感度並且減低在其他方向 I的陣列敏感度（譬如經由往ΐ擾方向操控（steering) — i ---- 容值〔nu 1 L))而達成。該意欲的加權是經由透過一由射 束形成單元（beamforming unit) 340，總和器（summer )3 3 0以及控制器3 2 0所組成的反饋迴圈（feedback 1 〇〇P )重複循環地改變加權來選擇。該反饋迴圈作用在於：丨 將在射束形成單元的輸出’X’上的信號對干擾比最大化。 ! RF(射頻）射束形成是獲得固定射束形成的另一可行方法。 應用一適配相控天線陣列在第一圖中所顯示的無線電通信 !系統上將會造成一通常指向單一行動終端台2 1 0方向的 丨單一射束（或者小射束子集）的產生。此一系統提供顯著 的干擾減低。例如，誠如在Grag等人的’ CDMA在無線/個 人通信中的應用，（Application of CDMA in ^ • — " . _ 一， —

Wireless/Personal Communications ) Prentice Ha 11， 1997年版中所揭示，二理想化的八個射束天線當相較於， 譬如細胞分裂（cell splitting) ( 332-334頁―），的現 存技術時’可提I網路^量的_三倍（threefold)增加。此 外’在固定以及適配射束形成細胞式無線電通信系統中行 動終端台的存在以及位置可經由量測在每一射束上行線路 方向上的信號強度而決定。該產生最強接收信號的射束方 向可被用以指示該所要的行動台的可能的位置。

Λ 3 4 6 ： < ! ' ' " ~~__________ _ :五、發明說明（6) -； 誠如先前所見’有許多天線安排型式，在無線電通信 系統中係被使用及/或計剷以便和收發機一起使用。然 | 丨而’傳發機與一特定天線安排以及丨 分集組合技術一起使用，例如，某些現今所使用的收發機 被設計成只可與單一天線(無分集J_^起使，某些收發 機被設計成只可與一對具有一分集組合技術特殊型式的指 向天線一起使用’然而還有其他收發機則可被設計成只與 ：天線陣列一起使用。此外，在未來，可預期到額外的技術 將被發展出來’可使用複式天線或者天線陣列元件，例 如’漸技t ’新組合技術等等來處理可用的資訊，並 且也可預期另外的新天線結構將被開發出來。現今，希望 改變他們天線安排的網路操作員面臨需要更換和們收發機 的硬體的可怕的工作。例如上頻率計瀏或者天羞安^^ H型地需耗費昂貴費用以及時間於^在某些情 況下，與此^一體改變相關的花費也許會的改善在經 濟上不可行。 因此本發明的二示性目的是提供不姑卜成缺失困 擾的收發機。此外’經由提供一更有彈機設1， 另二發明的例示性目的是j用在接祚v沾攆性 更^執行某一舞機功能，倒在屋、統時定位 —行—動台。一 〔發明概要〕 根據本發明的一第一示範性觀點，上述目的可經由提 供具有一容許收發機單元與數個不同型式天線結構以及

PA-B063.ptd 第11頁 43 724 6 ' 五、發明說明（Ό 資訊處理技術哈谋性設收發機 以在天線女排以及接收處理線路之 (switching matrices )，其容許 丨元的控制下處理不同天線結構。該 I施。例如，二猙签後迮員整 丨構型式’以便實作新頻率計劃。另 !以在各呼叫之間被重新組態，或者 |系統所經歷的負載量以及型式的改 1 t外，本發明的其他示範性昇 發機單元的彈性來使其他操作·^ ^隨，每i頻道上的一接達1訊， f電處理電路而肖定位遠端終端台 2經由it擇性地切換1無線電處 天線射束以便執行掃福（定位 2率可加以選擇以便所有的射束在 接收的期間内被詢訊（polled )。 〔圖面之簡單說明〕 本發明之前述目的，特徵與利 閱讀下列詳細說明以及圖示之後將 第一圖顯示一傳統無線電通信 以及一行動電話交換中心。 第二圖顯示一傳統基地台，其 成處理器的相控天線陣列。 第三圖顯示一基地台方塊掛， 單元而達 間提供_交 收發機在 彈性可以 連結至收 一選擇是 甚至在_ 變而動態 _體實施例 更有效。 同時執行 理線路至 )功能而 一接達叢 成。例如 绛矩陳 一-中央虚If單 許多方式來實 發機的天線結 收致_機單元可 呼叫期間基於 設定資源。 利Ιϋ新收 例如，解碼在 广 ，— 較少數目的無 ，電路的減少 一天線陣列的 達成。該掃描 訊被扇形天線 可 點’連同其他特點，在 會更容易瞭解，其中： 系統，包括數個基地台 使用一具有固定射束形 其使用一傳統適合相控

五、發明說明（8) 天線陣列。 第四圖顯示一彈性基地台收發機方塊圖，其使用根據 本發明的示範形態的一具有固定射束電路的的相控天線陣 列以及扇形天線。 第五（a)圖表示第四圖的收發機的範例交換組態。 第五（b)圖表示第四圖的收發機的另一範例交換組 態。 第六圖表示根據本發明的一示範具體實施例之無線電 接&器羥由數個時槽配置給不同遠端站台的配置圖。 第七圖展示根據本發明的一示範具體實施例之構成用 ! 以勃 ； L仃平行解碼以及掃描的收發機示意圖。 ! 第八圖展示根據本發明的一示範具體實施例之天線元 i #的接達叢訊接收與掃描之間的時序關係圖。 第九圖為根據本發明的一示範具趙實施例的平行解碼 以及掃描的流程圖。 弟十圖展示根據本發明的一示範具艘實施例的將固定 窄射束分成兩組的方法示意圖。 〔細部說明〕 在下列的描述中，只是為了說明之目的而非限制，論 及的特定細節，譬如，特定電路、電路元件、技術等等， 是為了提供對本發明的完整詳實的了解。然而，對於熟狳 此技術的人來說’顯而易見的，本發明尚可以用有別於此 特定細節的其他具體實施例來實行。在其他例子中，該眾 所熟知的方法、裝置以及電路的詳細描述在此省略，以免

PA-B063.ptd 第13頁 4 3 72 4 6 I五、發明說明¢9) 造成混淆本發明的描述。 在此所討論的無線電通信系統範例經描述成楼用企座 多路接達〔TDMAJ)協^在此系統令基地台與行動終端台 之間的通信是經由許多時槽來執行。然而，熟稔此技術的 人將理解在此所揭示的觀念可發現使用在其他協定中，包 括，而非限制於，仝頫各踗搵瑋r Fmu^4 ，分碼多路接皇 (CDMA )_二_或者某一任何上述協定的混合。同理，某些示 i 範具體實施例提供有關於該GSM系統之說明例，然而，在 | 此所描述的技術同樣可應用於任何系統中之無線電基地 丨 I台。 | 第四圖展示根據本發明的一示範具體實施例的收發機 !單元4 0 0 ’此單元可使用於，例如，細胞式基地站。收 j |發機單元之4 0 0中設有數個無線電傳送器4 10·以及無 線電接收器4 2 0 ’其每一個被調適為可在任何一個時刻 處理一特定載波頻率。熟輪此技術的人將可知許多無線電 收發機可處理相同載波頻率。無線電傳送器以及接收器可 根據眾所熟知的技術來設計，例如，偖送器4 1 〇可包括 放大器、變頻器、波波器、類比對動位轉換器等等；而 接故器420可包括放大器、下變頻器、濾波器、類比對 數位轉換器等等。這些裝置是由控制單元4 3 〇控制，且 將資，傳遞至或出肩控制單元4 3 〇丄此單元一中央 處理單元（未顯示），記憶體（未顯示）以及一信號處理 裝置4 4 0。號炎1裝置4 4 〇提供該必須的軟體功能 用以處理將被傳送的信號以及分別經由傳送器4 1()與接

PA-B063.ptd 第14頁 五、發明說明（10) 收器4 2 0所接收的信號。例如，信號處理單元4 4 0可 以提供信號編碼，調變，擾頻以及頻道濾波功能等。這 些’誠如熟稔此技術的人可理解的。可能是必要的，依頻 道組態（例如’接達方法、頻寬等）而定。同理，信號處 理線路4 4 0也可以執行所接收信號的頻道濾波，解調， 解碼以及解擾頻工作。對於CDMAl用，例如，信號處理單 兀4 4 0可包括一個或者多個RAKE接此器的功能去解展開 Uespread )先前已以一'已知方式使用碼加以展開以及/ 或者摔碼的接收信號。 zt 4 ^彳f本發明的一示範具體實施例，該信號處理裝置 處理此方式容許該信號 線安排：及伸=地改變以便容納網路操作員所想要的天 組態上的改變2理。誠如下面將更詳盡的描述，這些在 介面訊框結構ί可以非常快速地形成’例如，.對於空氣 假如網路操作=1：：個時槽，或者僅僅週期性的，例如， 声收發機4 〇、：：加一新天線結構。 式的天線安排。妙具有連接其上的任何數量以及型 連接至兩個指向=而，為了方便說明本發明，收發機400 (1 obe )的〜夭形天線4 5 (L以及形成Ν個天線波瓣 的，一天線陣二4 6 0。誠如在此技術中所熟知 可能與所產生夭，多70件，有時稱為部分天線’其數量 束單元所形成，f瓣的數量不同。天線波瓣經常由一射 所展示，轉換許=束單元使用複式加權係數，如第三圖 夕天線元件成為波瓣，或者反之亦然。有

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五、發明說明（11) 信號處理裝置所形成，該信號處 經由與天線元件直接通信來執行 時候，該天線波瓣是經由 理裝置藉由軟體的使用， 與射束單元相同功能。 在第四圖中，該天由射束單元4 7 〇 所5援？單元整形以及控制數個射束以達成一意欲的I 蓋犯圍，、Ϊ如，達成如第二圖所顯示的固定射束形態。該 射束形成單几4 7 0可由任何傳統固定射束形成器所組 成’譬如一』A勒X__er)想障如第四圖所展示，每— 扇形天線4 5 0以及每一天線陣列4 6 〇元件可分別經由 傳送交換器4 8 0以及接收交換器4 9 0而被連接至一個 或者多個個別的無線電傳送器41〇以及無線電接收器 4 2 0。該傳送交換器4 8 0以及接收交換器4 9 0可被 收發機單元4 0 0在控制單元4 3 0的監督下用於選擇性 地指定資源至不同的連接。此本發明之觀點，相較於傳統 的收發機’可提供一顯著的彈性。按傳統收發機中一傳送 器與接收器鏈通常是以固線方式連接至一天線。此彈性被 利用來改善效率以及系統容量如下文所述。 經由使用交換器4 8 0以及4 9 〇，收發機單元40 0 可以很容易重新組態，如第五（a )圖以及五（b )圖所展 示。第五（a)圖展示一範例，其中該接收交換器矩陣490 被組成為無線電接收器4 2 0以及扇形天線間的連線以便 提供多個載波的服務。或者使用如第五（b)圖展示的一 範例，其中該接收交換器矩陣4 9 0被組成為’每—無線 電接收器4 2 0連接至一個別的陣列天線波瓣’以供一載

43 724 6 五'發明說明（12) 波服務。根據本發明’以此方式重新紐構的收發機的能力 可提供在傳統無線電基地台中無法找到的彈性以及系統硬 體的相容性上顯著的改善。除了交換器4 8 0以及49 0， 控制單元4 3 0包括一彈性AS 1C少儘管不同天線安排的連i |接，AS 1C容許接收以及傳送硬體的再利用， i

| 經由容許該天線結構可互換地連接至該收發機單元，I |本發明提供網路操作員許多最佳化既存硬體資源利用的機 I會。例如，在收發機單元的安裝期間，彈性重新組態可被 i有利地加以利用。假如被用於一共用，巨（macr〇 ) ’細胞 .|基地站，本發明的彈性收發機可被組態以僅僅使用一適配 !的陣列天線，此可提供比扇形天線還高的頻譜效啐。再另 I —方面，假如被用於一室内（例如，馋細胞（picoc^j )) i應用’那麼彈性收發機可被連接至數個分散的天線。例 如，一天線也許位於一建築物的走廊，該天線將經由一單 一無線電傳送器4 1 0以及一單一無線電接收器4 2 0所 切換。在此較後面的範例，假如使用者在建築物中到處走 丨動’那麼接收器分集可經由使用接收交換器490透過相 同無線電接收器4 2 0來路由指示該二個分散天線而容易 地獲得。同理，傳送分集可經由透過連接一無線電傳送器 4 1 0至使用交換器的4 8 0的二個最佳天線而容易地獲 得。根據本發明’這些僅僅是說明一單一型式收發機單元 可以如何被用於多個不同應用的一些範例。 此外’該提供與網路操作員的彈性也擴展至安裝以 外》根據本發明，收發機也可以在呼叫間或者甚至在收發

43?246 五、發明說明（13) 機與一行動終端機之期間内的一連線被重新組態。 根據本發明將收發機重新組態的可能性存在著，其中 一網路操作員可以辨認系統負載的週期改變以及合適地重i 新組態該收發機以便有效率地容納此種改變。例如，考庚i 一下區域，此區域之通信涵蓋範圍是由細胞式系統以及^ | 線電當地迴圈（local loop，RLL )系統兩者所提供。誠 丨如熟稔於此技術的人非常了解，RLL系統是有線以及無線 i 的混合系統，其t傳統有線系統的一部份被—無線電介面丨 所取代。例如，在人口密度低的區域申，RLL系統也許被 丨 提供’其中無線電介面被用以取代在家中與網路（pgTN)之 間的一電話的典梨的有線連接。 在需要細胞式以及RLL覆盘範圍的區域中，根據本發 明’彈性收發機提供網路操作員一方法以便動態地重新指 定資源以提供較大的容量。例如’考慮如上述的一彈性收 發機連接至一天線陣列。在白天，當多數用戶是移動的， 亦即，使用細胞式系統，移動终端機所需的空間遽波，可 經由設定彈性收發機以連接每一無線電接收器至天線陣列 射束4 6 0之一 ’以便在一單一載波頻率上提供通信而達 成。在夜晚，當多數用戶在家使用RLL終端機時，網路操 作員可利用RLL終端機實質上固定的特性來重新組構或設 疋彈性收發機’藉以使只有一個或者兩個無線電接收器被 指定給每一載波頻率。以此方式，當操作於一RLL模式 時’此彈性收發機可提供比否則可能缺少依本發明的重新 組構特性者更多的通信連結。 PA-B〇63.ptd 第18頁

43 724 S 五、發明說明（14) ~ 除了提供安裝時組構設定收發機的彈性以及在連線間i 重新組構收發機之外，本發明的範例具體實施例也提供在 一遠端終端機以及基地台之間進行連線期間用以重新組態i 收發機的技術。例如，在考慮目前系統負載以及估算呼叫| 阻塞的一風險之下’彈性收發機可指定無線電接收器42〇 | 的第一數字（例如，8)以及無線電傳送器4 1 0的第一 數字（例如，4 )，以便處理在其本身以及一行動站之間 的一連線。在連線建立後的一初始期間，該彈性收發機可 使用來自相當大量的無線電接收器的資訊以便幫助加速地 |以及正確地估計一行動終端台的位置。接著，該彈性收發 I機可以調整無線電接收器4 2 0以及無線電傳送=器4 10 的指派’因此更少的通信單元（例如，二個無線電接收器 以及一個無線電傳送器）可用於支援相同連線，因為基地 i台現在有了合理的行動終端台的位置估計遂能為資料的傳

I J 送與接收選擇適切的射束。如此，無線電接收器4 2 0以 及無線電傳送器410可被釋放以便重新設定來支援與其 他行動終端機的連線。 對熟稔此技術的人而言，顯而易見根據本發明的彈性 收發機可以用許多方式來組構與重新組構，以便使無線電 通信服務達到最佳化以及減少硬體成本。如第六圖所展示 的圖表是總結一些可能的組態選擇15沿著圖表的垂直轴列 有可用於彈性收發機中的舉例性八個無線電接收器4 2 〇 的每一個，而沿著水平轴則指示八個時槽的每一個。在每 一時槽期間，所指配的每一個無線電接收器4 2 0均指示

PA-B063.ptd 第19頁 724 6 ' 丨五、發明說明（15) 在圖表中。 表中顯示在！_一時槽（IM丄期間’所有八個無線電 接收器被基地台指定以便支援隨機接達頻道（rand〇m ! access channe丨，RACH)上的通信。誠如熟稔此技術的人 丨所能夠理解，一個新行動終端進入該細胞（或者在一細胞 區邊界内啟動新呼叫）可經由偵測在RACH上新行動終端機 傳送的出現而決定，該頻道被行動站用於要求接達系統。 一想要接達的行動單元在RACH上送出一短接達叢訊到該基 地台。網路控制器接收此來自基地台的資訊並且指定一閒 置語音頻道給該行動終端台，復經由該基地台傳送該頻道 識別信號給行動終端台，因此該行動終端台可以將本身調 頻至該新頻道。給定將行動定位的問題，此示範性具體實 施例’在RACH時槽期間内，指配所有可用的無線電接收器 4 2 0以支援此功能。根據本發明的另一示範性具體實施 例’如下文所詳述，根據本發明的收發機的彈性，可使用 較少的無線電接收器以用來執行平行掃描以及解碼RACH訊 息。 参下一個時槽(TS 1 )期間内 ，二個行動終端台由彈 性收發機所支援。更明確地說，行動台以1經由在MS1方向 上連接多個無線電接收器4 2 0中的四個到天線射束而被 接收’而行動台MS 2則經由在MS 2方向上連接多個無線電 接收器4 2 0中的四個到天線射束而被接收。TS2展示另 一可能性，其中四個行動終端$MS3 - MS6的每一個是由二 個無線電接收器4 2 0所支援。譬如說此情況玎能發生在

24S 五、發明說明（16) =扇形天線被連接至無線電接收器並且使用標準接收分集 =丄另一選擇是’當假如該行動終端台已經完成連接一段 二=:間，足可以使用二個窄射束來達成充分的連線品 質及追蹤*彈性收發機被設定以便和適合天線元件一 操作時，此種組態可以運用。 支時廣只有一個無線電接收器4 2 〇被用於 每一連線。例如，此展示彈性收發機當操作在上述Ru模、 式中的一可能組態，其中分s i 可 以忽略，因為RLL終端台相對的不可移動特性。時槽Ts 4 表示時槽TS 1以及時槽TS 2的無線電接收器指配技術的混 合形式’以表達使用根據本發明的彈性收發機對不同服務 支援的組合也是可能的。 根據本發明，咯發機的彈性呈供t油小魁勃杆苴此功 能m需要硬體的數量的機會。例如，當運用天線陣列於收 發機時’在遠端終端台要求接達系統時，希望能快速地以 及正確地估算遠端終端台的位置。此位置估算被用於指認 由天線陣列所支援的窄射束的哪一個應該被用於支援該連 線。傳統上’使用天線陣列的位置估算已經經由固定地連 接陣列中的每一射束到自己的專屬無線電接收器而完成。 接著，當一遠端終端台傳送至收發機，例如，在RACH上送 出一接達叢訊，一個或者多個與該叢訊相關的特性，例 如，信號強度’可以對每一射束來做決定。同時，接達叢 訊可以在一個或者多個無線電接收器中解碼，以便獲得其 中所傳送的資訊°誠如對於熟稔此技術的人而言，很明顯

PA-B063.ptd 第21頁 43^46 I五 '發明說明（17) 丨的是接著任何已知的抵達方向（direction-〇f_arrival ’ DOA )演算法可以被用以估算遠端終端台的位置以及選擇 丨一正確射束或者數個射束，用以處理訊務頻道。 然而，該方法的缺點在於對每一射束而Ί"其需要一專 屬無線電接收器。當天先射束的數目增加時，該收發機的 規模大小，成本以及複雜度也同樣增加。 使用在先前示範具體實施例所描述的彈性收發機，所 —— —-—· j需用以掃描一遠端終端台的位置的無線電接收器的數目可 以減少。考量一下在第七圖所展示運作於一 GSM系統中的 範例收發機°其中，類似的參考數字已被使用於有關上述 第四圖的類似元件。此範例收發機有四個無線電接收器 | ’其被用於接收與解碼該接達叢訊以及掃描遠端終端 I台位置的數個射束。為平行地達成這些目的，二個無線電 接收器4 2 0 (亦即’rxia以及1B)可被選擇性地切 換，經由透過連 4 9 0來控制。 4 3 0的單元7 遠端終端台所傳 收器4 2 0 (亦 4 9 0依序連接 陣列相關的射束 說，對一範例性 内，無線電接收 在第二時間的期 接至—個別扇形_^線4 5 0的天線交換器 收且將由控制單元 便獲得在RACH上由 其餘兩個無線電接 每一個經由交換器 ，以便掃描與天線 所協調。更明確地 第一時間的期間 至射束1以及2， 2A以及2B將連接

這些接收器將處理所接 0 0來解碼的信號，以 送的接達叢訊的資訊。 即，RX 2 A以及2 B )的 至一天線元件的子集合 ，而由控制單元430 八個射束陣列而言，在 器RX 2A以及將連接 間内’無線電接收器rX

43 724 6 五、發明説明（18) " ' ' ~η 至射束3以及4’在第三時間的期間内，無線電接收器^ | 2Α以及2Β將連接至射束5以及6 ，並且在第四時間的 ! 間内’無線電接收器RX2A以及2Β將連接至射束7以及’ 8。該次序接著將重複，以使這二個無線電接收器週期性; 地詢訊（Ρ〇Π)每一個如第八圖所展示的天線。 | 在時間週期内，當一無線電接收器連接至一天線射 束’該接收器處理所接收的信號以便擷取出（或者起動 i 射束選擇單元710來擷取出）該信號的一個或者多個特| 性。該單一特性或者多個特性接著將被儲存在一緩衝器、 (buffer )’亦即，一記憶體裝置（未顯示），^束 元7 1 0做後續的評估’如下文所描述。在緩衝^ 特定特性之後，無線電接收器接著以其所指定的次序被^ 換至下一個天線射束。 基於無線電傳播的天性’由遠端終端台所傳送的接達 叢訊將在相關於RACH訊框結構的某些延遲後抵達收發機， 該延遲通常柄·為接達延遲。因此’接達叢訊的接收也許不 會與那些無線電接收器的掃描次序的開端一致，該次序是 指定給天線陣列射束的循環連接。此可能性也在第八圖中 反應出’其中該接達叢訊被展示在時吻tl>接收，其發生 在當^線電接收器Ry 9 A及?! 被連接至'^線元件3及4的 時間期間内。然而，時間週期的長度，在該期間内一無線 電接收器被連接至天線元件，將被選擇，因此不論何時一 接達叢訊被接收到，所有天線射束將在接達叢訊被結束之 刚被詢訊。

PA-B063.ptd 第23頁 五 '發明說明（19) ' ! I 該接達延遲是由收發機所決定’例如1經由辨認接達

叢訊中所傳送的一同步字元（Synchron ^ zat i 〇n w〇rd ) ， I i並且儲存以便解碼時使用。此外，該接達延遲在本發明中 |也是被用以從緩衝器中擷取正確的特徵，以決定哪一個射 !束應該被選擇來用以支援該交通頻道。因此，該射束選擇 i單元7 1 〇從解碼單元7 〇 〇接收接達延遲並且使用此資 訊來選擇所緩衝的特徵，該特徵在時間^至^的期間内， 基於在天線射束1 一 8所接收的信號而被儲存。接著，射 束選擇單元7 1 0應用其D0A演算法來擷取特徵以便為後 j續通信支援指認正確射束。 I 與本發明的此範例具體實施例相關的方法是在第9圖i 的流程圖中展示。此方法是以在GSM系統中操作的方式來 描述’然而，熟稔於此技術的人將可了解其可應用於任何 !系統。該程序起始於方塊900^其中遠端終端台傳送其 丨 丨 接達叢訊。在GSM中’此接達叢訊將以一信標（beacon) 頻率在RACH上被傳送。該接達叢訊在扇形天線被接收，並 且被解碼。同時，天線的射束被掃描以及儲存在緩衝器 中。接下來，在方塊9 0 5，該解碼函數提供接達延遲以 及經解碼的位元至D0A演算法。接著，該D0A演算法被用以 在方塊9 1 〇中辨認一最佳射束，亦即，最正確地指向遠 端終端台的一個。如上所述，這個包括使用接達延遲從緩 衝器中擷取正確射束掃描資訊。接著，在方塊920中， 該收發機傳送一訊務頻道指派給遠端終端台，該遠端終端 台回傳認可訊息。在步驟9 1 4中認可訊息的接收也可以

4^3 724 6 - __—--------j 五、發明說明（20) 被用於更進一步經由掃描天線陣列以及送出關於經評估的 特徵的額外資料至^護法強歩辟0的射束 j 選擇。最後，在步驟9 1 6中’連線切換至訊務頻道’例j 如’經由在下行線路運用一窄射束以及在上行線路運用四| 個無線電接收器，以便執行一追蹤程序。 丨 先前範例具體實施例描述一用以在呼叫建立時平行地 執行解碼與掃描。然而，類似技術也可以被應用在呼叫交 遞（handof f )階段》該主要不同點是因為交遞信號是在 訊務頻道上執行的事實而造成，因為遠端終端台是在/速 結的中點’而非’如在呼叫設定的情況下，在一控制頻道 或者信標頻率上執行。此表示新基地台，亦即，在交遞後 將支援連線的基地台，必須將由遠端終端台之扇形天線所 傳送的交遞信號加以解碼，以便其天線陣列的射束能夠同 時地被掃猫以估算遠端終端台的位置。例如，新基地台0J* 以在一四個TDMA訊框的視窗上解碼以及組合來自遠端終端 台的交遞信號’該視窗相當於兩個無線電接收器對整個扇 形掃描天線陣列所需的時間量。 然而，要求一收發機在訊務頻道上使用其扇形天線來 解碼交遞信號需要比典型地，例如’在以GSM設計的系統 中，可用的還更多的信號增益。因此，根據本發明的範例 具體實施例’該遠端終端台可被指示（或者被程式設計） 以增強的功率（例如，6dB)傳送該第一少數交遞接達叢 訊’以便補償窄射束天線增益。 在另一具體實施例中，窄射束也可以被同時用於在交

4 3 7246 五、發明說明（21) ~~ ^—- 遞時接收一接達叢訊以及決定該行動的方向。誠如第十圖 |所展示，窄射束被分成兩組，亦即，射束1 ，3 ，5與7 以及射束2 ，4，6與8。該基地台首先在一第一時^接 收射束1 , 3，5與7以及在下一時槽接收射束2，4， 6與8。因為交遞接達叢訊被重複，該天線陣列的完全天 線增益也許可以經由組合來自兩個或者多個連續叢訊 果而獲得。 誠如上述，根據本發明，彈性收發機在系統中尋找類 似效用’在該系統中頻道化，至少部分地，是基於碼而產 生。例如，在某些CDMA系統中，使用多重頻道化碼來傳送 給行動站’以便提供更高資料速率也許很有用的，，其功能 疋 '纟 i由先剛粑例具體實施例的方法來促成。此外，某歧 CDMA系統可運用多重編碼群，該群組，例如，在地理位置 上’被指定在一基地台傳送範圍内。在這些情況下，一如| 上述在系統接達時具有定位遠端終端台的彈性收發機接著 丨 也可以基於所定的位置從數個群組中來指定一編碼。此 | 外，編碼交遞’亦即，其中首先使用一個展開/擾頻碼以 及接著使用一個第二展開/擾頻碼來完成對一行動台的傳 送，例如，當行動站從與該彈性收發機相關的一射束覆蓋 範圍移動至另一覆蓋範圍時，也可以如上所述經由該控制 以及交換功能來促成《其他變化，其中可能除了一個或者 多個時間以及頻率之外，編碼是頻道接達的一元件，對熟 稔此技術的人來說將是顯而易見的。 上述範例具體實施例目的在於將本發明就各方面加以

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Claims (1)

1. 4 3 724 S ' 4 六、申請專利範圍 1. 一種用以與至少一行動終端台通信的基地台，該基地台 包括： 一個用以接收來自該至少一行動終端台的信號的天 線裝置，該天線裝置可以是第一種或者第二種型式； 接收處理線路，用以對該信號執行第一組信號處理 工作；以及 一處理器，用以執行第二組信號處理工作，該第 二組信號處理工作是基於該天線裝置是否為第一種或者 第二種型式而由該處理器加以選擇。 2. 依申請專利範圍第1項的j地台，其中該天線裝置更進 一步包括數個天線元件，該接收處理線路更進一步包括 數個接收處理元件，且該基地台更進一步包括： 一交換單元，用以根據來自該處理器的一個控制信 號來選擇性地耦合該數個天線元件中的至少一個至該數 個接收處理元件中的一個。 3. 依申請專利範軋第2項的基_地台，該基地台更進一步包 括一射束形成單元，此單元連接該數個天線元件以及該 交換單元。 4. 依申請專利範圍第1項/的基地台_，其中該第一型式天線 裝置是數個扇形天線，而該第二型式天線裝置是一個天 線陣列。 5. 依申請專利範圍第2項的基地台，其中該第一型式天線 裝置是數個扇形天線，而該第二型式天線裝置是一個天 線陣列。

   PA-B063.ptd 第28頁 4 3 72 4 6 其中該第一型式天線 式天線裝置是一個天 六、申請專利範圍 6.依申請專利範圍一第3頊的基掩j， 裝置是數個扇形天線，而該第二变 線陣列。 7.依申凊專利範圍^項^基地台，其中該第一組信號處 理工作包括無線電頻率下變頻。 8 ·依申凊專利範圍笔的一^地合，其中該第一組信號處 理工作包括無線電頻率下變頻》 9.依申請專利範圍第，其中該第一組信號處 理工作包括無線電頻率下變頻。 1 〇.依申請專利範圍第1項的基地奋，其中該第二組信號 處理工作包括頻道濾波，解調變以及解碼。. U. 種用以在無線電通信系統中重新組構一基地台的方 法，包括下列步驟： 提供該基地台數個接收處理線路以及數個傳送處 理線路， 初始指定第一組數個接收處理線路以處理接收自 —遠端終端台的信號，以及指定第二組數個傳送處理 線路以處理由該基地台至該遠端站台的信號傳送. 使用該第一組數個接收處理線路來處理所接收的 信號，以及使用該第二組數個傳送處理線路來處理所 傳送的信號； 改變該指定，以便使第三組接收處理線路來 接收來自遠端站台的信號’以及第四組傳送處理線路 來處理該基地台至該遠端站台的信號傳送；以及

   PA-B063.ptd 第29頁 43 7246 厂一^^ ___ |六、申請專利範圍 s ! j I 使用該第三組數個接收處理線路來後續處理所接i 收信號，以及使用該第四組數個傳送處理線路來處理 所傳送的信號。 12_依申請專利範圍’其中該改變指定的步丨 驟是發生在該基it!i台與該遠端站台之間一連線期間 内。 丨 13.依申凊專利範圍第12項的方其中該處理步驟更進 一步包括估算該遠端站台的位置u 14_依申請專利範圍第ΐ2ϋ的方法，其中該第一組數目大 於該第三組數目，而該第二組數目大於該第四組數 目。 1 5.依申請專利範圍第1 2項的方法，其中該改變指定的步 驟為反應該基地台所支援訊務_負載的—改變而發生。 16. 依申請專利範圍第丨丨項的方法-，其中該改變指定的步 驟發生在多個連線之間。 — 17. —種基地台包括： 數個接收處理線路； 數個傳送處理線路； 數個天線元件； 交換裝置’用以選擇性地連接接收處理線路到天 線兀件以及_接傳送處理線路到天線元件；以及 一個控制單元，用以送出信號到該交換裝置，其 t該控制單元初始指定第一組接收處理線路以及第二 組傳送處理線路到該基地台所支援的第一無線電連

   43 724 6 I ------------,--------------—^ -----— |六、申請專利範圍 線，並且接著指定第三組接收處理線路以及第四組傳 丨 I 送處理線路到一第二連線。 丨1 8 ·依申請專利範圍第1 7項的基％^台，其中該第一以及第 ! 二無線電連線是相同的連線。 19.依申請專利範圍第u項的基地台，其中該第一組數目 大於第三組數目，其中該基地台可以估算與該第一連 線相關的一遠端站台的位置。 丨 20·依申請專利範圍第19項的基地台，其中該控制單元送 | 出控制信號至該交換裝置，以便基於該估算位置來連 接該第四組傳送處理線路。 丨 21·依申凊專利範圍第17項的基地台，其中該控制單元根 i 據系統負載的一改變來做出該後續指定。 丨 22·依申請專利範圍第17項的基i台，其中該控制單元做| 出該初始指定。 1 23. —種用以在無線電通信系統中估算一遠端終端台的位 μ 置的方法’包括下列步驟： (a) 在數個天線元件的每一個上接收來自該遠端終端 台的一傳送； (b) 連接一無線電信號處理單元至該數個天線元件中 的至少一個，以便產生與該數個天線元件的至少 一個声^的該所接收的傳送特性； (c )緩該特j ;以及 (d)交換該無線電信號處 „ & ^ ^ ^ 现处往早疋，以便使該無線電信 號處理早元可連掩SO . J建接至另一數個天線元件中的至少

   、申請專利範圍 個 以 產 生 與 該 數 24. 的 該 所 接 收 的 傳 送 特 依 中 請 專 利 範 圍 $23 項 的 25. 包 括 分 佈 天 線 〇 依 中 請 專 利 範 圍 第23 項 的 26. 是 天 線 陣 列 的 一 部 份 〇 W— 種 用 以 在 無 線 電 通 信 系 包 括 下 列 步 驟 在 至 少 — 個 扇 形 天 線 — 叢 訊 9 解 碼 該 叢 訊 以 獲 得 經 在 與 天 線 陣 列 相 關 同 的 叢 訊 ， 在 當 該 叢 訊 正 被 接 收 接 * 無 線 電 接 收 器 至 該 數 個 天 線 射 束 的 每 一 個 而 被 決 定 > 以 及 使 用 該 經 量 測 的 特 性 的 一 估 算 0 個天線元件的至少一個相關 性。 方法’其中該數個天線元件 方其中該數個天線元件 統111解碼以及掃描的方法， 上接收來自一遠端終端台的 解碼的資料； ， 的數個天線射束上接收該相 時的時間週期内，重複地連 個天線射束，其t對於該數 ’與該叢訊相關的特性可以 來形成一該遠端終端台位置