CN1088947C - 发送导频信道的方法和蜂窝无线*** - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种蜂窝无线***和在蜂窝无线网内发送导频信道的方法。所述蜂窝无线网在每个小区至少包括一个与处在本小区内的移动台(552，554)通信的基站(550)，所述基站用随时间变化的发送方向，在下行方向发送数据信号，并在控制信道上向移动台发送有关本***的信息。为了尽可能有效地使用导频信道，所述基站至少，用一个确定小区覆盖区域的预定辐射图(560)发送一个第一导频信道，以及用随时间变化的发送方向(556，558)发送第二导频信道。

Description

发送导频信道的方法和蜂窝无线***
本发明涉及一种在一个蜂窝无线网内发送导频信道的方法。在每个小区，这个蜂窝无线网包括至少一个与本小区内的移动台进行通信、向这些移动台在下行方向用随时间改变的发送方向发送数据信号和在控制信道上发送有关本***的信息的基站。
为了进行通信，蜂窝无线网内的移动台需要大量有关所在区域的基站的信息。为了能与基站通信，移动台首先应该获悉基站存在，与基站发送同步。移动台还需要得到例如有关基站所属的网的信息和有关所用业务信道的信息。在现有的蜂窝***中，各小区的基站在为此所分配的信道上有规律地发送上述这类信息。
本发明特别适用于采用码分多址的蜂窝***。码分多址(CD-MA)是一种以扩频技术为基础的多址联接方法。近来除了以前的FDMA和TDMA方法外，蜂窝无线***中也已应用这种方法。与以前的方法相比，CDMA具有一些优点，例如频谱利用率高和频率规划简单。一种已知的CDMA***的实例示于EIA/TIA暂行标准：双模宽带扩频蜂窝***的移动台-基站兼容标准(Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode WidebandSpread Spectrum Cellular System，TIA/EIA/IS-95，July 1993，EIA/TIA IS-95)，在此列作参考。
在CDMA方法中，用户的窄带数据信号通过与一个频带比数据信号宽得多的扩频码相乘扩展到一个比较宽的频带上。在已知的一些试验性***中，已经使用诸如1.25MHz、10MHz和25MHz那样的带宽。通过相乘，数据信号扩展到所使用的整个频带上。所有用户同时使用相同的频率发送。基站与移动台之间的各个连接分别使用不同的扩频码，因此在接收机中可以根据各用户的扩频码区分出各自的信号。
接收机中的匹配滤波器与根据扩频码识别出的所需信号同步。在接收机中，数据信号通过再乘以在发送期间所使用的同一个扩频码恢复到原来的频带上。那些在发送期间乘以其他扩频码的信号在理想情况下与相乘的这个扩频码不相关，不能恢复成窄带，因此对于所需信号来说就呈现为噪声。***的各扩频码最好选择成相互正交，也就是说这些扩频码互不相关。
在一个CDMA蜂窝无线***中，在基站向用户设备的传输方向(即下行方向)能使用一个所谓的导频信道。导频信道是一个非数据调制的信号，使用一个专用的扩频码传输使用实际业务信道所在的相同频带，因此只要根据扩频码就可将导频信号区别出来。导频信号是一个小区内所有用户设备都知道和收听的信道，用于例如功率测量和产生相干相位基准。***的各个基站都发送各自的导频信号，用户设备可以根据导频信号来区别不同基站的传输。
列作本申请参考的美国专利5109390和上述IS-95标准揭示了一种采用一个与数据信号发向同一覆盖区域的单独导频信道的原有技术的CDMA***。
在典型的移动电话环境中，一个基站与一个移动台之间的信号沿发射机与接收机之间的几条路径传播。这种多路径传播主要是信号从周围表面反射而引起的。沿不同路径传播的信号由于传输延迟不同在不同的时刻到达接收机。CDMA与传统的FDMA和TDMA不同，在接收信号时可以利用这种多路径传播现象。在一个CDMA***中通常所用的接收机具有多分支接收结构，每个分支与沿一条单独路径传播的一个信号分量同步。每个分支是一个独立的接收元，它的作用是对一个接收信号分量进行合成和解调。在一个传统的CDMA接收机中，不同接收元的信号有益地经相干或非相干合并后得到一个具有良好质量的信号。
CDMA还可以应用软性越区切换，一个移动台可以利用宏分集同时与几个基站通信。因此，在越区切换期间移动台的连接质量仍然很好，用户感觉不到连接有什么痕迹。
在所需连接中由其他连接引起的干扰在接收机中呈现为均匀分布的噪声。当按照接收机中所检测到的各信号的进入方向在角度域内考察一个信号时情况也是这样。在所需连接中由其他连接引起的干扰在接收机中呈现为在角度域内分布的干扰，也就是说这干扰颇为均匀地分布在不同进入方向上。
可以用频谱利用率来度量的CDMA容量已经通过扇区化得到进一步提高。一个小区于是***为一些具有所需大小的扇区，分别由不同的定向天线服务。因此可以显著地减小在基站接收机中由各移动台引起的相互噪声电平。这是因为平均来说干扰在不同进入方向的分布是均匀的，而通过扇区化减小了进入方向的范围。当然可以在两个传输方向都实现扇区化。由于扇区化而在容量上的得益正比于所分成的小区的数目。
一个经扇区化的小区也可以采用软切换，即移动台在进行从一个扇区到另一个扇区切换期间同时与这两个扇区通信。虽然软切换改善了连接质量，扇区化增大了***容量，但移动台的运动自然导致基站需频频执行一个扇区到另一个扇区的切换。这加重了基站控制器的处理负担。几个软切换形成有几个移动台同时与多于一个(通常是两个)扇区通信的局面，从而通过扇区化增加的容量由于一个移动台的信号在几个扇区都能收到而受到损失。
CDMA***的多址干扰也可采用各种已知的多址干扰消除(IC)方法和多用户检测(MUD)方法加以抑制。这些方法最适合减小在用户本身小区内产生的干扰，***容量可以因此比不采用干扰消除的***增大一倍。然而，与已知技术相比，并没有显著增大基站覆盖区域的面积。此外，IC/MUD技术实现起来比较复杂，因此主要在下行方向得到推广。
另一种得到开发的方法是根据用户位置区分用户的SDMA(空分多址)方法。这种方法是以按照移动台位置将基站接收天线的波束调整到所需方向这种方式实现的。为此，***使用自适应的天线阵(即相控天线)和接收信号处理，对移动台进行跟踪。
结合CDMA使用SDMA提供了一些比诸如扇区化之类的原有方法更为优越的优点。如果为了增加频谱利用率而在扇区化时采用更窄的波束，那么从一个扇区到另一个小区需执行的切换的次数也要增多。这将过多地增加基站控制器中所需具备的计算能力。
在SDMA的应用方面，技术背景可参阅A.F.Naguit，A.Paulraj的“基站装有天线阵的CDMA蜂窝网的性能”(“Performance of CD-MA Cellular Networks With Base-Station Antenna Arrays”Proc.In-ternational Zürich Seminar on Digital Cornmunications，pp.87-100，Zürith，Switzerland，March 1994)，该文列作本申请参考。在SDMA中，信号因此用一个天线阵接收，然后接收信号通过数据信号处理加以整形，使得天线的方向图适合接收机中整形后的各级。在现有技术的配置中，接收信号整形是为了使所需信号的信号干扰比最大。因此，接收信号按照使天线阵方向图将在所需信号中由其他连接引起的干扰降至最小这种方式整形。在上面所提到的参考文献的配置中，每个检测到的信号分量分别受到各自的波束整形，也就是说，在整形前必需知道脉冲响应。
G.Xu，H.Liu，W.J.Vogel，H.P.Lin，S.S.Jeng和G.W.Tor-rence的“高频谱利用率的无线通信的空分多址方案研究”(“Experi-mental Studies of Space-Division-Multiple-Access Schemes forSpectral Efficient Wireless Communications”，IEEE Int.Conf.OnComm.ICS 1994，New Orleans，USA，IEEE 1994)揭示了一种应用SDMA的方法，在这种方法中对接收天线的方向图进行整形，该文列作本申请参考。然而，所揭示的这种方法仅适合在两个传输方向用相同频率的***中使用。
在按照SDMA原理使用改变的波束向移动台发送数据信号(即业务信道)时，如果采用现有技术配置，导频信号的使用就成了问题。在已知的这些方法中，导频信号是与业务信道一起发送的，所以导频信号可以在移动台中用作使相干接收成为可能的相位基准。导频信号还用于标识基站和作为需进行越区切换的指示。在天线波束改变的情况下，对于后面的用途就不能使用这样的导频信号了。
本发明的目的是提出一种结合自适应天线波束发送导频信道的方法，使这些导频信号的使用尽量切实有效。按照本发明提出的这种配置的作用是使得导频信道既可以作为相位基准也能有利于越区切换。
这是用在绪言中所述那类的一种方法来实现的，这种方法的特征是基站发送至少一个用一个确定小区覆盖区域的预定辐射图发送的第一导频信道和一些在随时间改变的发送方向上发送的第二导频信道。
本发明还涉及一个蜂窝无线***，在每个小区至少包括一个与处在本小区内的移动台通信的基站，所述基站用控制信道向移动台发送有关本***的信息，所述***至少包括一个基站，该基站用随时间变化的辐射图向移动台发送数据信号。根据本发明的蜂窝无线***的特征是，所述***至少包括一个基站，该基站至少，用一个确定小区覆盖区域的预定辐射图发送一个第一导频信道，以及用随时间变化的发送方向发送第二导频信道。
在本发明所提出的应用自适应天线波束提供比传统的蜂窝***(包括应用CDMA方法的***)好得多的频谱利用率的方法中，因此能够例如利用导频信号作为相位基准和作为基站检测标志。这是因为业务信道和第二导频信号是用一个共同的辐射图发射的，因而这些导频信号和业务信道所经历的多路径环境的影响是相同的。因此，这样的导频信号就能为检测所需信号提供相位基准。相应，用一个预定的不随时间改变的辐射图(例如可以是一个全向的方向图)发送的一个导频信号可以用来检测是否需要执行从一个基站到另一个基站的越区切换。
此外，本发明所提出的在到达角—时间域内搜索优势信号分量在技术上也有利于实现。
按照本发明的第一优选实施例，信号处理在基带以数字方式执行，从而可以通过对接收信号的相控将天线波束直接朝向所需方向。在本发明的第二优选实施例中，信号的相位用模拟方式执行，因此形成一系列固定的天线束，从这些波束中选出一些接收所需信号的最佳分量的波束进行接收。
下面将以附图所示为例详细地对本发明进行说明。在这些附图中：
图1示出了在移动台和基站之间信号多路径传播的情况；
图2a在时间域内示出了由于信号的多路径传播而引起的散射；
图2b在到达角域内示出了由于信号的多路径传播而引起的散射；
图3示出了使基站天线的波束朝向移动台的可能情况；
图4示出了一个自适应天线阵的一种可行的实现方式；
图5示出了本发明所提出的发送几个导频信道的方法；
图6为示出本发明所提出的接收机的一种可能结构的方框图；
图7为示出单个信道元的结构的一个实例的方框图；
图8为示出本发明所提出的接收机的另一个可行实例的方框图；
图9示出了单个信道元结构的另一个实例；以及
图10更详细地示出了单个信道元结构的一个实例。
下面，将以CDMA***为例详细说明本发明所提出的方法和接收机。然而，这说明并非是限制性的，正如在本技术领域技术人员从以下说明中所看到的那样，本发明也可以结合其他多址联接方法实现。
图1例示了蜂窝***中发射信号多路径传播的典型情况，基站100正与移动用户台102进行通信。蜂窝无线***的一个主要特征是移动台周围有一些反射和散射无线电波的表面。这些表面例如可以是建筑物和诸如大山、小丘之类自然形成的壁石。移动台通常以全方向的天线方向图发送信号。图中示出了移动台102发出的几条射线112、114、116。发射信号经移动台102附近的表面104、108反射后沿几条不同的路径到达基站100的天线，但各信号分量之间的延迟不大。然而，那些远离移动台的诸如大建筑物、高山之类的反射表面(图中标为106)所形成的信号分量114到达基站100甚至要晚几十毫秒。地形中可能还会存在妨碍移动台与基站之间直接连接的障碍物110。
图2a在时间域例示了基站接收机所接收的信号，由于多路径传播而引起的几个信号分量之间有不同程度的时间延迟。水平轴200表示时间，垂直轴表示接收信号功率。在图2a所示的这个例子中，基站接收机接收到三组在不同时刻到达接收机的信号分量204、206、208；其中，分量208比其他分量明显地受到更大的延迟。
如图1所示，不同的信号分量不仅在不同的时刻到达，而且从不同的方向到达。因此可以说，信号散射不仅发生在时间域，而且还发生在可以用到达角(AOA)表示的角度域，图2b例示了在基站接收机处测得的由于信号多路径传播而引起的瞬时散射与到达角的关系。垂直轴202表示接收信号分量功率，水平轴210表示到达角。在图2b所示的这个例子中，信号分量212、214分别从两个不同的方向到达。
在称为宏小区的大小区中，基站天线树得很高，通常信号分量只是以几个不多的到达角(一般是在移动台至基站的直接到达角左右)到达天线。然而，在称为微小区的小小区中，基站天线往往低于建筑物，由于基站周围有一系列反射表面，处于与移动台相同的情况，因此可以发现各信号分量的到达角相差很大。
以上说明的是上行传输方向的多路径传播。显然，在相反的下行方向也会有相应的现象。由于散射和反射与频率的关系不大，因此可以说多路径路由在两个方向上是基本对称的。然而应该注意的是，在不同的传输方向上信号快衰落是相互独立的。因此，如果基站检测到一个来自移动台的以到达角α0到达的信号分量，那么基站以相同的角度α0发送的信号除了快衰落不同外将同样到达移动台。
由上可见，对于蜂窝***来说是典型的这种多路径传播环境使得在基站接收一个在时间域内分布于几个具有不同延迟的分量而在角度域内分布于几个具有不同到达角的分量的信号。由于用户台的移动，在时间域和角度域的这两个分布随时间而改变，但改变并不快，大约是几秒的量级，因此可以加以监测，调整设备与之同步。
因此，接收信号分量的特征是多维性，这在上面已以时间-角度域即(α，τ)域为例作了说明。按照本发明，在基站内可以利用这种多维性来改善对需接收的信号的检测。在本发明所提出的方法中，首先在多维信号域中搜寻接收信号的最佳信号分量，然后用这些信号分量控制接收机，使得所检测的分量可以得到最佳合并和检测。对于信号质量来说，最简单的标准可能就是接收功率，但也可以采用其他标准，如信噪比。
本发明所提出的接收机用了一个由n个不同的天线元组成的自适应天线阵。图4例示了一种可以结合本发明第一优选实施例应用的自适应天线阵的实现方式。这个天线阵有L个例如可以是全向天线的天线元400、402、404。这些天线元分别接到按现有技术将接收信号变换为中频再正交采样得出(I，Q)分量的相应射频部件406、408、410。所得到的各复数采样值然后分别在乘法器412、414、416中来以相应的复数权系数wi，其中i＝1，……，L。乘后的采样值422、424、426经加法器418相加后送至接收机的其他部件。
复数权系数Wi按一种通常是自适应的算法选择，使得天线方向图成所需形状。这种控制接收信号形状的方式可以称为信号的数字相控，因为是对在基带上数字化信号执行的，而由于这种对接收信号形状的控制，使天线波束可以朝向所需方向。象这样的天线阵可以由定向天线元组成，也可以由全向天线元组成。对从不同的天线元得到的信号进行相控后加以合并产生了可以说是真正的天线波束，朝向所需方向。对需发送的信号也可以进行相应的处理，从而获得所需的发射方向图。
图3示出了一个由均匀间隔直线排列的四个天线元300、302、304、306组成的天线阵产生一个到达角为α的朝向移动台308的强定向波束310的情况。也还形成了一些较小的旁瓣。因此，这种方向性可以通过信号相控来实现，而不需要将各天线元都定成这样的方向。
在本发明所提出的配置中，由于采用了方向在角度域内确定后由应用时间-角度分集的新型接收机产生的这些天线波束，接收机的多址干扰就减小了。在本发明所提出的配置中，根据接收信号测出的到达角也可用于发送方向，从而在两个传输方向上连接质量都可得到改善。
下面，将首先说明本发明的第一优选实施例，该实施例与接收信号的数字相控技术在CDMA***中的应用有关。
应用时间-角度分集的基站接收机有一个数字接收装置，用来监视在二维(α，τ)域内的接收信号分量，对所需的那些信号分量进行解调。解调前，所接收的经数字化的信号采样值受到相控，通过相控，接收信号的天线增益就朝向了所需信号进入方向。在这个优选实施例中，通过相控而形成的天线波束是具有预定形状的波束，由权系数Wi和天线几何结构确定的。如果天线波束的形状就这样保持不变，那么这些系数可以很容易根据最大增益的角度计算出来。因此，可以很迅速地调整相控，由于它只取决于一个参数，即到达角α。
在本发明所提出的方法中，并不需要应用已知的诸如MUSIC那样的估计到达角的复杂技术或诸如LMS和DMI那样的自适应算法。尽管这些算法能为需接收的信号计算出最佳波束形状，通过将天线方向图的零点朝向干扰源使所需信号的信噪比达到最大，但是对于CDMA来说这是不必要的，因为如前面所述在CDMA中干扰信号的分布与噪声类似，没有任何明显的干扰源方向。因此，在干扰分布均匀的环境中，只要使具有预定形状的各天线波束最大增益的角度分别指向相应接收各最佳信号分量的方向就足够了。这样，与现有技术相比，接收机可以更为简单。
在本发明所提出的方法中，接收机因此需要在(α，τ)域内搜索所需信号分量。这是通过将接收到的扩频信号与所需扩频码互相关再将所得测量结果与给定的门限值进行比较来实现的。这种搜索可以理解为一个天线波束对某个区域的一次扫描，同时测量信道脉冲响应和收集各终端装置从每个方向所接收的信号能量。因此，接收机就检测出接收最佳信号的方向和码的相位，从而分配数量满足需要的解调装置分别同步接收这些信号分量。搜索最佳信号分量不断进行，如果必要的话可以改变解调装置的分配。
这样，接收机就确定了接收来自各移动台的最佳信号分量的所有时间和方向。这信息也可在本发明所提出的基站设备中用于下行方向。例如可以这样进行：收发机控制器通知发射机单元，已在哪些方向检测到一些显著的信号分量，然后发射机单元可以控制以自适应天线阵发射的信号的相位，使得各天线波束的最大增益的角度分别指向相应所需方向。可以有一个或多个发送波束，发送波束数也可以与接收波束数不同。
这种方法也在下行方向消除了不少干扰。用于发送的天线阵可以就是用于接收的同一个天线阵，也可以是另一个天线阵。信号相控用权系数以与接收期间相同的方式实现。
本发明所提出的配置可以使用例如现有技术的那些不断根据从基站接收到的信号测量连接质量的移动台。这信息包括有关移动台所接收到的信号分量的数目、质量和相对延迟的数据。本发明所提出的配置利用移动台在发送天线的波束朝向下行方向时所执行的连接质量测量的结果。
移动台将它收集到的测量结果发送给基站。基站根据从移动台接收到的信息和它本身所进行的测量可以改变它用来向移动台发送信号的天线波束的数目、形状或方向。这些改变可以逐渐进行，以使移动台能跟随改变的信号。
基站还可以利用从移动台接收到的连接质量信息来调整每个天线波束的发射功率，如果这些测量结果表明上述措施并没有改善移动台中的信号质量的话。
上述方法的一个优点是，移动台例如在衰落很难应付的情况下可以向基站发送一个请求，希望改变用于发送信号的天线波束的参数，如方向、形状和数目，从而可以迅速改善移动台接收的信号的质量。
现有技术的CDMA***在功率测量中使用了每个基站发送的标识本基站的导频信号，导频信号使得在移动台中可以进行相干接收。在现有的***中，导频信号是一个非数据调制、经扩频编码的信号，以与实际业务信道相同的方式向基站的覆盖区域发送。
一种按本发明方式实现的CDMA***应用这样一种发送导频信号的方法，这种方法利用了在发送和接收数据信号中随时间改变的天线波束。于是，可以在一个不随时间改变的发送方向发送第一导频信号，而在一些随时间改变的发送方向(可以与那些在发送数据信号中所用的发送方向相应)发送第二导频信号。
因此，以不随时间改变的发送方向发送的导频信号可以用来检测所在的是哪个基站和进行功率测量以确定是否需要越区切换。由于所用的天线方向图与发送数据信号所用的天线方向图不同，所以这样发送的导频信号不能用作相干检测的基准。为此，可以随同每个数据信号以与发送数据信号所用的相同的天线方向图发送一个导频信号，这个导频信号由于沿着与实际数据信号相同的路径传播，因此可使移动台进行相干检测。
图5例示了这种方法，其中示出了基站550与两个移动台552、554通信的情况。基站在不随时间改变的预定发送方向560(在图示例中为一个全向方向图)发送第一导频信号。这个导频信号的辐射图确定了基站550的实际覆盖区域，在这个区域内的移动台可与基站550建立连接。基站550还分别以与业务信道相应的辐射图556、558向移动台552、554发送第二导频信号。
在不随时间改变的预定发送方向发送的第一导频信号可以比使用业务信道的信道用更大的发射功率发送，以较大的发射功率来补偿较小的天线增益，从而可以覆盖与使用一些定向天线波束相同的区域。另一种方法是提高用户设备的处理增益。
在本发明的这种***中，还可以用一个比较窄的天线波束来发送导频信号，这个天线波束的最大增益的角度可以控制成使这个波束对本小区进行扫描。因此，这个包括导频信号的天线波束象灯塔那样对本小区进行扫描，从而可以避免连续向整个小区发送导频信号。导频信号也可以用几个相控成不重叠的扫描天线波束发送。基站在一个控制信道上向移动台发送有关导频信道扫到各区域的时间的信息。
下面将说明本发明第一实施例的接收机的结构。图6为例示本发明接收机结构的方框图。这种接收机有一个由L个分离的天线元组成的天线阵500。天线阵500可以是一个线阵、面阵(二维阵)或全向阵。天线阵500用L个元的每一个元接收来自每个移动台、从n个方向到达的受到不同程度延迟的多路径传播信号，进行前置放大后将信号变换成中频，再将所有L路信号数字化。所得到的L路复数I、Q采样值514加到信道元504、506、508。
每个信道元各为一个正与基站通信的移动台服务，既对所接收的信号也对需发送的信号进行数字信号处理，这在下面将要进行详细说明。每个信道元包括一个(α，τ)接收机和一个相应的发射机。在信道元中，执行通过信号相控实现的在发送方向和在接收方向的天线波束数字成形功能。
在接收方向，信道元对信号在时间-空间域进行滤波，将所接收的各信号分量解调后在分集合并器内加以合并，最后对从移动台接收到的经合并的信号进行解码。所得到的用户数据位加到基带单元510，通过基带单元送至网络的其他部分。
在发送方向，用户数据位从网络的其他部分到达基带单元510，由基带单元510送至相应信道元504至508，在那里受到编码、用扩频码调制后，对需发送的这个信号按照发送天线波束的方向进行相控。所得到的L路信号分别加到天线阵502的L个天线元上。实际上，接收和发送天线阵500和502可以是分开的两个天线阵，也可以用同一个物理天线阵实现，发送方向和接收方向通过适当的双工滤波隔离。
在发送天线阵502中，从每个信道元到达的需送至各个天线元的信号变换成模拟形式后转成射频，通过各天线元发送出去。
在本发明所提出的这种配置中，发送和接收天线阵当然可以具有不同数目的天线元，虽然上述说明为了简单起见揭示的是两个天线阵的天线元数目相同的情况。图中还示出了一个控制块512，用来控制设备各单元的工作，例如按照基站控制器发来的消息为连接分配信道单元之类。
图7为例示本发明第一实施例的接收机中的信道元结构的方框图。信道元包括一个或几个数字接收单元600、602(图中示出了其中的两个)，一个或几个搜索单元604(图中示出了其中的一个)，一个在输入端加有来自接收单元的信号的分集合并器608，一个在输入端加有出现在分集合并器608输出端的信号的解码器610，以及一个控制装置612。L路复数I、Q采样值514从天线阵加到所有的数字接收单元600、602和搜索单元604的输入端。如果在一个收发机中应用本发明的配置，那么这个符合本发明的收发机还包括一个编码器614和一个数字发送单元606。
下面首先结合图7说明数字搜索单元604的工作情况。以与传统的瑞克(Rake)接收机中所采用的相同的方式，搜索单元604从接收信号中搜索所需信号分量。在本发明所提出的这种配置中，一个新型的搜索单元不断在(α，τ)域内监测接收信号，搜索有用的信号分量，向控制装置612提供这些信号分量的参数，如到达角(AOA)和延迟分布；由控制装置612分配数目满足要求的接收单元对这些最佳分量进行解调。本发明所提出的这种接收机当然也可以用一个信道元并不包括独立的控制装置612而搜索单元604将有关需监控的信号分量的信息直接送至接收分支600、602这种方式来实现。
搜索单元604包括一个对从天线阵射频部件提供的信号进行相控的相控装置634和一个检测从相控装置634的输出端得到的信号是否包括一个以给定延迟接收的信号分量并测量这个信号分量的质量的测量装置636。搜索单元604还包括一个控制上述相控装置634和测量装置636以使接收信号的进入方向和延迟能够得到测量的调整装置638。
对从天线阵射频部件提供的信号进行相控的相控装置636例如可以用以上说明的如图4所示这种类型的设备，这种设备包括将信号与复系数wi(i＝1，…，L)相乘的操作，以此可以确定在相控装置的输出信号中出现的经放大的信号的到达角。如上所述，这些系数的每个组合与天线波束的一定组合一一对应。相控装置634受调整装置638控制，使得信号的所有重要的进入方向都能检查到。
因此，相控装置634的输出端出现的信号与从调整装置638给定的方向接收的信号对应。测量装置636用不同的延迟对在相控装置634的输出端可见的信号进行测量，目的是检测具有不同延迟的各信号分量。需测量的延迟每次都由调整装置638设定。在测量装置636中，将加在输入端的信号解扩后测出这复信号在例如该信道相干时间内的能量再加以平方，然后将所得测出的结果与给定的门限值进行比较。所测到的强度超过给定的门限值的各信号分量的参数，即到达角、延迟和功率，送至信道元的控制装置612。
因此，装置638控制相控装置634和测量装置636的工作，相当于设置在传统的瑞克接收机搜索分支中的一个同步环，虽然在本发明的这种配置中装置638是以一种新的方式工作的。从(α，τ)域内搜索所需的信号分量可以在装置638的控制下以许多方式来实现。如前面所述，测量信号功率也可以用测量信号质量的其他有关参量来代替。
经数字化后的天线阵接收信号可以在相控装置634中相位逐步受到控制，使得最大增益的方向角以给定的角间隔改变。从可能的进入方向中，一个接一个地选出处在所要求的角间隔位置上的那些到达角αj，构成一个典型组，而对每个进入方向按不同的延迟值进行几次能量测量，从而得出进入方向的延迟分布τk。
另一种方法是首先使测量装置636测量例如是以非有向天线方向图接收的接收信号的延迟分布τk，因此检测出所接收的各信号分量的可能延迟。然后使相控装置634用一个窄的有向波束扫描各个方向角，同时使测量装置636以在上述测量中检测到的各延迟值进行测量，从而得到以不同延迟到达的各分量的进入方向αj。
检测到的各信号分量的参数送至信道元控制装置612。控制装置612通过向接收元600、602发送信号分量的进入方向和延迟的信息分配接收元600、602对检测到的这些最佳信号分量进行接收和解调。如前面所述，接收元也可以直接受搜索单元604控制而不用另外的控制装置。
下面将结合图7说明数字接收单元600、602的工作情况。以与在传统的瑞克接收机中所用的相同方式，接收单元对一个给定的信号分量进行接收和解调。假设信道元控制装置612已经分配一个接收单元接收一个具有到达角为αj而延迟为τk的参数的特定信号分量。
接收单元600、602分别包括接收信道元控制器612发来的有关需监控的信号分量的相位和进入方向的信息的监控装置624、632。监控装置控制输入端加有来自天线阵的数字化信号的接收单元第一相控装置。相控装置618、626具有与设置在搜索单元中的相控装置634相同的结构。根据从控制装置612接收到的有关到达角αj的信息，监控装置设定复数权系数wi(i＝1…，L)，使得一个从所需的进入方向到达的信号可以明显地出现在相控装置的输出端。因此，这可以理解为使接收天线波束指向所需方向和具有预定的形状。
接收单元600、602还包括输入端加有从相控装置618、626得到的信号的解调装置620、628。监控装置624、632使解调装置与一个以给定延迟τk到达的信号分量同步。在解调装置中，信号按已知技术用给定的τk作为代码相位进行解扩和解调。所得的符号与延迟数据一起送至信道元的其他部件。
接收单元600、602还包括输入端加有从天线阵得到的数字化信号的第二相控装置622、630。第二相控装置的输出信号送至监控装置624、632。监控装置控制第二相控装置的工作，通过用第二相控装置测量分配给本接收单元的信号分量的当前参数(αj，τk)的环境，以便检测所接收的信号分量的进入方向和延迟可能发生的变化。为此，第二相控装置包括一些与第一相控装置类似的用来相控信号的复系数和一个与设置在搜索单元内的测量装置636类似的用来测量脉冲响应的装置。如果监控装置通过第二相控装置检测到所需信号分量的进入方向αj或延迟τk有改变，就将更新数据送至第一相控装置和解调装置。
现有技术揭示了几种在扩频***中可以实现监控装置624、632的方式，例如可以用于本发明所提出的配置的前-后选通电路。这些电路通过以给定的时差Δτ(通常为扩频码码片时间的几分之一)在当前设定点τk左右执行两次能量测量来估计代码定时误差。由第二相控装置622、630中的测量装置执行能量测量，给出当延迟改变时对标称设定点τk的校正数据。
相应，第二相控装置还能监测信号到达角αj的变化。例如可以这样进行：对于给定的延迟τk，通过相控使天线波束左、右偏离当前的到达角αj一个角度Δα，进行二次或多次能量测量。所用的偏离角Δα通常为天线波束宽度的几分之一。
监控装置624、632因此控制由第二相控装置622、630执行的能量测量，使得对一个信号始终能接收到最大的可能接收能量。监控装置将改变了的参数(αj，τk)的更新数据发送给第一相控装置和解调装置，还发送给信道元控制装置612，这样，如果需要的话，这数据就可在发送方向使用。
上述使接收信号极大化的情况可以与传统的***中所用的接收天线分集相比拟。在这种接收天线分集中，信号由两个或更多个相隔超过接收信号几个波长的天线接收。在本发明的接收机中，如果一个以到达角αj接收的信号长时间处于一个深衰落的情况下，那么通过将接收波束改变一个很小的角度Δα很可能就消除这衰落。因此，没有必要用两个分开一定距离的天线。
信道元的分集合并器608和解码器610的工作情况与在现有技术的分集接收机中所用的类似。合并器608将来自不同接收元的各符号序列在考虑到各自不同的延迟τk加以补偿后进行合并，可能还对各符号序列按各自的信噪比进行了加权，以便得到信噪比最大的合并处理。因此得到的合并后的符号序列送至解码器610，解码成用户数据位，通常首先还要执行解交织。CDMA一般采用强卷积编码，对这种编码最好的检测方法是提供软判决的维特比(Viterbi)算法。
显然，上述信道元也可以用来监控和接收一个选址信道。在接收方向使用的天线波束于是具有较宽的宽度，也就是说这些波束可能有例如120°那么宽，因为并不清楚发送呼叫建立消息的移动台的精确位置。
下面将结合图7说明数字发送单元606的工作情况。用户数据位首先送至编码器614。编码器614通常用卷积码对这些用户数据位进行编码，再对编码得到的符号进行交织处理。所得的经交织的符号送至扩频调制器642进行常规的调制。所有上述功能均可用现有技术完成。
在本发明中，发送单元606然而包括用来根据接收信号控制和数字相控需发送的信号的装置644、640。在本发明的发送单元中，用来调整发送波束的装置644接收从信道元控制装置612送到它们的输入端上的有关在各接收单元600、602中用来接收一个来自移动台的信号的各进入方向的信息。控制装置612还可以报告由搜索单元604检测到的信号的其他进入方向，但在接收信号时不必利用所有的方向。
发送单元的发送波束调整装置644控制相控装置640，从预定的波束形成函数JXL中计算出用L个天线元产生J个天线波束的复数权系数Wij(i＝1，…，L；j＝1，…，J)。除了天线波束的方向和数目外，装置644还通过指示从信道元控制装置612得到的每个波束需使用的发射功率来控制相控装置640。
相控装置640的结构可以与上述在接收方向的相控装置618、626、634类似。在这个相控装置中，从调制装置642送来的外出信号的数字化(I，Q)采样值乘以L个复数权系数，其中L为天线元的数目，得： v i = Σ j = i J g i w ij ; i = 1 , · · · , L 从而为天线阵得到L个复数采样值序列。复数相乘还用了一个实数定标因子gj(j＝1，…，J)，这是从调整装置644得到的，可用于对每个天线波束进行独立的功率调整。调整装置644还指出需使用的频率，这样就能正确地设定权系数Wij。
按照本发明的配置还可以使用一些由一个移动台根据它收到的信号产生的、附加到它发送给基站的信号上的专用波束控制位。本发明的接收机包括一个用来进行多路分解和从接收信号中检测这些波束控制位的装置616。应该在解码器610前就进行这种检测，以免延迟。波束控制位送至发送单元的调整装置644。
发送波束调整装置644根据从信道元控制装置612得到的信息和由移动台发来的波束控制位对相控装置640进行控制。可以在许多方面通过以不同方式修改参数αj和gj (j＝1，…，J)进行调整。例如，可以独立调整用某些天线波束发射的功率，或者可以将某些天线波束的方向角αj改变给定角度Δα，或者可以改变所用的天线波束的数目。采用了这些措施，就可以补偿在无线电传播播路径上所出现的诸如衰落之类的信号质量劣化。
在本发明的配置中，发送单元606的调整装置644可以使所用的天线波束中的一个或几个波束的方向从给定的方向角αj左右偏离很小的角度Δα。这样就可以减小移动台会长时间处于深衰落状况的概率。如果天线波束的方向角不断在标称方向角αj左右来回变动，用这条无线电通路传播的信号就不会一直用同一个路由。因此，这种方法可以认为是下行方向天线分集的一种新的类型。
此外，在本发明的配置中，调整装置644可以这样控制相控装置640，使得通过适当调整权系数wij(i＝1，…，L；j＝1，…，J)和因子gj(j＝1，…，J)从天线阵得到一个具有宽天线波束的高功率信号。这样得到的天线方向图可以是例如一个扇区方向图或一个全向方向图。因此，例如非数据调制的导频信号就可以用这样的长期天线方向图发送。同样的方法也可在发送控制信道时使用。
还有，在本发明的配置中，调整装置644可以这样控制相控装置640，使得通过适当调整权系数wij(i＝1，…，L；j＝1，…，J)和因子gj(j＝1，…，J)从天线阵得到一个或几个具有一个颇窄的天线波束的信号，信号的最大增益的角度连续扫描小区区域。这样得到的天线方向图可用来发送非数据调制的导频信号。
下面将说明本发明的第二优选实施例，在CDMA***中应用对接收信号进行模似相控的技术。
图8为例示作为本发明第二实施例的设备的方框图。该设备包括在接收方向的给定L个天线元700至704和在发送方向的一组天线元772至776。在这种收发机中，发送和接收天线可以是同一个天线，而用双工滤波使不同传输方向相互隔离。图中所示为对于不同的传输方向用的是不同的天线元。由天线元形成的阵可以是线阵、面阵(二维阵)或是全向阵。天线阵接收来自每个移动台的经不同延迟从几个方向到达L个天线元的每个元的多路径传播信号
各天线元接到一个RX矩阵706。矩阵706对各天线元接收的模拟信号进行相控，使得矩阵输出708包括K个信号输出，每个与用一个指向一个预定的信号进入方向的天线波束接收的信号对应。矩阵706可用诸如由一系列无源90°桥和移相器构成的勃特勒(But-ler)矩阵之类的现有技术配置实现。用矩阵706产生的天线波束的数目K不必与天线元的数目L对应。
这些天线波束因此在接收方向是通过相控各天线元接收的信号而产生的，而在发送方向是通过相控需由各天线元发射的信号而产生的。所用的这些天线波束是恒定的，它们的方向不能改变。天线波束数取决于矩阵706的配置情况，波束可以相继设定在一些所需的角间隔上，具有所需的宽度。
矩阵输出信号708如果必要的话加到一组低噪声放大器710上，以补偿电缆衰减和其他损耗。经这样放大的L个信号送至射频部件712至716，受到下变频为中频信号和必要的滤波处理。射频部件可按已知技术方式实现。
然后，这些中频信号送至将模拟信号变换成数字采样值的变换装置718至722。变换可以按已知技术用市售器件进行。通常，在变换装置中进行复采样成I、Q分量的处理。
变换装置718、720、722的输出信号724、726、728经RX开关732、734、730送至一组信道元738、740、742，信道元一一对应地接在RX开关后。变换装置的所有输出信号730都加到所有的RX开关上。因此，每个RX开关有K个输入信号和一个或几个加到一个相应信道元的输出信号。RX开关的作用是按照来自信道元的控制使得由一个所需天线波束接收的信号成为信道元的一个所需分量。
上述接收机结构当然也能以这样的方式实现：上面提到的这些部件(天线元700-704，放大器710，射频部件712-716，以及变换装置718-722)中的一个或几个部件集成在一起或分立配置。在这种情况下，正如从事本技术工作的人员所熟知的那样，显然实现方式的细节有所改变。例如，在射频部件结合在一个天线阵内的这种实施方式中，就不需要放大器710了。
下面将结合图9所示方框图说明本发明第二实施例的接收机中的信道元的结构和工作情况。信道元包括：一个或几个对信号进行解调的解调装置804、806、808(图中示出其中三个)，一个或几个搜索装置802(图中示出其中一个)，一个在输入端加有来自各接收单元的信号的分集合并器608，以及一个在输入端加有出现在分集合并器608输出端的信号的解码器610。
RX开关732的输入In#1至In#k是来自变换装置718至722的k个信号730。信道元738因此包括一个搜索单元802，其功能是从多维信号域中搜索最佳信号分量，如结合第一实施例的搜索单元所述。在本实施例中，搜索单元802通过测量RX开关的每个输入(对应于从相应方向到达的一个信号分量)的延迟分布从RX开关的各输入中搜索最佳信号分量。可以用与在传统的瑞克接收机的搜索分支中所用的相同的方式进行延迟分布的测量。根据测量结果，搜索单元802检测出这些最佳信号分量各自的进入方向和延迟。搜索单元通过向每个解调装置提供有关所需分量的延迟的信息和将这个方向的信号从RX开关加到相应解调装置使解调装置804、806、808分别与这些最佳分量同步。
解调装置804、806、808于是对给定信号进行解调、监测信号的延迟和进入方向的变化，如果有必要的话启动用RX开关接收一个新的天线波束。解调装置的输出信号送至分集合并器608，由分集合并器608采用适当方式合并这些经解调的符号，检测所发送的信息。分集合并器的输出信号送至解码装置610，由解码装置610进行解交织和对信息序列解码
因此，上述接收机结构采用模似相控实现本发明所提出的配置。接收时，通过相控产生(k)个固定的天线波束，从这些天线波束接收的分量中选出一些最强的信号分量予以解调。随着用户终端设备移动而信号进入方向改变时，因此始终可以选出提供最佳信号强度的天线波束的信号予以解调。
下面将结合图9说明本发明第二优选实施例的接收机结构。
首先，用户数据位送至编码器614，由编码器614用通常是卷积码对这些数据位编码，然后对编码后的符号进行交织处理。所得到的经交织的符号送至执行常规调制的扩频调制器642。所有上述这些功能都可以按已知技术执行。
在本发明中，接收机还包括根据接收信号控制对需发送的信号进行模拟相控的装置802。搜索单元802根据本身的测量得知接受最佳信号分量的方向角和相应的天线波束。搜索单元802因此已经分配了一组解调装置接收这些分量。在实际实现中，可以用搜索单元或另外一个控制单元来控制发送端。为了简便起见，这里仅对第一种方式加以说明，但本发明并非限于此。无论在哪种情况下，在这两种方式中所体现的本发明的想法是相同的。如前面所述，在本发明的配置中，当向相反的发送方向发送信号时使用的是所检测到的那些具有良好信号电平的进入方向。
下面将结合图8说明发射部分的实现情况。发射机包括数目给定的L个天线元772、774、776，这些天线元可以就是在接收方向的那些天线元。这些天线元都接到TX矩阵770上。TX矩阵770的作用是对需发向各天线元的信号进行相控，使得方向图的主波束指向所需方向。TX矩阵770的输入包括k个经D/A变换器758至762变换成模拟形式后经射频部件764至768变换到射频再加以放大的信号756。如在说明接收端时所提到的那样，上述这些部件在实际上可以用几种方式实现，或者集成在一起，或者分别配置，这是从事本技术工作的所熟知的。
TX矩阵对输入端的这k个信号进行相控，使天线阵提供分别指向k个不同方向的天线波束，这些波束的方向是固定的，这些波束一起覆盖了所需区域。与RX矩阵706类似，TX矩阵770例如可以用一个具有一系列无源的90°桥和移相器的勃特勒矩阵实现。用矩阵770产生的天线波束的数目k不必与天线元的数目L对应。
经调制的数据信号的搜索单元提供的控制信号746从各信道元738、740、742送至TX开关矩阵744，通过它再加到相加装置754。开关矩阵744和相加装置754的工作情况将结合图10进行详细说明。
TX开关矩阵包括一系列分别与那些信道单元一一对应的TX开关900、902、904，这些开关的输入包括来自信道单元的需发送的已调数据信号和来自信道单元的搜索单元的控制信号746、748、750。TX开关的输出包括k个输出信号746a至746i，也就是说，输出信号的数目与发送天线波束的数目相同。每个TX开关的作用是根据来自本信道元的控制信号将来自本信道元的信号传送到正确的各发送波束，与来自其他元的需传送到相同波束的信号加在一起。TX开关根据来自信道元的指示进入的数据信号应送至那些天线波束的控制信号将数据信号接到一个或几个输出端Txout#1至Tx-out#k。每个输出分别是一个经用信号电平加权的正交数字采样值。
开关的各个输出746a至746i分别送至相加装置754的相应k个相加器906至910。每个相加器将从不同信道单元送来的需送至一个给定天线波束的数据信号数字相加在一起。输出的采样值的所需位数由式2*(log(n)+m)给出，其中：n为加法器的输入数(即信道数)；log为以2为底的对数；以及m为输入采样值的位数。
TX开关的输出756a至756c分别加到相应的变换装置758至762，再经模拟相控矩阵加到天线阵，如前面所述。
在本发明的这个第二优选实施例中，也可以利用移动台根据它接收到的信号产生的、附加到它向基站发送的信号上的一些专用波束控制位。如图9所示，本发明的接收机包括从接收信号中多路分解和检测出这些波束控制位的装置616。为了避免延迟，应该在解码器610前就执行了这样的检测。这些波束控制位送至信道单元的搜索单元802。
搜索单元802根据本身测量到的信息和移动台发来的波束控制位选出需用于发送的各天线波束。
在本发明的这个第二优选实施例中，能以这样一种方式来实现以一个窄天线波束的形态扫描小区的导频信号：改变用于发送导频信号的天线波束，使得导频信号轮流用每个天线波束发送，从而导频信号就逐步地对小区进行扫描。
虽然以上是参照附图所示实施例对本发明进行说明的，但本发明显然并不局限于此，而应包括所有按照所附权利要求揭示的本发明精神所作的种种修改。
例如，可以采用使天线波束在垂直和水平两个方向均对准的实施方式，因而前面所述的(α，τ)域可以理解为是一个(α，β，τ)域，其中：α为垂直角，β为水平角，而τ为延迟。
在信道元中可以采用相干、非相干或差分相干调制和解调方法。例如，为了使得在移动台中可以进行相干解调，基站可以在每个天线波束中包括一个不加数据调制的附加扩频编码信号作为相位基准。或者，可以为此使用一些已知的基准符号。
本发明的另一种实施方式包括将各信道元的数字相控装置618至634设置在一个为所有信道元服务的一个公共相控装置块内。

Claims (20)

1.一种在一个蜂窝无线网络内发送导频信道的方法，所述蜂窝无线网在每个小区至少包括一个与处在本小区内的移动台(552，554)通信的基站(550)，所述基站用随时间变化的发送方向，在下行方向发送数据信号，并在控制信道上向移动台发送有关本***的信息，所述方法的特征是，所述基站至少，用一个确定小区覆盖区域的预定辐射图(560)发送一个第一导频信道，以及用随时间变化的发送方向(556，558)发送第二导频信道。
2.按权利要求1所述的方法，其特征是数据信号和第二导频信道用相同的发送方向(556，558)发送。
3.按权利要求1所述的方法，其特征是移动台利用从接收到的以预定辐射图(560)发送的导频信号中测出的功率，以便于进行越区切换。
4.按权利要求1所述的方法，其特征是移动台利用接收到的第二导频信号作为相干接收数据信号的相位基准。
5.按权利要求1所述的方法，其特征是：
基站用一个包括几个天线元的天线阵(500，700-704)接收来自移动台的信号；
从所接收的信号中搜索测量各信号分量的进入方向和延迟；以及
在基站向移动台发送数据信号时，根据所述测量结果对形成所要使用的辐射图进行控制。
6.按权利要求5所述的方法，其特征是移动台向基站发送有关本身接收到的数据信号分量的数目、功率和相对延迟的信息，基站利用所述信息形成需向移动台发送的数据信号的辐射图。
7.按权利要求1所述的方法，其特征是预定辐射图(560)具有全向形式。
8.按权利要求1所述的方法，其特征是在发送预定辐射图(560)时，比在那些用作业务信道的信道上使用更大的发射功率。
9.按权利要求1所述的方法，其特征是在接收预定辐射图(560)时，比在那些用作业务信道的信道上使用更大的处理增益。
10.按权利要求1所述的方法，其特征是用于随时间改变的发送方向的辐射图具有基本上呈波束那样的形状。
11.一种在一个蜂窝无线网内发送导频信道的方法，所述蜂窝无线网在每个小区至少包括一个与本小区内的移动台通信的基站，所述基站在下行方向发送数据信号，并在控制信道上向移动台发送有关本***的信息，所述方法的特征是，所述基站至少，用一个确定小区覆盖区域的预定辐射图发送第一导频信道，以及用发送移动台特定数据信号所用的同一天线辐射图发送第二导频信道。
12.一种无线蜂窝***，在每个小区至少包括一个与处在本小区内的移动台(552，554)通信的基站(550)，所述基站用控制信道向移动台发送有关本***的信息，所述***至少包括一个基站(550)，该基站用随时间变化的辐射图向移动台(552，554)发送数据信号，所述***的特征是，所述***至少包括一个基站(550)，该基站至少，用一个确定小区覆盖区域的预定辐射图(560)发送一个第一导频信道，以及用随时间变化的发送方向(556，558)发送第二导频信道。
13.按权利要求12所述的蜂窝无线***，其特征是所述基站(550)包括：至少一个包括几个天线元的天线阵(500)，一组接到天线阵的射频单元(500)，一个或几个在输入端加有从射频部件(500)得到的信号、包括对用天线阵(500)发送和接收的信号进行相控使得从天线阵得到的增益在所需方向最大的装置(618)和一个调整本信道单元工作的控制单元(612)的信道单元(504-508)，以及从接收到的来自移动台的信号中分离出含有关于连接质量信息的符号的装置(616)，而接收机还包括一个功能上接到信道单元(504-508)的输出端上的基带单元(510)，以及每个信道单元(504-508)还包括搜索从移动台接收到的各最佳信号分量的进入方向和延迟的装置(604)，和根据所述测量结果和从移动台接收到的有关连接质量的信息对用于发送需从基站发向移动台的数据信号的辐射图的形成进行控制的装置(606)。
14.按权利要求12所述的蜂窝无线***，其特征是基站(550)包括在与数据信号发送方向相同的发送方向上发送第二导频信道的装置(504-508)。
15.按权利要求13所述的蜂窝无线***，其特征是每个信道单元(504-508)包括：对要发送的信号进行编码的装置(614)，至少一个在输入端加有从编码装置(614)得到的信号的发送块(606)，以及至少一个在输入端加有从射频部件(500)得到的信号的搜索块(604)。
16.按权利要求15所述的蜂窝无线***，其特征是搜索块(604)包括：输入端加有从射频部件(500)得到的信号的相控装置(634)，检测从相控装置(634)得到的和从一定进入方向接收到的信号是否包括具有一定延迟的所需信号分量并对所述信号分量的功率进行测量的装置(636)，以及测量装置(638)，从而使得需接收的信号的所需进入方向和延迟可以得到测量，而装置(636)将每个检测到的信号分量的进入方向、延迟和功率的信息发送给本信道元的控制单元(612)。
17.按权利要求15所述的蜂窝无线***，其特征是发送块(606)包括：在输入端加有从编码装置(614)得到的信号的调制装置(642)，在输入端加有在调制装置输出端出现的信号的相控装置(640)，以及控制相控装置(640)使得需发送的信号的最大增益能设置在所需方向的装置(644)。
18.按权利要求12所述的蜂窝无线***，其特征是基站(550)包括：至少一个包括几个天线元的天线阵(700-704)，接到天线阵(700-704)上对接收信号进行模拟相控以使从天线阵得到的增益在所需的波瓣状方向为最大的装置(706)，一组在输入端加有经相控的信号的射频单元(712-716)，接到射频单元的输出端上对信号进行数字化的装置(718-722)，一个或几个在输入端加有经数字化的信号、包括至少一个从接收信号搜索与最强信号分量的进入方向对应的天线波束并测量所述分量的延迟的测量和开关装置(802，732)的信道单元(738-742)，以及对相控装置(770)进行控制使得需发送的信号的最大增益设置在所需方向的装置(802，744)。
19.按权利要求18所述的接收机，其特征是模拟相控装置(706)包括一系列输出，每个输出表示由一个指向一定方向的天线波束接收的一个信号。
20.按权利要求18所述的接收机，其特征是开关装置(730-734)在测量装置(802)的控制下，使模拟相控装置(706)的各输出经变换成中频和数字化后出现在开关装置(730-734)输入端的各所需信号加到所需的解调装置(804-808)，而测量装置(802)对每个解调装置进行控制，使每个解调装置与加到它本身的信号同步。
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