CN1204427A

CN1204427A - 用于根据一个预定的传输时间协议传输一个确定的发射频率的无线电信号的发射设备

Info

Publication number: CN1204427A
Application number: CN96198990A
Authority: CN
Inventors: F·施雷布; M·法伯
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1995-12-13
Filing date: 1996-11-22
Publication date: 1999-01-06
Anticipated expiration: 2016-11-22
Also published as: EP0867080A1; US6301236B1; CN1134122C; WO1997022187A1; DE19546599C2; DE19546599A1; ATE192001T1; DE59605009D1; AU1867697A; EP0867080B1

Abstract

本发明提出一种发射设备,该设备在没有发射频率变化的情况下,根据信息传输的时间协议切换无线电信号的辐射特性,使通信业务关系的时间上连续的无线电信号相互去相关。因此在一个接收设备中能够降低通过多径传播出现的信号消波效应。这种发射设备特别作为在GSM移动无线电网络中的基站来设计。

Description

用于根据一个预定的传输时间协议传输一个确定的发射频率的无线电信号的发射设备

本发明涉及一种发射设备，该设备具有一个发射信号源和一个根据预先给定的时间协议来辐射一个确定的发射频率的无线电信号的发射天线。

在无线电***中，例如GSM移动无线电***中，发射设备辐射作为电磁波的无线电信号，接收设备接收并分析上述电磁波。因此在发射设备和接收设备间不存在导线连接的线路。在发射设备中，在一个发射信号源中产生发射信号，这时这些发射信号是高频率的。通过电缆连接和各种另外的设备如前置放大器等等，发射信号输出到发射天线，该天线最后辐射无线电信号。

这时一个发射天线具有一个确定的辐射特性。在对于无线电***实际的使用条件下，无线电信号暴露在各种方式的干扰下，并且以极不相同的传播路线上到达接收设备。除了一个直接的传播路线，无线电信号还能在障碍物如山、树、建筑物等上受到反射或者折射。在接收设备中，不同传播路线的无线电信号叠加。这导致消波效应，它有时强烈妨碍接收无线电信号，为此可参阅J．D．Parsons，“移动无线电传播信道The Mobile Radio Propagation Channel”，Pentech出版社，London，1992年，第108-113页。

为了对付这个消波效应即所谓的阴影效应，公开了不同的方法。在接收设备中使用若干个接收天线的方法例如通过天线的分集性可以降低消波效应。此外在GSM移动无线电***中公开了通过跳频也就是说对于发射信号改变发射频率(M．Mouly，M．B．Pautet，”用于移动通信的GSM***The GSM System for Mobile Communication”，1992年，主要见第218-223页)的方法实现改善接收条件。后一种方法的实施一般具有要求昂贵花费的缺点。如果在GSM移动无线电***中仅有一个载波频率可供使用，象主要在简单并价格便宜的基站中的情况，那么就不能应用上述方法。

另外在接收机中可以如下补偿强烈的信号电平波动的问题：提高发射功率。然而这具有在相邻无线电路径上必须考虑被提高的干扰的缺点。

因此基于本发明的任务是：当仅有一个发射频率可供使用时，也能降低无线电***中发射设备和接收设备间的无线电路径中的消波效应。通过从权利要求1前序部分出发的发射设备，根据权利要求1说明的特征解决该任务。

本发明的基本思想是使用发射设备辐射图变化的一个另外的维数。在无线电路径的发射方，通过一个时间控制的切换开关，切换发射设备的辐射特性，以便对于一个将要传输的信息序列，根据发射设备信息传输的一个时间协议，至少产生两个不同的去相关的具有不同的辐射特性，例如依次在一个通信业务关系的连续的时隙中的无线电信号，这两个信号包括不同的信息。这时不改变发射频率。

除了一个通过频率变化此外可能的通道条件去相关，根据本发明通过不同的辐射特性可以实现一个附加的通道条件去相关。如果在发射设备中不存在实现频率变化的可能性，那么这样就第一次在发射方实现无线电信号去相关的可能性。

在无线电通信***的框架下使用发射设备。如果该***是一个在时隙复用中工作的通信***，那么切换开关优选地由一个计时器控制。上述计时器根据一个预定顺序与时隙一致地切换辐射特性。例如对于这样在时隙复用中工作的通信***是GSM移动无线电***和DECT无绳电话***。

为了在没有频率变化的情况下影响发射设备的辐射特性，那么存在着提供另外的发射天线、在不同偏振平面上实现辐射或者改变发射天线辐射方向的可能性。这三个措施自然还可以互相组合。

如果至少有一个另外的天线，那么切换开关可在发射天线间切换发射信号。如果其中一个天线能在不同的偏振平面上辐射，那么切换开关按以下方式切换发射信号到发射天线：在偏振平面间切换。为了改变辐射方向，发射天线优选地制作为相位调整的多振子天线，以便于切换开关进行多振子天线的相位调整，使之至少在两个不同的辐射特性间切换。

根据本发明另外的一个设计，发射设备构成GSM移动无线电网络内的移动站或基站。发射设备中的时间协议在一帧内的时隙间也不同，其中帧可以再组合成为宏帧。因此切换开关使用每个时隙、每个帧或者宏帧与时隙一致地切换发射设备的辐射特性。因此获得丝毫没有干扰的信息传输。

根据预先任意给定的顺序，实现例如在不同发射天线间的切换，也就是说依次或者根据另一个优先的模式控制所有现有的发射天线。为了获得无线电信号的统计上的去相关，这时可以应用不同的方法。优选的对于若干个发射天线的情况设计发射设备，安排发射天线的相互位置，以便于在发射设备的无线电范围的预定范围内，不同辐射特性的无线电信号具有一个最小去相关。因此可以在安排发射天线时特别考虑无线电范围内的特别的问题范围，例如隧道内部空间诸如此类的问题。关于补偿在接收设备中发射电平波动，根据本发明的发射设备的有效性可以集中在这些问题范围内。

根据本发明的发射设备现在将根据附图详细说明。这些图中：

图1一个典型的GSM移动无线电***的使用环境，上述环境以多路径传播为标志，

图2一个具有若干个发射天线的基站，

图3一个具有用于切换偏振方向或者传播方向的多振子天线的基站，

图4一个在没有跳频的情况下利用用于信息传输的时隙的时间图，

图5切换开关的时间协议的时间图。

图1说明一个无线电***例如一个GSM移动无线电***(GSM，DCS1800，PCS1900)的使用环境。作为发射设备的一个基站BS为了信息传输将无线电信号辐射到一个移动站MS，该信号然后由移动基站MS接收。因此在基站BS和移动站MS间直到信息传输结束构造一个通信业务关系，对于在时间复用中工作的无线电***，一般仅在确定的时隙中传输对于这个通信业务关系实际的信息。除了基站BS和移动站MS外，然而还需注意在基站BS的无线电范围内另外有源或者无源的成分。这些成分作为房子或者山以草图形式说明。从基站BS出发的无线电信号通过不同的传播路径到达移动站MS。这是多径传播的典型情况，这种多路径传播通过一次或者多次反射、折射还有直接传播路径产生。

图2说明一个基站BS，该基站为了降低消波效应使用了若干个发射天线A1…n，上述效应在移动站MS中由不同传播路径的无线电信号的叠加产生。根据本发明包括一个作为基站BS的发射设备功能部分的发射信号源SQ，上述信号源SQ和一个切换开关US连接。通过一个计时器ZG根据GSM移动无线电***的时间协议控制切换开关US。切换开关US切换发射信号，该信号在发射信号源SQ中产生并且传输到不同的发射天线A1…n。这时每个发射天线A1…n具有一个独立的辐射图，该图不同于其余的图。因此对于这些辐射图(辐射特性)中的每一个生成一个关于多路径传播的特有的图案。随之带来的优点是通过在两个辐射特性间的切换，改变并且可能也许缩小移动站MS中的消波效应。如果在基站BS中实现了发射天线A1…n间的切换不依赖于移动站MS的回应，那么仍然可能实现了一个统计上的改善。为了改善接收结果，在基站BS中然而还可以目标明确地依赖移动站MS中的接收结果，使用辐射特性切换。

图3说明一个基站BS，象前面所描述的，该基站也具有一个发射信号源SQ、一个切换开关US和一个计时器ZG。然而切换开关US不与多个发射天线A1…n而只与一个发射天线A1相连接，该天线A1作为多振子天线构成。可以根据已知的相位调整的方法按以下方式通过切换开关US控制多振子天线A1的各单个元件：通过改变无线电信号的偏振或者通过改变无线电信号的辐射方向修改发射天线A1的辐射特性。因此对于无线电信号的传播路径得出一个新的图案。在根据图3的基站BS中，也是在没有频率变化的情况下，实现不同无线电信号的无线电信号的去相关。

辐射图的校正可以优先的如下实现：在基站BS的无线电范围确定的表明为关键的已知范围中，实现一个特别高的去相关。这个去相关位于一个确定的最小值之上。然而这个特定的校正不是条件，因为通过一个纯统计上随机区别辐射特性，在移动站MS中可能实现统计上降低消波效应。

图4以一个具有坐标轴附加维数x，时间t和频率f的一个空间图说明：

-附加的发射天线，

-附加的偏振平面，

-附加的辐射方向通过一个无线电路段的信息传输的可能方法。

在GSM移动无线电网络中，在时分复用并且假如有多个可用的载波频率也在频率复用的情况下实现信息传输。为基站BS和移动站MS间通信业务关系分配一个时隙例如时隙S3。在每一个帧(帧1，帧2…)中应用这个为在基站BS和移动站MS间信息传输的时隙S3。然而根据本发明，不是使用维数频率f来实现通道条件的去相关，而是以前提到的维数x。

图5中说明例如从一个发射天线A1向一个发射天线A2对于时隙S3从帧到帧可能会发生切换发射信号的情况，或者在一个宏帧的范围内保持恒定，但是从宏帧1切换到宏帧2。

另外应该考虑对于不同的通信业务关系还可以实现从时隙到时隙的切换，上述通信业务关系占用时隙S0…7中的一个。

根据本发明的发射设备BS、MS，即使在仅有一个可供使用的发射频率的情况下，对于在属于通信业务关系的时隙中的无线电信号，通道条件可能被去相关，因此，例如在GSM移动无线电***中得出被改善的通话条件。如果仅有一个唯一的载波，也就是说在发射设备BS、MS中有一个发射频率可供使用，那么维数x打开唯一的可能性，在连续的时隙中的通道条件去相关。

根据本发明的设计、通过在维数x中说明的变量对通道条件的去相关，显然也可以与跳频组合。因此得出一个接收条件的进一步改善，因为例如在两个天线和两个载波频率的情况下存在四个去相关的通道条件。

Claims

1、对于一个移动无线电网络的发射设备(BS、MS)，该设备具有用于传输信息序列的一个发射信号源(SQ)和一个发射天线(A1)，根据一个预先给定的时间协议分割上述信息序列，并且在至少两个包含不同信息的无线电信号中辐射上述信息序列，上述无线电信号具有一个确定的发射频率，其特征在于，

通过一个时间控制的切换开关(US)切换发射设备(BS、MS)的辐射特性，以便在不改变发射频率的情况下，一个通信业务关系的连续的无线电信号被去相关，

其中使用发射设备(BS、MS)的信息传输的时间协议同步时间控制的切换开关(US)的一个时间协议。

2、根据权利要求1的发射设备(BS、MS)，其特征在于，

在时间复用中工作的发射设备(BS、MS)中构成无线电信号并且辐射该无线电信号和

由一个计时器(ZG)控制切换开关(US)，以便切换开关(US)根据预先给定的顺序与时隙一致地切换辐射特性。

3、根据权利要求1或2的发射设备(BS、MS)，其特征在于，

在发射设备(BS、MS)中至少有另外一个发射天线(A2…n)，并且切换开关(US)将发射信号切换到不同发射天线(A1…n)上。

4、根据权利要求1至3中任一个的发射设备(BS、MS)，其特征在于，至少如下构成一个发射天线(A1…n)：可以在不同的偏振平面上实现上述发射天线的辐射，和

切换开关(US)在偏振平面间通过对至少一个发射天线(A1…n)适当的馈电方法将发射信号输出到至少一个发射天线(A1…n)上。

5、根据权利要求1至4中任一个的发射设备(BS、MS)，其特征在于，至少一个发射天线(A1…n)制成相位控制的多振子天线，并且切换开关(US)在至少两个不同的辐射特性之间切换或者控制相位控制。

6、根据权利要求2至5中任一个的发射设备(BS、MS)，其中发射天线(BS、MS)构成在一个GSM或者与GSM类似的移动无线电***中的基站(BS)或者移动站(MS)和

其中切换开关(US)使用每个时隙、每个帧或者每个宏帧切换根据GSM的辐射特性。

7、根据权利要求3至6中任一个的发射设备(BS、MS)，

其中如下确定发射设备(BS、MS)中发射天线(A1…n)相互的相对位置：在发射设备(BS、MS)的无线电范围内的预定的范围内，不同发射特性的自由空间发射信号具有一个最小去相关。

8、根据权利要求1至7中任一个的发射设备(BS、MS)，

其中补充的提供频率改变的可能性。