TW578434B - Base station beam sweeping method and apparatus using multiple rotating antennas - Google Patents

Description

578434 五、發明說明（1) 發明背景 I ·發明範疇 本發明係關於無線通信。更特別地，本發明係關於一使 用於光束掃描技術的新穎裝置，以在多重使用者的無線通 信系統中提供更大的容量。 〜 II·相關技藝說明 現代的日常通#系統需要支援各種用途。此通信系統之 一係分碼多向近接（CDMA)系統，其符合「雙重模式寬頻展 頻細胞系統之TIA/EIA/IS-95行動基地台基地相容標準」 ，此後稱為IS-95。分碼多向近接（CDMA)系統允許在使用 者之間，透過地面鏈結進行無線聲音與資料通信。分碼多 向近接（CDMA)技術之使用於多重進接通信系統揭示於美國 專利4, 901，30 7號，其名稱為「使用衛星或地面中繼器之 展頻多重進接通信系統」與美國專利5, 1〇3, 459號，其名 稱為「用於在分碼多向近接（CDMA)細胞式電話系統中產生 波形之系統及方法」，二者皆讓渡給本發明的受讓渡人， 其附於此供參考。 國際電信聯盟最近要求提交透過無線通信通道提供高速 資料及高品質語音服務之建議方法。這些建議中的第一個 建議係由電信公司發佈。名稱為「分碼多向近接（CDMA) ITU-R RTT候選案」，此後稱為Cdma2 0 0 0，並附於此 供參考。透過基本與補充通道以傳輸使用者資料（非聲音 料）之方法揭示於c d m a 2 0 0 〇中。 在分碼多向近接（CDMA)系統中，使用者經由一或更多基

第5頁 578434 五、發明說明（2) 地台而與網路 反向鏈結上傳 路通信。基地 將資料路由選 意指自基地台 基地台的傳輸 分配在不同的 在通信期間 接（CDMA)的用 通信。軟式交 新基地台建立 最小。在軟式 台而與一用戶 5,267, 261 號 系統中之行動 人且附於此供 一其係由相同 遞的過程詳細 名稱為「用於 及裝置」’其 對於無線資 的無線資料通 準能夠透過前 於以固定大小 通^。例如’在一用戶台上的使用者藉由在 輸資料至一基地台，而與一陸上基地資料網 台接收貧料，且可經由基地台控制器（BSC) 擇（route)至陸上基地資料網路。前向鏈結 至用戶台的傳輸，反向鏈結意指自用戶台至 。在IS-95系統中’將前向鏈結與反向鏈結 頻率。 ，二二台與至少一基地台通信。分碼多向近 戶台能夠在軟式交遞期間同時與多重基地台 遞係在與先前基地台的鏈結斷開以前，與一 ，結的過程。軟式交遞使斷話的可能性減至 父遞過程期間，用於提供經由多於一之基地 台通#的方法及系統揭示於美國專利 ’名稱為「在分碼多向近接（CDMA)細胞電話 輔助軟式交遞」，其讓渡給本發明的受讓浐 參考。軟式交遞係使通信可以透過多重扇= 的基地台提供服務一而發生的過程。軟式二 描述於共同待審之美國專利5, 6 25，876號，父 j 一共同基地台的扇區之間執行交遞之;’ 讓渡給本發明的受讓渡人且附於此供交去 料應用的需要繼續在成長，而對於;二考。 信系統之需求已變得越來越顯著。、^ ，率 與反向鏈結傳輸訊務資料與聲音資料。5一標 的碼通道框傳輸訊務資料之方法/、 用 。千細描述於

第6頁 578434 五 一、發明說明（3) _____ 美=5,5。4,773號，名稱為「用於形 法與裝置」，其讓渡給本發明的受讓渡人 ⑴貝料之方 考。依據IS-95標準，訊務資料與聲音又資料^附^於此供參 Kbps(千位元每秒）的資料速率分割為曰^'以高達14. 4 框。 巧U笔私吩期的碼通道 聲音服務與資料服務之間的顯著不同在於二 與固定的延遲需求。典型上，語音框的整啤具有嚴格 小於1 0 0毫秒。相反地，資料延遲 収早1向延遲必須 用於使資料通信系統的效率最佳化。文可變的參數， 有效的錯誤修正碼技術，其需要比磐立 使用更 著更大的延遲。 要比耳曰服務所可忍受者顯 測量一資料通信系統之品質與效率的參 一 封包所需的傳輸延遲與系統之平均、、童 ^得輸一貧料 資料通信的衝擊不如其對於聲音擊=遲對於 測量資料通信系統品質之一重要的度量標準。=用於 係通信系統之資料傳輸容量效率的測量。一用=机通率 鏈結提供資料服務的示範性系統描述於美國專利^過無線 0 8/ 9 6 3,3 8 6號，名稱為「用於更高速率封包資1 =案 法及裝置」，其讓渡給本發明的受讓渡人且包含於:= 在分碼多向近接（CDMA)通信系統中，當信號的傳旦 保持為能滿足可靠度執行需求的最小值時，容量田月月匕里 信號接收的可靠度依接收器之載波與干擾比（載波$與^化喜° 比）而定。於是，所欲者為，提供一傳輸功率控制^統擾

第7頁 578434 五、發明說明（4) 其將一接收器的載波與干擾比維持為常數。 / 描述於美國專利5, 0 5 6, 1 0 9號（，1〇9號專利。此一系統詳細 於控制分碼多向近接（CDMA)細胞電^ ’名稱為「用 法及裝置」，其讓渡給本發明的受嚷傳輸功率之方 考。 又碾/度人且附於此供參 在’ 1 09號專利中，描述一閉路功率控制 = :=(/’1㈣專利中稱為信號與雜訊比)係在：：； 别直且？早-臨限值比較。當所測量的載 臨限值柃，送出一功率控制命令， 於ς超過 輸功率。相反ι當所測量的載波與干= 值低時，$出一功率控制命令，其要 二 功率。因為載波與干擾比不是決定一信號之二:力靠：： 其改變臨限值以滿足一可靠度目標。 旱控制糸統’

眾人皆知，在細胞系統中，任意給定的使用 干擾比（C/Ι)係涵蓋區域内之使用者位置的函數。.為了’維、 持給定的服務水準，分時多重進接（TDMA)與分頻進 (腦)系統訴諸於頻率再使用技術，即，並非全 ：J 通道及/或時槽用於每一基地台。在分碼多向近接（CDMA^ 糸統中，相同的頻率分配再使用於系統的每一細胞中，藉 以改進總效率。任何給定的使用者之用戶台所達成的載波 與干擾比決定可以支援的資訊率，其用於自基地台至使用 者的用戶台之此特殊鏈結。 眾人亦皆知’—加載的分碼多向近接（CDMA)系統之很多

第8頁 /M34 五、發明說明（5) ^號干擾係由 台二者一所造 向鏈結傳輸， σ至基地台的 台之反向鏈結 與干擾比，一 與用戶台傳輸 量限制傳輸於 每一用戶台之 的用戶台越少 而不犧牲載波 加載系 成。自 在其本 傳輸， 傳輪的 加載的 更多功 前向與 前向或 ϋ所以 與干擾 統本身的傳輸一其來 一基地台 身與相鄰 亦稱為反 干擾。為 分碼多向 率，以克 反向鏈結 反向鏈結 ，需要鑑 比之方法 至用戶台的 的細胞内造 向鏈結傳輸 了維持允許 近接（CDMA) 服干擾。無 之功率總和 的功率越多 定減少前向 自基地台 傳輸，亦 成干擾。 ，導致其 可靠通信 系統中之 線通信通 。於是， ，系統可 與反向鏈 與用戶 稱為前 自用戶 他用戶 的載波 基地台 道的容 傳輸於 以支援 結功率

發明概述 j發明提供一種容量改進之無線系、統，其使用光束轉向 ，以減少系統中之基地台與用戶台需要的傳輸功率。 值於ί進的無線糸統中之基地台藉由沿著狹窄的信號光束 勒刖向鏈結信號，而減少其對於相鄰細胞所造成的干 支°用戶台位在相鄰的細胞或扇區中。

y為了改進前向與反向鏈結之載波與干擾比（Cn)，已建 :二種基地台設計’其使用狹窄、移動的信號光束，以取 处^添加至扇區的寬光束涵蓋區域。例如，此一基地台可 ，使用狹窄的信號光束，其在任何時刻涵蓋每一扇區之一 p刀’以將信號傳輸至其扇區内之用戶台。 立在一 k號光束内行進的反向鏈結信號遭遇到信號光束外 邛所產生之信號的干擾極少，其原因為後者由於方向天線

第9頁 578434 五、發明說明（6) ϋί:。結果，此反向鏈結信號能以比寬”光克所* 者更低的功率傳輸，於是減少對於相鄭,、δ 士號先束所鳴 在前向鏈結，經由狹窄光# /函盍區域的干擾。 台對於相鄰涵蓋區域所造成的干j，得=傳輸中的基地 統的多重基地台經由狹窄信泸^而=§—無線通信系 得每-基地台對於其相鄰時候，它們使 輸。 就以較低的功率可靠地傳 如上述，能夠以較少的傳輸 無線通信系統的容量增加。=力羊a仃可罪的通信允許— 無線通信的方法及裝斤以，便利於經由狹窄光束之 穩定掃描通過涵蓋區域之欠者。此外，提供可靠且 當-基地台分割為的方法係極為所欲者。 在任何時刻，至少有—产羽區木構的時候，所欲者為， 此-信號光束總是在相同5 掃描通過每-扇區。如果 當均勻的涵蓋效果。方向知描通過眾扇區，則提供相 為了使一信號光束在相间 區域，信號光束必須在每—n知描f過一個120度扇形 跳到另一扇區邊緣。、另言平二=後，能夠自一扇區邊緣 通過扇區涵蓋區域，到t ^號光束必須自一邊緣掃描 始再掃描。此信號光束移動於在第一邊緣立刻開 的非機械式光束轉向機構而^心使用相位式天線陣列 法在執行時昂貴且複雜;=3的，但此非機械式方 械式裝置以使信號光束轉向吏轉：向碟形天線的機 门季乂不叩貴。物理式旋轉碟的問 第10頁 578434

llnW很難以作巨大而突然的光束角改變，諸如自-個 度扇區的邊緣快速改變至另一邊緣。 t發Z的較佳具體實施例提供三信號光束，其穩定掃描 3過：傳統式三扇區細胞之每一扇區。光束在一方向掃 ，是對於每一扇區的戶斤有部分提供相當均自的光束涵 ::車父佳具體實施例巾，三信號光束自安裝在一天線組 三方向碟形天線的每一天線射丨，俾使每-天線指 他天線相隔約120度角之處。當此天線組件在一傳

咕、k 土 ^ T趴方向凝轉的時候，所產生的三信 號光束同時交叉於扇區邊界。

在較佳具體實施例中’與每一扇區之前向與反向通信相 關的基地台裝備連接至一信號㈣。在任何時刻，信號開 關使前向與反向鏈結信號經由三碟形天線之—而路由選擇 1此每一扇區。當三信號光束掃描至扇區之間的邊界時， 仏唬開關使來往於每一扇區之基地台裝備的信號改變為路 由選擇至碟形天線一其光束剛剛進入扇區。另言之，當每 一信號光束自一扇區跨入另一扇區的時候，該光束的信號 自其正離開的扇區切換至其正進入的扇區。自用於單一扇 區之基地台裝備的觀點，扇區的信號光束自扇區之一邊緣 均勻掃描至另一邊緣，且立刻再改變位置至扇區之第一邊 緣。 一信號光束的掃描在此處稱為光束掃描，而一使用光束 掃描技術的基地台在此處稱為光束掃描基地台。 圖式簡單說明

第11頁 578434 五、發明說明（8) 由以下所提出的發明詳細說明配合圖式，將 :=特:中目標及優點，_式"目同的參考符 la係-具備扇區化基地台之通信系統圖，基地 X光束天線，以依據本發明一具體實施例，在每— : 提供信號的廣播涵蓋。 羽品中 圖1 b係一具備扇區化光束掃描基地台之 台使用一個三光束天绫，以仗媸士代nn τ ^ 基地 & $古、s h Α 裏以依據本發明一具體實施例，傳 輸補充通迢#號至用戶台。 1寻 圖2 a係依據本發明-且^ . τ 晉円，豆作方 列而構成之基地台傳輸梦 置圖，其使用一低功率開關及一個三 哥铷裒 圖2b係依據本發明一具體實 "° 置圖，其使用一高功率開關及一個]:=之基地台傳輸裝 圖3係依據本發明一具體實施例而-束天線。 (CDMA)基地台裝置方塊圖，其使用—再成-之分碼多向近接 蓋三扇區之一。 固二光束天線，以涵 圖4係依據本發明一具體實施

调螫传鲈之白之舌ρ广A °周整方法流程圖，JL 洞正仏唬之自夕重扇區路由選擇至多重 ，、 圖5係依據本發明一較佳具體實施 大泉傳輸^糸統。 圖，其用於傳輸信號。 之方法的步恥流程 圖6係依據本發明具體實 圖，其用於接收信號。 < 方法的步驟流程 . 較佳具體實施例詳細說明 圖1 a係一扇區化基地台j 〇 2 0 其使用寬光束天線

578434 五、發明說明（9) 101 ’以依據本發明一具體實施例，在 信號的廣播涵蓋。此傳統扇區化基地台架構充# —=供 點，本發明之較佳具體實施例建立於其上。 化分碼多向近接（CDMA)基地台，一扇F1n/|认由 先扇£ 線用於J向鏈結分键’且只有一天線 ：： 不適合狭窄信號光束的信號。使用寬光束而傳 佳 的分碼多向近接（CDMA)信號之例子包含導頻、同步與 通道。 土 圖ib中，基地台1()2與用户台110經由三光束天線ιΐ2而 無線通信。三方向天線108機械式安裝至三光束天線ιΐ2。 三方向天線108的輻射圖1〇6(此處也稱為信號光束）自三光 束天線11 2中心以1 2 0度角之間隔徑向朝外。三光 11 2的旋，使得三信號光束丨〇6之一總是掃過三扇區涵蓋區 域104之每一區域。 在所示例子中’二用戶台110位在貝他扇區1〇4b的涵蓋 區域内。雖然光束的掃描在任一方向同樣有效，但為了討 論之目的，我們將假設三光束天線112(此處 件）在順時鐘方向旋轉。結果，每一信號光束掃冉描為通天過泉阿 法扇區l〇4a，然後貝他扇區1〇4b ,然後加瑪扇區ι〇4〇，再 自阿法扇區1 〇 4 a開始。每一方向碟形天線丨〇 4花費在每一 不同的扇區104中指向之時間的三分之一。 圖中’信號光束10 6a正朝向用戶台ii〇b掃描。如所示，

第13頁 578434 五、發明說明（10) = = 不在任何信號光束106的涵蓋範圍内。結果， ，5 : ΐ用戶台110b而傳輸的可靠信號需要強或高功率作 公二：為要高功率傳輸以達到可靠水準“ 相反地，用戶台110“立在信號光束⑽中專= 此夠！由二光束天線丨丨2而有效傳輸及接收信號。 球本t t較佳具體實施例係—分碼多向近接(CDMA)系 1，/、中聲音與資料訊務的組合傳輸於基地台與用戶A 受延遲的聲音訊務使用…寬光束天線二 Ξ ί烟ί 地涵蓋整個扇區104。高速資料傳輸，諸如 η再路貢料，通常利用誤差控制協定，戶斤以更能 在cdma20 00中，聲音訊務經由基本通道傳輸，非聲立 貝=使用補充通道傳輸。在較佳具體實施例中，導頻通^ ”道信號係經由寬光束天線1〇1傳輸。補充資料經 由二光束天線1 12傳輸。在一替代的具體實施例中，基地 台102經由寬光束天線101與三光束天線112的組合而 及接收補充資料。 . ^ 當一信號經由方向天線10“而接收的時候，來自於位 信號光束106b外部之用戶台11〇b的傳輸對於位在信號 l〇6b内之用戶台11〇3所傳輸的信號造成的干擾最小。因= 來自於狹窄光束外部的干擾減少，用戶台丨丨〇a能以較低的 功率傳輸其信號，而仍可在基地台丨〇2可靠地接收。反向、 鏈結功率之此減少導致基地台1〇2與相鄰細胞之細胞涵: 區域的更大容量。 & 經由狹乍#號光束的傳輸也減少可靠接收所需要的前向

第14頁 578434 五、發明說明（11) 鍵結功率。當彳§號光束1 0 6 a相當狹窄的時候，扇區涵蓋區 域1 0 4 b落在光束外部的部分比落在其内部的部分更大。然 後’平均而言，基地台丨〇 2對於相鄰的基地台所造成的干 擾較少。在一糸統中，其中多重基地台於狹窄信號光束上 傳輸補充通道信號，前向鏈結功率之此減少導致總系統容 量的增加。 在示範性具體實施例中，方向天線1 0 8係具有相當狹窄 的天線輻射圖1 〇 6之碟形天線。例如，一示範性具體實施 例中’每一方向天線丨〇8係30度半功率光束寬度天線。三 方向天線1 0 8機械式耦合於一旋轉組件上，俾使每一天線❶ 指向與其他天線相隔約丨2 〇度的方向。所產生的組件係一 方疋轉式二光束天線112，其安裝在一馬達（顯示於以後的圖 中）頂部。馬達使三光束天線11 2在一方向連續旋轉。當三 光束天線112旋轉的時候，天線輻射圖或信號光束丨〇6也旋 轉’以覆蓋基地台1 〇 2的涵蓋區域之三分離區域。專精於 此技藝的人可了解，本發明不限於方向碟形天線。替代型 式的天線’諸如共線陣列天線或相位陣列天線可以安裝在 旋轉平台上，以形成每一信號光束丨〇 6。 、，此外，專精於此技藝的人可了解，本發明不限於三信號i藝 光束或方向天線。可以使用任何數目的信號光束或旋轉式 方向天線以覆蓋一扇區，而不偏離本發明。而且，使用依 據本兔明的夕重光束天線允許改變扇區涵蓋區域1 〇 4的形 狀’而不偏離本發明。例如，阿法扇區丨〇4a可以覆蓋基地 口 1 0 2之涵盍區域的1 8 〇度部分，而貝他扇區1 〇 4 b與加瑪扇

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五、發明說明(12) 區104c代表90度扇區。 圖2a係依據本發明一具體實施例而構成之基地台傳輸袈 置圖，其使用一低功率開關202及一個三光束天線112。^ 所示的示範性具體實施例中，傳輸器2〇4a對應於阿法扇 區，傳，器204b對應於貝他扇區，傳輸器2〇4c對應於加碼 扇區。每一方向天線1· 〇 8連接到一高功率放大器（Hp A) 2 〇 8 ,其則連接到信號開關2 〇 2。三光束天線安裝在馬達 2 1 0頂部，其使三光束天線Π 2在一方向連續旋轉。

/畜二光束天線1 1 2旋轉的時候，每一方向天線丨〇 8的信號 光束106掃描通過三不同扇區1〇4之每一扇區。信號開關 2 〇 2引導來自於傳輸器2 〇 4 a的信號，俾使它們總是經由一 方向天線108而傳輸，方向天線丨〇8具有一在阿法扇區1〇乜 中的信號光束1 〇 6。同樣地，信號開關2 〇 2使信號自傳輸器 20 4b路由選擇通過指向貝他扇區1〇41)之任一方向天線 1 0 8 ’且使信號自傳輸器2 〇4c路由選擇通過指向加瑪扇區 1 0 4 c之任一方向天線1 〇 8。在例如圖1所繪示的時刻，信號 自傳輸器204a路由選擇通過高功率放大器（HPA)2〇8a與天 線108a ’俾使它們經由位在阿法扇區1〇4a的信號光束1〇6a 而傳輸。信號自傳輸器2〇4b路由選擇通過高功率放大器 (HPA) 2 0 8b與天線l〇8b，俾使它們經由位在貝他扇區1〇4b ，信號光束106b而傳輸。信號自傳輸器204c路由選擇通過 南功率放大器（Η P A) 2 0 8 c與天線1 〇 8 c，俾使它們經由位在 加瑪扇區1 〇4c的信號光束丨〇6c而傳輸。 控制處理器2 0 6將控制信號送到信號開關2 〇 2，其指示何

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、發明說明（14) 候 有二光束掃描通過阿法扇區1 0 4a。 …馬達2 1 0可以是能使天線組件1 1 2旋轉之任何馬達設計。 =1 〇可以連續掃描，或可以預定旋轉角逐步行進。能 句方疋轉天線的馬達設計在此技藝中係眾人皆知，可以使用 一該設計，而不偏離本發明的範疇。 二在另一替代的具體實施例中，控制處理器2 0 6送出控制 ^號至馬達2 1 〇 ’以將其轉速加速或減速。此加速或滅速

，根據若干可能標準之任一標準，其包含基地台丨〇2之涵 盒區域中的負載圖。 在另一替代的具體實施例中，控制處理器2 〇 6控制信號 ，關2 0 2的路由選擇，而不接受來自馬達21〇的角位置信 遽。在此替代的具體實施例中，控制處理器2 0 6使得信號 之自扇區路由選擇至天線的標準係根據諸如自特定用戶台 ，，的功率控制信號，或根據控制處理器2 0 6之一内部計 時1§。如果使用獨立的内部計時器，則扇區丨〇4的位置能 夠以時間的函數而移動，其可能係或可能非所欲者。

圖2b係一替代具體實施例之圖，其使用一放在高功率放 大器（ΗΡΑ ) 2 0 8與方向天線丨〇 8之間的高功率開關2丨2。高功 率開關212亚非使低功率信號自傳輸器2〇4路由選擇通過信 號開關20 2到達高功率放大器（ΗρΑ)2〇8的輸入，而是使高 功率放大器（ΗΡΑ) 20 8的放大輸出路由選擇至天線1〇8。信 號之自高功率放大器（ΗΡΑ)2〇δ路由選擇至天線丨〇8係根據 如上述來自控制處理器20 6的相同信號。經由圖。之裝置 中的天線108而傳輸之所產生的信號大體上與圖2b中的裝

578434 五、發明說明（15) 置等效。 圖3係分碼多向近接（CDma)基地台裝置方塊圖，其用於 根據其信號光束1 〇 6之位置，使信號自一分碼多向近接 (CDMA)扇區模組3 〇2路由選擇至一適當的天線傳輸模組 322 °在示範性具體實施例中，數位信號開關324係雙向， 而且根據來自控制處理器20 6的信號，路由選擇分碼多向 近接（CDMA)扇區模組30 2與各種天線傳輸模組322之間的前 向鏈結與反向鏈結數位信號二者。在示範性具體實施例 中’控制處理器20 6接收來自馬達2 10的角位置資訊。 每一天線傳輸模組322包含一方向天線1 08與一雙工器 320。雙工器320允許前向與反向鏈結之不同的頻率信號經 由天線108而饋送，彼此互不干擾。在向前的方向，來自 數位信號開關3 2 4的複數數位信號饋送進入傳輸器3 2 6，信 號在遠處調諧、轉換為類比及升頻轉換為無線電載波頻 率。來自傳輸器326之升頻轉換的類比信號提供至高功率 放大器（HP A) 2 0 8，其將信號放大，且將其經由雙工器3 2 〇 與天線1 0 8而傳輸。反向鏈結類比信號經由天線丨〇 8而接 收:經由雙工器3 2 0而饋送，然後提供至接收器3 28。在接 f器32 8中，於提供至數位信號開關3 24以前，將反向鏈結 L號降頻轉換且取樣。 分=多向近接（CDMA)扇區模組3〇2處理與單一扇區1〇4相 :的前向與反向鏈結信號。t向鏈結框係提供至前向誤差 二，（FEC)模組304，其根據一前向誤差修正（FEC)碼將鏈 ，匡編碼。前向誤差修正（FEC)模組3〇4使用若干前向誤差

第19頁 578434 五、發明說明（16) 修正（FEC)技術中的任一技術，前向誤差修正（FEC)技術包 含/尚輪編碼、迴旋編瑪、或其他形式的軟式決定或區塊編 碼。所產生的編碼框由前向誤差修正（FEC)模組304提供至 交錯器（interleaver)3 06，其使資料交錯，以提供時間分 集至傳輸訊號内。交錯器306使用諸如區塊交錯與位元反 向交錯的很多交錯技術中之任一技術。交錯器3〇6的輸出 係二進位式，然後提供至信號點映射模組3 08，二進位取 樣流在該處轉換為複數數位取樣流。然後，複數數位取 流在華許（Walsh)擴展器310中以一華許（Walsh)通道碼擴7 ，。在本發明的較佳具體實施例中，由華許擴 :31〇執打的華許（Walsh)擴展對應於分碼多向近接（[DM 1充通道。在華許（Walsh)擴展以後，華許（waish)擴 的輸出提供至擬雜訊（PN)擴展器312， 使ς 碼擴展。然後，擬雜訊⑽擴展麵的^吏用^

=數位信號開關324，其在該處路由選擇至一或更U 、·泉傳輸模組3 2 2。數位信號問闕q 9」上以 夕天 揭攻$ + $ ^ 現開關324也提供複數反向鏈纟士敢 33(Γ /Γα或更夕分碼多向近接（CDMA)指針（finger)解^哭 =，反向鏈結信號在該處擬雜訊（pN)解展、解調及解解心 在較佳具體實施例中，k 擬雜訊（PN)擴展器，其以f雜訊（PN)擴展器312係—複數 (Walsh)擴展器310之複數輪，數擬雜訊（PN)碼乘華許 擬雜訊（PN)擴展器312以—别。在一替代具體實施例中， 華許（Walsh)擴展器31〇之/ 复數）擬雜訊（PN)石馬乘

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^精於此技藝的人可明白，信號點映射模組30δ可以執 灯^種映射功能之任一功能，而不偏離本發明。可能使用 於信號點映射模組3 08中的映射功能包含二進位相移鍵 (BPSK)、90度相移鍵（qPSK)或8進位相移鍵（8psK^

II =於圖3之分碼多向近接（CDMA)扇區模㈣ 能夠在單一扇區104中提供無線通信服務。如所示’數1于 ^唬開關324自擬雜訊（PN)擴展器3 12接收二前向鍵結信 號，、且提供二反向鏈結信號至指針解調器咖。每一對° 號代表-複數信號流的實數與虛數部分。一前向鏈任複。 =虎流與一反向鏈結複數信號流的單一組 _相關的信號，其係由數位信號開關324 =刀；。， 舌之，數位信號開關324總是使與一給定扇區 鏈結複數信號流路由選擇至與反向鏈結複數信號流一复鱼 j同扇區相關一相同的天線傳輸模組322之袓合用於單、 一扇區的前向鏈結與反向鏈結信號流一起稱為扇區俨' ，。用於將數位信號開關324之間的扇區信號流載運二 扇區相關的硬体或裝置之連接稱為扇區連接。 〃 在較佳具體實施例中，八m夕A、“w ^ ⑽包含額外的硬體，1適V/使43 )㈣ 務。例如，包含前向使此夠在三扇區中提供服 _、信號點映射模_:;==、交錯器· :⑽：展器312的前向鏈結信號處理鏈擬雜 口口 i Ζ徒供至數位/[g號開關q Λ, /Γ77 、展 间關324。指針解調器330之一共同 578434 五、發明說明（18) 儲槽（pool)用於為全部三扇區提供 針解調器33 0可以進接s 一 g 勺鏈…服務。每一指 開關324自三天線傳輸模組322 且、\由數位信號 造允許由單一用戶台U η值鈐& # %杈、、且路由選擇。此構 口 i 1 0傳輸的仏唬以使用幸 術之多重扇區解調。 文用孕乂軟的父遞技 如ί述’本發明中的扇區數目之最大值不限於三。而 且，扇區的數目不需要盘夭纟 ' 例如，在-替代的具體實施例中：數目相同。 文裝在-方疋轉組件上。在替代的具體實施 =2包括六。天線傳輸模組似，其提供服務給三扇口。 控制=理is 2 0 6促使數位信號開關3 24路由選擇信號，俾使 在任意/時刻，恰有二光束1〇6掃描通過每一扇區1〇4。 、圖4係一方法的流程圖，其調整信號自多重扇區之路由 選擇至依據本發明一具體實施例的多重天線傳輸次系統。 j流程圖的開始402，假設天線組件n 2在一初始角位置， 或光束角。而且，扇區信號流，通常每一扇區有一信號 々il正經由#號開關3 2 4路由選擇至天線傳輸次系統3 2 2。 _ 天、、泉、、且件11 2的角位置’或光束角，由於馬達2 1 〇移動的結 果而增量404。 、° 。在不範性具體實施例中，一改變通過信號開關3 2 4之信 號的路由選擇之決定4 〇 6係根據光束角是否指示一信號光 束1 0 6掃描離開一扇區1 〇 4而進入另一扇區。例如，_新的 光束角可能指示，信號光束丨〇 6b已自貝他扇區1 〇 4b掃描進 入加瑪扇區1 〇 4 c。如果判定一信號光束1 〇 4已如此穿過一

第22頁 578434

二°° ι 1 ，J、·.望由與該信號光束相關的天線傳輸次系統 、而傳輸與接收的信號必須再路由選擇4〇8至一分碼多向 近接（CDMA)扇區模組3〇2的適當扇區連接。 一旦任何需要的再路由選擇調整已回應於一光束角改變 而執行，天線組件112的光束角再次改變。

圖5係用於依據本發明一較佳具體實施例之用於傳輸信 狁的方法步驟流程圖。較佳具體實施例用&自一基地台， 使用上述天線組件112，以傳輸分碼多向近接（CDMA)前向 鏈結信號。信號係在開始步驟5〇2以前產生，而以經由一 f f ^具有仏唬光束106之方向天線108的信號傳輸520作 為結束5 2 2。 所產士的基帶資料係前向誤差修正（FEC)，其係諸如藉 ^/\述/向誤差修正（FEC)編碼器3 04與交錯器3 0 6而編碼 ㈣二Λ，6。然後，所產生的交錯資料諸如藉由信號點 、…、、、且〇 8，使用信號點映射5 0 8映射至複數值。所產生 1複數取樣流諸如藉由華許（Walsh)擴展器31〇，使用華許 (Wa—Ish)擴展而擴展51〇。然後，華許（Waish)擴展資料諸

^擬雜吼（PN)擴展器3 1 2，使用擬雜訊（PN)擴展5 1 2而 戸、。擬雜訊（PN)擴展信號流路由選擇5 1 4至適當的傳輸 =眾傳輸器3 26。然[路由選擇信號之每一信號::： 措由（眾）傳輸器326升轉換，及諸如藉由（眾）高功率放大 ^ (HP A) 2 0 8放大5 1 8。然後，信號諸如經由（眾）方向天線 108而傳輸52〇通過一（眾）信號光束。如上述，可以使用不 同型式的前向誤差修正（FEC)編碼5〇4、交錯5〇6、信號點

第23頁 578434 發明說明（20) 映射5 0 8與華許（Walsh)擴展510，而不偏離本發明。 圖6係一依據本發明一較佳具體實施例之方法的步驟流 程圖’其用於接收信號。較佳具體實施例係由一依據較佳 具體實施例而構成之分碼多向近接（CDMA)基地台所使用， 以經由上述天線組件11 2接收與解碼反向鏈結信號。 信號係經由一或更多信號光束丨〇6而接收6〇4，例如，經 由（眾）方向天線1 〇 8。接收的信號諸如藉由接收器3 2 8，而 自無線電頻率降轉換6〇6至基頻帶。然後，降轉換信號經 由一或更多扇區連接，而路由選擇6〇8至一或更多指針解 調器330 。 在每一指針解調器33 0中，分碼多向近接（CDMA)技術係 用於解碼分碼多向近接（CDMA)資料框。這些技術包含搜尋 610所接收的信號指針、將所定位的一或更多指針擬雜訊 (PN)解展612、將擬雜訊（pN)解展的信號華許（Walsh)解碼 614將所產生的複數取樣流去映射（demapping)616於二 進位資料流中。將去映射的二進位流使用前向誤差修正 (FEC)技術去交錯（deinterleave)618及解碼62〇，以決定 所接受之框的有效性。隨著一或更多有效框的接受，過程 在接收6 0 4額外信號的時候繼續進行。 如同前向鏈結傳輸，所列示的步驟可以使用各種可用的 技術實行，而不偏離本發明。例如，步驟612與614的擬雜 訊（PN)解展與華許（Walsh)解展可以是實數或複數。信號 點去映射616可以使用各種映射之任一映射，其包含二進 位相移鍵（BPSK)、90度相移鍵（QpsK)、或8進位相移鍵

第24頁 578434 t、發明說明（21) ' -------------- (8PSK)。去交錯 + 術，諸如區塊交二t618可以使用各種交錯技術之任一技 解碼步驟620可以與位元及向交錯。前向誤差修正（FEC) 輪編碼、迴旋蝙碼用各種解碼技術之任一技術，諸如渦 較佳具體實施：的ί其他形式的軟式決定或區塊編碼。 何人能夠製作或二穴說明係用於使專精於此技藝的任 ^精於此技藝的人所易於思及者，1此處所界定的基本 能β::應用!!其他具體實施例，不需要使用發明性的技 而日ΐ疋L不意圖將本發明限於此處所示的具體實施例， 範^圖賦予和此處揭*之原則與新穎'特性符合的最廣大

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Claims (1)

1. 578434 [：3. ί. 2 〇 f：| _£：：..； + 戶]1 ii： 89121469 泠年 / 月 jo 曰 修正_ S/ ； * yf y3 ^.v.rr.^· 一;fr^TWT丽西」 1. 一種無線通信基地台，包括： 天線組件，其包括一第一預定數目的方向天線’其特 ， 徵為該第一預定數目的方向天線組合於該天線組件中，俾 使每一該天線的輻射圖係自該天線組件中心徑向朝外； 馬達，其機械式連接到該天線組件，用於使該天線組 件繞其軸線旋轉；及 信號開關，其用於使信號路由選擇於每一該方向天線 與一第二預定數目的扇區連接之間。 2. 如申請專利範圍第1項之基地台，又包括用於傳輸一 導頻通道信號的寬光束天線，其中該導頻通道信號與傳輸 通過該天線組件的信號一致地傳輸。 | 3. 如申請專利範圍第1項之基地台，其中該信號開關係 數位信號開關。 — 4. 如申請專利範圍第1項之基地台，其中該方向天線係 3 0度半功率天線。 5. 如申請專利範圍第1項之基地台，其中該方向天線係 碟形天線。 6. 如申請專利範圍第1項之基地台，其中該方向天線係 共線的陣列天線。 7. 如申請專利範圍第1項之基地台，其中該第一預定數 目大於3。 8. 如申請專利範圍第1項之基地台，其中該第一預定數 I 目係為3。 9. 如申請專利範圍第8項之基地台，其中該輻射圖自該

   O:\67\67053-930120.ptc 第27頁 578434 泠年/月』〇曰 號 89121469 修正 ife§ V月2凡修 _六、申請專利範圍 天線組件相隔約1 2 0度向外投射。 10. 如申請專利範圍第1項之基地台，其中該第二預定 數目係為3。 11. 如申請專利範圍第1 0項之基地台，其中該第一預定 數目係為6。 12. 如申請專利範圍第1項之基地台，又包括高功率放 大器（HP A )，其用於將一類比無線電頻率信號放大，以產 生放大的信號，且其中該信號開關自該高功率放大器 (ΗΡΑ)路由選擇至該方向天線。 13. 如申請專利範圍第1項之基地台，又包括用於產生 一扇區路由選擇信號的控制處理器，且其中該信號開關根 據該扇區路由選擇信號，使信號自至少一該扇區連接路由 選擇至每一該方向天線。 14. 如申請專利範圍第1項之基地台，又包括該第一預 定數目的高功率放大器（ΗΡΑ)，其中每一高功率放大器 (Η P A)配置在該方向天線之一與該信號開關之間，且每一 該高功率放大器（HP A)自該信號開關接收一類比無線電頻 率信號，且將該類比無線電頻率信號放大，以產生放大的 信號。 15. 如申請專利範圍第1 4項之基地台，又包括該第一預 定數目之傳輸器，其中每一傳輸器配置在該高功率放大器 (HP A)之一與該信號開關之間，用於自該信號開關接收一 基頻帶信號，且將該基頻帶信號升轉換，以產生該類比無 線電頻率信號。

   O:\67\67053-930120.ptc 第28頁 578434

   .2 ί:Μ漆 89121469 VM i j I 1 Bl— 11 ^nr專观面 修正

   16. 如申請專利範圍第1 4項之基地台，又包括用於產生 一扇區路由選擇信號的控制處理器，且其中該信號開關根 據該扇區路由選擇信號，使信號自至少一該扇區連接路由 選擇至每一該方向天線。 17. 如申請專利範圍第1 6項之基地台，其中該馬達提供 一角位置信號至該控制處理器，且其中該扇區路由選擇信 號係根據該角位置信號。 18. 如申請專利範圍第1 4項之基地台，又包括擬雜訊 (PN )擴展器，其用於執行一第一資料信號的擬雜訊（PN )擴 展，以產生一擬雜訊（P N )擴展信號，及用於提供該擬雜訊 (P N)擴展信號至該至少一扇區連接，以由該信號開關路由 選擇。 19. 如申請專利範圍第1 8項之基地台，其中該擬雜訊 (PN)擴展器係實數擬雜訊（PN)擴展器，用於以一實數擬雜 訊（PN )碼乘該第一資料信號。 20. 如申請專利範圍第1 8項之基地台，其中該擬雜訊 (PN)擴展器係複數擬雜訊（PN)擴展器，用於以一複數擬雜 訊（PN )碼乘該第一資料信號。 2 1. 如申請專利範圍第1 8項之基地台，又包括寬光束天 線，其中該擬雜訊（PN)擴展器又使一導頻信號擴展，以產 生擬雜訊（PN)擴展導頻信號，且該擬雜訊（PN)擴展導頻信 號經由該寬光束天線而傳輸。 2 2. 如申請專利範圍第1 8項之基地台，又包括華許 (Walsh)擴展器，用於接收一第二資料信號，且以一華許

   O:\67\67053-930120.ptc 第29頁 Μ修i 斧年/月日

   其中 578434 (Walsh)碼乘之，以產生該第一資料信號 2 3.如申請專利範圍第1 6項之基地台， (W a 1 s h )碼係補充通道華許（w a 1 sh )碼。 2 4· 如申請專利範圍第1 4項之基地台， 分碼多向近接（CDMA)指針解調器，用於自 接而接收一降轉換反向鏈結取樣流，及執 鍵結取樣流的擬雜訊 ，以產 的反向鏈結信#。 25·根據；ΐ輪括下 ίΠϊ'Γ:號之-前向鏈結信號路由ί , W緣之第一方向天線；及 前向鏈結信號應於該第一方向天線的信號 號2光6束、f圍第25項之方法，又 至少一該第一：^ ^道信號的步驟’其中該 27. 如申請U丨，目的前向鏈結信號一 整該角位置的步妒範圍第2 5項之方法，又 數目之分離的扇:，俾使該信號光束掃描 28. 如申請ί 涵蓋區域。 根據在該第一預！?=圍第2 7項，方法，又 的該信號光束掃^數目扇區涵蓋區域的二 二預定數目方向:’使該一前向鏈結信號 大線之一第二方向天線。 謗華 許 謗至少〜或更多 行讀降轉j區連 〜(轉 列步驟： _ $ —預定數曰 擇至一第-f 昂一預定 光束傳輸該第— 包括經由一寬信 導頻通道信號與 致。 包括隨著時間調 通過該第一預定 包括的步驟為， 區域間之邊界上 路由選擇至該第

   578434 i 03.. Ο 修正 ι\\Ά 89121469 六、申請專利範圍 其中該第一方向天 其中該第一方向天 其中該第二預定數 其中該第二預定數 其中該方向天線自 其中該第一預定數 其中該第一預定數 又包括擬雜訊（P N ) 29. 如申請專利範圍第2 5項之方法 線係碟形天線。 30. 如申請專利範圍第2 5項之方法 線係一共線的陣列天線。 3 1. 如申請專利範圍第2 5項之方法 目大於3。 32. 如申請專利範圍第2 5項之方法 目係為3。 3 3. 如申請專利範圍第3 2項之方法 一軸線相隔約1 2 0度角徑向朝外。 34. 如申請專利範圍第2 5項之方法 目係為3。 35. 如申請專利範圍第3 4項之方法 目係為6。 3 6. 如申請專利範圍第2 5項之方法 擴展一擬雜訊（P N )解展信號的步驟，以形成該一前向鏈結 信號。 37. 如申請專利範圍第3 6項之方法，其中該擬雜訊（P N ) 擴展步驟係實數擬雜訊（PN )擴展，該擬雜訊（PN )解展信號 以一實數擬雜訊（P N )碼相乘。 38. 如申請專利範圍第3 6項之方法，其中該擬雜訊（PN ) 擴展步驟係複數擬雜訊（PN )擴展，該擬雜訊（PN )解展信號 以一複數擬雜訊（P N )碼相乘。 3 9. 如申請專利範圍第3 6項之方法，又包括使用一華許

   O:\67\67053-930120.ptc 第31頁 578434 89121469 泠年/月日 修正 六、申請專利範圍 (Walsh)碼將一華許（Walsh)解展信號華許（Walsh)擴展的 步驟，以形成該擬雜訊（PN )解展信號。 4 0. 如申請專利範圍第3 9項之方法，其中該華許 (W a 1 s h )碼係補充通道華許（W a 1 s h )碼。 41. 一種接收資訊信號之方法，包括下列步驟： 第一預 目的扇 路由選 請專利 的步驟 分離的 請專利 號的路 定數目 二扇區 請專利 定數目的方向天線之一角位置，經由一 區連接之一第一扇區連接，使該第一反 擇至一指針解調器。 範圍第4 1項之方法，又包括隨著時間調 ，俾使該第一信號光束掃描通過該第二 扇區涵盖區域。 範圍第4 2項之方法，又包括調整該第一 由選擇之步驟，俾使當該信號光束掃描 扇區涵蓋區域的二區域間之邊界上時， 連接而路由選擇。 範圍第4 1項之方法，其中該一方向天線 經由一第一信號光束接收一第一反向鏈結信號，該第 一信號光束對應於一第一預定數目的方向天線之一第一方 向天線；及 根據該 第二預定數 向鏈結信號 42. 如申 整該角位置 預定數目之 4 3· 如申 反向鏈結信 於該第二預 其經由一第 4 4. 如申 係碟形天線 請專利範圍第4 1項之方法，其中該一方向天線 列天線。 請專利範圍第4 1項之方法，其中該第一預定數 4 5. 如申 係共線的陣 4 6. 如申 目大於3。

   O:\67\67053-930120.ptc 第32頁 578434 ;，，2 y 1¾、.丨卜丨 ^^E4^_89121469 ---------------- i 朽年/月二〇曰 修正一 六、申請¥利政冒 4 7·如申請專利範圍第4 1項之方法，其中該第 目係為3。 48·如申請專利範圍第47項之方法，其中該第 目的方向天線自一轴線相隔約1 2 0度角徑向朝外。 49.如申請專利範圍第41項之方法，其中該第 目係為3。 5 0·如申請專利範圍第4 9項之方法，其中該第 目係為6。 5 1· 申請專利範圍第4 1項之方法，又包括擬 解展該第—反向鏈結信號的步驟，以形成一擬雜 展信號。 5 2·如申請專利範圍第5丨項之基地台 (/ N )解展步驟係實數擬雜訊（P N )解展， 號以一實數擬雜訊（p N )碼相乘。 5 3·如申請專利範圍第5丨項之基地台 (σΡ N )解，步驟係複數擬雜訊（P N )解展， 號以一複數擬雜訊（P N )碼相乘。(wS. 專利範圍第51項之方法，人巴符從 奶\ H華許（Walsh)解展該擬雜訊（ΡΝ)解展信 & ’以形成一華許（Walsh)解展信號。 55.如申請專利範圍第54項之方法，其中該華 (Walsh)碼係補充通道華許（Walsh)碼。八σ ，其中該 該第一反 ，其中該 該第一反 又包括使 一預定數 一預定數 二預定數 一預定數 雜訊（ΡΝ) 訊（Ρ Ν)解 擬雜訊 向鏈結信 擬雜訊 向鏈結信 用一華許 ^虎的步 許

   O:\67\67053-930120.ptc 第33頁