[发明专利]一种基于多波束天线的宽带码分多址基站物理层实现方法

说明书

本发明涉及码分多址(CDMA)通信技术，具体涉及多波束智能天线在CDMA通信领域中的应用，更具体地讲，涉及利用阵列天线技术完成3GPP协议中所规定的宽带码分多址(Wideband CodeDivision Multiple Access，下简称WCDMA)具有的物理层功能即一种基于多波束天线的WCDMA基站的物理层实现方法。

移动通信技术在世界范围内蓬勃发展，宽带码分多址(WCDMA)以其兼容第二代移动通信体制、全球漫游、具有多媒体功能、功耗低、语音清晰等显著特点被列为第三代移动通信技术标准之一。目前第三代移动通信技术的三个标准都采用CDMA(码分多址)技术。CDMA技术是根据扩频通信理论发展起来的，具有信号功率谱密度低、保密性能好、易于实现语音激活等特点，因此CDMA技术早期被广泛应用于军事领域。自从CDMA技术应用于移动通信领域面临的远近效应、信号快速衰落等技术难点被克服后，CDMA在无线移动通信领域受到了青睐。

移动通信所处的无线传播环境常常是比较恶劣的。在城市、郊区、农村等无线环境中，电波传播要受随机分布障碍物的反射、折射、绕射等的影响。发射台发射的信号要经过多次反射、折射，经过多个路径才能到达接收端。而且这些无线电波传播条件也不断变化，其中以城市环境为甚。在应用CDMA技术条件下，移动台或基站所接收的信号是从多个不同路径到达信号的合成信号，若这些多径信号的到达延迟时间差在一个码片的时间内，则在接收机的多径搜索中它们是不可分辨的，于是该合成信号将表现在巨幅起落的持续变化之中，即衰落现象；另一方面，如果多径信号的延迟时间使多径分布在多个码片内，接收端可以在不同的码片内观察到多个衰落过程，而且这些衰落过程之间的相关性很低；第三，从多径信号到达接收机的角度来看，多径信号的空间到达角的分布是有规律的，而且不同到达角的多径信号的幅度衰落特性也不相关。这为克服衰落现象带来了契机。

为克服衰落现象，已经有多种方法，其中，分集接收和发射是对抗衰落的有效技术之一。分集接收是利用无线电波传播环境中幅度衰落的多径接收信号衰落特性不相关的性质，即接收的多径信号同时出现幅度深度衰落的概率很小，实现接收信号的“取长补短”，从而提高接收信号的信噪比。分集接收技术按照分集信号的来源不同可分为极化分集、角度分集、空间分集、发射分集等。例如，中国专利申请号为96194111.1的专利“提供角度分集的方法，以及基站设备”公开了一种使用角度分集技术的专利。

上述衰落现象同时还存在于基站和移动台。使用分集、编码等技术克服衰落现象带来的设备复杂化、成本增加、体积增大对基站来讲影响不大，但对移动台就是不可忽略的因素。出于这一原因第三代移动通信WCDMA标准化组织第3代合作伙伴计划(3rd GenerationPartnership Project，下简称3GPP)采用空时编码传输分集(Space-Time Transmission Diversity，下简称STTD)，利用发射分集技术来克服移动台端的衰落现象。但是标准将STTD编码分别在不同的天线发射，这对基站使用智能天线技术带来了挑战。Marcos Katz和JuhaYlitalo撰写的文献“Extension of Space-Time coding to beamformingWCDMA base stations”，为在多波束天线中支持STTD编码发射分集技术带来了便利。

在蜂窝通信环境中，为满足多种业务和全球漫游的需要，无线网络由大大小小的蜂窝构成，宏蜂窝用于高速，业务密度低的区域，小蜂窝则覆盖低速、业务密度高的区域。微蜂窝则较适用于办公楼、闹市区等。在这几种不同区域中无线传播的统计特性差异很大。通常宏、小蜂窝的基站天线架设得比较高，这种天线布局接收的移动用户信号的到达角以较大的概率出现在直射路径方向的较小角度扩展范围内；微蜂窝的基站天线架设较低，天线“淹没“在众多的周围建筑物中，它所接收的信号等概率地来自不同的方向。在这些蜂窝区域中移动台天线都比较低，所以移动台接收信号也等概率地来自不同方向。