[发明专利]数字通信系统

说明书

发明领域

本申请是共同待批的美国专利申请NO.07/849,651、1992年3月9日递交的题为“CDMA微蜂窝区电话系统和其分布式天线系统”的部分续展申请。这一共同待批的申请是相同题目1990年12月7日递交的美国专利申请NO/07/624,118的续展申请，也是涉及电话系统。本发明涉及通信系统，尤其涉及室内通信系统。这种室内通信系统包括蜂窝区移动电话，个人通信业务(PCS)，无线专用小交换机(PBX)和无线市内环路电话系统。本发明特别涉及一种用于微蜂窝区通信系统的较佳的新颖分布式天线系统，便于室内通信使用扩谱信号。

相关技术的描述

采用的码分多址(CDMA)调制技术是几种便于进行有大量用户的通信的调制技术之一。以往，众所周知的其它多址通信系统技术有：跳频扩谱，时分多址(TDMA)、频分多址(FDMA)和调幅方案，如幅度压扩单边带(ACSSB)。然而CDMA的扩谱调制技术比多址通信系统的这些调制技术有更多的优点。CDMA技术在多址通信系统中的应用在美国专利NO/4，901,307中有揭示，该专利题为“应用卫星或地面转发器的扩谱多址通信系统”，1990年2月13日授权，已转让给本发明的受让人，这里通过引用将所揭示的内容结合到本发明中。

在上面刚提到的专利中，揭示了一种多址技术，其中大量的移动电话系统用户，每个用户具有一收发两用机，通过卫星转发器或地面基站(也称为蜂窝区站，区站，或更简短称之为蜂窝区)，使用码分多址(CDMA)扩谱通信信号进行通信。在应用CDMA通信中，频谱能多次重复使用，于是可增加系统用户容量。使用CDMA比使用其它多址技术所能获得的谱效率高得多。

地面信道受到特征为瑞利衰落的信号衰落。地面信道信号中的瑞利衰落特征是由信号在许多不同特征的物理环境中反射引起的。其结果是信号从许多具有不同传输延迟的方向到达一移动单元接收机。

在通常用于移动无线电通信(包括蜂窝区移动电话系统)的UHF频段上会产生不同路径上信号传输方面的明显相位差，从而导致因有时产生深度衰落而破坏信号的叠加。

移动单元的物理位置对地面信道衰落起很大的作用。移动单元位置方面的小小变化就会改变所有信号传播路径的物理延迟，进而产生每个路径相位不同。于是，移动单元穿过周围环境运动能产生极快的衰落过程。例如，在850MHz蜂窝区无线电频段中，这种衰落速度通常可达单位车速(英里/小时)每秒1次衰落。这种急剧的衰落会极度破坏地面信道中的信号而引起通信质量差。虽然加强发射机功率能用来克服衰落问题，但这种功率的增加既使用户能量消耗极大又使系统增加干扰。

美国专利NO.4,901,307揭示了一种直接序列扩谱CDMA调制技术，它比采用卫星或地面转发器通信系统中所用的窄带调制技术具有许多优点。地面信道对任何尤其涉及多路径信号的通信系统，提出了特定的问题。使用CDMA技术通过减少有害的多径效应(如衰落)能克服地面信道的特定问题，同时也能开发其优点。

在CDMA通信系统中，所有基站能用相同宽带频道进行通信。一般采用FDMA方案，即一个频带用于从基站到远端站或移动站的通信(正向链路)，而另一频带用于从远端站或移动站至基站(反向链路)的通信。也用规定处理增益的CDMA波形特征作占有相同频带信号之间的监别。而且，高速伪噪声(PN)调制在路径延迟差超过PN筹元时长(即1/带宽)的条件下，可使许多不同传播路径分开。如果在CDMA系统中采用1HMz左右的PN筹元速率，则能利用等于扩展带宽对系统数据速率比的全扩谱处理增益，鉴别路径延迟相差大于1微秒的路径。1微秒路径延迟差对应于路径距离差约1000英尺。通常都市环境具有超过1微秒的路径延迟差，且报导在某些地区中可达10-20微秒。

在窄带调制系统中，如传统电话系统中采用的模拟FM调制，多路径产生急剧的多径衰落。然而用宽带CDMA调制可以解调处理中鉴别不同路径。这种鉴别极大减小了多径衰落的严重性。由于特定的系统偶然存在具有延迟差小于PN筹元时长的路径，所以使用CDMA鉴别技术不总是能排除多径衰落。在解调器中具有上述路径延迟数量级的信号不能被鉴别，因而产生某种程度的衰落。

因此，在这样的通信系统中需要提供某种分集形式使系统减少衰落。分集技术是一种减少衰落作用的方法。三个主要分集种类是：时间分集，频率分集，和空间分集。

时间分集是通过使用重复、时间交错，以及检错和校正编码，(也是一种重复)。本发明采用这些技术作为时间分集方式。