专利名称：大区域的蜂窝式无线电通信系统的制作方法
技术领域：
本发明与扩展TDMA系统中的无线电覆盖区域的配置有关。虽然本发明将参照采用TDMA技术的数字GSM蜂窝式无线电系统加以说明，但原则上也可用于其它一些TDMA系统。
对一个中心接收机要与一组远地发射机通信的情况来说，无线电TDMA系统是特别有用的。然而，远地发射机与中心接收机之间的距离会产生传播延迟。传播延迟与移动台离基台的距离成正比。
为了防止来自一些远地发射机的相邻传输由于传播延迟而在时间上重叠，必需在各远地发射机发送的信号之间引入隔离段。此外，为了增大信息吞吐量，可以命令各个远地发射机相应将发送信号的开始时间提前，以补偿传播延迟，这是众所周知的。这样就能减小各远地发射机发送的信号之间的隔离段。
蜂窝式无线电电话系统将一个覆盖区域划分为一些各由一个基台服务的相互邻接的子区域。在城市地区，子区域的直径可能只有几公里。随着通信业务密度的增加，子区域的直径相应减小。
在通信业务密度较低的地区，可以增大子区域的范围。GSM所采用的规约允许移动台将它们的定时提前最多为63个通信比特，相当于35公里左右。一旦移动台超过这个距离，就不能再指令它进一步提前定时。因此，如果定时提前过多，基台接收机就不能与所接收的移动台发送信号相关。在一些GSM系统中，最多只能比最大定时提前(63比特)多4至6比特。
包括G SM在内的有些通信系统可选用的一种方案是在基站安装一个分集接收天线，接收从一个与主波束天线不同的方向来的信号。
具体地说，在有些系统中分集的优点是在解调和解码后加以利用的。这是指在基带进行灵活的组合处理，意味着从RF输入端开始直到基带重新组合前都要保持两个独立的接收通道。
具体地说，在有些系统中分集的优点是在解调和解码后加以利用的。这是指在基带进行灵活的组合处理，意味着从RF输入端开始直到基带重新组合前都要保持两个独立的接收通道。
本发明提出的增大TDMA通信系统最大作用距离的配置包括提供一个具有等于或小于最大TDMA半径的第一半径的第一覆盖区域和一个具有大于第一半径的半径的第二覆盖区域的天线装置，从第一覆盖区域接收的信号由第一接收机处理，而从第二覆盖区域接收的信号由相对第一接收机处理的信号有延迟的第二接收机处理。
最好是延迟时间等于在第一半径的距离上的传输时间。
最好是由第一天线覆盖第一覆盖区域，由第二天天线覆盖第二覆盖区域。
下面将结合附图对本发明加以说明。在这些附图中
图1为按照本发明的一个实施例排列的一对天线的辐射波束图；图2为体现本发明的配置的方框图；以及图3示出了一个远地台与基台之间进行信号交换的定时情况。
由图1可见，第一天线A具有主波瓣L1，其中心线与地面相交的角度为θ1，而第二天线B具有主瓣L2，其中心线与地面相交的角度为θ2。L1的外沿与地面相交于D1，而L2的内沿与地面也相交于D1。L2的外沿与地面相交于D2。
假设L1和L2都是相对于安装天线A、B的天线杆P旋转对称的，因此L1表示了一个中心为P、半径为PD1的地面圆形覆盖区域，L2表示了内径为PD1、外径为PD2的环形覆盖区域。
假设D1是在与采用天线A的TDMA系统所允许的最大传输延迟相应的离天线A的最大距离上。在GSM中这相当于35公里。由于PD1比天线A的高度大得多，因此最大距离近似为PP1。
对于L2，最好是它的波束中心线与地面相交(如图1的L2所示)，以保证在离天线B最远的点天线增益最大。
如果PD2＝2PD1，则信号从D2到B的传输时间就是从D1到A的传输时间的两倍。
参见图2，天线A可接收的信号加到接收机RXA，而天线B可接收的信号加到接收机RXB。RXA对天线A所接收的信号进行采样，以便进行建立相关的处理。
相关是将一个已知的伪随机比特流(对准序列)与一个也含有对准序列的第二比特流进行组合的处理过程。第二比特流可能含有错误，其对准序列的起点也是未知的。当发现第二比特流中对准序列的起点时，就达成了相关。
如果传输延迟大于规约所允许的范围，则RXB能与这建立相关，因为RXB设计成延迟了等于35公里的传输时间后才对来自天线B的信号进行采样。
GSM基台不断监测移动响应的延迟，周期性地发出指令给移动台，命令移动台发送提前整数个比特(0至63)。在GSM系统中为此允许的最大值是63位，因此如果传输延迟超过了63个比特周期(约200)，是基台就不能与所接收的信号相关，线路断开。
然而，采用本发明所述提出的技术，在第二接收机中相关处理延迟了63个比特周期，因此第二接收机就能保相关。基台通过这附加的63个比特周期调整移动台的传输，从而使子区域的半径有效地增大了一倍。
图3例示了在天线A发送的脉冲(ATX)和天线A接收的远地天线发出的响应(ARX)之间的间时延迟情况。
在图3中，ATX示出了一个以t0开始发送的宽度为T的脉冲。RRX示出了这个脉冲在延迟了τ1后被远地天线R接收的波形。因此，在天线R处接收到的脉冲后沿离t0为T＋τ1。
后经过内部延迟Δt后，远地发射机在T＋τ1＋Δt开始发送一个响应信号(RTX)。这个响应信号的前沿再经过延迟τ1，也就是在t0后T＋2τ1＋Δt时，到达天线A(如ARX所示)。特别是，如果脉冲具有已知长度，则Δt可近似为零。
采用本发明所提出的解决方法可以使移动台离基台的距离实际增大一倍。由于在基台对较远处发来的信号的采样延迟了TDMA可以调整的最大延迟时间，因此在35公里至70公里距离范围内发来的信号就能得到相关，通信线路不至中断。
虽然本发明在此是结合采用两个天线的GSM系统机的说明的，但这种技术同样也可用于用单独一个天线接收信号的情况。
从单一天线接收的信号同时加到一个第一接收机通道和一个第二接收机通道。第二接收机通道的采样比第一接机通道的采样延迟一段时间，使得从超过第一接收机通道接收距离上发来的信号可以由第二接收机通道进行相关处理。
然而，本发明特别适用于具有一个主波束天线和接收和接收机通路以及一个分集波束天线和接收机通路的GSM系统。按照本发明实施例，这两个天线安装成覆盖相邻的两个同心区域，而对由覆盖外区域的天线接收的信号的处理延迟约200毫秒。
本发明的一个缺点是远地信号可能会对下一个时分信道产生十扰。
这种干扰可以通过将远地通话随时重新分配为顺序信通组的承载远地通话的部分加以克服。因为这些信道的处理都延迟了相同的时间，所以不会相互干扰。
或者，如果系统负载不大，则可以通过空出远地信号后的那俱道来避免相互干扰。
这两种修改方案可以用控制软件实现。
第二个缺点是当移动台穿过35公里界线时通话会中断。
当移动台接收近35公里界线时，由于基台的接收机不同，发给移动台的定时提前将或是0或是63左右。
因此在基中内必需启动一个触发器，使定时提前从63变动为0，或从0变为63，并且基台换用另一个接收机。
必需有效地发给移动台一个移交命令，这样就能成功地执行新的定时提前。
权利要求
1.一种增大一个TDMA通信系统最大作用距离的配置，其特征是所述配置包括一个天线装置，用来提供一个具有等于或小于最大TDMA半径的第一半径的第一覆盖区域和一个半径大于第一半径的第二覆盖区域；一个第一接收机，用来接收和处理从第一覆区域发来的信号；以及一个第二接收机，用来接收和处理从第二覆盖区域发来的信号，第二接收机处理的信号比第一接收机处理的信号延迟一段时间。
2.一种如在权利要求1中可提出的配置，其特征是其中所述延迟时间等于在第一半径的距离上的传输时间。
3.一种如在权利要求1中所提出的配置，其特征是其中所述天线装置包括一个覆盖第一区域的第一天线和一个覆盖第二区域的第二天线。
4.一种基本上如在此结合附图所说明的增大一个TDMA通信系统最大作用距离的配置。
5.一种增大一个TDMA通信系统作用距离的方法，在这个TDMA通信系统中从移动台到基台的传输定时在一个允许基台与位于基台第一半径内的移动台之间进行通信的预定最大时间宽度的范围内是可调整的，所述方法的特征它包括用基台的第一接收装置接收位于第一半径内的移动台发来的信号；以及用一个或几个附加接收装置提供一个或几个相有可重叠或邻接的同心覆盖区域，第一附加接收装置相对第一接收装置的延迟不大于预定最大时间宽度，而其余附加接收装置，如有的话，其延迟逐个增大。
6.一个基本上如在此结合附图所说明的增大一个TDMA通信系统作用距离的方法。
全文摘要
本发明提出利用第一和第二通信通路(RXA，RXB)来增大数字TDMA蜂窝式无线电基台作用距离。第二通信通路用来接收从第一通路作用距离(D1)以远的移动台发出的信号。第二通路信号的同步的延迟量等于附加传输延迟(C1)。每个通信通路都有自己的天线(A，B)。
文档编号H04W16/26GK1117253SQ9411839
公开日1996年2月21日 申请日期1994年11月14日 优先权日1993年11月15日
发明者罗斯·乌丁 申请人:阿尔卡塔尔有限公司