无线通信系统中提供信 标信号的装置和方法 【发明领域】
本发明一般涉及通信系统，具体涉及在无线通信系统中提供信标信号的装置和方法。
【发明背景】
在当前的无线通信系统中，例如在码分多址(CDMA)通信系统中，人们使用如图1所示的设计。在图1中，示出了支持六扇区S1-S6结构的现有技术发射部分101。发射部分101(扇区S1所示)由一个与放大器104相连的无线信道单元102组成，放大器104又顺次与天线105相连。语音/数据信号100从公共交换电话网(PSTN)传送到无线信道单元102，无线信道单元102对语音/数据信号100进行处理以产生一个CDMA信号，这在现有技术中是已知的。CDMA信号103被送到放大器104，放大器104放大CDMA信号103并把放大了的CDMA信号送给移动台(图1中未示出)。发射部分101对如图1中所示的各个扇区S2-S6都是相同的。
与码分多址(CDMA)通信系统有关的一个问题是如何处理系统间的硬切换。图2一般性地描述该问题，如图2所示，系统A和系统B由一条边界200隔开，系统A和B分别工作在不同的频率F1和F2上。在该实施例中，系统A和系统B是不同的都市商业区(MTA)系统，移动台203从系统A移动到系统B需要从频率F1切换到频率F2。如图2所示，系统B可以为另一个CDMA蜂窝通信系统，也可以为一个模拟蜂窝通信系统(通称为AMPS)。
解决这种硬切换问题的一种方法是给移动台203提供一个信标信号205，移动台203可以用该信标信号205来获得有关系统B的信息。信标信号205由信标发射机206发射，并作为触发信号，该信号通知移动台203硬切换进入系统B。移动台203一旦接收到该信标信号205，它就将启动硬切换过程，这样硬切换过程在本领域是已知的。
在图2所示的解决方案中，提供信标信号205的信标发射机206是一个单独的发射机，没有集成到图2基站(标为A1，A2，B1，B2等)的发射部分101。这样，其复杂度和成本至少等于图1所示的发射部分101。因此，在无线通信系统中需要一种简单的、廉价地提供信标信号的方法。
图1是无线通信用的现有技术发射部分的框图；
图2一般地说明了CDMA蜂窝通信系统中与硬切换有关的问题，并说明了一种用现有技术实现的解决方案；
图3是设计用来实现本发明的基站的发射部分的框图。
一般说来，无线通信系统中的信标信号是用一个混合矩阵变换电路和一个逆混合矩阵变换电路来提供的。利用混合矩阵变换电路中的未用部分，信标信号可与无线通信系统中的用户业务(traffic)信号结合起来。混合矩阵变换电路把信标信号和业务信号转换成每个都包括信标信号和业务信号的输出信号。混合矩阵变换电路的输出被放大器放大。放大器的输出用一个逆混合矩阵变换电路进行逆变换。逆变换矩阵电路对初始输入到混合矩阵变换电路中的信标信号和业务信号的各部分重新组合，所得的信号用扇区天线和信标天线发射。
具体说来，在优选实施方式中，无线通信系统中的信标信号提供装置包括：一个用于提供信标信号的信标信号产生器；和一个混合矩阵变换电路，其输入为信标信号和至少一个业务信号，该混合矩阵变换电路有多个输出信号。该装置还包括多个放大器，放大器的输入为混合矩阵变换电路的多个相应输出信号，放大器的输出为多个已放大的输出信号。该多个放大器又与一个逆混合矩阵变换电路相连，逆混合矩阵变换电路的输入为多个已放大的输出信号，输出的业务信号和信标信号送到一个移动台。
该实施方式中的混合矩阵变换电路既可以是一个付立叶变换矩阵变换电路，也可以是一个巴特勒矩阵变换电路。信标信号被输入到混合矩阵变换电路的未用部分，给在第一通信系统中通信的移动台提供关于第二通信系统的硬切换信息。第一通信系统由码分多址(CDMA)蜂窝通信系统构成，而第二通信系统由CDMA蜂窝通信系统或模拟蜂窝通信系统构成。CDMA蜂窝通信系统的用户的业务信号是被处理成与CDMA蜂窝通信系统相适应的语音/数据信号。
图3是被设计用于实现本发明的基站的发射端的框图。如图3所示，根据本发明，用一个混合矩阵变换电路303和一个逆混合矩阵变换电路306来提供信标信号。关于混合矩阵变换电路的更详细信息，可参考授予Davidson的美国专利4,213,132，现已转让给本发明的受让人，并合并至此以作参考。
参照图3，图1的无线信道单元102把它们的输出送入一个8×8的混合矩阵变换电路303。在该优选实施方式中，混合矩阵变换电路303和逆混合矩阵变换电路306是付立叶变换矩阵类。本领域的普通技术人员还能理解，也能采用另外类型的混合矩阵变换电路，例如巴特勒矩阵变换电路。在图3所示的结构中，用8×8的付立叶变换矩阵电路来给6个扇区S1-S6提供蜂窝通信，从而矩阵变换电路303和逆矩阵变换电路306中有两组输入/输出未被使用。
根据本发明，用矩阵变换电路303和逆矩阵变换电路306中未被使用的输入/输出来提供一个信标信号。如图3所示，混合矩阵变换电路303的输入为要送到六个扇区S1-S6中的移动台的业务信号316。一组未用的输入/输出被终接了一负载309，同时矩阵变换电路303的剩余未用输入端输入的是一从CDMA的信标信号产生器312输出的信标信号313。输入到混合矩阵变换电路303的未用端后，信标信号313与所有另外的业务信号316本质均等地组合，混合矩阵变换电路303把信标信号303和业务信号316变换成输出信号，每个输出信号都包括信标信号313和业务信号316的一部分。混合矩阵变换电路303的输出被放大器315放大。在该优选实施方式中，放大器315是单音宽带线性功率放大器(single-tone wideband linear power amplifier)。接着，放大器315的输出又被一个逆变换矩阵变换电路306进行逆变换。逆变换矩阵变换电路重组初始输入到混合矩阵变换电路303的业务信号316和信标信号313的各部分。用扇区天线320和信标天线323把所得的信号发射出去。
图3所示的实现方式有很多优点。首先，通过实现混合矩阵变换电路303和逆混合矩阵变换电路306，可以由于混合矩阵变换电路303和逆混合矩阵变换电路306把功率均分到扇区天线320和信标天线323而避免任一扇区S1-S6的任一回路(chain)中的部件产生致命性的失效。再者，由于混合矩阵变换电路303和逆混合矩阵变换电路306已在基站中实现，并且信标信号使用的是混合矩阵变换电路303和逆混合矩阵变换电路306的未用端口，所以不必要为提供信标信号而增加昂贵的放大器和天线(现有技术中需要)。由于使用的是现有设备，不会因要提供信标信号而增加基站的复杂度。
本领域的普通技术人员将能理解，根据本发明，还可以对图3实现很多有益的变化以提供一个信标信号。例如，不是为6个扇区的运作，使用8×8的混合矩阵变换电路，而是为3个扇区的工作使用一个4×4的混合矩阵。同样，4×4混合矩阵的未用端口可以用来输入信标信号。
虽然已参照一个具体的实施方式具体地示出和描述了本发明，应该理解熟练的技术人员还能对本发明在形式和细节上作各种变化而不脱离其实质和范围。下文权利要求书中的所有装置或步骤加功能部件的相应的结构、材料、动作及其等效同其它所具体要求的部件，一起意在包括任何可完成所述功能的任何结构、材料或动作。