專利名稱：用于公路無線覆蓋的天線配置方法
技術領域：
本發明涉及一種天線配置方法，尤其涉及一種用于公路覆蓋的天線配置方法。
背景技術：
在無線通信系統中，公路無線覆蓋是一種比較特殊的應用。在普通環境應用中，一般要求無線覆蓋的區域接近于圓形，而公路無線覆蓋的區域是狹窄的長條形，如圖1所示，還要求沿著公路的覆蓋區域盡可能的長，與公路垂直方向的覆蓋則要求不高。
由于公路無線覆蓋要求的特殊性，在現有技術中進行公路無線覆蓋主要采用兩種方法，方法一是采用若干個全向天線或八字型天線進行無線覆蓋。全向天線的無線覆蓋區域示意圖如圖2所示，八字型天線的無線覆蓋區域與定向天線類似，只是該天線增益較小，相應覆蓋范圍小。全向天線或八字型天線的覆蓋區域接近于圓形，由于公路無線覆蓋的區域是狹窄的長條形，要求沿著公路的無線覆蓋區域盡可能的長，與公路垂直方向的無線覆蓋則要求不高。因此在采用全向天線或八字型天線進行公路無線覆蓋時所使用的天線數量較多，導致天線的利用率不高，有一定的資源浪費。
方法二是利用兩個定向天線進行相反方向的無線覆蓋，兩個天線分屬不同的小區。兩個方向相反的定向天線覆蓋示意圖如圖3所示，由于兩個天線分屬不同的小區，用戶從一個天線覆蓋區域進入另一個天線覆蓋區域時，必須進行信號切換，當用戶到達小區邊界時，由于原小區基站與新小區基站的載波頻率不同，移動臺必須在接收新基站的信號之前，中斷與原基站的通信，公路上用戶的移動速度比較快，當用戶迅速脫離原來的小區進入一個新的小區時，新的小區可能來不及為用戶分配通話信道，這時就會發通話過程中掉話現象，導致切換失敗。
發明內容
本發明要解決的技術問題在于提供一種用于公路無線覆蓋的天線配置方法。該方法針對公路無線覆蓋的特點，提供了盡可能大的覆蓋范圍，同時避免由于切換而引起的通話掉話。
為解決上述技術問題，本發明提供一種用于公路無線覆蓋的天線配置方法，采用定向天線進行相反方向無線覆蓋，包括1)將采用相反方向覆蓋的定向天線接收的上行信號按照主分集方式進行合并處理；2)將下行信號分離成兩個完全相同的信號，從采用相反方向覆蓋的定向天線發送出去。
步驟1)所述相反方向覆蓋的定向天線的覆蓋范圍部分重疊。所述采用相反方向覆蓋的定向天線為兩個或者所述采用相反方向覆蓋的定向天線為四個，將其中兩個天線分為一組，使其指向一個方向，另外兩個天線分為一組，使其指向相反方向。
所述步驟1)具體包括步驟11)定向天線將接收到的信號通過雙工器送入上行射頻處理單元進行射頻處理；12)射頻處理單元輸出的信號采用主分集合并方式輸入同一個上行基帶處理單元；13)上行基帶處理單元進行信號的搜索、解調處理，按照信噪比進行信號合并，將合并后的信號送給后級進行相應處理。
步驟2)所述信號分離在基帶處理過程中完成或在射頻處理過程中完成。
所述信號分離的過程具體包括21)下行信號經過下行基帶處理后被送入可編程邏輯器件接口；22)所述下行可編程邏輯器件接口將信號分離成完全相同的兩份，分別送給第一下行射頻處理單元和第二下行射頻處理單元；23)所述第一、第二下行射頻處理單元分別進行信號的射頻處理，并將處理后的信號通過雙工器發送到屬于同一小區的定向天線上發射出去。
所述信號分離的過程具體包括31)進行下行信號的基帶處理，并將處理后的信號送給下行射頻處理單元；32)進行下行信號的射頻處理，并將處理后的信號送給功分器；33)所述功分器將射頻處理后的射頻信號分成兩份，分別發送給雙工器，通過所述雙工器送至天線發射出去。
與現有技術相比，本發明的有益效果是本發明由于采用了定向天線進行相反方向的無線覆蓋，與全向天線相比，天線增益比較大，覆蓋范圍提高，同時由于將相反方向覆蓋的定向天線的上下行信號按照同一小區來處理，避免了小區間切換時容易發生的掉話現象。
圖1為公路無線覆蓋區域示意圖；圖2為全向天線的無線覆蓋區域示意圖；圖3兩個定向天線進行相反方向無線覆蓋時的覆蓋區域示意圖；圖4為本發明在基帶處理過程中進行下行和上行信號處理的原理框圖；圖5為本發明在射頻處理過程中進行下行和上行信號處理的原理框圖；圖6為本發明所述方法的流程圖。
具體實施例方式
為了在長條狀的區域范圍內進行有效的無線覆蓋，本發明在現有技術二的基礎上進行了改進。由于兩個方向相反的定向天線的覆蓋范圍分屬于不同的小區，因此在小區切換時容易可能導致切換失敗。據此，本發明采用兩個定向天線進行反方向無線覆蓋，保證兩個定向天線的覆蓋方向上相差接近180度，同時，將上下行信號處理按照同一個小區對待。在下行信號處理中，將信號分離成兩個完全相同的信號，從兩個天線發送出去；在上行信號處理中，將兩個天線的信號按照主分集方式進行合并處理。主分集方式合并指的是將兩個天線的信號中的任何一個指定為主集，另一個作為分集，通過對兩個信號的強度或信噪比的比例合并相加成一個信號，送到后級處理，主分集方式合并通常也稱作分集合并。
具體說，本發明所述方法包括三個主要的步驟，參考圖6。步驟1，進行天線設置，對條狀覆蓋區設置相反方向覆蓋的定向天線，使所述反向設置的天線覆蓋區域分布在一個條狀帶上；步驟2和步驟3是信號的處理步驟；其中，步驟2將采用相反方向覆蓋的定向天線接收的上行信號按照主分集方式進行合并處理；步驟3將下行信號分離成兩個完全相同的信號，從采用相反方向覆蓋的定向天線發送出去。通過所述步驟2、3，實現了將定向天線進行相反方向覆蓋以及將定向天線的上下行信號處理按照同一個小區來處理的需求。
由于定向天線的方向性，會在反向設置的天線無線覆蓋的條狀區域帶上產生覆蓋盲點，即在兩個方向天線的無線覆蓋交合區域的覆蓋面積較小，可能影響實際的通信效果，因此，在步驟1具體進行天線設置時，應使所述相反方向覆蓋的定向天線的覆蓋范圍部分重疊，從而消除所述覆蓋盲區。
上下行信號處理按照同一個小區對待，因此用戶從兩個定向天線中的一個天線的覆蓋區進入另一個天線覆蓋區時，在下行信號處理中，下行接收的信號雖然來自不同的天線，但由于信號完全相同，不需要進行切換，保持了下行信號在空間上的連續性。在上行信號處理中，由于用戶大部分時間都在某一個天線的覆蓋區，另一個天線接收不到用戶的信號，當用戶從一個天線的覆蓋區進入另一個天線覆蓋區時，兩個天線同時接收到用戶的信號，由于對兩個天線的信號采用主分集合并方式，任何一個天線有信號，都可以保證上行業務的正常處理；同時由于上下行處理都按照同一個小區來對待，避免了由于切換而造成的掉話。
在本發明的兩天線接收處理中，只需要將兩個天線的朝向設置成相反的方向，基站接收信號不需要作特殊處理，按照兩天線接收分集處理即可。在上行信號處理過程中，由于用戶大部分時間都在某一個天線的覆蓋區，另一個天線接收不到用戶的信號，因此絕大部分時間用戶的信號只在一個天線上存在，沒有了兩天線接收的處理增益問題。在下行信號處理過程中，本發明將下行信號分離成兩個完全一樣的信號，分別從兩個天線發射出去，確保手機可以在兩個天線的覆蓋范圍內收到同樣的信號。
本發明在下行信號分離處理過程中，可以采用在基帶處理中進行信號分離或者在射頻處理中進行信號分離，可以根據應用和成本采用不同的實現方式，下面分別對兩種處理方式進行說明。
在基帶處理中進行信號分離時，需要將相應的信號復制成完全相同的兩份，分別送給不同的射頻通道，兩個射頻通道分別對信號進行處理，送給天線發射出去，這種處理方式需要兩個射頻處理單元，成本相對較高，但可以保證發射的信號功率。在基帶處理中進行信號分離的過程一般是由FPGA(可編程邏輯器件)接口實現。
圖4所示為在基帶處理過程中進行下行和上行信號處理的原理框圖。
在圖4中的下行信號處理過程中，信號經過下行基帶處理后，下行的FPGA接口將信號分離成完全相同的兩份，分別送給兩個不同的下行射頻處理單元，由兩個不同的下行射頻處理單元分別進行射頻處理后，信號通過雙工器被發送到了屬于同一小區的兩個定向天線上，由兩個定向天線分別發射出去。
在圖4中的上行信號處理過程中，兩個定向天線接收到的信號通過各自的雙工器送入各自的上行射頻處理單元，兩個上行射頻處理單元分別對接收到的信號進行射頻處理后，采用主分集合并方式將信號送入上行基帶處理單元，經過搜索、解調處理，按照信噪比將信號合并為一個后，送給后級進行相應處理。
在射頻處理單元處進行信號分離時，基帶處不需要進行特殊處理，只需要一個射頻處理單元，信號經過射頻處理后，通過功分器，將射頻信號分成兩份，分別送給兩個天線發射出去，這樣處理可以節省成本，但由于一個射頻處理單元的額定功率是固定的，信號被分成兩份后，每個天線的功率輸出比上述在基帶處理中進行信號分離方式中減少一半，相應的無線覆蓋距離也會減少。
圖5所示為在射頻部分進行下行和上行信號處理的原理框圖。
圖5中的下行信號經過下行基帶處理后，送給下行射頻處理單元，經過射頻處理單元處理后，信號送給功分器，功分器將射頻處理單元輸出的射頻信號分成兩份，分別發送給雙工器，通過雙工器送至天線發射出去，由于一個射頻處理單元的額定功率是固定的，信號被分成兩份后，每個天線的功率輸出比上述在基帶處理中進行信號分離方式中減少一半，相應的無線覆蓋距離也會減少。
圖5中的上行信號的處理過程與在基帶處理過程中的上行信號處理方式相同，兩個定向天線接收到的信號通過各自的雙工器送入各自的上行射頻處理單元，兩個上行射頻處理單元分別對接收到的信號進行射頻處理后，采用主分集合并方式將信號送入上行基帶處理單元，經過搜索、解調處理，按照信噪比將信號合并為一個后，送給后級進行相應處理。
在每個方向還分別可以采用兩天線通過分集提高增益。
CDMA系統具有支持更軟切換的功能，所謂更軟切換，對上行而言，指的是基站同時接收兩個上行信號，并在基帶處理中，將兩個信號按照信噪比合并為一個信號，由于基站對一個信號的處理通常采用兩天線方式，因此將兩個信號合并，意味著基站能夠支持將四個天線的信號合并處理，這樣就可以將兩個天線分為一組，使其指向一個方向，另外兩個天線分為一組，使其指向另外一個方向。
在上行信號處理過程中，同時對四個天線的信號進行合并處理，由于用戶信號會同時出現在兩個天線上，上行處理會有分集增益，提高了上行接收靈敏度，進而提高上行無線覆蓋范圍；在下行信號處理過程中，在每一組天線中任選一個發送下行信號即可，另外一個天線不發送信號。
以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種用于公路無線覆蓋的天線配置方法，采用定向天線進行相反方向無線覆蓋，其特征在于包括1)將采用相反方向覆蓋的定向天線接收的上行信號按照主分集方式進行合并處理；2)將下行信號分離成兩個完全相同的信號，從采用相反方向覆蓋的定向天線發送出去。
2.根據權利要求1所述的用于公路無線覆蓋的天線配置方法，其特征在于，步驟1)所述相反方向覆蓋的定向天線的覆蓋范圍部分重疊。
3.根據權利要求1所述的用于公路無線覆蓋的天線配置方法，其特征在于，所述步驟1)具體包括步驟11)定向天線將接收到的信號通過雙工器送入上行射頻處理單元進行射頻處理；12)射頻處理單元輸出的信號采用主分集合并方式輸入同一個上行基帶處理單元；13)上行基帶處理單元進行信號的搜索、解調處理，按照信噪比進行信號合并，將合并后的信號送給后級進行相應處理。
4.根據權利要求1、2或3所述的用于公路無線覆蓋的天線配置方法，其特征在于步驟2)所述信號分離在基帶處理過程中完成。
5.根據權利要求1、2或3所述的用于公路無線覆蓋的天線配置方法，其特征在于步驟2)所述信號分離在射頻處理過程中完成。
6.根據權利要求4所述的用于公路無線覆蓋的天線配置方法，其特征在于，所述信號分離的過程具體包括21)下行信號經過下行基帶處理后被送入可編程邏輯器件接口；22)所述下行可編程邏輯器件接口將信號分離成完全相同的兩份，分別送給第一下行射頻處理單元和第二下行射頻處理單元；23)所述第一、第二下行射頻處理單元分別進行信號的射頻處理，并將處理后的信號通過雙工器發送到屬于同一小區的定向天線上發射出去。
7.根據權利要求5所述的用于公路無線覆蓋的天線配置方法，其特征在于，所述信號分離的過程具體包括31)進行下行信號的基帶處理，并將處理后的信號送給下行射頻處理單元；32)進行下行信號的射頻處理，并將處理后的信號送給功分器；33)所述功分器將射頻處理后的射頻信號分成兩份，分別發送給雙工器，通過所述雙工器送至天線發射出去。
8.根據權利要求1所述的用于公路無線覆蓋的天線配置方法，其特征在于所述采用相反方向覆蓋的定向天線為兩個。
9.根據權利要求1所述的用于公路無線覆蓋的天線配置方法，其特征在于所述采用相反方向覆蓋的定向天線為四個，將其中兩個天線分為一組，使其指向一個方向，另外兩個天線分為一組，使其指向相反方向。
全文摘要
本發明公開了一種用于公路無線覆蓋的天線配置方法，采用定向天線進行相反方向無線覆蓋，將定向天線的上下行信號處理按照同一個小區來處理，在上行信號處理中，將采用相反方向覆蓋的定向天線接收的信號按照主分集方式進行合并處理，在下行信號處理中，將信號分離成兩個完全相同的信號，從采用相反方向覆蓋的定向天線發送出去，本發明由于采用了定向天線進行相反方向覆蓋，與全向天線相比，天線增益比較大，無線覆蓋范圍提高，同時由于將相反方向覆蓋的定向天線的上下行信號按照同一小區來處理，避免了小區間切換時容易發生掉話現象。
文檔編號H04B7/04GK1753327SQ20041008016
公開日2006年3月29日 申請日期2004年9月24日 優先權日2004年9月24日
發明者付紅軍 申請人:華為技術有限公司