[发明专利]在蜂窝网络中产生覆盖的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于改善蜂窝网络中的覆盖的方法和装置。

背景技术

在现今的系统中，多种方式实现了广域覆盖。现有的接入点覆盖解 决方案的示例包括高增益天线、更高阶接收分集(higher-order receive diversity)、发射机相干组合(TCC：transmitter coherent combining)以及 高空天线(high-altitude antenna)(地面以上高达数百米)。

所有这些解决方案都基于调整接入点的配置来增强覆盖。在下行链 路上，由高增益天线以及TCC所提供的增加了的EIRP(effective isotropic radiated power，有效全向辐射功率)使终端(用户设备)侧的信号强度 增加。在上行链路上，通过使用高效的较大天线孔径来提取额外信号能 量，高增益天线以及较高阶接收分集提高了有效接入点接收机的灵敏度。 最后，高空天线的安装由于减少了路径损耗而提供了增强的覆盖(在下 行链路和上行链路上)。

上面所概述的解决方案提供了增强的覆盖，但是当在覆盖方面取得 了显著的提高(比方说在信号强度方面提高几十dB或更多)时，往往会 得到接近零的边际回报率(或者小到不足以保证解决方案的实施)。下面， 将介绍一些现有的解决方案在提供主要的覆盖改善方面的缺陷。

高增益天线通过降低半功率波束宽度(half-power beamwidth，与天 线尺寸直接相关)得到了天线的高增益。然而，最小有效波束宽度受到 传播环境的角度扩散的限制，也就是说当(自由空间)波束太窄时，有 效安装天线增益显著地低于该天线在自由空间中的增益。最小有效波束 宽度在上升平面(elevation plane)中还受到发射塔或天线竿的预期摇摆 剖面的限制：波束必需足够宽以保持对由发射塔或天线竿的运动而产生 的真实指向区间内的所期望的覆盖区域进行适当照射。高增益天线能够 在上链路和下行链路上改善覆盖。

发射机相干组合(TCC)基于并行地使用多个(功率)放大器并组 合这些放大器的输出信号以生成与多个单独的放大器的输出功率的总和 相等的有效输出功率。额外放大器的一个缺陷是增加了与使这些放大器 运行以及为这些放大器降温相关的能量消耗，这造成了OPEX增加。TCC 是专门用于下行链路的改善覆盖的方法。

更高阶接收分集是通过使用在不同位置、不同方向上和/或具有多偏 振的多个传感器(天线)来提取信号能量而工作的。更高阶接收分集针 对每个额外传感器都需要额外的上行链路射频链(包括天线、安装在发 射塔上的放大器、馈线以及无线电)，这提高了基本建设支出。更高阶接 收分集还需要比常规机柜要大的机柜以容纳额外的接收机设备。更高阶 接收分集是专门用于上行链路的方法。

到目前为止所描述的用于产生增加了的覆盖(广域覆盖)的方法都 存在一个共同的缺陷，即，使覆盖提高3dB需要加倍的“设备”：针对每 额外3dB的增益，高增益天线的面积必须加倍；TCC需要两倍的放大器 以实现3dB增益；以及需要两倍的接收机射频链来得到3dB的更高阶接 收分集增益(忽略由于衰落统计而造成的增益，其在接收机链数量很大 时接近零)。很明显，成本(即，基本建设支出(CAPEX)和/或运营支 出(OPEX))以及设备的大体积和重量对实际应用的限制使得这些种类 的覆盖解决方案是不适合的。

另一个覆盖方法是高空天线，其通过向覆盖区域的较大部分提供视 距传播(直接传播到环境中的终端或反射点/散射点)而改善了路径损耗。 由于与地面相距很大距离，基于天线孔径的信号相关性也可得到改善， 导致了更高的有效增益(接近自由空间增益)。然而，高空天线需要高天 线竿或发射塔，并且可能需要很长的馈电电缆。高天线竿或高发射塔使 得全部接入点非常昂贵(CAPEX)，而在馈线中的传输损耗使得成本高而 效率低(CAPEX和OPEX)。高空天线可在上行链路及下行链路上提供 覆盖的改善。

总之，目前的基于接入点的覆盖解决方案能够提供改善的覆盖，但 是随着对覆盖的要求的提高，这些解决方案变得越来越低效。