專(zhuān)利名稱(chēng)：陣列天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)電通信設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用陣列天線(xiàn)的無(wú)線(xiàn)電通信設(shè)備及其路徑定時(shí)檢測(cè)方法，更具體來(lái)說(shuō)，涉及一種用于處理基帶信號(hào)的結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
作為下一代的移動(dòng)通信系統(tǒng)，使用DS-CDMA(直擴(kuò)碼分多址)技術(shù)的數(shù)字蜂窩無(wú)線(xiàn)電通信系統(tǒng)正在發(fā)展中。
已經(jīng)提出了CDMA系統(tǒng)，以通過(guò)利用編碼分配信道來(lái)實(shí)現(xiàn)同時(shí)通信。在這種系統(tǒng)中，來(lái)自同時(shí)通信下的其它信道的信號(hào)產(chǎn)生了干擾，由此，用于同時(shí)通信的信道數(shù)量(信道容量)就受到了限制。
也就是說(shuō)，在使用DS-CDMA技術(shù)的移動(dòng)通信系統(tǒng)中，通信質(zhì)量(數(shù)字通信過(guò)程中的平均誤比特率)由來(lái)自具有多個(gè)連接的其他用戶(hù)的干擾量劣化了，并且系統(tǒng)容量是基于滿(mǎn)足預(yù)定通信質(zhì)量的多址用戶(hù)的數(shù)量來(lái)確定的。
因此，干擾抑制技術(shù)的自適應(yīng)對(duì)增加信道容量是有效的。
自適應(yīng)陣列天線(xiàn)是這樣一種技術(shù)，即，其可以被自適應(yīng)地引導(dǎo)以對(duì)希望用戶(hù)進(jìn)行波束形成并向產(chǎn)生大干擾源的用戶(hù)進(jìn)行空點(diǎn)(null point)形成，并且該自適應(yīng)陣列天線(xiàn)還是一種使得能夠增加信道容量的技術(shù)。
即，通過(guò)沿希望用戶(hù)的方向形成信號(hào)波束，并且將空點(diǎn)導(dǎo)向作為大干擾源的用戶(hù)，可以按更高的靈敏度從希望用戶(hù)處接收無(wú)線(xiàn)電信號(hào)。
如上所述可以通過(guò)減少干擾量來(lái)增加信道容量。
而且，在移動(dòng)通信環(huán)境下的CDMA通信系統(tǒng)中，系統(tǒng)容量可能由于從僅與一個(gè)基站通信的許多用戶(hù)到該基站的距離差而降低。
因此，可以通過(guò)控制發(fā)送功率以使基站的每個(gè)用戶(hù)的接收功率均衡化，來(lái)增加系統(tǒng)容量。
當(dāng)將陣列天線(xiàn)用于DS-CDMA系統(tǒng)以執(zhí)行發(fā)送功率控制時(shí)，執(zhí)行該發(fā)送功率控制以使波束形成和RAKE組合后的SIR(信號(hào)干擾功率比)恒定。
圖6示出第84216/2002號(hào)日本公開(kāi)未審專(zhuān)利申請(qǐng)中所示的現(xiàn)有DS-CDMA陣列天線(xiàn)接收設(shè)備的基帶信號(hào)處理單元結(jié)構(gòu)的現(xiàn)有技術(shù)。
利用包括多個(gè)天線(xiàn)振子的陣列天線(xiàn)201的每個(gè)天線(xiàn)振子接收的無(wú)線(xiàn)電頻率信號(hào)，在變頻單元中被轉(zhuǎn)換成基帶信號(hào)，然后由A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成離散/量化的數(shù)字基帶信號(hào)(未示出)。
接著將所述基帶信號(hào)輸入到用于執(zhí)行波束形成和解調(diào)處理的自適應(yīng)陣列接收單元100和用于執(zhí)行路徑搜索的搜索器200。
自適應(yīng)陣列接收單元100由用于利用RAKE接收方法接收多徑信號(hào)的多個(gè)指部101構(gòu)成，并且每個(gè)指部101為每條路徑的接收信號(hào)處理設(shè)有解擴(kuò)單元102、波束形成裝置103以及相干檢測(cè)單元104，以執(zhí)行每條路徑的接收信號(hào)處理。
通過(guò)在RAKE組合單元108中將由多個(gè)指部101所解調(diào)的多個(gè)輸出信號(hào)相干地組合起來(lái)，來(lái)執(zhí)行RAKE接收。
此外，在根據(jù)接收環(huán)境的自適應(yīng)波束形成中還包括使用自適應(yīng)算法的權(quán)重更新單元106。由于該權(quán)重更新單元106的權(quán)重更新算法是公知的，在此就省略了其詳細(xì)描述。
根據(jù)該公知的權(quán)重更新算法，可以通過(guò)將波束導(dǎo)向希望方向，而且將空點(diǎn)導(dǎo)向具有更大干擾功率的其他用戶(hù)的方向，來(lái)降低干擾量。
波束形成裝置103對(duì)接收信號(hào)或發(fā)送信號(hào)的相對(duì)相位進(jìn)行調(diào)節(jié)，然后通過(guò)將來(lái)自每個(gè)天線(xiàn)振子的信號(hào)乘以一由復(fù)數(shù)表達(dá)的權(quán)重，來(lái)改變從陣列天線(xiàn)發(fā)送的信號(hào)的發(fā)送/接收密度最密的方向(波束形成的方向)。
權(quán)重更新單元106對(duì)波束形成裝置103所用權(quán)重的值進(jìn)行更新，然后把該更新過(guò)的值賦給波束形成裝置103，以便最優(yōu)化波束形成裝置103所形成的波束的方向。
同時(shí)，利用相關(guān)處理單元212-1、212-2、212-3、212-4，通過(guò)針對(duì)用于每個(gè)天線(xiàn)振子的解擴(kuò)處理的相關(guān)處理，將陣列天線(xiàn)201輸入到搜索器200的信號(hào)轉(zhuǎn)換成復(fù)相關(guān)值信號(hào)，接著將所述信號(hào)輸入到天線(xiàn)組合路徑定時(shí)檢測(cè)單元202和天線(xiàn)間相關(guān)評(píng)測(cè)單元203。
在天線(xiàn)組合路徑定時(shí)檢測(cè)單元202中，由功率值轉(zhuǎn)換器205將在各天線(xiàn)的相關(guān)處理后出現(xiàn)的復(fù)相關(guān)值信號(hào)轉(zhuǎn)換成功率值，接著利用組合裝置206對(duì)該復(fù)相關(guān)值信號(hào)進(jìn)行組合。
因此，在存在路徑時(shí)，在多個(gè)天線(xiàn)振子中可以獲得電平幾乎相同的大信號(hào)，但是當(dāng)不存在路徑并且出現(xiàn)噪聲時(shí)，就組合了具有較低電平的隨機(jī)信號(hào)。結(jié)果，信號(hào)分量與天線(xiàn)的數(shù)量相乘，而噪聲未與天線(xiàn)的數(shù)量相乘，并被均衡化為一平均值。因此，與組合之前相比，組合之后噪聲相對(duì)信號(hào)的分布受到了抑制。
在平均化單元207中，通過(guò)按預(yù)定時(shí)間累計(jì)功率值，對(duì)通過(guò)組合針對(duì)每個(gè)天線(xiàn)振子的復(fù)相關(guān)值而獲得的信號(hào)進(jìn)行了時(shí)間平均，并且在對(duì)由每條路徑中的衰落導(dǎo)致的變化進(jìn)行平均化處理后，將延遲特征分布(delayprofile)存儲(chǔ)到延遲特征分布單元208中。
通過(guò)使用該延遲特征分布在路徑檢測(cè)單元209中搜索更大電平的路徑，來(lái)執(zhí)行路徑定時(shí)檢測(cè)。
在天線(xiàn)間相關(guān)評(píng)測(cè)單元203中，在天線(xiàn)間相關(guān)單元210中評(píng)測(cè)天線(xiàn)間相關(guān)值(由相鄰天線(xiàn)振子接收的信號(hào)之間的交叉相關(guān)值)，并且在平均化單元211中對(duì)評(píng)測(cè)的天線(xiàn)間相關(guān)值進(jìn)行時(shí)間平均。從而，可以對(duì)由于衰落造成的路徑電平波動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償。
作為平均化單元211的平均化處理的輸出，可以獲得與延遲特征分布的每個(gè)定時(shí)相對(duì)應(yīng)的天線(xiàn)間相關(guān)評(píng)測(cè)值。
在自適應(yīng)陣列接收單元100中，將從搜索器200獲得的天線(xiàn)間相關(guān)評(píng)測(cè)值的相位項(xiàng)信息轉(zhuǎn)換成權(quán)重轉(zhuǎn)換單元105中的權(quán)重信息，并將其設(shè)為權(quán)重更新單元106的初始值。
搜索器200檢測(cè)到的多個(gè)路徑定時(shí)信息項(xiàng)被發(fā)送到自適應(yīng)陣列接收單元100的指部賦值單元107，并被用作每個(gè)指部101的解擴(kuò)定時(shí)。
在現(xiàn)有技術(shù)中，路徑定時(shí)檢測(cè)是通過(guò)在搜索器中對(duì)每個(gè)天線(xiàn)振子的相關(guān)處理、所獲得復(fù)相關(guān)值到功率的轉(zhuǎn)換以及接著對(duì)這些功率進(jìn)行組合(相加)來(lái)進(jìn)行的。
原因在于，由于每個(gè)天線(xiàn)振子的復(fù)相關(guān)值產(chǎn)生了因接收信號(hào)的頻率變化(多普勒，載波頻率變化等)而導(dǎo)致的相位旋轉(zhuǎn)，所以在將天線(xiàn)振子的復(fù)相關(guān)值按電壓相加時(shí)，即作為矢量進(jìn)行相加時(shí)，組合處理之后的值可以隨要相加的復(fù)相關(guān)值而被劣化，從而天線(xiàn)振子的復(fù)相關(guān)值不能作為矢量進(jìn)行相加。
因此，為消除相位旋轉(zhuǎn)的影響，必須將復(fù)相關(guān)值轉(zhuǎn)換成功率。
如上所述，在現(xiàn)有技術(shù)中，必須將頻率變化考慮在內(nèi)，并且在轉(zhuǎn)換成功率值之后在時(shí)間平均的長(zhǎng)度上執(zhí)行平均化處理，其中可以忽略頻率變化。
而且，在現(xiàn)有技術(shù)中，通過(guò)在搜索器中在利用擴(kuò)頻碼的副本和接收信號(hào)執(zhí)行相關(guān)處理(對(duì)應(yīng)于解擴(kuò)過(guò)程)之后進(jìn)行平均化處理，獲得了延遲特征分布。然而，接收信號(hào)矢量被調(diào)制數(shù)據(jù)旋轉(zhuǎn)了。
因此，在對(duì)多個(gè)碼元執(zhí)行時(shí)間平均化處理的情況下，必須抵消碼元的極性，并且通?？梢允褂玫闹挥幸阎膶?dǎo)頻碼元，并且可以使用的僅是少量的采樣。
因此，需要這樣一種技術(shù)，其可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定操作并通過(guò)路徑檢測(cè)特性的改進(jìn)而提高系統(tǒng)容量，并且可以改進(jìn)去噪效果。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是，通過(guò)提供搜索器的電路配置來(lái)改進(jìn)適用陣列天線(xiàn)時(shí)的路徑檢測(cè)特性，由此實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的系統(tǒng)操作并提高系統(tǒng)容量，以在使用所述陣列天線(xiàn)的接收設(shè)備中包括的基帶處理單元中實(shí)現(xiàn)高速波束形成。
此外，本發(fā)明的另一目的在于，通過(guò)提供一種電路配置來(lái)改進(jìn)去噪效果，以能夠通過(guò)消除相位旋轉(zhuǎn)來(lái)忽略因頻率變化和調(diào)制數(shù)據(jù)所導(dǎo)致的接收信號(hào)的相位旋轉(zhuǎn)。
本發(fā)明的陣列天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)電通信設(shè)備包括搜索器裝置，用于從具有多個(gè)天線(xiàn)振子的陣列天線(xiàn)的一部分或全部接收信號(hào)，并且用于檢測(cè)多個(gè)已接收信號(hào)的路徑定時(shí)；和信號(hào)處理裝置，用于基于從搜索器裝置獲得的路徑定時(shí)執(zhí)行對(duì)從多個(gè)天線(xiàn)振子接收到的信號(hào)的解擴(kuò)，其中，所述搜索器裝置還包括相關(guān)裝置，用于獲得作為多個(gè)已接收信號(hào)中的相關(guān)值的多個(gè)第一相關(guān)值；天線(xiàn)間相關(guān)裝置，用于獲得作為多個(gè)第一相關(guān)值的相關(guān)值的多個(gè)第二相關(guān)值；以及，路徑定時(shí)檢測(cè)單元，用于基于根據(jù)多個(gè)第二相關(guān)值獲得的振幅信息來(lái)檢測(cè)路徑定時(shí)。
上述陣列天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)電通信設(shè)備的搜索器裝置包括天線(xiàn)間相關(guān)處理裝置，用于基于通過(guò)對(duì)多個(gè)第一相關(guān)值之間的相關(guān)值進(jìn)行組合而獲得的多個(gè)第二相關(guān)值，獲得天線(xiàn)振子間的相位差信息和振幅信息；和相位差檢測(cè)裝置，用于基于相位差信息向一波束形成裝置提供權(quán)重，以形成所述陣列天線(xiàn)的信號(hào)波束。
此外，上述陣列天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)電通信設(shè)備可以構(gòu)成為包括發(fā)送波束形成裝置，該發(fā)送波束形成裝置基于利用天線(xiàn)間相關(guān)裝置獲得的多個(gè)第二相關(guān)值形成發(fā)送波束。
根據(jù)本發(fā)明，可以評(píng)測(cè)來(lái)自用戶(hù)的無(wú)線(xiàn)電波的到達(dá)方向，并且還可以通過(guò)獲得來(lái)自陣列天線(xiàn)的每個(gè)天線(xiàn)振子的信號(hào)的相關(guān)值，然后獲得天線(xiàn)間的相關(guān)值，來(lái)檢測(cè)信號(hào)的功率值。因此，由于與現(xiàn)有技術(shù)不同，不再需要利用其它電路對(duì)功率值進(jìn)行計(jì)算和進(jìn)行平均化處理，所以可以減小電路規(guī)模。
此外，由于天線(xiàn)間復(fù)相關(guān)值的相位不依賴(lài)于接收信號(hào)和調(diào)制信號(hào)的載波頻率變化，而僅依賴(lài)于信號(hào)的到達(dá)方向，所以可以通過(guò)對(duì)天線(xiàn)間相關(guān)值(相鄰天線(xiàn)振子的接收信號(hào)之間的交叉相關(guān)值)的矢量進(jìn)行相加來(lái)實(shí)現(xiàn)平均化處理，由此可以防止路徑檢測(cè)準(zhǔn)確度的劣化。
而且，由于搜索器使用通過(guò)矢量相加獲得的天線(xiàn)間復(fù)相關(guān)值延遲特征分布來(lái)檢測(cè)路徑和評(píng)測(cè)到達(dá)方向，所以可以對(duì)陣列天線(xiàn)所適于的系統(tǒng)執(zhí)行穩(wěn)定的路徑搜索操作。
而且，由于通過(guò)取天線(xiàn)間相關(guān)值沒(méi)有產(chǎn)生因頻率變化造成的矢量旋轉(zhuǎn)，并且矢量的相位不依賴(lài)于調(diào)制數(shù)據(jù)而保持恒定，所以不僅可以使用已知的導(dǎo)頻碼元部分，而且可以使用未知的調(diào)制數(shù)據(jù)部分，可以增加用于平均化處理的采樣數(shù)，還可以改進(jìn)去噪效果，并且可以使接收信號(hào)和發(fā)送信號(hào)的質(zhì)量保持在更高的質(zhì)量。
而且，由于矢量的相位保持恒定，所以即使對(duì)于使用已知導(dǎo)頻模式獲得多個(gè)碼元的時(shí)間平均值，也不再需要導(dǎo)頻模式消除處理(導(dǎo)頻比特掩碼處理)，并且可以進(jìn)一步加強(qiáng)去噪效果。
由于上述效果，所以當(dāng)把陣列天線(xiàn)適用于CDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)時(shí)，可以抑制由路徑搜索特性劣化和不完全波束形成產(chǎn)生的發(fā)送功率增加。
因此，當(dāng)在系統(tǒng)容量受到來(lái)自其他用戶(hù)的干擾量限制的CDMA系統(tǒng)中適用陣列天線(xiàn)時(shí)，可以在不使特性劣化的情況下增加系統(tǒng)容量。


圖1是用于說(shuō)明本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的原理的圖。
圖2是示出本發(fā)明的陣列天線(xiàn)接收器結(jié)構(gòu)的實(shí)施例的圖。
圖3中的(a)到(g)示出其中使用了4個(gè)天線(xiàn)振子的線(xiàn)性陣列天線(xiàn)的天線(xiàn)結(jié)構(gòu)。
圖4示出在圖2所示本發(fā)明實(shí)施例中針對(duì)CNR(載波噪聲功率比)的路徑檢測(cè)概率特性(計(jì)算結(jié)果)。
圖5示出本發(fā)明的陣列天線(xiàn)通信設(shè)備結(jié)構(gòu)的另一實(shí)施例。
圖6示出第84216/2002號(hào)日本公開(kāi)未審專(zhuān)利申請(qǐng)中所示的現(xiàn)有DS-CDMA陣列天線(xiàn)接收設(shè)備的基帶信號(hào)處理單元的結(jié)構(gòu)的現(xiàn)有技術(shù)。
具體實(shí)施例方式
下面參照附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。
圖1是用于說(shuō)明本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的原理的圖。
由多個(gè)天線(xiàn)振子構(gòu)成的陣列天線(xiàn)21的所有信號(hào)被輸入到搜索器20。當(dāng)在搜索器20的相關(guān)檢測(cè)單元22中對(duì)每個(gè)天線(xiàn)振子執(zhí)行了用于解擴(kuò)的相關(guān)處理之后，將這些信號(hào)輸入到天線(xiàn)間相關(guān)評(píng)測(cè)單元23。
在天線(xiàn)間相關(guān)評(píng)測(cè)單元(天線(xiàn)間相關(guān)處理單元)23中，利用通過(guò)在天線(xiàn)的相關(guān)處理之后組合(相加)復(fù)相關(guān)值信號(hào)所獲得的信號(hào)，來(lái)對(duì)天線(xiàn)間相關(guān)值進(jìn)行評(píng)測(cè)，以便執(zhí)行路徑定時(shí)檢測(cè)和相位差提取(使用相位差計(jì)算權(quán)重信息)。
自適應(yīng)陣列接收單元10與搜索器20之間的接口被提供有路徑定時(shí)信號(hào)和權(quán)重信號(hào)。
自適應(yīng)陣列接收單元10是由用于RAKE接收多徑信號(hào)的多個(gè)指部15形成的。每個(gè)指部15包括解擴(kuò)單元12、波束形成裝置13、以及相干檢測(cè)單元14，并且執(zhí)行每條路徑的接收信號(hào)處理。
可以通過(guò)在RAKE組合單元16中對(duì)利用每個(gè)指部15解調(diào)的輸出信號(hào)進(jìn)行相干組合來(lái)實(shí)現(xiàn)RAKE接收。
此外，將從搜索器20獲得的權(quán)重信息設(shè)置給權(quán)重設(shè)置單元11。
圖2是示出本發(fā)明的陣列天線(xiàn)接收器結(jié)構(gòu)的實(shí)施例的圖。
在變頻單元中將由陣列天線(xiàn)21的每個(gè)天線(xiàn)振子接收的射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成基帶信號(hào)，然后通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換單元(未示出)中的離散和量化將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字基帶信號(hào)。
接著將所述數(shù)字基帶信號(hào)輸入到用于執(zhí)行波束形成和解調(diào)處理的自適應(yīng)陣列接收單元10以及用于進(jìn)行路徑搜索的搜索器20。
在搜索器20中，輸入陣列天線(xiàn)21的多個(gè)天線(xiàn)振子的信號(hào)。
將陣列天線(xiàn)21的多個(gè)天線(xiàn)振子的信號(hào)輸入給相關(guān)檢測(cè)單元22，并且通過(guò)用于各天線(xiàn)中的解擴(kuò)處理的相關(guān)處理接著將其輸入給天線(xiàn)間相關(guān)評(píng)測(cè)單元23，作為復(fù)相關(guān)信號(hào)。
在天線(xiàn)間相關(guān)評(píng)測(cè)單元23中，為在來(lái)自天線(xiàn)振子的復(fù)相關(guān)信號(hào)之間獲得相關(guān)，在天線(xiàn)間相關(guān)單元24中，將某個(gè)天線(xiàn)振子的復(fù)相關(guān)值與相鄰基準(zhǔn)天線(xiàn)振子的復(fù)相關(guān)值的共軛相乘。這樣，就可以獲得天線(xiàn)間相關(guān)值。
通過(guò)將在組合單元29中獲得的天線(xiàn)振子間的相關(guān)值相加(組合處理)，可以獲得存在路徑時(shí)天線(xiàn)振子間幾乎處于相等電平的大信號(hào)。即，信號(hào)分量可以增加至倍乘天線(xiàn)振子數(shù)的值。
同時(shí)，當(dāng)不存在路徑時(shí)，隨機(jī)地對(duì)噪聲(即，小電平信號(hào))進(jìn)行組合，并且不與天線(xiàn)振子數(shù)相乘，將這些信號(hào)平均化。與組合前相比，噪聲相對(duì)于組合信號(hào)的分布得到了抑制。
由組合天線(xiàn)間相關(guān)值而獲得的信號(hào)通過(guò)在平均化單元25中的時(shí)間平均化對(duì)路徑電平的變化(如，衰落)進(jìn)行了補(bǔ)償。從而，可以改進(jìn)天線(xiàn)間相關(guān)評(píng)測(cè)的準(zhǔn)確度。
該天線(xiàn)間相關(guān)值表示為一矢量，該矢量具有恒定的振振幅和不依賴(lài)于調(diào)制數(shù)據(jù)的相位。
也可以獲得平均化單元25中的平均化處理的輸出值，作為天線(xiàn)間相關(guān)值。
這里，將參照?qǐng)D3中的(a)-(g)對(duì)本發(fā)明的天線(xiàn)間相關(guān)進(jìn)行說(shuō)明。
圖3中的(a)-(g)示出線(xiàn)性陣列天線(xiàn)的天線(xiàn)結(jié)構(gòu)，在該線(xiàn)性陣列天線(xiàn)中使用了4個(gè)天線(xiàn)振子。
圖2的相關(guān)處理獲得的各天線(xiàn)振子的復(fù)相關(guān)信號(hào)，如圖3中的(a)-(d)所示具有等于矢量長(zhǎng)度r的振幅R(R＝r)。各矢量的長(zhǎng)度是相等的。
而且，相位θ產(chǎn)生由到達(dá)角度確定的相位差Δθ。
接下來(lái)，根據(jù)各天線(xiàn)振子的復(fù)相關(guān)信號(hào)獲得天線(xiàn)間復(fù)相關(guān)值。
圖3中的(e)-(g)示出天線(xiàn)振子0和1、天線(xiàn)振子1和2、以及天線(xiàn)振子2和3的天線(xiàn)間復(fù)相關(guān)值。這些天線(xiàn)間復(fù)相關(guān)值全部指示振幅R＝r2和相位θ＝Δθ。
因此，通過(guò)復(fù)相關(guān)處理獲得的天線(xiàn)間復(fù)相關(guān)值具有相等的矢量。振幅表示信號(hào)功率值，而相位表示到達(dá)方向。
根據(jù)上述計(jì)算，在線(xiàn)性陣列天線(xiàn)的結(jié)構(gòu)中，所有復(fù)相關(guān)值都具有相等的矢量。因此，通過(guò)組合這些矢量對(duì)噪聲分量進(jìn)行了平均化，并且將天線(xiàn)間復(fù)相關(guān)值進(jìn)行了相加。從而，可以實(shí)現(xiàn)去噪效果。
如上所述，在圖2中作為平均化單元25的輸出的天線(xiàn)間復(fù)相關(guān)值信號(hào)，其相位表示到達(dá)方向，而其振幅表示信號(hào)功率。
將該天線(xiàn)間復(fù)相關(guān)值信號(hào)存儲(chǔ)到復(fù)延遲特征分布單元26。
路徑檢測(cè)單元27基于復(fù)延遲特征分布單元26中存儲(chǔ)的延遲特征分布檢測(cè)超過(guò)路徑檢測(cè)閾值的路徑定時(shí)，并傳送與路徑的該時(shí)刻同步化的定時(shí)脈沖。
同時(shí)，相位差檢測(cè)單元28基于復(fù)延遲特征分布單元26中存儲(chǔ)的天線(xiàn)間復(fù)相關(guān)值的相位信息和來(lái)自路徑檢測(cè)單元27的檢測(cè)信息，計(jì)算檢測(cè)路徑的相位差(即，到達(dá)角度)，此后，通過(guò)計(jì)算或者利用表將該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成權(quán)重信息，接著，作為用于波束形成的權(quán)重傳送該權(quán)重信息。
這里，搜索器20本身計(jì)算權(quán)重，然后將該權(quán)重傳送到自適應(yīng)陣列接收單元10。然而，從相位差檢測(cè)單元28傳送相位差信息并接著將其轉(zhuǎn)換成權(quán)重設(shè)置單元11中的權(quán)重，也是可以的。
自適應(yīng)陣列接收單元10的每個(gè)指部15基于從路徑檢測(cè)單元27傳送的路徑定時(shí)信號(hào)(定時(shí)脈沖)，在解擴(kuò)單元12中對(duì)接收信號(hào)和擴(kuò)頻碼執(zhí)行相關(guān)處理，由此來(lái)執(zhí)行解擴(kuò)。
使用與從路徑檢測(cè)單元27傳送的路徑定時(shí)信號(hào)對(duì)應(yīng)的來(lái)自相位差檢測(cè)單元28的權(quán)重，利用波束形成裝置13中的波束形成信號(hào)，來(lái)執(zhí)行解擴(kuò)處理，如相干檢測(cè)單元14中的相干檢測(cè)和RAKE組合單元16中的RAKE組合。
在該實(shí)施例中，在搜索器20中穩(wěn)定地使用根據(jù)相位差信息計(jì)算出的權(quán)重，但是也可以將搜索器20計(jì)算出的權(quán)重設(shè)為初始值，然后使用公知的算法在權(quán)重設(shè)置單元11中更新該權(quán)重。
此外，在該實(shí)施例中，針對(duì)所有指部設(shè)置了公共的權(quán)重設(shè)置單元11，但是也可以分別為對(duì)應(yīng)于每條路徑的每個(gè)指部設(shè)置不同的權(quán)重。
本實(shí)施例中的天線(xiàn)間復(fù)相關(guān)值不依賴(lài)于接收信號(hào)的頻率變化。
因此，不需要將天線(xiàn)間復(fù)相關(guān)值轉(zhuǎn)換成電功率值，可以通過(guò)矢量相加處理來(lái)實(shí)現(xiàn)組合單元29中的組合處理，而且與電功率值組合處理相比，可以更多改進(jìn)去噪效果。
而且，由于天線(xiàn)間復(fù)相關(guān)值不依賴(lài)于調(diào)制數(shù)據(jù)，所以不再需要現(xiàn)有技術(shù)中必需的導(dǎo)頻模式(pilot pattern)消除功能，并且還可以使用不同于已知導(dǎo)頻模式的信號(hào)，這進(jìn)一步導(dǎo)致去噪效果的改進(jìn)。
圖4示出在圖2所示的本發(fā)明實(shí)施例中針對(duì)CNR(載波噪聲功率比)的路徑檢測(cè)概率特性(計(jì)算結(jié)果)。
特性A、C對(duì)應(yīng)于與本發(fā)明中不同的接收系統(tǒng)(組合天線(xiàn)振子的功率值)，而特性B、D對(duì)應(yīng)于本發(fā)明的實(shí)施例。
作為在組合天線(xiàn)振子的功率值的情況下的計(jì)算參數(shù)，將天線(xiàn)振子數(shù)設(shè)為2，將擴(kuò)頻系數(shù)設(shè)為256，將導(dǎo)頻碼元設(shè)為4個(gè)碼元。在此情況下，基于擴(kuò)頻增益和相干組合的增益變?yōu)?0dB(圖6中的搜索器200的相關(guān)處理輸出)。當(dāng)把接收信號(hào)的CNR取為-30dB時(shí)，在功率轉(zhuǎn)換點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)CNR＝0dB。
此外，當(dāng)把積分長(zhǎng)度和天線(xiàn)振子數(shù)的乘積定義為N時(shí)，就變成自由度n＝2(I.Q)×N(積分長(zhǎng)度)的χ2(Chi-square)分布。
另一方面，在本發(fā)明的實(shí)施例中，擴(kuò)頻增益和基于相干組合的增益(圖2中的相關(guān)檢測(cè)單元22的輸出)與對(duì)天線(xiàn)振子的功率值進(jìn)行組合中的相等，并且如在對(duì)天線(xiàn)振子的功率值進(jìn)行組合中的結(jié)構(gòu)的情況下一樣，在用于獲得天線(xiàn)間相關(guān)值的復(fù)倍乘器的輸入點(diǎn)處的CNR變?yōu)?dB。
在圖2的天線(xiàn)間相關(guān)單元24的復(fù)倍乘器中，CNR產(chǎn)生3dB的劣化。
接下來(lái)，在平均化單元25中執(zhí)行積分處理。當(dāng)把積分長(zhǎng)度定義為N時(shí)，將CNR的改進(jìn)系數(shù)表示為 此后獲得矢量長(zhǎng)度的平方(振幅的平方)。然而，該相關(guān)能量的分布由自由度n＝2的χ2分布表示。
特性A、B對(duì)應(yīng)于N＝128，特性C、D對(duì)應(yīng)于N＝256。因此，本發(fā)明的效果是使針對(duì)CNR劣化的路徑檢測(cè)概率更高。
如特性A、B或特性C、D所示，與現(xiàn)有技術(shù)相比，在本發(fā)明中針對(duì)CNR劣化的路徑檢測(cè)概率得到改進(jìn)。
而且，還可以理解的是，當(dāng)如特性A、C所示將積分長(zhǎng)度加倍時(shí)，路徑檢測(cè)概率的改進(jìn)約為2dB。此外，當(dāng)在本發(fā)明實(shí)施例的特性B、D中將積分長(zhǎng)度加倍時(shí)，路徑檢測(cè)概率的改進(jìn)為3dB。
即，可以理解為，由于在本發(fā)明中路徑檢測(cè)概率得到了相當(dāng)大的改進(jìn)，所以相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)天線(xiàn)振子的功率值進(jìn)行組合，所述特性得到很大程度的改進(jìn)。
圖5示出本發(fā)明的陣列天線(xiàn)通信設(shè)備結(jié)構(gòu)的另一實(shí)施例。
在未示出的變頻器中將陣列天線(xiàn)21接收到的信號(hào)轉(zhuǎn)換成基帶信號(hào)，然后在A/D轉(zhuǎn)換單元中通過(guò)離散和量化又將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字基帶信號(hào)。
將數(shù)字基帶信號(hào)輸入到用于執(zhí)行路徑搜索的搜索器20。
本發(fā)明該實(shí)施例中的搜索器利用與圖2中類(lèi)似的結(jié)構(gòu)和處理獲得檢測(cè)路徑的相位差。
所獲得的復(fù)相關(guān)值的相位差表示到達(dá)角度，而通過(guò)把這種相位差轉(zhuǎn)換為權(quán)重來(lái)將其用作發(fā)送波束的權(quán)重，由此可以實(shí)現(xiàn)高速發(fā)送波束形成。
對(duì)于發(fā)送信號(hào)的發(fā)送，由于在接收信號(hào)的到達(dá)方向中無(wú)疑存在終端，所以可以針對(duì)接收信號(hào)的到達(dá)方向形成發(fā)送信號(hào)的波束。
發(fā)送波束形成過(guò)程是在發(fā)送波束形成裝置31中進(jìn)行的。
在此情況下，由于通常僅形成一個(gè)發(fā)送波束，所以使用了具有搜索器20所檢測(cè)到的最大相關(guān)值的路徑的天線(xiàn)間相關(guān)值。
具有發(fā)送波束形成裝置31的自適應(yīng)陣列發(fā)送單元30包括用于發(fā)送數(shù)據(jù)的擴(kuò)頻處理的擴(kuò)頻處理單元32、發(fā)送波束形成裝置31以及權(quán)重設(shè)置單元33。
可以在基站中使用到達(dá)方向的檢測(cè)，來(lái)向操作員提供管理信息，以檢測(cè)用戶(hù)的容納狀態(tài)。
盡管已描述了本發(fā)明的特定實(shí)施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，存在與所述實(shí)施例等同的其它實(shí)施例。因此，應(yīng)該理解，本發(fā)明不受具體示出的實(shí)施例限制，而只受所附權(quán)利要求書(shū)的范圍限制。
權(quán)利要求
1.一種陣列天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)電通信設(shè)備，包括搜索器單元，可操作以從具有多個(gè)天線(xiàn)振子的陣列天線(xiàn)中的至少一部分接收信號(hào)，并且可操作以檢測(cè)多個(gè)已接收信號(hào)的路徑定時(shí)，所述搜索器單元包括相關(guān)單元，可操作以獲得作為所述多個(gè)已接收信號(hào)的相關(guān)值的多個(gè)第一相關(guān)值；天線(xiàn)間相關(guān)單元，可操作以獲得作為所述多個(gè)第一相關(guān)值的相關(guān)值的多個(gè)第二相關(guān)值；以及，路徑定時(shí)檢測(cè)單元，可操作以基于根據(jù)所述多個(gè)第二相關(guān)值獲得的振幅信息來(lái)檢測(cè)路徑定時(shí)；和信號(hào)處理單元，可操作以基于從所述搜索器單元獲得的路徑定時(shí)，執(zhí)行對(duì)從所述多個(gè)天線(xiàn)振子接收到的信號(hào)的解擴(kuò)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陣列天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)電通信設(shè)備，其中，所述天線(xiàn)間相關(guān)處理單元還可操作以基于所述多個(gè)第二相關(guān)值，獲得所述多個(gè)天線(xiàn)陣子間的相位差信息和振幅信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的陣列天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)電通信設(shè)備，其中，所述搜索器單元還包括相位差檢測(cè)單元，該相位差檢測(cè)單元可操作以基于相位差信息向一波束形成裝置提供權(quán)重，以形成所述陣列天線(xiàn)的信號(hào)波束。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的陣列天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)電通信設(shè)備，其中，所述相位檢測(cè)單元還包括權(quán)重設(shè)置單元，該權(quán)重設(shè)置單元可操作以實(shí)時(shí)地更新所述權(quán)重。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的陣列天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)電通信設(shè)備，其中，所述天線(xiàn)間相關(guān)處理單元還可操作以將基于所述第二相關(guān)值獲得的相位差信息轉(zhuǎn)換成權(quán)重，并可操作以將所轉(zhuǎn)換的權(quán)重傳送到所述權(quán)重設(shè)置單元。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的陣列天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)電通信設(shè)備，其中，所述天線(xiàn)間相關(guān)處理單元還可操作以將基于所述第二相關(guān)值獲得的相位差信息傳送到所述權(quán)重設(shè)置單元，并且所述權(quán)重設(shè)置單元可操作以將所述相位差信息轉(zhuǎn)換成權(quán)重。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陣列天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)電通信設(shè)備，其中，所述信號(hào)處理單元還包括多個(gè)指部，每個(gè)所述指部都設(shè)有波束形成裝置和權(quán)重設(shè)置單元。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的陣列天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)電通信設(shè)備，其中，所述天線(xiàn)間相關(guān)處理單元還可操作以獲得針對(duì)每條路徑的第二相關(guān)值，并且還可操作以獨(dú)立地使用對(duì)應(yīng)于每條路徑的第二相關(guān)值來(lái)向每個(gè)指部提供用于波束形成的權(quán)重。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的陣列天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)電通信設(shè)備，其中，所述天線(xiàn)間相關(guān)處理單元還可操作以獲得在所述多個(gè)天線(xiàn)振子間組合的第二相關(guān)值的針對(duì)時(shí)間的平均值。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陣列天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)電通信設(shè)備，其中，所述信號(hào)處理單元包括多個(gè)指部，每個(gè)所述指部都設(shè)有權(quán)重設(shè)置單元，并且所述信號(hào)處理單元還可操作以獲得由所述天線(xiàn)間相關(guān)裝置獲得的第二相關(guān)值，并可操作以向同一信道的多個(gè)指部提供用于形成相同波束的權(quán)重。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陣列天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)電通信設(shè)備，還包括發(fā)射波束形成單元，該發(fā)射波束形成單元可操作以基于利用所述天線(xiàn)間相關(guān)裝置獲得的第二相關(guān)值來(lái)形成發(fā)送波束。
12.一種陣列天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)電通信設(shè)備，包括搜索器單元，可操作以從具有多個(gè)天線(xiàn)振子的陣列天線(xiàn)中的至少一部分接收信號(hào)，并且可操作以檢測(cè)多個(gè)已接收信號(hào)的路徑定時(shí)，所述搜索器單元包括天線(xiàn)間相關(guān)處理單元，該天線(xiàn)間相關(guān)處理單元可操作以執(zhí)行以下操作通過(guò)對(duì)所述陣列天線(xiàn)的每個(gè)天線(xiàn)振子的接收信號(hào)進(jìn)行相關(guān)處理，獲得第一相關(guān)值；基于通過(guò)組合所述多個(gè)天線(xiàn)振子間的多個(gè)相關(guān)所獲得的第二相關(guān)值，獲得所述多個(gè)天線(xiàn)振子間的相位差信息和振幅信息；基于所述振幅信息檢測(cè)路徑定時(shí)；以及，計(jì)算用于波束形成的權(quán)重；和信號(hào)處理單元，可操作以基于從所述搜索器單元獲得的路徑定時(shí)，執(zhí)行對(duì)從所述多個(gè)天線(xiàn)振子接收到的多個(gè)信號(hào)的解擴(kuò)，并可操作以執(zhí)行所述陣列天線(xiàn)的波束形成。
13.一種陣列天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)電通信設(shè)備中的路徑定時(shí)檢測(cè)方法，所述陣列天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)電通信設(shè)備用于從具有多個(gè)天線(xiàn)振子的陣列天線(xiàn)中的至少一部分接收信號(hào)，該路徑定時(shí)檢測(cè)方法包括以下步驟獲得作為多個(gè)已接收信號(hào)的相關(guān)值的多個(gè)第一相關(guān)值；獲得作為所述多個(gè)第一相關(guān)值的相關(guān)值的多個(gè)第二相關(guān)值；以及基于根據(jù)所述多個(gè)第二相關(guān)值獲得的振幅信息來(lái)檢測(cè)路徑定時(shí)。
全文摘要
陣列天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)電通信設(shè)備。搜索器單元通過(guò)改進(jìn)使用陣列天線(xiàn)的接收設(shè)備的基帶處理單元中的路徑檢測(cè)特性，實(shí)現(xiàn)了通信系統(tǒng)的穩(wěn)定操作，并提高了系統(tǒng)容量。陣列天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)電通信設(shè)備包括搜索器單元，可操作以從具有多個(gè)天線(xiàn)振子的陣列天線(xiàn)的至少一部分接收信號(hào)，并且可操作以檢測(cè)已接收信號(hào)的路徑定時(shí)；信號(hào)處理單元，可操作以基于從搜索器單元獲得的路徑定時(shí)，執(zhí)行對(duì)從所述多個(gè)天線(xiàn)振子接收到的信號(hào)的解擴(kuò)，搜索器單元包括相關(guān)單元，可操作以獲得作為已接收信號(hào)的相關(guān)值的第一相關(guān)值；天線(xiàn)間相關(guān)單元，可操作以獲得作為第一相關(guān)值的相關(guān)值的第二相關(guān)值；以及，路徑定時(shí)檢測(cè)單元，可操作以基于根據(jù)第二相關(guān)值獲得的振幅信息來(lái)檢測(cè)路徑定時(shí)。
文檔編號(hào)H04B7/02GK1677894SQ20051005370
公開(kāi)日2005年10月5日 申請(qǐng)日期2005年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月30日
發(fā)明者川崎敏雄 申請(qǐng)人:富士通株式會(huì)社