專利名稱：控制天線波束寬的無(wú)線接收裝置與方法并基地臺(tái)以及移動(dòng)通信系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)線接收裝置與方法，尤其是涉及以根據(jù)接收到的期望波功率與干擾波功率比等接收質(zhì)量控制波束寬可變天線的波束寬(或定向角)寬窄為特征的無(wú)線接收裝置與方法。
根據(jù)

圖1，形成各服務(wù)區(qū)1的各基地臺(tái)2具備帶定向性3的天線4?；嘏_(tái)2之間的無(wú)線進(jìn)局網(wǎng)絡(luò)是通過(guò)定向天線4而建立的(參照?qǐng)D1的粗箭頭)。在這種無(wú)線臺(tái)間進(jìn)局網(wǎng)絡(luò)中，天線4不僅接收通信對(duì)方基地臺(tái)直接傳送的期望波，還會(huì)接收到干擾波，如來(lái)自其它基地臺(tái)的非期望電波以及經(jīng)建筑物等反射的反射波等。為提高接收質(zhì)量必須要減輕干擾波影響。關(guān)于此的已有技術(shù)如下所述。
圖2示出了一種圓形開(kāi)口天線。拿已有進(jìn)局網(wǎng)絡(luò)中較多采用的圓形開(kāi)口天線來(lái)講，如圖2所示，除了期望波5而外還有干擾波6入射于天線。天線具有強(qiáng)接收在區(qū)域8(表示天線定向圖)行程長(zhǎng)的傳播電波這一特性。當(dāng)因干擾波6而使得期望波功率對(duì)干擾波功率比或載波功率對(duì)干擾波功率比(CIR)變差時(shí)，如圖2右側(cè)天線所示，就將天線口徑7加大、使波束寬或定向角8變窄，以減輕干擾影響。當(dāng)強(qiáng)度相同電波從不同方向入射時(shí)，從定向的中心方向入射的電波的接收信號(hào)最強(qiáng)，而來(lái)自傾斜方向的電波的接收信號(hào)較弱，參見(jiàn)波瓣8。在此，以等于從中心方向最強(qiáng)入射的電波之功率一半的功率(減3dB)接收到入射電波的兩方向之夾角就是所謂定向角。
又，在已有技術(shù)中還常采用圖3所示自適應(yīng)陣列天線以減輕干擾影響。自適應(yīng)陣列天線9屬于根據(jù)接收環(huán)境而適應(yīng)性改變天線定向圖10、利用空間上的信號(hào)處理來(lái)減輕干擾影響的技術(shù)。為了改善接收特性，通常是生成使增益顯著降低的空(NULL)朝向干擾波6到來(lái)方向的天線方向圖。
還有時(shí)空均衡器，其是將時(shí)間上的信號(hào)處理結(jié)合于自適應(yīng)陣列天線而成的。通過(guò)進(jìn)行時(shí)間/空間信號(hào)處理也可以減輕以同于期望波5的到來(lái)角度而到來(lái)的期望波之延遲波7造成的干擾影響。
至于其它減輕干擾技術(shù)，還有圖4所示常見(jiàn)的干擾消除器。在圖4所示干擾消除器中，從接收信號(hào)44與過(guò)去傳播線路的估計(jì)誤差來(lái)估計(jì)傳播線路，利用該傳播線路估計(jì)值生成干擾波46的拷貝(replica)47，通過(guò)從接收信號(hào)44減去干擾波拷貝47來(lái)改善載波(期望波)48對(duì)干擾波49之比(CIR)。
上述已有減輕干擾技術(shù)之中，利用圓形開(kāi)口天線的場(chǎng)合，雖然通過(guò)增大天線口徑有望減輕干擾，但是增大波束寬卻會(huì)帶來(lái)需要較大設(shè)置場(chǎng)所的問(wèn)題。又，當(dāng)干擾并不嚴(yán)重、欲對(duì)多個(gè)基地臺(tái)自發(fā)地設(shè)置兩個(gè)以上鏈路時(shí)，有時(shí)想加大定向角，但卻無(wú)法順應(yīng)這種需求。另外，若波束寬改變則天線本身也要更換。還有一個(gè)缺點(diǎn)是在新增設(shè)線路之際，不僅一定要設(shè)置實(shí)在的天線，而且徒增從新線路受到的干擾，甚至必須要更換其它線路的天線。
再拿采用自適應(yīng)陣列天線減輕干擾的方法來(lái)說(shuō)，可以自發(fā)地改變定向方向以及定向角，可通過(guò)控制來(lái)增設(shè)線路。雖然也可以處置新增干擾，但是卻存在因控制復(fù)雜而導(dǎo)致難以構(gòu)成處理系統(tǒng)、運(yùn)算量增大的問(wèn)題。
又，畢竟上述圓形天線以及自適應(yīng)陣列天線的波束寬的窄小程度有物理方面以及技術(shù)方面的局限性，所以從同期望波到來(lái)方向大自相同方向到來(lái)的干擾波的影響余留強(qiáng)烈。
再看一下干擾消除器的情形，雖然從理論上講可以消除所有干擾波，但是，若干擾波數(shù)量變多，因?qū)γ恳桓蓴_波都需要一拷貝生成電路，故電路規(guī)模以及運(yùn)算量會(huì)呈指數(shù)式增大，難以實(shí)現(xiàn)處理系統(tǒng)。
又，本發(fā)明目的還在于提供一種采用這一無(wú)線接收方法的基地臺(tái)以及移動(dòng)通信系統(tǒng)。
本發(fā)明目的是這樣實(shí)現(xiàn)的——一種無(wú)線接收裝置，其中包括接收無(wú)線信號(hào)并可改變波束寬的波束寬可變天線、從接收無(wú)線信號(hào)消除干擾波并輸出干擾波消除信號(hào)的干擾消除單元、根據(jù)干擾波消除信號(hào)測(cè)定接收信號(hào)接收質(zhì)量的測(cè)定單元、以及根據(jù)測(cè)定單元所測(cè)接收質(zhì)量來(lái)控制上述波束寬可變天線的波束寬窄的波束寬控制單元。
又，在所述無(wú)線接收裝置中，上述接收質(zhì)量可由期望波對(duì)干擾波之比(CIR)來(lái)判定。另外，上述接收質(zhì)量還可由接收信號(hào)對(duì)干擾波之比來(lái)判定。
當(dāng)上述接收質(zhì)量低于給定閾值時(shí)，上述波束寬控制單元可控制天線波束寬變窄。而當(dāng)上述接收質(zhì)量高于給定閾值時(shí)，上述波束寬控制單元可控制天線波束寬變寬。另外，上述波束寬控制單元，當(dāng)上述接收質(zhì)量低于第一給定閾值時(shí)可控制天線波束寬變窄，而當(dāng)上述接收質(zhì)量高于比上述第一給定閾值還大的第二給定閾值時(shí)則可控制上述天線波束寬變寬。
本發(fā)明目的還可以這樣實(shí)現(xiàn)一種基地臺(tái)，可同時(shí)與多個(gè)其它無(wú)線臺(tái)通信，其中，具有上述無(wú)線接收裝置。
本發(fā)明目的還可以這樣實(shí)現(xiàn)一種移動(dòng)通信系統(tǒng)，其中，具有多個(gè)上述基地臺(tái)，構(gòu)成基地臺(tái)間無(wú)線進(jìn)局網(wǎng)絡(luò)。
本發(fā)明目的還可以這樣實(shí)現(xiàn)一種無(wú)線接收方法，其中包括如下步驟利用可改變波束寬的波束寬可變天線來(lái)接收無(wú)線信號(hào)；從所接收無(wú)線信號(hào)消除干擾波而輸出干擾波消除信號(hào)；根據(jù)上述干擾波消除信號(hào)測(cè)定接收信號(hào)的接收質(zhì)量；以及根據(jù)上述測(cè)定的接收質(zhì)量來(lái)控制上述波束寬可變天線的波束寬窄。
又，在所述無(wú)線接收方法中，上述接收質(zhì)量可由期望波對(duì)干擾波之比(CIR)來(lái)判定，或者，上述接收質(zhì)量還可由接收信號(hào)對(duì)干擾波之比來(lái)判定。
上述控制步驟，當(dāng)上述接收質(zhì)量低于給定閾值時(shí)，可控制上述天線波束寬變窄。另外，上述控制步驟，當(dāng)上述接收質(zhì)量高于給定閾值時(shí)，可控制上述天線波束寬變寬。進(jìn)一步，上述控制步驟，當(dāng)上述接收質(zhì)量低于第一給定閾值時(shí)可控制上述天線波束寬變窄，而當(dāng)上述接收質(zhì)量高于比上述第一給定閾值還大的第二給定閾值時(shí)可控制上述天線波束寬變寬。
本發(fā)明特點(diǎn)以及優(yōu)點(diǎn)可以通過(guò)下面結(jié)合附圖所作詳細(xì)描述得到理解，或者可以通過(guò)根據(jù)所描述的技術(shù)實(shí)施本發(fā)明而掌握。本發(fā)明目的以及其它特點(diǎn)與優(yōu)點(diǎn)還可以通過(guò)具體裝置得到實(shí)現(xiàn)與理解，該等裝置將以全面￥清楚￥準(zhǔn)確以及本專業(yè)技術(shù)人員可以實(shí)施程度被詳細(xì)描述。
圖2是利用已有技術(shù)的圓形開(kāi)口天線減輕干擾波的示意3是利用已有技術(shù)的自適應(yīng)陣列天線減輕干擾波的示意4是利用已有技術(shù)的干擾消除器減輕干擾波的示意5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有相控陣天線的無(wú)線接收裝置的框6是示意根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的天線波束寬控制步驟的流程圖。
圖7是示意根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的天線波束寬控制步驟的流程圖。
圖8是示意根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的天線波束寬控制步驟的流程圖。
圖5給出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的無(wú)線接收裝置50的框圖。波束寬可變天線56可以是由多個(gè)單元構(gòu)成的相控陣天線。相控陣列天線的波束寬或發(fā)射圖主要是借各接收元件激勵(lì)因數(shù)相位來(lái)控制。相控陣天線不象自適應(yīng)陣列天線那樣進(jìn)行使空(NULL)朝向干擾波到來(lái)方向的高度運(yùn)算控制，而只進(jìn)行改變定向方向與波束寬的控制，故其具有處理量少這一優(yōu)異效果。一般，定向性可變天線不僅定向方向可變而且波束寬也可變，但是就本發(fā)明而言只要是可以改變波束寬者任何天線都可采用。
同圖4所示類似的干擾消除器57連接于相控陣天線56，由此天線56獲取接收信號(hào)。干擾消除器57如圖4說(shuō)明中所稱那樣從接收信號(hào)消除干擾波。來(lái)自干擾波消除器57的干擾波消除信號(hào)輸入給解調(diào)器52以及期望波功率對(duì)干擾波功率比(CIR)測(cè)定器58。解調(diào)器52解調(diào)干擾波消除信號(hào)以完成期望通信動(dòng)作。
CIR測(cè)定器58計(jì)算所輸入干擾波消除信號(hào)的CIR，將計(jì)算結(jié)果CIR值(譬如dB值)輸入波束寬控制部59。波束寬控制部59是控制天線56波束寬的控制電路，其根據(jù)來(lái)自CIR測(cè)定器58的CIR值來(lái)進(jìn)行天線56波束寬控制。下面描述其控制方法。
參照流程圖6說(shuō)明第一控制方法首先，從CIR測(cè)定器58接收CIR值(步驟S1)。判定一下該CIR值是否低于給定閾值(步驟S2)。若CIR值在閾值以下，則說(shuō)明接收質(zhì)量不好，故縮小天線波束寬(步驟S3)，以減弱干擾波影響。天線波束寬變窄后，判定一下新設(shè)天線波束寬是否縮小至達(dá)天線定向能力物理下限的程度(步驟S4)。若業(yè)已縮小到下限則結(jié)束縮小處理。若尚未縮小到最窄程度則直接返回至開(kāi)始。
于步驟S2，當(dāng)CIR值高于閾值時(shí)，表明接收質(zhì)量良好，故沒(méi)有必要縮小天線波束寬，直接返回至開(kāi)始。
下面參照流程圖7說(shuō)明第二控制方法。首先，波束寬控制部59從CIR測(cè)定器58接收測(cè)定CIR值(步驟S5)。判定一下該CIR值是否高于給定閾值(步驟S6)。若CIR值高于閾值，則說(shuō)明接收質(zhì)量良好，故擴(kuò)大天線波束寬(步驟S7)。雖然圖中沒(méi)有示意但天線波束寬擴(kuò)大后也可以作一下判定，即判定一下新設(shè)天線波束寬是否擴(kuò)大至達(dá)天線定向能力物理上限的程度。此時(shí)，若業(yè)已擴(kuò)大到上限則結(jié)束擴(kuò)大處理，返回至開(kāi)始。
當(dāng)CIR值低于閾值時(shí)(步驟S6)，表明接收質(zhì)量不好，故沒(méi)有必要擴(kuò)大天線波束寬，直接返回至開(kāi)始。
下面參照流程圖8說(shuō)明第三實(shí)施例，它是將上述第一控制方法與第二控制方法組合起來(lái)的復(fù)合控制方法或處理。首先，從CIR測(cè)定器58接收測(cè)定CIR值(步驟S8)。判定一下天線波束寬是否已小至下限(步驟S9)。若業(yè)已小至下限(即FANT＝0)則進(jìn)入步驟S10，判定一下CIR值是否高于第一給定閾值。若判定CIR值高于第一給定閾值，則擴(kuò)大天線波束寬(步驟S12)。此時(shí)，將天線最窄標(biāo)志(FANT)設(shè)置為”1”，以示意不是最窄，而后返回開(kāi)始。若于步驟S10判定CIR值不高于第一給定閾值，則不控制天線波束寬而返回開(kāi)始。
于步驟S9，若天線定向角尚未小至下限，則進(jìn)入步驟S11，判定一下CIR值是否低于第二給定閾值。若判定CIR值低于第二給定閾值，則縮小天線波束寬(步驟S13)。在波束寬縮小后再判定一下縮小后天線定向角是否達(dá)到最窄(步驟S14)，若是最窄，則將FANT設(shè)置為”0”，而后返回開(kāi)始。若不是最窄則直接返回開(kāi)始。
另外，當(dāng)于步驟S11判定CIR值已低于第二給定閾值時(shí)，進(jìn)入步驟S10’，于是進(jìn)行同步驟S10、S12一樣的動(dòng)作。但此時(shí)由于FANT值已經(jīng)為”1”，故維持FATN不變。通過(guò)重復(fù)這一系列動(dòng)作即可將天線波束寬保持于最佳狀態(tài)。
可以將步驟S11的第二給定閾值設(shè)得同步驟S10以及S10’的第一給定閾值程度相同?；蛘?，也可將步驟S11的第二給定閾值設(shè)得比步驟S10以及S10’的第一給定閾值低，以便將改變天線定向角的次數(shù)抑制在必要最小限度內(nèi)。
在上述實(shí)施例中，作為接收質(zhì)量的較好例子例舉了CIR，但是本發(fā)明并非受此限制，也可采用接收信號(hào)對(duì)干擾波比(SIR)以及其它接收質(zhì)量來(lái)控制波束寬。
在本說(shuō)明書(shū)中，所謂干擾波包括來(lái)自沒(méi)有同其通信的其它基地臺(tái)的電波、來(lái)自移動(dòng)臺(tái)等其它電波傳播源的電波、反射波、其它所有妨礙通信的電波和噪音以及其它因素。
綜上所述，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，來(lái)自期望波到來(lái)方向以外方向的干擾波受到抑制，只剩下來(lái)自天線定向方向的強(qiáng)干擾波。但由于強(qiáng)干擾波數(shù)量有限，故能以可實(shí)現(xiàn)的電路規(guī)模的干擾消除電路抑制之。
又，通過(guò)組合干擾消除器和以CIR值控制波束寬的波束寬可變天線，即使天線波束寬上下限比較寬也可以獲得足夠的減輕干擾效果。由于只是相應(yīng)于CIR值進(jìn)行波束寬控制，采用簡(jiǎn)單的天線即可，故比起自適應(yīng)陣列天線等復(fù)雜天線來(lái)可以在進(jìn)行控制時(shí)抑制運(yùn)算量。
根據(jù)本發(fā)明，可以在無(wú)線進(jìn)局網(wǎng)絡(luò)中提供處理量少、電路規(guī)模小、干擾抑制效果強(qiáng)的無(wú)線接收裝置。又，天線波束寬不會(huì)沒(méi)必要地過(guò)度縮小，故自發(fā)地設(shè)定鏈路變得容易。
本發(fā)明并非僅限于上述實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明范圍情況下可以有變形和修改。
本申請(qǐng)是基于2002年2月15日于日本提出的申請(qǐng)?zhí)枮?002-039236號(hào)的在先申請(qǐng)，在此參照了其全部?jī)?nèi)容。
權(quán)利要求
1一種無(wú)線接收裝置，其中包括接收無(wú)線信號(hào)并可改變波束寬的波束寬可變天線、從接收無(wú)線信號(hào)消除干擾波并輸出干擾波消除信號(hào)的干擾消除單元、根據(jù)干擾波消除信號(hào)測(cè)定接收信號(hào)接收質(zhì)量的測(cè)定單元、以及根據(jù)測(cè)定單元所測(cè)接收質(zhì)量來(lái)控制上述波束寬可變天線的波束寬窄的波束寬控制單元。
2按權(quán)利要求1所述無(wú)線接收裝置，其特征在于上述接收質(zhì)量由期望波對(duì)干擾波之比(CIR)來(lái)判定。
3按權(quán)利要求1所述無(wú)線接收裝置，其特征在于上述接收質(zhì)量由接收信號(hào)對(duì)干擾波之比來(lái)判定。
4按權(quán)利要求1所述無(wú)線接收裝置，其特征在于當(dāng)上述接收質(zhì)量低于給定閾值時(shí)，上述波束寬控制單元控制天線波束寬變窄。
5按權(quán)利要求1所述無(wú)線接收裝置，其特征在于當(dāng)上述接收質(zhì)量高于給定閾值時(shí)，上述波束寬控制單元控制天線波束寬變寬。
6按權(quán)利要求1所述無(wú)線接收裝置，其特征在于上述波束寬控制單元，當(dāng)上述接收質(zhì)量低于第一給定閾值時(shí)控制天線波束寬變窄，而當(dāng)上述接收質(zhì)量高于比上述第一給定閾值還大的第二給定閾值時(shí)則控制上述天線波束寬變寬。
7一種基地臺(tái)，可同時(shí)與多個(gè)其它無(wú)線臺(tái)通信，其中，具有按權(quán)利要求1所述的無(wú)線接收裝置。
8一種移動(dòng)通信系統(tǒng)，其中，具有多個(gè)按權(quán)利要求7所述的基地臺(tái)，構(gòu)成基地臺(tái)間無(wú)線進(jìn)局網(wǎng)絡(luò)。
9一種無(wú)線接收方法，其中包括如下步驟利用可改變波束寬的波束寬可變天線來(lái)接收無(wú)線信號(hào)；從所接收無(wú)線信號(hào)消除干擾波而輸出干擾波消除信號(hào)；根據(jù)上述干擾波消除信號(hào)測(cè)定接收信號(hào)的接收質(zhì)量；以及根據(jù)上述測(cè)定的接收質(zhì)量來(lái)控制上述波束寬可變天線的波束寬窄。
10按權(quán)利要求9所述無(wú)線接收方法，其特征在于上述接收質(zhì)量由期望波對(duì)干擾波之比(CIR)來(lái)判定。
11按權(quán)利要求9所述無(wú)線接收方法，其特征在于上述接收質(zhì)量由接收信號(hào)對(duì)干擾波之比來(lái)判定。
12按權(quán)利要求9所述無(wú)線接收方法，其特征在于上述控制步驟，當(dāng)上述接收質(zhì)量低于給定閾值時(shí)，控制上述天線波束寬變窄。
13按權(quán)利要求9所述無(wú)線接收方法，其特征在于上述控制步驟，當(dāng)上述接收質(zhì)量高于給定閾值時(shí)，控制上述天線波束寬變寬。
14按權(quán)利要求9所述無(wú)線接收方法，其特征在于上述控制步驟，當(dāng)上述接收質(zhì)量低于第一給定閾值時(shí)控制上述天線波束寬變窄，而當(dāng)上述接收質(zhì)量高于比上述第一給定閾值還大的第二給定閾值時(shí)控制上述天線波束寬變寬。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種無(wú)線接收裝置，其包括接收無(wú)線信號(hào)并可改變波束寬的波束寬可變天線、從接收無(wú)線信號(hào)消除干擾波并輸出干擾波消除信號(hào)的干擾消除單元、根據(jù)干擾波消除信號(hào)測(cè)定接收信號(hào)接收質(zhì)量的測(cè)定單元、以及根據(jù)測(cè)定單元所測(cè)接收質(zhì)量來(lái)控制上述波束寬可變天線的波束寬窄的波束寬控制單元。
文檔編號(hào)H01Q25/00GK1438810SQ0310460
公開(kāi)日2003年8月27日 申請(qǐng)日期2003年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月15日
發(fā)明者前田浩次, 油川雄司, 大津徹 申請(qǐng)人:株式會(huì)社Ntt都科摩