專利名稱：基站、基站模塊和估計(jì)上行鏈路信號(hào)的參數(shù)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于無(wú)線電通信網(wǎng)絡(luò)的基站、這種基站的基站模塊以及在無(wú)線電通信網(wǎng)絡(luò)的基站中增強(qiáng)對(duì)在上行鏈路中的信號(hào)參數(shù)的估計(jì)的方法。
背景技術(shù)：
從現(xiàn)有技術(shù)中已知的是，為基站配備能夠輸出完全可控的下行鏈路波束的智能天線陣列。當(dāng)被用于用戶特定(user-specific)的數(shù)字波束成形時(shí)，這種智能天線陣列的波束成形器能夠以這樣的方式對(duì)這些傳送信號(hào)的相角和/或幅度進(jìn)行加權(quán)，從而波束的方向適合于在天線陣列的整個(gè)覆蓋扇區(qū)中與終端一起移動(dòng)。
為了能夠使下行鏈路波束按照終端的運(yùn)動(dòng)而進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，該基站必須確定能夠找到該終端的方向。這可以通過(guò)估計(jì)出由基站從相應(yīng)終端接收到的上行鏈路信號(hào)的到達(dá)的方位角(azimuth)方向來(lái)實(shí)現(xiàn)。為了接收上行鏈路信號(hào)，基站通常采用固定波束接收系統(tǒng)，從而可以對(duì)該固定波束進(jìn)行評(píng)估來(lái)估計(jì)出上行鏈路信號(hào)的到達(dá)方向。
為了進(jìn)行說(shuō)明，圖1顯示出在用于對(duì)來(lái)自單個(gè)用戶的信號(hào)進(jìn)行處理以估計(jì)出到達(dá)方向的基站中的結(jié)構(gòu)。
在圖1中所示的部分基站包括在其輸入端處與具有八個(gè)接收機(jī)天線的均勻線性天線陣列(ULA)(未示出)連接的上行鏈路數(shù)字波束矩陣11。該上行鏈路數(shù)字波束矩陣11的輸出端通過(guò)用于進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)RAKE處理的裝置12與用于估計(jì)上行鏈路信號(hào)的到達(dá)方向DoA的裝置13連接。用于估計(jì)到達(dá)方向的裝置13一方面與未示出的基站的其它組成部件連接。另一方面，它們與適用于對(duì)信號(hào)進(jìn)行擴(kuò)展(spread)和加權(quán)的處理裝置14連接。處理裝置14接收來(lái)自用于進(jìn)行下行鏈路比特處理的裝置15的信號(hào)作為進(jìn)一步的輸入信號(hào)并且向用于進(jìn)行用戶特定數(shù)字波束成形的裝置16輸出信號(hào)。用于進(jìn)行用戶特定數(shù)字波束成形的裝置16的輸出端與八個(gè)發(fā)射天線(未示出)連接。用于進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)RAKE處理的裝置12、用于估計(jì)到達(dá)方向的裝置13、用于進(jìn)行下行鏈路比特處理的裝置15和處理裝置14用于進(jìn)行數(shù)字基帶處理。
首先在數(shù)字波束矩陣11中對(duì)通過(guò)接收天線進(jìn)入基站的信號(hào)進(jìn)行處理。數(shù)字波束矩陣11是一種MxM矩陣，其中M為天線振子(antenna element)的數(shù)量，即在所述實(shí)施例中M＝8。數(shù)字波束矩陣11從接收信號(hào)中產(chǎn)生出沿著八個(gè)不同方向的固定接收波束。通過(guò)該數(shù)字波束矩陣11和均勻線性天線陣列(ULA)，可以產(chǎn)生出正交波束(Butler矩陣)或任意非正交波束組。將所產(chǎn)生出的波束輸入給用于進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)RAKE處理的裝置12。
在通過(guò)用于進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)RAKE處理的裝置12在碼片級(jí)上進(jìn)行處理之后，在用于估計(jì)到達(dá)方向的裝置13中對(duì)這些波束進(jìn)行評(píng)估以便能夠確定傳送下行鏈路信號(hào)的最佳方向?？梢院?jiǎn)單地通過(guò)測(cè)量出來(lái)自每個(gè)波束的功率來(lái)估計(jì)出這些上行鏈路信號(hào)的到達(dá)方向。具體地說(shuō)，可以確定出在該信道估計(jì)中的導(dǎo)頻碼元的功率。具有通過(guò)快衰落法平均的最高上行鏈路功率的波束的波束方向被認(rèn)為是下行鏈路波束所要遵循的到達(dá)方向。還可以通過(guò)任意已知的用來(lái)在波束空間中確定到達(dá)方向的方法來(lái)估計(jì)出上行鏈路信號(hào)的到達(dá)方向。用于估計(jì)到達(dá)方向的裝置13為處理裝置14提供功率控制和加權(quán)信息以形成與所確定的到達(dá)方向相對(duì)應(yīng)的下行鏈路波束。另外，在用于估計(jì)到達(dá)方向的裝置13中的其它元件將包括由終端傳送的數(shù)據(jù)信號(hào)在內(nèi)的軟比特(soft bits)轉(zhuǎn)發(fā)給在該圖中未示出的組成部件。
通過(guò)用于進(jìn)行下行鏈路比特處理15的裝置對(duì)構(gòu)成將要從該網(wǎng)絡(luò)傳送給終端的信號(hào)的硬比特(hard bits)進(jìn)行處理，例如進(jìn)行編碼然后轉(zhuǎn)發(fā)給處理裝置14。該處理裝置14能夠根據(jù)從用于估計(jì)到達(dá)方向的裝置13接收到的信息對(duì)那些信號(hào)進(jìn)行擴(kuò)展和加權(quán)。將經(jīng)這樣處理的信號(hào)傳送給用于用戶特定數(shù)字波束成形的裝置16，該裝置16在指向所確定的上行鏈路信號(hào)的到達(dá)方向的下行鏈路波束中通過(guò)發(fā)射天線來(lái)傳送這些信號(hào)。
通過(guò)這個(gè)方法，可以根據(jù)以固定波束中的近似分辨率柵格(rough resolution grid)來(lái)估計(jì)上行鏈路到達(dá)方向。這意味著，即使在下行鏈路中可以以任意分辨率(resolution)來(lái)使該發(fā)射波束連續(xù)轉(zhuǎn)向，但是該下行鏈路波束成形的精確度并不限于該上行鏈路波束間隔。如果波束數(shù)量等于在智能天線陣列中的縱列數(shù)，則該精確度不足以用于進(jìn)行下行鏈路波束控制。即使由于通過(guò)增加接收天線的數(shù)量以提高接收波束數(shù)量從而提高了到達(dá)方向的分辨率，角分辨率在4-8個(gè)波束/天線的情況下也不一定足夠。在上行鏈路中，角分辨率在4個(gè)波束的情況下大約為30°，而在8個(gè)波束的情況下大約為15°。
或者，為了根據(jù)固定波束的功率來(lái)估計(jì)到達(dá)方向，可以通過(guò)將信道估計(jì)轉(zhuǎn)換回到振子域(element domain)來(lái)選擇下行鏈路波束的方向。為此，將波束成形信號(hào)與倒相數(shù)字波束矩陣相乘以獲得振子空間信號(hào)。然后，在該元素空間中使用任意已知的到達(dá)方向技術(shù)。但是，對(duì)于實(shí)際應(yīng)用而言，該方法導(dǎo)致計(jì)算量太大。
此外，在一些應(yīng)用中，對(duì)于形成下行鏈路波束而言，角擴(kuò)展的知識(shí)與到達(dá)方向的知識(shí)同等重要或者甚至更重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種基站、一種基站模塊和一種方法，它們使得能夠簡(jiǎn)單地提高對(duì)上行鏈路信號(hào)的參數(shù)的估計(jì)。
該目的一方面是通過(guò)用于無(wú)線電通信網(wǎng)絡(luò)的基站來(lái)實(shí)現(xiàn)的，該基站包括一移相網(wǎng)絡(luò)，用來(lái)從由接收天線陣列提供的接收信號(hào)中形成用于固定接收角度的波束；用于確定表示所形成波束中的至少一些的信號(hào)強(qiáng)度的分布和表示信號(hào)強(qiáng)度的多個(gè)預(yù)先計(jì)算出的分布之間的最小偏差的裝置，每個(gè)預(yù)先計(jì)算出的分布與接收信號(hào)的至少一個(gè)特定參數(shù)的不同數(shù)值相對(duì)應(yīng)；以及用于根據(jù)所述最小偏差估計(jì)在該上行鏈路中的至少一個(gè)參數(shù)的數(shù)值的裝置。
另一方面，該目的是通過(guò)用于在無(wú)線電通信網(wǎng)絡(luò)中的基站中增強(qiáng)對(duì)在上行鏈路中的信號(hào)參數(shù)的估計(jì)的方法，該方法包括用該基站的接收天線陣列接收上行鏈路信號(hào)；從所接收的信號(hào)中形成用于固定到達(dá)角度的波束；確定表示所形成波束中的至少一些的信號(hào)強(qiáng)度的分布和表示信號(hào)強(qiáng)度的多個(gè)預(yù)先計(jì)算出的分布之間的最小偏差，每個(gè)預(yù)先計(jì)算出的分布與接收信號(hào)的至少一個(gè)特定參數(shù)的不同數(shù)值相對(duì)應(yīng)；以及將與所確定的所述最小偏差相對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)參數(shù)的數(shù)值估計(jì)作為所接收信號(hào)的至少一個(gè)參數(shù)的數(shù)值。
該目的同樣可以通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的用于基站的基站模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)，該基站模塊包括用于確定表示所形成波束中的至少一些的信號(hào)強(qiáng)度的分布和表示信號(hào)強(qiáng)度的多個(gè)預(yù)先計(jì)算出的分布之間的最小偏差的裝置，這些預(yù)先計(jì)算出的分布與接收信號(hào)的至少一個(gè)參數(shù)的不同數(shù)值相對(duì)應(yīng)。
本發(fā)明是從以下事實(shí)著手而得出的，即在理論上通過(guò)天線陣列在基站處接收到的信號(hào)可以在所有波束中看到而與到達(dá)方向無(wú)關(guān)。該信號(hào)強(qiáng)度只在指向到達(dá)方向的波束中最高。由于在每個(gè)波束中的信號(hào)強(qiáng)度是所接收信號(hào)的不同參數(shù)例如到達(dá)方向或標(biāo)準(zhǔn)偏差的函數(shù)，所以可以預(yù)先計(jì)算出波束組的至少一個(gè)參數(shù)的不同數(shù)值。當(dāng)形成從所接收的信號(hào)中產(chǎn)生出的波束并且將它與這些預(yù)定波束進(jìn)行比較時(shí)，與所形成波束最佳對(duì)應(yīng)的預(yù)先計(jì)算出的波束組確定了至少一個(gè)參數(shù)的數(shù)值。因此，本發(fā)明提供一種用來(lái)增強(qiáng)對(duì)上行鏈路信號(hào)的參數(shù)的估計(jì)的簡(jiǎn)單方法。
表示信號(hào)強(qiáng)度的分布可以特別是在所用波束上的功率分布，但是它也可以包括與功率分布等同的任意其它分布。
所述至少一個(gè)估計(jì)參數(shù)具體用來(lái)形成下行鏈路波束。
從從屬權(quán)利要求中可以更加清楚本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案。
所接收的信號(hào)的至少一個(gè)參數(shù)尤其可以是到達(dá)方向和/或表示所接收信號(hào)的角擴(kuò)展的標(biāo)準(zhǔn)偏差。
用于接收來(lái)自終端的上行鏈路信號(hào)并且用于向基站的移相網(wǎng)絡(luò)提供所接收到的信號(hào)的接收天線陣列可以由本發(fā)明的基站所包括或者形成該基站的輔助部分。而且，移相網(wǎng)絡(luò)可以是數(shù)字的或是模擬的，并且接收天線陣列可以包括任意數(shù)量的天線例如8個(gè)或4個(gè)天線。
同樣，發(fā)射天線陣列可以由本發(fā)明的基站所包括，或者形成該基站的一個(gè)輔助部分。發(fā)射天線陣列可以用來(lái)發(fā)射具有至少一個(gè)估計(jì)參數(shù)數(shù)值的下行鏈路波束。因此，該下行鏈路波束可以例如指向估計(jì)的到達(dá)方向和/或形成有估計(jì)的角擴(kuò)展。要注意的是，下行鏈路波束的產(chǎn)生基礎(chǔ)不只限于所期望用戶的參數(shù)。在一些應(yīng)用中，例如在下行鏈路零位控制(null steering)中，根據(jù)與所期望用戶的參數(shù)干擾的其它用戶的參數(shù)來(lái)確定該下行鏈路波束。
為了限制與預(yù)先計(jì)算出的分布進(jìn)行比較的次數(shù)，可以首先確定用于至少一些所形成波束的功率或一些其它等同信號(hào)。然后，根據(jù)這些波束的功率或等同信號(hào)數(shù)值來(lái)確定到達(dá)方向應(yīng)該處于的角度區(qū)域。具體地說(shuō)，具有最高功率或等同信號(hào)數(shù)值的波束周圍的區(qū)域適用于作為這種角度區(qū)域。本發(fā)明所提出的最小偏差的估計(jì)只是基于與對(duì)應(yīng)于在所述角度區(qū)域中的到達(dá)方向的預(yù)先計(jì)算出的分布的比較。
確定該最小偏差的優(yōu)選方法是確定用于至少一些所形成波束的信號(hào)強(qiáng)度分布的信號(hào)數(shù)值相對(duì)于其中一個(gè)預(yù)先計(jì)算出的分布的相應(yīng)信號(hào)數(shù)值的均方誤差總和。
在至少一些所形成波束上的分布在比較之前可以采用幾種方法進(jìn)行改善，以便在比較中實(shí)現(xiàn)更加可靠的結(jié)果。例如在至少一些所形成的波束上的分布可以在某個(gè)時(shí)間區(qū)域上例如在兩個(gè)或多個(gè)幀上進(jìn)行平均。而且，可以采用不同類型的濾波結(jié)構(gòu)例如平滑濾波器型濾波器來(lái)在使用該分布來(lái)確定最小偏差之前在至少一些所形成的波束上將該分布過(guò)濾。另外，可以使用用在該分布中的所有所形成波束的總信號(hào)數(shù)值來(lái)使該分布的每個(gè)波束的信號(hào)數(shù)值歸一化。
如果對(duì)多個(gè)連續(xù)確定出的分布進(jìn)行比較的話，則可以進(jìn)一步改善該估計(jì)。對(duì)于每個(gè)所形成的分布，確定出最小偏差和至少一個(gè)相應(yīng)的參數(shù)數(shù)值。然后可以將不同的所得到的參數(shù)數(shù)值進(jìn)行平均，并且將該平均值當(dāng)作至少一個(gè)參數(shù)的總估計(jì)值。
如果同時(shí)要估計(jì)多個(gè)參數(shù)的話，則存儲(chǔ)用于那些參數(shù)的不同組合的預(yù)先計(jì)算出的分布以進(jìn)行比較。優(yōu)選的是，存儲(chǔ)用于具有不同標(biāo)準(zhǔn)偏差的不同到達(dá)方向的預(yù)先計(jì)算出的分布，并且將它們與在至少一些所形成的波束上的分布進(jìn)行比較。然后，可以將所期望的到達(dá)方向和所接收信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)偏差估計(jì)作為與導(dǎo)致最小偏差的預(yù)先計(jì)算出的分布相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)參數(shù)的組合。
如在于2000年12月23日申請(qǐng)的并且在這里被引用作為參考的相同申請(qǐng)人的共同未決申請(qǐng)“Base station，base station module andmethod for direction of arrival estimation”中所述一樣，在估計(jì)到達(dá)方向和/或接收信號(hào)的角擴(kuò)展之前，可以通過(guò)在各個(gè)相鄰波束之間形成附加波束來(lái)確定更密的波束格柵，因此使所提出的估計(jì)的基礎(chǔ)更加精細(xì)。
根據(jù)本發(fā)明的基站、基站模塊和方法可以具體用在WCDMA系統(tǒng)中，但是它們并不局限于這些系統(tǒng)。


在下面將參照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)地說(shuō)明，其中圖1顯示出在用于處理來(lái)自單個(gè)終端的上行鏈路信號(hào)的基站中的結(jié)構(gòu)；圖2a顯示出8天線陣列的正交波束；圖2b顯示出8天線陣列的非正交波束；圖3顯示出預(yù)先計(jì)算出的波束功率的實(shí)施例；圖4顯示出由模擬得出的均方誤差的分布；圖5顯示出由模擬得出的估計(jì)到達(dá)方向的柱狀圖；并且圖6顯示出由模擬得出的估計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏差的柱狀圖。
具體實(shí)施例方式
已經(jīng)參照本發(fā)明的背景技術(shù)對(duì)圖1進(jìn)行了描述。根據(jù)本發(fā)明的基站具有與在圖1中所描繪的基站相同的結(jié)構(gòu)，只是用于估計(jì)到達(dá)方向的裝置13包括用來(lái)對(duì)到達(dá)方向進(jìn)行精確估計(jì)的附加裝置或者功能。因此，在下面將再次參照?qǐng)D1。
在圖1的用于估計(jì)到達(dá)方向的裝置13中，存儲(chǔ)預(yù)先計(jì)算出的功率分布組。針對(duì)到達(dá)方向和接收信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)偏差的特定組合計(jì)算出每個(gè)功率分布。
為了能夠計(jì)算出作為預(yù)定到達(dá)方向和預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)偏差的函數(shù)的在波束空間上的功率分布，必須知道波束的形狀、到達(dá)信號(hào)的功率分布類型和那個(gè)分布的參數(shù)。可以從天線陣列的結(jié)構(gòu)和所使用的波束矩陣中計(jì)算出這些波束的形狀。圖2a顯示出8個(gè)正交波束的這種形狀的實(shí)施例，而圖2b顯示出8個(gè)非正交波束的這種形狀的實(shí)施例。在這兩個(gè)實(shí)施例中，對(duì)于在方位接收角上的相應(yīng)8個(gè)波束，用dB來(lái)描述該波束功率。
圖3顯示出在三維坐標(biāo)系統(tǒng)中對(duì)于1°的預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)偏差的五個(gè)預(yù)先計(jì)算出的功率分布組。根據(jù)八波束陣列成形正交波束和拉普拉斯功率方位角頻譜來(lái)對(duì)這些組進(jìn)行計(jì)算。在該坐標(biāo)系統(tǒng)中，在x軸線處的數(shù)值表示對(duì)于從0°-8°的角度區(qū)域的到達(dá)方向(度)，并且在y軸線處的數(shù)值表示八個(gè)波束的波束指標(biāo)(beam index)。在z軸線處的數(shù)值表示波束功率(dB)。這五組功率分布的每個(gè)由連接針對(duì)特定到達(dá)方向所形成的八個(gè)波束的波束功率的曲線所表示。在給定角度區(qū)域中的組數(shù)由到達(dá)方向的選定步長(zhǎng)來(lái)確定，該步長(zhǎng)在該實(shí)施方案中設(shè)定為2°。
將用于不同角度區(qū)域和用于不同標(biāo)準(zhǔn)偏差的相應(yīng)組存儲(chǔ)。
如上面參照?qǐng)D1所述一樣，上行鏈路信號(hào)從特定到達(dá)方向進(jìn)入該基站的八天線陣列中。這些信號(hào)可以是專用控制信號(hào)或數(shù)據(jù)信道的信號(hào)。數(shù)字波束矩陣從如在圖2a中所述的信號(hào)中形成用于固定接收角度的八個(gè)正交波束。
在下面，在用于估計(jì)到達(dá)方向的裝置中確定到達(dá)方向的不確定區(qū)域。為此，在相同的延遲位置處確定出每個(gè)都經(jīng)過(guò)在兩個(gè)接收幀上平均的八個(gè)形成波束中至少一些波束的信號(hào)強(qiáng)度。通過(guò)所有使用的組成部件的總功率來(lái)使所測(cè)出的功率歸一化，所使用的組成部件數(shù)量與在下面所述的偏差估計(jì)中所使用的波束數(shù)量相等。具有最高功率的波束被假設(shè)為大致指向到達(dá)方向。在位于具有最高功率的波束的左側(cè)或右側(cè)上的其中一個(gè)波束的功率顯著高于在相應(yīng)另一側(cè)上的波束功率的情況中，則假設(shè)到達(dá)方向在具有最高功率的波束的方向和具有較高功率的相鄰波束之間，從而將位于這兩個(gè)波束之間的區(qū)域限定為不確定區(qū)域。在位于具有最高功率的波束的左側(cè)和右側(cè)上的波束的功率基本上相同的情況中，假定到達(dá)方向位于這兩個(gè)相鄰波束之間的某個(gè)位置處，從而將這兩個(gè)相鄰波束之間的區(qū)域限定為不確定區(qū)域。在這種情況中，具有最高功率的波束位于所確定的區(qū)域的中間處。
將經(jīng)過(guò)在兩個(gè)接收幀上平均的功率分布與所存儲(chǔ)的用于所確定的不確定區(qū)域的所有功率分布組例如在圖3中所示的組單獨(dú)進(jìn)行比較。更具體地說(shuō)，通過(guò)計(jì)算出在不確定區(qū)域的所形成的功率分布和每個(gè)預(yù)先計(jì)算出的功率分布之間的均方誤差來(lái)確定所接收的功率分布和所存儲(chǔ)的功率分布之間的偏差。
對(duì)于相應(yīng)的模擬而言，假設(shè)發(fā)送所接收的上行鏈路信號(hào)的用戶位于與-10.5°的接收信號(hào)到達(dá)方向相對(duì)應(yīng)的位置處。假設(shè)該信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)偏差(半功率波束寬度HPBW)為2°。存在有其移動(dòng)速度為120公里/小時(shí)的一個(gè)路徑瑞利衰落信道。未編碼比特差錯(cuò)率(BER)大約為15％。而且假定可以在兩個(gè)幀上進(jìn)行平均來(lái)實(shí)現(xiàn)理想的功率估計(jì)。
圖4顯示出基于上述參數(shù)的模擬結(jié)果，并且針對(duì)400個(gè)以上不同的功率分布組來(lái)計(jì)算出的均方誤差。在分配給不同組的組號(hào)上以dB為單位描繪出MSE。不確定區(qū)域在該圖面中顯示出10次，每次以不同的角擴(kuò)展，第一次以1°的標(biāo)準(zhǔn)偏差，然后以2°，直到10°的標(biāo)準(zhǔn)偏差。在該不確定區(qū)域內(nèi)的組號(hào)是從到達(dá)方向的最低包含度數(shù)向到達(dá)方向的最高包含度數(shù)分布。在圖4的圖面中，在標(biāo)準(zhǔn)偏差為2°的組中，例如表示出在該不確定區(qū)域內(nèi)的特定到達(dá)方向，即-20°、0.5°和0°。在屬于特定標(biāo)準(zhǔn)偏差的每一組數(shù)組內(nèi)，可以記錄最小的MSE。其中最低的總體MSE數(shù)值表示與所接收的功率分布相比具有最小偏差的一組。由于每個(gè)組的確定是基于到達(dá)方向和標(biāo)準(zhǔn)偏差的特定組合，所以最小MSE表示屬于所接收信號(hào)的最可能的組合。
在該衰落信道中，功率方位角頻譜按照信道系數(shù)衰落。由此，到達(dá)方向的短期平均值(在當(dāng)前實(shí)施例中為在20ms的兩個(gè)連續(xù)無(wú)線電幀上的平均值)可以與實(shí)際值不同，實(shí)際值在這里被設(shè)定為-10.5°。如果針對(duì)多個(gè)短期平均值對(duì)參照?qǐng)D4所述的功率分布進(jìn)行比較并且如果之后對(duì)不同的所得到的估計(jì)值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)評(píng)估以得出最終估計(jì)值的話，則由此可以進(jìn)一步改進(jìn)對(duì)到達(dá)方向和標(biāo)準(zhǔn)偏差的估計(jì)。
圖5為對(duì)于450幀的估計(jì)到達(dá)方向的柱狀圖，該圖與基于分別在兩個(gè)幀上的平均值的225個(gè)估計(jì)值相對(duì)應(yīng)。該柱狀圖顯示出每個(gè)估計(jì)到達(dá)方向的出現(xiàn)次數(shù)?？梢钥闯觯摰竭_(dá)方向的平均值大約為-10.5°。
圖6為相應(yīng)的柱狀圖，顯示出225個(gè)估計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏差中的每一個(gè)的出現(xiàn)次數(shù)。該標(biāo)準(zhǔn)偏差的平均值為2°。
因此，估計(jì)到達(dá)方向和標(biāo)準(zhǔn)偏差兩者都非常接近于用于模擬的實(shí)際到達(dá)方向和實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)偏差。
權(quán)利要求
1.用于無(wú)線電通信網(wǎng)絡(luò)的基站，它包括一移相網(wǎng)絡(luò)(11)，用于從由接收天線陣列提供的接收信號(hào)中形成針對(duì)固定接收角度的波束；用于確定在表示至少一些所形成波束的信號(hào)強(qiáng)度的分布和表示波束信號(hào)強(qiáng)度的多個(gè)預(yù)先計(jì)算出的分布之間的最小偏差的裝置(13)，每個(gè)預(yù)先計(jì)算出的分布與所接收信號(hào)的至少一個(gè)特定參數(shù)的不同數(shù)值相對(duì)應(yīng)；以及用于根據(jù)所述最小偏差估計(jì)在所述上行鏈路中的至少一個(gè)參數(shù)的數(shù)值的裝置(13)。
2.如權(quán)利要求1所述的基站，還包括一接收天線陣列，用來(lái)接收來(lái)自一終端的信號(hào)并且將該接收信號(hào)提供給所述基站的移相網(wǎng)絡(luò)(11)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的基站，其中所述至少一個(gè)參數(shù)是到達(dá)方向和/或構(gòu)成接收信號(hào)的角擴(kuò)展的標(biāo)準(zhǔn)偏差。
4.如權(quán)利要求3所述的基站，還包括一發(fā)射天線陣列，用來(lái)沿著所述估計(jì)的到達(dá)方向發(fā)射一波束。
5.如權(quán)利要求3所述的基站，還包括一發(fā)射天線陣列，用來(lái)以估計(jì)角擴(kuò)展來(lái)發(fā)射一波束。
6.如權(quán)利要求3所述的基站，還包括用于進(jìn)行下行鏈路零位控制的一發(fā)射天線陣列，用于根據(jù)屬于與下行鏈路波束前往的用戶的所接收信號(hào)干擾的用戶的所接收信號(hào)的參數(shù)來(lái)發(fā)射所述下行鏈路波束。
7.如前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的基站，還包括一裝置(13)，用于確定表示至少一些所形成波束的信號(hào)強(qiáng)度的信號(hào)數(shù)值，并且用于根據(jù)表示波束信號(hào)強(qiáng)度的所確定的信號(hào)數(shù)值來(lái)確定到達(dá)方向應(yīng)該處于的角度區(qū)域，其中用于確定最小偏差的裝置(13)適用于只是根據(jù)與對(duì)應(yīng)于在所述角度區(qū)域中的到達(dá)方向的預(yù)先計(jì)算出的分布進(jìn)行比較來(lái)確定最小偏差。
8.如前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的基站，其中用于確定最小偏差的裝置(13)適用于相對(duì)于其中一個(gè)預(yù)先計(jì)算出的分布的信號(hào)數(shù)值來(lái)確定用于表示用于至少一些所形成波束的信號(hào)強(qiáng)度的分布的信號(hào)數(shù)值的均方誤差的總和的最小值作為最小偏差。
9.如前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的基站，其中用于確定最小偏差的裝置適用于使用在預(yù)定時(shí)段上平均化的分布作為表示至少一些所形成波束的信號(hào)強(qiáng)度的分布。
10.如前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的基站，還包括一濾波結(jié)構(gòu)，用來(lái)在輸送給用于確定最小偏差的裝置(13)之前對(duì)表示所形成波束的信號(hào)強(qiáng)度的分布進(jìn)行過(guò)濾。
11.如前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的基站，還包括用于利用所述分布的所有波束的相應(yīng)總信號(hào)數(shù)值將用于表示用于該分布的波束的信號(hào)強(qiáng)度的分布的信號(hào)數(shù)值進(jìn)行歸一化的裝置(13)。
12.如前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的基站，其中用于確定最小偏差的所述裝置(13)存儲(chǔ)用于具有不同標(biāo)準(zhǔn)偏差的不同到達(dá)方向的預(yù)先計(jì)算出的分布，并且其中用于估計(jì)所述至少一個(gè)特定參數(shù)的裝置(13)適用于將與導(dǎo)致最小偏差的預(yù)先計(jì)算出的分布相對(duì)應(yīng)的到達(dá)方向和標(biāo)準(zhǔn)偏差估計(jì)作為所期望的到達(dá)方向和接收信號(hào)的分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差。
13.如前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的基站，其中用于確定最小偏差的所述裝置(13)適用于確定對(duì)于多個(gè)連續(xù)確定的分布中每一個(gè)的最小偏差，并且其中用于估計(jì)在上行鏈路中接收到的信號(hào)的至少一個(gè)參數(shù)的所述裝置(13)適用于將與導(dǎo)致相應(yīng)最小偏差的預(yù)先計(jì)算出的分布相對(duì)應(yīng)的參數(shù)的平均值估計(jì)作為用于至少一個(gè)參數(shù)的數(shù)值。
14.用于根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的基站的基站模塊，包括用于確定在表示至少一些所形成的波束的信號(hào)強(qiáng)度的分布和表示信號(hào)強(qiáng)度的多個(gè)預(yù)先計(jì)算出的分布之間的最小偏差，這些預(yù)先計(jì)算出的分布與接收信號(hào)的至少一個(gè)參數(shù)的不同數(shù)值相對(duì)應(yīng)。
15.用于在無(wú)線電通信網(wǎng)絡(luò)的基站中增強(qiáng)對(duì)在上行鏈路中的信號(hào)參數(shù)的估計(jì)的方法，該方法包括用所述基站的接收天線陣列接收上行鏈路信號(hào)；從接收信號(hào)中形成針對(duì)固定到達(dá)角度的波束；確定在表示至少一些所形成波束的信號(hào)強(qiáng)度的分布和表示信號(hào)強(qiáng)度的多個(gè)預(yù)先計(jì)算出的分布之間的最小偏差，這些預(yù)先計(jì)算出的分布與所接收的上行鏈路信號(hào)的至少一個(gè)參數(shù)的不同數(shù)值相對(duì)應(yīng)；并且將與所確定的最小偏差相對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)參數(shù)的數(shù)值估計(jì)作為所接收信號(hào)的至少一個(gè)參數(shù)的數(shù)值。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中所接收信號(hào)的至少一個(gè)參數(shù)的估計(jì)數(shù)值用于形成下行鏈路波束。
17.如權(quán)利要求15所述的方法，其中所接收信號(hào)的至少一個(gè)參數(shù)的估計(jì)數(shù)值用于進(jìn)行下行鏈路零位控制，所述參數(shù)屬于與下行鏈路波束前往的用戶的所接收信號(hào)干擾的用戶的所接收信號(hào)。
18.如權(quán)利要求15-17中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述至少一個(gè)參數(shù)表示到達(dá)方向和/或構(gòu)成所接收信號(hào)的角擴(kuò)展的標(biāo)準(zhǔn)偏差。
19.如權(quán)利要求15-18中任一項(xiàng)所述的方法，該方法在確定所述最小偏差之前還包括以下步驟確定表示至少一些波束的信號(hào)強(qiáng)度的信號(hào)數(shù)值；根據(jù)所確定的表示這些波束的信號(hào)強(qiáng)度的信號(hào)數(shù)值來(lái)確定到達(dá)方向應(yīng)該處在的角度區(qū)域；僅根據(jù)與在所述角度區(qū)域中的到達(dá)方向相對(duì)應(yīng)的預(yù)先計(jì)算出的分布來(lái)確定最小偏差。
20.如權(quán)利要求15-19中任一項(xiàng)所述的方法，其中相對(duì)于其中一個(gè)預(yù)先計(jì)算出的分布的信號(hào)數(shù)值將最小偏差確定為用于表示每個(gè)所形成波束的信號(hào)強(qiáng)度的分布的信號(hào)數(shù)值的均方誤差的總和的最小值。
21.如權(quán)利要求15-20中任一項(xiàng)所述的方法，其中在確定所述偏差之前在預(yù)定時(shí)段上將在所形成的波束中的至少一些上的分布求平均值。
22.如權(quán)利要求15-21中任一項(xiàng)所述的方法，其中在確定所述偏差之前將在所形成波束的至少一些上的分布進(jìn)行過(guò)濾。
23.如權(quán)利要求15-22中任一項(xiàng)所述的方法，其中利用所要使用的所有波束的總信號(hào)數(shù)值對(duì)用于表示所要使用的波束的信號(hào)強(qiáng)度的分布的信號(hào)數(shù)值進(jìn)行歸一化。
24.如權(quán)利要求14-21中任一項(xiàng)所述的方法，其中將在所形成波束的至少一些上的分布與用于具有不同標(biāo)準(zhǔn)偏差的不同到達(dá)方向的預(yù)先計(jì)算出的分布進(jìn)行比較，所確定的最小值表示所期望的到達(dá)方向，同時(shí)所期望的標(biāo)準(zhǔn)偏差表示所接收信號(hào)的角擴(kuò)展。
25.如權(quán)利要求15-24中任一項(xiàng)所述的方法，其中在所形成波束的至少一些上確定多個(gè)連續(xù)分布的每一個(gè)的所述最小偏差，將至少一個(gè)參數(shù)的數(shù)值估計(jì)為與具有用于連續(xù)分布中的每一個(gè)的相應(yīng)最小偏差的預(yù)先計(jì)算出的分布相對(duì)應(yīng)的參數(shù)的平均值。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于無(wú)線電通信網(wǎng)絡(luò)的基站。為了使得能夠簡(jiǎn)單地提高對(duì)上行鏈路信號(hào)的參數(shù)的估計(jì)，本發(fā)明提出，所述基站包括一移相網(wǎng)絡(luò)(11)，用于從由接收天線陣列提供的接收信號(hào)中形成針對(duì)固定接收角度的波束；用于確定在表示所形成波束的至少一些的信號(hào)強(qiáng)度的分布和表示波束信號(hào)強(qiáng)度的多個(gè)預(yù)先計(jì)算出的分布之間的最小偏差的裝置(13)，每個(gè)預(yù)先計(jì)算出的分布于接收信號(hào)的至少一個(gè)特定參數(shù)的不同數(shù)值相對(duì)應(yīng)；以及用于根據(jù)所述最小偏差估計(jì)在所述上行鏈路中的至少一個(gè)參數(shù)的數(shù)值的裝置(13)。本發(fā)明還涉及包括相應(yīng)步驟的方法以及包括用于確定最小偏差的相應(yīng)裝置的基站的基站模塊。
文檔編號(hào)H04B7/08GK1479953SQ00820109
公開(kāi)日2004年3月3日 申請(qǐng)日期2000年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月29日
發(fā)明者阿薩·提羅拉, 卡里·赫尼曼, 赫尼曼, 阿薩 提羅拉 申請(qǐng)人:諾基亞公司