專利名稱：無線基站系統(tǒng)及指向性控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無線基站系統(tǒng)及指向性控制方法，特別是涉及一種在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，根據(jù)自適應(yīng)陣列處理把來自特定移動(dòng)終端裝置的接收信號(hào)進(jìn)行抽取的無線基站系統(tǒng)，以及關(guān)于該無線基站系統(tǒng)的接收指向性的控制方法。
背景技術(shù)：
近年，在不斷迅速發(fā)展的移動(dòng)通信系統(tǒng)(例如，Personal HandyPhone System個(gè)人便攜電話系統(tǒng)，以下簡(jiǎn)稱PHS)中，提出了一種無線基站系統(tǒng)與移動(dòng)終端裝置間進(jìn)行通信時(shí)，在無線基站系統(tǒng)中根據(jù)自適應(yīng)陣列處理，把來自所期待的特定移動(dòng)終端裝置的接收信號(hào)進(jìn)行抽取的方式。
所謂自適應(yīng)陣列處理就是基于來自移動(dòng)終端裝置的接收信號(hào)，計(jì)算從無線基站系統(tǒng)的每個(gè)天線來的接收系數(shù)(權(quán)重)的權(quán)向量，根據(jù)自適應(yīng)控制，正確地抽取來自特定移動(dòng)終端裝置的信號(hào)的處理。
在無線基站系統(tǒng)中，設(shè)置按每個(gè)接收信號(hào)符計(jì)算此種權(quán)向量的接收權(quán)向量計(jì)算機(jī)，該接收權(quán)向量計(jì)算機(jī)使接收信號(hào)和算出的權(quán)向量間的復(fù)數(shù)乘積和與已知參考信號(hào)之間的平方誤差減少，以使權(quán)向量進(jìn)行收斂的處理，即，實(shí)行使來自特定移動(dòng)終端裝置的接收指向性收斂的自適應(yīng)陣列處理。
在自適應(yīng)陣列處理中，對(duì)應(yīng)時(shí)間以及信號(hào)電波的傳輸路徑特性的變動(dòng)，自適應(yīng)地進(jìn)行此種權(quán)向量的收斂，并從接收信號(hào)中除去干涉成分以及噪聲，抽取來自特定移動(dòng)終端裝置的接收信號(hào)。
圖6是根據(jù)無線基站系統(tǒng)的數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)以軟件來實(shí)行的用功能將現(xiàn)有自適應(yīng)陣列處理進(jìn)行說明的功能框圖。
參照?qǐng)D6把由無線基站系統(tǒng)的多個(gè)天線，例如n個(gè)天線A1，A2，......，An分別接收的來自移動(dòng)終端裝置的接收信號(hào)的接收信號(hào)向量，用開關(guān)電路S1，S2，......，Sn切換到接收電路一側(cè)，并用圖中沒有示出的A/D變換器分別將其變換為數(shù)字信號(hào)。
把這些數(shù)字信號(hào)送到無線基站系統(tǒng)的圖中沒有示出的DSP中以后，根據(jù)圖6所示的功能框圖，以軟件來實(shí)行自適應(yīng)陣列處理。
參照?qǐng)D6用開關(guān)電路S1，S2，......，Sn把切換到接收電路一側(cè)的接收信號(hào)向量送到各個(gè)乘法器MR1，MR2，......，MRn的一側(cè)輸入端子的同時(shí)，送到接收權(quán)向量計(jì)算機(jī)12中。
接收權(quán)向量計(jì)算機(jī)12根據(jù)下述的自適應(yīng)陣列算法，算出來自每個(gè)天線的權(quán)重的權(quán)向量，并送到各個(gè)乘法器MR1，MR2，......，MRn的另一側(cè)輸入端子，并分別把來自對(duì)應(yīng)的天線的接收信號(hào)向量進(jìn)行復(fù)數(shù)乘法運(yùn)算。根據(jù)加法器10得到陣列輸出信號(hào)，其為該復(fù)數(shù)乘法運(yùn)算結(jié)果的總和。
上述復(fù)數(shù)乘積和的結(jié)果，一旦根據(jù)解調(diào)電路11被解調(diào)為位數(shù)據(jù)后，將其作為陣列輸出信號(hào)供給的同時(shí)，由再調(diào)制電路14進(jìn)行再調(diào)制。
在接收權(quán)向量計(jì)算機(jī)12中，根據(jù)計(jì)數(shù)器16的計(jì)數(shù)值，在規(guī)定的參考信號(hào)期間，把存儲(chǔ)器15中預(yù)先存儲(chǔ)的已知參考信號(hào)d(t)由開關(guān)電路13進(jìn)行發(fā)送，并根據(jù)自適應(yīng)陣列算法送到權(quán)向量的計(jì)算中。該參考信號(hào)d(t)是包含來自移動(dòng)終端裝置的接收信號(hào)的對(duì)全部用戶的共同的已知信號(hào)，例如，PHS在接收信號(hào)時(shí)，使用由已知的位列構(gòu)成的前同步信號(hào)(PR)及唯一字(UW)的區(qū)間。
同時(shí)，根據(jù)計(jì)數(shù)器16的計(jì)數(shù)值，一旦檢測(cè)出參考信號(hào)期間的結(jié)束，在接收權(quán)向量計(jì)算機(jī)12中，把由再調(diào)制電路14調(diào)制的陣列輸出信號(hào)由開關(guān)電路13送出，并根據(jù)自適應(yīng)陣列算法提供到權(quán)向量的計(jì)算中。
該接收權(quán)向量計(jì)算機(jī)12使用諸如RLS(Recursive LeastSquares)算法，SMI(Sample Matrix Inversion)算法的自適應(yīng)陣列算法。
如上所述的RLS算法以及SMI算法在自適應(yīng)陣列處理領(lǐng)域是公知的技術(shù)，例如，菊間信良所著基于陣列天線的自適應(yīng)信號(hào)處理(科學(xué)技術(shù)出版)的第35頁～第49頁的『第3章MMSE自適應(yīng)陣列』中對(duì)此詳細(xì)地進(jìn)行了說明，因此，在此省略其說明。
進(jìn)而，把來自圖中沒有示出的發(fā)送信號(hào)源的發(fā)送信號(hào)由調(diào)制電路17進(jìn)行調(diào)制，并送到各個(gè)乘法器MT1，MT2，......，MTn的一側(cè)輸入端子，把由接收權(quán)向量計(jì)算機(jī)12計(jì)算的權(quán)向量進(jìn)行復(fù)制后，加到乘法器MT1，MT2，......，MTn的另一側(cè)輸入端子。
這樣，根據(jù)與權(quán)向量間的復(fù)數(shù)乘法運(yùn)算，附加了權(quán)重的發(fā)送信號(hào)由開關(guān)電路S1，S2，......，Sn進(jìn)行選擇，并通過天線A1，A2，......，An進(jìn)行發(fā)送。
在通過與接收時(shí)同樣的天線A1，A2，......，An發(fā)送的信號(hào)中，由于與接收信號(hào)一樣，根據(jù)把特定移動(dòng)終端裝置作為目標(biāo)的權(quán)向量進(jìn)行了權(quán)重的附加，所以，從這些天線發(fā)送的電波信號(hào)帶著以該特定移動(dòng)終端裝置為目標(biāo)的發(fā)送指向性而被發(fā)射。
此時(shí)，圖6的現(xiàn)有無線基站系統(tǒng)，雖然用n個(gè)天線進(jìn)行信號(hào)的接收發(fā)送，如果天線個(gè)數(shù)越多，用自適應(yīng)陣列處理能抑制的干涉也增大，并增大天線的增益，使發(fā)送電波的到達(dá)范圍擴(kuò)大。即，如果天線個(gè)數(shù)變得越多，就越提高自適應(yīng)陣列處理的性能。
但是，如上述RLS，SMI算法的自適應(yīng)陣列算法，為使權(quán)向量收斂，即，為使來自特定移動(dòng)終端裝置的接收指向性進(jìn)行收斂，需要天線個(gè)數(shù)的2倍以上的信號(hào)長(zhǎng)度(符號(hào)數(shù))的參考信號(hào)。換句話說，在參考信號(hào)的信號(hào)長(zhǎng)度被預(yù)先確定的情況下，具有超過其信號(hào)長(zhǎng)度1/2的個(gè)數(shù)的天線時(shí)，不能收斂權(quán)向量，進(jìn)而也不能收斂接收指向性。
例如，在PHS的規(guī)格中，從上述前同步信號(hào)(PR)及唯一字(UW)變來的參考信號(hào)就為12符號(hào)，即信號(hào)長(zhǎng)度為12。因此，直到用最大為信號(hào)長(zhǎng)度12的1/2的6個(gè)天線才有可能收斂權(quán)向量。但就是使用的天線個(gè)數(shù)超過6個(gè)也不能充分地收斂權(quán)向量。
如上所述，關(guān)于由參考信號(hào)的信號(hào)長(zhǎng)度能使接收指向性進(jìn)行收斂的天線個(gè)數(shù)受到制限的理由，例如，在電子情報(bào)通信學(xué)會(huì)論文集，B-II，Vol.J76-B-II，No.4，1993年4月的第189頁～第201頁的鈴木博等所著的關(guān)于移動(dòng)無線傳送用RLS型自適應(yīng)等化器的動(dòng)態(tài)特性分析(特別是其中2.3.2節(jié)以及圖3等)中所做的詳細(xì)說明一樣，由于自適應(yīng)陣列處理的技術(shù)領(lǐng)域是公知的，所以此處省略其說明。
如上所述，為提高自適應(yīng)陣列處理的性能(使電波傳送的更遠(yuǎn))通常有必要增加天線個(gè)數(shù)，為此，基于上述自適應(yīng)陣列算法的制約有必要增加參考信號(hào)的信號(hào)長(zhǎng)度。但是，例如在PHS的情況，根據(jù)規(guī)格把來自參考信號(hào)和數(shù)據(jù)信號(hào)的發(fā)送信號(hào)的1帖的信息量定為120位，如果增加參考信號(hào)的信號(hào)長(zhǎng)度，能發(fā)送的用戶數(shù)據(jù)量就變少，出現(xiàn)數(shù)據(jù)的總處理量變低的問題。

發(fā)明內(nèi)容
由此，本發(fā)明的目的在于提供一種利用限制了信號(hào)長(zhǎng)度的參考信號(hào)，使用更多的天線，能進(jìn)行自適應(yīng)陣列處理的無線基站系統(tǒng)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種利用限制了信號(hào)長(zhǎng)度的參考信號(hào)，在無線基站系統(tǒng)中，能使接收指向性進(jìn)行收斂的指向性控制方法。
本發(fā)明的再一個(gè)目的在于提供一種利用限制了信號(hào)長(zhǎng)度的參考信號(hào)使天線增益增大，并能擴(kuò)大發(fā)送電波的到達(dá)范圍的無線基站系統(tǒng)及指向性控制方法。
本發(fā)明涉及利用多個(gè)天線在多個(gè)移動(dòng)終端裝置之間對(duì)信號(hào)進(jìn)行發(fā)送接收的無線基站系統(tǒng)，其中，在包含第1信號(hào)長(zhǎng)度的已知參考信號(hào)和第2信號(hào)長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)信號(hào)的信號(hào)區(qū)間中區(qū)分信號(hào)。根據(jù)第1信號(hào)長(zhǎng)度的已知參考信號(hào)，把多個(gè)天線分割成包含能使接收指向性進(jìn)行收斂的天線個(gè)數(shù)的各個(gè)天線的多個(gè)天線群。無線基站系統(tǒng)具有多個(gè)自適應(yīng)陣列處理部，接收信號(hào)生成部。多個(gè)自適應(yīng)陣列處理部，對(duì)應(yīng)多個(gè)天線群的每個(gè)天線群進(jìn)行設(shè)置，由對(duì)應(yīng)的天線群在接收的信號(hào)中實(shí)行預(yù)定的自適應(yīng)陣列處理，在多個(gè)移動(dòng)終端裝置中抽取對(duì)應(yīng)于特定移動(dòng)終端裝置的陣列輸出信號(hào)的同時(shí)，根據(jù)自適應(yīng)陣列處理的精度生成權(quán)重信息。接收信號(hào)生成部根據(jù)由多個(gè)自適應(yīng)陣列處理部供給的對(duì)應(yīng)于特定移動(dòng)終端裝置的多個(gè)陣列輸出信號(hào)以及多個(gè)權(quán)重信息，生成來自特定移動(dòng)終端裝置的接收信號(hào)。
最好，接收信號(hào)生成部包含由對(duì)應(yīng)于特定移動(dòng)終端裝置的多個(gè)陣列輸出信號(hào)以及多個(gè)權(quán)重信息進(jìn)行最大比合成，生成來自特定移動(dòng)終端裝置的接收信號(hào)的最大比合成部。
最好，接收信號(hào)生成部包含把多個(gè)權(quán)重信息進(jìn)行比較，根據(jù)其結(jié)果選擇多個(gè)陣列輸出信號(hào)中的任意一個(gè)，將其作為來自特定的移動(dòng)終端裝置的接收信號(hào)進(jìn)行輸出的選擇部。
最好，權(quán)重信息是基于由每個(gè)自適應(yīng)陣列處理部算出的陣列輸出與參考信號(hào)之間的平方誤差的信息。
最好，無線基站系統(tǒng)還具有根據(jù)多個(gè)自適應(yīng)陣列處理部的自適應(yīng)陣列處理結(jié)果，對(duì)于特定移動(dòng)終端裝置使發(fā)送信號(hào)的發(fā)送指向性進(jìn)行收斂的指向性收斂部。
最好，能使接收指向性進(jìn)行收斂的天線個(gè)數(shù)為參考信號(hào)的第1信號(hào)長(zhǎng)度的1/2以下的個(gè)數(shù)。
基于本發(fā)明其它的場(chǎng)合，本發(fā)明涉及使用多個(gè)天線發(fā)送接收多個(gè)移動(dòng)終端裝置之間的信號(hào)的無線基站系統(tǒng)中的指向性控制方法，其中，在包含第1信號(hào)長(zhǎng)度的已知參考信號(hào)與第2信號(hào)長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)信號(hào)的信號(hào)區(qū)間中區(qū)分信號(hào)。指向性控制方法具有根據(jù)第1信號(hào)長(zhǎng)度的已知參考信號(hào)，把多個(gè)天線分割成包含能使接收指向性進(jìn)行收斂的天線個(gè)數(shù)的各個(gè)天線的多個(gè)天線群的步驟；在多個(gè)天線群的各個(gè)天線群中，由對(duì)應(yīng)的天線群在接收的信號(hào)中實(shí)行預(yù)定的自適應(yīng)陣列處理，在多個(gè)移動(dòng)終端裝置中抽取對(duì)應(yīng)于特定移動(dòng)終端裝置的陣列輸出信號(hào)的同時(shí)，根據(jù)自適應(yīng)陣列處理的精度生成權(quán)重信息的步驟；根據(jù)對(duì)應(yīng)于特定移動(dòng)終端裝置的多個(gè)陣列輸出信號(hào)以及多個(gè)權(quán)重信息，生成來自特定移動(dòng)終端裝置的接收信號(hào)的步驟。
最好，生成接收信號(hào)的步驟包含由把對(duì)應(yīng)于特定移動(dòng)終端裝置的多個(gè)陣列輸出信號(hào)以及多個(gè)權(quán)重信息進(jìn)行最大比合成，生成來自特定移動(dòng)終端裝置的接收信號(hào)的步驟。
最好，生成接收信號(hào)的步驟包含把多個(gè)權(quán)重信息進(jìn)行比較，根據(jù)其結(jié)果選擇多個(gè)陣列輸出信號(hào)中的任意一個(gè)，將其作為來自特定的移動(dòng)終端裝置的接收信號(hào)進(jìn)行輸出的步驟。
最好，權(quán)重信息是基于由每個(gè)自適應(yīng)陣列處理部算出的陣列輸出和參考信號(hào)之間的平方誤差的信息。
最好，指向性控制方法還具有根據(jù)自適應(yīng)陣列處理結(jié)果，對(duì)于特定移動(dòng)終端裝置使發(fā)送信號(hào)的發(fā)送指向性進(jìn)行收斂的步驟。
最好，能使接收指向性進(jìn)行收斂的天線個(gè)數(shù)為參考信號(hào)的第1信號(hào)長(zhǎng)度1/2以下的個(gè)數(shù)。
因此，根據(jù)本發(fā)明，由于將無線基站系統(tǒng)全體的天線根據(jù)已知參考信號(hào)的信號(hào)長(zhǎng)度，按可以使接收指向性進(jìn)行收斂的天線個(gè)數(shù)把其分割成多個(gè)天線群，把分別在多個(gè)天線群的每個(gè)天線群中實(shí)行自適應(yīng)陣列處理而得到的陣列輸出信號(hào)，根據(jù)由多個(gè)天線群中每個(gè)天線群的自適應(yīng)陣列處理的精度對(duì)應(yīng)權(quán)重信息進(jìn)行處理，生成來自特定的移動(dòng)終端裝置的接收信號(hào)，所以不增大已知參考信號(hào)自身的信號(hào)長(zhǎng)度，而使用更多的天線進(jìn)行自適應(yīng)陣列處理就變?yōu)榭赡?。以上可知，它不?huì)使數(shù)據(jù)的總處理量降低，反而使天線增益增大，并能擴(kuò)大發(fā)送電波的到達(dá)范圍。


圖1是對(duì)基于本發(fā)明實(shí)施例1的無線基站系統(tǒng)以軟件實(shí)行的自適應(yīng)陣列處理的功能進(jìn)行說明的功能框圖。
圖2是對(duì)基于本發(fā)明實(shí)施例2的無線基站系統(tǒng)以軟件實(shí)行的自適應(yīng)陣列處理的功能進(jìn)行說明的功能框圖。
圖3是表示圖2所示的基于本發(fā)明實(shí)施例2的無線基站系統(tǒng)的自適應(yīng)陣列處理的流程圖。
圖4是為說明本發(fā)明效果的發(fā)送系統(tǒng)的功能框圖。
圖5A及5B是為說明本發(fā)明效果的發(fā)送指向性的模式圖。
圖6是對(duì)基于現(xiàn)有的無線基站系統(tǒng)以軟件實(shí)行的自適應(yīng)陣列處理的功能進(jìn)行說明的功能框圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。同時(shí)，對(duì)圖中的有相同符號(hào)的相同或相當(dāng)部分不作重復(fù)說明。
實(shí)施例1圖1是對(duì)基于本發(fā)明實(shí)施例1的無線基站系統(tǒng)以軟件實(shí)行的自適應(yīng)陣列處理的功能進(jìn)行說明的功能框圖。圖1所示的構(gòu)成，除去以下的點(diǎn)，與圖6所示的現(xiàn)有例的構(gòu)成是相同的，有關(guān)相同部分的說明就不在重復(fù)。
即，在圖1所示的構(gòu)成中，把無線基站系統(tǒng)的全部天線(2L個(gè)L為正整數(shù))，由包含在來自移動(dòng)終端裝置的接收信號(hào)中的已知參考信號(hào)(例如在PHS中的上述PR以及UW)的預(yù)定信號(hào)長(zhǎng)度，分割成接收指向性的收斂為可能的L個(gè)天線變來的2個(gè)天線群(A11，A12，......，A1L)及(A21，A22，......，A2L)，按各個(gè)天線群，實(shí)行圖6的功能框圖中所示的自適應(yīng)陣列處理。關(guān)于各個(gè)天線群自適應(yīng)陣列處理，由于參考圖6已做說明，所以在此不再重復(fù)。
再者，在圖1的本發(fā)明實(shí)施例1中，接收權(quán)向量計(jì)算機(jī)112及212使用上述RLS，SMI等的MMSE(Minimum Mean Square Error)算法來計(jì)算權(quán)向量。
在圖1所示的實(shí)施例1中，由一側(cè)的天線群A11，A12，......，A1L接收的信號(hào)和由接收權(quán)向量計(jì)算機(jī)112計(jì)算的權(quán)向量的復(fù)數(shù)乘積和被送到最大比合成電路18中，用接收權(quán)向量計(jì)算機(jī)112進(jìn)行計(jì)算，后述的權(quán)重信息也被送到最大比合成電路18中。與圖6所示的現(xiàn)有的無線基站系統(tǒng)不同，解調(diào)電路111的輸出不會(huì)被直接送到外部。
還有，由另一側(cè)的天線群A21，A22，......，A2L接收的信號(hào)和由接收權(quán)向量計(jì)算機(jī)212計(jì)算的權(quán)向量的復(fù)數(shù)乘積和被送到最大比合成電路18中，用接收權(quán)向量計(jì)算機(jī)212進(jìn)行計(jì)算的權(quán)重信息也被送到最大比合成電路18中。與圖6所示的現(xiàn)有的無線基站系統(tǒng)不同，解調(diào)電路211的輸出不會(huì)被直接供到外部。
最大比合成電路18，由加法器110及210分別構(gòu)成，把來自特定的移動(dòng)終端裝置的陣列信號(hào)，根據(jù)由接收權(quán)向量計(jì)算機(jī)112及212分別提供的權(quán)重信息進(jìn)行最大比的合成，生成上述來自特定移動(dòng)終端裝置的接收信號(hào)并將其送到解調(diào)電路19中。解調(diào)電路19把送來的接收信號(hào)解調(diào)成位數(shù)據(jù)并送到外部。
以下，關(guān)于最大比合成電路18的工作原理進(jìn)行詳細(xì)說明。
在圖1所示的實(shí)施例1的無線基站系統(tǒng)中，把由一側(cè)的天線群A11，A12，......，A1L接收的信號(hào)作為x11(t)，......，x1L(t)，把由接收權(quán)向量計(jì)算機(jī)112計(jì)算的與各個(gè)天線對(duì)應(yīng)的權(quán)重作為w11，......，w1L，這時(shí)，由加法器110輸出的與一側(cè)的天線群對(duì)應(yīng)的陣列輸出信號(hào)y1(t)就可用下式表示。
y1(t)＝w11x11(t)+…+w1Lx1L(t)這里，把參考信號(hào)作為d(t)時(shí)，由接收權(quán)向量計(jì)算機(jī)112計(jì)算的平方誤差MSE1(KSEMean Square Error)就可用下式表示。
MSE1＝(d(t)-y1(t))2下面，把由另一側(cè)的天線群A21，A22，......，A1L接收的信號(hào)作為x21(t)，......，x2L(t)，把由接收權(quán)向量計(jì)算機(jī)212計(jì)算的與各個(gè)天線對(duì)應(yīng)的權(quán)重作為w21，......，w2L，這時(shí)，由加法器210輸出的與另一側(cè)的天線群對(duì)應(yīng)的陣列輸出信號(hào)y2(t)就可用下式表示。
y2(t)＝w21x21(t)+…+w2Lx2L(t)
這里，把參考信號(hào)作為d(t)時(shí)，由接收權(quán)向量計(jì)算機(jī)212計(jì)算的平方誤差MSE2就可用下式表示。
MSE2＝(d(t)-y2(t))2這里，在物理上，MSE1，MSE2表示希望波以外的信號(hào)成分，其被包含在由分別對(duì)應(yīng)于天線群的自適應(yīng)陣列處理結(jié)果得到的陣列輸出信號(hào)y1(t)，y2(t)中，即，剩余干涉波及噪聲信號(hào)的電力。
從接收權(quán)向量計(jì)算機(jī)112及212分別送到最大比合成電路18中的權(quán)重信息是分別由接收權(quán)向量計(jì)算機(jī)計(jì)算的平方誤差的倒數(shù)，即為1/MSE1，1/MSE2。
最大比合成電路18接收陣列輸出信號(hào)y1(t)，y2(t)以及權(quán)重信息1/MSE1，1/MSE2，并由后述的最大比合成式合成來自特定移動(dòng)終端裝置的接收信號(hào)MRC(t)。
MRC(t)＝y(tǒng)1(t)/MSE1+y2(t)/MSE2這里，把包含在自適應(yīng)陣列輸出信號(hào)中的來自特定移動(dòng)終端裝置的希望波作為S(t)，其以外的信號(hào)分量假設(shè)為噪聲信號(hào)n1(t)，n2(t)時(shí)，各個(gè)自適應(yīng)陣列輸出信號(hào)就可用下式表示。
y1(t)＝S(t)+n1(t)y2(t)＝S(t)+n2(t)還有，在參考信號(hào)期間中，希望波的信號(hào)成分S(t)和參考信號(hào)d(t)相等，由各自的接收權(quán)向量計(jì)算機(jī)計(jì)算的平方誤差MSE就可用下式表示。
MSE1＝｜n1(t)｜2MSE2＝｜n2(t)｜2把這些陣列輸出信號(hào)y1(t)，y2(t)以及平方誤差MSE1，MSE2代入到上述最大比合成式中，求出接收信號(hào)MRC(t)時(shí)，就變?yōu)?a)式。
MRC(t)＝(1/｜n1(t)｜2+1/｜n2(t)｜2)s(t)+n1(t)/｜n 1(t)｜2+n2(t)/｜n 2(t)｜2…(a)下面，對(duì)基于最大比合成電路18由上述最大比合成運(yùn)算合成的接收信號(hào)的信號(hào)對(duì)噪聲的比率SNR(Signal to Noise Ratio)進(jìn)行改善的理由進(jìn)行說明。
例如，在MSE1＝｜n1(t)｜2＝0.1時(shí)，陣列輸出信號(hào)y1(t)的SNR就變?yōu)橄率健?br> 同時(shí)，在MSE2＝｜n2(t)｜2＝0.2時(shí)，陣列輸出信號(hào)y2(t)的SNR就變?yōu)橄率健?br> 如從上述最大比合成運(yùn)算(a)式可理解的那樣，對(duì)于最大比合成而言，希望波的信號(hào)成分S(t)變?yōu)檎穹铣桑肼曅盘?hào)n1(t)，n2(t)變?yōu)殡娏铣伞?br> 把這些具體數(shù)值賦到上述(a)式中時(shí)，信號(hào)成分S(t)的電力就變?yōu)?5×15＝225。同時(shí)，噪聲成分的電力就按下式計(jì)算。
(10*sqrt(0.1))2+(5*sqrt(0.2))2＝100*0.1+25*0.2＝15因此，最大比合成的信號(hào)MRC的SNR由下式計(jì)算出。
10log(225/15)＝10log(15)＝11.8dB由此，最大比合成信號(hào)的SNR與上述MSE的值進(jìn)行比較，就能知道其為良好的值。
還有，由接收權(quán)向量計(jì)算機(jī)112及212計(jì)算的MSE在接收信號(hào)的該帖中也可以是由特定的時(shí)間T平均的平均值。
這時(shí)的MSE1及MSE2，就可用下式表示MSE1＝∑(d(t)-y1(t))2/TMSE2＝∑(d(t)-y2(t))2/T如上所述，在本發(fā)明的實(shí)施例1中，把無線基站系統(tǒng)的全部天線(2L個(gè))由參考信號(hào)長(zhǎng)度分割成接收指向性的收斂為可能的天線個(gè)數(shù)(L個(gè))的天線群，按各個(gè)天線群進(jìn)行自適應(yīng)陣列處理，從其結(jié)果得到的陣列輸出信號(hào)由反映自適應(yīng)陣列處理精度的權(quán)重信息(例如參考信號(hào)和陣列輸出信號(hào)的平方誤差的倒數(shù))進(jìn)行最大比的合成，所以，用限制的參考信號(hào)長(zhǎng)度能使全部天線的接收指向性進(jìn)行收斂。
再者，即使如上所述把全部天線分割成2個(gè)天線群的情況下，根據(jù)考慮了自適應(yīng)陣列處理的權(quán)重信息的2個(gè)陣列輸出的最大比合成，能高精度的合成來自特定移動(dòng)終端裝置的接收信號(hào)。
實(shí)施例2圖2是對(duì)基于本發(fā)明實(shí)施例2的無線基站系統(tǒng)以軟件實(shí)行的自適應(yīng)陣列處理的功能進(jìn)行說明的功能框圖。圖1所示的構(gòu)成，除去以下的點(diǎn)，與圖1所示的實(shí)施例1的構(gòu)成是相同的，有關(guān)相同部分的說明就不在重復(fù)。
即，在圖2所示的構(gòu)成中，選擇電路20替代了圖1中實(shí)施例1的最大比合成電路18及解調(diào)電路19。
在圖1的實(shí)施例1的構(gòu)成中，對(duì)應(yīng)于各自的天線群，由最大比合成電路把解調(diào)成位數(shù)據(jù)前的陣列輸出信號(hào)進(jìn)行合成，雖然其合成輸出由解調(diào)電路10解調(diào)為位數(shù)據(jù)，但是在圖2的實(shí)施例2的構(gòu)成中，把對(duì)應(yīng)于各自的天線群的陣列輸出的被解調(diào)的位數(shù)據(jù)送到選擇電路20中。
在選擇電路20中，與圖1的實(shí)施例1的情況一樣，接收權(quán)向量計(jì)算機(jī)112及212分別提供作為權(quán)重信息的1/MSE1，1/MSE2。
圖3為說明由DSP實(shí)現(xiàn)的選擇電路20的工作原理的流程圖。下面參照?qǐng)D3，說明圖2的選擇電路20的工作原理。
首先，由接收權(quán)向量計(jì)算機(jī)112及212分別計(jì)算權(quán)向量，把對(duì)應(yīng)于各自的天線群的陣列輸出y(t)和權(quán)重信息1/MSE1輸出到選擇電路20中(步驟S1)。
其次，選擇電路20選擇權(quán)重信息大(即，平方誤差MSE較小)的一側(cè)的對(duì)應(yīng)于天線群的陣列輸出信號(hào)，并且把來自特定移動(dòng)終端裝置的接收信號(hào)輸出到外部(步驟S2)。
在本實(shí)施例2的選擇電路20中，并沒有進(jìn)行來自各個(gè)天線群的陣列輸出信號(hào)的合成，而是根據(jù)權(quán)重信息，進(jìn)行其中任意一個(gè)信賴性較高的陣列輸出的選擇。因此，在本實(shí)施例2中，能簡(jiǎn)化自適應(yīng)陣列的處理。
再者，上述實(shí)施例1及實(shí)施例2說明了把無線基站系統(tǒng)的全部天線分割成2個(gè)天線群的情形，但是本發(fā)明不只限于如上所述的2分割，如果在各個(gè)天線群中根據(jù)參考信號(hào)長(zhǎng)度可使接收指向性進(jìn)行收斂，那么能實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)天線個(gè)數(shù)進(jìn)行多個(gè)天線群的分割。
圖4，圖5A及圖5B是為說明本發(fā)明的實(shí)施例的效果的功能框圖及發(fā)送指向性的模式圖。下面，參照?qǐng)D5A及圖5B，具體地說明即使增加天線個(gè)數(shù)，如果根據(jù)本發(fā)明能計(jì)算理想的權(quán)向量，就能得到充足的陣列增益，并改善無線基站系統(tǒng)和移動(dòng)終端裝置的發(fā)送指向性以及電波到達(dá)范圍的原理。
圖4是說明本發(fā)明的用全部天線(n個(gè))能收斂權(quán)向量的無線基站系統(tǒng)的發(fā)送系統(tǒng)功能的功能框圖。發(fā)送信號(hào)S(t)由調(diào)制電路17進(jìn)行調(diào)制后，發(fā)送到發(fā)送系統(tǒng)的乘法器MT1，MT2，......，MTn的一側(cè)輸入端。用接收權(quán)向量計(jì)算機(jī)計(jì)算，并把特定移動(dòng)終端裝置作為目標(biāo)的權(quán)向量進(jìn)行復(fù)制并加到這些乘法器中，從各個(gè)乘法器輸出由以下的(1)式～(4)式表示的信號(hào)，并發(fā)送到天線A1，A2，......，An中。
xTX1(t)＝w1*s(t) …(1)xTX2(t)＝w2*s(t) …(2)xTX3(t)＝w3*s(t) …(3)xTXn(t)＝wn*s(t) …(4)從該無線基站系統(tǒng)向特定移動(dòng)終端裝置的下行發(fā)送信號(hào)，由移動(dòng)終端裝置20來接收，把接收信號(hào)向量表示為h11，h12......，h1n時(shí)，由移動(dòng)終端裝置20接收的接收信號(hào)y(t)，就可用下面的(5)式進(jìn)行表示。
y(t)＝h11xTX1(t)+…+h1nxTXn(t)＝(h11w1*+…h(huán)1nwn*)S(t)…(5)這里，根據(jù)上述本發(fā)明的實(shí)施例，構(gòu)成全部天線個(gè)數(shù)n的各個(gè)天線群的個(gè)數(shù)為預(yù)定的參考信號(hào)長(zhǎng)度的1/2以下，作為無線基站系統(tǒng)的整體把接收權(quán)向量進(jìn)行充分地收斂時(shí)，下面的(6)式就成立，對(duì)于移動(dòng)終端裝置20的下行天線增益變?yōu)樽畲蟆?br> (h11w1*+…+h1nwn*)＝1.0…(6)(h11w1*+…+h1nwn*)＜1.0…(7)關(guān)于此情形下發(fā)送指向性的收斂，參照?qǐng)D5A進(jìn)行說明。同時(shí)，圖5A及5B中的箭頭表示從移動(dòng)終端裝置觀看無線基站系統(tǒng)的方向，與箭頭交叉的曲線表示從無線基站系統(tǒng)對(duì)應(yīng)此移動(dòng)終端裝置的下行方向的指向性。
在圖5A中，如上述(6)式所示，如果從無線基站系統(tǒng)的下行方向的天線增益變?yōu)樽畲?，則指向性的峰值朝著移動(dòng)終端裝置，發(fā)送電波的覆蓋范圍被最大限度地?cái)U(kuò)大。
對(duì)此，在無線基站系統(tǒng)中，接收權(quán)向量不充分收斂時(shí)，則上述(7)式成立，對(duì)應(yīng)移動(dòng)終端裝置20的下行天線增益不會(huì)變?yōu)樽畲蟆?br> 關(guān)于此情形下發(fā)送指向性的收斂，參照?qǐng)D5B進(jìn)行說明。在圖5B中，如上述(7)式所示，如果無線基站系統(tǒng)的下行方向的天線增益不變?yōu)樽畲?，則指向性的峰值偏移移動(dòng)終端裝置方向，如圖5A發(fā)送電波的覆蓋范圍不被最大限度地?cái)U(kuò)大。
這樣，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，把無線基站系統(tǒng)全體的天線根據(jù)已知的參考信號(hào)的信號(hào)長(zhǎng)度按可收斂接收指向性的天線個(gè)數(shù)分割成天線群，根據(jù)按多個(gè)天線群中每個(gè)天線群實(shí)行自適應(yīng)陣列處理，由無線基站系統(tǒng)的全部天線使權(quán)向量收斂，由于此構(gòu)成，不是擴(kuò)大已知的參考信號(hào)本身，而是接收指向性的收斂變得較容易，總之能使發(fā)送時(shí)的天線增益增大。
如上所述，基于本發(fā)明，把無線基站系統(tǒng)全體的天線根據(jù)已知的參考信號(hào)的信號(hào)長(zhǎng)度按可收斂接收指向性的天線個(gè)數(shù)分割成天線群，按多個(gè)天線群中每個(gè)天線群實(shí)行自適應(yīng)陣列處理。把由多個(gè)天線群中每個(gè)天線群得到的陣列輸出信號(hào)根據(jù)多個(gè)天線群中每個(gè)天線群的自適應(yīng)陣列處理精度，對(duì)應(yīng)權(quán)重信息進(jìn)行處理，生成來自特定移動(dòng)終端裝置的接收信號(hào)。為此，不是使已知的參考信號(hào)本身的信號(hào)長(zhǎng)度增大，而是使用更多的天線使自適應(yīng)陣列處理變?yōu)榭赡?。因此，它不?huì)使數(shù)據(jù)的總處理量降低，反而使天線增益增大，并能擴(kuò)大發(fā)送電波的到達(dá)范圍。
如上所述，根據(jù)與本發(fā)明相關(guān)的無線基站系統(tǒng)及指向性控制方法，利用限制了信號(hào)長(zhǎng)度的參考信號(hào)，使用更多的天線能進(jìn)行自適應(yīng)陣列處理，因此，它不會(huì)使數(shù)據(jù)的總處理量降低，反而能使天線增益增大，并在無線基站系統(tǒng)中對(duì)擴(kuò)大發(fā)送電波的到達(dá)范圍是有用的。
權(quán)利要求
1.一種利用多個(gè)天線(A11～A1L，A21～A2L)在多個(gè)移動(dòng)終端裝置之間對(duì)信號(hào)進(jìn)行發(fā)送接收的無線基站系統(tǒng)，其特征在于，在包含第1信號(hào)長(zhǎng)度的已知參考信號(hào)和第2信號(hào)長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)信號(hào)的信號(hào)區(qū)間中，區(qū)分上述信號(hào)，根據(jù)第1信號(hào)長(zhǎng)度的已知參考信號(hào)，把上述多個(gè)天線分割成包含能使接收指向性進(jìn)行收斂的天線個(gè)數(shù)的各個(gè)天線的多個(gè)天線群，具有對(duì)應(yīng)上述多個(gè)天線群的每個(gè)天線群進(jìn)行設(shè)置，由對(duì)應(yīng)的上述天線群在接收的信號(hào)中實(shí)行預(yù)定的自適應(yīng)陣列處理，在上述多個(gè)移動(dòng)終端裝置中抽取對(duì)應(yīng)于特定移動(dòng)終端裝置的陣列輸出信號(hào)的同時(shí)，根據(jù)上述自適應(yīng)陣列處理的精度生成權(quán)重信息的多個(gè)自適應(yīng)陣列處理部(MR11～MR1L，110～116，MR21～MR2L，210～216)；以及，根據(jù)由上述多個(gè)自適應(yīng)陣列處理部供給的對(duì)應(yīng)于上述特定移動(dòng)終端裝置的多個(gè)上述陣列輸出信號(hào)以及多個(gè)上述權(quán)重信息，生成來自特定移動(dòng)終端裝置的接收信號(hào)的接收信號(hào)生成部(18，20)。
2.權(quán)利要求1所述的無線基站系統(tǒng)，其特征在于，上述接收信號(hào)生成部包含由對(duì)應(yīng)于上述特定移動(dòng)終端裝置的多個(gè)上述陣列輸出信號(hào)以及多個(gè)上述權(quán)重信息進(jìn)行最大比合成，生成來自上述特定移動(dòng)終端裝置的接收信號(hào)的最大比合成部(18)。
3.權(quán)利要求1所述的無線基站系統(tǒng)，其特征在于，上述接收信號(hào)生成部包含把多個(gè)上述權(quán)重信息進(jìn)行比較，根據(jù)其結(jié)果選擇多個(gè)上述陣列輸出信號(hào)中的任意一個(gè)，將其作為來自上述特定移動(dòng)終端裝置的接收信號(hào)進(jìn)行輸出的選擇部(20)。
4.權(quán)利要求1所述的無線基站系統(tǒng)，其特征在于，上述權(quán)重信息是基于由每個(gè)自適應(yīng)陣列處理部算出的上述陣列輸出與上述參考信號(hào)之間的平方誤差的信息。
5.權(quán)利要求1所述的無線基站系統(tǒng)，其特征在于，還具有根據(jù)上述多個(gè)自適應(yīng)陣列處理部的自適應(yīng)陣列處理結(jié)果，對(duì)于上述特定移動(dòng)終端裝置使發(fā)送信號(hào)的發(fā)送指向性進(jìn)行收斂的指向性收斂部(MT11～MT1L，MT21～MT2L)。
6.權(quán)利要求1所述的無線基站系統(tǒng)，其特征在于，能使接收指向性進(jìn)行收斂的天線個(gè)數(shù)為上述參考信號(hào)的上述第1信號(hào)長(zhǎng)度的1/2以下的個(gè)數(shù)。
7.一種利用多個(gè)天線(A11～A1L，A21～A2L)在多個(gè)移動(dòng)終端裝置之間對(duì)信號(hào)進(jìn)行發(fā)送接收的無線基站系統(tǒng)中的指向性控制方法，其特征在于，在包含第1信號(hào)長(zhǎng)度的已知參考信號(hào)和第2信號(hào)長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)信號(hào)的信號(hào)區(qū)間中，區(qū)分上述信號(hào)，具有根據(jù)上述第1信號(hào)長(zhǎng)度的已知參考信號(hào)，把上述多個(gè)天線分割成包含能使接收指向性進(jìn)行收斂的天線個(gè)數(shù)的各個(gè)天線的多個(gè)天線群的步驟；和在上述多個(gè)天線群的各個(gè)天線群中，由對(duì)應(yīng)的上述天線群在接收的信號(hào)中實(shí)行預(yù)定的自適應(yīng)陣列處理，在上述多個(gè)移動(dòng)終端裝置中抽取對(duì)應(yīng)于特定移動(dòng)終端裝置的陣列輸出信號(hào)的同時(shí)，根據(jù)自適應(yīng)陣列處理的精度生成權(quán)重信息的步驟；以及，根據(jù)對(duì)應(yīng)于上述特定移動(dòng)終端裝置的多個(gè)上述陣列輸出信號(hào)以及多個(gè)上述權(quán)重信息，生成來自上述特定移動(dòng)終端裝置的接收信號(hào)的步驟。
8.權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，上述生成接收信號(hào)的步驟包含由把對(duì)應(yīng)于上述特定移動(dòng)終端裝置的多個(gè)上述陣列輸出信號(hào)以及多個(gè)上述權(quán)重信息進(jìn)行最大比合成，生成來自上述特定移動(dòng)終端裝置的接收信號(hào)的步驟。
9.權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，上述生成接收信號(hào)的步驟包含把多個(gè)上述權(quán)重信息進(jìn)行比較，根據(jù)其結(jié)果選擇多個(gè)上述陣列輸出信號(hào)中的任意一個(gè)，將其作為來自上述特定移動(dòng)終端裝置的接收信號(hào)進(jìn)行輸出的步驟。
10.權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，上述權(quán)重信息是基于由每個(gè)自適應(yīng)陣列處理部算出的上述陣列輸出與上述參考信號(hào)之間的平方誤差的信息。
11.權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，還具有根據(jù)上述自適應(yīng)陣列處理結(jié)果，對(duì)于上述特定移動(dòng)終端裝置使發(fā)送信號(hào)的發(fā)送指向性進(jìn)行收斂的步驟。
12.權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，能使接收指向性進(jìn)行收斂的天線個(gè)數(shù)為上述參考信號(hào)的第1信號(hào)長(zhǎng)度1/2以下的個(gè)數(shù)。
全文摘要
按參考信號(hào)長(zhǎng)度能使接收指向性進(jìn)行收斂的天線個(gè)數(shù)，把無線基站系統(tǒng)全體的天線分割成2個(gè)天線群。根據(jù)對(duì)應(yīng)于各個(gè)天線群的接收權(quán)向量計(jì)算機(jī)(112，212)進(jìn)行自適應(yīng)陣列處理，把對(duì)應(yīng)的陣列輸出送到最大比合成電路(18)中。最大比合成電路(18)根據(jù)從接收權(quán)向量計(jì)算機(jī)(112，212)輸出的權(quán)重信息，將對(duì)應(yīng)于2個(gè)天線群的陣列輸出進(jìn)行最大比合成。
文檔編號(hào)H04B7/26GK1494773SQ0182306
公開日2004年5月5日 申請(qǐng)日期2001年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月21日
發(fā)明者土居義晴 申請(qǐng)人:三洋電機(jī)株式會(huì)社