專利名稱：一種用于切換波束型智能天線系統(tǒng)的波束判決方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信系統(tǒng)的接收方法與裝置，特別涉及一種用于切換波束型智能天線系統(tǒng)的波束判決方法和裝置。
背景技術(shù)：
在無線通信系統(tǒng)中，用戶設(shè)備與基站通過無線信道傳播信號。與有線信道相比，無線信道環(huán)境較為惡劣，存在衰落、多徑等諸多干擾，所以無線通信系統(tǒng)中的信號接收處理方法一直是直接影響系統(tǒng)性能的一個決定因素。
碼分多址(Code Division Multiple Access，以下簡稱為CDMA)系統(tǒng)作為一種無線通信系統(tǒng)，也具有無線通信系統(tǒng)的上述特征。而且在該系統(tǒng)中，多個用戶在同一時刻共用同一頻點發(fā)射信號，所以還存在自干擾，即不同用戶相互之間干擾，又稱多址干擾(Multiple Access Interference，簡稱為MAI)，從而使無線信號的接收更加困難。但是由于CDMA系統(tǒng)具有系統(tǒng)容量大、頻譜利用率高、背景噪聲抑制能力強以及保密性好等特點，所以正逐漸成為無線通信的主流技術(shù)之一。
為了提高無線信號的接收能力從而增加系統(tǒng)的容量，傳統(tǒng)上采用時間分集、天線分集等技術(shù)。采用這些技術(shù)雖然已經(jīng)取得了一定的效果，但是技術(shù)的發(fā)展和實際應(yīng)用的需求對于系統(tǒng)無線信號接收提出了更高的要求。近年來，隨著多用戶檢測(MultiUser Detection，簡稱為MDI)技術(shù)、自適應(yīng)均衡技術(shù)以及智能天線(Smart Antenna)技術(shù)的發(fā)展，為進(jìn)一步提高CDMA系統(tǒng)對于無線信號的接收性能提供了可能。其中，智能天線技術(shù)來源于軍事技術(shù)中的陣列天線(Array Antenna)技術(shù)，屬于一種通過空間信息區(qū)別不同用戶的空間分集方法，它通過數(shù)字信號處理，使天線陣為每個用戶自適應(yīng)地進(jìn)行波束賦形，相當(dāng)于為每個用戶形成了一個可跟蹤它的高增益天線。
如圖1所示，一個典型的智能天線系統(tǒng)可以分為三大部分信號接收單元、波束形成單元以及權(quán)值確定單元，以下分別加以描述。
信號接收單元10包括天線陣列(由天線陣元1011～101N構(gòu)成)以及與每個天線陣元對應(yīng)的射頻通道1021～102N。多個天線陣元按照一定的幾何關(guān)系構(gòu)成天線陣列，分別獨立接收空中無線信號。為了保證這些信號可以用于后續(xù)處理，要求這些天線陣元具有相關(guān)性，如此各個相鄰陣元之間的距離一般設(shè)置為所接收射頻信號波長的一半左右。各個射頻通道與天線陣元相對應(yīng)，完成對于天線陣元輸出信號的放大與解調(diào)。信號接收單元的輸入為空中無線信號，輸出為具有相關(guān)關(guān)系的經(jīng)過解調(diào)的復(fù)信號X1～XN。
波束形成單元11用于為每個用戶進(jìn)行波束賦形，它包括復(fù)數(shù)乘法器組(由復(fù)數(shù)乘法器1111～111N組成)以及復(fù)數(shù)加法器112。復(fù)數(shù)乘法器組中的復(fù)數(shù)乘法器1111～111N完成信號接收單元10輸出的解調(diào)后信號與權(quán)值確定單元提供的對應(yīng)權(quán)值ωi(i＝1，2……N)之間的乘法運算并將信號輸出至復(fù)數(shù)加法器。復(fù)數(shù)加法器對復(fù)數(shù)乘法器的輸出結(jié)果求和并輸出信號r。輸出信號r一方面作為整個智能天線系統(tǒng)的輸出，另一方面還提供給權(quán)值確定單元12。
權(quán)值確定單元12確定波束形成單元11中各個復(fù)數(shù)乘法器作乘法運算時用到的對應(yīng)權(quán)值ωi，其輸入為信號接收單元10各射頻通道的輸出X1～XN和波束形成單元的輸出r，輸出為權(quán)值ωi。該單元是智能天線系統(tǒng)的核心部分，其輸出權(quán)值的質(zhì)量將直接影響整個智能天線系統(tǒng)輸出信號r的質(zhì)量。
智能天線系統(tǒng)按照待處理信號中心頻率的大小可以分為中頻智能天線系統(tǒng)和基帶智能天線系統(tǒng)兩大類。在中頻智能天線系統(tǒng)中，信號接收單元各個射頻通道的輸出X1～XN和波束形成單元的輸出r的中心頻率屬中頻信號。其處理方法是不區(qū)分用戶。采用這種類型的智能天線系統(tǒng)可以形成“智能小區(qū)”(Smart Cell)，通過調(diào)節(jié)小區(qū)的覆蓋區(qū)域來提高系統(tǒng)的接收質(zhì)量。在基帶智能天線系統(tǒng)中，信號接收單元各個射頻通道的輸出X1～XN和波束形成單元的輸出r的中心頻率屬于基帶信號。其處理方法是可以區(qū)別或者不區(qū)分用戶，但是一般采用區(qū)別用戶的處理方法。采用這種類型的智能天線系統(tǒng)可對不同的用戶形成對應(yīng)的接收波束，從而獲得更加良好的接收性能。
CDMA系統(tǒng)由于在同一個時刻和同一個頻點存在多個發(fā)射信號的不同用戶，所以如果采用不區(qū)別用戶的中頻型智能天線系統(tǒng)，則接收效果不佳。而如果采用區(qū)別用戶的基帶型智能天線系統(tǒng)，則接收效果一般優(yōu)于中頻型智能天線系統(tǒng)。所以對于CDMA系統(tǒng)，一般采用基帶型智能天線系統(tǒng)來提高接收質(zhì)量。
基帶型智能天線系統(tǒng)按照權(quán)值確定方法的不同可以分為切換波束(SwitchBeamed)型智能天線系統(tǒng)、到達(dá)方向角(DOA，Direction Of Arrived)型智能天線系統(tǒng)以及自適應(yīng)(Adaptive)型智能天線系統(tǒng)三種類型。
切換波束型智能天線系統(tǒng)利用天線陣列預(yù)先形成多個窄的定向波束，分別指向各個方向，相當(dāng)于用N個天線覆蓋N個角區(qū)域。當(dāng)移動用戶發(fā)生移動時，這種類型的智能天線系統(tǒng)通過檢測信號強度確定用戶位置所屬的波束，然后利用預(yù)先存儲的與各個波束對應(yīng)的權(quán)值對該用戶完成波束賦形以獲得最佳的輸出信號，即切換至用戶位置所屬的波束。如圖2所示，典型的切換波束型智能天線系統(tǒng)的權(quán)值確定單元由波束信號質(zhì)量指標(biāo)計算模塊、波束判決模塊以及權(quán)值查找模塊三部分構(gòu)成，其中，接收信號由各個波束的信號分量構(gòu)成并且各個分量的質(zhì)量指標(biāo)V1、V2……VM是不同的，這些分量的信號質(zhì)量指標(biāo)由波束信號質(zhì)量指標(biāo)計算裝置計算確定；波束判決裝置根據(jù)信號質(zhì)量指標(biāo)V1、V2……VM確定用戶位置所屬的波束并輸出該波束的對應(yīng)標(biāo)號Index；權(quán)值查找裝置根據(jù)波束的標(biāo)號查找出相應(yīng)的權(quán)值ω1、ω2……，ωN，該裝置一般可用查找表或者數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)。
圖3為切換波束智能天線系統(tǒng)的天線方向示意圖。點O(30)為基站位置，311和312為兩個確定的波束區(qū)域I與波束區(qū)域II，它們之間具有部分共同覆蓋的區(qū)域III。如果用戶方向位于波束I的中心線，即位于圖中A位置321，則其屬于波束I，換句話說，基站天線陣列接收的該用戶信號中對應(yīng)該波束I的信號分量的質(zhì)量指標(biāo)最優(yōu)，因此對該用戶采用波束I；如果用戶方向位于兩個波束交接點與基站連線上，即位于圖中B位置322，則從理論上講，基站天線陣列接收的該用戶信號中對應(yīng)該波束I和II的信號分量的質(zhì)量指標(biāo)是相等的，因此用戶可以屬于波束I也可以是波束II。但是考慮到噪聲等因素的影響，波束I和II的信號分量的信號質(zhì)量指標(biāo)41和42將會如圖4所示圍繞理想值40隨時間波動。如果按照孰大孰優(yōu)的原則，即選定信號質(zhì)量指標(biāo)41和42中較大值對應(yīng)的波束作為用戶位置所屬波束，則勢必造成用戶所屬波束如圖4所示在I與II之間頻繁切換，而且隨著噪聲的增加，切換頻率也將隨之增大。考慮到一般的切換波束型智能天線被直接用于下行發(fā)射，這種頻繁切換可能使用戶設(shè)備不斷進(jìn)行軟/更軟切換，從而大量消耗系統(tǒng)資源，增加了系統(tǒng)成本。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的是提供一種用于切換波束型智能天線系統(tǒng)的波束判決方法，它可在對波束內(nèi)信號較強的用戶影響不大的前提下，減少波束交界處用戶的切換次數(shù)并且在用戶位置改變時完成波束切換。
按照本發(fā)明的用于切換波束型智能天線系統(tǒng)的波束判決方法，所述智能天線系統(tǒng)接收包含對應(yīng)各波束的信號分量的每個用戶信號并計算各信號分量的信號質(zhì)量指標(biāo)，其中，當(dāng)系統(tǒng)確定每個用戶位置所屬波束時執(zhí)行以下步驟(1)將設(shè)定數(shù)量的若干等間隔時刻上每個波束作為最優(yōu)波束的最優(yōu)出現(xiàn)次數(shù)分別累計，其中，所述最優(yōu)波束為每一時刻具有最佳信號質(zhì)量指標(biāo)的信號分量所對應(yīng)的波束；以及(2)將最大的最優(yōu)出現(xiàn)次數(shù)與預(yù)先設(shè)定的第一閾值比較，如果所述最大的最優(yōu)出現(xiàn)次數(shù)小于預(yù)先設(shè)定的第一閾值并且用戶位置當(dāng)前所屬波束的最優(yōu)出現(xiàn)次數(shù)大于或等于預(yù)先設(shè)定的第二閾值，或者所述最大的最優(yōu)出現(xiàn)次數(shù)小于預(yù)先設(shè)定的第二閾值，則確定用戶位置仍然屬于當(dāng)前所屬波束，否則，確定用戶位置屬于具有最大最優(yōu)出現(xiàn)次數(shù)的波束，其中，所述第一閾值大于所述第二閾值。
因此本發(fā)明的另一個目的是提供一種用于切換波束型智能天線系統(tǒng)的波束判決裝置，它可在對波束內(nèi)信號較強的用戶影響不大的前提下，減少波束交界處用戶的切換次數(shù)并且在用戶位置改變時完成波束切換。
按照本發(fā)明的用于切換波束型智能天線系統(tǒng)的波束判決裝置，所述智能天線系統(tǒng)的權(quán)值確定單元由波束信號質(zhì)量指標(biāo)計算裝置、波束判決裝置以及權(quán)值查找裝置組成，波束信號質(zhì)量指標(biāo)計算裝置計算每個用戶信號中對應(yīng)各波束的信號分量的信號質(zhì)量指標(biāo)，權(quán)值查找裝置根據(jù)波束判決裝置確定的用戶位置所屬波束查找相應(yīng)的權(quán)值，其中，所述波束判決裝置包含最優(yōu)波束選擇單元，其從所述波束信號質(zhì)量指標(biāo)計算裝置計算得到的每一時刻各波束對應(yīng)信號分量的信號質(zhì)量指標(biāo)中選擇具有最佳信號質(zhì)量指標(biāo)的信號分量所對應(yīng)的波束作為該時刻的最優(yōu)波束；統(tǒng)計處理單元，其對設(shè)定數(shù)量的若干等間隔時刻上所述最優(yōu)波束選擇單元選定的最優(yōu)波束出現(xiàn)次數(shù)分別進(jìn)行累計以確定各波束在該若干等間隔時刻上的最優(yōu)出現(xiàn)次數(shù)；以及波束判決單元，將統(tǒng)計處理單元得到的各波束最優(yōu)出現(xiàn)次數(shù)中的最大最優(yōu)出現(xiàn)次數(shù)與預(yù)先設(shè)定的第一閾值比較，如果最大的最優(yōu)出現(xiàn)次數(shù)小于預(yù)先設(shè)定的第一閾值并且用戶位置當(dāng)前所屬波束的最優(yōu)出現(xiàn)次數(shù)大于或等于預(yù)先設(shè)定的第二閾值，或者所述最大的最優(yōu)出現(xiàn)次數(shù)小于預(yù)先設(shè)定的第二閾值，則確定用戶位置屬于當(dāng)前所屬波束，否則，確定用戶位置屬于具有最大最優(yōu)出現(xiàn)次數(shù)的波束，其中，所述第一閾值大于所述第二閾值。
由上可見，由于采用雙閾值來判斷是否需要切換波束，因此可以避免或減少用戶在兩個波束交疊區(qū)域時波束的頻繁切換，降低了系統(tǒng)成本并且提高了系統(tǒng)的可靠性。


通過以下結(jié)合附圖對本發(fā)明較佳實施例的描述，可以進(jìn)一步理解本發(fā)明的各種目標(biāo)、優(yōu)點和特點，其中圖1為智能天線系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為切換波束智能天線系統(tǒng)中權(quán)值確定裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為切換波束智能天線系統(tǒng)的天線方向示意圖；圖4為用戶位于圖3中位置B處時基站智能天線接收到的信號中波束I和II分量的信號質(zhì)量指標(biāo)隨時間的變化曲線圖；圖5為權(quán)值確定過程的流程圖，該過程包含了按照本發(fā)明的波束判決方法較佳實施例；以及圖6為按照本發(fā)明的波束判決裝置較佳實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
以下以圖4為例描述各波束信號分量的噪聲特性。假設(shè)一段時間
內(nèi)測得的波束I對應(yīng)信號分量的信號質(zhì)量指標(biāo)優(yōu)于波束II對應(yīng)信號分量的信號質(zhì)量指標(biāo)的時間為t12，測得的波束II對應(yīng)信號分量的信號質(zhì)量指標(biāo)優(yōu)于波束I對應(yīng)信號分量的信號質(zhì)量指標(biāo)的時間為t21，兩個波束I和II的噪聲是獨立同分布的，則可以從數(shù)學(xué)上證明t12＝t21＝T/2。根據(jù)研究證實，各波束的信號分量內(nèi)的噪聲是獨立同分布的，因此對于圖4中兩個波束I和II的情形，當(dāng)在一定時間段內(nèi)以固定速率采樣測量兩個波束的信號分量的信號質(zhì)量指標(biāo)時，所測得的各波束信號質(zhì)量指標(biāo)的分布與用戶位置存在如下的對應(yīng)關(guān)系當(dāng)用戶位置為A或者用戶信號到達(dá)基站天線的角度處于波束I較集中的位置A時，每次測得的信號質(zhì)量指標(biāo)中波束I的信號質(zhì)量指標(biāo)最優(yōu)出現(xiàn)次數(shù)最多，換句話說，該出現(xiàn)次數(shù)占總采樣次數(shù)的比例最高，其他出現(xiàn)次數(shù)較小的波束的信號視為噪聲影響；當(dāng)用戶位置為B或者用戶信號到達(dá)基站天線的角度處于兩個波束I和II的交界處B時，每次測得的信號質(zhì)量指標(biāo)中波束I和波束II的信號質(zhì)量指標(biāo)最優(yōu)或最大的出現(xiàn)次數(shù)幾乎相等并且占總采樣次數(shù)的比例較高，其他出現(xiàn)次數(shù)較小的波束的信號視為噪聲影響；當(dāng)用戶信號到達(dá)基站天線的角度處于兩個波束I和II的交界III處但是偏向一個波束I的中心位置(即A和B之間)時，每次測得的信號質(zhì)量指標(biāo)中波束I和波束II的信號質(zhì)量指標(biāo)最優(yōu)或最大的出現(xiàn)次數(shù)占總采樣次數(shù)的比例較高，而其他出現(xiàn)次數(shù)較小的波束的信號視為噪聲影響，但是波束I信號質(zhì)量指標(biāo)最優(yōu)或最大的出現(xiàn)次數(shù)大于波束II信號質(zhì)量指標(biāo)最優(yōu)或最大的出現(xiàn)次數(shù)。
根據(jù)各波束信號質(zhì)量指標(biāo)的分布與用戶位置的上述對應(yīng)關(guān)系，本發(fā)明的波束判決方法只有當(dāng)以固定采樣速率測得的一段時間內(nèi)波束的信號質(zhì)量指標(biāo)最優(yōu)出現(xiàn)次數(shù)發(fā)生明顯變化并且該對應(yīng)波束不是用戶位置所屬當(dāng)前波束時，才確定將用戶位置所屬波束切換至信號質(zhì)量指標(biāo)最優(yōu)出現(xiàn)次數(shù)最多的波束，否則，保持當(dāng)前用戶位置所屬波束不變，由此明顯降低了波束切換次數(shù)。為了判斷信號質(zhì)量指標(biāo)最優(yōu)出現(xiàn)次數(shù)是否發(fā)生明顯變化，本發(fā)明引入雙閾值作為判據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，即，如果波束的信號質(zhì)量指標(biāo)最優(yōu)出現(xiàn)次數(shù)都小于一個較大的閾值并且當(dāng)前用戶位置所屬波束的信號質(zhì)量指標(biāo)最優(yōu)出現(xiàn)次數(shù)大于或等于另一個較小的閾值時，或者波束的信號質(zhì)量指標(biāo)都小于較小的第二閾值，則視為未發(fā)生明顯變化，只有當(dāng)某一波束的信號質(zhì)量指標(biāo)最優(yōu)出現(xiàn)次數(shù)都大于或等于該較大的閾值，或者雖然沒有超過較大的閾值但是當(dāng)前用戶位置所屬波束的信號質(zhì)量指標(biāo)最優(yōu)出現(xiàn)次數(shù)小于另一較小的閾值時，才視為發(fā)生明顯變化。上述第一閾值和第二閾值的具體數(shù)值可以根據(jù)無線通信系統(tǒng)的實際情況，通過仿真確定。
圖5為權(quán)值確定過程的流程圖，該過程包含了按照本發(fā)明的波束判決方法較佳實施例。如圖5所示，在步驟1.1，智能天線系統(tǒng)通過天線陣列接收每個用戶的無線信號，并向相應(yīng)的射頻通道輸出射頻信號；隨后，在步驟1.2，各個射頻通道將輸入的射頻信號進(jìn)行功率放大、通道校正、解調(diào)以及匹配濾波處理并向權(quán)值確定單元和波束形成單元輸出待處理的基帶信號。以下是權(quán)值確定過程。在步驟2.1，轉(zhuǎn)換為基帶信號的每個用戶信號包含了對應(yīng)每個波束的信號分量，首先由權(quán)值確定單元計算等間隔的每一時刻各個波束的信號分量的信號質(zhì)量指標(biāo)并選取信號質(zhì)量指標(biāo)最優(yōu)的信號分量對應(yīng)的波束作為最優(yōu)波束；隨后在步驟2.2，對該最優(yōu)波束的標(biāo)號進(jìn)行分類計數(shù)，即，將標(biāo)號相同的最優(yōu)波束的出現(xiàn)次數(shù)累加；接著在步驟2.3，判斷總的計數(shù)次數(shù)(也即采樣次數(shù))是否達(dá)到規(guī)定次數(shù)，由于采樣速率是固定的，因此也即判斷采樣時間是否滿足設(shè)定長度；如果計數(shù)次數(shù)未到達(dá)規(guī)定次數(shù)，則返回步驟2.1，否則，進(jìn)入步驟2.4，對分類計數(shù)的結(jié)果按照大小進(jìn)行排序；接著在步驟2.5，判斷最大計數(shù)值(即最大的最優(yōu)波束出現(xiàn)次數(shù))是否大于閾值門限N1，如果最大計數(shù)值大于或等于閾值門限N1，則進(jìn)入步驟2.6，選定具有該最大計數(shù)值的波束作為確定權(quán)值的波束；隨后在步驟2.7，權(quán)值確定單元根據(jù)上述具有該最大計數(shù)值的波束的標(biāo)號，通過查表獲取相應(yīng)的權(quán)值并在提供給步驟2.8完成波束成形后返回步驟1.1，從而開始新一輪的權(quán)值確定過程。如果最大計數(shù)值小于閾值門限N1，則在步驟2.9中，判斷是否不存在大于或等于閾值門限N2的計數(shù)值，其中，閾值N2小于N1。如果不存在大于或等于閾值門限N2的計數(shù)值，則進(jìn)入步驟2.12，選取當(dāng)前所屬波束作為確定權(quán)值的波束并進(jìn)入步驟2.7，否則，在步驟2.10中從排序后的分類計數(shù)中選取計數(shù)值大于或等于閾值門限N2的波束并隨后進(jìn)入步驟2.11，判斷計數(shù)值大于或等于閾值門限N2的波束中是否包含用戶位置當(dāng)前所屬波束。如果大于或等于閾值門限N2的波束中包含用戶位置當(dāng)前所屬波束，則進(jìn)入步驟2.12，否則，進(jìn)入步驟2.6，選取具有最大計數(shù)值的波束作為確定權(quán)值的波束。
如上所述，智能天線系統(tǒng)的權(quán)值確定單元由波束信號質(zhì)量指標(biāo)計算裝置、波束判決裝置以及權(quán)值查找裝置組成，波束信號質(zhì)量指標(biāo)計算裝置計算每個用戶信號中對應(yīng)各波束的信號分量的信號質(zhì)量指標(biāo)，權(quán)值查找裝置根據(jù)波束判決裝置確定的用戶位置所屬波束查找相應(yīng)的權(quán)值，本發(fā)明在波束判決裝置中也引入雙閾值判決方式。具體而言，本發(fā)明波束判決裝置的最優(yōu)波束選擇單元從波束信號質(zhì)量指標(biāo)計算裝置計算得到的每一時刻各波束對應(yīng)信號分量的信號質(zhì)量指標(biāo)中選擇具有最佳信號質(zhì)量指標(biāo)的波束作為該時刻的最優(yōu)波束，然后由統(tǒng)計處理單元對一定時段內(nèi)以固定速率測得的若干時刻上所述最大值選擇單元選定的最優(yōu)波束進(jìn)行統(tǒng)計以確定各波束在該若干等間隔時刻上的最優(yōu)出現(xiàn)次數(shù)，最后由波束判決單元將統(tǒng)計處理單元得到的各波束最優(yōu)出現(xiàn)次數(shù)中的最大最優(yōu)出現(xiàn)次數(shù)與預(yù)先設(shè)定的較大的第一閾值比較，如果最大的最優(yōu)出現(xiàn)次數(shù)小于預(yù)先設(shè)定的第一閾值并且用戶位置當(dāng)前所屬波束的最優(yōu)出現(xiàn)次數(shù)大于或等于預(yù)先設(shè)定的較小的第二閾值，則確定用戶位置屬于當(dāng)前所屬波束，否則，確定用戶位置屬于具有最大最優(yōu)出現(xiàn)次數(shù)的波束。
圖6為按照本發(fā)明的波束判決裝置較佳實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。該較佳實施例的波束判決裝置包含最大值選擇單元60、計數(shù)單元61、排序單元62、判決單元63以及控制單元64。最大值選擇單元60以固定速率從波束信號質(zhì)量指標(biāo)計算裝置提供的每一時刻的各個波束信號質(zhì)量指標(biāo)V1、V2……VM中選定信號質(zhì)量指標(biāo)最大或最優(yōu)的波束作為最優(yōu)波束并將該波束的標(biāo)號Indexmax提供給計數(shù)單元62。隨后，計數(shù)單元61對最大值選擇單元提供的標(biāo)號進(jìn)行分類計數(shù)，也即將標(biāo)號相同的最優(yōu)波束的出現(xiàn)次數(shù)累加，當(dāng)分類計數(shù)的總數(shù)達(dá)到規(guī)定數(shù)值時，計數(shù)單元61將計數(shù)結(jié)果(即各個波束作為最優(yōu)波束在規(guī)定計數(shù)次數(shù)內(nèi)出現(xiàn)的次數(shù))N1……NM送至排序單元62。排序單元62對計數(shù)結(jié)果進(jìn)行排序，得到按照大小排列的各個波束作為最優(yōu)波束出現(xiàn)的次數(shù)序列N1′……NM′。該次數(shù)序列被送至判決單元63，在判決單元63完成步驟2.4～步驟2.91或2.92的判決功能并將判決得到的用戶位置所屬波束的標(biāo)號Index輸出至權(quán)值查找裝置。上述最大值選擇單元60、計數(shù)單元61、排序單元62和判決單元63實現(xiàn)的功能都在控制單元64的控制邏輯C0、C1、C2和C3下完成。
根據(jù)計算，在按照本發(fā)明的方法中，數(shù)據(jù)總線和地址總線上的數(shù)據(jù)流量是符號級的(約為15K)，因此可以用諸如數(shù)字信號處理器(DSP)之類的中央處理器來實現(xiàn)本發(fā)明的波束判決裝置，而且這種符號級的數(shù)據(jù)流量幾乎不占用數(shù)據(jù)總線以及地址總線的容量。
值得指出的是，上述信號質(zhì)量指標(biāo)V1、V2……VM包括但不局限于對應(yīng)波束的各信號分量的能量值。
權(quán)利要求
1.一種用于切換波束型智能天線系統(tǒng)的波束判決方法，所述智能天線系統(tǒng)接收包含對應(yīng)各波束的信號分量的每個用戶信號并計算各信號分量的信號質(zhì)量指標(biāo)，其特征在于，當(dāng)系統(tǒng)確定每個用戶位置所屬波束時執(zhí)行以下步驟(1)將設(shè)定數(shù)量的若干等間隔時刻上每個波束作為最優(yōu)波束的最優(yōu)出現(xiàn)次數(shù)分別累計，其中，所述最優(yōu)波束為每一等間隔時刻上具有最佳信號質(zhì)量指標(biāo)的信號分量所對應(yīng)的波束；以及(2)將最大的最優(yōu)出現(xiàn)次數(shù)與預(yù)先設(shè)定的第一閾值比較，如果所述最大的最優(yōu)出現(xiàn)次數(shù)小于預(yù)先設(shè)定的第一閾值并且用戶位置當(dāng)前所屬波束的最優(yōu)出現(xiàn)次數(shù)大于或等于預(yù)先設(shè)定的第二閾值，或者所述最大的最優(yōu)出現(xiàn)次數(shù)小于預(yù)先設(shè)定的第二閾值，則確定用戶位置仍然屬于當(dāng)前所屬波束，否則，確定用戶位置屬于具有最大最優(yōu)出現(xiàn)次數(shù)的波束，其中，所述第一閾值大于所述第二閾值。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)包括以下步驟(1a)將每一時刻具有最佳信號質(zhì)量指標(biāo)的信號分量所對應(yīng)的波束作為該時刻的最優(yōu)波束并使該波束的最優(yōu)出現(xiàn)次數(shù)遞增一次；以及(1b)確定各個波束的最優(yōu)出現(xiàn)次數(shù)總數(shù)是否小于所述設(shè)定數(shù)量，如果小于所述設(shè)定數(shù)量，則返回步驟(1a)，否則進(jìn)入步驟(2)。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，在步驟(1b)進(jìn)入步驟(2)之前包含以下步驟將獲得的各個波束作為最優(yōu)波束的出現(xiàn)次數(shù)進(jìn)行排序。
4.如權(quán)利要求1-3中任意一項所述的方法，其特征在于，所述信號質(zhì)量指標(biāo)為與波束對應(yīng)的各信號分量的能量值。
5.如權(quán)利要求4中任意一項所述的方法，其特征在于，所述第一閾值和第二閾值根據(jù)無線通信系統(tǒng)的性能，通過仿真方法確定。
6.一種用于切換波束型智能天線系統(tǒng)的波束判決裝置，所述智能天線系統(tǒng)的權(quán)值確定單元由波束信號質(zhì)量指標(biāo)計算裝置、波束判決裝置以及權(quán)值查找裝置組成，波束信號質(zhì)量指標(biāo)計算裝置計算每個用戶信號中對應(yīng)各波束的信號分量的信號質(zhì)量指標(biāo)，權(quán)值查找裝置根據(jù)波束判決裝置確定的用戶位置所屬波束查找相應(yīng)的權(quán)值，其特征在于，所述波束判決裝置包含最優(yōu)波束選擇單元，其從所述波束信號質(zhì)量指標(biāo)計算裝置計算得到的每一時刻各波束對應(yīng)信號分量的信號質(zhì)量指標(biāo)中選擇具有最佳信號質(zhì)量指標(biāo)的信號分量所對應(yīng)的波束作為該時刻的最優(yōu)波束；統(tǒng)計處理單元，其對設(shè)定數(shù)量的若干等間隔時刻上所述最優(yōu)波束選擇單元選定的最優(yōu)波束出現(xiàn)次數(shù)分別進(jìn)行累計以確定各波束在該若干等間隔時刻上的最優(yōu)出現(xiàn)次數(shù)；以及波束判決單元，將統(tǒng)計處理單元得到的各波束最優(yōu)出現(xiàn)次數(shù)中的最大最優(yōu)出現(xiàn)次數(shù)與預(yù)先設(shè)定的第一閾值比較，如果最大的最優(yōu)出現(xiàn)次數(shù)小于預(yù)先設(shè)定的第一閾值并且用戶位置當(dāng)前所屬波束的最優(yōu)出現(xiàn)次數(shù)大于或等于預(yù)先設(shè)定的第二閾值，或者所述最大的最優(yōu)出現(xiàn)次數(shù)小于預(yù)先設(shè)定的第二閾值，則確定用戶位置屬于當(dāng)前所屬波束，否則，確定用戶位置屬于具有最大最優(yōu)出現(xiàn)次數(shù)的波束，其中，所述第一閾值大于所述第二閾值。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述統(tǒng)計處理單元包括計數(shù)單元，它將設(shè)定數(shù)量的若干等間隔時刻上所述最優(yōu)波束選擇單元選定的每個波束作為最優(yōu)波束的最優(yōu)出現(xiàn)次數(shù)分別進(jìn)行計數(shù)；排序單元，它將所述計數(shù)單元獲得的各個波束作為最優(yōu)波束的出現(xiàn)次數(shù)計數(shù)值進(jìn)行排序。
8.如權(quán)利要求6或7所述的裝置，其特征在于，所述第一閾值和第二閾值根據(jù)無線通信系統(tǒng)的性能，通過仿真方法確定。
9.如權(quán)利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述信號質(zhì)量指標(biāo)為與波束對應(yīng)的各信號分量的能量值。
10.如權(quán)利要求6或7所述的裝置，其特征在于，最優(yōu)波束選擇單元、統(tǒng)計處理單元和波束判決單元用數(shù)字信號處理器(DSP)實現(xiàn)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于切換波束型智能天線系統(tǒng)的波束判決方法和裝置，它引入雙閾值作為判斷信號質(zhì)量指標(biāo)最優(yōu)出現(xiàn)次數(shù)是否發(fā)生明顯變化的判據(jù)，只有當(dāng)以固定采樣速率測得的一段時間內(nèi)波束的信號質(zhì)量指標(biāo)最優(yōu)出現(xiàn)次數(shù)發(fā)生明顯變化并且該對應(yīng)波束不是用戶位置所屬當(dāng)前波束時，才確定進(jìn)行波束切換，否則，保持當(dāng)前用戶位置所屬波束不變，由此可在對波束內(nèi)信號較強的用戶影響不大的前提下，減少波束交界處用戶的切換次數(shù)并且在用戶位置改變時完成波束切換。
文檔編號H04B7/04GK1479465SQ02136730
公開日2004年3月3日 申請日期2002年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月30日
發(fā)明者吳濤, 濤 吳 申請人:華為技術(shù)有限公司