專(zhuān)利名稱(chēng)：一種固定多波束智能天線(xiàn)的聯(lián)合時(shí)空多徑搜索方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種CDMA系統(tǒng)的基帶接收方法與裝置，特別是一種固定多波束智能天線(xiàn)的聯(lián)合時(shí)空多徑搜索方法與裝置。
背景技術(shù)：
無(wú)線(xiàn)通訊系統(tǒng)用戶(hù)設(shè)備與基站之間的信號(hào)是通過(guò)無(wú)線(xiàn)信道傳播的。由于無(wú)線(xiàn)信道相對(duì)有線(xiàn)信道，性質(zhì)較為惡劣，存在衰落、多徑等諸多干擾，所以無(wú)線(xiàn)通訊系統(tǒng)的無(wú)線(xiàn)信號(hào)接收處理方法一直是直接影響系統(tǒng)性能的一個(gè)決定因素。
CDMA(Code Division Multiple Access，碼分多址)系統(tǒng)作為一種無(wú)線(xiàn)通訊系統(tǒng)，具有無(wú)線(xiàn)通訊系統(tǒng)的以上特征。并且，由于其本身在同一個(gè)時(shí)間和同一個(gè)頻點(diǎn)具有多個(gè)用戶(hù)發(fā)射信號(hào)的特點(diǎn)，所以這種系統(tǒng)還具有自干擾，即不同用戶(hù)相互干擾，多址干擾(MAI，Multiple AccessInterference)的特點(diǎn)，其無(wú)線(xiàn)信號(hào)的接收更加困難。但是由于這種系統(tǒng)具有系統(tǒng)容量大、頻譜利用率高、對(duì)背景噪聲良好的抑制以及保密性好等特點(diǎn)，其逐漸成為無(wú)線(xiàn)通訊的主流技術(shù)之一。
為了達(dá)到CDMA系統(tǒng)無(wú)線(xiàn)信號(hào)的良好接收效果，從而增加系統(tǒng)的容量，在傳統(tǒng)上采用了時(shí)間分集、天線(xiàn)分集等技術(shù)。這些技術(shù)的采用在一定程度上取得了良好的效果，但是技術(shù)的發(fā)展以及實(shí)際應(yīng)用對(duì)于系統(tǒng)無(wú)線(xiàn)信號(hào)的接收提出了更高的要求。近年來(lái)，多用戶(hù)檢測(cè)(MUD，MultiUserDetection)技術(shù)、自適應(yīng)均衡技術(shù)以及智能天線(xiàn)(Smart Antenna)技術(shù)的發(fā)展，為進(jìn)一步提高CDMA系統(tǒng)對(duì)于無(wú)線(xiàn)信號(hào)的接收性能提供了可能。
其中，智能天線(xiàn)技術(shù)來(lái)源于軍事技術(shù)中的陣列天線(xiàn)(Array Antenna)技術(shù)，屬于一種通過(guò)空間信息區(qū)別不同用戶(hù)的空間分集方法。由于無(wú)線(xiàn)通訊系統(tǒng)屬于大用戶(hù)量的、飽和性的無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)，如何將以往在陣列天線(xiàn)技術(shù)發(fā)展中取得的結(jié)果在無(wú)線(xiàn)通訊中加以運(yùn)用是工程師面臨的一個(gè)問(wèn)題。一個(gè)典型的智能天線(xiàn)系統(tǒng)可以分為三個(gè)大的部分信號(hào)接收單元、波束形成單元以及權(quán)值確定單元，如圖1所示。
信號(hào)接收單元(10)依次包括天線(xiàn)陣列(由天線(xiàn)陣元1011-101N構(gòu)成)以及各個(gè)天線(xiàn)陣元對(duì)應(yīng)的射頻通道(1021-102N)。多個(gè)天線(xiàn)陣元按照一定的幾何關(guān)系構(gòu)成天線(xiàn)陣列，分別獨(dú)立進(jìn)行接收空中無(wú)線(xiàn)信號(hào)的工作。為了保證這些信號(hào)可以用于后面的處理，要求它們具有相關(guān)性，如此各個(gè)相鄰陣元之間的距離一般為接收射頻信號(hào)波長(zhǎng)的一半左右。各個(gè)射頻通道與天線(xiàn)陣元相對(duì)應(yīng)，完成對(duì)于天線(xiàn)陣元輸出的信號(hào)的放大與解調(diào)功能。信號(hào)接收單元輸入為空中的無(wú)線(xiàn)信號(hào)，輸出為具有相關(guān)關(guān)系的解調(diào)后的復(fù)信號(hào)(x1-xN)。
波束形成單元(11)依次包括復(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(111i，i＝1，2，……，N)完成輸入的解調(diào)后的信號(hào)與通過(guò)權(quán)值確定單元得到的對(duì)應(yīng)權(quán)值(ωi)之間的乘法運(yùn)算，輸出信號(hào)進(jìn)入復(fù)數(shù)加法器。復(fù)數(shù)加法器進(jìn)行各個(gè)復(fù)數(shù)乘法器輸出結(jié)構(gòu)的求和工作，輸出為波束形成的輸出信號(hào)r。同時(shí)，r作為整個(gè)智能天線(xiàn)系統(tǒng)的輸出，提供給無(wú)線(xiàn)信號(hào)接收系統(tǒng)進(jìn)行后期處理。
權(quán)值確定單元(12)完成確定波束形成單元中各個(gè)復(fù)數(shù)乘法器對(duì)應(yīng)權(quán)值(ωi)的功能。權(quán)值確定單元輸入為信號(hào)接收單元各個(gè)射頻通道的輸出(x1-xN)和波束形成單元的輸出r，輸出為完成波束形成單元中各個(gè)復(fù)數(shù)乘法器對(duì)應(yīng)權(quán)值(ωi)。這個(gè)單元是智能天線(xiàn)系統(tǒng)的核心部分，其輸出權(quán)值的質(zhì)量直接影響整個(gè)智能天線(xiàn)系統(tǒng)輸出信號(hào)r的質(zhì)量。
智能天線(xiàn)系統(tǒng)從待處理信號(hào)的中心頻率上可以分為兩個(gè)大類(lèi)中頻智能天線(xiàn)系統(tǒng)和基帶智能天線(xiàn)系統(tǒng)。
中頻智能天線(xiàn)系統(tǒng)中信號(hào)接收單元各個(gè)射頻通道的輸出和波束形成單元的輸出r的中心頻率為中頻信號(hào)。其處理方法是不區(qū)分用戶(hù)。采用這種類(lèi)型的智能天線(xiàn)系統(tǒng)可以形成“智能小區(qū)”(Smart Cell)，通過(guò)調(diào)節(jié)小區(qū)的覆蓋區(qū)域來(lái)提高系統(tǒng)的接收質(zhì)量。
基帶智能天線(xiàn)系統(tǒng)中信號(hào)接收單元各個(gè)射頻通道的輸出(x1-xN)和波束形成單元的輸出r的中心頻率為基帶信號(hào)。其處理方法是可以區(qū)別或者不區(qū)分用戶(hù)，但是一般采用區(qū)別用戶(hù)的處理方法。采用這種類(lèi)型的智能天線(xiàn)系統(tǒng)可以對(duì)于不同的用戶(hù)形成對(duì)應(yīng)的接收波束，獲得更加良好的接收性能。
CDMA系統(tǒng)在同一個(gè)時(shí)刻、同一個(gè)頻點(diǎn)存在多個(gè)不同用戶(hù)同時(shí)發(fā)射信號(hào)。所以采用不區(qū)別用戶(hù)的中頻型智能天線(xiàn)系統(tǒng)，取得的接收效果不佳。而采用區(qū)別用戶(hù)的基帶型智能天線(xiàn)系統(tǒng)，獲得的接收效果一般優(yōu)于中頻型智能天線(xiàn)系統(tǒng)。所以，對(duì)于CDMA系統(tǒng)，一般采用基帶型智能天線(xiàn)系統(tǒng)提高接收質(zhì)量。
基帶型智能天線(xiàn)系統(tǒng)從確定權(quán)值的方法上可以分為三個(gè)大類(lèi)開(kāi)關(guān)波束(Switch Beamed)型智能天線(xiàn)系統(tǒng)、到達(dá)方向角(DOA，DirectionOf Arrived)型智能天線(xiàn)系統(tǒng)以及自適應(yīng)(Adaptive)型智能天線(xiàn)系統(tǒng)。
開(kāi)關(guān)波束型智能天線(xiàn)系統(tǒng)在使用前，首先需要將小區(qū)劃分為若干波束區(qū)域并且保存各個(gè)波束對(duì)應(yīng)的權(quán)值。在工作時(shí)，這種類(lèi)型的智能天線(xiàn)系統(tǒng)針對(duì)用戶(hù)信號(hào)判斷用戶(hù)屬于哪個(gè)確定的波束，利用對(duì)應(yīng)權(quán)值對(duì)該用戶(hù)進(jìn)行波束形成，得到輸出信號(hào)。典型的開(kāi)關(guān)波束型智能天線(xiàn)系統(tǒng)的權(quán)值確定單元可以分為三個(gè)模塊波束信號(hào)質(zhì)量指標(biāo)計(jì)算模塊、波束判決模塊以及權(quán)值查找模塊，如圖2所示。波束信號(hào)質(zhì)量指標(biāo)計(jì)算模塊完成對(duì)各個(gè)確定的波束內(nèi)信號(hào)質(zhì)量指標(biāo)的結(jié)算，輸出對(duì)應(yīng)波束的信號(hào)質(zhì)量指標(biāo)(V1，V2，……，VM)；波束判決模塊通過(guò)這些信號(hào)質(zhì)量指標(biāo)，判決對(duì)應(yīng)用戶(hù)位于哪個(gè)波束內(nèi)，輸出該波束對(duì)應(yīng)標(biāo)號(hào)(Index)；權(quán)值查找模塊實(shí)際一般用查找表或者數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)，完成對(duì)應(yīng)波束標(biāo)號(hào)的計(jì)算權(quán)值的獲得，輸出為波束形成單元對(duì)應(yīng)的權(quán)值(ω1，ω2，……，ωN)。一個(gè)典型的理想波束形狀以及波束之間的關(guān)系如圖3所示。點(diǎn)O(30)為基站位置。兩個(gè)確定的波束區(qū)域I(311)與波束區(qū)域II(312)，它們之間具有部分共同覆蓋的區(qū)域(III)。對(duì)于這樣的波束圖樣，不同位置的、到達(dá)基站天線(xiàn)陣列信號(hào)強(qiáng)度相同的用戶(hù)信號(hào)的系統(tǒng)處理增益是不同的。位于波束中心線(xiàn)的用戶(hù)，即對(duì)應(yīng)圖中A位置(321)，處理增益最大；而位于兩個(gè)波束交接點(diǎn)與基站連線(xiàn)上的用戶(hù)，即對(duì)應(yīng)圖中B位置(321)，處理增益則最小。開(kāi)關(guān)波束型智能天線(xiàn)系統(tǒng)是傳統(tǒng)多扇區(qū)空間分集的一種推廣，具有性能可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和實(shí)現(xiàn)代價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)。但是，由于一般實(shí)現(xiàn)的波束覆蓋角度都較大，這種系統(tǒng)的處理增益有限。并且，這類(lèi)系統(tǒng)僅僅能夠提供用戶(hù)信號(hào)的幅度增益，無(wú)法提供相角校正。
到達(dá)方向角型智能天線(xiàn)系統(tǒng)中，首先利用各個(gè)天線(xiàn)陣元之間接收信號(hào)之間的相關(guān)性關(guān)系，提取用戶(hù)信號(hào)的到達(dá)角度信息，再利用角度信息構(gòu)造輸出為波束形成單元對(duì)應(yīng)的權(quán)值(ω1，ω2，……，ωN)。這類(lèi)智能天線(xiàn)系統(tǒng)是目前學(xué)術(shù)研究的熱點(diǎn)之一，具有相對(duì)較小的波束覆蓋角度以及相應(yīng)的較大信號(hào)處理增益。但是，由于這類(lèi)方法一般計(jì)算相對(duì)復(fù)雜，一般都需要進(jìn)行矩陣運(yùn)算，所以系統(tǒng)相對(duì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、實(shí)現(xiàn)成本較高。
自適應(yīng)(Adaptive)型智能天線(xiàn)系統(tǒng)，采用了自適應(yīng)學(xué)習(xí)方法的思想?；谝欢?zhǔn)則，在依靠當(dāng)前輸入信號(hào)以及理想信號(hào)的偏差獲得的優(yōu)化方向上，逐次改變系統(tǒng)當(dāng)前的權(quán)值(ω1，ω2，……，ωN)，使得系統(tǒng)不斷優(yōu)化，處理增益不斷提高。這種類(lèi)型的系統(tǒng)的波束形成是逐漸優(yōu)化的，可能形成中心對(duì)準(zhǔn)用戶(hù)并且覆蓋角度較小的波束。而且對(duì)于信號(hào)的角度這種方法也可以校正。并且，該方法本身可能帶來(lái)形成的波束的零陷(接收信號(hào)增益為0，即該方向信號(hào)被完全抑制)對(duì)準(zhǔn)最強(qiáng)干擾的附加效果。所以，這種類(lèi)型的智能天線(xiàn)系統(tǒng)信號(hào)的處理效果最好，增益最大。但是，由于這種處理方法可能需要矩陣運(yùn)算(與選取的準(zhǔn)則有關(guān))，運(yùn)算量相對(duì)較大，并且這種運(yùn)算量會(huì)隨著系統(tǒng)中采用的陣元數(shù)目的增加而急劇增大。而且，這種方法的收斂速度也會(huì)降低，并且這種運(yùn)算量會(huì)隨著系統(tǒng)中采用的陣元數(shù)目的增加而急劇降低。這樣帶來(lái)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，以及實(shí)現(xiàn)成本較高的缺點(diǎn)。
實(shí)際上，無(wú)論那種類(lèi)型的基帶型智能天線(xiàn)系統(tǒng)，都是利用各個(gè)天線(xiàn)陣元接收信號(hào)之間既不完全相同又具有一定相關(guān)性的特點(diǎn)，通過(guò)信號(hào)處理方法提取信號(hào)空間信息(明顯的或者隱含的)，并且對(duì)各個(gè)接收的信號(hào)加以校正合并，以達(dá)到所需的信號(hào)增益的目的。
在移動(dòng)通信中存在多徑傳輸?shù)默F(xiàn)象，即信號(hào)從發(fā)射機(jī)發(fā)射經(jīng)過(guò)多條傳輸路徑到達(dá)接收機(jī)。每條徑有不同的傳輸延時(shí)，不同的衰落及不同的相位，其多路接收信號(hào)混合到達(dá)接收機(jī)時(shí)可造成多徑衰落現(xiàn)象。多徑的情況如圖4所示，圖中橫向?yàn)闀r(shí)間方向，各個(gè)峰值(401-406)表示多徑出現(xiàn)的時(shí)間以及強(qiáng)度。其中，各個(gè)多徑的峰值位置(相對(duì)圖中的時(shí)間)是十分容易識(shí)別的。
在實(shí)際的CDMA系統(tǒng)中，由于碼的長(zhǎng)度、碼的非理想性、系統(tǒng)的非完全同步以及噪聲等因素的綜合影響，實(shí)際系統(tǒng)的多徑情況如圖4所示。圖中橫向?yàn)闀r(shí)間方向，各個(gè)理想峰值(401-406)表示多徑出現(xiàn)的時(shí)間以及強(qiáng)度。而實(shí)際中獲得的能量隨時(shí)間變化情況為圖5所示。對(duì)于圖5的情況，多徑峰值位置則難以分辨。特別是，對(duì)于能量較小的404、406兩個(gè)峰值，則幾乎不可以辨別。而對(duì)于一些噪聲能量較高的位置，則可能錯(cuò)誤地判決出存在多徑。
由于CDMA系統(tǒng)屬于信號(hào)相關(guān)性要求很高的系統(tǒng)，所以其對(duì)基站和用戶(hù)設(shè)備(UE)之間的同步性要求很高。當(dāng)基站發(fā)射信號(hào)幀頭位置和用戶(hù)設(shè)備(UE)接收信號(hào)的幀頭位置相差1個(gè)碼片以上時(shí)，用戶(hù)設(shè)備則會(huì)得到的只是噪聲信號(hào)，而非期望信息。在碼分多址(CDMA)系統(tǒng)中一般采用RAKE接收機(jī)技術(shù)，對(duì)時(shí)間間隔大于一個(gè)碼片的多徑進(jìn)行時(shí)間分集以及合并，獲得更好的接收性能。
一般CDMA系統(tǒng)接收機(jī)結(jié)構(gòu)如圖3所示。
無(wú)線(xiàn)信號(hào)經(jīng)過(guò)天線(xiàn)61、射頻通道62、成形濾波單元63以及下變頻單元64的處理得到基帶輸出信號(hào)，輸入RAKE接收機(jī)65；RAKE接收機(jī)65將基帶信號(hào)處理為符號(hào)級(jí)信號(hào)，輸出給譯碼單元66；而譯碼單元66最終將符號(hào)級(jí)信號(hào)處理為具有實(shí)際物理意義的比特?cái)?shù)據(jù)，輸出給以后的單元處理。
RAKE接收機(jī)65是CDMA系統(tǒng)特有的信號(hào)處理結(jié)構(gòu)，它可以利用多徑信息獲得更大的處理增益。多徑搜索單元650完成基帶信號(hào)中各個(gè)多徑相對(duì)時(shí)間位置的確定功能，其獲得的多徑峰值位置(相位)信息輸出到多徑分配單元651。多徑分配單元完成對(duì)各個(gè)解擴(kuò)解擾單元6521-652N的初始解調(diào)位置分配功能，輸出為到各個(gè)解擴(kuò)解擾單元的多徑分配命令。各個(gè)解擴(kuò)解擾單元6521-652N完成在確定起始時(shí)間位置對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行解調(diào)(解擴(kuò)解擾)的功能，其輸出符號(hào)級(jí)信號(hào)到其對(duì)應(yīng)的多徑跟蹤單元6531-653N以及自動(dòng)頻率控制單元6541-654N。多徑跟蹤單元6531-653N完成對(duì)相應(yīng)解擴(kuò)解擾位置的精細(xì)調(diào)節(jié)功能，輸出跟蹤控制命令到相應(yīng)解擴(kuò)解擾單元。自動(dòng)頻率控制單元6541-654N、信道估計(jì)單元6551-655N以及信道補(bǔ)償單元6561-656N依次連接，共同完成對(duì)信號(hào)的補(bǔ)償和校正，其最后輸出符號(hào)級(jí)信號(hào)至多徑合并單元657。多徑合并單元657完成各個(gè)多徑經(jīng)補(bǔ)償信號(hào)的合并功能，其輸出作為RAKE接收機(jī)的輸出到后級(jí)單元進(jìn)行處理。
對(duì)于系統(tǒng)同步獲得方法而言，一般系統(tǒng)采用兩級(jí)同步多徑搜索以及多徑跟蹤。多徑搜索可獲得多徑的范圍大，但是捕獲時(shí)間長(zhǎng)而且時(shí)間精度相對(duì)較差；多徑跟蹤處理迅速而且時(shí)間精度高，但是其作用時(shí)間范圍小。一般系統(tǒng)利用多徑搜索獲得多徑峰值的粗略位置，利用多徑跟蹤調(diào)節(jié)多徑相位的精度并且克服一個(gè)多徑搜索周期內(nèi)多徑峰值可能的移動(dòng)?？梢哉f(shuō)，多徑搜索是一種在大的時(shí)間范圍內(nèi)獲得多徑基本位置的粗同步技術(shù)。
多徑搜索單元的一般結(jié)構(gòu)如圖7所示?；鶐盘?hào)經(jīng)解擴(kuò)解擾單元/單元組71處理后，得到延時(shí)功率譜(對(duì)應(yīng)不同時(shí)間位置的解擴(kuò)解擾輸出能量)輸出到各相位平滑單元72。各相位平滑單元72完成各個(gè)對(duì)應(yīng)相位的平滑功能，達(dá)到抑制噪聲的作用，其輸出至峰值濾波器73。峰值濾波器73檢測(cè)出輸入延時(shí)功率譜的峰值的位置以及對(duì)應(yīng)能量，輸出至門(mén)限判決單元/單元組74。門(mén)限判決單元/單元組74，判決對(duì)應(yīng)峰值是否為信號(hào)的多徑位置，如果為多徑位置則輸出其相位信息，可能門(mén)限判決單元/單元組還需要向解擴(kuò)解擾單元/單元組71發(fā)送控制信號(hào)。多徑搜索單元中，各相位平滑單元72、峰值濾波器73以及門(mén)限判決單元/單元組74的處理速度是符號(hào)級(jí)(或者更慢的速度級(jí)別)的，可以稱(chēng)為后端處理部分；相應(yīng)解擴(kuò)解擾單元/單元組7 1處理速度較快，可稱(chēng)為前端處理部分。
前端處理部分按照結(jié)構(gòu)一般又有兩種體系結(jié)構(gòu)滑動(dòng)相關(guān)器/相關(guān)器組和匹配濾波器。其結(jié)構(gòu)分別如圖8和圖9所示。
圖8中，滑動(dòng)相關(guān)器由相關(guān)器81、累加清零單元82以及本地PN碼生成器83組成。
圖9中，匹配濾波器是基帶信號(hào)通過(guò)延時(shí)鏈91的不同抽頭，與帶有擾碼的相關(guān)器組92進(jìn)行相關(guān)處理；所有結(jié)果相加器93進(jìn)行加法之后，得到所需的延時(shí)功率譜。
不同結(jié)構(gòu)的前端處理部分的結(jié)構(gòu)決定在一個(gè)時(shí)間位置上獲得功率的時(shí)間的長(zhǎng)短。
在得到延時(shí)功率譜之后，進(jìn)行后端處理，包括各相位平滑單元72、峰值濾波器73以及門(mén)限判決單元/單元組74。
各相位平滑單元72主要作用是抑制普遍存在的噪聲對(duì)多徑判決的影響，并且對(duì)突發(fā)的大的噪聲具有限制作用。一般系統(tǒng)中，該部分采用線(xiàn)性濾波器(FIR有限沖擊響應(yīng)濾波器，或者IIR無(wú)限沖擊響應(yīng)濾波器)。最常用的是一階IIR濾波器，其結(jié)構(gòu)如圖10所示。本部分的輸出由輸入與濾波器系數(shù)α的乘積(用乘法器101完成)以及輸出經(jīng)過(guò)延時(shí)(由延時(shí)寄存器103完成)與系數(shù)1-α(用乘法器102完成)的和(由加法器74進(jìn)行運(yùn)算)。該部分的參數(shù)為濾波器系數(shù)α，所以這部分也成為α濾波器。系數(shù)α較大，則系統(tǒng)穩(wěn)定，虛警概率較低，但是相應(yīng)對(duì)于出現(xiàn)的多徑的捕獲時(shí)間也長(zhǎng)；系數(shù)α較小，則系統(tǒng)靈敏，相應(yīng)對(duì)于出現(xiàn)的多徑的捕獲時(shí)間也短，但是虛警概率也相應(yīng)較高，容易出現(xiàn)誤判。
峰值濾波器63主要是不加區(qū)別地搜索出延時(shí)能量譜中存在峰值的位置以及峰值的能量。一般系統(tǒng)中，這部分是利用峰值位置的兩側(cè)導(dǎo)數(shù)符號(hào)不同進(jìn)行判決的，其結(jié)構(gòu)如圖11所示。延時(shí)功率譜經(jīng)過(guò)并串轉(zhuǎn)換單元111輸出的當(dāng)前能量以及前一個(gè)能量的相位。其輸出能量經(jīng)過(guò)邏輯判決(由延時(shí)單元1121和1122、差分計(jì)算單元1131和1132、符號(hào)比較單元1141和1142以及與門(mén)115組成)，輸出是否是峰值的判決。相位、能量輸出單元116在判決成立時(shí)，輸出對(duì)應(yīng)的峰值相位和峰值能量。
門(mén)限判決單元/單元組64最終判決搜索的峰值是否為多徑位置。一種最簡(jiǎn)單的門(mén)限判決單元如圖12所示，其功能為當(dāng)峰值能量大于某一個(gè)事先設(shè)定的閾值T時(shí)則認(rèn)為該峰值為多徑位置。門(mén)限判決單元由門(mén)限判決121和相位、能量輸出單元122兩個(gè)部分組成。事先規(guī)定的閾值T的大小決定著判決的可靠性。T較大，則虛警概率較小，但是漏檢概率也較大；T較大，則漏檢概率較小，但是虛警概率也較大。
由于多徑搜索是專(zhuān)用信道解調(diào)同步的基礎(chǔ)，其性能好壞直接影響接收機(jī)系統(tǒng)的總體性能。虛警會(huì)給RAKE接收機(jī)的多徑合并帶來(lái)不必要的噪聲，并且浪費(fèi)解擴(kuò)解擾單元的資源；漏檢則會(huì)降低系統(tǒng)分集增益的效果，系統(tǒng)性能變壞。
在智能天線(xiàn)系統(tǒng)的多徑搜索器中，由于存在多個(gè)波束的空間分離，需要對(duì)各個(gè)波束中是否存在多徑進(jìn)行搜索。相對(duì)于傳統(tǒng)系統(tǒng)多徑搜索器，可以應(yīng)用于智能天線(xiàn)的多徑搜索器，在實(shí)現(xiàn)成本方面會(huì)有很大提高。一種可以實(shí)現(xiàn)的方案是，在每個(gè)形成后的波束上都進(jìn)行多徑搜索，取能量較高的多徑(包含時(shí)延以及波束信息)作為多徑搜索的輸出。
從以上說(shuō)明中可以發(fā)現(xiàn)這種方案的成本是很高的。假設(shè)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)確定整個(gè)小區(qū)中有N個(gè)波束，則為了對(duì)這種智能天線(xiàn)系統(tǒng)進(jìn)行多徑搜索，需要N倍的傳統(tǒng)系統(tǒng)的多徑搜索的成本。這樣為了考慮系統(tǒng)的性能價(jià)格比，必然會(huì)約束小區(qū)中波束的個(gè)數(shù)。如此每個(gè)波束的寬度會(huì)增大，智能天線(xiàn)的增益會(huì)減少。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種固定多波束智能天線(xiàn)的聯(lián)合時(shí)空多徑搜索方法與裝置，通過(guò)改變多徑搜索部分的結(jié)構(gòu)，減少智能天線(xiàn)系統(tǒng)的多徑搜索器的數(shù)目。這樣，或者可以在不改變系統(tǒng)總體成本的前提下，增加小區(qū)內(nèi)的波束數(shù)目，提高系統(tǒng)的接收增益；或者可以在小區(qū)中波束數(shù)目不變的前提下，降低系統(tǒng)成本。也可以綜合考慮以上因素，獲得性能價(jià)格比更好的智能天線(xiàn)系統(tǒng)。本發(fā)明的基本思想是只對(duì)相隔波束(比如奇數(shù)或者偶數(shù)波束)進(jìn)行多徑搜索處理。
本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種固定多波束智能天線(xiàn)的聯(lián)合時(shí)空多徑搜索方法，包括以下步驟步驟1)將接收的射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為待處理的基帶采樣信號(hào)；步驟2)對(duì)基帶采樣信號(hào)中編號(hào)為奇數(shù)或者偶數(shù)的波束進(jìn)行波束形成，生成波束信號(hào)；步驟3)對(duì)各奇數(shù)或者偶數(shù)編號(hào)波束信號(hào)進(jìn)行延時(shí)功率譜處理，分別產(chǎn)生對(duì)應(yīng)每個(gè)波束的延時(shí)功率譜；步驟4)將所有奇數(shù)或者偶數(shù)編號(hào)的波束上獲得的能量按照對(duì)應(yīng)相位相加獲得各相位對(duì)應(yīng)總能量；步驟5)對(duì)步驟4獲得的各個(gè)相位對(duì)應(yīng)的能量，進(jìn)行多徑位置判決，獲得并且輸出各個(gè)多徑的相位信息；
步驟6)進(jìn)行多波束判決，根據(jù)在步驟5獲得的各個(gè)多徑的相位信息以及在步驟3獲得的不同波束對(duì)應(yīng)相位的能量，確定多徑所在波束編號(hào)；步驟7)輸出多徑所在波束編號(hào)以及相位信息。
其中，所述的步驟1包括步驟1.1通過(guò)天線(xiàn)陣列的陣元及其相應(yīng)天饋系統(tǒng)接收無(wú)線(xiàn)信號(hào)，輸出射頻信號(hào)；步驟1.2利用各個(gè)對(duì)應(yīng)的射頻通道對(duì)得到的射頻信號(hào)進(jìn)行處理，包括功率放大、通道校正、解調(diào)、匹配濾波以及A/D采樣，輸出待處理的基帶信號(hào)，陣元i對(duì)應(yīng)信號(hào)為xi；其中，在所述的步驟2中，按下式進(jìn)行波束形成yj＝ωj1·x1+ωj2·x2+……+ωjN·xN其中，yj為j個(gè)波束對(duì)應(yīng)的信號(hào)，xi為第i個(gè)天線(xiàn)對(duì)應(yīng)的信號(hào)，ωji為編號(hào)為j的波束對(duì)應(yīng)的i個(gè)天線(xiàn)的權(quán)值，從而，獲得波束1，3，…jl或者2，4，…jl，其中jl為奇數(shù)或者偶數(shù)，且不大于M。
其中，所述步驟3包括以下步驟步驟3.1對(duì)步驟2獲得的各個(gè)采樣相位對(duì)應(yīng)的I、Q兩路數(shù)據(jù)，進(jìn)行后端的相關(guān)累加，獲得各個(gè)采樣相位信號(hào)累加結(jié)果；步驟3.2對(duì)步驟3.1獲得的各個(gè)采樣相位信號(hào)累加結(jié)果，進(jìn)行I路與Q路信號(hào)的平方運(yùn)算，將兩個(gè)結(jié)果求和得到對(duì)應(yīng)各個(gè)采樣相位的能量；步驟3.3對(duì)于步驟3.2獲得的各個(gè)采樣相位的能量進(jìn)行后端的非相關(guān)累加，獲得各個(gè)采樣相位能量累加結(jié)果；步驟3.4對(duì)于步驟3.3中獲得的各個(gè)采樣相位能量累加結(jié)果，分別按照采樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)準(zhǔn)則進(jìn)行低通濾波，獲得各個(gè)采樣相位對(duì)應(yīng)的濾波后的能量。
其中，在所述步驟4中，按照下式獲得相位對(duì)應(yīng)總能量Pk＝P1k+P3k+……+Pjk其中，Pk為第k個(gè)采樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)的能量，Pjk為第j個(gè)波束第k個(gè)采樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)的能量。
其中，所述在步驟6中，對(duì)于每一個(gè)相位t(t·{t1，t2，……，tP})，進(jìn)行如下判決如果(相位t對(duì)應(yīng)總能量Pt)＞(某個(gè)編號(hào)為奇數(shù)或者偶數(shù)j的波束對(duì)應(yīng)相位能量Pjt)×(閾值Tb)，則判決相位t對(duì)應(yīng)多徑位于波束j內(nèi)；否則，尋找對(duì)應(yīng)波束中能量最強(qiáng)以及次強(qiáng)的波束分別為j和j+2或者j-2，則判決相位t對(duì)應(yīng)多徑位于波束j+1或者j-1內(nèi)。
本發(fā)明的另一方面，提供了一種固定多波束智能天線(xiàn)的聯(lián)合時(shí)空多徑搜索裝置，包括多個(gè)波束形成模塊(1711-171jl)，對(duì)基帶信號(hào)中編號(hào)為奇數(shù)或者偶數(shù)的波束進(jìn)行波束形成，生成波束信號(hào)并分別送入相對(duì)應(yīng)的波束延時(shí)功率譜計(jì)算模塊；多個(gè)波束延時(shí)功率譜計(jì)算模塊(1721-172jl)，對(duì)送入的各奇數(shù)或者偶數(shù)編號(hào)波束信號(hào)進(jìn)行延時(shí)功率譜處理，分別產(chǎn)生對(duì)應(yīng)每個(gè)波束的延時(shí)功率譜，并送入波束總延時(shí)功率譜計(jì)算模塊；一個(gè)波束總延時(shí)功率譜計(jì)算模塊(173)，對(duì)送入的所有延時(shí)功率譜進(jìn)行波束總延時(shí)功率譜計(jì)算，獲得總延時(shí)功率譜；一個(gè)多徑相位判決模塊(174)，根據(jù)波束總延時(shí)功率譜判決多徑所在相位；一個(gè)多徑波束判決模塊(175)；根據(jù)多徑相位判決模塊(174)送入的多徑相位信息以及多個(gè)波束延時(shí)功率譜計(jì)算模塊(1721-172jl)送入的各個(gè)對(duì)應(yīng)奇數(shù)或者偶數(shù)編號(hào)波束信號(hào)的延時(shí)功率譜判決多徑所在波束信息。
上述裝置還包括一個(gè)信號(hào)接收單元，用于接收射頻信號(hào)，將收到的射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為待處理的基帶信號(hào)。
其中，所述的信號(hào)接收單元包括多個(gè)射頻通道，分別與對(duì)應(yīng)的多個(gè)波束形成模塊相連接。


圖1是一般智能天線(xiàn)結(jié)構(gòu)圖；圖2是開(kāi)關(guān)波束智能天線(xiàn)權(quán)值確定模塊結(jié)構(gòu)圖；圖3示出了開(kāi)關(guān)波束的天線(xiàn)方向圖以及不同到達(dá)角度用戶(hù)信號(hào)質(zhì)量情況；圖4示出了無(wú)線(xiàn)信道中的多徑現(xiàn)象；圖5示出了實(shí)際中的多徑情況；圖6是CDMA系統(tǒng)接收機(jī)結(jié)構(gòu)圖；圖7是多徑搜索單元結(jié)構(gòu)圖；圖8是滑動(dòng)相關(guān)器結(jié)構(gòu)圖；圖9是匹配濾波器結(jié)構(gòu)圖；圖10是一階IIR濾波器結(jié)構(gòu)圖；圖11是峰值濾波器結(jié)構(gòu)圖；圖12是絕對(duì)單門(mén)限判決單元結(jié)構(gòu)圖；
圖13是典型的智能天線(xiàn)的信號(hào)到達(dá)方向示意圖；圖14示出了各波束對(duì)應(yīng)多徑的信號(hào)強(qiáng)度；圖15示出了小區(qū)波束劃分；圖16是本發(fā)明方法的流程圖；圖17是本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)圖；圖18是顯示對(duì)應(yīng)于奇數(shù)波束的延時(shí)功率譜計(jì)算的流程圖；圖19是顯示圖16中多徑波束判決步驟的具體處理過(guò)程的流程圖。
具體實(shí)施例方式
首先，考察一個(gè)典型的智能天線(xiàn)的信號(hào)到達(dá)方向示意圖，如圖13所示。圖中，O為基站位置，A、B分別為某一用戶(hù)兩條徑的到達(dá)方向。需要接收用戶(hù)信號(hào)的空間被分為131-133三個(gè)波束。為了保證小區(qū)在各個(gè)接收信號(hào)角度的一致性，波束之間存在著交疊的區(qū)域。
對(duì)應(yīng)三個(gè)波束，多徑信號(hào)A和B的接收強(qiáng)度分別如圖14所示。圖中，141-143對(duì)應(yīng)A多徑在三個(gè)波束中的信號(hào)強(qiáng)度；同樣，144-146對(duì)應(yīng)B多徑在三個(gè)波束中的信號(hào)強(qiáng)度。由于波束之間存在交疊，所以多徑在三個(gè)波束中均存在一定的能量。在實(shí)際系統(tǒng)中，由于波束旁瓣的存在已經(jīng)多徑信號(hào)的角度擴(kuò)散，每條多徑信號(hào)在各個(gè)確定的波束中都存在一定強(qiáng)度的表現(xiàn)的趨勢(shì)更加明顯。
觀(guān)察圖13和圖14不難發(fā)現(xiàn)，由于波束131和133的交疊，所以多徑B的信號(hào)在131和133上均有很強(qiáng)的體現(xiàn)。這種信號(hào)的能量與其在132上的信息存在一定的重復(fù)，用131以及133上對(duì)應(yīng)信號(hào)的強(qiáng)度以及他們的比例，就可以判斷132中存在更好的對(duì)應(yīng)相位的信號(hào)。利用這種交疊帶來(lái)的冗余性，這是本發(fā)明方法的基本思想。
以下討論針對(duì)如圖15的小區(qū)波束劃分形式，其中小區(qū)被劃分為7個(gè)(實(shí)際中可以為其他值)被編號(hào)的波束(151-157，對(duì)應(yīng)編號(hào)1-7)。波束的編號(hào)原則為從小區(qū)邊沿開(kāi)始，按照波束位置依次編號(hào)。設(shè)系統(tǒng)中天線(xiàn)陣元數(shù)為N個(gè)，小區(qū)內(nèi)共形成M個(gè)波束。編號(hào)為j的波束的對(duì)應(yīng)權(quán)值為ωj1，ωj2，…，ωjN。
參見(jiàn)圖16所示的本發(fā)明方法的流程圖，本發(fā)明方法包括步驟1)各天線(xiàn)陣元射頻處理無(wú)線(xiàn)信號(hào)接收，以及將射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為待處理的基帶采樣信號(hào)，包括步驟1.1通過(guò)天線(xiàn)陣列的陣元及其相應(yīng)天饋系統(tǒng)接收無(wú)線(xiàn)信號(hào)，輸出射頻信號(hào)；步驟1.2利用各個(gè)對(duì)應(yīng)的射頻通道對(duì)得到的射頻信號(hào)進(jìn)行處理，包括功率放大、通道校正、解調(diào)、匹配濾波以及A/D采樣，輸出待處理的基帶信號(hào)，陣元i對(duì)應(yīng)信號(hào)為xi；步驟2)各奇數(shù)或者偶數(shù)編號(hào)波束成形對(duì)基帶采樣信號(hào)中編號(hào)為奇數(shù)或者偶數(shù)的波束進(jìn)行波束形成，對(duì)應(yīng)具體的波束j(j為奇數(shù)或者偶數(shù))的方法為yj＝ωj1·x1+ωj2·x2+……+ωjN·xN其中，yj為第j個(gè)波束對(duì)應(yīng)的信號(hào)，xi為第i個(gè)天線(xiàn)對(duì)應(yīng)的信號(hào)，ωji為編號(hào)為j的波束對(duì)應(yīng)的i個(gè)天線(xiàn)的權(quán)值，從而獲得波束1，3，…jl，或者2，4，…jl，jl為奇數(shù)或者偶數(shù)，且不大于M。
步驟3)各奇數(shù)或者偶數(shù)編號(hào)波束信號(hào)延時(shí)功率譜處理參見(jiàn)圖18，分別對(duì)應(yīng)每個(gè)波束生產(chǎn)延時(shí)功率譜
步驟3.1對(duì)步驟2獲得的各個(gè)采樣相位對(duì)應(yīng)的I、Q兩路數(shù)據(jù)，進(jìn)行后端(后端處理包括相關(guān)累加、能量求取、非相關(guān)累加、低通濾波)的相關(guān)累加(可選擇累加或者不累加)，獲得各個(gè)采樣相位信號(hào)累加結(jié)果；步驟3.2對(duì)步驟3.1獲得的各個(gè)采樣相位信號(hào)累加結(jié)果，進(jìn)行I路與Q路信號(hào)的平方運(yùn)算，將兩個(gè)結(jié)果求和得到對(duì)應(yīng)各個(gè)采樣相位的能量；步驟3.3對(duì)于步驟3.2獲得的各個(gè)采樣相位的能量進(jìn)行后端的非相關(guān)累加(可選擇累加或者不累加)，獲得各個(gè)采樣相位能量累加結(jié)果；步驟3.4對(duì)于步驟3.3中獲得的各個(gè)采樣相位能量累加結(jié)果，分別按照采樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)準(zhǔn)則進(jìn)行低通濾波，獲得各個(gè)采樣相位對(duì)應(yīng)的濾波后的能量；設(shè)對(duì)應(yīng)編號(hào)為j的波束，第k個(gè)相位的能量為Pjk；步驟4)各相位總能量計(jì)算將所有奇數(shù)編號(hào)或者偶數(shù)編號(hào)的波束上獲得的能量按照對(duì)應(yīng)相位相加獲得各相位對(duì)應(yīng)總能量Pk＝P1k+P3k+……+Pjk其中，Pk為第k個(gè)采樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)能量，Pjk為第j個(gè)波束第k個(gè)采樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)的能量；步驟5)多徑相位判決對(duì)于步驟4獲得的各個(gè)采樣相位對(duì)應(yīng)的能量，進(jìn)行多徑位置判決，獲得并且輸出各個(gè)多徑的相位信息(t1，t2，……，tP，P可以為由系統(tǒng)規(guī)模決定的確定值，也可以為按照多徑情況獲得的變量)。
步驟6)多徑波束判決參見(jiàn)圖19，根據(jù)在步驟5獲得的各個(gè)多徑的相位信息(t1，t2，……，tP)以及(步驟3獲得的)不同波束對(duì)應(yīng)相位的能量Pjk，確定多徑所在波束編號(hào)。對(duì)于每一個(gè)相位t(t·{t1，t2，……，tP})，進(jìn)行如下判決
如果(從步驟4得到的)(相位t對(duì)應(yīng)總能量Pt)＞(某個(gè)編號(hào)為奇數(shù)或者偶數(shù)j的波束對(duì)應(yīng)相位能量Pjt)×(閾值Tb(由仿真確定))，則判決相位t對(duì)應(yīng)多徑位于波束j內(nèi)；否則，尋找對(duì)應(yīng)波束中能量最強(qiáng)以及次強(qiáng)的波束(根據(jù)性質(zhì)，兩者一定相鄰)分別為j和j+2或者j-2，則判決相位t對(duì)應(yīng)多徑位于波束j+1或者j-1內(nèi)；步驟7)輸出多徑所在波束編號(hào)以及相位信息。
本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)如圖17所示。
波束形成模塊(1711-171jl)完成各個(gè)對(duì)應(yīng)奇數(shù)或者偶數(shù)編號(hào)波束的信號(hào)計(jì)算(對(duì)應(yīng)步驟2)。
波束延時(shí)功率譜計(jì)算模塊(1721-172jl)完成對(duì)應(yīng)奇數(shù)或者偶數(shù)編號(hào)波束信號(hào)的延時(shí)功率譜計(jì)算(對(duì)應(yīng)步驟3)。
波束總延時(shí)功率譜計(jì)算模塊(173)完成波束總延時(shí)功率譜計(jì)算(對(duì)應(yīng)步驟4)。
多徑相位判決模塊(174)根據(jù)波束總延時(shí)功率譜判決多徑所在相位(對(duì)應(yīng)步驟5)。
多徑波束判決模塊(175)根據(jù)多徑相位信息以及各個(gè)對(duì)應(yīng)奇數(shù)或者偶數(shù)編號(hào)波束信號(hào)的延時(shí)功率譜判決多徑所在波束信息。
由于本發(fā)明只對(duì)奇數(shù)或者偶數(shù)波束進(jìn)行多徑搜索處理，因此相對(duì)原始系統(tǒng)總共節(jié)約了N/2個(gè)多徑搜索器，節(jié)省了系統(tǒng)成本。
通過(guò)改變多徑搜索部分的結(jié)構(gòu)，減少智能天線(xiàn)系統(tǒng)的多徑搜索器的數(shù)目。這樣，或者可以在不改變系統(tǒng)總體成本的前提下，增加小區(qū)內(nèi)的波束數(shù)目，提高系統(tǒng)的接收增益；或者可以在小區(qū)中波束數(shù)目不變的前提下，降低系統(tǒng)成本。也可以綜合考慮以上因素，獲得性能價(jià)格比更好的智能天線(xiàn)系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種固定多波束智能天線(xiàn)的聯(lián)合時(shí)空多徑搜索方法，其特征在于包括以下步驟步驟1)將接收的射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為待處理的基帶采樣信號(hào)；步驟2)對(duì)基帶采樣信號(hào)中編號(hào)為奇數(shù)或者偶數(shù)的波束進(jìn)行波束形成，生成波束信號(hào)；步驟3)對(duì)各奇數(shù)編號(hào)或者偶數(shù)編號(hào)波束信號(hào)進(jìn)行延時(shí)功率譜處理，分別產(chǎn)生對(duì)應(yīng)每個(gè)波束的延時(shí)功率譜；步驟4)將所有奇數(shù)編號(hào)或者偶數(shù)編號(hào)的波束上獲得的能量按照對(duì)應(yīng)相位相加獲得各相位對(duì)應(yīng)總能量；步驟5)對(duì)步驟4獲得的各個(gè)相位對(duì)應(yīng)的能量，進(jìn)行多徑位置判決，獲得并且輸出各個(gè)多徑的相位信息；步驟6)進(jìn)行多波束判決，根據(jù)在步驟5獲得的各個(gè)多徑的相位信息以及在步驟3獲得的不同波束對(duì)應(yīng)相位的能量，確定多徑所在波束編號(hào)；步驟7)輸出多徑所在波束編號(hào)以及相位信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述的步驟1包括步驟1.1通過(guò)天線(xiàn)陣列的陣元及其相應(yīng)天饋系統(tǒng)接收無(wú)線(xiàn)信號(hào)，輸出射頻信號(hào)；步驟1.2利用各個(gè)對(duì)應(yīng)的射頻通道對(duì)得到的射頻信號(hào)進(jìn)行處理，包括功率放大、通道校正、解調(diào)、匹配濾波以及A/D采樣，輸出待處理的基帶采樣信號(hào)，陣元i對(duì)應(yīng)信號(hào)為xi；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在所述的步驟2中，按下式進(jìn)行波束形成yj＝ωj1·x1+ωj2·x2+……+ωjN·xN其中，yj為第j個(gè)波束對(duì)應(yīng)的信號(hào)，xi為第i個(gè)天線(xiàn)的對(duì)應(yīng)信號(hào)，ωji為編號(hào)為j的波束對(duì)應(yīng)的i個(gè)天線(xiàn)的權(quán)值，從而，獲得波束1，3，...jl或者2，4，...jl，其中jl為奇數(shù)或者偶數(shù)，且不大于M。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述步驟3包括以下步驟步驟3.1對(duì)步驟2獲得的各個(gè)采樣相位對(duì)應(yīng)的I、Q兩路數(shù)據(jù)，進(jìn)行后端的相關(guān)累加，獲得各個(gè)采樣相位信號(hào)累加結(jié)果；步驟3.2對(duì)步驟3.1獲得的各個(gè)采樣相位信號(hào)累加結(jié)果，進(jìn)行I路與Q路信號(hào)的平方運(yùn)算，將兩個(gè)結(jié)果求和得到對(duì)應(yīng)各個(gè)采樣相位的能量；步驟3.3對(duì)于步驟3.2獲得的各個(gè)采樣相位的能量進(jìn)行后端的非相關(guān)累加，獲得各個(gè)采樣相位能量累加結(jié)果；步驟3.4對(duì)于步驟3.3中獲得的各個(gè)采樣相位能量累加結(jié)果，分別按照采樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)準(zhǔn)則進(jìn)行低通濾波，獲得各個(gè)采樣相位對(duì)應(yīng)的濾波后的能量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在所述步驟4中，按照下式獲得相位對(duì)應(yīng)總能量Pk＝P1k+P3k+......+Pjk其中，Pk為第k個(gè)采樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)能量，Pjk為第j個(gè)波束第k個(gè)采樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)能量。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述在步驟6中，對(duì)于每一個(gè)相位t(t·{t1，t2，……，tP})，進(jìn)行如下判決如果(相位t對(duì)應(yīng)總能量Pt)＞(某個(gè)編號(hào)為奇數(shù)或者偶數(shù)j的波束對(duì)應(yīng)相位能量Pjt)×(閾值Tb)，則判決相位t對(duì)應(yīng)多徑位于波束j內(nèi)；否則，尋找對(duì)應(yīng)波束中能量最強(qiáng)以及次強(qiáng)的波束分別為j和j+2或者j-2，則判決相位t對(duì)應(yīng)多徑位于波束j+1或者j-1內(nèi)。
7.一種固定多波束智能天線(xiàn)的聯(lián)合時(shí)空多徑搜索裝置，其特征在于該裝置包括多個(gè)波束形成模塊(1711-171jl)，對(duì)基帶信號(hào)中編號(hào)為奇數(shù)或者偶數(shù)的波束進(jìn)行波束形成，生成波束信號(hào)并分別送入相對(duì)應(yīng)的波束延時(shí)功率譜計(jì)算模塊；多個(gè)波束延時(shí)功率譜計(jì)算模塊(1721-172jl)，對(duì)送入的各奇數(shù)或者偶數(shù)編號(hào)波束信號(hào)進(jìn)行延時(shí)功率譜處理，分別產(chǎn)生對(duì)應(yīng)每個(gè)波束的延時(shí)功率譜，并送入波束總延時(shí)功率譜計(jì)算模塊；一個(gè)波束總延時(shí)功率譜計(jì)算模塊(173)，對(duì)送入的所有延時(shí)功率譜進(jìn)行波束總延時(shí)功率譜計(jì)算，獲得總延時(shí)功率譜；一個(gè)多徑相位判決模塊(174)，根據(jù)波束總延時(shí)功率譜判決多徑所在相位；一個(gè)多徑波束判決模塊(175)；根據(jù)多徑相位判決模塊(174)送入的多徑相位信息以及多個(gè)波束延時(shí)功率譜計(jì)算模塊(1721-172jl)送入的各個(gè)對(duì)應(yīng)奇數(shù)或者偶數(shù)編號(hào)波束信號(hào)的延時(shí)功率譜判決多徑所在波束信息。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，還包括一個(gè)信號(hào)接收單元，用于接收射頻信號(hào)，將收到的射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為待處理的基帶信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中，所述的信號(hào)接收單元包括多個(gè)射頻通道，分別與對(duì)應(yīng)的多個(gè)波束形成模塊相連接。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種固定多波束智能天線(xiàn)的聯(lián)合時(shí)空多徑搜索方法與裝置，包括將接收的射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為待處理的基帶采樣信號(hào)；對(duì)基帶采樣信號(hào)中編號(hào)為奇數(shù)或者偶數(shù)的波束進(jìn)行波束形成，生成波束信號(hào)；對(duì)各奇數(shù)編號(hào)或者偶數(shù)編號(hào)波束信號(hào)進(jìn)行延時(shí)功率譜處理，分別產(chǎn)生對(duì)應(yīng)每個(gè)波束的延時(shí)功率譜；將所有奇數(shù)編號(hào)或者偶數(shù)編號(hào)的波束上獲得的能量按照對(duì)應(yīng)相位相加獲得各相位對(duì)應(yīng)總能量；對(duì)各個(gè)相位對(duì)應(yīng)的能量，進(jìn)行多徑位置判決，獲得并且輸出各個(gè)多徑的相位信息；進(jìn)行多波束判決，根據(jù)各個(gè)多徑的相位信息以及不同波束對(duì)應(yīng)相位的能量，確定多徑所在波束編號(hào)；輸出多徑所在波束編號(hào)以及相位信息。本發(fā)明相對(duì)原始系統(tǒng)共節(jié)約了N/2個(gè)多徑搜索器，節(jié)約了系統(tǒng)成本。
文檔編號(hào)H04B1/707GK1553616SQ0314134
公開(kāi)日2004年12月8日 申請(qǐng)日期2003年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月3日
發(fā)明者吳濤, 濤 吳 申請(qǐng)人:華為技術(shù)有限公司