專(zhuān)利名稱(chēng)：自適應(yīng)天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在使用多個(gè)不同頻率的副載波的多載波傳送方式的數(shù)字無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)中具備陣列天線(xiàn)的自適應(yīng)天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信裝置，該陣列天線(xiàn)具有來(lái)向路徑的方向推斷單元和基于該方向推斷單元的定向性控制單元。
背景技術(shù)：
無(wú)線(xiàn)通信裝置接受信號(hào)受到各種信號(hào)的干擾，接接收質(zhì)量惡化。自適應(yīng)陣列天線(xiàn)(自適應(yīng)天線(xiàn))是眾所周知的一種抑制這種干擾而僅強(qiáng)化接收從期望方向到達(dá)的信號(hào)的技術(shù)。在自適應(yīng)陣列天線(xiàn)中，調(diào)整乘以接收信號(hào)的加權(quán)系數(shù)來(lái)調(diào)整賦予接收信號(hào)的幅度和相位，就能夠只強(qiáng)化接收從期望方向到來(lái)的信號(hào)。
近年來(lái)，朝向無(wú)線(xiàn)通信的大容量化和高速化的要求提高，為實(shí)現(xiàn)以上要求，耐多通路性或耐衰退性的對(duì)策成為重大的課題。在進(jìn)行寬帶傳輸?shù)念l域內(nèi)，用多個(gè)窄帶的副載波并行傳輸?shù)亩噍d波傳輸是解決課題的一種途徑，特別是在地面波數(shù)字廣播或?qū)拵o(wú)線(xiàn)接入系統(tǒng)中正在采用正交頻分多路復(fù)用(OFDM)傳輸方式。
在多波載傳輸系統(tǒng)中，使用自適應(yīng)陣列天線(xiàn)能夠進(jìn)一步發(fā)揮兩者的特點(diǎn)，進(jìn)一步提高耐多通路性、耐衰退性。
雖然省略了詳細(xì)結(jié)構(gòu)的說(shuō)明，但在多波載傳輸系統(tǒng)中，作為以往具備自適應(yīng)陣列天線(xiàn)的無(wú)線(xiàn)裝置，例如有日本公開(kāi)專(zhuān)利特開(kāi)平11-205026號(hào)公報(bào)中記載的裝置。該裝置通過(guò)對(duì)每個(gè)副載波運(yùn)算天線(xiàn)加權(quán)系數(shù)，即使是在比頻域(＝使用的全通信頻域/全通信頻域的中心頻率)大的情況下，也可在OFDM傳輸方式的全通信頻域中得到均一的天線(xiàn)定向性波束，而可以在全通信頻域內(nèi)進(jìn)行不易受多通路等妨害波的影響的接收發(fā)送。
但是，在以往的自適應(yīng)天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信裝置中，因?yàn)閷?duì)每個(gè)副載波進(jìn)行方向推斷，并運(yùn)算陣列加權(quán)系數(shù)，所以在受到頻率選擇性衰退影響的情況下，對(duì)于接收功率小的幅載波信號(hào)就無(wú)法以足夠的精度進(jìn)行方向推斷。在副載波數(shù)量多的情況下，就要增大電路規(guī)模。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是在進(jìn)行寬帶多載波傳輸方式的情況下，利用鄰接的副載波信號(hào)間的空間波譜相關(guān)性高的性質(zhì)，推斷屬于分割通信頻域的分頻域內(nèi)的副載波信號(hào)群的平均來(lái)向。這樣，即使是存在接收功率小的副載波的情況下，通過(guò)推斷其所屬的作為副載波信號(hào)群的來(lái)向，也可以抑制推斷精度的惡化。此外，還能推斷每個(gè)副載波信號(hào)的多條通路各自的方向或者平均方向。
進(jìn)行定向性發(fā)送時(shí)，根據(jù)每個(gè)分頻域或整個(gè)通信頻域內(nèi)的空間波譜來(lái)檢測(cè)角度范圍，角度范圍小的情況下，基于全部幅載波信號(hào)群的平均來(lái)向進(jìn)行發(fā)送定向性控制。另一方面，在角度范圍大的情況下，1)在每個(gè)分頻域的方向推斷結(jié)果中給予最大接收功率的方向上進(jìn)行定向性發(fā)送控制，或者2)在每個(gè)分頻域的方向推斷結(jié)果中給予規(guī)定數(shù)的上位接收功率方向上進(jìn)行定向性發(fā)送控制。這樣，在接收時(shí)的來(lái)向路徑方向上就可以進(jìn)行定向性發(fā)送，因?yàn)槟軌蛴行У亟档蛯?duì)其他用戶(hù)的干擾，所以可以提高通信質(zhì)量，改善系統(tǒng)容量。
涉及本發(fā)明的自適應(yīng)天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信裝置具有陣列天線(xiàn)、分波器、Nd個(gè)分頻域方向推斷部、分頻域陣列加權(quán)系數(shù)生成部、副載波定向性形成部和解調(diào)部；陣列天線(xiàn)由多個(gè)接收多載波傳輸?shù)母哳l信號(hào)的天線(xiàn)單元構(gòu)成；分波器將每個(gè)天線(xiàn)單元接收到的高頻信號(hào)分波成多個(gè)副載波；分頻域方向推斷部將多載波傳輸?shù)恼麄€(gè)通信頻域分割成Nd個(gè)分頻域(其中，Nd為大于2而小于多載波傳輸所用的副載波數(shù)的自然數(shù))，并用屬于各個(gè)分頻域的副載波信號(hào)群進(jìn)行電波來(lái)向的推斷；分頻域陣列加權(quán)系數(shù)生成部對(duì)每個(gè)分頻域生成在分頻域方向推斷部的推斷方向上具有定向性波束的接收陣列加權(quán)系數(shù)；副載波定向性形成部將每個(gè)分頻域中生成的接收陣列加權(quán)系數(shù)乘以與之對(duì)應(yīng)的屬于分頻域內(nèi)的各個(gè)副載波信號(hào)，形成定向性；解調(diào)部用副載波定向性形成部的輸出對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)。因此，由于能夠推斷被分割的頻域內(nèi)的副載波信號(hào)群的來(lái)向，所以能夠進(jìn)行基于方向推斷結(jié)果的定向性接收。
涉及本發(fā)明的自適應(yīng)天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信裝置的分頻域方向推斷部用隱蔽在副載波信號(hào)中的已知的導(dǎo)頻信號(hào)算出與所輸入的各副載波信號(hào)的導(dǎo)頻信號(hào)相關(guān)值，并根據(jù)不同的天線(xiàn)單元接收到的在同一副載波信號(hào)間算出的導(dǎo)頻信號(hào)相關(guān)值的相關(guān)值進(jìn)行來(lái)向推斷。這樣，就能夠進(jìn)行以導(dǎo)頻信號(hào)相關(guān)值的相位為基準(zhǔn)的來(lái)向推斷。
涉及本發(fā)明的自適應(yīng)天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信裝置的分頻域方向推斷部使用把屬于副載波信號(hào)群的每個(gè)副載波的相關(guān)矩陣合并起來(lái)的相關(guān)矩陣進(jìn)行來(lái)向推斷。
涉及本發(fā)明的自適應(yīng)天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信裝置的分頻域方向推斷部使用由列矢量Vk和復(fù)數(shù)共軛轉(zhuǎn)置算符H表示為R＝V1V1H+V2V2H+…+VLVLH的相關(guān)矩陣R進(jìn)行來(lái)向推斷，列矢量Vk是按L個(gè)屬于副載波信號(hào)群的副載波個(gè)數(shù)，在第m個(gè)要素中具有關(guān)于第k個(gè)副載波信號(hào)的第m個(gè)天線(xiàn)單元內(nèi)的導(dǎo)頻信號(hào)相關(guān)值的列矢量。這樣，就能夠高精度地檢測(cè)出副載波信號(hào)群來(lái)向的平均方向。
涉及本發(fā)明的自適應(yīng)天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信裝置的分頻域方向推斷部使用把屬于副載波信號(hào)群的每個(gè)副載波的相關(guān)矢量合并起來(lái)的相關(guān)矢量進(jìn)行來(lái)向推斷。涉及本發(fā)明的自適應(yīng)天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信裝置的分頻域方向推斷部使用由列矢量Vk、該列矢量Vk的第x個(gè)元素Vkx(其中，x為小于天線(xiàn)單元數(shù)的自然數(shù))和復(fù)數(shù)共軛轉(zhuǎn)置算符*表示為z＝V1x*V1+V2x*V2+…+VLx*VN的相關(guān)矢量z進(jìn)行來(lái)向推斷，列矢量Vk是按L個(gè)屬于副載波信號(hào)群的副載波個(gè)數(shù)把關(guān)于第k個(gè)副載波信號(hào)的第m個(gè)天線(xiàn)單元內(nèi)的導(dǎo)頻信號(hào)相關(guān)值作為第m個(gè)要素的列矢量。這樣，就能夠高精度地檢測(cè)出副載波信號(hào)群來(lái)向的平均方向。
涉及本發(fā)明的自適應(yīng)天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信裝置的分頻域方向推斷部還具有路徑搜索部，路徑搜索部使用隱蔽在副載波信號(hào)中已知的導(dǎo)頻信號(hào)進(jìn)行與輸入的各個(gè)副載波信號(hào)的互相關(guān)運(yùn)算計(jì)算出延遲輪廓，根據(jù)延遲輪廓檢測(cè)多個(gè)路徑到來(lái)定時(shí)。分頻域方向推斷部在每個(gè)路徑到來(lái)定時(shí)，基于由不同的天線(xiàn)單元接收到的同一副載波信號(hào)間算出的導(dǎo)頻信號(hào)相關(guān)值的相關(guān)值進(jìn)行來(lái)向推斷。這樣，能夠推斷出每個(gè)副載波信號(hào)包含的多路徑波的來(lái)向。
涉及本發(fā)明的自適應(yīng)天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信裝置的分頻域方向推斷部使用把檢測(cè)到的每個(gè)副載波的相關(guān)矩陣合并起來(lái)的相關(guān)矩陣，對(duì)屬于副載波信號(hào)群的每個(gè)副載波進(jìn)行來(lái)向推斷。
涉及本發(fā)明的自適應(yīng)天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信裝置的分頻域方向推斷部使用由列矢量Vk(p)和復(fù)數(shù)共軛轉(zhuǎn)置算符H表示為
R=Σk=1LΣp=1SVk(p)Vk(p)H]]>的相關(guān)矩陣R進(jìn)行來(lái)向推斷，列矢量Vk(p)是按L個(gè)屬于副載波信號(hào)群的副載波個(gè)數(shù)在第m個(gè)要素中具有關(guān)于第k個(gè)副載波信號(hào)的第p來(lái)向路徑(全部來(lái)向路徑數(shù)為S)的第m個(gè)天線(xiàn)單元內(nèi)的導(dǎo)頻信號(hào)相關(guān)值的列矢量。這樣，就能夠高精度地進(jìn)行每個(gè)副載波信號(hào)包含的多路徑波的來(lái)向的推斷。
涉及本發(fā)明的自適應(yīng)天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信裝置的分頻域方向推斷部使用把檢測(cè)到的每個(gè)副載波的相關(guān)矢量合并起來(lái)的相關(guān)矢量，對(duì)屬于副載波信號(hào)群的每個(gè)副載波進(jìn)行來(lái)向推斷。
涉及本發(fā)明的自適應(yīng)天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信裝置的分頻域方向推斷部使用由列矢量Vk(p)、該列矢量Vk(p)的第x個(gè)元素Vkx(p)(其中，x為小于天線(xiàn)單元數(shù)的自然數(shù))和復(fù)數(shù)共軛轉(zhuǎn)置算符*表示為z=Σk=1LΣp=1SVkx(p)*Vk(p)]]>的相關(guān)矢量z進(jìn)行來(lái)向推斷，列矢量Vk(p)是按L個(gè)屬于副載波信號(hào)群的副載波個(gè)數(shù)把關(guān)于第k個(gè)副載波信號(hào)的第p來(lái)向路徑(全部來(lái)向路徑數(shù)為S)的第m個(gè)天線(xiàn)單元內(nèi)的導(dǎo)頻信號(hào)相關(guān)值作為第m個(gè)要素的列矢量。這樣，就能夠高精度地進(jìn)行每個(gè)副載波信號(hào)包含的多路徑波的來(lái)向的推斷。
涉及本發(fā)明的自適應(yīng)天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信裝置的分頻域方向推斷部使用相關(guān)矩陣R按MUSIC法、ESPRIT法、CAPON法或傅立葉法中的任意一種方法進(jìn)行來(lái)向的推定。因此，可以適用各種來(lái)向推斷方法。
涉及本發(fā)明的適應(yīng)天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信裝置的分頻域方向推斷部具有對(duì)相關(guān)矩陣R進(jìn)行空間濾波處理的空間濾波處理部，使用MUSIC法、ESPRIT法、CAPON法者傅立葉法中的任意一種方法對(duì)來(lái)自空間濾波處理部的輸出進(jìn)行來(lái)向的推斷。這樣，即使存在相關(guān)波的情況下，也可以確保推斷精度。
涉及本發(fā)明的自適應(yīng)天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信裝置的分頻域方向推斷部具有對(duì)相關(guān)矩陣R進(jìn)行單式變換處理的單式變換部，并使用MUSIC法、ESPRIT法、CAPON法或者傅立葉法中的任意一種方法對(duì)來(lái)自所所述單式變換部的輸出進(jìn)行來(lái)向的推斷。這樣，在陣列天線(xiàn)為等間隔直線(xiàn)陣列的情況下，因?yàn)槟軌驅(qū)⒎较蚴噶窟M(jìn)行實(shí)數(shù)化，因此可以降低運(yùn)算處理量。
涉及本發(fā)明的適應(yīng)天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信裝置，具備陣列天線(xiàn)、分波器、全頻域方向推斷部、Nd個(gè)分頻域方向推斷部、方向推斷結(jié)果選擇部和分頻域陣列加權(quán)系數(shù)生成部；陣列天線(xiàn)由多個(gè)接收多載波傳輸?shù)母哳l信號(hào)的天線(xiàn)單元構(gòu)成；分波器將每個(gè)天線(xiàn)單元接收到的高頻信號(hào)分波成多個(gè)副載波信號(hào)；全頻域方向推斷部使用由多載波傳輸?shù)娜ㄐ蓬l域內(nèi)的副載波信號(hào)進(jìn)行來(lái)向推斷；分頻域方向推斷部將全通信頻域分割成Nd個(gè)分頻域(其中，Nd為大于2而小于多載波傳輸?shù)母陛d波數(shù)的自然數(shù))，使用屬于各個(gè)分頻域的副載波信號(hào)群進(jìn)行電波來(lái)向推斷；方向推斷結(jié)果選擇部在Nd個(gè)分頻域方向推斷部得到的方向推斷結(jié)果的偏差小于規(guī)定值的情況下，選擇輸出所述全頻域方向推斷部的推斷值，而在偏差值大于規(guī)定值的情況下，輸出所述分頻域方向推斷部的推斷值；分頻域陣列加權(quán)系數(shù)生成部使用所述方向推斷結(jié)果選擇部的輸出生成在推斷方向上具有定向性波束的接收陣列加權(quán)系數(shù)。這樣，能夠根據(jù)頻域內(nèi)的來(lái)向的分散自適應(yīng)地切換定向性控制方法。
涉及本發(fā)明的適應(yīng)天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信裝置，具備陣列天線(xiàn)、分波器、全頻域方向推斷部、Nd個(gè)分頻域方向推斷部、方向推斷結(jié)果選擇部和分頻域陣列加權(quán)系數(shù)生成部；陣列天線(xiàn)由多個(gè)接收多載波傳輸?shù)母哳l信號(hào)的天線(xiàn)單元構(gòu)成；分波器將每個(gè)天線(xiàn)單元接收到的高頻信號(hào)分波成多個(gè)副載波信號(hào)；全頻域方向推斷部使用由多載波傳輸?shù)娜ㄐ蓬l域內(nèi)的副載波信號(hào)進(jìn)行來(lái)向推斷；分頻域方向推斷部將全通信頻域分割成Nd個(gè)分頻域(其中，Nd為大于2而小于多載波傳輸?shù)母陛d波數(shù)的自然數(shù))，使用屬于各個(gè)分頻域的副載波信號(hào)群進(jìn)行電波來(lái)向推斷；方向推斷結(jié)果選擇部根據(jù)由全頻域方向推斷部算出的空間輪廓檢測(cè)角度偏差，角度偏差在規(guī)定值以下時(shí)，選擇輸出全頻域方向推斷部的推斷值，而角度偏差比規(guī)定值大時(shí)，輸出分頻域方向推斷部的推斷值；分頻域陣列加權(quán)系數(shù)生成部使用方向推斷結(jié)果選擇部的輸出，生成接收陣列加權(quán)系數(shù)。因此，根據(jù)頻域內(nèi)的來(lái)向的偏差能夠自適應(yīng)地切換定向性控制法。
在按雙工時(shí)分(TDD)方式或者雙工頻分(FDD)方式多載波傳輸?shù)臒o(wú)線(xiàn)系統(tǒng)中，涉及本發(fā)明的自適應(yīng)天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信裝置還具備副載波發(fā)送加權(quán)系數(shù)生成部和副載波定向性形成部；副載波發(fā)送加權(quán)系數(shù)生成部根據(jù)方向推斷結(jié)果選擇部選擇出來(lái)的推斷方向結(jié)果，對(duì)每個(gè)分頻域算出形成一個(gè)發(fā)送定向性波束的發(fā)送陣列加權(quán)系數(shù)；副載波定向性形成部對(duì)每個(gè)分頻域?qū)l(fā)送陣列加權(quán)系數(shù)乘以發(fā)送副載波信號(hào)后，發(fā)送定向性波束。這樣，根據(jù)頻域內(nèi)的來(lái)向的偏差能夠自適應(yīng)地切換定向性控制方法。
在通過(guò)雙工時(shí)分(TDD)方式進(jìn)行多載波傳輸?shù)臒o(wú)線(xiàn)系統(tǒng)中，涉及本發(fā)明的自適應(yīng)天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信裝置還具備副載波發(fā)送加權(quán)系數(shù)生成部和副載波發(fā)送定向性形成部；副載波發(fā)送加權(quán)系數(shù)生成部將由每個(gè)分頻域的分頻域陣列加權(quán)系數(shù)生成部生成的接收陣列加權(quán)系數(shù)用作發(fā)送陣列加權(quán)系數(shù)；副載波發(fā)送定向性形成部在每個(gè)分頻域使用共同的發(fā)送陣列加權(quán)系數(shù)發(fā)送定向性波束。因此，能夠在每個(gè)分頻域使用與接收定向性相同的定向性進(jìn)行發(fā)送。
在按雙工時(shí)分(TDD)方式或者雙工頻分(FDD)方式進(jìn)行多載波傳輸?shù)臒o(wú)線(xiàn)系統(tǒng)中，涉及本發(fā)明的自適應(yīng)天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信裝置還具備副載波發(fā)送加權(quán)系數(shù)生成部和副載波發(fā)送定向性形成部；副載波發(fā)送加權(quán)系數(shù)生成部由全部的分頻域方向推斷部得到的推斷方向中，在給予最大接收功率的推斷方向上，算出發(fā)送陣列加權(quán)系數(shù)以形成發(fā)送定向性波束；副載波發(fā)送定向性形成部使按發(fā)送陣列加權(quán)系數(shù)用全部分頻域發(fā)送共同的定向性波束。因此，能夠在分頻域中給予最大接收功率的路徑方向上形成發(fā)送波束。
在按雙工時(shí)分(TDD)方式或者雙工頻分(FDD)方式進(jìn)行多載波傳輸?shù)臒o(wú)線(xiàn)系統(tǒng)中，涉及本發(fā)明的自適應(yīng)天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信裝置還具備副載波發(fā)送加權(quán)系數(shù)生成部；副載波發(fā)送加權(quán)系數(shù)生成部算出由分頻域方向推斷部輸出的推斷方向的偏差，偏差值小于規(guī)定值時(shí)，算出在由全部分頻域方向推定部輸出的方向推斷值的平均方向上形成成為多波束的發(fā)送定向性波束的發(fā)送陣列加權(quán)系數(shù)，在大于規(guī)定值時(shí)，在全部分頻域中給予規(guī)定數(shù)的上位接收功率的推斷方向上算出發(fā)送陣列加權(quán)系數(shù)。這樣，就能夠根據(jù)頻域內(nèi)的來(lái)向范圍自適應(yīng)地切換定向性控制方法。
用涉及本發(fā)明的自適應(yīng)天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信裝置的多載波傳輸使用進(jìn)行正交頻分多路復(fù)用(OFDM)的副載波信號(hào)。這樣，能夠按頻率利用率高的調(diào)制方式進(jìn)行傳輸。
用涉及本發(fā)明的適應(yīng)天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信裝置的多載波傳輸使用按頻率軸方向或者時(shí)間軸方向上碼分方式進(jìn)行的用戶(hù)多路復(fù)用的副載波信號(hào)。因此，能夠適用于用碼分進(jìn)行用戶(hù)多路復(fù)用的系統(tǒng)。
涉及本發(fā)明的自適應(yīng)天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信裝置對(duì)每個(gè)多路復(fù)用的用戶(hù)生成發(fā)送陣列加權(quán)系數(shù)或者接收陣列加權(quán)系數(shù)，來(lái)進(jìn)行定向性接收。這樣，就可以在對(duì)每個(gè)多路復(fù)用的用戶(hù)在每個(gè)分頻域內(nèi)進(jìn)行最適合的定向性控制。
涉及本發(fā)明的自適應(yīng)天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信裝置的分頻域陣列加權(quán)系數(shù)生成部對(duì)自己的分頻域內(nèi)的分頻域方向推斷部的方向推斷結(jié)果具有定向性波束，在正在多路復(fù)用的其他用戶(hù)的推斷方向上生成形成零的接收陣列加權(quán)系數(shù)。這樣，就能夠在每個(gè)分頻域內(nèi)對(duì)每個(gè)多路復(fù)用用戶(hù)進(jìn)行在干擾方向上形成零的最適當(dāng)?shù)亩ㄏ蛐越邮铡?br> 涉及本發(fā)明的自適應(yīng)天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信裝置的副載波發(fā)送加權(quán)系數(shù)生成部在期望的用戶(hù)方向上具有定向性波束，在正在多路復(fù)用的其他用戶(hù)方向上生成形成零的發(fā)送陣列加權(quán)系數(shù)。這樣，就能夠在每個(gè)分頻域內(nèi)對(duì)每個(gè)多路復(fù)用用戶(hù)進(jìn)行在干擾方向上形成零的最適當(dāng)?shù)亩ㄏ蛐园l(fā)送接收。
如上所述，按照本發(fā)明，在具備陣列天線(xiàn)的自適應(yīng)天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信裝置中，在進(jìn)行寬帶多載波傳輸方式的情況下，即使存在接受功率小的副載波的情況，也能夠抑制推斷精度的惡化，而改善接收質(zhì)量。在進(jìn)行定向性發(fā)送時(shí)，能夠降低用戶(hù)間的干擾，實(shí)現(xiàn)通信質(zhì)量的改善。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例1中的無(wú)線(xiàn)通信裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
圖2是實(shí)施例1中的分頻域方向推斷部的詳細(xì)結(jié)構(gòu)框圖。
圖3是實(shí)施例1中的分頻域方向推斷部得到的空間輪廓計(jì)算結(jié)果的示圖。
圖4是實(shí)施例1中的分頻域方向推斷部的其他結(jié)構(gòu)框圖。
圖5是本發(fā)明實(shí)施例2中的無(wú)線(xiàn)通信裝置的結(jié)構(gòu)框6是本發(fā)明實(shí)施例3中的無(wú)線(xiàn)通信裝置的結(jié)構(gòu)框7是本發(fā)明實(shí)施例4中的無(wú)線(xiàn)通信裝置的結(jié)構(gòu)框圖具體實(shí)施方式
以下，用

本發(fā)明的實(shí)施例，在以下的說(shuō)明中，對(duì)同一功能框等標(biāo)記同一符號(hào)。
(實(shí)施例1)圖1是涉及本發(fā)明實(shí)施例1的自適應(yīng)天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信裝置的結(jié)構(gòu)框圖。圖1所示的自適應(yīng)天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信裝置設(shè)置有由Na個(gè)天線(xiàn)單元1-1～1-Na構(gòu)成的陣列天線(xiàn)1、將由第k個(gè)天線(xiàn)單元1-k接收到的高頻率信號(hào)s1-k進(jìn)行頻率變換之后分波成Ns個(gè)副載波信號(hào)f1-k～fNs-k的分波器2-k(其中，k＝1～Na)、將通信頻域分割成Nd個(gè)的分頻域中使用屬于第m個(gè)分頻域3-m的副載波信號(hào)群進(jìn)行來(lái)向推斷的分頻域方向推斷部4-m、基于第m個(gè)分頻域方向推斷部4-m得到的方向推斷結(jié)果生成接收陣列加權(quán)系數(shù)的分頻域陣列加權(quán)系數(shù)生成部5-m、使用由分頻域陣列加權(quán)系數(shù)生成部5-m生成的接收陣列加權(quán)系數(shù)對(duì)屬于第m個(gè)分頻域3-m的副載波信號(hào)群形成定向性的副載波定向性形成部6-m以及使用定向性接收到的各個(gè)副載波信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)解調(diào)的解調(diào)部7。其中，m＝1、...、Nd。在圖1中表示的是天線(xiàn)單元數(shù)Na＝2、副載波數(shù)Ns＝4、分頻域數(shù)Nd＝2時(shí)的構(gòu)成例。
以下，用圖1對(duì)其動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。首先，由構(gòu)成陣列天線(xiàn)1的天線(xiàn)單元1-1～1-Na分別接收按多載波方式傳輸?shù)母哳l信號(hào)s1-1～1-Na。其中由第k個(gè)天線(xiàn)單位1-k接收到的高頻信號(hào)s1-k由分波器2-k依次進(jìn)行高頻放大和頻率變換；然后，提取出用于多載波傳輸?shù)腘s個(gè)副載波信號(hào)f1-k、f2-k、...、fNs-k。此處，接收信號(hào)的全通信頻域被分成Nd個(gè)分頻域。然后，將屬于其內(nèi)第m個(gè)分頻域3-m的副載波信號(hào)群分別輸入到分頻域方向推斷部4-m和副載波定向性形成部6-m。分頻域數(shù)Nd可以取全部副載波數(shù)Ns≥Nd＞1范圍內(nèi)的自然數(shù)，屬于各分頻域3所屬的副載波信號(hào)群的副載波數(shù)未必相等，以下說(shuō)明取副載波數(shù)Nc(＝Ns/Nd)分別相等的情況。
接下來(lái)，使用屬于第m個(gè)分頻域3-m的副載波信號(hào)群在分頻域方向推斷部4-m中進(jìn)行來(lái)向推斷。圖2是分頻域方向推斷部4的詳細(xì)構(gòu)成圖。
在圖2中，分頻域方向推斷部4-1由生成隱蔽在各個(gè)副載波信號(hào)中的預(yù)先已知的導(dǎo)頻信號(hào)的導(dǎo)頻信號(hào)生成部20、計(jì)算接收到的各個(gè)副載波信號(hào)和所生成的導(dǎo)頻信號(hào)的相關(guān)值的導(dǎo)頻信號(hào)相關(guān)運(yùn)算部21、基于導(dǎo)頻信號(hào)相關(guān)值生成相關(guān)矩陣的相關(guān)矩陣生成部22和基于相關(guān)矩陣計(jì)算空間輪廓的空間輪廓運(yùn)算部23構(gòu)成。將天線(xiàn)單元1-1接收到的副載波信號(hào)群s21和天線(xiàn)單元1-2接收到的副載波信號(hào)群s22分別輸入到每個(gè)副載波不同的導(dǎo)頻信號(hào)相關(guān)運(yùn)算部21。以下，用圖2說(shuō)明其動(dòng)作。圖2表示天線(xiàn)單元數(shù)Na＝2，分頻域內(nèi)的副載波數(shù)Nc＝2情況下的第一分頻域3-1中的分頻域方向推斷部4-1的例子。
導(dǎo)頻信號(hào)生成部20生成隱蔽在副載波信號(hào)中的預(yù)先已知的信號(hào)(以下為導(dǎo)頻信號(hào))。導(dǎo)頻信號(hào)相關(guān)運(yùn)算部21進(jìn)行所生成的導(dǎo)頻信號(hào)和副載波信號(hào)的接收導(dǎo)頻碼元的相關(guān)運(yùn)算。此處，設(shè)導(dǎo)頻信號(hào)為r(s)。其中，s＝1～Np，Np為導(dǎo)頻信號(hào)的碼元數(shù)。
導(dǎo)頻信號(hào)相關(guān)運(yùn)算部21-n-k對(duì)由第k個(gè)天線(xiàn)單元1-k接收到的屬于第m個(gè)分頻域3-m的第n個(gè)副載波信號(hào)fn-k(t0)(其中，t0表示路徑的到來(lái)定時(shí))進(jìn)行(式1)所示的相關(guān)運(yùn)算，算出導(dǎo)頻相關(guān)值hnk，其中，No表示對(duì)碼元的過(guò)速率取樣數(shù)，*表示復(fù)數(shù)共軛。以下，對(duì)由全部天線(xiàn)單元(k＝1～Na)接收到的屬于第m個(gè)分頻域3-m的副載波信號(hào)群(n＝1～Nc)，算出導(dǎo)頻相關(guān)值hnk。
hnk=Σs=1Npfn-k(t+N0·(s-1))r*(s)---(1)]]>相關(guān)矩陣生成部22使用在導(dǎo)頻信號(hào)相關(guān)運(yùn)算部21中算出來(lái)的導(dǎo)頻相關(guān)值hnk，用由(式2)所示的相關(guān)矢量Vn算出(式3)所示的相關(guān)矩陣R。其中，n＝1～Ns、k＝1～Na、T表示矢量轉(zhuǎn)置。
Vn＝[hn，1hn，2…h(huán)n，Na]T(2)
R=Σn=1NcVnVnH---(3)]]>空間輪廓運(yùn)算部23使用由相關(guān)矩陣生成部22生成的相關(guān)矩陣R進(jìn)行方向推斷。雖然提出了很多方向推斷算法，但以下說(shuō)明適用根據(jù)傅立葉法生成空間輪廓并檢測(cè)其波峰的方向作為來(lái)向推斷值的算法的情況。
空間輪廓運(yùn)算部23通過(guò)按規(guī)定的角度間隔Δθ使(式4)所示的來(lái)向推斷評(píng)價(jià)函數(shù)F(θ)中的參數(shù)θ可變，來(lái)算出空間輪廓。然后，按照空間輪廓的波峰電平的高順序檢測(cè)出規(guī)定數(shù)M(M≥1)的波峰方向，作為來(lái)向推斷值。其中，a(θ)是由陣列天線(xiàn)1的單元配置決定的方向矢量，例如，單元間隔d的等間隔直線(xiàn)陣列的情況下，能夠像(式5)所示的方向矢量。此處，λ是傳送頻帶內(nèi)的分頻域3-m中的中心頻率的波長(zhǎng)，θ以直線(xiàn)陣列的法線(xiàn)方向?yàn)?°方向，H表示復(fù)數(shù)共軛轉(zhuǎn)置。
F(θ)＝a(θ)HRa(θ)(4)a(θ)=1exp{-j2πd·1·sinθ/λ}...exp{-j2πd·(Na-1)·sinθ/λ}---(5)]]>圖3表示陣列元素?cái)?shù)Na＝8、副載波信號(hào)群的副載波數(shù)Nc＝2時(shí)的空間輪廓計(jì)算結(jié)果。圖3A為副載波1的來(lái)向角度θ1＝20°、副載波2的來(lái)向角度θ2＝-20°的結(jié)果，圖3B為副載波1的來(lái)向角度θ1＝5°，副載波2的來(lái)向角度θ2＝-5°的結(jié)果。如圖3A所示，由(式4)表示的來(lái)向推定使用波束樣板法，在來(lái)向路徑間隔足夠分開(kāi)的情況下，可以根據(jù)陣列天線(xiàn)1的波束寬度檢測(cè)出對(duì)各個(gè)路徑方向的波峰。如圖3B所示，多個(gè)路徑的來(lái)向角度接近的情況下，可以得到具有比路徑數(shù)少的波峰數(shù)的空間輪廓。此時(shí)的波峰方向?yàn)槎鄠€(gè)路徑的合成功率最大的方向。
然后，分頻域陣列加權(quán)系數(shù)生成部5-m對(duì)屬于第m個(gè)分頻域3-m的副載波信號(hào)群生成將主波束對(duì)準(zhǔn)由分頻域方向推斷部4-m得到的方向推斷結(jié)果的最大波峰方向或者規(guī)定數(shù)的多個(gè)波峰方向的接收陣列加權(quán)系數(shù)。
然后，副載波定向性形成部6-m將所生成的接收陣列加權(quán)系數(shù)共同乘以各個(gè)副載波信號(hào)進(jìn)行合成，輸出到解調(diào)部7?？紤]無(wú)線(xiàn)頻帶內(nèi)的各個(gè)分頻域3-m的中心頻率的波長(zhǎng)λm來(lái)生成接收陣列加權(quán)系數(shù)，這在比頻域大的情況下特別有效。例如，單元間隔d的等間隔直線(xiàn)陣列的情況下，第m個(gè)分頻域3-m中的接收陣列加權(quán)系數(shù)Wm可以如(式6)所示。此處，θ0為方向推斷結(jié)果，取直線(xiàn)陣列的法線(xiàn)方向?yàn)?°方向。
Wm=1exp{j2πd·1·sinθ0/λm}...exp{-j2πd·(Na-1)·sinθ0/λm}---(6)]]>然后，解調(diào)部7用由副載波定向性生成部6定向接收到的各個(gè)副載波信號(hào)跨越全部的分頻域3進(jìn)行解調(diào)。
在本實(shí)施例中，從屬于分頻域3所屬的副載波信號(hào)群的各個(gè)副載波信號(hào)求出相關(guān)矢量Vn，合成相關(guān)矢量Vn生成相關(guān)矩陣R。通過(guò)使用相關(guān)矩陣R進(jìn)行來(lái)向推斷，就能夠推斷分頻域內(nèi)的副載波信號(hào)群的平均來(lái)向。這樣，副載波信號(hào)間的頻率間隔十分狹窄的情況下，近接的副載波信號(hào)間的空間相關(guān)特性具有比較高的性質(zhì)。因此，即使在每個(gè)副載波信號(hào)的接收功率小的情況下，將這些副載波信號(hào)同相合成之后進(jìn)行方向推斷也能夠確保來(lái)向推斷精度。副載波信號(hào)間的頻率間隔十分寬的情況下，可以用頻率分集效應(yīng)來(lái)穩(wěn)定方向推斷精度。
相關(guān)矩陣生成部22可以不用(式3)表示的相關(guān)矩陣R，而使用(式7)表示的相關(guān)矢量z。此時(shí)，空間輪廓運(yùn)算部23算出(式8)而不是(式4)所示的空間輪廓，并檢測(cè)波峰電平來(lái)求得來(lái)向推斷值。此處，Vn、m表示相關(guān)矢量Vn的第m個(gè)元素。
z=Σn=1NcVn,1*Vn---(7)]]>F(θ)＝|zHa(θ)|2(8)在使用各個(gè)副載波沿時(shí)間軸方向擴(kuò)展的多載波直接擴(kuò)展碼分多路復(fù)用(MC/DS-CMDA)方式進(jìn)行傳輸?shù)那闆r下，分頻域方向推斷部4也可以取出在副載波信號(hào)中的來(lái)向定時(shí)不同的多路徑信號(hào)，進(jìn)行這些路徑的方向推斷，在圖4中表示其構(gòu)成例。
圖4是分頻域方向推斷部4-1的其他構(gòu)成圖。在圖4中，分頻域方向推斷部4b由生成隱蔽在各個(gè)副載波信號(hào)中的預(yù)先已知的導(dǎo)頻信號(hào)的導(dǎo)頻信號(hào)生成部20、對(duì)每個(gè)副載波信號(hào)檢測(cè)多個(gè)來(lái)向路徑定時(shí)的路徑搜索部30、對(duì)每個(gè)檢測(cè)出來(lái)的來(lái)向路徑定時(shí)計(jì)算接收到的副載波信號(hào)與所生成的導(dǎo)頻信號(hào)的互相關(guān)值的導(dǎo)頻信號(hào)相關(guān)運(yùn)算部31、基于這些導(dǎo)頻信號(hào)的相關(guān)值生成相關(guān)矩陣的相關(guān)矩陣生成部32和使用所生成的相關(guān)矩陣計(jì)算算空間的空間輪廓的空間輪廓運(yùn)算部33構(gòu)成。以下，用圖4說(shuō)明其動(dòng)作。圖4表示天線(xiàn)單元數(shù)Na＝2、分頻域內(nèi)的副載波數(shù)Nc＝2時(shí)的例子。
首先，路徑搜索部30-1～30-Ns使用隱蔽在副載波信號(hào)中的導(dǎo)頻信號(hào)生成延遲輪廓，檢測(cè)出將其上位接收功率的波峰定時(shí)作為路徑定時(shí)。此處，設(shè)對(duì)某個(gè)副載波信號(hào)群的第n個(gè)副載波信號(hào)的路徑搜索部30-n中的接收路徑定時(shí)檢測(cè)數(shù)為L(zhǎng)n，其中，n＝1～Nc?？梢杂?式9)表示對(duì)第k個(gè)天線(xiàn)單元1-k接收到的第n個(gè)副載波信號(hào)fn-k的第j個(gè)路徑定時(shí)tj中的導(dǎo)頻信號(hào)相關(guān)值hnk(tj)，此處，設(shè)導(dǎo)頻信號(hào)為r(s)，其中，s＝1～Np，Np為導(dǎo)頻信號(hào)的碼元數(shù)。
hnk(tj)=Σs=1Npfn-k(tj+No·(s-1))r*(s)---(9)]]>
用如下方法生成延遲輪廓1)在每個(gè)相同的定時(shí)，合成由各個(gè)天線(xiàn)單元1-1～N得到的導(dǎo)頻信號(hào)相關(guān)值hnk(tj)的絕對(duì)值或者平方；或2)將形成定向性波束的加權(quán)系數(shù)乘以相同定時(shí)的導(dǎo)頻信號(hào)相關(guān)值hnk(tj)后進(jìn)行加法運(yùn)算，取其絕對(duì)值或平方生成延遲輪廓；還可以用兩者合成的方法生成延遲輪廓。將延遲輪廓多幀間平均化，能夠抑制噪音分量。
然后，相關(guān)矩陣生成部32使用在導(dǎo)頻信號(hào)相關(guān)運(yùn)算部31算出的導(dǎo)頻相關(guān)值hnk(tj)和(式10)所示的相關(guān)矢量Vn(tj)，算出(式11)所示的相關(guān)矩陣R。其中，n＝1～Ns、k＝1～Na、H表示矢量復(fù)數(shù)共軛轉(zhuǎn)置。
Vn(tj)＝[hn，1(tj)hn，2(tj)…h(huán)n，Na(tj)]T(10)R=Σn=1NsΣj=1LnVn(tj)Vn(tj)H---(11)]]>其次，空間輪廓運(yùn)算部33使用由相關(guān)矩陣生成部32生成的相關(guān)矩陣R，算出(式4)所示的空間輪廓，進(jìn)行方向推斷。
在相關(guān)矩陣生成部32中，合成相關(guān)矢量Vn(tj)之后，計(jì)算空間波譜，但是也可以使用每個(gè)路徑的相關(guān)矢量Vn(tj)，如(式12)所示，對(duì)每個(gè)路徑進(jìn)行空間輪廓運(yùn)算。(式12)表示對(duì)第n個(gè)副載波信號(hào)的第j個(gè)路徑的方向推斷評(píng)價(jià)函數(shù)，其中，n＝1～Ns，j＝1～Ln。
Fnj(θ)＝|aH(θ)Vn(tj)|2(12)相關(guān)矩陣生成部32也可以使用(式13)所示的矢量z，而不是使用(式11)所示的相關(guān)矩陣R。此時(shí)，空間輪廓運(yùn)算部32算出(式)14所示的空間輪廓，而不是(式4)所示的空間輪廓，通過(guò)檢測(cè)波峰電平，算出來(lái)向推斷值。此處，Vn、m(tj)表示相關(guān)矢量Vn(tj)的第m個(gè)元素。
z=Σn=1NsΣj=1LnV*n,1(tj)Vn(tj)---(13)]]>F(θ)＝|zHa(θ)|2(14)本實(shí)施例中的分頻域方向推斷部4使用波束樣板法進(jìn)行方向推斷，但可以對(duì)(式3)或者(式11)所示的相關(guān)矩陣生成部22或者相關(guān)矩陣生成部32的輸出即相關(guān)矩陣R使用在菊間著的“用陣列天線(xiàn)的自適應(yīng)信號(hào)處理”(科學(xué)技術(shù)出版社)等處公開(kāi)的稱(chēng)為MUSIC法、ESPRIT法的固有值分解法或包含相關(guān)矩陣的逆矩陣運(yùn)算的Capon法等的來(lái)向推斷的高分辨能力方法，其中，屬于副載波信號(hào)群的副載波信號(hào)數(shù)Nc比陣列單元數(shù)小的情況下，因?yàn)榭紤]到相關(guān)矩陣生成部22的輸出即相關(guān)矩陣R的階數(shù)不構(gòu)成滿(mǎn)階數(shù)的情況，對(duì)應(yīng)副載波信號(hào)數(shù)Nc有必要適當(dāng)選擇方向推斷算法?；蛘撸谑褂孟嚓P(guān)矩陣生成部32的情況下，必需根據(jù)副載波信號(hào)數(shù)Nc和路徑數(shù)Ln相加的數(shù)選擇方向推斷算法。陣列天線(xiàn)的構(gòu)成是等間隔陣列配置的情況下，通過(guò)對(duì)相關(guān)矩陣生成部22或者相關(guān)矩陣生成部32得到的相關(guān)矩陣R加以空間濾波處理的適用或乘以單一變換矩陣的單一變換處理，也能適用方向矢量實(shí)數(shù)化的波束空間內(nèi)的來(lái)向推斷處理。
副載波傳輸也可以是正交頻分多路復(fù)用(OFDM)的副載波信號(hào)，這種情況下，各個(gè)副載波信號(hào)在OFDM碼元區(qū)間內(nèi)選擇使用正交的頻率，也可以適用沿頻率軸方向進(jìn)行擴(kuò)碼多路復(fù)用的MC-CDMA方式。此時(shí)，使用隱蔽在副載波信號(hào)內(nèi)的個(gè)別用戶(hù)多路復(fù)用的導(dǎo)頻信號(hào)對(duì)每個(gè)用戶(hù)算出各個(gè)副載波信號(hào)的導(dǎo)頻信號(hào)相關(guān)值，進(jìn)行本實(shí)施例中說(shuō)明的動(dòng)作就能獲得同樣的效果。
即使用沿時(shí)間軸方向進(jìn)行擴(kuò)碼多路復(fù)用的MC/DS-CDMA方式，也同樣能夠適應(yīng)。此時(shí)，用逆擴(kuò)展將在各個(gè)副載波信號(hào)的沿時(shí)間軸方向進(jìn)行碼分多路復(fù)用的用戶(hù)信號(hào)提取出來(lái)之后，對(duì)每個(gè)用戶(hù)算出各個(gè)副載波信號(hào)的導(dǎo)頻信號(hào)相關(guān)值，進(jìn)行本實(shí)施例中說(shuō)明的動(dòng)作能夠得到同樣的效果。
存在碼分多路復(fù)用的用戶(hù)的情況下，分頻域陣列系數(shù)生成部5可以附加降低進(jìn)行碼分多路復(fù)用的用戶(hù)間的干擾的波束形成功能，可通過(guò)在期望的用戶(hù)方向上每個(gè)副載波信號(hào)群在分頻域方向推斷部4的推斷方向上具有主波束而在進(jìn)行多路復(fù)用的其他用戶(hù)方向上生成形成零的接收陣列加權(quán)系數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)此功能。
(實(shí)施例2)圖5是涉及本發(fā)明實(shí)施例2的自適應(yīng)天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信裝置的發(fā)送部的構(gòu)成框圖。本實(shí)施例是實(shí)施例1中說(shuō)明的圖1的構(gòu)成中基于各個(gè)分頻域方向推斷部4得到的方向推斷結(jié)果對(duì)每個(gè)副載波進(jìn)行形成發(fā)送定向性的動(dòng)作。得到分頻域方向推斷部4的推斷結(jié)果之前的框圖與實(shí)施例1相同，予以省略。圖5中的自適應(yīng)天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信裝置由基于分頻域方向推斷部4的推斷結(jié)果生成發(fā)送陣列加權(quán)系數(shù)的副載波發(fā)送加權(quán)系數(shù)生成部40、復(fù)制了發(fā)送陣列單元數(shù)個(gè)發(fā)送副載波信號(hào)(fi～fNs)各個(gè)信號(hào)乘以發(fā)送陣列加權(quán)系數(shù)的副載發(fā)送波定向性形成部41、混合被加權(quán)過(guò)的副載波信號(hào)的混合器42和把混合器42的輸出變頻為無(wú)線(xiàn)頻的無(wú)線(xiàn)發(fā)送部43構(gòu)成。圖5中表示天線(xiàn)單元數(shù)Na＝2、副載波數(shù)Ns＝2、分頻域數(shù)Nd＝2時(shí)的構(gòu)成例，以下，使用圖5說(shuō)明其動(dòng)作。
基于由陣列天線(xiàn)1接收到的多載波方式傳輸?shù)母哳l信號(hào)s1，由分頻域推斷部4-1～4-Nd在每個(gè)分頻域進(jìn)行來(lái)向推斷。此前與實(shí)施例1相同，在此省略其說(shuō)明。
然后，副載波發(fā)送加權(quán)系數(shù)生成部40根據(jù)Nd個(gè)分頻域方向推斷部4的推斷結(jié)果生成發(fā)送陣列加權(quán)系數(shù)。按無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)的雙工方式進(jìn)行不同的動(dòng)作來(lái)生成發(fā)送陣列加權(quán)系數(shù)，例如，按時(shí)分多路復(fù)用(TDD)方式、頻分多路復(fù)用(FDD)方式，進(jìn)行如下不同的動(dòng)作。
在TDD方式的情況下，因?yàn)榘磿r(shí)分共享發(fā)送頻域和接收頻域，所以根據(jù)分頻域推斷部4-1～4-Nd得到的推斷結(jié)果，把分頻域陣列系數(shù)生成部5-1～5-Nd各自生成的接收陣列加權(quán)系數(shù)用作發(fā)送陣列加權(quán)系數(shù)Ws。每個(gè)分頻域的分頻域方向推斷部4-1～4-Nd得到的方向推斷結(jié)果在跨整個(gè)通信頻域的范圍(偏差)大的情況下，即在碼擴(kuò)多路復(fù)用用戶(hù)多的無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)時(shí)，用戶(hù)間干擾會(huì)增大。因此，適用以下任意一種動(dòng)作。
1)分頻域陣列加權(quán)系數(shù)生成部5-1～5-Nd根據(jù)由每個(gè)分頻域的分頻域方向推斷部4-1～4-Nd得到的推斷結(jié)果，在全部分頻域中給予最大接收功率的推斷方向上(在每個(gè)分頻域內(nèi)，分別由分頻域方向推斷部4-1～4-Nd算出的空間輪廓中的最大波峰方向)生成形成發(fā)送定向性波束的發(fā)送陣列加權(quán)系數(shù)Ws。
2)分頻域陣列加權(quán)系數(shù)生成部5-1～5-Nd根據(jù)由每個(gè)分頻域的分頻域方向推斷部4-1～4-Nd得到的推斷結(jié)果，算出推斷方向的全通信頻域內(nèi)的偏差。偏差小于規(guī)定值的情況下，在分頻域方向推斷部4-1～4-Nd的各個(gè)推斷方向結(jié)果的平均方向上生成多個(gè)朝向主波束的發(fā)送陣列加權(quán)系數(shù)Ws。在大于規(guī)定值的情況下，在所有分頻域中接收功率上位的推斷方向(在每個(gè)分頻域中由分頻域方向推斷部4-1～4-Nd分別算出的空間輪廓中的上位波峰方向)上生成發(fā)送陣列加權(quán)系數(shù)Ws。
在FDD方式的情況下，雖然送信頻域和接收頻域不同，但根據(jù)各個(gè)分頻域方向推斷部4-1～4-Nd的推斷值，適用以下的任意一種動(dòng)作。
1)分頻域陣列加權(quán)系數(shù)生成部5-1～5-Nd根據(jù)由每個(gè)分頻域的分頻域方向推斷部4-1～4-Nd得到的推斷結(jié)果，在全部分頻域中給予最大接收功率的推斷方向上(在每個(gè)分頻域內(nèi)，分別由分頻域方向推斷部4-1～4-Nd算出的空間輪廓中的最大波峰方向)生成形成發(fā)送定向性波束的發(fā)送陣列加權(quán)系數(shù)Ws。
2)分頻域陣列加權(quán)系數(shù)生成部5-1～5-Nd根據(jù)由每個(gè)分頻域的分頻域方向推斷部4-1～4-Nd得到的推斷結(jié)果，算出推斷方向的全通信頻域內(nèi)的偏差。偏差小于規(guī)定值的情況下，在分頻域方向推斷部4-1～4-Nd的各個(gè)推斷方向結(jié)果的平均方向上生成多個(gè)朝向主波束的發(fā)送陣列加權(quán)系數(shù)Ws。在大于規(guī)定值的情況下，在所有分頻域中接收功率上位的推斷方向(在每個(gè)分頻域中由分頻域方向推斷部4-1～4-Nd分別算出的空間輪廓中的上位波峰方向)上生成發(fā)送陣列加權(quán)系數(shù)Ws。
發(fā)送數(shù)據(jù)按規(guī)定的調(diào)制格式由未圖示的調(diào)制器進(jìn)行調(diào)制，生成發(fā)送副載波信號(hào)41-1～Ns。副載波發(fā)送定向性形成部41-1～41-Ns將發(fā)送副載波信號(hào)41-1～41-Ns分配成與陣列天線(xiàn)1的單元數(shù)Na相等的個(gè)數(shù)，將副載波發(fā)送加權(quán)系數(shù)生成部40生成的發(fā)送陣列加權(quán)系數(shù)Ws＝[w1、w2、...、wna]的元素分別乘以分配的副載波信號(hào)41-1～41-Ns，再輸出到混合器42-1～42-Na。
混合器42-1～42-Na混合被定向性加權(quán)過(guò)的副載波發(fā)送定向性形成部41-1～41-Ns的陣列天線(xiàn)單元數(shù)個(gè)輸出信號(hào)，以便按各自分配到的頻率間隔配置副載波信號(hào)。無(wú)線(xiàn)發(fā)送部43-1～43-Na把混合器42-1～42-Na的輸出分別變頻成無(wú)線(xiàn)頻率后，從構(gòu)成陣列天線(xiàn)44的天線(xiàn)單元44-1～44-Na發(fā)送出去。
如上所述，按照本實(shí)施例，除實(shí)施例1的效果之外，在分頻域方向推斷部4-1～4-Nd得到的推定方向上進(jìn)行定向性發(fā)送，來(lái)減輕多路徑干擾，改善通信質(zhì)量。將所有分頻域中給予最大接收功率的推定方向或者對(duì)應(yīng)所有分頻域內(nèi)每個(gè)分頻域的方向推斷值的偏差值，把定向性發(fā)送方向限定在分頻域中比接收功率高的方向上，可以抑制用戶(hù)間干擾，而有效地進(jìn)行定向性發(fā)送。這樣，能夠抑制用戶(hù)間的干擾，改善系統(tǒng)容量。
發(fā)送用的副載波傳輸也可以是正交頻分多路復(fù)用(OFDM)的副載波信號(hào)，此時(shí)，各個(gè)副載波信號(hào)在OFDM碼元區(qū)間內(nèi)選擇使用正交的頻率。在頻率軸方向上同樣也能適用于碼擴(kuò)多路復(fù)用的MC-CDMA方式，對(duì)每個(gè)用戶(hù)進(jìn)行實(shí)施例中說(shuō)明的動(dòng)作可以得到同樣的效果。即使按時(shí)間軸方向上進(jìn)行碼擴(kuò)多路復(fù)用的MC/DS-CDMA方式，同樣能夠適用，此時(shí)對(duì)每個(gè)用戶(hù)進(jìn)行實(shí)施例中說(shuō)明的動(dòng)作也可以得到同樣的效果。
存在碼分多路復(fù)用的用戶(hù)的情況下，與實(shí)施例1一樣，副載波發(fā)送加權(quán)系數(shù)生成部40也可以附加降低碼擴(kuò)多路復(fù)用的用戶(hù)間干擾的波束形成功能。
(實(shí)施例3)圖6是涉及本發(fā)明實(shí)施例3的無(wú)線(xiàn)通信裝置接收部的構(gòu)成框圖。其構(gòu)成為對(duì)實(shí)施例1中說(shuō)明的圖1所示的構(gòu)成追加使用由陣列天線(xiàn)1接收到的全部副載波信號(hào)來(lái)進(jìn)行全通信頻域內(nèi)的方向推斷的全頻域方向推斷部50和方向推斷結(jié)果選擇部51。該方向推斷結(jié)果選擇部51使用由全頻域方向推斷部50算出的空間輪廓來(lái)檢測(cè)角度范圍，然后選擇輸出全頻域方向推斷部50或分頻域方向推斷部4的方向推斷結(jié)果。到得到分頻域方向推斷部4的方向推斷結(jié)果的框圖為止都與實(shí)施例1相同，予以省略。以下，使用圖6主要說(shuō)明與實(shí)施例1不同的部分。圖6表示天線(xiàn)單元數(shù)Na＝2、副載波數(shù)Ns＝2、分頻域數(shù)Nd＝2時(shí)的構(gòu)成例。
基于由陣列天線(xiàn)1接收到的多載波方式傳輸?shù)母哳l信號(hào)s1由分頻域方向推斷部4-1～4-Nd在每個(gè)分頻域進(jìn)行來(lái)向推斷，到此為止與實(shí)施例1相同，在此省略其說(shuō)明。
全頻域方向推斷部50在將第n個(gè)分頻域3-n內(nèi)算出的由(式3)表示的相關(guān)矩陣R標(biāo)記為Rn時(shí)(其中，n＝1、…、Nd)，將在全部分頻域3-1～3-Nd算出的Rn作為輸入，算出由(式15)表示的相關(guān)矩陣Rn的合成和Ra。然后，使θ按規(guī)定的角度間隔Δθ可變，算出例如(式16)表示的按傅立葉法的空間輪廓，按照空間輪廓的波峰電平高的順序檢測(cè)規(guī)定數(shù)M(M≥1)的波峰方向，進(jìn)行全通信頻域內(nèi)的副載波信號(hào)的平均來(lái)向推斷。其中，a(θ)是由陣列天線(xiàn)1的單元配置決定的方向矢量，例如，單元間隔d的等間隔直線(xiàn)陣列的情況下，能夠像(式5)那樣表示。此處，λ為傳送波的波長(zhǎng)，θ以陣列的法線(xiàn)方向?yàn)?°方向，H表示復(fù)數(shù)共軛轉(zhuǎn)置。
Ra=Σn=1NdRn---(15)]]>F(θ)＝a(θ)HRaa(θ)(16)然后，方向推斷結(jié)果選擇部51使用全部的分頻域方向推斷部4-1～4-Nd的推斷值Φkm和各自的分頻域3-m內(nèi)的空間輪廓值(或者來(lái)向推斷評(píng)價(jià)函數(shù)值)，用(式17)表示的計(jì)算式算出角度范圍AS。此處，m＝1、…、Nd。φ0由(式18)給出，Φkm表示由第m個(gè)分頻域3-m內(nèi)的分頻域方向推斷部4-m檢測(cè)到的全部Lm個(gè)路徑中的第k個(gè)路徑的來(lái)向。使用算出的角度范圍AS，角度范圍AS小于規(guī)定值K時(shí)，選擇全頻域方向推斷部50的推斷值，共同輸出到全部分頻域陣列加權(quán)系數(shù)生成部5-1～5-Nd。另一方面，角度范圍AS大于規(guī)定值K時(shí)，與實(shí)施例1一樣，把第m個(gè)分頻域3-m內(nèi)的分頻域方向推斷部4-m的推斷值輸出到分頻域陣列加權(quán)系數(shù)生成部5-m。此處，m＝1、…、Nd。
作為角度范圍AS的其他算法，也可以只使用給予空間輪廓值(或者來(lái)向推斷評(píng)價(jià)函數(shù)值)Fm(Φkm)的上位的方向推斷值Φkm，根據(jù)(式17)求角度范圍AS。
AS=Σm=1NdΣk=1Lm(φkm-φ0)2Fm(φkm)Σm=1NdΣk=1LmFm(φkm)---(17)]]>φ0=Σm=1NdΣk=1LmφkmFm(φkm)Σm=1NdΣk=1LmFm(φkm)---(18)]]>然后，分頻域陣列加權(quán)系數(shù)生成部5根據(jù)方向推斷結(jié)果選擇部51得到的方向推斷選擇結(jié)果生成將主波束朝向特定方向的接收陣列加權(quán)系數(shù)，并輸出到副載波定向性形成部6。副載波定向性形成部6輸出生成的接收陣列加權(quán)系數(shù)共同乘以各個(gè)副載波信號(hào)而合成起來(lái)的信號(hào)。即，第m個(gè)分頻域3-m內(nèi)的分頻域陣列加權(quán)系數(shù)生成部5-m對(duì)屬于第m個(gè)分頻域3-m的副載波信號(hào)群根據(jù)方向推斷結(jié)果選擇部51得到的方向推斷選擇結(jié)果生成將主波束朝向特定方向的接收陣列加權(quán)系數(shù)。副載波定向性形成部6-m輸出將該生成的接收陣列加權(quán)系數(shù)共同乘以各副載波信號(hào)而合成起來(lái)的信號(hào)，對(duì)全部m＝1、…、Nd進(jìn)行該動(dòng)作。
解調(diào)部7使用定向性接收到的各個(gè)副載波信號(hào)進(jìn)行解調(diào)動(dòng)作，接收數(shù)據(jù)。
如上所述，按照本實(shí)施例，除實(shí)施1的效果之外，用方向推斷結(jié)果選擇部51檢測(cè)出全通信頻域內(nèi)的副載波信號(hào)的角度范圍，就可以根據(jù)角度范圍AS切換對(duì)全分頻域的每個(gè)分頻域不同的定向性形成或者對(duì)全部的分頻域3共同的定向性形成。這樣，在角度范圍AS小的情況下，能夠推斷全部副載波信號(hào)平均來(lái)向。因此，即使因頻率選擇性衰退而部分頻域的接收電平低的情況下，也能夠在全通信頻域進(jìn)行可靠的來(lái)向推斷。
方向推斷結(jié)果選擇部51中的角度范圍檢測(cè)是根據(jù)每個(gè)分頻域的來(lái)向推斷值算出的，但也能夠使用根據(jù)全頻域方向推斷部50算出的空間輪廓的檢測(cè)方法。作為用空間輪廓算出角度范圍的方法，例如，公開(kāi)于N.S.M.Shah等的“使用MUSIC算法來(lái)向和角度范圍的同時(shí)推斷”，2000年電子信息通信學(xué)會(huì)通信協(xié)會(huì)大會(huì)B-1-31中。與上述一樣，從(式15)算出的相關(guān)矩陣Ra來(lái)求空間輪廓，使用由空間輪廓算出的角度范圍AS，能夠有選擇地切換全頻域方向推斷部50或者分頻域方向推斷部4-1～4-Nd的推斷結(jié)果。
在本實(shí)施例中，全頻域方向推斷部50使用全通信頻域的副載波信號(hào)進(jìn)行方向推斷，但也可以按比分頻域推斷部4所使用的副載波信號(hào)分割數(shù)Ns大的分割數(shù)來(lái)進(jìn)行方向推斷。
本實(shí)施例中的全部分頻域方向推斷部50使用波束樣板法進(jìn)行方向推斷，但也可以使用由(式15)表示的相關(guān)矩陣Ra，適用“陣列天線(xiàn)自適應(yīng)信號(hào)處理”(菊間著、科學(xué)技術(shù)出版社)等處公開(kāi)的稱(chēng)為MUSIC法、ESPRIT法的固有值分解法或包含相關(guān)矩陣逆矩陣運(yùn)算的Capon法等來(lái)向推斷的高分辨能力法。其中，屬于分頻域3的副載波信號(hào)數(shù)Nc或路徑數(shù)比陣列單元數(shù)小的情況下，因?yàn)榭紤]到作為相關(guān)矩陣生成部22的輸出的相關(guān)矩陣的階數(shù)不為滿(mǎn)階的情況，所以根據(jù)階數(shù)或者路徑數(shù)考慮與波束樣板法適當(dāng)?shù)牟⒂谩ｊ嚵刑炀€(xiàn)1的構(gòu)成為等間隔陣列配置的情況下，對(duì)(式15)表示的相關(guān)矩陣Ra施以空間濾波處理或乘以單一變換矩陣的單一變換處理，使方向矢量實(shí)數(shù)化，也同樣能夠適用方向矢量實(shí)數(shù)化的波束空間內(nèi)的來(lái)向推斷處理。
副載波傳輸可以是正交頻分多路復(fù)用(OFDM)的副載波信號(hào)，此時(shí)，各個(gè)副載波信號(hào)在OFDM碼元區(qū)間內(nèi)選擇使用正交的頻率。副載波傳輸可以適用于在頻率軸方向上進(jìn)行碼擴(kuò)多路復(fù)用的MC-CDMA方式，此時(shí)，使用隱蔽在副載波信號(hào)內(nèi)的每個(gè)個(gè)別用戶(hù)進(jìn)行多路復(fù)用的導(dǎo)頻信號(hào)，對(duì)每個(gè)用戶(hù)算出各個(gè)副載波信號(hào)的導(dǎo)頻信號(hào)相關(guān)值。這樣，進(jìn)行實(shí)施例中說(shuō)明的動(dòng)作能夠得到同樣的效果。
即使在時(shí)間軸方向上進(jìn)行碼擴(kuò)多路復(fù)用的MC/DS-CDMA方式，同樣也能適用，此時(shí)，用逆擴(kuò)展提取各個(gè)副載波信號(hào)的時(shí)間軸方向上進(jìn)行碼擴(kuò)多路復(fù)用的用戶(hù)信號(hào)。之后，對(duì)每個(gè)用戶(hù)算出各個(gè)副載波信號(hào)的導(dǎo)頻相關(guān)值。這樣，進(jìn)行本實(shí)施例中說(shuō)明的動(dòng)作能夠得到同樣的效果。
存在進(jìn)行碼分多路復(fù)用的用戶(hù)的情況下，分頻域陣列系數(shù)生成部5與實(shí)施例一樣也可以附加降低進(jìn)行碼擴(kuò)多路復(fù)用的用戶(hù)間干擾的波束形成功能。
(實(shí)施例4)圖7是涉及本發(fā)明實(shí)施例4的自適應(yīng)天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信裝置的發(fā)送部的構(gòu)成框圖，該構(gòu)成是在實(shí)施例2說(shuō)明的圖5表示的構(gòu)成內(nèi)追加全頻域方向推斷部50和方向推斷結(jié)果選擇部51。此外，到得到分頻域方向推斷部4的方向推斷結(jié)果的框圖為止都與實(shí)施例1相同，予以省略。以下，使用圖7主要說(shuō)明與實(shí)施例1不同的部分，圖7表示天線(xiàn)單元數(shù)Na＝2、副載波數(shù)Ns＝2、分頻域數(shù)Nd＝2時(shí)的構(gòu)成例。
基于陣列天線(xiàn)1接收到的按多載波方式傳輸?shù)母哳l信號(hào)s1，由分頻域推斷部4-1～4-Nd在每個(gè)分頻域進(jìn)行來(lái)向推斷，到此為止都與實(shí)施例1相同，在此予以省略。
全頻域方向推斷部50和實(shí)施例3說(shuō)明的動(dòng)作相同。
方向推斷結(jié)果選擇部51使用與實(shí)施例3表示的同樣算出的角度范圍AS，角度范圍AS小于規(guī)定值K的情況下，選擇全頻域方向推斷部50的推斷值，并輸出到副載波發(fā)送加權(quán)系數(shù)生成部40。另一方面，角度范圍AS大于規(guī)定值K的情況下，與實(shí)施例2一樣，將各個(gè)分頻域3-1～3-Nd內(nèi)的分頻域方向推斷部4-1～4-Nd的推斷值輸出到副載波發(fā)送加權(quán)系數(shù)生成部40。此處，m＝1、…、Nd。
作為角度范圍AS的其他算法，也可以只使用給予空間輪廓值(或者來(lái)向推斷評(píng)價(jià)函數(shù)值)Fm(Φkm)的上位的方向推斷值Φkm，由(式17)求得角度范圍AS。
然后，副載波發(fā)送加權(quán)系數(shù)生成部40根據(jù)方向推斷結(jié)果選擇部51的輸出生成發(fā)送陣列加權(quán)系數(shù)。副載波發(fā)送加權(quán)系數(shù)生成部40在角度范圍AS大于規(guī)定值K的情況下，輸入各個(gè)分頻域3-1～3-Nd內(nèi)的分頻域方向推斷部4-1～4-Nd的推斷值，進(jìn)行與實(shí)施例2中的副載波發(fā)送加權(quán)系數(shù)生成部40同樣的動(dòng)作。另一方面，角度范圍AS小于規(guī)定值K的情況下，因?yàn)檫x擇輸入全頻域方向推斷部50的推斷值，所以生成將主波束朝向方向推斷值方向的發(fā)送陣列加權(quán)系數(shù)。
然后，按規(guī)定的調(diào)制格式用未圖示的調(diào)制器調(diào)制發(fā)送數(shù)據(jù)，并生成發(fā)送副載波信號(hào)41-1～Ns。副載波發(fā)送定向性形成部41-1～41-Ns將發(fā)送副載波信號(hào)41-1～41-Ns分配成與陣列天線(xiàn)1的單元數(shù)Na相等的個(gè)數(shù)，將發(fā)送陣列加權(quán)系數(shù)Ws＝[w1、w2、...、wna]的元素分別乘以分配的副載波信號(hào)，再輸出到混合器42-1～42-Na。
以后的動(dòng)作與實(shí)施例2相同。
如上所述，按照本實(shí)施例，除實(shí)施例1以及實(shí)施例2的效果之外，可以根據(jù)角度范圍AS切換每個(gè)全分頻域中不同的定向性形成或者全部分頻域3中共同的發(fā)送定向性形成。這樣，角度偏差A(yù)S小的情況下，能夠?qū)θ康母陛d波信號(hào)推斷平均來(lái)向。因此，即使在因頻率選擇性衰退而使部分頻域的接收電平低的情況下，在全通信頻域內(nèi)也能進(jìn)行可靠的來(lái)向推斷。使用該結(jié)果的定向性發(fā)送可以保證更穩(wěn)定的動(dòng)作，所以能夠抑制用戶(hù)間的干擾，改善系統(tǒng)容量。
在本實(shí)施例中，全頻域方向推斷部50使用全通信頻域的副載波信號(hào)進(jìn)行方向推斷，但也可以按比分頻域推斷部4中使用的副載波信號(hào)分割數(shù)Ns還大的分割數(shù)進(jìn)行方向推斷。
副載波傳輸也可以是正交頻分多路復(fù)用(OFDM)的副載波信號(hào)。此時(shí)，各個(gè)副載波信號(hào)在OFDM碼元區(qū)間內(nèi)選擇使用正交的頻率。副載波傳輸也能適用于在頻率軸方向上進(jìn)行碼擴(kuò)多路復(fù)用的MC-CDMA方式。此時(shí)，對(duì)進(jìn)行碼分多路復(fù)用的每個(gè)用戶(hù)，在擴(kuò)展碼的逆擴(kuò)展后提取出用戶(hù)信號(hào)之后，進(jìn)行本實(shí)施例中說(shuō)明的動(dòng)作。
即使是時(shí)間軸方向上進(jìn)行碼分多路復(fù)用MC-DS-CDMA方式，同樣可以適應(yīng)。此時(shí)，也對(duì)進(jìn)行碼分多路復(fù)用的每個(gè)用戶(hù)，在擴(kuò)展碼的逆擴(kuò)展后提取出用戶(hù)信號(hào)之后，進(jìn)行本實(shí)施例中說(shuō)明的動(dòng)作。
存在進(jìn)行碼分多路復(fù)用的用戶(hù)的情況下，副載波發(fā)送陣列系數(shù)生成部40與實(shí)施例1一樣也可以追加降低碼擴(kuò)多路復(fù)用的用戶(hù)間干擾的波束形成功能。
如上所述，本發(fā)明對(duì)自適應(yīng)天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信裝置是有用的，適合于多載波傳輸。
權(quán)利要求
1.一種自適應(yīng)天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信裝置，其特征在于，具備陣列天線(xiàn)，由多個(gè)接收多載波傳輸?shù)母哳l信號(hào)的天線(xiàn)單元構(gòu)成；分波器，將每個(gè)所述天線(xiàn)單元接收到的高頻信號(hào)分成多個(gè)副載波信號(hào)；Nd個(gè)分頻域方向推斷部，將所述多載波傳輸?shù)娜ㄐ蓬l域分割成Nd個(gè)分頻域(其中，Nd為大于2而小于多載波傳輸用的副載波數(shù)的自然數(shù))，并用屬于各個(gè)分頻域的副載波信號(hào)群進(jìn)行電波的來(lái)向推斷；分頻域陣列加權(quán)系數(shù)生成部，對(duì)所述每個(gè)分頻域生成分頻域方向推斷部的推斷方向上具有定向性波束的接收陣列加權(quán)系數(shù)；副載波定向性形成部，將對(duì)所述每個(gè)分頻域生成的接收陣列加權(quán)系數(shù)乘以與之對(duì)應(yīng)的屬于所述分頻域內(nèi)的各自的副載波信號(hào)并合成起來(lái)，形成定向性；和解調(diào)部，使用副載波定向性形成部的輸出進(jìn)行數(shù)據(jù)解調(diào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信裝置，其特征在于，所述分頻域方向推斷部使用隱蔽在副載波信號(hào)中的已知導(dǎo)頻信號(hào)，算出與輸入的各個(gè)副載波信號(hào)的導(dǎo)頻信號(hào)相關(guān)值，根據(jù)不同的天線(xiàn)單元接收到的在同一副載波信號(hào)間算出的所述導(dǎo)頻信號(hào)相關(guān)值進(jìn)行來(lái)向推斷。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自適應(yīng)天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信裝置，其特征在于，所述分頻域方向推斷部使用把屬于所述副載波信號(hào)群的每個(gè)副載波的相關(guān)矩陣合并起來(lái)的相關(guān)矩陣進(jìn)行來(lái)向推斷。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自適應(yīng)天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信裝置，其特征在于，所述分頻域方向推斷部使用由列矢量Vk和復(fù)數(shù)共軛轉(zhuǎn)置算符H表示為R＝V1V1H+V2V2H+…+VLVLH的相關(guān)矩陣R進(jìn)行來(lái)向推斷，列矢量Vk是按L個(gè)屬于副載波信號(hào)群的副載波個(gè)數(shù)，在第m個(gè)要素中具有關(guān)于第k個(gè)副載波信號(hào)的第m個(gè)天線(xiàn)單元內(nèi)的導(dǎo)頻信號(hào)相關(guān)值的列矢量。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自適應(yīng)天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信裝置，其特征在于，所述分頻域方向推斷部使用將屬于所述副載波信號(hào)群的每個(gè)副載波的相關(guān)矩陣合并起來(lái)的相關(guān)矩陣進(jìn)行來(lái)向推斷。
6.根據(jù)權(quán)利要求2中所述的自適應(yīng)天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信裝置，其特征在于，所述分頻域方向推斷部使用由列矢量Vk、該列矢量Vk的第x個(gè)元素Vkx(其中，x為小于天線(xiàn)單元數(shù)的自然數(shù))和復(fù)數(shù)共軛轉(zhuǎn)置算符*表示為z＝V1x*V1+V2x*V2+…+VLx*VN的相關(guān)矢量z進(jìn)行來(lái)向推斷，列矢量Vk是按L個(gè)屬于所述副載波信號(hào)群的副載波個(gè)數(shù)把關(guān)于第k個(gè)副載波信號(hào)的第m個(gè)天線(xiàn)單元內(nèi)的導(dǎo)頻信號(hào)相關(guān)值作為第m個(gè)要素的列矢量。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信裝置，其特征在于，分頻域方向推斷部還具有路徑搜索部，路徑搜索部使用隱蔽在所述副載波信號(hào)中的已知導(dǎo)頻信號(hào)進(jìn)行與輸入的各個(gè)副載波信號(hào)的互相關(guān)運(yùn)算來(lái)計(jì)算出延遲輪廓，根據(jù)所述延遲輪廓檢測(cè)多個(gè)路徑到來(lái)定時(shí)；分頻域方向推斷部在所述每個(gè)路徑到來(lái)定時(shí)，基于由不同的天線(xiàn)單元接收到的同一副載波信號(hào)間算出的所述導(dǎo)頻信號(hào)相關(guān)值的相關(guān)值進(jìn)行來(lái)向推斷。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的自適應(yīng)天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信裝置，其特征在于，所述分頻域方向推斷部使用把檢測(cè)到的每個(gè)副載波的相關(guān)矩陣合并起來(lái)的相關(guān)矩陣對(duì)屬于所述副載波信號(hào)群的每個(gè)副載波進(jìn)行來(lái)向推斷。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的自適應(yīng)天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信裝置，其特征在于，所述分頻域方向推斷部使用由列矢量Vk(p)和復(fù)數(shù)共軛轉(zhuǎn)置算符H表示為R=Σk=1LΣp=1SVk(p)Vk(p)H]]>的相關(guān)矩陣R進(jìn)行來(lái)向推斷，列矢量Vk(p)是按L個(gè)屬于所述副載波信號(hào)群的副載波個(gè)數(shù)在第m個(gè)要素中具有關(guān)于第k個(gè)副載波信號(hào)的第p來(lái)向路徑(全部來(lái)向路徑數(shù)為S)的第m個(gè)天線(xiàn)單元內(nèi)的導(dǎo)頻信號(hào)相關(guān)值的列矢量。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的自適應(yīng)天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信裝置，其特征在于，所述分頻域方向推斷部使用把每個(gè)檢測(cè)到的副載波相關(guān)矢量合并起來(lái)的相關(guān)矢量對(duì)屬于所述副載波信號(hào)群的每個(gè)副載波進(jìn)行來(lái)向推斷。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的自適應(yīng)天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信裝置，其特征在于，所述分頻域方向推斷部使用由列矢量Vk(p)、該列矢量Vk(p)的第x個(gè)元素Vkx(p)(其中，x為小于天線(xiàn)單元數(shù)的自然數(shù))和復(fù)數(shù)共軛轉(zhuǎn)置算符*表示為z=Σk=1LΣp=1SVkx(p)*Vk(p)]]>的相關(guān)矢量z進(jìn)行來(lái)向推斷，列矢量Vk(p)是按L個(gè)屬于所述副載波信號(hào)群的副載波個(gè)數(shù)把關(guān)于第k個(gè)副載波信號(hào)的第p來(lái)向路徑(全部來(lái)向路徑數(shù)為S)的第m個(gè)天線(xiàn)單元內(nèi)的導(dǎo)頻信號(hào)相關(guān)值作為第m個(gè)要素的列矢量。
12.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自適應(yīng)天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信裝置，其特征在于，所述分頻域方向推斷部使用所述相關(guān)矩陣R，按MUSIC法、ESPRIT法、CAPON法或者傅立葉法中的任意一種方法進(jìn)行來(lái)向推定。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的自適應(yīng)天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信裝置，其特征在于，所述分頻域方向推斷部使用所述相關(guān)矩陣R，按MUSIC法、ESPRIT法、CAPON法或者傅立葉法中的任意一種方法進(jìn)行來(lái)向推定。
14.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自適應(yīng)天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信裝置，其特征在于，所述分頻域方向推斷部具有對(duì)所述相關(guān)矩陣R進(jìn)行空間濾波處理的空間濾波處理部，使用MUSIC法、ESPRIT法、CAPON法或者傅立葉法中的任意一種方法，對(duì)所述空間濾波處理部的輸出進(jìn)行來(lái)向推斷。
15.根據(jù)權(quán)利要求5所述的自適應(yīng)天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信裝置，其特征在于，所述分頻域方向推斷部具有對(duì)所述相關(guān)矩陣R進(jìn)行空間濾波處理的空間濾波處理部，使用MUSIC法、ESPRIT法、CAPON法或者傅立葉法中的任意一種方法，對(duì)所述空間濾波處理部的輸出進(jìn)行來(lái)向推斷。
16.根據(jù)權(quán)利要求7所述的自適應(yīng)天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信裝置，其特征在于，所述分頻域方向推斷部具有對(duì)所述相關(guān)矩陣R進(jìn)行空間濾波處理的空間濾波處理部，使用MUSIC法、ESPRIT法、CAPON法或者傅立葉法中的任意一種方法，對(duì)所述空間濾波處理部的輸出進(jìn)行來(lái)向推斷。
17.根據(jù)權(quán)利要求8所述的自適應(yīng)天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信裝置，其特征在于，所述分頻域方向推斷部具有對(duì)所述相關(guān)矩陣R進(jìn)行空間濾波處理的空間濾波處理部，使用MUSIC法、ESPRIT法、CAPON法或者傅立葉法中的任意一種方法，對(duì)所述空間濾波處理部的輸出進(jìn)行來(lái)向推斷。
18.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自適應(yīng)天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信裝置，其特征在于，所述分頻域方向推斷部具有對(duì)所述相關(guān)矩陣R進(jìn)行單式變換處理的單式變換部，使用MUSIC法、ESPRIT法、CAPON法或者傅立葉法中的任意一種方法，對(duì)所述單式變換部的輸出進(jìn)行來(lái)向推斷。
19.根據(jù)權(quán)利要求5所述的自適應(yīng)天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信裝置，其特征在于，所述分頻域方向推斷部具有對(duì)所述相關(guān)矩陣R進(jìn)行單式變換處理的單式變換部，使用MUSIC法、ESPRIT法、CAPON法或者傅立葉法中的任意一種方法，對(duì)所述單式變換部的輸出進(jìn)行來(lái)向推斷。
20.根據(jù)權(quán)利要求7所述的自適應(yīng)天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信裝置，其特征在于，所述分頻域方向推斷部具有對(duì)所述相關(guān)矩陣R進(jìn)行單式變換處理的單式變換部，使用MUSIC法、ESPRIT法、CAPON法或者傅立葉法中的任意一種方法，對(duì)所述單式變換部的輸出進(jìn)行來(lái)向推斷。
21.根據(jù)權(quán)利要求8所述的自適應(yīng)天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信裝置，其特征在于，所述分頻域方向推斷部具有對(duì)所述相關(guān)矩陣R進(jìn)行單式變換處理的單式變換部，使用MUSIC法、ESPRIT法、CAPON法或者傅立葉法中的任意一種方法，對(duì)所述單式變換部的輸出進(jìn)行來(lái)向推斷。
22.自適應(yīng)天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信裝置，其特征在于，具備陣列天線(xiàn)，由多個(gè)接收多載波傳輸?shù)母哳l信號(hào)的天線(xiàn)單元構(gòu)成；分波器，將所述每個(gè)天線(xiàn)單元接收到的高頻信號(hào)分成多個(gè)副載波信號(hào)；全頻域方向推斷部，使用所述多載波傳輸?shù)娜ㄐ蓬l域內(nèi)的副載波信號(hào)進(jìn)行來(lái)向推斷；Nd個(gè)分頻域方向推斷部，將所述全通信頻域分割成Nd個(gè)分頻域(其中，Nd為大于2而小于多載波傳輸用的副載波數(shù)的自然數(shù))，并用屬于各個(gè)分頻域的副載波信號(hào)群進(jìn)行電波的來(lái)向推斷；方向推斷結(jié)果選擇部，Nd個(gè)所述分頻域方向推斷部得到的方向推斷結(jié)果的偏差小于規(guī)定值的情況下，選擇輸出所述全頻域方向推斷部的推斷值，偏差大于規(guī)定值的情況下，輸出所述分頻域方向推斷部的推斷值；和分頻域陣列加權(quán)系數(shù)生成部，使用所述方向推斷結(jié)果選擇部的輸出生成在推斷方向上具有定向性波束的接收陣列加權(quán)系數(shù)。
23.一種自適應(yīng)天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信裝置，其特征在于，具備陣列天線(xiàn)，由多個(gè)接收多載波傳輸?shù)母哳l信號(hào)的天線(xiàn)單元構(gòu)成；分波器，將所述每個(gè)天線(xiàn)單元接收到的高頻信號(hào)分成多個(gè)副載波信號(hào)；全頻域方向推斷部，使用所述多載波傳輸?shù)娜ㄐ蓬l域內(nèi)的副載波信號(hào)進(jìn)行來(lái)向推斷；Nd個(gè)分頻域方向推斷部，將所述全通信頻域劃分成Nd個(gè)分頻域(其中，Nd為大于2而小于多載波傳輸用的副載波數(shù)的自然數(shù))，并使用屬于各個(gè)分頻域的副載波信號(hào)群進(jìn)行電波來(lái)向推斷；方向推斷結(jié)果選擇部，根據(jù)所述全頻域方向推斷部算出的空間輪廓檢測(cè)角度范圍，角度范圍小于規(guī)定值的情況下，選擇輸出所述全頻域方向推斷部的推斷值，角度范圍大于規(guī)定值的情況下，輸出所述分頻域方向推斷部的推斷值；和分頻域陣列加權(quán)系數(shù)生成部，使用所述方向推斷結(jié)果選擇部的輸出生成在推斷方向上具有定向性波束的接收陣列加權(quán)系數(shù)。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的自適應(yīng)天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信裝置，其特征在于，在按時(shí)分雙工(TDD)方式或者頻分雙工(FDD)方式進(jìn)行多載波傳輸無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)中，還具備副載波發(fā)送加權(quán)系數(shù)生成部，基于所述方向推斷結(jié)果選擇部選擇出來(lái)的推斷方向結(jié)果，對(duì)每個(gè)分頻域算出形成一個(gè)發(fā)送定向性波束的發(fā)送陣列加權(quán)系數(shù)；副載波發(fā)送定向性形成部，在所述每個(gè)分頻域?qū)⑺霭l(fā)送陣列加權(quán)系數(shù)乘以發(fā)送副載波信號(hào)后，發(fā)送定向性波束。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的自適應(yīng)天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信裝置，其特征在于，在按時(shí)分雙工(TDD)方式或者頻分雙工(FDD)方式進(jìn)行多載波傳輸無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)中，還具備副載波發(fā)送加權(quán)系數(shù)生成部，基于所述方向推斷結(jié)果選擇部選擇出來(lái)的推斷方向結(jié)果，對(duì)每個(gè)分頻域算出形成一個(gè)發(fā)送定向性波束的發(fā)送陣列加權(quán)系數(shù)；副載波發(fā)送定向性形成部，在所述每個(gè)分頻域?qū)⑺霭l(fā)送陣列加權(quán)系數(shù)乘以發(fā)送副載波信號(hào)后，發(fā)送定向性波束。
26.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信裝置，其特征在于，在按時(shí)分雙工(TDD)方式進(jìn)行多載波傳輸?shù)臒o(wú)線(xiàn)系統(tǒng)中，還具備副載波發(fā)送加權(quán)系數(shù)生成部，把所述分頻域陣列加權(quán)系數(shù)生成部生成的接收加權(quán)系數(shù)用作發(fā)送陣列加權(quán)系數(shù)；副載波發(fā)送定向性形成部，對(duì)所述每個(gè)分頻域使用共同的發(fā)送陣列加權(quán)系數(shù)發(fā)送定向性波束。
27.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信裝置，其特征在于，在按時(shí)分雙工(TDD)方式或者頻分雙工(FDD)方式進(jìn)行多載波傳輸無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)中，還具備副載波發(fā)送加權(quán)系數(shù)生成部，全部所述分頻域方向推斷部得到的推斷方向中，在給予最大接收功率的推斷方向上算出形成發(fā)送定向性波束的發(fā)送陣列加權(quán)系數(shù)；副載波發(fā)送定向性形成部，使用所述發(fā)送陣列加權(quán)系數(shù)，在全部分頻域發(fā)送共同的定向性波束。
28.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信裝置，其特征在于，在按時(shí)分雙工(TDD)方式或者頻分雙工(FDD)方式進(jìn)行多載波傳輸無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)中，還具備副載波發(fā)送加權(quán)系數(shù)生成部；該副載波發(fā)送加權(quán)系數(shù)生成部算出所述分頻域方向推斷部輸出的推斷方向的偏差，所述偏差小于規(guī)定值的情況下，算出在全部分頻域方向推斷部輸出的方向推斷值的平均方向上形成成為多波束的發(fā)送定向性波束的發(fā)送陣列加權(quán)系數(shù)，大于規(guī)定值的情況下，在全部所述的分頻域中給予規(guī)定數(shù)的上位接收功率的推斷方向上算出所述發(fā)送陣列加權(quán)系數(shù)。
29.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信裝置，其特征在于，所述多載波傳輸使用正交頻分多路復(fù)用(OFDM)的副載波信號(hào)。
30.根據(jù)權(quán)利要求22所述的自適應(yīng)天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信裝置，其特征在于，所述多載波傳輸使用正交頻分多路復(fù)用(OFDM)的副載波信號(hào)。
31.根據(jù)權(quán)利要求23所述的自適應(yīng)天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信裝置，其特征在于，所述多載波傳輸使用正交頻分多路復(fù)用(OFDM)的副載波信號(hào)。
32.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信裝置，其特征在于，所述多載波傳輸使用按頻率軸方向或者時(shí)間軸方向碼分方式進(jìn)行用戶(hù)多路復(fù)用的副載波信號(hào)。
33.根據(jù)權(quán)利要求22所述的自適應(yīng)天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信裝置，其特征在于，所述多載波傳輸使用按頻率軸方向或者時(shí)間軸方向碼分方式進(jìn)行用戶(hù)多路復(fù)用的副載波信號(hào)。
34.根據(jù)權(quán)利要求23所述的自適應(yīng)天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信裝置，其特征在于，所述多載波傳輸使用按頻率軸方向或者時(shí)間軸方向碼分方式進(jìn)行用戶(hù)多路復(fù)用的副載波信號(hào)。
35.根據(jù)權(quán)利要求32所述的自適應(yīng)天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信裝置，其特征在于，對(duì)每個(gè)所述多路復(fù)用的用戶(hù)生成發(fā)送陣列加權(quán)系數(shù)或者接收陣列加權(quán)系數(shù)，進(jìn)行定向性接收。
36.根據(jù)權(quán)利要求33所述的自適應(yīng)天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信裝置，其特征在于，對(duì)所述每個(gè)多路復(fù)用的用戶(hù)生成發(fā)送陣列加權(quán)系數(shù)或者接收陣列加權(quán)系數(shù)，進(jìn)行定向性接收。
37.根據(jù)權(quán)利要求34所述的自適應(yīng)天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信裝置，其特征在于，對(duì)每個(gè)所述多路復(fù)用的用戶(hù)生成發(fā)送陣列加權(quán)系數(shù)或者接收陣列加權(quán)系數(shù)，進(jìn)行定向性接收。
38.根據(jù)權(quán)利要求35所述的自適應(yīng)天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信裝置，其特征在于，所述分頻域陣列加權(quán)系數(shù)生成部生成對(duì)自己的分頻域內(nèi)的分頻域方向推斷部的方向推斷結(jié)果具有定向性波束而在多路復(fù)用的其他用戶(hù)的推斷方向上形成零的接收陣列加權(quán)系數(shù)。
39.根據(jù)權(quán)利要求36中所述的自適應(yīng)天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信裝置，其特征在于，所述分頻域陣列加權(quán)系數(shù)生成部生成對(duì)自己的分頻域內(nèi)的分頻域方向推斷部的方向推斷結(jié)果具有定向性波束而在多路復(fù)用的其他用戶(hù)的推斷方向上形成零的接收陣列加權(quán)系數(shù)。
40.根據(jù)權(quán)利要求37所述的自適應(yīng)天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信裝置，其特征在于，所述分頻域陣列加權(quán)系數(shù)生成部生成對(duì)自己的分頻域內(nèi)的分頻域方向推斷部的方向推斷結(jié)果具有定向性波束而在多路復(fù)用的其他用戶(hù)的推斷方向上形成零的接收陣列加權(quán)系數(shù)。
41.根據(jù)權(quán)利要求35所述的自適應(yīng)天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信裝置，其特征在于，所述副載波發(fā)送加權(quán)系數(shù)生成部生成在期望的用戶(hù)方向具有定向性波束而在多路復(fù)用的其他用戶(hù)方向上形成零的接收陣列加權(quán)系數(shù)。
42.根據(jù)權(quán)利要求36中所述的自適應(yīng)天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信裝置，其特征在于，所述副載波發(fā)送加權(quán)系數(shù)生成部生成在期望的用戶(hù)方向具有定向性波束而在多路復(fù)用的其他用戶(hù)方向上形成零的接收陣列加權(quán)系數(shù)。
43.根據(jù)權(quán)利要求37中所述的自適應(yīng)天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信裝置，其特征在于，所述副載波發(fā)送加權(quán)系數(shù)生成部生成在期望的用戶(hù)方向具有定向性波束而在多路復(fù)用的其他用戶(hù)方向上形成零的接收陣列加權(quán)系數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明的自適應(yīng)天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信裝置具備分頻域方向推斷部(4)、分頻域陣列加權(quán)系數(shù)生成部(5)和副載波定向性形成部(6)；分頻域方向推斷部(4)對(duì)由天線(xiàn)單元(1)接收到的每個(gè)分頻域的副載波信號(hào)進(jìn)行與導(dǎo)頻信號(hào)的互相關(guān)運(yùn)算，由根據(jù)這些輸出合成不同副載波信號(hào)的天線(xiàn)單元間的相關(guān)值得到的相關(guān)矩陣算出空間輪廓進(jìn)行方向推斷；分頻域陣列加權(quán)系數(shù)生成部(5)對(duì)每個(gè)分頻域生成在推斷方向上具有定向性波束的接收陣列加權(quán)系數(shù)；副載波定向性形成部(6)將生成的接收陣列加權(quán)系數(shù)乘以對(duì)應(yīng)的副載波信號(hào)，形成定向性。這樣，即使在頻率選擇性衰退情況下，也能夠確保每個(gè)分頻域的方向推斷精度。根據(jù)整個(gè)頻域的角度范圍切換定向性控制方法，能在整個(gè)頻域內(nèi)進(jìn)行最適當(dāng)?shù)亩ㄏ蛐钥刂?，減輕用戶(hù)間干擾。
文檔編號(hào)H04B7/08GK1675854SQ03819628
公開(kāi)日2005年9月28日 申請(qǐng)日期2003年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月27日
發(fā)明者岸上高明, 深川隆, 湯田泰明, 高草木惠二, 宮本昭司 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社