專利名稱：固定干擾的自適應(yīng)消除的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線數(shù)字通信系統(tǒng)。更具體地講，本發(fā)明涉及一種包括在電信基站內(nèi)的自適應(yīng)干擾消除器，該自適應(yīng)干擾消除器利用與主天線結(jié)合的至少一個(gè)輔助天線，通過大大降低鄰近基站的一個(gè)或多個(gè)已知干擾源產(chǎn)生的干擾而提高了電信系統(tǒng)的容量。
過去十年中消費(fèi)者已經(jīng)習(xí)慣于無線通信系統(tǒng)帶來的便利。這導(dǎo)致了對(duì)無線電話、無線數(shù)據(jù)傳輸和無線接入因特網(wǎng)需求的大量增加。由于政府規(guī)定和頻譜分配，任何特定系統(tǒng)的可用RF頻譜量通常都是極其有限的。
CDMA通信系統(tǒng)已經(jīng)在提供RF頻譜的有效利用方面顯示出廣闊的前景。至少一種CDMA系統(tǒng)商標(biāo)，來自交互數(shù)字通信公司(InterDigitalCommunication Corporation)的寬帶碼分多址TM(Broadband CodeDivision Multiple AccessTM)或B-CDMATM通信系統(tǒng)，允許許多通信通過同一帶寬發(fā)送，因而提高了分配的RF頻譜容量。在B-CDMATM通信系統(tǒng)中，在發(fā)射機(jī)側(cè)將數(shù)據(jù)信號(hào)與偽隨機(jī)“擴(kuò)展碼”混合，以擴(kuò)展通信系統(tǒng)使用的整個(gè)發(fā)送帶寬或頻譜上的信息信號(hào)。然后，將擴(kuò)展頻譜信號(hào)用用于發(fā)送的RF載波信號(hào)調(diào)制。接收機(jī)接收發(fā)送的RF載波信號(hào)，并將該信號(hào)下變換為擴(kuò)展基帶信號(hào)。通過把本地產(chǎn)生的偽隨機(jī)擴(kuò)展碼與擴(kuò)展信號(hào)混合，使擴(kuò)展數(shù)據(jù)信號(hào)去擴(kuò)展。
為了檢測(cè)嵌在接收信號(hào)中的信息，接收機(jī)必須使用擴(kuò)展信號(hào)使用的相同的偽隨機(jī)擴(kuò)展碼。未用接收機(jī)的偽隨機(jī)碼編碼的信號(hào)表現(xiàn)為對(duì)接收機(jī)的背景噪聲。但是，發(fā)送帶寬內(nèi)的信號(hào)頻率助長了總體背景噪聲，使得接收機(jī)難于適當(dāng)?shù)貦z測(cè)和接收信號(hào)。用戶可以提高其發(fā)射信號(hào)的功率進(jìn)行補(bǔ)償，但是過大的功率會(huì)干擾共享同一通信帶寬的其它通信信道的接收。
許多CDMA通信系統(tǒng)的分配的發(fā)送帶寬接近或與諸如微波中繼或蜂窩通信系統(tǒng)之類的其它通信系統(tǒng)共享頻率。這些系統(tǒng)可能提供在發(fā)送帶寬的特定范圍內(nèi)的大大超過CDMA通信信號(hào)的功率的干擾信號(hào)。
申請(qǐng)人認(rèn)識(shí)到需要降低來自驗(yàn)明的人為干擾信號(hào)的干擾量，以便有效地提高CDMA通信系統(tǒng)的分配頻譜容量。
本發(fā)明提供了一種能夠消除已知固定干擾源的影響以產(chǎn)生實(shí)際上沒有干擾源的信號(hào)的改進(jìn)的基站。
在一個(gè)實(shí)施例中，將一個(gè)與一基站結(jié)合的天線系統(tǒng)布置在帶有一個(gè)或多個(gè)已知干擾源的位置。該天線系統(tǒng)包括一個(gè)用于接收來自其它通信站的信號(hào)的主天線，和至少一個(gè)對(duì)準(zhǔn)一個(gè)干擾源的定向天線。主天線和定向天線耦合到一個(gè)自適應(yīng)消除器，自適應(yīng)消除器給定向天線接收的信號(hào)加權(quán)，并且求加權(quán)信號(hào)的和，以產(chǎn)生一個(gè)消除信號(hào)。自適應(yīng)消除器將消除信號(hào)從主天線接收的信號(hào)中減去，以提供實(shí)際上沒有一個(gè)或多個(gè)已知干擾源產(chǎn)生的干擾的輸出信號(hào)。自適應(yīng)消除器可以使用多個(gè)反饋環(huán)路來實(shí)現(xiàn)最小均方(LMS)算法，以適當(dāng)?shù)亟o定向天線信號(hào)加權(quán)。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是要降低作為一個(gè)接收CDMA通信信號(hào)處理的從人為干擾源產(chǎn)生的干擾量。
熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在閱讀了優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說明后，可以對(duì)本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)有清楚的理解。
圖1是本發(fā)明的一個(gè)通信網(wǎng)實(shí)施例；
圖2示出了在一個(gè)基站與多個(gè)用戶單元之間的信號(hào)傳播；圖3A是本發(fā)明的一個(gè)基站的示意圖；圖3B是本發(fā)明的帶有四個(gè)共面饋線(n=4)的基站的示意圖；圖4是本發(fā)明的RF自適應(yīng)消除器的第一實(shí)施例的示意圖；圖5是本發(fā)明的一個(gè)基站的詳細(xì)框圖；圖6是矢量相關(guān)器的示意圖；圖7是鎖相環(huán)(PLL)的示意圖；圖8A是本發(fā)明的一個(gè)基站的第二實(shí)施例的示意圖；圖8B是有用于第一和第二輔助天線的四個(gè)共面饋線(n=4)的基站的第二實(shí)施例的示意圖；圖9是本發(fā)明的RF自適應(yīng)消除器的第二實(shí)施例的示意圖；圖10是本發(fā)明的基站的第三實(shí)施例的示意圖；圖11是本發(fā)明的基站的第四實(shí)施例的示意圖；圖12是本發(fā)明的基站的第五實(shí)施例的示意圖；圖13是本發(fā)明的基站的第六實(shí)施例的示意圖。
以下參考


本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，在所有附圖中相同的參考號(hào)代表相同元件。
圖1中示出了體現(xiàn)本發(fā)明的一個(gè)通信網(wǎng)21。通信網(wǎng)21一般包括一個(gè)或多個(gè)基站23，每個(gè)基站23與多個(gè)可以是固定或移動(dòng)的用戶單元25無線通信。每個(gè)用戶單元25與最近的基站23或提供最強(qiáng)通信信號(hào)的基站23通信?；?3也與一個(gè)協(xié)調(diào)基站23之間通信的基站控制器27通信。也可以將通信網(wǎng)21連接到一個(gè)公共交換電話網(wǎng)(PSTN)29，其中基站控制器27也協(xié)調(diào)基站23與PSTN 29之間的通信。每個(gè)基站23最好通過一個(gè)無線鏈路與基站控制器27通信，盡管也可以提供陸線。在一個(gè)基站23靠近基站控制器27時(shí)，特別可以使用陸線。
基站控制器27執(zhí)行數(shù)種功能。首先，基站控制器27提供與建立和保持用戶單元25、基站23和基站控制器27之間的所有無線通信相關(guān)的所有操作、管理和維護(hù)(OA&M)信令?；究刂破?7也提供無線通信系統(tǒng)21和PSTN 29之間的接口。這個(gè)接口包括對(duì)經(jīng)過基站控制器27進(jìn)入和離開系統(tǒng)21的通信信號(hào)的多路復(fù)用和去多路復(fù)用。參考圖2，圖2示出了一個(gè)基站23與多個(gè)用戶單元25之間的信號(hào)傳播。一個(gè)雙向通信路徑31包括一個(gè)從基站23發(fā)送(TX)到用戶單元25的前向信號(hào)33，和一個(gè)基站23從用戶單元25接收(RX)的返回信號(hào)35?；?3與用戶25之間的信號(hào)包括全局導(dǎo)頻信號(hào)的發(fā)送。導(dǎo)頻信號(hào)是一種沒有數(shù)據(jù)調(diào)制的RF調(diào)制擴(kuò)展碼。導(dǎo)頻信號(hào)用于使基站23與用戶25同步。一旦完成同步，則建立了一個(gè)通信信道。
參考圖3A，本發(fā)明的基站23包括耦合到RF自適應(yīng)消除器41的一個(gè)主天線37和一個(gè)輔助天線39。自適應(yīng)消除器41的輸出耦合到RF接收機(jī)43，RF接收機(jī)43耦合于多個(gè)調(diào)制解調(diào)器451-45n。每個(gè)CDMA通信信道用一個(gè)唯一擴(kuò)展碼擴(kuò)展。多個(gè)調(diào)制解調(diào)器451-45n使得能夠同時(shí)處理多個(gè)CDMA通信，每個(gè)處理與一個(gè)不同的擴(kuò)展碼相關(guān)的通信。
沒有用適當(dāng)?shù)膫坞S機(jī)碼編碼的信號(hào)表現(xiàn)為對(duì)一特定通信的背景噪聲或干擾。此外，由于已知干擾源47，噪聲電平可能增大。例如，一個(gè)本地?zé)o線電臺(tái)可能是一個(gè)干擾源，因?yàn)樗没?3使用的相同發(fā)送帶寬廣播信號(hào)。為了克服干擾，用戶單元25必須提高它們的發(fā)送功率，這增大了背景噪聲電平，因?yàn)橛脩魡卧?5提高的功率增大了噪聲電平，因而降低了基站23能夠容納的用戶單元25的數(shù)量。
為了消除已知干擾源47的影響，使輔助天線39朝向干擾源47。輔助天線39的構(gòu)造是高度聚焦和定向的，從而輔助天線39接收的僅有的強(qiáng)信號(hào)是來自干擾源47的信號(hào)，而不是來自用戶單元25的信號(hào)。輔助天線39具有多個(gè)用于接收干擾源47發(fā)射的信號(hào)的多個(gè)復(fù)制信號(hào)的共面的饋線491-49n。熟悉本領(lǐng)域的人員應(yīng)當(dāng)清除地知道，使用的獨(dú)立饋線的數(shù)量取決于特定應(yīng)用的規(guī)定。圖3B中示出了一個(gè)具有四個(gè)共面饋線(n=4)的優(yōu)選實(shí)施例。返回參考圖3A，每個(gè)干擾復(fù)制信號(hào)具有對(duì)應(yīng)于自由空間中共面饋線491-49n位置的不同相位。在通過共面饋線491-49n接收干擾復(fù)制信號(hào)之后，干擾復(fù)制信號(hào)被耦合到RF自適應(yīng)消除器41。位于輔助天線39中的共面饋線491-49n最好相互間隔載頻的四分之一到二分之一波長。
參考圖4，RF自適應(yīng)消除器41從主天線37接收的信號(hào)中除去干擾信號(hào)，從而大大減小總體背景噪聲。這是通過向RF自適應(yīng)消除器41提供實(shí)現(xiàn)最小均方(LMS)算法或其它自適應(yīng)算法以向共面饋線491-49n接收的每個(gè)干擾信號(hào)提供適當(dāng)權(quán)數(shù)的電路而完成的。用于每個(gè)干擾復(fù)制信號(hào)的適當(dāng)權(quán)數(shù)是在自適應(yīng)消除器41達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)獲得的。把這些加權(quán)干擾復(fù)制信號(hào)相加，以提供組合干擾信號(hào)，從來自主天線37的信號(hào)中減去組合干擾信號(hào)，從而導(dǎo)出實(shí)際上沒有干擾源47的信號(hào)。
RF自適應(yīng)消除器41包括加權(quán)混頻器511-51n，積分混頻器531-53n，運(yùn)算放大器551-55n，積分器571-57n，求和單元59，和加法器61。加權(quán)混頻器511-51n和積分混頻器531-53n分別接收來自饋線491-49n的干擾復(fù)制信號(hào)。每個(gè)對(duì)應(yīng)加權(quán)混頻器511-51n，運(yùn)算放大器551-55n，和積分器571-57n可操作地耦合，以產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的權(quán)數(shù)W1-Wn，各權(quán)數(shù)W1-Wn經(jīng)過混頻器511-51n與對(duì)應(yīng)的干擾復(fù)制信號(hào)混合。權(quán)數(shù)W1-Wn最初是零，因而最初接收的干擾復(fù)制信號(hào)不經(jīng)調(diào)節(jié)地傳送到求和單元58。求和單元58的輸出是一個(gè)組合干擾信號(hào)，并且用加法器61從主天線37接收的總信號(hào)中減去。
自適應(yīng)消除器41將不帶已知干擾47的接收信號(hào)輸出到RF接收機(jī)43和混頻器531-53n，以建立多個(gè)實(shí)現(xiàn)饋線491-49n權(quán)數(shù)W1-Wn調(diào)節(jié)的反饋環(huán)路。把從積分混頻器531-53n輸出的信號(hào)輸送到放大器551-55n和積分器571-57n，以調(diào)節(jié)輸入到加權(quán)混頻器511-51n的權(quán)數(shù)W1-Wn。將放大和積分信號(hào)與干擾復(fù)制信號(hào)混合。這完成了LMS電路。一旦對(duì)積分器571-57n的信號(hào)輸入電平為零，自適應(yīng)消除器41是在穩(wěn)定狀態(tài)，并且權(quán)數(shù)W1-Wn保持恒定，直到遭受頻率擾動(dòng)。
積分器571-57n的輸出將適當(dāng)?shù)臋?quán)數(shù)W1-Wn經(jīng)過反饋環(huán)路連續(xù)地提供到求和單元59。通過加法器61將求和單元59輸出的組合干擾信號(hào)從主天線37接收的信號(hào)中減去，因而從自RF自適應(yīng)消除器41輸出63的主天線37接收的信號(hào)實(shí)際上沒有固定干擾源47產(chǎn)生的干擾。
返回參考圖3A，自適應(yīng)消除器41耦合于RF接收機(jī)43，RF接收機(jī)43解調(diào)RF信號(hào)，除去載頻并將基帶信號(hào)輸出到調(diào)制解調(diào)器451-45n。調(diào)制解調(diào)器451-45n搜索產(chǎn)生的基帶信號(hào)的可能的相位，直到它們檢測(cè)到正確相位。通過將通信信號(hào)的多個(gè)相位失真副本，或“多重副本”迭加到正確相位上以導(dǎo)致增大的增益，從而補(bǔ)償它們。這個(gè)功能是通過一個(gè)結(jié)合由一個(gè)帶有載波恢復(fù)鎖相環(huán)(PLL)69的矢量相關(guān)器或瑞克接收機(jī)67確定的相位糾正系數(shù)操作的自適應(yīng)匹配濾波器(AMF)65執(zhí)行的(圖5)。
更具體地講，每個(gè)調(diào)制解調(diào)器451-45n包括一個(gè)模數(shù)(A／D)轉(zhuǎn)換器71，模數(shù)轉(zhuǎn)換器71在一個(gè)跟蹤器73的協(xié)助下將基帶信號(hào)量化為數(shù)字信號(hào)。跟蹤器73指令A(yù)／D轉(zhuǎn)換器71抽取向基站23發(fā)送的數(shù)據(jù)的最強(qiáng)模擬代表，以提供精確的數(shù)字信號(hào)。數(shù)字信號(hào)可以包括多個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)和一個(gè)導(dǎo)頻信號(hào)。
如本技術(shù)領(lǐng)域中已知的，CDMA通信單元利用導(dǎo)頻信號(hào)使本地產(chǎn)生的偽隨機(jī)碼與發(fā)射站發(fā)射的偽隨機(jī)碼同步，和在初始功率直線上升過程中提供發(fā)送功率參考。一般，基站23向遠(yuǎn)端單元25發(fā)送導(dǎo)頻信號(hào)，以使本地產(chǎn)生的偽隨機(jī)碼與發(fā)送的偽隨機(jī)碼同步。導(dǎo)頻信號(hào)是具有一的幅度(實(shí)部)和零相位(虛部)的復(fù)數(shù)偽隨機(jī)序列。
由于數(shù)字導(dǎo)頻信號(hào)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)都是在RF信號(hào)內(nèi)發(fā)送的，因此數(shù)字導(dǎo)頻信號(hào)將遭受到與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)一樣的失真。因此，矢量相關(guān)器67接收導(dǎo)頻信號(hào)，并且與鎖相環(huán)(PLL)69協(xié)同，根據(jù)導(dǎo)頻信號(hào)的失真確定濾波器系數(shù)。導(dǎo)出的系數(shù)代表數(shù)據(jù)信號(hào)的失真或誤差。AMF 65根據(jù)矢量相關(guān)器與PLL 69組合產(chǎn)生的濾波器系數(shù)處理傳送到AMF 65的數(shù)據(jù)信號(hào)／CDMA通信信號(hào)。
如第08／266，769號(hào)美國專利申請(qǐng)，和第08／871，109號(hào)美國專利申請(qǐng)中所述，已經(jīng)將結(jié)合鎖相環(huán)電路的矢量相關(guān)器用于產(chǎn)生濾波器系數(shù)以改正多徑失真，上述兩個(gè)美國專利申請(qǐng)全文結(jié)合于此作為參考。在本發(fā)明中，矢量相關(guān)器67和PLL 69產(chǎn)生有關(guān)多徑失真的濾波器系數(shù)。
參考圖6，矢量相關(guān)器67提供CDMA通信信號(hào)在其上發(fā)送的帶寬的，具有實(shí)部和虛部的復(fù)數(shù)信道脈沖響應(yīng)的評(píng)估。矢量相關(guān)器67具有多個(gè)獨(dú)立的元件，或“手指”751-75n，最好是十一個(gè)，其中輸入到每個(gè)手指751-75n的偽隨機(jī)導(dǎo)頻信號(hào)被τ1-τn延遲一個(gè)片段，以定義一個(gè)處理“窗口”。一個(gè)典型的處理窗口將包括十一個(gè)片段。導(dǎo)頻信號(hào)輸入到每個(gè)元件751-75n。
每個(gè)元件751-75n執(zhí)行RF信道的抽樣脈沖響應(yīng)的一個(gè)開環(huán)評(píng)估。因此，矢量相關(guān)器67產(chǎn)生均勻間隔的抽樣脈沖響應(yīng)的噪聲評(píng)估。因此，矢量相關(guān)器67執(zhí)行的信號(hào)分析確定在處理窗口內(nèi)的不同點(diǎn)發(fā)生的相位失真，例如，多徑干擾造成的失真。
在操作中，矢量相關(guān)器67的每個(gè)元件751-75n接收一個(gè)本地產(chǎn)生的偽隨機(jī)導(dǎo)頻信號(hào)。把從A／D轉(zhuǎn)換器71提供到矢量相關(guān)器67的信號(hào)輸入到每個(gè)元件?；祛l器771-77n將本地產(chǎn)生的導(dǎo)頻偽隨機(jī)碼與接收的信號(hào)混合，以去擴(kuò)展導(dǎo)頻信號(hào)。延遲單元τ1-τn給去擴(kuò)展的導(dǎo)頻信號(hào)賦予一個(gè)片段的延遲。每個(gè)元件751-75n從PLL 69接收一個(gè)載波偏移相位改正信號(hào)，混頻器791-79n將這個(gè)信號(hào)與每個(gè)元件751-75n中的去擴(kuò)展導(dǎo)頻信號(hào)混合，以提供抽樣脈沖響應(yīng)評(píng)估。矢量相關(guān)器67還包括多個(gè)耦合到每個(gè)混頻器791-79n的低通濾波器811-81n，以平滑處理每個(gè)對(duì)應(yīng)的抽樣脈沖響應(yīng)評(píng)估。將每個(gè)平滑抽樣脈沖響應(yīng)評(píng)估的復(fù)共軛用作AMF 65的濾波器系數(shù)，或權(quán)數(shù)。此外，混頻器831-83n將每個(gè)平滑抽樣響應(yīng)的復(fù)共軛與去擴(kuò)展導(dǎo)頻信號(hào)混合。求和單元85接收混頻器831-83n的輸出，并輸出實(shí)際上沒有多徑失真的組合去擴(kuò)展導(dǎo)頻信號(hào)。
載波恢復(fù)PLL 69處理矢量相關(guān)器67的輸出，以評(píng)估和改正由于RF載波信號(hào)偏移造成的相位誤差或相位差。偏移可能是由于內(nèi)部組件失配和／或RF失真引起的。用戶振蕩器和接收機(jī)振蕩器之間的組件失配可能造成少許不同的振蕩器輸出。局部和環(huán)境條件可能加劇這些組件失配，例如，可能影響各組件的溫度系數(shù)的電子組件的加熱和冷卻。至于RF信道失真，接收站相對(duì)于發(fā)射機(jī)站的運(yùn)動(dòng)或失配反射器造成的多普勒效應(yīng)可能使RF載波在傳輸過程中失真。這會(huì)導(dǎo)致RF載波偏移。最好在一個(gè)可編程數(shù)字處理器(DSP)中實(shí)現(xiàn)PLL 69結(jié)構(gòu)。
參考圖7，連續(xù)調(diào)節(jié)的帶寬PLL 69包括一個(gè)混頻器87，一個(gè)規(guī)格化單元89，一個(gè)反正切分析器91，一個(gè)鎖相環(huán)濾波器93，一個(gè)壓控振蕩器(VCO)245，和一個(gè)帶寬控制部分97。混頻器87接收來自矢量相關(guān)器67的輸出，該輸出是經(jīng)過處理以改正由于多徑效應(yīng)造成的信道失真的去擴(kuò)展導(dǎo)頻信號(hào)。去擴(kuò)展導(dǎo)頻信號(hào)與來自VCO 95的改正信號(hào)混合，產(chǎn)生耦合到規(guī)格化單元89的復(fù)誤差信號(hào)。規(guī)格化信號(hào)被耦合到反正切分析器91。反正切分析器91輸出從復(fù)(數(shù))誤差信號(hào)導(dǎo)出的相位角度。帶寬控制部分97連續(xù)監(jiān)測(cè)量化相位誤差信號(hào)，并產(chǎn)生控制信號(hào)，控制鎖相環(huán)濾波器93的帶寬。鎖相環(huán)濾波器93輸出的信號(hào)發(fā)送到VCO 95。VCO 95向混頻器87輸出反饋信號(hào)。來自鎖相環(huán)濾波器93的輸出指示載波偏移相位誤差。處理過程反復(fù)進(jìn)行，直到從混頻器87輸出的復(fù)誤差信號(hào)最小。在矢量相關(guān)器67和PLL 69達(dá)到相互滿足的平衡點(diǎn)之前，將不會(huì)產(chǎn)生調(diào)制解調(diào)器451的最佳性能。
矢量相關(guān)器67向AMF 65輸出加權(quán)系數(shù)。AMF 65處理通信信號(hào)，以補(bǔ)償多徑效應(yīng)造成的信道失真。這種補(bǔ)償實(shí)際上通過迭加信號(hào)的延遲復(fù)制信號(hào)提高了信號(hào)增益。AMF 65將濾波信號(hào)輸出到多個(gè)信道去擴(kuò)展器99。去擴(kuò)展信道信號(hào)耦合到用于解碼前向誤差改正(FEC)編碼數(shù)據(jù)信號(hào)的維特比(Viterbi)解碼器101。
信道去擴(kuò)展器99耦合到維特比解碼器101，維特比解碼器101的功能如第08／871，008號(hào)共同未決申請(qǐng)中所述，該申請(qǐng)結(jié)合于此作為參考，如同完整地提出了用戶單元25的卷積編碼器(未示出)。維特比解碼器101解碼FEC信號(hào)，再現(xiàn)原始數(shù)據(jù)信號(hào)。產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信號(hào)可以數(shù)字地輸出，或用一個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)103轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)。維特比解碼器101也執(zhí)行比特誤差率(BER)106計(jì)算，比特誤差率(BER)106耦合到一個(gè)自動(dòng)功率控制(APC)單元105。
APC單元105根據(jù)信道去擴(kuò)展器99提供的干擾評(píng)估確定是否應(yīng)當(dāng)提高或降低接收數(shù)據(jù)信號(hào)的發(fā)送信號(hào)強(qiáng)度，以保持可接受的比特誤差率。將從維特比解碼器101輸出的BER 106耦合到APC單元105，以調(diào)節(jié)發(fā)送功率。APC單元105計(jì)算系統(tǒng)保持的信號(hào)干擾比(SIRt)閾值。將一個(gè)代表希望的服務(wù)質(zhì)量的可調(diào)節(jié)輸入作為希望的比特誤差(BERo)107和信號(hào)干擾比(SIRo)108的組合輸入到APC單元105。質(zhì)量選擇取決于系統(tǒng)是在提供簡(jiǎn)單的話音通信，還是傳真之類的更復(fù)雜的發(fā)送。質(zhì)量確定是在解碼過程中執(zhí)行的。關(guān)系式SIRt=SIRo+k(BER-BERo)式1確定SIRt109，它是搜索的干擾閾值。權(quán)數(shù)或增益k調(diào)節(jié)離開希望的BERo的偏差，并且從用于調(diào)節(jié)發(fā)送功率的基站SIRo導(dǎo)出SIRt。這個(gè)指令在反向信號(hào)中傳送到用戶。
現(xiàn)在參考圖8A說明根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的一個(gè)基站111?；?11包括耦合到一個(gè)RF自適應(yīng)消除器119的一個(gè)主天線113，和第一115及第二117輔助天線。第一115和第二117輔助天線對(duì)準(zhǔn)獨(dú)立的已知干擾源121，123。自適應(yīng)消除器119耦合到一個(gè)RF接收機(jī)125，RF接收機(jī)125如第一實(shí)施例中一樣連接于多個(gè)調(diào)制解調(diào)器127。RF自適應(yīng)消除器119消除兩個(gè)干擾源的影響。如果在主天線113操作區(qū)域中存在額外的已知干擾源，那么可以增加朝向額外干擾源的附加輔助天線，以消除額外干擾源的影響。
第一輔助天線115具有多個(gè)用于接收來自干擾源121的干擾信號(hào)的復(fù)制信號(hào)的共面饋線1291-129n。圖8B中示出了第一和第二輔助天線都具有四個(gè)共面饋線(n=4)的實(shí)施例。返回參考圖8A，共面饋線1291-129n最好相互間隔四分之一到二分之一波長。第二輔助天線117也具有多個(gè)用于接收來自第二干擾源123的干擾信號(hào)的復(fù)制信號(hào)的共面饋線1311-131n。共面饋線1311-131n最好是相互間隔四分之一到二分之一波長。此外，聚焦第一115和第二117輔助天線，使得兩個(gè)輔助天線實(shí)際分別僅能接收來自第一121和第二123干擾源的信號(hào)，而來自用戶單元25的信號(hào)不會(huì)被輔助天線接收。在通過共面饋線1291-129n和1311-131n接收了所有干擾復(fù)制信號(hào)后，第一115和第二117輔助天線的復(fù)制信號(hào)傳送到RF自適應(yīng)消除器119。每個(gè)復(fù)制信號(hào)具有一個(gè)對(duì)應(yīng)于每個(gè)共面饋線位置的不同相位。
參考圖9，檢查表明，本實(shí)施例111與圖4中所示自適應(yīng)消除器41相同，只是現(xiàn)在來自輔助天線30的輸入包括來自第一輔助天線115饋線1291-129n和第二輔助天線117饋線1311-131n的干擾抽樣。本發(fā)明的自適應(yīng)消除器可以輸入多個(gè)由多個(gè)多相抽樣構(gòu)成的定向干擾源，和執(zhí)行均勻LMS算法以去除干擾抽樣。
參考圖10，圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的基站141的第三實(shí)施例。基站141包括耦合到一個(gè)干擾消除器147的一個(gè)主天線143和一個(gè)窄波束定向天線145(輔助天線)。干擾消除器147包括一個(gè)加法器149和一個(gè)放大器151。干擾消除方法涉及如前面實(shí)施例中那樣將窄波束定向天線145對(duì)準(zhǔn)一個(gè)固定干擾源(未示出)，用一個(gè)因數(shù)α給窄波束定向天線145接收的信號(hào)加權(quán)，和用加法器149將它從主天線143接收的信號(hào)減去。用所得的信號(hào)解調(diào)發(fā)送數(shù)據(jù)。加權(quán)因數(shù)α的選擇確定可以減少多少固定干擾。
在不存在任何干擾消除方案時(shí)，主天線110接收的總功率是Po=KP+Pi式2其中K等于使用者總數(shù)，P等于在基站從不在次級(jí)天線的窄波束中的使用者接收的功率，Pi是從固定干擾源接收的功率。
帶有主天線143和窄波束天線145二者時(shí)，主天線110接收的總功率是Pp=(K-M)P+MP*+Pi式3其中M等于在窄波束天線145的窄波束內(nèi)的使用者數(shù)量，P*是從窄波束天線145的窄波束中的一個(gè)使用者接收的功率。窄波束天線145接收的總功率是Ps=MP*+Pi式4要在解調(diào)中使用的信號(hào)具有的總功率是Pt=Pp-αPs=(K-M)P+MP*+Pi-αMP*-aPi式5或等價(jià)于
Pt=(K-M)P+M(1-α)P*+(1-α)Pi式6作為自動(dòng)功率控制的結(jié)果，所有使用者具有貢獻(xiàn)給總功率Pt的相同的信號(hào)強(qiáng)度。這意味著P=(1-α)P*式7P*=P1-α]]>式8因此，Pt現(xiàn)在可以寫為Pt=KP+(1-α)Pi式9通過比較式9和式3，在僅比較主天線接收的信號(hào)和組合主天線與輔助天線系統(tǒng)接收的信號(hào)時(shí)，固定干擾源的貢獻(xiàn)已經(jīng)降低了因數(shù)(1-α)。例如，如果α=0．9，那么干擾降低了10dB。因此，在窄波束天線方向上存在著有效空間衰減。這種衰減不僅影響干擾源，而且也影響在窄波束路徑中的使用者。為了補(bǔ)償，窄波束定向天線145路徑內(nèi)的使用者必須具有提高了因數(shù)1／(1-α)的天線增益。這可以通過給予這些特定使用者較高增益的天線完成。由于窄波束定向天線145的窄波束內(nèi)僅有極少數(shù)的使用者，因而這是可行的。
加法器149從通過主天線143路徑接收的信號(hào)中減去來自放大器151的加權(quán)干擾信號(hào)，從而使來自主天線143的信號(hào)實(shí)際上沒有已知干擾地從干擾消除器147輸送到RF接收機(jī)153，RF接收機(jī)153解調(diào)和去除載頻。調(diào)制解調(diào)器1551-155n如第一實(shí)施例中所述的那樣處理RF接收機(jī)153輸出的基帶信號(hào)。
參考圖11，圖11示出了基站159的第四替代實(shí)施例?；?59包括耦合到一個(gè)干擾消除器165的一個(gè)主天線161和多個(gè)窄波束定向天線1631-163n(輔助天線)。干擾消除器165包括一個(gè)求和單元167，和多個(gè)耦合到每個(gè)窄波束定向天線1631-163n的加權(quán)放大器1691-169n。干擾消除方法涉及，如第二替代實(shí)施例中所述的那樣，將每個(gè)窄波束定向天線1631-163n對(duì)準(zhǔn)一個(gè)對(duì)應(yīng)的固定干擾源，用對(duì)應(yīng)的加權(quán)因數(shù)α1-αn給窄波束定向天線1631-163n接收的信號(hào)加權(quán)，并用求和單元167從通過主天線161路徑接收的信號(hào)中減去加權(quán)信號(hào)。然后將所得信號(hào)用于使用者數(shù)據(jù)的解調(diào)。如第三實(shí)施例中說明的，加權(quán)因數(shù)α1-αn的選擇確定固定干擾的降低量。
用求和單元167將來自放大器1691-169n的加權(quán)干擾信號(hào)從主天線161接收的信號(hào)中減去，從而使來自主天線161的信號(hào)實(shí)際上沒有已知干擾地從干擾消除器165輸送到RF接收機(jī)171，RF接收機(jī)171解調(diào)和去除載頻。如第一實(shí)施例中所述的那樣，調(diào)制解調(diào)器1731-173n處理RF接收機(jī)171輸出的基帶信號(hào)。
參考圖12和13，圖中示出了類似于圖10和11中結(jié)構(gòu)的第五179和第六199替代實(shí)施例，它們的不同之處在于，RF接收機(jī)直接耦合到天線，將RF信號(hào)解調(diào)為基帶信號(hào)，然后執(zhí)行窄波束定向天線接收的干擾信號(hào)的減去處理。熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)知道，接收信號(hào)和獨(dú)立接收的干擾信號(hào)的處理是在比發(fā)送頻帶寬度小得多的帶寬進(jìn)行的。在第五179和第六199替代實(shí)施例中使用的干擾消除器的功能與圖10和11中所示的第三和第四實(shí)施例中說明的相同。
圖10-13中所示的替代實(shí)施例在減法能夠進(jìn)行之前需要接收信號(hào)的同步化。這意味著電纜長度和主天線及輔助天線的接收路徑中的其它被動(dòng)延遲必須匹配。主天線和輔助天線必須設(shè)置在彼此相當(dāng)靠近的位置，以保證來自各天線的接收信號(hào)不會(huì)表現(xiàn)出不同的信道響應(yīng)。
盡管本發(fā)明是通過詳細(xì)參考某些特定實(shí)施例部分說明的，但這種詳細(xì)說明只是指導(dǎo)性的而不是限制性的。熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)知道，在結(jié)構(gòu)上和操作模式上可以進(jìn)行多種改變，而不脫離這里說明中披露的本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1．一種與具有一個(gè)用于從至少已知有一個(gè)干擾源的其它通信站接收信號(hào)的主天線的通信站結(jié)合使用的干擾消除系統(tǒng)，包括具有多個(gè)共面饋線的、安裝在主天線附近的、對(duì)準(zhǔn)一個(gè)第一已知干擾源的第一定向天線；主天線和所述第一定向天線的所述共面饋線耦合到一個(gè)自適應(yīng)消除器，自適應(yīng)消除器具有一個(gè)耦合到該通信站的RF接收機(jī)的輸出；和所述自適應(yīng)消除器包括用于響應(yīng)從所述第一定向天線接收的信號(hào)產(chǎn)生消除信號(hào)的裝置，和用于將所述消除信號(hào)與從主天線接收的信號(hào)相加從而使所述自適應(yīng)消除器輸出實(shí)際上沒有第一已知干擾源產(chǎn)生的干擾的信號(hào)的裝置。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的干擾消除系統(tǒng)，其中所述用于產(chǎn)生消除信號(hào)的裝置進(jìn)一步包括給所述第一定向天線的所述共面饋線接收的信號(hào)加權(quán)，并且用一種最小均方(LMS)算法求所述加權(quán)信號(hào)的和。
3．根據(jù)權(quán)利要求2所述的干擾消除系統(tǒng)，其中所述第一定向天線具有四(4)個(gè)共面饋線，并且所述共面饋線相互間隔四分之一到二分之一波長。
4．根據(jù)權(quán)利要求2所述的干擾消除系統(tǒng)，其中所述自適應(yīng)消除器包括反饋環(huán)路，用于調(diào)節(jié)所述共面饋線接收的所述信號(hào)的所述權(quán)數(shù)直到所述反饋達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。
5．根據(jù)權(quán)利要求1所述的干擾消除系統(tǒng)，其中已知有n個(gè)干擾源，其中n是大于1的整數(shù)，進(jìn)一步包括每個(gè)都具有多個(gè)共面饋線的、安裝在主天線附近的、每個(gè)對(duì)準(zhǔn)一個(gè)對(duì)應(yīng)的第二到第n已知干擾源的第二到第n定向天線；所述第二到第n定向天線也耦合到所述自適應(yīng)消除器；和所述產(chǎn)生消除信號(hào)的裝置響應(yīng)從所有所述定向天線接收的信號(hào)。
6．根據(jù)權(quán)利要求5所述的干擾消除系統(tǒng)，其中所述產(chǎn)生消除信號(hào)的裝置進(jìn)一步包括給所述第二到第n定向天線的每個(gè)所述共面饋線接收的信號(hào)加權(quán)，并且用一種最小均方(LMS)算法求所述加權(quán)信號(hào)的和。
7．根據(jù)權(quán)利要求6所述的干擾消除系統(tǒng)，其中所述第二到第n定向天線具有四(4)個(gè)共面饋線，并且所述共面饋線相互間隔四分之一到二分之一波長。
8．根據(jù)權(quán)利要求6所述的干擾消除系統(tǒng)，其中所述自適應(yīng)消除器包括反饋環(huán)路，用于調(diào)節(jié)所述共面饋線接收的所述信號(hào)的所述權(quán)數(shù)直到所述反饋達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。
9．一種包括與一個(gè)具有一個(gè)用于從至少已知有一個(gè)干擾源的其它通信站接收信號(hào)的主天線的通信站結(jié)合使用的干擾消除系統(tǒng)的通信系統(tǒng)，包括具有多個(gè)共面饋線、安裝在主天線附近、對(duì)準(zhǔn)一個(gè)第一已知干擾源的第一定向天線；主天線和所述第一定向天線的所述共面饋線耦合到一個(gè)自適應(yīng)消除器，自適應(yīng)消除器具有耦合到該通信站的RF接收機(jī)的輸出；和所述自適應(yīng)消除器包括用于響應(yīng)從所述第一定向天線接收的信號(hào)產(chǎn)生一個(gè)消除信號(hào)的裝置，和把所述消除信號(hào)與從主天線接收的信號(hào)相加從而使所述自適應(yīng)消除器輸出實(shí)際上沒有第一已知干擾源產(chǎn)生的干擾的信號(hào)的裝置。
10．根據(jù)權(quán)利要求9所述的通信系統(tǒng)，其中所述產(chǎn)生消除信號(hào)的裝置進(jìn)一步包括給所述第一定向天線的所述共面饋線接收的信號(hào)加權(quán)，并且用一種最小均方(LMS)算法求所述加權(quán)信號(hào)的和。
11．根據(jù)權(quán)利要求10所述的通信系統(tǒng)，其中所述第一定向天線具有四(4)個(gè)共面饋線，并且所述共面饋線相互間隔四分之一到二分之一波長。
12．根據(jù)權(quán)利要求10所述的通信系統(tǒng)，其中所述自適應(yīng)消除器包括反饋環(huán)路，用于調(diào)節(jié)所述共面饋線接收的所述信號(hào)的所述權(quán)數(shù)直到所述反饋達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。
13．根據(jù)權(quán)利要求9所述的通信系統(tǒng)，其中已知有n個(gè)干擾源，其中n是大于1的整數(shù)，進(jìn)一步包括每個(gè)都具有多個(gè)共面饋線的、安裝在主天線附近的、每個(gè)對(duì)準(zhǔn)一個(gè)對(duì)應(yīng)的第二到第n已知干擾源的第二到第n定向天線；所述第二到第n定向天線也耦合到所述自適應(yīng)消除器；和所述產(chǎn)生消除信號(hào)的裝置響應(yīng)從所有所述定向天線接收的信號(hào)。
14．根據(jù)權(quán)利要求13所述的通信系統(tǒng)，其中所述產(chǎn)生消除信號(hào)的裝置進(jìn)一步包括給所述第二到第n定向天線的每個(gè)所述共面饋線接收的信號(hào)加權(quán)，并且用一種最小均方(LMS)算法求所述加權(quán)信號(hào)的和。
15．根據(jù)權(quán)利要求14所述的通信系統(tǒng)，其中所述第二到第n定向天線具有四(4)個(gè)共面饋線，并且所述共面饋線相互間隔四分之一到二分之一波長。
16．根據(jù)權(quán)利要求14所述的通信系統(tǒng)，其中所述自適應(yīng)消除器包括反饋環(huán)路，用于調(diào)節(jié)所述共面饋線接收的所述信號(hào)的所述權(quán)數(shù)直到所述反饋達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。
17．一種與具有一個(gè)用于從至少已知有一個(gè)干擾源的其它通信站接收信號(hào)的主天線的通信站結(jié)合使用的干擾消除系統(tǒng)，包括安裝在主天線附近、對(duì)準(zhǔn)一個(gè)第一已知干擾源的第一窄波束定向天線；主天線和所述定向天線分別耦合到該通信站的第一和第二射頻(RF)接收機(jī)，其中所述第一和第二RF接收機(jī)解調(diào)所述主天線和所述定向天線接收的信號(hào)；和耦合到所述第一和第二RF接收機(jī)的干擾消除器，所述干擾消除器包括用于給所述解調(diào)定向天線信號(hào)加權(quán)產(chǎn)生消除信號(hào)的裝置，和用于將所述消除信號(hào)與所述解調(diào)主天線信號(hào)相加的裝置，從而使所述求和裝置輸出實(shí)際上沒有已知干擾源產(chǎn)生的干擾的信號(hào)。
18．根據(jù)權(quán)利要求17所述的干擾消除系統(tǒng)，其中所述干擾消除器用一個(gè)選擇性預(yù)定增益參數(shù)對(duì)所述解調(diào)定向天線信號(hào)加權(quán)。
19．根據(jù)權(quán)利要求17所述的干擾消除系統(tǒng)，其中已知有n個(gè)干擾源，其中n是大于1的整數(shù)，進(jìn)一步包括安裝在主天線附近的、每個(gè)都對(duì)準(zhǔn)一個(gè)對(duì)應(yīng)的第二到第n已知干擾源的第二到第n定向天線；所述第二到第n定向天線分別耦合到該通信站的第二到第n射頻(RF)接收機(jī)，并且所述第二到第n射頻(RF)接收機(jī)耦合到所述自適應(yīng)消除器；和所述用于產(chǎn)生消除信號(hào)的裝置響應(yīng)從所有所述定向天線接收的信號(hào)。
20．根據(jù)權(quán)利要求19所述的干擾消除系統(tǒng)，進(jìn)一步包括第二到第n加權(quán)裝置，其中所述干擾消除器用選擇性的預(yù)定增益參數(shù)給所述第二到第n解調(diào)窄波束定向天線信號(hào)加權(quán)。
21．一種與具有一個(gè)用于從至少已知有一個(gè)干擾源的其它通信站接收信號(hào)的主天線的通信站結(jié)合使用的干擾消除系統(tǒng)，包括安裝在主天線附近的、對(duì)準(zhǔn)一個(gè)第一已知干擾源的第一窄波束定向天線；主天線和所述第一窄波束定向天線耦合到一個(gè)干擾消除器；所述干擾消除器包括用于給所述定向天線信號(hào)加權(quán)產(chǎn)生一個(gè)消除信號(hào)的裝置，和用于將所述消除信號(hào)與所述主天線信號(hào)相加的裝置，從而使所述求和裝置輸出實(shí)際上沒有已知干擾源產(chǎn)生的干擾的信號(hào)；和所述干擾消除器具有耦合到一RF接收機(jī)的輸出。
22．根據(jù)權(quán)利要求21所述的干擾消除系統(tǒng)，其中所述干擾消除器用一個(gè)選擇性的預(yù)定增益參數(shù)給所述定向天線信號(hào)加權(quán)。
23．根據(jù)權(quán)利要求21所述的干擾消除系統(tǒng)，其中已知有n個(gè)干擾源，其中n是大于1的整數(shù)，進(jìn)一步包括安裝在主天線附近，并且每個(gè)都對(duì)準(zhǔn)一個(gè)對(duì)應(yīng)的第二到第n已知干擾源的第二到第n窄波束定向天線；所述第二到第n窄波束定向天線耦合到所述干擾消除器；和所述求和裝置響應(yīng)從所有所述定向天線接收的信號(hào)。
24．根據(jù)權(quán)利要求23所述的干擾消除系統(tǒng)，進(jìn)一步包括第二到第n加權(quán)裝置，其中所述干擾消除器用選擇性的預(yù)定增益參數(shù)給所述第二到第n窄波束定向天線信號(hào)加權(quán)。
全文摘要
一種消除了已知固定干擾源的影響,產(chǎn)生實(shí)際上沒有干擾源的信號(hào),從而提高了總信道容量的改進(jìn)基站。自適應(yīng)干擾消除器系統(tǒng)包括一個(gè)用于從其它通信站接收信號(hào)的主天線,和至少一個(gè)對(duì)準(zhǔn)一個(gè)干擾源的定向天線。主和定向天線耦合到自適應(yīng)消除器,自適應(yīng)消除器給定向天線接收的信號(hào)加權(quán),并且求加權(quán)信號(hào)的和,以產(chǎn)生一個(gè)消除信號(hào)。自適應(yīng)消除器從主天線接收的信號(hào)中減去消除信號(hào),以提供實(shí)際沒有由一個(gè)或更多已知干擾源產(chǎn)生的干擾的輸出信號(hào)。
文檔編號(hào)H04B1/38GK1292937SQ99803861
公開日2001年4月25日 申請(qǐng)日期1999年1月7日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月12日
發(fā)明者戴維K·梅塞徹, 費(fèi)思M·奧茲魯特克 申請(qǐng)人:交互數(shù)字技術(shù)公司