專利名稱：移動體通信裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移動體通信裝置，更具體地說，涉及能夠在遇到來自移動體的斷續(xù)通信會話的移動通信、如分組通信中提供極佳通信質(zhì)量的移動體通信裝置。
背景技術(shù)：
根據(jù)一般的移動無線電通信技術(shù)，已經(jīng)實現(xiàn)了具有無線電小區(qū)或(小區(qū))的無線接入系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)，基站能夠在該基站周圍定義的區(qū)域內(nèi)通信，無線接入系統(tǒng)容納多個移動終端。通過使用不同頻率和為了再用頻率而在相鄰小區(qū)間使用擴頻碼，從而提高無線接入系統(tǒng)的總通信容量。
在日本公開特許公報7-87011中公開了在傳統(tǒng)移動通信中采用自適應(yīng)天線的無線電通信系統(tǒng)的一個例子。附圖中的

圖1表示在以上特許公報中公開的無線電通信系統(tǒng)的天線裝置中、從基站輻射的波束圖案。如圖1所示，在方向性控制下，在所需方向上產(chǎn)生預(yù)定的窄角度波束，以便覆蓋所有方位。在以上特許公報中公開的無線電通信系統(tǒng)檢查正在通信的移動體(本說明書中也稱作“終端站”)移動時出現(xiàn)的接收電功率的強度變化，并且在方向性控制下使其自身適應(yīng)移動體的移動。
日本公開特許公報2000-22618公開了一種無線接入系統(tǒng)中的基站，它根據(jù)移動終端的位置信息來改變天線方向和波束角度，從而使無線電鏈路之間的干擾減至最小，并且增加基站小區(qū)可容納的移動終端的數(shù)量。雖然日本公開特許公報7-87011和2000-22618中公開的系統(tǒng)預(yù)測位置并且控制波束方向和波束寬度，但它們選擇預(yù)定波束特性的波束，而不自適應(yīng)地控制波束特性，以便通過使其自身適應(yīng)無線電波環(huán)境而在給定干擾信號的方向上形成零值。
發(fā)明的公開本發(fā)明的一個目的是提供一種移動體通信裝置，它能夠通過使自適應(yīng)天線的波束方向性適應(yīng)遇到來自移動體的斷續(xù)通信會話的移動通信、如分組通信中的移動體，從而提供極佳的通信質(zhì)量。
根據(jù)解決以上問題的本申請的第一發(fā)明，提供一種移動體通信裝置，它包括具有多個天線振子的自適應(yīng)天線，用于控制天線振子上的加權(quán)從而輻射適應(yīng)無線電波環(huán)境的波束；位置估算器，用于估算移動體的位置；波束組合器，用于對通過天線振子從移動體接收的信號進行加權(quán)并組合波束；以及加權(quán)系數(shù)產(chǎn)生器，用于校正適應(yīng)無線電波環(huán)境的加權(quán)系數(shù)，它根據(jù)位置估算器估算的移動體的位置，給出初始權(quán)作為在不同于移動體的方位上形成零值的權(quán)，從而減小收斂所需的時間。
通過以上配置，根據(jù)位置估算器已估算的移動體的位置，給出初始權(quán)作為在不同于移動體的方位上形成零值的權(quán)，并且校正了適應(yīng)無線電波環(huán)境的加權(quán)系數(shù)。即使在比如分組通信中從移動體進行斷續(xù)通信會話時，通過使自適應(yīng)天線的波束方向性適應(yīng)與之通信的終端站，并且為充當干擾源的其它移動體形成零值，也能夠獲得極佳的通信質(zhì)量。
根據(jù)本申請的第二發(fā)明，在根據(jù)第一發(fā)明的移動體通信裝置中，位置估算器具有速度估算器，為速度估算器提供通過天線振子從移動體接收的信號，速度估算器根據(jù)與預(yù)定導(dǎo)頻信號分量的參考值之間的相移來估算移動體的速度。
通過以上配置，由于即使移動體在進行斷續(xù)通信會話時也可以估算移動體的速度，因此有可能根據(jù)終端站的位置執(zhí)行自適應(yīng)波束控制過程，以便使正在處理的終端站的信噪比/信干比最大并使對于其它終端站的干擾最小。
根據(jù)本申請的第三發(fā)明，在根據(jù)第一發(fā)明的移動體通信裝置中，位置估算器具有速度估算器，用于根據(jù)從波束組合器輸出的導(dǎo)頻信號的變化，估算移動體的速度。
通過以上配置，由于即使在移動體進行斷續(xù)通信會話時，也可以估算移動體的速度，因此有可能根據(jù)終端站的位置執(zhí)行自適應(yīng)波束控制過程，以便使正在處理的終端站的信噪比/信干比最大并使對于其它終端站的干擾最小。
根據(jù)本申請的第四發(fā)明，根據(jù)第一到第三發(fā)明中任一個的移動體通信裝置還包括權(quán)校正器，用于通過移動體移動的速度和移動體移動的方向的估算值來校正權(quán)。
通過以上配置，即使當終端站移動時以及當終端站進行斷續(xù)通信會話、如分組通信時，也可以執(zhí)行在短時間內(nèi)能夠收斂的自適應(yīng)控制過程。
根據(jù)本申請的第五發(fā)明，提供一種包括根據(jù)第一到第四發(fā)明中任一個的移動體通信裝置的移動體通信系統(tǒng)，其中，位置估算器具有距離預(yù)測器，發(fā)射電功率控制器用于根據(jù)預(yù)測距離控制發(fā)射電功率；以及安裝在移動體上的發(fā)射電功率控制器，用于向移動體發(fā)送預(yù)測距離并且根據(jù)預(yù)測距離來控制移動體的發(fā)射電功率。
通過以上配置，自基站和移動體之間的無線電鏈路初始建立開始，可以適當設(shè)置發(fā)射電功率，減少獲得最佳發(fā)射電功率所需的時間，并且為高速移動體提供最佳通信環(huán)境。
附圖簡介圖1是說明先有技術(shù)中公開的無線電通信系統(tǒng)的天線裝置中、從基站輻射的波束圖案的示意圖；圖2是說明根據(jù)本發(fā)明的移動體通信裝置的配置及其操作的示意圖；
圖3是說明根據(jù)本發(fā)明的移動體通信裝置中的位置估算器的配置和操作的示意圖；圖4是說明根據(jù)本發(fā)明的移動體通信裝置中使用的另一位置估算器的配置和操作的示意圖；以及圖5是說明根據(jù)本發(fā)明的另一移動體通信裝置的配置和操作的示意圖。
實施本發(fā)明的最佳方式以下參考附圖描述根據(jù)本發(fā)明的實施例的移動體通信裝置。
圖2是說明根據(jù)本發(fā)明的移動體通信裝置的配置及其操作的示意圖。如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明的移動體通信裝置包括自適應(yīng)天線，它具有多個天線振子101到10N，以便控制天線振子101到10N上的加權(quán)，從而輻射適應(yīng)無線電波環(huán)境的波束；位置估算器601，用于估算移動體的位置；波束組合器401，用于對通過天線振子101到10N從移動體接收的信號加權(quán)并組合各波束；以及加權(quán)系數(shù)產(chǎn)生器501，用于校正適應(yīng)無線電波環(huán)境的加權(quán)系數(shù)，根據(jù)位置估算器601已估算的移動體的位置，給出初始權(quán)作為在不同于移動體的方位上形成零值的權(quán)。
圖2所示的移動體通信裝置還具有收發(fā)信機201到20N，用于將從移動體接收的信號轉(zhuǎn)換成具有預(yù)定頻率的信號；以及解擴器301到30N，用于解調(diào)已轉(zhuǎn)換為具有預(yù)定頻率的信號的接收信號。天線振子101到10N接收的信號經(jīng)由各個收發(fā)信機201到20N提供到相應(yīng)的解擴器301到30N。
然后，將各個解擴器301到30N解調(diào)的接收信號提供給波束組合器401、加權(quán)系數(shù)產(chǎn)生器501以及位置估算器601。
波束組合器401根據(jù)系數(shù)產(chǎn)生器501輸出的加權(quán)系數(shù)，對各個天線振子101到10N所接收的并通過各個解擴器301到30N解調(diào)的信號加權(quán)，并且將加權(quán)信號組合成所需的接收自適應(yīng)波束圖。
各個解擴器301到30N解調(diào)的接收信號、從波束組合器401輸出的波束、參考信號701以及從位置估算器601輸出的估算位置都提供給加權(quán)系數(shù)產(chǎn)生器501，加權(quán)系數(shù)產(chǎn)生器501計算表示參考信號701和波束組合器401輸出的波束之間誤差的誤差信號，并且將誤差信號乘以各個解擴器301到30N解調(diào)的接收信號，從而計算加權(quán)系數(shù)。加權(quán)系數(shù)產(chǎn)生器501還將加權(quán)系數(shù)乘以取決于估算位置的校正系數(shù)，從而產(chǎn)生要輸出到波束組合器401的已適應(yīng)無線電波環(huán)境的加權(quán)系數(shù)，這給出初始權(quán)作為在不同于移動體的方位上形成零值的權(quán)。這樣產(chǎn)生的加權(quán)系數(shù)用于減少收斂所需的時間。
以下參考附圖描述位置估算器601的實施例。圖3表示位置估算器601的實施例的配置和操作。
如圖3所示，位置估算器601包括速度估算器611到61N，用于接收由各個解擴器301到30N解調(diào)的接收信號并估算終端站的當前速度；速度存儲器621到62N，用于接收從速度估算器611到61N輸入的估算速度并存儲終端站過去的速度；方位存儲器630，用于接收由各個解擴器301到30N解調(diào)的接收信號，計算終端站的方位并且存儲終端站的當前和過去的方位；以及位置預(yù)測器640，用于接收從速度估算器611到61N、速度存儲器621到62N以及方位存儲器630輸出的信號。
由于位置估算器601具有速度估算器611到61N，因此它可估算移動體的移動速度。因此，即使在移動體進行斷續(xù)通信會話時，也可能根據(jù)終端站的位置執(zhí)行自適應(yīng)波束控制過程，以便使信噪比/信干比最大并使對其它終端站的干擾最小。
來自相應(yīng)解擴器301到30N的接收信號提供給速度估算器611到61N，速度估算器611到61N根據(jù)導(dǎo)頻信號660與參考值之間的相移來計算終端站的速度。信號估算器611到61N輸出的信號提供給相應(yīng)的速度存儲器621到62N以及位置預(yù)測器640。
根據(jù)由天線振子101到10N接收并且由解擴器301到30N解調(diào)的信號之間的相關(guān)過程所產(chǎn)生的固有值，方位存儲器630計算接收信號到達的方位。
速度估算器611到61N、速度存儲器621到62N以及方位存儲器630輸出的信號提供給位置預(yù)測器640，位置預(yù)測器640根據(jù)速度的變化和方位的變化來估算終端站將要移動到的未來位置。
下面描述圖3中所示的位置估算器601的操作。
本領(lǐng)域中眾所周知，當終端站處于運動中時，從移動體輻射的無線電波受到多普勒效應(yīng)的影響。因此，天線振子101到10N接收的信號包含由多普勒效應(yīng)導(dǎo)致的附加相移?？梢酝ㄟ^提取多普勒量來估算終端站的速度。
具體地說，假定在時間t(0)導(dǎo)頻信號的各比特的相位由θ(0)表示，在時間t(1)導(dǎo)頻信號的各比特的相位由θ(1)表示，依此類推，并且計算兩個時間之間的相移Δθ。在示例中，時間t(0)和時間t(1)之間的相移Δθ表示為Δθ＝θ(1)-θ(0)。根據(jù)多普勒頻率和角速度之間的關(guān)系以及多普勒頻率和終端站速度之間的關(guān)系，通過以下公式計算速度VV＝f*λ其中λ為波長，f為多普勒頻率，f＝(Δθ/Δt)2π以及Δt＝t(1)-t(0)。
根據(jù)假定的終端站速度來選擇Δt。例如，如果移動體通信裝置采用CDMA系統(tǒng)，則Δt從最短編碼調(diào)制的一個碼片、一個時隙或一幀中選擇。根據(jù)移動體的速度變化，可選擇一種類型或不同類型之間可以切換。然后，位置預(yù)測器640對速度估算器611到61N為各個從天線振子101到10N接收的信號計算的估算速度取平均值。估算速度可被平均為簡單的相加平均值或者按天線振子接收的信號的強度進行加權(quán)的加權(quán)平均值。
根據(jù)天線振子101到10N接收的信號之間的相關(guān)過程(相關(guān)矩陣的固有值的分析，所謂的MUSIC過程)，方位存儲器630計算接收信號到達的方位，并存儲所計算的方位。所計算的方位和所存儲方位的按時間順序的數(shù)據(jù)提供給位置預(yù)測器640。
根據(jù)預(yù)定時間(Δt)內(nèi)估算速度的變化和終端站移動的方位，以及根據(jù)速度性質(zhì)的正或負和方位的按時序的數(shù)據(jù)，位置預(yù)測器640計算加速度并且使用包括加速度、速度和移動方位的三個參數(shù)來估算終端站將會移動到的位置。為了使方向性適應(yīng)終端站會移動到的估算位置(方向)，用于組合目前產(chǎn)生的光束的加權(quán)系數(shù)乘以校正系數(shù)(例如，exp(-Δθd)，其中-Δθd表示當前方位與估算方位之差)。如果不同于正在處理的終端站的終端站充當強干擾源，則計算加權(quán)系數(shù)以給出限制條件，使得當前產(chǎn)生的波束圖在作為強干擾源的終端站將要移至的估算位置上會具有新零值，并具有用于正在處理的終端站的方向性。
在此情況下，加權(quán)系數(shù)簡單地乘以exp(-Δθd)會移動零點并且無法產(chǎn)生最佳加權(quán)系數(shù)。在很多文獻中已知為給出限制條件而計算加權(quán)系數(shù)的過程。
由于根據(jù)本發(fā)明的移動通信裝置估計終端站將會移動到的位置，所以即使比如在分組通信中當從移動體進行斷續(xù)通信會話時，也可以總是產(chǎn)生在干擾方位具有零值并且對于正在處理的終端站具有方向性的自適應(yīng)波束。
根據(jù)本實施例的移動通信裝置可具有權(quán)校正器，用于利用移動體移動的速度和移動體移動的方位的估算值校正權(quán)。權(quán)校正器使執(zhí)行一種自適應(yīng)控制過程成為可能，這種過程即使當終端站移動以及當終端站進行斷續(xù)通信會話、如分組通信時也能夠在短時間內(nèi)收斂。
以下描述根據(jù)本發(fā)明的移動通信裝置的另一實施例。
對于根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的移動通信裝置，位置估算器601具有速度估算器611到61N，用于根據(jù)波束組合器401輸出的導(dǎo)頻信號的變化，估算終端站移動的速度。
通過這種配置，即使正在進行斷續(xù)通信會話、如分組通信，也可以估算終端站的速度，因此可以根據(jù)終端站的位置執(zhí)行自適應(yīng)波束控制過程，以便使正在處理的終端站的信噪比/信干比最大并使對于其它終端站的干擾最小。
以下參考圖4描述根據(jù)本發(fā)明的移動通信裝置的又一實施例。
圖4是說明根據(jù)本發(fā)明的移動體通信裝置中使用的另一位置估算器的配置和操作的示意圖。圖4中所示的移動體通信裝置中的位置估算器與圖3中所示的位置估算器不同之處在于，它具有距離預(yù)測器650。距離預(yù)測器650利用方位存儲器630輸出的估算方位和從連接到多個基站的主機設(shè)備發(fā)送的另一基站所計算的估算方位，根據(jù)三角學(xué)測量方法計算到基站的估算距離。距離預(yù)測器650計算的估算距離輸出到位置預(yù)測器640用于位置預(yù)測。
通過以上配置，表示終端站到基站的距離的距離信息是根據(jù)三角學(xué)測量方法從來自多個基站的計算方位來計算的。因此，基站能夠不僅根據(jù)方位而且根據(jù)距離來預(yù)測終端站的移動，從而能夠更精確地預(yù)測終端站的位置。由于已知從基站到終端站的距離，因此可根據(jù)從基站到終端站的距離來控制發(fā)射電功率。
以下參考附圖描述根據(jù)本發(fā)明的移動通信裝置的再一個實施例。
圖5是說明根據(jù)本發(fā)明的另一移動體通信裝置的配置和操作的示意圖。圖5所示的移動體通信裝置與圖2所示的移動體通信裝置不同之處在于，它具有發(fā)射電功率控制器901。為發(fā)射電功率控制器901提供從位置估算器601輸出的終端站和基站之間的估算距離，發(fā)射電功率控制器901增加或減小發(fā)射到終端站的電功率。發(fā)射電功率控制器901還能夠通過向終端站發(fā)送發(fā)射電功率控制信息而控制從終端站發(fā)射的電功率。由于移動體通信裝置可控制從基站發(fā)射的電功率，也可控制從終端站發(fā)射的電功率，因此有可能以最佳電功率進行通信并且減小與其它終端站之間的干擾。
工業(yè)適用性如上所述，根據(jù)本發(fā)明的移動體通信裝置通過使自適應(yīng)天線的波束方向性適應(yīng)遇到來自移動體的斷續(xù)通信會話的移動通信、如分組通信中的終端站，從而能夠提供極佳的通信質(zhì)量。
權(quán)利要求
1.一種移動體通信裝置，它包括具有多個天線振子的自適應(yīng)天線，用于控制所述天線振子上的加權(quán)從而輻射適應(yīng)無線電波環(huán)境的波束；位置估算器，用于估算移動體的位置；波束組合器，用于對通過所述天線振子從所述移動體接收的信號進行加權(quán)并且組合波束；以及加權(quán)系數(shù)產(chǎn)生器，用于校正適應(yīng)無線電波環(huán)境的加權(quán)系數(shù)，它根據(jù)所述位置估算器已估算的所述移動體的位置，給出初始權(quán)作為在不同于所述移動體的方位上形成零值的權(quán)，從而減少收斂所需的時間。
2.如權(quán)利要求1所述的移動體通信裝置，其特征在于，所述位置估算器具有速度估算器，為所述速度估算器提供通過所述天線振子從所述移動體接收的信號，而且所述速度估算器根據(jù)與預(yù)定導(dǎo)頻信號分量的參考值之間的相移來估算所述移動體的速度。
3.如權(quán)利要求1所述的移動體通信裝置，其特征在于，所述位置估算器具有速度估算器，用于根據(jù)所述波束組合器輸出的導(dǎo)頻信號的變化來估算所述移動體的速度。
4.如權(quán)利要求1所述的移動體通信裝置，其特征在于，它還包括權(quán)校正器，用于利用所述移動體移動的速度和所述移動體移動的方向的估算值來校正所述權(quán)。
5.如權(quán)利要求2所述的移動體通信裝置，其特征在于，它還包括權(quán)校正器，用于利用所述移動體移動的速度和所述移動體移動的方向的估算值來校正所述權(quán)。
6.如權(quán)利要求3所述的移動體通信裝置，其特征在于，它還包括權(quán)校正器，用于利用所述移動體移動的速度和所述移動體移動的方向的估算值來校正所述權(quán)。
7.一種移動體通信系統(tǒng)，它包括如權(quán)利要求1所述的移動體通信裝置，其中所述位置估算器具有距離預(yù)測器；發(fā)射電功率控制器，用于根據(jù)預(yù)測距離控制發(fā)射電功率；以及安裝在移動體上的發(fā)射電功率控制器，用于向所述移動體發(fā)送預(yù)測距離并根據(jù)所述預(yù)測距離來控制所述移動體的發(fā)射電功率。
8.一種移動體通信系統(tǒng)，它包括如權(quán)利要求2所述的移動體通信裝置，其中所述位置估算器具有距離預(yù)測器；發(fā)射電功率控制器，用于根據(jù)預(yù)測距離控制發(fā)射電功率；以及安裝在移動體上的發(fā)射電功率控制器，用于向所述移動體發(fā)送預(yù)測距離并根據(jù)所述預(yù)測距離來控制所述移動體的發(fā)射電功率。
9.一種移動體通信系統(tǒng)，它包括如權(quán)利要求3所述的移動體通信裝置，其中所述位置估算器具有距離預(yù)測器；發(fā)射電功率控制器，用于根據(jù)預(yù)測距離控制發(fā)射電功率；以及安裝在移動體上的發(fā)射電功率控制器，用于向所述移動體發(fā)送預(yù)測距離并根據(jù)所述預(yù)測距離來控制所述移動體的發(fā)射電功率。
10.一種移動體通信系統(tǒng)，它包括如權(quán)利要求4所述的移動體通信裝置，其中所述位置估算器具有距離預(yù)測器；發(fā)射電功率控制器，用于根據(jù)預(yù)測距離控制發(fā)射電功率；以及安裝在移動體上的發(fā)射電功率控制器，用于向所述移動體發(fā)送預(yù)測距離并根據(jù)所述預(yù)測距離來控制所述移動體的發(fā)射電功率。
11.一種移動體通信系統(tǒng)，它包括如權(quán)利要求5所述的移動體通信裝置，其中所述位置估算器具有距離預(yù)測器；發(fā)射電功率控制器，用于根據(jù)預(yù)測距離控制發(fā)射電功率；以及安裝在移動體上的發(fā)射電功率控制器，用于向所述移動體發(fā)送預(yù)測距離并根據(jù)所述預(yù)測距離來控制所述移動體的發(fā)射電功率。
12.一種移動體通信系統(tǒng)，它包括如權(quán)利要求6所述的移動體通信裝置，其中所述位置估算器具有距離預(yù)測器；發(fā)射電功率控制器，用于根據(jù)預(yù)測距離控制發(fā)射電功率；以及安裝在移動體上的發(fā)射電功率控制器，用于向所述移動體發(fā)送預(yù)測距離并根據(jù)所述預(yù)測距離來控制所述移動體的發(fā)射電功率。
全文摘要
一種光學(xué)用戶系統(tǒng)包括具有多個天線振子的自適應(yīng)天線，能夠通過控制各天線振子上的加權(quán)來輻射適應(yīng)無線電波環(huán)境的波束；位置估算器，用于估算移動體的位置；波束復(fù)用器，用于對通過天線振子從移動體接收的信號加權(quán)的同時將波束復(fù)用；以及加權(quán)系數(shù)產(chǎn)生器，用于根據(jù)位置估算器估算的移動體的位置，為不同于移動體方位的方位給出初始權(quán)，作為形成零值的權(quán)，并且校正適應(yīng)無線電波環(huán)境的加權(quán)系數(shù)，從而縮短收斂所需的時間。
文檔編號H01Q3/26GK1488204SQ01822279
公開日2004年4月7日 申請日期2001年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月30日
發(fā)明者中村寬 申請人:日本電氣株式會社