專利名稱：可實(shí)時改變天線方向性的無線裝置及用于該無線裝置的多普勒頻率估算電路的制作方法
所屬領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種可實(shí)時改變天線方向性的無線裝置及用于該無線裝置的多普勒頻率估算電路，特別涉及一種自適應(yīng)陣列無線基站所用的無線裝置及用于該無線裝置的多普勒頻率估算電路。
現(xiàn)有技術(shù)近年來，在移動通信系統(tǒng)中，人們提出了各種以有效利用頻率為目的的傳送信道分配方法，其中一部分已經(jīng)實(shí)用化。
圖15所示為頻分多重訪問(Frequency Division MultipleAccessFDMA)、時分多重訪問(Time Division Multiple AccessTDMA)以及路分多重訪問(Path Division Multiple AccessPDMA)等各種通信系統(tǒng)的信道配置圖。
首先結(jié)合圖15，對FDMA，TDMA，PDMA作以簡要說明。圖15(A)所示為FDMA示意圖，在f1～f4的不同頻率的電波下，用戶1～4的模擬信號在頻分狀態(tài)下被傳送，各用戶1～4的信號由頻率濾波器分離。
圖15(B)為TDMA示意圖，各用戶的數(shù)字化信號在f1～f4不同頻率的電波下，按照一定的時間(時隙)被時分傳送，各用戶的信號由頻率濾波器和基站以及各用戶移動終端裝置之間的同步時間來分離。
另一方面，近年來，隨著便攜電話機(jī)的普及，為了提高頻率的利用效率，PDMA方式被提了出來。如圖15(C)所示，該P(yáng)DMA方式可按空間分割相同頻率的1個時隙用以傳送多個用戶數(shù)據(jù)。在該P(yáng)DMA作用下，各用戶信號可利用頻率濾波器和基站以及各用戶移動終端裝置之間的時間同步和自適應(yīng)陣列(adaptivearray)等的相互干擾消除裝置進(jìn)行分離。
這種自適應(yīng)陣列無線基站的工作原理在下例文獻(xiàn)中有說明。
B.Widrow，et al.“自適應(yīng)天線系統(tǒng)Adaptive AntennaSystems”，Proc.IEEE，Vol.55，No.12，pp.2143-2159(1967年12月)。
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圖16所示為這種自適應(yīng)陣列無線基站的工作原理模等式圖。在圖16中，1個自適應(yīng)陣列無線基站1配有由n根天線#1、#2、#3，……、#n組成的陣列天線2，圖中的第1斜線區(qū)域3表示其電波所能達(dá)到的區(qū)域。另一方面，第2斜線區(qū)域7表示相鄰的其它無線基站6的電波有效區(qū)域。
在第3區(qū)域內(nèi)，在用戶A的終端即移動電話4與自適應(yīng)陣列無線基站1之間進(jìn)行電波信號的收發(fā)信(箭頭5)。在第7區(qū)域，在其它用戶B的終端即移動電話8與無線基站6之間進(jìn)行電波信號的收發(fā)信(箭頭9)。
在這里，如果用戶A的移動電話4的電波信號頻率碰巧與用戶B的移動電話8的電波信號頻率相同，則根據(jù)用戶B所在的位置，從用戶B的移動電話8所發(fā)出的電波信號在區(qū)域3內(nèi)便成為不必要的干涉信號，就會混入到用戶A的移動電話4與自適應(yīng)陣列無線基站1之間的電波信號中。
如此一來，自適應(yīng)陣列無線基站1所接收到的是來自用戶A與用戶B雙方的混合信號，如果基站1對此不作任何處理，則所輸出的將會是用戶A與用戶B雙方的混合信號，使得本來可以正常進(jìn)行的用戶A的通話受到干擾。
現(xiàn)有的自適應(yīng)陣列天線的結(jié)構(gòu)及工作原理為了能從輸出信號中把來自該用戶B的信號除去，自適應(yīng)陣列無線基站1可進(jìn)行如下的處理。圖17為自適應(yīng)陣列無線基站1的結(jié)構(gòu)示意略圖。
首先把用戶A輸出的信號規(guī)定為A(t)，用戶B輸出的信號規(guī)定為B(t)，構(gòu)成圖16的陣列天線2的第1天線#1中的接收信號x1(t)以下等式表達(dá)x1(t)＝a1*A(t)＋b1*B(t)等式中，a1、b1是實(shí)時變化系數(shù)，這在后文中將要講到。
第2天線#2的接收信號x2(t)的表達(dá)等式如下x2(t)＝a2*A(t)＋b2*B(t)等式中，a2、b2也是實(shí)時變化系數(shù)。
第3天線#3的接收信號x3(t)的表達(dá)等式如下x3(t)＝a3*A(t)＋b3*B(t)等式中，a3、b3也是實(shí)時變化系數(shù)。
同樣，第n天線#n的接收信號xn(t)的表達(dá)等式如下xn(t)＝an*A(t)＋bn*B(t)等式中，an、bn也是實(shí)時變化系數(shù)。
所述系數(shù)a1、a2、a3、……、an表示由于相對于來自用戶A的電波信號，構(gòu)成陣列天線2的天線#1、#2、#3、……、#n各自的相對位置不同(比如，各天線互相間的間隔配置為電波信號波長的5倍，即1米左右)而造成的在各天線所產(chǎn)生的信號接收強(qiáng)度的差異。
同樣，所述系數(shù)b1、b2、b3、……、bn表示由于相對于來自用戶B的電波信號，在天線#1、#2、#3、……、#n所分別產(chǎn)生的信號接收強(qiáng)度的差異。由于各用戶都呈現(xiàn)移動狀態(tài)，所以這些系數(shù)也是實(shí)時變化的。
這些由天線接收的信號x1(t)、x2(t)、x3(t)、……、xn(t)通過對應(yīng)的轉(zhuǎn)換器10-1、10-2、10-3、……、10-n進(jìn)入構(gòu)成自適應(yīng)陣列無線基站1的收信部1R，并被輸送到權(quán)重矢量控制部11和對應(yīng)的乘法運(yùn)算器12-1、12-2、12-3、……、12-n中的某一個內(nèi)。
對這些乘法運(yùn)算器的其他輸入，進(jìn)行來自權(quán)重矢量控制部11的針對各個天線的接收信號的權(quán)重w1、w2、w3、……、wn的加權(quán)處理。這些權(quán)重是由權(quán)重矢量控制部11實(shí)時計算出來的，這在后文中還要介紹。
這樣，天線#1所接收的信號x1(t)通過乘法運(yùn)算器12-1的運(yùn)算，變?yōu)閣1*(a1A(t)＋b1B(t))，天線#2所接收的信號x2(t)通過乘法運(yùn)算器12-2的運(yùn)算，變?yōu)閣2*(a2A(t)＋b2B(t))，天線#3所接收的信號x3(t)通過乘法運(yùn)算器12-3的運(yùn)算，變?yōu)閣3*(a3A(t)＋b3B(t))，進(jìn)而天線#n所接收的信號xn(t)通過乘法運(yùn)算器12-n的運(yùn)算，變?yōu)閣n*(anA(t)＋bnB(t))。
這些乘法運(yùn)算器12-1、12-2、12-3、……、12-n的輸出值在加法運(yùn)算器13內(nèi)進(jìn)行加算，其輸出如下w1(a1A(t)＋b1B(t))＋w2(a2A(t)＋b2B(t))＋w3(a3A(t)＋b3B(t))＋……＋wn(anA(t)＋bnB(t))把這些項(xiàng)分為關(guān)于信號A(t)的項(xiàng)和信號B(t)的項(xiàng)，變?yōu)槿缦滦问?w1a1＋w2a2＋w3a3＋……＋wnan)A(t)＋(w1b1＋w2b2＋w3b3＋……＋wnbn)B(t)這里，如下文將要介紹的那樣，自適應(yīng)陣列無線基站1對用戶A、B進(jìn)行識別，按照只抽出所需的用戶輸出信號的原則，計算所述權(quán)重w1、w2、w3、……、wn。比如，在圖17示例中，權(quán)重矢量控制部11為只抽出來自合法通話用戶A的信號A(t)，將系數(shù)a1、a2、a3、……、an、b1、b2、b3、……、bn作為定數(shù)處理，整個信號A(t)的系數(shù)為1，整個信號B(t)的系數(shù)為0，來計算權(quán)重w1、w2、w3、……、wn。
也就是說，權(quán)重矢量控制部11通過對下述一次連立方程組的求解，按照信號A(t)的系數(shù)為1，信號B(t)的系數(shù)為0的原則，實(shí)時計算出權(quán)重w1、w2、w3、 ……、wnw1a1＋w2a2＋w3a3＋……＋wnan＝1w1b1＋w2b2＋w3b3＋……＋wnbn＝0本文雖然省略了對該一次連立方程組的解法說明，但從先前所列舉的文獻(xiàn)中可作了解，它們目前在自適應(yīng)陣列無線基站中已經(jīng)得到了實(shí)際應(yīng)用。
這樣一來，權(quán)重w1、w2、w3、……、wn按所述原則設(shè)定好后，加法運(yùn)算器13的輸出信號變?yōu)橐韵滦问捷敵鲂盘枺?*A(t)＋0*B(t)＝A(t)用戶識別、訓(xùn)練信號所述的用戶A，B的識別方法如下。
圖18為移動電話的電波信號幀結(jié)構(gòu)示意略圖。移動電話的電波信號大致由對無線基站是已知的信號序列的前置符和對無線基站是未知的信號序列的數(shù)據(jù)(語音等)組成。
在前置符序列中，包括用于確認(rèn)該用戶是否是基站認(rèn)可的合法通話用戶的信息信號序列。自適應(yīng)陣列無線基站1的權(quán)重矢量控制部11(圖17)將從存儲器14中抽出的與用戶A對應(yīng)的訓(xùn)練信號與所接收的信號序列進(jìn)行對比，按照抽出認(rèn)為包含了對應(yīng)用戶A的信號序列的信號的原則進(jìn)行權(quán)重矢量控制(決定權(quán)重)。這樣所抽出的用戶A的信號作為輸出信號SRX(t)由自適應(yīng)陣列無線基站1傳送出去。
另一方面，在圖17中，來自外部的輸入信號STX(t)進(jìn)入構(gòu)成自適應(yīng)陣列基站1的一部分的信號傳送部1T內(nèi)，成為乘法運(yùn)算器15-1、15-2、15-3、……、15-n的輸入信號的一方。這些乘法運(yùn)算器的其它輸入方分別復(fù)制并加權(quán)根據(jù)在權(quán)重矢量控制部11內(nèi)先接收的信號計算出來的權(quán)重w1、w2、w3、……、wn。
由這些乘法運(yùn)算器加權(quán)了的輸入信號，通過相應(yīng)的轉(zhuǎn)換器10-1、10-2、10-3、……、10-n，被輸送到對應(yīng)的天線#1、#2、#3、……、#n，傳送到圖16的區(qū)域3內(nèi)。
這里，對使用與接收信號時同一陣列天線2進(jìn)行傳送的信號，因?yàn)榕c接收信號一樣進(jìn)行以用戶A為目標(biāo)的加權(quán)，所以被輸送的電波信號好似恰好也具有相對用戶A的指向性，被由用戶A的移動話機(jī)4所收信。圖19是用戶A與自適應(yīng)陣列無線基站1之間的電波信號傳送與接收映像化的圖。作為與實(shí)際電波所到達(dá)的區(qū)域示意圖16的對比，圖19上的假想?yún)^(qū)域3a所示為從自適應(yīng)陣列無線基站1發(fā)出的以用戶A的移動話機(jī)4為目標(biāo)的指向性電波信號發(fā)射狀態(tài)映像圖。
如上所述，在PDMA方式中，這種能除去同一信道干涉影響的技術(shù)是必要的。在這一點(diǎn)，旨在使干擾波在應(yīng)用上失效的自適應(yīng)陣列，即使在干擾波的電平高于所需電波電平的情況下也能有效地抑制干擾波，是一種有效的方式。
但是在基站采用自適應(yīng)陣列的情況下，不僅要除去接收信號時的干擾，而且還應(yīng)能減少在信號傳送時的不需要的放射波。
信號傳送時的陣列模等式可以與信號接收時的陣列模等式相同，但人們對于根據(jù)輸入方向進(jìn)行估算這一方法也有過考慮。后者雖然對FDD(頻分雙工)及TDD(時分雙工)都適用，但需要進(jìn)行復(fù)雜的處理。另一方面，前者在采用FDD的情況下，信號接收與傳送的陣列模等式有所不同，所以有必要進(jìn)行陣列配置和權(quán)重的修正。為此，一般來說，在保證TDD適用性的前題下，可在具有外部時隙連續(xù)性的環(huán)境下取得良好的特性。
根據(jù)以上的介紹，在基站采用自適應(yīng)陣列TDD/PDMA的方式下，在把上行線路中得到的陣列模等式(權(quán)重矢量模等式)用于下行線路時，在假想傳送角度較大的動態(tài)雷利傳送度的情況下，由于上、下行線路之間的時間差，下行線路內(nèi)的信號傳送方向性可能變劣。
總之，由于在從上行線路(up link)的用戶終端向基站發(fā)射信號到從基站通過下行線路(down link)向用戶終端發(fā)射信號之間有一個時間間隔，所以在不允許忽視用戶終端移動速度的情況下，由于基站的信號發(fā)射方向與實(shí)際用戶終端的所在方位之間的誤差，會使信號傳送的方向性變劣。
本文提出一種通過利用上行線路所得到的收信響應(yīng)矢量的外推處理對下行線路的響應(yīng)信號矢量進(jìn)行估算的方法，以作為考慮到信號傳送路變動的下行線路用權(quán)重的估算方法。
但是，由于收信中的噪音或抽樣誤差，如果在上行線路所估算的收信響應(yīng)矢量有誤差，則外推處理結(jié)果中也會有誤差，下行線路的發(fā)信響應(yīng)矢量的估算就不會正確，從而難以進(jìn)行良好的信號傳送方向性的控制。
這里，傳送路的傳送環(huán)境由傳送路的信號接收系數(shù)的變動，即衰減程度反映出來。所述衰減度的物理量以多普勒頻率(FD)表示。
即由于根據(jù)傳送路的衰減程度，在外推處理的結(jié)果中會產(chǎn)生誤差，所以為防止外推處理誤差的發(fā)生，有必要了解傳送路的衰減程度，即多普勒頻率。
求出在前后時間的收信中所包含的基準(zhǔn)信號相關(guān)值估算衰減程度的估算方法以前就曾有人提出，比如特開平7-162360號公告中的介紹。但是，在這種現(xiàn)有的方法中，由于是利用接收信號本身中所含有的基準(zhǔn)信號來計算相關(guān)值，所以會含有較多的干擾成份，難以進(jìn)行正確的估算。
另外，由于基準(zhǔn)信號的時機(jī)是固定的，所以不能在任意時機(jī)計算相關(guān)值，缺乏演算處理的適應(yīng)性。
另一方面，目前還沒有開發(fā)出通過自適應(yīng)陣列處理來估算被分離的每個用戶終端的傳送路多普勒頻率的估算方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是推出一種即使在上行線路所估算的收信響應(yīng)矢量有估算誤差，也能對下行線路的發(fā)信響應(yīng)矢量進(jìn)行正確估算，從而能實(shí)現(xiàn)良好的信號傳送方向性控制的無限裝置。
本發(fā)明的另一目的是推出一種不受收信中的干擾成份的影響，而且有較大的演算處理適應(yīng)性，可對每個用戶終端的多普勒頻率進(jìn)行估算的多普勒頻率估算電路。
本發(fā)明的再一目的是，推出一種采用不受接收信號中的干擾成份的影響，而且有較大演算處理的適應(yīng)性，可對每個用戶終端多普勒頻率進(jìn)行估算的多普勒頻率估算電路的無線裝置。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種可實(shí)時改變天線方向性、對與多個終端之間的信號接收與傳送進(jìn)行時分處理的無線裝置，其具有多個離散配置的天線，和在信號接收與傳送時共用多個天線的信號發(fā)送電路及接收電路。信號接收電路包括在接收信號時根據(jù)來自多個天線的信號對來自多個終端中的特定終端的信號進(jìn)行分離的收信分離部，和在接收信號時根據(jù)來自多個天線的信號對來自特定終端的傳送路的收信響應(yīng)矢量進(jìn)行估算的收信傳送路估算部。信號發(fā)送電路包括根據(jù)收信傳送路估算部的估算結(jié)果對發(fā)信信號在發(fā)送時的傳送路的發(fā)信響應(yīng)矢量進(jìn)行估算的發(fā)信傳送路估算部，和根據(jù)發(fā)信傳送路估算部的估算結(jié)果對信號發(fā)送時的天線方向性進(jìn)行更新的發(fā)信方向性控制部。發(fā)信傳送路估算部包括根據(jù)由收信傳送路估算部估算出的來自特定終端的上行線路時隙的多個收信響應(yīng)矢量的外推處理，計算出面向特定終端的下行線路時隙的所述發(fā)信響應(yīng)矢量的外推處理部，和保存根據(jù)傳送路的傳送環(huán)境所預(yù)定的用于外推處理的多個參數(shù)的存儲器，和對傳送路的傳送環(huán)境進(jìn)行估算，從所保存的多個參數(shù)中選出與估算出的傳送環(huán)境相對應(yīng)的參數(shù)，并應(yīng)用于由外推處理部進(jìn)行外推處理的選擇部。
所以，即使在上行線路中所估算的收信響應(yīng)矢量中有估算誤差，通過根據(jù)傳送路的傳送環(huán)境選擇用于外推處理的參數(shù)，便可以對下行線路的發(fā)信響應(yīng)矢量進(jìn)行正確估算，從而可以實(shí)現(xiàn)良好的傳送信號方向性的控制。
較理想的情況是，參數(shù)為由外推處理部進(jìn)行外推處理時的外推距離，存儲器能保存根據(jù)表示傳送環(huán)境的多普勒頻率所預(yù)定的多個外推距離，選擇部能對傳送路的多普勒頻率進(jìn)行估算，從所保存的多個外推距離中選出與估算出的多普勒頻率相對應(yīng)的外推距離，并應(yīng)用于由外推處理部進(jìn)行的外推處理。
這樣，如果上行線路的收信響應(yīng)矢量有估算誤差，由于外推處理時的外推距離越長，外推誤差就越大，所以通過選擇表示傳送環(huán)境的多普勒頻率相對應(yīng)的外推距離，可以進(jìn)行正確的發(fā)信響應(yīng)矢量的估算。
更理想的是，所估算的多普勒頻率越低，選擇部所選擇的外推距離應(yīng)越短，多普勒頻率越高，選擇的外推距離應(yīng)越長。
所以，由于多普勒頻率越低，傳送環(huán)境的變動就越小，所以通過縮小外推距離，便可以防止進(jìn)行超過實(shí)際變動量的外推，由于多普勒頻率越高，傳送環(huán)境的變動就越大，所以外推距離擴(kuò)大后，可以進(jìn)行充分的外推操作。
再好一些的做法是，參數(shù)成為反映外推處理部進(jìn)行外推處理時的外推距離，存儲器能保存反映傳送環(huán)境的根據(jù)分離信號與所需信號之間的信號誤差所預(yù)定的多個外推距離，選擇部能對傳送路信號誤差進(jìn)行估算，從保存的多個外推距離值中選擇估算出的信號誤差相對應(yīng)的外推距離，并應(yīng)用于由外推處理部所進(jìn)行的外推處理。
所以，如果信號誤差較大，則上行線路的收信響應(yīng)矢量的估算誤差也將增大，外推誤差也會增大，這樣，通過根據(jù)反映傳送環(huán)境的信號誤差選擇外推距離，便可以進(jìn)行正確的發(fā)信響應(yīng)矢量的估算。
較理想的是，估算信號誤差越大，選擇部選擇的外推距離應(yīng)越小，信號誤差越小，選擇的外推距離越大。
這樣，由于信號誤差越大外推誤差則越大，所以縮短外推距離后便可抑制外推誤差，由于信號誤差越小外推誤差則越小，所以延長外推距離后，便可以進(jìn)行充分的外推操作。
再理想一些的是，參數(shù)為外推處理部進(jìn)行外推處理時的外推距離，存儲器能保存反映傳送環(huán)境的根據(jù)多普勒頻率及被分離的信號與所需的信號之間誤差所預(yù)定的多個外推距離，選擇部能對傳送路的多普勒頻率及信號誤差進(jìn)行估算與從保存的多個外推距離中選擇估算出的多普勒頻率及信號誤差相對應(yīng)的外推距離，并應(yīng)用于由外推處理部進(jìn)行的外推處理。
所以，如果多普勒頻率與信號誤差大于外推誤差，則通過選擇基于反映傳送環(huán)境的多普勒頻率及信號誤差的外推距離，便可以進(jìn)行正確的發(fā)信響應(yīng)矢量的估算。
再理想一些的是，選擇部先暫時選出與估算的多普勒頻率相對應(yīng)的外推距離，再根據(jù)所估算的信號誤差對所暫時選擇的外推距離進(jìn)行修正。
這樣，根據(jù)對外推誤差有較大影響的多普勒頻率進(jìn)行基本的外推距離選擇，再通過對基于信號誤差的外推距離進(jìn)行修正，便可進(jìn)行正確的發(fā)信響應(yīng)矢量的估算。
更理想一些的是，傳送環(huán)境與多個參數(shù)之間的關(guān)系應(yīng)根據(jù)各個無線裝置分別設(shè)定。
這樣，由于各無線裝置的傳送環(huán)境與參數(shù)的對應(yīng)關(guān)系是事先分別測定好的，所以可以估算出精度更高的發(fā)信響應(yīng)矢量。
更理想一些的是，傳送環(huán)境與多個參數(shù)之間的關(guān)系應(yīng)在多個無線裝置上共同決定。
這樣，在無線裝置之間的個體差異較小的情況下，通過在多個無線裝置間對傳送環(huán)境與參數(shù)之間的對應(yīng)關(guān)系進(jìn)行共同化，可以簡化無線裝置的制造過程。
基于本發(fā)明的另一個方面，在這種可實(shí)時改變天線方向性，對與各終端之間的信號接收與傳送進(jìn)行時分處理的無線裝置中，對與特定終端之間的傳送路的多普勒頻率進(jìn)行估算的多普勒頻率估算電路，包括基于離散配置的多個天線所接收的信號，對來自多個終端中的特定終端的信號進(jìn)行分離的收信分離部，基于多個天線所接收的信號，對來自特定終端的傳送路的收信響應(yīng)矢量進(jìn)行估算的收信傳送路估算部，基于由收信傳送路估算部所估算的前后時間的收信響應(yīng)矢量，計算矢量相關(guān)值的相關(guān)演算部，基于由經(jīng)驗(yàn)預(yù)先決定的矢量相關(guān)值與多普勒頻率的對應(yīng)關(guān)系，對由相關(guān)演算部算出的矢量相關(guān)值所對應(yīng)的多普勒頻率進(jìn)行估算的估算部。
這樣，通過求出并非是接收信號本身，而是收信響應(yīng)矢量的相關(guān)值，便不會受到干擾成份的影響，進(jìn)而可對每個被分離的特定終端的傳送路的多普勒頻率進(jìn)行正確的估算。
理想的是，相關(guān)演算部中最好包括可計算出前后時間的收信響應(yīng)矢量之間的瞬間相關(guān)值并把它作為矢量相關(guān)值進(jìn)行輸出的計算部。
所以，由于能在任意時機(jī)取得收信響應(yīng)矢量之間的相關(guān)值，所以可對傳送路的瞬間多普勒頻率進(jìn)行正確的估算。
更理想的是，相關(guān)演算部中最好包括可計算出前后時間的收信響應(yīng)矢量之間的瞬間相關(guān)值的計算部，和按所定的權(quán)重系數(shù)把對由計算部計算出的過去的相關(guān)值與目前的相關(guān)值進(jìn)行加權(quán)平均所得到的平均值作為矢量相關(guān)值輸出的平均化部。
這樣，即使發(fā)生急劇的衰減，使瞬間的多普勒頻率產(chǎn)生誤差，也可以通過相關(guān)值的平均化處理，不被這種誤差所影響，而可以對多普勒頻率進(jìn)行正確的估算。
更理想的是，在所定的權(quán)系數(shù)中，設(shè)置成針對過去的相關(guān)值的權(quán)重大，針對現(xiàn)在的相關(guān)值的權(quán)重小。
這樣，通過在平均化處理中對過去的相關(guān)值加權(quán)增大，因而即使由于急劇的衰減現(xiàn)象而發(fā)生瞬間的多普勒頻率誤差，也不會被這種誤差所影響，可以正確地估算多普勒頻率。
更理想的是，相關(guān)演算部能根據(jù)當(dāng)前幀時隙內(nèi)的收信響應(yīng)矢量與前面一個幀時隙內(nèi)的收信響應(yīng)矢量計算出矢量相關(guān)值。
這樣，收信響應(yīng)矢量與現(xiàn)有技術(shù)所采用的基準(zhǔn)信號不同，不論在任何時機(jī)下都能得到相關(guān)數(shù)值，所以相關(guān)值演算的適應(yīng)性得到了增大。
更理想的是，相關(guān)演算部最好能根據(jù)在當(dāng)前幀時隙內(nèi)的收信響應(yīng)矢量與過去幀時隙中最近的沒有收信誤差的時隙內(nèi)的收信響應(yīng)矢量計算出矢量相關(guān)值。
這樣，收信響應(yīng)矢量，與現(xiàn)有技術(shù)所采用的基準(zhǔn)信號不同，不論在哪一時機(jī)都能得到相關(guān)數(shù)值，所以相關(guān)值演算的適應(yīng)性得到了增大，尤其是可以消除收信誤差的影響。
更理想的是，相關(guān)演算部能根據(jù)同一時隙前半部的收信響應(yīng)矢量和后半部的收信響應(yīng)矢量計算出矢量相關(guān)值。
這樣，收信響應(yīng)矢量與現(xiàn)有技術(shù)所采用的基準(zhǔn)信號不同，不論在哪一時機(jī)都能得到相關(guān)數(shù)值，進(jìn)而相關(guān)值演算的適應(yīng)性得到了增大。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，可實(shí)時改變天線方向性，對與各終端之間的信號接收與傳送進(jìn)行時分處理的無線裝置，包括多個離散配置的天線，和在信號接收與傳送時共用多個天線的信號發(fā)送電路及接收電路。收信電路包括在接收信號時根據(jù)來自多個天線的信號對來自多個終端中的特定終端的信號進(jìn)行分離的收信分離部，和在接收信號時根據(jù)來自多個天線的信號對來自特定終端的傳送路的收信響應(yīng)矢量進(jìn)行估算的收信傳送路估算部。發(fā)信電路包括根據(jù)收信傳送路估算部的估算結(jié)果對傳送信號在傳送時的傳送路的發(fā)信響應(yīng)矢量進(jìn)行估算的發(fā)信傳送路估算部，和根據(jù)發(fā)信傳送路估算部的估算結(jié)果對發(fā)送信號傳送時的天線方向性進(jìn)行更新的發(fā)信方向性控制部。發(fā)信傳送路估算部包括根據(jù)來自收信傳送路估算部估算出的來自特定終端的上行線路時隙的多個收信響應(yīng)矢量的外推處理，計算出面向特定終端的下行線路時隙的發(fā)信響應(yīng)矢量的外推處理部，和用于保存根據(jù)傳送路的多普勒頻率所預(yù)定的用于外推處理的多個參數(shù)的存儲器，和從所保存的多個參數(shù)中選出與估算的多普勒頻率相對應(yīng)的參數(shù)，并應(yīng)用于由外推處理部進(jìn)行外推處理的選擇部。多普勒頻率估算部根據(jù)收信傳送路估算部所估算出來的前后時間的收信響應(yīng)矢量，計算矢量相關(guān)值的相關(guān)演算部，和根據(jù)由經(jīng)驗(yàn)預(yù)先確定的矢量相關(guān)值與多普勒頻率之間對應(yīng)關(guān)系，對由相關(guān)演算部計算出的矢量相關(guān)值所對應(yīng)的多普勒頻率進(jìn)行估算的估算部。
這樣，由于所求出的不是接收信號本身，而是收信響應(yīng)矢量的相關(guān)值，所以不會受到干擾成份的影響，因而可對每個被分離的特定終端的傳送路多普勒頻率進(jìn)行正確的估算，所以即使上行線路的估算收信響應(yīng)矢量中有估算誤差，仍可對下行線路的發(fā)信響應(yīng)矢量進(jìn)行正確的估算，從而可實(shí)現(xiàn)良好的傳送信號方向性控制。
理想的是，相關(guān)演算部中包括可計算出前后時間的收信響應(yīng)矢量之間的瞬間相關(guān)值，并把它作為矢量相關(guān)值輸出的計算部。
這樣，由于能在任意時機(jī)取得收信響應(yīng)矢量之間的相關(guān)值，所以可對傳送路的瞬間多普勒頻率進(jìn)行正確的估算，從而可進(jìn)行更正確的發(fā)信響應(yīng)矢量的估算。
更理想的是，相關(guān)演算部中包括可計算出前后時間的收信響應(yīng)矢量之間的瞬間相關(guān)值的計算部，和把對由計算部計算出的過去相關(guān)值與目前相關(guān)值按所定權(quán)重系數(shù)進(jìn)行加權(quán)平均后所得到的平均值作為矢量相關(guān)值輸出的平均化部。
這樣，即使發(fā)生急劇的衰減，使瞬間多普勒頻率產(chǎn)生誤差，由于相關(guān)值已進(jìn)行了平均化處理，所以不會受到這種誤差的影響，可對多普勒頻率進(jìn)行正確的估算，從而可進(jìn)行正確的發(fā)信響應(yīng)矢量估算。
更理想的是，在所確定的權(quán)重系數(shù)中，對過去相關(guān)值的權(quán)重大，對現(xiàn)在相關(guān)值的權(quán)重小。
這樣，在進(jìn)行平均化處理時，由于對過去的相關(guān)值加權(quán)較大，所以即使由于急劇的衰減現(xiàn)象而發(fā)生多普勒頻率誤差，也不會被這種誤差所影響，可以更正確地估算多普勒頻率，從而可正確地進(jìn)行發(fā)信響應(yīng)矢量估算。
更理想的是，相關(guān)演算部能根據(jù)當(dāng)前幀時隙的收信響應(yīng)矢量與前面一個幀時隙的收信響應(yīng)矢量計算出相關(guān)值。
這樣，收信響應(yīng)矢量與現(xiàn)有技術(shù)所采用的基準(zhǔn)信號不同，不論在哪一時機(jī)條件下都能得到相關(guān)數(shù)值，所以相關(guān)值演算的適應(yīng)性得到了增大。
更理想的是，相關(guān)演算部能在當(dāng)前幀時隙的收信響應(yīng)矢量與過去幀時隙中的沒有收信誤差的最近的時隙內(nèi)的收信響應(yīng)矢量，計算出矢量相關(guān)值。
這樣，收信響應(yīng)矢量與現(xiàn)有技術(shù)所采用的基準(zhǔn)信號不同，不論在哪一時機(jī)條件下都能得到相關(guān)數(shù)值，所以相關(guān)值演算的適應(yīng)性得到了增大，尤其是可以消除接收信號誤差的影響。
更理想的是，相關(guān)演算部能根據(jù)同一時隙前半部的收信響應(yīng)矢量和后半部收信響應(yīng)矢量計算出矢量相關(guān)值。
在本發(fā)明中，收信響應(yīng)矢量與現(xiàn)有技術(shù)所采用的基準(zhǔn)信號不同，不論在哪一時機(jī)條件下都能得到相關(guān)數(shù)值，所以相關(guān)值演算的適應(yīng)性得到了增大。


圖1是本發(fā)明采用的PDMA基站無線裝置(無線基站)1000的結(jié)構(gòu)示意框圖。
圖2是無線裝置(無線基站)1000的工作概要流程圖。
圖3是發(fā)信響應(yīng)矢量估算裝置32的基本工作說明概念圖。
圖4A及圖4B是本發(fā)明發(fā)信響應(yīng)矢量的估算原理說明概念圖。
圖5是本發(fā)明實(shí)施方式中決定外推距離的原理說明概念圖。
圖6是本發(fā)明實(shí)施方式中外推處理的概要說明流程圖。
圖7是本發(fā)明實(shí)施方式中多普勒頻率估算電路的概要框圖。
圖8是本發(fā)明實(shí)施方式中多普勒頻率估算工作示例的說明流程圖。
圖9是本發(fā)明實(shí)施方式中多普勒頻率估算工作又一示例的說明流程圖。
圖10是本發(fā)明實(shí)施方式中多普勒頻率估算工作再一示例的說明流程圖。
圖11是本發(fā)明又一實(shí)施方式中多普勒頻率估算電路的概略框圖。
圖12是本發(fā)明又一實(shí)施方式中多普勒頻率估算工作示例說明流程圖。
圖13是本發(fā)明又一實(shí)施方式中外推處理的概要說明流程圖。
圖14是本發(fā)明再一實(shí)施方式中外推處理的概要說明流程圖。
圖15是頻分多重訪問、時分多重訪問及PDMA的各種通信系統(tǒng)的信道配置圖。
圖16是自適應(yīng)陣列無線基站的基本工作概念模等式示意圖。
圖17是自適應(yīng)陣列無線基站結(jié)構(gòu)概略示意框圖。
圖18是移動電話機(jī)電波信號幀結(jié)構(gòu)示意略圖。
圖19是自適應(yīng)陣列無線基站與用戶之間電波信號的收發(fā)信映像化模等式圖。
實(shí)施方式圖1所示為本發(fā)明實(shí)施方式PDMA用基站無線裝置(無線基站)1000的結(jié)構(gòu)框圖。
如圖1所示，為識別用戶PS1和PS2，設(shè)立了4個天線#1～#4。這些天線的個數(shù)一般可以是N根(N自然數(shù))。
圖1所示的收發(fā)信系統(tǒng)1000中有收信部SR1，它用于接收來自天線#1～#4的信號，對相應(yīng)的用戶，比如用戶PS1的信號進(jìn)行分離，還有發(fā)信部ST1，它用于向用戶PS1發(fā)送信號。天線#1～#4與收信部SR1及發(fā)信部ST1之間的連接通過轉(zhuǎn)換器10-1～10-4有選擇地切換。
即在各個天線接收的收信信號RX1(t)、RX2(t)、RX3(t)、RX4(t)，通過對應(yīng)的轉(zhuǎn)換器10-1、10-2、10-3、10-4進(jìn)入收信部SR1，被輸入到收信權(quán)重矢量計算機(jī)20，收信響應(yīng)矢量計算機(jī)22，以及對應(yīng)的各個乘法運(yùn)算器12-1、12-2、12-3、12-4的一個輸入。
在這些乘法運(yùn)算器的其它輸入上，有來自收信權(quán)重矢量計算機(jī)20的在各天線的接收信號所對應(yīng)的權(quán)系數(shù)wrx11，wrx21，wrx31，wrx41。這些權(quán)系數(shù)與現(xiàn)有技術(shù)的示例一樣，通過收信權(quán)重矢量計算機(jī)20實(shí)時地計算出來。
發(fā)信部ST1包括從收信響應(yīng)矢量計算機(jī)22上接收所算出的收信響應(yīng)矢量，然后如后文所介紹的那樣，對信號傳送時的傳送路進(jìn)行估算，即對信號傳送時的假設(shè)收信響應(yīng)矢量進(jìn)行估算，求出發(fā)信響應(yīng)矢量的發(fā)信響應(yīng)矢量估算裝置32、在與發(fā)信響應(yīng)矢量估算裝置32之間收發(fā)數(shù)據(jù)，并存儲保存數(shù)據(jù)的存儲器34、基于發(fā)信響應(yīng)矢量估算裝置32的估算結(jié)果，算出發(fā)信權(quán)重矢量的發(fā)信權(quán)重矢量計算機(jī)30、分別在一方輸入接受發(fā)信信號，在其它方輸入有來自發(fā)信權(quán)重矢量計算機(jī)30的權(quán)系數(shù)wtx11、wtx21、wtx31、wtx41的乘法運(yùn)算器15-1、15-2、15-3、15-4。乘法運(yùn)算器15-1、15-2、15-3、15-4的輸出通過轉(zhuǎn)換器10-1～10-4被送到天線#1～#4上。
另外，針對各用戶也可以進(jìn)行收信部SR1和發(fā)信部ST1的相同結(jié)構(gòu)的設(shè)置，這在圖1中沒有標(biāo)出。
自適應(yīng)陣列工作原理以下對收信部SR1的工作進(jìn)行簡要說明。
在天線上接收到的接收信號RX1(t)、RX2(t)、RX3(t)、RX4(t)用下列等式表示。
數(shù)1RX1(t)＝h11Srx1(t)＋h12Srx2(t)＋n1(t) ……(1)RX2(t)＝h21Srx1(t)＋h22Srx2(t)＋n2(t) ……(2)RX3(t)＝h31Srx1(t)＋h32Srx2(t)＋n3(t) ……(3)RX4(t)＝h41Srx1(t)＋h42Srx2(t)＋n4(t) ……(4)這里，信號RXj(t)表示第j號(j＝1，2，3，4)的天線的接收信號，信號Srxi(t)表示第i號的用戶所傳送的信號。
另外，系數(shù)hji表示j號天線所接收的來自i號用戶的信號的復(fù)數(shù)系數(shù)，nj(t)表示j號的接收信號中所含有的雜音。
上等式(1)～(4)的矢量表達(dá)等式如下。
數(shù)2X(t)＝H1Srx1(t)＋H2Srx2(t)＋N(t) ……(5)X(t)＝[RX1(t)，RX2(t)， ……，RX4(t)]T……(6)Hi＝[hli，h2i，……，h4I]T，(i＝1，2)……(7)N(t)＝[n1(t)，n2(t)，……，n4(t)]T……(8)在等式(6)～(8)中，[……]T表示[……]的轉(zhuǎn)置。
這里，X(t)表示輸入信號矢量，Hi表示i號的用戶的收信響應(yīng)矢量，N(t)表示雜音矢量。
自適應(yīng)陣列天線如圖1所示，它把對來自各個天線的輸入信號按系數(shù)wrxli～wrx4i進(jìn)行加權(quán)并合成的信號作為接收信號SRX(t)輸出。
在以上的準(zhǔn)備下，比如，在抽出1號用戶所發(fā)送的信號Srx1(t)的情況時的自適應(yīng)陣列的工作如下。
自適應(yīng)陣列100的輸出信號y1(t)，通過輸入信號矢量X(t)和權(quán)重矢量W1的矢量乘算，可以用下等式表達(dá)。
數(shù)3y1(t)＝X(t)W1T……(9)W1＝[wrx11，wrx21，wrx31，wrx41]T……(10)也就是說，權(quán)重矢量W1是以對j號的輸入信號RXj(t)進(jìn)行加權(quán)用的權(quán)系數(shù)wrxj1(j＝1，2，3，4)為元素的矢量。
在這里，如果用等式(5)的輸入信號矢量X(t)代替等式(9)中的y1(t)，則等式變?yōu)橄铝行问健?br> 數(shù)4y1(t)＝H1W1TSrx1(t)＋H2W1TSrx2(t)＋N(t)W1T……(11)這里，當(dāng)自適應(yīng)陣列100理想地工作時，通過公認(rèn)的方法，權(quán)重矢量W1滿足以下連立方程組，由權(quán)重矢量控制部11按順序進(jìn)行控制。
數(shù)5H1W1T＝1……(12)H2W1T＝0……(13)滿足等式(12)和等式(13)，權(quán)重矢量W1被完全控制，來自自適應(yīng)陣列100的輸出信號y1(t)最終由以下等式表示。
數(shù)6y1(t)＝Srx1(t)＋N1(t) ……(14)N1(t)＝n1(t)w11＋n2(t)w21＋n3(t)w31＋n4(t)w41……(15)也就是說，在輸出信號y1(t)中，可以得到2個用戶中第1個用戶所發(fā)送的信號Srx1(t)。
無線裝置1000的工作概要圖2是作為本發(fā)明前題的無線裝置1000的基本工作概要的說明流程圖。
在無線裝置1000中，著眼于自適應(yīng)陣列的權(quán)重矢量(權(quán)系數(shù)矢量)由各天線單元的收信響應(yīng)矢量一意地表達(dá)，通過對收信響應(yīng)矢量的時間變動的估算，間接地對權(quán)重進(jìn)行估算。
首先，在收信部SR1中，根據(jù)接收信號對接收信號的傳送路進(jìn)行估算(步驟S100)。在傳送路的估算中，相當(dāng)于在等式(1)～(4)中求出來自用戶的輸送信號的脈沖響應(yīng)。
換句話說，在等式(1)～(4)中，如果能估算出收信響應(yīng)矢量H1，則可以估算出接收來自用戶PS1的信號時的傳送路。
接著，發(fā)信響應(yīng)矢量估算裝置32可以對信號發(fā)送時的傳送路進(jìn)行預(yù)測，也就是說可以根據(jù)信號接收時的收信響應(yīng)矢量預(yù)測出信號發(fā)送時的收信響應(yīng)矢量(步驟S102)。被預(yù)測的收信響應(yīng)矢量相當(dāng)于信號發(fā)送時的發(fā)送響應(yīng)矢量。
接著，發(fā)信權(quán)重矢量計算機(jī)30根據(jù)被預(yù)測的發(fā)信響應(yīng)矢量，進(jìn)行發(fā)信權(quán)重矢量計算，并輸送到乘法運(yùn)算裝置15-1～15-4上(步驟S104) 。
收信響應(yīng)矢量計算機(jī)22的工作以下對圖1所示的收信響應(yīng)矢量計算機(jī)22的作為本發(fā)明前提的基本工作進(jìn)行說明。
首先，在天線單元數(shù)為4個，同時通信的用戶數(shù)為2人的情況下，經(jīng)過各天線從信號接收電路輸出的信號用所述等式(1)～(4)表達(dá)。
這時，把等式(1)～(4)表達(dá)的天線接收信號重新用下例(5)～(8)矢量表達(dá)等式表達(dá)。
數(shù)7X(t)＝H1Srx1(t)＋H2Srx2(t)＋N(t)……(5)X(t)＝[RX1(t)，RX2(t)，……，RXn(t)]T……(6)Hi＝[hli，h2i，……，hni]T，(i＝1，2) ……(7)N(t)＝[n1(t)，n2(t)，……，nn(t)]T……(8)(0092)這里，如果自適應(yīng)陣列能良好地工作，由于要對各用戶的信號進(jìn)行分離和抽出，所以所述信號Srxi(t)(i＝1，2)便成為已知值。
這時，利用信號Srxi(t)為已知信號的條件，便可根據(jù)以下說明的方法，導(dǎo)出收信響應(yīng)矢量H1＝[h11，h21，h31，h41]以及H2＝[h12，h22，h32，h42]。
也就是說，對接收信號與已知的用戶信號，比如來自第1用戶的信號Srx1(t)進(jìn)行合并，計算出總體平均值(時間平均)。
數(shù)8
E[X(t)*Srx1*(t)]＝Hi*E[Srx1(t)*Srx1*(t)]＋H2*E[Srx2(t)*Srx1*(t)]＋E[N(t)*Srx1*(t)]……(16)在等式(16)中，E[……]表示時間平均，S*(t)表示S(t)的共軛復(fù)數(shù)。當(dāng)平均化的處理時間充分長時，則該平均值將呈以下形式。
數(shù)9E[Srx1(t)*Srx1*(t)]＝1 ……(17)E[Srx2(t)*Srx1*(t)]＝0 ……(18)E[N(t)*Srx1*(t)]＝0 ……(19)這里，等式(18)的值為0，是由于信號Srx1(t)與信號Srx2(t)相互之間沒有相關(guān)性。而且，等式(19)的值為0，是由于信號Srx1(t)與雜音信號N(t)相互之間沒有相關(guān)性。
這樣，等式(16)的總體平均值等于收信響應(yīng)矢量H1，如下所示。
數(shù)10E[X(t)*Srx1*(t)]＝H1……(20)通過以上步驟，可以估算出來自第1用戶PSI的發(fā)送信號的收信響應(yīng)矢量H1。
同樣，通過對輸入信號矢量X(t)與信號Srx2(t)的總平均值求算，可以估算出來自第2用戶PS2的發(fā)送信號的收信響應(yīng)矢量H2。
在進(jìn)行所述總體平均值求算中，比如，可以針對從信號接收時的某1個時隙內(nèi)的先頭的規(guī)定數(shù)的數(shù)據(jù)符號列和最后的規(guī)定數(shù)的數(shù)據(jù)符號列來進(jìn)行。
發(fā)信響應(yīng)矢量的估算圖3是作為本發(fā)明前題的發(fā)信響應(yīng)矢量估算裝置32的基本工作說明圖。在PDMA脈沖串方式下，在上下線路中每4個用戶分別分配8個時隙。該時隙的結(jié)構(gòu)是，比如前面的31個字符為第1訓(xùn)練字符列，后面的68個字符為數(shù)據(jù)字符列，最后面的31個字符為第2訓(xùn)練字符列。
如上所述，在上行線路時隙的前頭與末尾設(shè)有訓(xùn)練字符列，通過所述的收信響應(yīng)矢量計算機(jī)22中的算法，可以算出雙方的收信響應(yīng)矢量。
然后，通過外推處理(直線外推)可以估算出下行線路用的收信響應(yīng)矢量。
也就是說，如果收信響應(yīng)矢量元素的任意一個時刻t的值為f(t)時，則根據(jù)上行線路時隙的前頭訓(xùn)練字符列在時刻t0的值f(t0)和上行線路時隙的最后訓(xùn)練字符列在時刻t1的值f(t1)，便可以按以下方法預(yù)測出下行線路時隙在時刻t的值f(t)。
f(t)＝[f(t1)－f(t0)]/(t1－t0)x(t－t0)＋f(t0)這里，在所述說明中，在上行線路時隙的前頭和最后設(shè)有訓(xùn)練字符列，雖然只進(jìn)行一次外推處理，但如果上行線路時隙的中間部分也設(shè)有訓(xùn)練字符列，則可以從收信響應(yīng)矢量的上行線路時隙中的3點(diǎn)數(shù)值，用2次外推對時刻t的f(t)值進(jìn)行估算?；蛘呤侨绻黾由闲芯€路時隙中的訓(xùn)練字符列的設(shè)置位置，則可以進(jìn)行更高次的外推處理。
本發(fā)明牽涉到對在外推處理中的下行線路的收信(發(fā)信)響應(yīng)矢量的估算方法的改良以及該改良所必需的多普勒頻率估算電路，詳細(xì)內(nèi)容將在后文中介紹，這里先對發(fā)信權(quán)重矢量的決定作以說明。
發(fā)信權(quán)重矢量的決定如上所述，求出信號發(fā)送時的收信響應(yīng)矢量的估算值后，便可以按照以下3種方法中的任何1種求出發(fā)信權(quán)重矢量。
i)正交化方法在用戶PS1的時刻t＝iT(i自然數(shù)，T單位時間間隔)的情況下，可以認(rèn)為權(quán)重矢量W(1)(i)＝[wtx11，wtx12，wtx13，wtx14]。由于用戶PS2趨向于零，所以可以滿足以下條件。
對于用戶PS2，把預(yù)測的傳送路(收信響應(yīng)矢量)設(shè)為V(2)(i)＝[h1’(2)(i)，h2’(2)(i)，h3’(2)(i)，h4’(2)(i)]。這里的hp’(q)(i)為q號的用戶的p號的天線相對應(yīng)的收信響應(yīng)矢量的時刻i所對應(yīng)的預(yù)測值。同樣，對于用戶PS1也可以預(yù)測出傳送路V(1)(i)。
這時，在W(1)(i)TV(2)(i)＝0情況下，決定W(1)(i)。限制條件如下。
c1)W(1)(i)TV(1)(i)＝g(一定值)
c2)‖W(1)(i)‖達(dá)到最小。
條件c2相當(dāng)于信號發(fā)送功率最小。
ii)應(yīng)用偽相關(guān)矩陣的方法在這里，如上所述，自適應(yīng)陣列由若干個天線單元和各單元權(quán)值控制部分組成。一般情況下，天線輸入矢量用X(t)表示，權(quán)重矢量用W表示，在以輸出Y(t)＝WTX(t)與參考信號d(t)二者之間的均方差達(dá)到最小為原則對權(quán)重矢量進(jìn)行控制的情況下(MMSE基準(zhǔn)最小平方誤差法基準(zhǔn))，通過下等式計算最佳權(quán)重Wopt(Wiener解)。
數(shù)11Wopt＝Rxx-1rxd ……(21)(0117)但應(yīng)滿足下列條件，數(shù)12Rxx＝E[x*(t)xT(t)] ……(22)rxd＝E[x*(t)d(t)] ……(23)這里，YT表示Y的轉(zhuǎn)置，Y*表示Y的復(fù)數(shù)域，E[Y]表示總平均。根據(jù)這一權(quán)重值，可以在自適應(yīng)陣列對不需要的干擾波進(jìn)行抑制的前題下，生成出陣列模等式。
只是，在采用偽相關(guān)矩陣方法時，要通過以下說明的偽相關(guān)矩陣對上等式(21)進(jìn)行計算。
也就是說，利用所估算出來的復(fù)數(shù)接收信號系數(shù)h’(k)n(i)，計算出用戶K的權(quán)重矢量W(k)(i)。第k號的用戶的陣列響應(yīng)矢量設(shè)為V(k)(i)，根據(jù)以下方法進(jìn)行計算。
數(shù)13V(k)(i)＝[h1’(k)(i)(i)，h2(k)(i)，……，hN’(k)(i)]T……(24)這時，在t＝iT條件內(nèi)的假設(shè)接收信號的自相關(guān)矩陣Rxx(i)利用V(k)(i)以下等式表示。
數(shù)14Rxx(i)=Σk=1Kv(k)*(i)v(k)T(i)+NI--(25)]]>但是，N在Rxx(i)為整數(shù)的情況下為附加的假設(shè)雜音項(xiàng)。在本發(fā)明的計算中，N＝1.0x10-5。
接收信號與參考信號之間的相關(guān)矢量rxd(i)以下等式表達(dá)。
數(shù)15rxd(i)＝V(k)*(i)……(26)因此，根據(jù)等式(21)(25)(26)便可以求出在時刻t＝iT的下行線路用的權(quán)重。
另外，在進(jìn)行等式(25)的逆矩陣運(yùn)算時，可以根據(jù)逆矩陣輔助定理，對用戶K進(jìn)行最佳運(yùn)算。特別是在2個用戶的情況下，可以根據(jù)下列簡單等式計算出權(quán)重。
數(shù)16W(1)(i)＝(p22＋N)V(1)*(i)－p12V(2)*(i)……(27)W(2)(i)＝(p11＋N)V(2)*(i)－p21V(1)*(i)……(28)pij＝V(i)H(i)V(j)(i)有關(guān)自相關(guān)矩陣的權(quán)重矢量計算方法例如在以下文獻(xiàn)中有介紹，文獻(xiàn)T.Ohgane，Y.Ogawa，and k.Itoh，Proc.VTC’97，vol.2，pp.725-729，May 1997，或者，文獻(xiàn)田中，大鐘，小川，伊藤，信學(xué)技報，vol.RCS98-117，pp.103-108，Oct，1998.
iii)將波束面向用戶PS1的方法只著眼于在波束對準(zhǔn)用戶PS1的情況，應(yīng)滿足下列條件。
w(1)(i)＝v(1)(i)*在所述任何一種方法下，如果在決定發(fā)信時的權(quán)重矢量的情況下進(jìn)行發(fā)送，則在假設(shè)大角度等動態(tài)雷利傳送路的情況下，在TDD/PDMA方式中，也可以抑制由于上、下行線路之間的時間差所引起的下行線路信號傳送方向性的劣化。
接著，圖4A和圖4B是本發(fā)明的發(fā)信響應(yīng)矢量估算原理的說明概念圖。圖4A所示的“理想狀態(tài)”基本上是對圖3中的概念圖的進(jìn)一步簡化。
也就是說，根據(jù)由圖1的收信響應(yīng)矢量計算機(jī)22在圖2的步驟S100中計算出來的上行線路的同一時隙內(nèi)的2點(diǎn)的收信響應(yīng)矢量1及收信響應(yīng)矢量2，通過到下行線路所對應(yīng)的時隙的原發(fā)信時機(jī)為止所進(jìn)行的直線外推，可以對下行線路的正確發(fā)信響應(yīng)矢量進(jìn)行估算。
這里，該圖4A的“理想狀態(tài)”是以在收信響應(yīng)矢量1和2中沒有估算誤差為前題的。
但是，如圖4B的“在有響應(yīng)矢量估算誤差的情況下”所示，比如，當(dāng)在收信響應(yīng)矢量2中由于噪音或抽樣誤差所產(chǎn)生的估算誤差而發(fā)生收信響應(yīng)矢量2’之類的誤差時，則在根據(jù)這些收信響應(yīng)矢量1和2’進(jìn)行與“理想狀態(tài)”同樣的(同一外推距離)直線外推時，信號傳送時機(jī)中的發(fā)信響應(yīng)矢量誤差將擴(kuò)大，所估算的將是一個錯誤的發(fā)信響應(yīng)矢量。
因此，基于這種錯誤的發(fā)信響應(yīng)矢量，在由圖1的發(fā)信權(quán)重矢量計算機(jī)30進(jìn)行發(fā)信權(quán)重決定處理(圖2的步驟S104)時，所得到的發(fā)信權(quán)重也將是錯誤的，這將造成下行線路的方向性錯誤即信號傳送錯誤。尤其是由于無線基站與終端之間的距離較長，方向性的小錯誤將會成為大的信號傳送錯誤的一個主要原因。
于是，在本發(fā)明中，在上行線路收信響應(yīng)矢量存在估算誤差時，通過根據(jù)傳送路環(huán)境進(jìn)行外推處理的合適的參數(shù)特別是外推距離的調(diào)節(jié)，來正確估算出下行線路中的發(fā)信響應(yīng)矢量，實(shí)現(xiàn)正確的發(fā)信方向性。
圖5是本發(fā)明實(shí)施方式的外推距離決定原理的概念說明圖。
傳送路環(huán)境通過比如傳送路的信號接收系數(shù)的變動，即衰減程度來表示。衰減度作為物理量即用多普勒頻率來表示(FD)。
傳送環(huán)境中的多普勒頻率FD，在本發(fā)明的多普勒頻率估算原理中大致以下列方法估算。即計算出在自適應(yīng)陣列處理中被分離的各用戶的接收信號的前后時間的2個收信響應(yīng)矢量的相關(guān)值。如果沒有衰減現(xiàn)象，則2個收信響應(yīng)矢量一致，相關(guān)值便為一。如果衰減較大，則收信響應(yīng)矢量的差將增大，相關(guān)值將變小。如果預(yù)先試求出這樣的收信響應(yīng)矢量相關(guān)值與多普勒頻率FD的關(guān)系，并把它存入存儲器，則通過計算收信響應(yīng)矢量的相關(guān)值，便可以估算出此時的多普勒頻率FD。有關(guān)本發(fā)明的多普勒頻率估算電路的詳情在后文中作介紹。
首先著眼于表示衰減程度的多變勒頻率，對本發(fā)明的有關(guān)決定外推距離的實(shí)施方式的工作原理作以說明。
如前所述，在收信響應(yīng)矢量2受估算誤差影響變?yōu)槭招彭憫?yīng)矢量2’的情況下，外推距離越長，外推誤差便越大，從而與原來的發(fā)信響應(yīng)矢量的誤差越來越大。
一般來說，衰減度越小，即多普勒頻率FD越低，傳送路的接收信號系數(shù)的變動就越小。于是，在這種情況下，通過縮短外推距離，就可以防止超過實(shí)際變動量的外推。更具體一些，就是在多普勒頻率FD較低的情況下，進(jìn)行從圖5(A)中的收信響應(yīng)矢量2’到×標(biāo)志的a點(diǎn)的短距離外推，對a點(diǎn)的發(fā)信響應(yīng)矢量進(jìn)行估算并作為×標(biāo)志的b點(diǎn)的正確發(fā)信響應(yīng)矢量。
對此，衰減越大，即多普勒頻率FD越高，傳送路的接收信號系數(shù)變動就越大。于是在這種情況下，通過擴(kuò)大外推距離來進(jìn)行充分的外推。更具體一些，就是在多普勒頻率FD較高的情況下，進(jìn)行從圖5(B)中的收信響應(yīng)矢量2’到×標(biāo)志c處的較長距離的外推，估算c點(diǎn)的發(fā)信響應(yīng)矢量并作為×標(biāo)志的d點(diǎn)處的正確的發(fā)信響應(yīng)矢量。
所述處理過程主要由圖1中的發(fā)信響應(yīng)矢量估算裝置32來執(zhí)行。圖6是著眼于該多普勒頻率FD的表示外推處理的流程圖。
參照圖6，在步驟S1中，首先由收信響應(yīng)矢量計算機(jī)22進(jìn)行傳送路的估算，具體來說就是估算上行線路的收信響應(yīng)矢量1及2。
接下來，在步驟S2中，根據(jù)后文將詳細(xì)介紹的方法對衰減度即多普勒頻率FD進(jìn)行估算。
在步驟S3中，利用圖1中的發(fā)信響應(yīng)矢理估算裝置32，用圖5中介紹的方法，決定出多普勒頻率FD的最適合的外推參數(shù)，即外推距離。而且，在這一目標(biāo)下，根據(jù)多普勒頻率FD的高低事先測定并決定出的最佳外推距離被預(yù)先保存在圖1的存儲器34內(nèi)。
接著，在步驟S4中，利用在所述步驟S3中所決定的外推參數(shù)(外推距離)進(jìn)行外推處理，再進(jìn)行下行線路傳送路的估算，即發(fā)信響應(yīng)矢量的估算。
最后，在步驟S5中，根據(jù)圖1中的發(fā)信權(quán)重矢量計算裝置30在所述步驟S4中所決定的下行線路發(fā)信響應(yīng)矢量，對發(fā)信權(quán)重進(jìn)行估算。
如上所述，在該實(shí)施方式中，是根據(jù)多普勒頻率FD的高低來選擇最適合的外推距離，所以即使上行線路的收信響應(yīng)矢量中有估算誤差，也可以進(jìn)行正確的發(fā)信響應(yīng)矢量的估算。
圖7是用于所述多普勒頻率FD估算(圖6中的步驟S2)的在本發(fā)明實(shí)施方式內(nèi)的多普勒頻率估算電路的結(jié)構(gòu)示意框圖。以下結(jié)合圖7對本發(fā)明的實(shí)施方式內(nèi)的多普勒頻率估算電路的工作原理作以說明。
在圖7中，響應(yīng)矢量估算電路101對應(yīng)圖1中的收信部SR1，尤其對應(yīng)圖1中的收信響應(yīng)矢量計算機(jī)22。
這里，圖3至圖5中的上、下行線路中的分別由4個時隙組成的合計8個時隙稱為1個幀。于是這樣的幀在時間序列上連續(xù)而且上下行線路的通信交互進(jìn)行。
響應(yīng)矢量估算電路101，對接收信號采用先前說明的總平均方法，對當(dāng)前時幀的時隙內(nèi)的收信響應(yīng)矢量進(jìn)行估算，并輸送到相關(guān)演算與多普勒頻率估算電路103及存儲器102上。
相關(guān)演算與多普勒頻率估算電路103計算出響應(yīng)矢量估算電路101所估算出的當(dāng)前時幀時隙內(nèi)的收信響應(yīng)矢量與存儲器102中保存的前一個時幀所對應(yīng)的時隙內(nèi)的收信響應(yīng)矢量之間的相關(guān)值。
而且，在前后時間關(guān)系上的2個時幀內(nèi)的收信響應(yīng)矢量相關(guān)值α以下列等式定義。
α＝|h1h2H|/|h1||h2|這里，h2H為h2的各元素的復(fù)數(shù)共軛，進(jìn)而表示轉(zhuǎn)置關(guān)系。
而且，hi(i＝1，2)表示以時幀I的每個天線單元的相位振幅信息為元素的收信響應(yīng)矢量(hi1，hi2，hi3，hi4)。
如此求得計算出來的相關(guān)值與多普勒頻率之間的正確的對應(yīng)關(guān)系是比較困難的，通過實(shí)驗(yàn)，可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)求出大致的對應(yīng)關(guān)系。比如，如果相關(guān)值處于1～0.95的范圍內(nèi)，則可以估算出多普勒頻率FD為FD＝0Hz。而且，如果相關(guān)值處于0.95～0.80范圍內(nèi)，則可以估算出FD＝10Hz，等等。
這樣根據(jù)經(jīng)驗(yàn)求出的收信響應(yīng)矢量相關(guān)值與多普勒頻率FD之間的大致對應(yīng)關(guān)系如果預(yù)先存入相關(guān)演算及多普勒頻率估算電路103內(nèi)，則可以由通過所述等式求出的矢量之間的相關(guān)值，選出該多普勒頻率估算值，并通過電路103輸送出去。
在圖7所示的處理方法中，通常采用比如數(shù)字信號處理器(DSP)實(shí)施軟件。圖8表示基于圖7所示的電路結(jié)構(gòu)的處理流程圖。該圖8所示的處理可求出當(dāng)前時幀時隙內(nèi)的收信響應(yīng)矢量與前一個時幀所對應(yīng)的時隙的收信響應(yīng)矢量之間的矢量相關(guān)值。
首先在步驟S31中估算出當(dāng)前時幀時隙內(nèi)的收信響應(yīng)矢量。
接下來，在步驟S32中，對步驟S31中所估算的收信響應(yīng)矢量是否是最初估算的收信響應(yīng)矢量進(jìn)行判斷，如果是最初估算的收信響應(yīng)矢量，則在步驟S35中把它存儲到存儲器內(nèi)(圖7中的存儲器102)。
另一方面，如果不是最初估算的收信響應(yīng)矢量，則在步驟S33中，計算出存儲器中保存的前一個時幀所對應(yīng)的時隙內(nèi)的收信響應(yīng)矢量與在步驟S31估算出來的當(dāng)前時幀所對應(yīng)的時隙內(nèi)的收信響應(yīng)矢量之間的相關(guān)值CORR。
而且，在步驟S34中，根據(jù)由所述預(yù)先實(shí)驗(yàn)求出的并存貯起來的矢量相關(guān)值與多普勒頻率FD的對應(yīng)關(guān)系，估算并輸出與計算出的相關(guān)值CORR相對應(yīng)的多普勒頻率FD。
在另一方面，在步驟S35中，把在步驟S31中估算出來的當(dāng)前時幀時隙內(nèi)的收信響應(yīng)矢量存儲到存儲器內(nèi)(圖7中的存儲器102)。
反復(fù)實(shí)施以上的步驟S31～S35，從而可以連續(xù)得到前后時間即連續(xù)的2個時幀之間對應(yīng)的時隙內(nèi)的收信響應(yīng)矢量之間的瞬間矢量相關(guān)值。
接著，圖9表示圖8所示的其它形式的處理示例的流程圖。
在圖9中，如果在步驟S41沒有檢測出接收信號錯誤，則以后的工作基本上與圖8中的示例相同，不再重復(fù)說明。另一方面，如果在步驟S41中檢測出接收信號錯誤，則到檢測不出錯誤為止不能進(jìn)入接著的步驟S31。
如果沒有檢測出接收信號錯誤，雖然可以實(shí)施從步驟S31到S35的工作，但該情況下與圖8的不同之處在于步驟S33’的處理。也就是說，在含有接收信號錯誤的時隙內(nèi)的響應(yīng)矢量估算中，由于是根據(jù)步驟S41進(jìn)行排除，所以在步驟S33’中，對在存儲器中保存的過去時幀時隙中沒有接收信號錯誤的最近的時隙內(nèi)的收信響應(yīng)矢量與在步驟S31中估算出來的當(dāng)前時幀時隙內(nèi)的收信響應(yīng)矢量之間的相關(guān)值CORR進(jìn)行估算。以后的處理與圖8中的示例相同。
在圖9示例中，可以排除接收信號錯誤的影響，從而可進(jìn)行更為正確的多普勒頻率估算。
接著，圖10表示圖7所示的電路結(jié)構(gòu)的其它處理流程圖。在圖10所示的處理中，可以求出同一時隙的前半部收信響應(yīng)矢量與后半部收信響應(yīng)矢量之間的矢量相關(guān)值。
首先對步驟S41中有無接收信號錯誤進(jìn)行判斷(也可以省略步驟S41)，如果沒有檢測出接收信號錯誤，則在步驟S42中對當(dāng)前時隙內(nèi)的前沿部分的收信響應(yīng)矢量進(jìn)行估算，接下來在步驟S43中對當(dāng)前時隙內(nèi)的后沿部分收信響應(yīng)矢量進(jìn)行估算。
接下來在步驟S44中計算出所述前沿部分以及后沿部分各自的收信響應(yīng)矢量之間的相關(guān)值CORR。
然后，在步驟S45中，根據(jù)所述預(yù)先實(shí)驗(yàn)地求出并存儲起來的矢量相關(guān)值與多普勒頻率FD之間的對應(yīng)關(guān)系，對計算出的相關(guān)值CORR所對應(yīng)的多普勒頻率FD進(jìn)行估算并輸出。
在所述圖8到圖10的實(shí)施方式中，前后時間的收信響應(yīng)矢量由于與現(xiàn)有技術(shù)中的成為相關(guān)值計算對象的基準(zhǔn)信號不同，可以在任一時機(jī)得到相關(guān)值，所以可以增加相關(guān)值計算的適應(yīng)性。
接著，圖11表示該發(fā)明其他實(shí)施方式的多普勒頻率估算電路結(jié)構(gòu)示意略框圖。圖11中所示的電路結(jié)構(gòu)在以下幾點(diǎn)與圖7所示的電路結(jié)構(gòu)有所不同。
即在圖7示例中，相關(guān)演算及多普勒頻率估算電路103可以求出在前后時間的2個收信響應(yīng)矢量之間的瞬間相關(guān)值，對此圖11中的相關(guān)演算及多普勒頻率估算電路105更通過獲得所計算出的相關(guān)值間的平均值，可以進(jìn)行更為正確的多普勒頻率的估算。
更具體一點(diǎn)說，在圖11中，相關(guān)演算及多普勒頻率估算電路105可以演算出在響應(yīng)矢量估算電路101中所估算的當(dāng)前時幀時隙內(nèi)的收信響應(yīng)矢量與在存儲器102中保存的前時幀所對應(yīng)的時隙內(nèi)的收信響應(yīng)矢量之間的相關(guān)值，并取剛剛演算出的相關(guān)值與從存儲器104中讀出的以前被計算出并被存儲的過去的平均相關(guān)值之間的平均值。
特別是在該實(shí)施方式中，可以得到規(guī)定權(quán)系數(shù)的加權(quán)平均值。比如，在電路105中，可以計算出對存儲器104中存儲的過去平均相關(guān)值按第1權(quán)系數(shù)加權(quán)后的數(shù)值與對剛剛計算出來的當(dāng)前相關(guān)值按第2權(quán)系數(shù)加權(quán)后的數(shù)值之間的平均值。
這里的第1系數(shù)可設(shè)為比如0.97的較大系數(shù)，第2系數(shù)可設(shè)為0.03較小的系數(shù)。
基于加權(quán)后的平均結(jié)果所得到的平均相關(guān)值，電路105估算并輸出對應(yīng)的多普勒頻率，同時，將所得到的當(dāng)前平均相關(guān)值存入存儲器104內(nèi)保存。
圖12表示圖11所示的電路結(jié)構(gòu)的處理流程圖。在圖12所示的處理中，對當(dāng)前時幀時隙內(nèi)的收信響應(yīng)矢量與前一個時幀時隙內(nèi)的收信響應(yīng)矢量之間的矢量相關(guān)值進(jìn)行求算，再對過去相關(guān)值與當(dāng)前相關(guān)值進(jìn)行加權(quán)平均。
首先在步驟S51中，對當(dāng)前時幀時隙內(nèi)的收信響應(yīng)矢量進(jìn)行估算。
接下來，在步驟S52中，對步驟S51中所估算的收信響應(yīng)矢量是否是最初估算的收信響應(yīng)矢量進(jìn)行判斷，如果是最初估算的收信響應(yīng)矢量，則在步驟S59中把它存入存儲器(圖11中的存儲器102)中保存。
另一方面，如果不是最初估算的收信響應(yīng)矢量，則在步驟S53中，計算出存儲器中保存的前一個時幀的時隙內(nèi)的收信響應(yīng)矢量與在步驟S51估算出來的當(dāng)前時幀的時隙內(nèi)的收信響應(yīng)矢量之間的相關(guān)值CORR NOW。
接下來，在步驟S54中，對步驟S53中所計算出的相關(guān)值是否是最初計算出的相關(guān)值進(jìn)行判斷，如果是最初計算出的相關(guān)值，則在步驟S55中對CORR AVE代入CORR NOW，進(jìn)行平均化運(yùn)算。
另一方面，如果不是最初計算出的相關(guān)值，則在步驟S56中，在從存儲器讀出的過去平均相關(guān)值CORR OLD及當(dāng)前相關(guān)值CORR NOW上分別用權(quán)系數(shù)α和1-α進(jìn)行加權(quán)平均處理。
然后在步驟S57中，根據(jù)由所述預(yù)先實(shí)驗(yàn)求出的并存貯起來的平均相關(guān)值與多普勒頻率FD的對應(yīng)關(guān)系，估算并輸出與計算出的平均相關(guān)值CORR AVE相對應(yīng)的多普勒頻率FD。
接下來在步驟S58中，將在步驟S55或56中計算出的當(dāng)前平均相關(guān)值CORR AVE作為過去的平均相關(guān)值CORR OLD存入存儲器內(nèi)(圖11中的存儲器104)。
在步驟S59中，再把在步驟S51中估算出的當(dāng)前時幀時隙內(nèi)的收信響應(yīng)矢量存入存儲器內(nèi)(圖11中的存儲器102)進(jìn)行保存。
通過反復(fù)重復(fù)所述步驟S51-S59，可以估算基于平均化后的矢量相關(guān)值的多普勒頻率。通過如此取得矢量相關(guān)值的平均，即使由于急劇的衰減而產(chǎn)生瞬間多普勒頻率誤差，也可以不受其影響，正確地估算出多普勒頻率。特別是通過對過去的相關(guān)值設(shè)定較大權(quán)系數(shù)，即使由于急劇的衰減而產(chǎn)生多普勒頻率錯誤，也可以不受其影響，正確地估算出多普勒頻率。
另外，在圖11和圖12所示的示例中，雖然可以根據(jù)連續(xù)時幀所對應(yīng)的時隙內(nèi)的收信響應(yīng)矢量之間的相關(guān)值進(jìn)行平均化處理，但如圖9及圖10所示，還可以根據(jù)當(dāng)前時幀時隙內(nèi)的收信響應(yīng)矢量與過去時幀時隙中無接收信號錯誤的最近的時隙內(nèi)的收信響應(yīng)矢量之間的相關(guān)值進(jìn)行平均化處理，而且，也可以根據(jù)同一時隙下前半部及后半部的收信響應(yīng)矢量之間的相關(guān)值進(jìn)行平均化處理。
如上所述，利用本發(fā)明的多普勒頻率估算電路，可以根據(jù)正確估算出的每個終端的多普勒頻率FD的高低，選擇出最適合的外推距離，即使上行線路的收信響應(yīng)矢量中有估算誤差，也可以進(jìn)行正確的發(fā)信響應(yīng)矢量估算。
另一方面，傳送路的傳送環(huán)境也可以通過從自適應(yīng)陣列輸出中所得到的信號權(quán)重估算誤差來表示。該誤差用從自適應(yīng)陣列輸出中所得到的信號值與希望的所需信號值之間的均方差(Mean Square Error以下稱MSE)來表示，該MSE越小，在上行線路中便表示估算出理想的權(quán)重矢量，自適應(yīng)陣列的輸出信號的精度就越好。反之，MSE越大，在上行線路中便表示沒有估算出最適合的權(quán)重矢量，自適應(yīng)陣列的輸出信號的精度就將惡化。另外，關(guān)于MSE的計算方法是大家都知道的，在這里不再介紹。
這樣，根據(jù)MSE的大小在上行線路收信響應(yīng)矢量估算中發(fā)生誤差，進(jìn)一步導(dǎo)致外推誤差的發(fā)生。
以下著眼于所述的MSE對本發(fā)明的實(shí)施方式的工作原理作以說明。
現(xiàn)在返回圖5，在MSE較大，收信響應(yīng)矢量的估算誤差較大的情況下，由于外推距離越長，外推誤差也越大，所以把外推距離縮短一些。更具體地說，就是在MSE較大的情況下，如在圖5A的情況那樣進(jìn)行從收信響應(yīng)矢量2’到×標(biāo)志的a處的短距離外推，估算a點(diǎn)的發(fā)信響應(yīng)矢量并作為×標(biāo)志的b點(diǎn)處的正確發(fā)信響應(yīng)矢量。
另一方面，如圖5B所示，在MSE較小，收信響應(yīng)矢量的估算誤差較小的情況下，由于即使外推距離較長，外推誤差也較小，所以拉長外推距離。更具體地說，在MSE較小的情況下，在圖5B情況下，進(jìn)行從收信響應(yīng)矢量2’到×標(biāo)志的c處的較長距離的外推，估算該c點(diǎn)的發(fā)信響應(yīng)矢量并作為×標(biāo)志的d點(diǎn)處的正確發(fā)信響應(yīng)矢量。
所述處理主要由圖1中的發(fā)信響應(yīng)矢量估算裝置32實(shí)行，圖13表示著眼于該MSE的外推處理流程圖。
圖13所示的流程圖除了以下幾點(diǎn)之外，與圖6所示的流程圖相同。即在步驟S12中，通過眾所周知的方法計算出MSE，接著在步驟S13中，通過圖1所示的發(fā)信響應(yīng)矢量估算裝置32，利用圖5所說明的方法，決定出根據(jù)MSE的最適應(yīng)的外推參數(shù)，即外推距離。另外，在這一目標(biāo)下，根據(jù)MSE的大小把由事先測定所決定的最適合的外推距離存入圖1中的存儲器34內(nèi)。
其它處理方法參見圖6中的有關(guān)說明，這里不再重復(fù)說明。
如上所述，在該實(shí)施方式中，由于根據(jù)MSE的大小選擇最適合的外推距離，所以即使上行線路的收信響應(yīng)矢量中有估算誤差，仍可以進(jìn)行正確的發(fā)信響應(yīng)矢量的估算。
接下來，圖14表示本發(fā)明的其它實(shí)施方式的外推處理流程圖。雖然在圖6的實(shí)施方式中，由多普勒頻率FD決定最適合的外推距離，在圖13的實(shí)施方式中，由MSE決定最適合的外推距離，但在以下圖14的實(shí)施方式中，在考慮到多普勒頻率FD及MSE的雙方基礎(chǔ)上決定最適合的外推距離。
即在該實(shí)施方式中，基本上是根據(jù)多普勒頻率FD暫時決定外推參數(shù)(外推距離)，然后根據(jù)MSE對外推參數(shù)進(jìn)行修正，作出最后的決定。
參見圖14，由于步驟S1與S2與圖6中的流程圖相同，所以不再重復(fù)說明。如果在步驟S2中估算出多普勒頻率FD，則可從存儲器34中預(yù)先保存的多普勒頻率FD與外推距離之間的對應(yīng)關(guān)系，選出最適合的外推距離，并作暫時決定。
接下來在步驟S12中估算MSE，在步驟S22中根據(jù)該MSE的大小對外推距離進(jìn)行修正。比如，在MSE較大的情況下，有必要縮短外推距離，用X＜1的系數(shù)進(jìn)行修正。另一方面，在MSE較小的情況下，有必要延長外推距離，用X＞1的系數(shù)進(jìn)行修正。這些系數(shù)預(yù)先根據(jù)實(shí)驗(yàn)求出并保存在存儲器34內(nèi)。
這樣，在步驟S22中作出外推距離的最后決定，然后按照圖6中所說明的步驟S4及S5估算發(fā)信權(quán)重。
如上所述，在該實(shí)施方式中，由于根據(jù)對外推誤差有很大影響的多普勒頻率FD暫時選擇外推距離，然后再根據(jù)MSE對外推距離進(jìn)行修正，所以可以更正確地估算發(fā)信響應(yīng)矢量。
另外，由于表示傳送環(huán)境的多普勒頻率或MSE與外推距離的對應(yīng)關(guān)系隨各無線裝置框體的個體差異而異，所以一般要針對每個無線裝置進(jìn)行事先測定和決定。但是，在個體差異較小的情況下，可以對整個系統(tǒng)內(nèi)的多個無線裝置采用統(tǒng)一的對應(yīng)關(guān)系。
另外，外推參數(shù)并不限于所述的外推距離，例如也可以是外推傾斜度等其它的參數(shù)。
如上所述，在本發(fā)明中，即使在上行線路中所估算的收信響應(yīng)矢量有估算誤差，也可以通過選擇與傳送環(huán)境對應(yīng)的外推處理用的參數(shù)，對下行線路的發(fā)信響應(yīng)矢量進(jìn)行正確估算，從而可實(shí)現(xiàn)良好的發(fā)信方向性。
而且，根據(jù)本發(fā)明，由于不是根據(jù)接收信號本身，而是根據(jù)收信響應(yīng)矢量之間的相關(guān)值進(jìn)行多普勒頻率的估算，所以可以不受接收信號中的干擾因素的影響，而且同時增大演算處理的適應(yīng)性，進(jìn)而進(jìn)行更正確的多普勒頻率的估算。
權(quán)利要求
1.一種可實(shí)時改變天線方向性、與各終端之間接收與傳送時分信號的無線裝置(1000)包括以下部分具有多個離散配置的天線(#1～#4)，和在信號接收與傳送時共用所述多個天線的發(fā)信電路(ST1)及收信電路(SR1)，其中所述收信電路(SR1)包括以下部分在接收信號時根據(jù)來自所述多個天線的信號對所述多個終端中的特定終端的輸出信號進(jìn)行分離的收信分離部(12-1～12-4，13，20)，和在接收所述接收信號時根據(jù)來自所述多個天線的信號對所述特定終端輸出的傳送路收信響應(yīng)矢量進(jìn)行估算的收信傳送路估算部(22，101)，所述發(fā)信電路(ST1)包括以下部分根據(jù)所述收信傳送路估算部的估算結(jié)果對傳送信號在傳送時的傳送路的響應(yīng)矢量進(jìn)行估算的發(fā)信傳送路估算部(32)，根據(jù)所述發(fā)信傳送路估算部的估算結(jié)果對所述發(fā)信信號傳送時的所述天線方向性進(jìn)行更新的發(fā)信方向性控制部(15-1～15-4，30)，所述發(fā)信傳送路估算部(32)包括以下部分對所述收信傳送路估算部所估算出的來自所述特定終端的上行線路時隙的多個所述收信響應(yīng)矢量進(jìn)行外推處理，并計算出面向所述特定終端的下行線路時隙的所述發(fā)信響應(yīng)矢量的外推處理部，保存根據(jù)所述傳送路的傳送環(huán)境而預(yù)定的用于所述外推處理的多個參數(shù)的存儲器，對所述傳送路的傳送環(huán)境進(jìn)行估算，從所述被保存的多個參數(shù)中選出與所述估算傳送環(huán)境對應(yīng)的參數(shù)，由所述外推處理部應(yīng)用于外推處理的選擇部。
2.權(quán)利要求1中記載的無線裝置，其中的所述參數(shù)表示基于所述外推處理部的外推處理時的外推距離，所述存儲器根據(jù)表示所述傳送環(huán)境的多普勒頻率保存預(yù)先決定的多個外推距離，所述選擇部對所述傳送路的多普勒頻率進(jìn)行估算，從所述保存的多個外推距離中選出所述估算的多普勒頻率所對應(yīng)的外推距離，并應(yīng)用于基于所述外推處理部的外推處理。
3.權(quán)利要求2中記載的無線裝置，其中的所述選擇部所估算的多普勒頻率越低所選擇的外推距離越短，多普勒頻率越高，所選擇的外推距離越長。
4.權(quán)利要求1中記載的無線裝置，其中的所述參數(shù)為基于所述外推處理部的外推處理時的外推距離，所述存儲器根據(jù)表示所述傳送環(huán)境的所述分離信號與所需信號之間的信號誤差保存預(yù)先決定的多個外推距離，所述選擇部對所述傳送路的信號誤差進(jìn)行估算，從所述保存的多個外推距離中選出所述估算的信號誤差所對應(yīng)的外推距離，并應(yīng)用于基于所述外推處理部的外推處理。
5.權(quán)利要求4中記載的無線裝置，其中的所述選擇部所估算的信號誤差越大所選擇的外推距離越短，信號誤差越小，所選擇的外推距離越長。
6.權(quán)利要求1中記載的無線裝置，其中的所述參數(shù)為基于所述外推處理部的外推處理時的外推距離，所述存儲器根據(jù)表示所述傳送環(huán)境的多普勒頻率及所述分離信號與所需信號之間的信號誤差保存預(yù)先決定的多個外推距離，所述選擇部對所述傳送路的多普勒頻率及信號誤差進(jìn)行估算，從所述保存的多個外推距離中選出所述估算的多普勒頻率及信號誤差所對應(yīng)的外推距離，并應(yīng)用于基于所述外推處理部的外推處理。
7.權(quán)利要求6中記載的無線裝置，其中的所述選擇部對所述估算出的多普勒頻率所對應(yīng)的外推距離進(jìn)行暫時選擇，并對所述估算出的信號誤差所對應(yīng)的所述暫時選擇的外推距離進(jìn)行修正。
8.權(quán)利要求1中記載的無線裝置，其中的所述傳送環(huán)境與所述多個參數(shù)之間的關(guān)系由所述各無線裝置分別決定。
9.權(quán)利要求1中記載的無線裝置，其中的所述傳送環(huán)境與所述多個參數(shù)之間的關(guān)系由多個所述無線裝置共同決定。
10.一種在可實(shí)時改變天線方向性，對與多個終端之間的信號接收與傳送進(jìn)行時分處理的無線裝置(1000)中，一種對與特定終端之間的傳送路上的多普勒頻率進(jìn)行估算的多普勒頻率估算電路，包括以下部分基于多個離散配置的天線(#1～#4)所接收的信號，對來自所述多個終端中的所述特定終端的信號進(jìn)行分離的收信分離部(12-1～12-4，13，20)、基于由所述多個天線所接收的信號，對來自所述特定終端的傳送路收信響應(yīng)矢量進(jìn)行估算的收信傳送路估算部(101)，基于由所述收信傳送路估算部所估算的前后時間的收信響應(yīng)矢量，計算矢量相關(guān)值的相關(guān)演算部(103)、基于由經(jīng)驗(yàn)預(yù)先決定的矢量相關(guān)值與多普勒頻率的對應(yīng)關(guān)系，對由所述相關(guān)演算部算出的矢量相關(guān)值所對應(yīng)的多普勒頻率進(jìn)行估算的估算部(103)。
11.權(quán)利要求10中記載的多普勒頻率估算電路，其中，所述相關(guān)演算部中包括對所述前后時間的收信響應(yīng)矢量之間的瞬間相關(guān)值進(jìn)行計算，并作為所述矢量相關(guān)值輸出的計算部。
12.權(quán)利要求10中記載的多普勒頻率估算電路，其中的所述相關(guān)演算部包括對所述前后時間的收信響應(yīng)矢量之間的瞬間相關(guān)值進(jìn)行計算的計算部，對由所述計算部計算出的過去的相關(guān)值與目前的相關(guān)值按規(guī)定權(quán)系數(shù)進(jìn)行加權(quán)平均所得到的平均值作為所述矢量相關(guān)值進(jìn)行輸出的平均化部。
13.權(quán)利要求12中記載的多普勒頻率估算電路，其中在規(guī)定的權(quán)系數(shù)中，對于過去的相關(guān)值加權(quán)大，對現(xiàn)在的相關(guān)值加權(quán)小。
14.權(quán)利要求10中記載的多普勒頻率估算電路，其中的所述相關(guān)演算部，根據(jù)當(dāng)前時幀時隙內(nèi)的收信響應(yīng)矢量與前一個時幀時隙內(nèi)的收信響應(yīng)矢量，計算出矢量相關(guān)值。
15.權(quán)利要求10中記載的多普勒頻率估算電路，其中的所述相關(guān)演算部，在當(dāng)前時幀時隙內(nèi)的收信響應(yīng)矢量與過去時幀時隙內(nèi)的接收信號中沒有誤差的條件下，根據(jù)最近時隙內(nèi)的收信響應(yīng)矢量計算出矢量相關(guān)值。
16.權(quán)利要求10中記載的多普勒頻率估算電路，其中的所述相關(guān)演算部，根據(jù)同一時隙前半部的收信響應(yīng)矢量和后半部收信響應(yīng)矢量計算出矢量相關(guān)值。
17.一種可實(shí)時改變天線方向性，對與各終端之間的信號的接收與傳送進(jìn)行時分處理的無線裝置(1000)包括以下部分具有多個離散配置的天線(#1～#4)、在信號接收與傳送時共用所述多個天線的發(fā)信電路(ST1)及收信電路(SR1)，所述收信電路(SR1)包括以下部分在接收收信信號時，根據(jù)來自所述多個天線的信號對來自所述多個終端中的特定終端的信號進(jìn)行分離的收信信號分離部(12-1～12-4，13，20)、在接收所述收信信號時根據(jù)所述多個天線的信號對來自特定終端的傳送路的收信響應(yīng)矢量進(jìn)行估算的收信傳送路估算部(22)，所述發(fā)信電路(ST1)包括以下部分根據(jù)所述收信傳送路估算部的估算結(jié)果對發(fā)信信號在發(fā)送時的傳送路的發(fā)信響應(yīng)矢量進(jìn)行估算的發(fā)信傳送路估算部(32)、根據(jù)所述發(fā)信傳送路估算部的估算結(jié)果對所述發(fā)信信號在傳送時的所述天線方向性進(jìn)行更新的發(fā)信方向性控制部(15-1～15-4，30)，所述發(fā)信傳送路估算部(32)包括以下部分根據(jù)基于所述收信傳送路估算部所估算出的來自所述特定終端的上行線路時隙的多個所述收信響應(yīng)矢量的外推處理，計算面向所述特定終端的下行線路時隙的所述發(fā)信響應(yīng)矢量的外推處理部、對所述傳送路的多普勒頻率進(jìn)行估算的多普勒頻率估算部，根據(jù)所述傳送路的多變勒頻率，對預(yù)先決定的用于所述外推處理的多個參數(shù)進(jìn)行保存的存儲器，在所述保存的多個參數(shù)中選出所述估算出的多普勒頻率所對應(yīng)的參數(shù)，并應(yīng)用于所述外推處理部的外推處理的選擇部，所述多普勒頻率估算部包括以下部分根據(jù)所述收信傳送路估算部(101)所估算出的前后時間的收信響應(yīng)矢量，算出矢量相關(guān)值的相關(guān)演算部(103)，根據(jù)預(yù)先由經(jīng)驗(yàn)決定的矢量相關(guān)值與多普勒頻率之間的對應(yīng)關(guān)系，對由所述相關(guān)演算部算出的矢量相關(guān)值所對應(yīng)的多普勒頻率進(jìn)行估算的估算裝置(103)。
18.權(quán)利要求17中記載的無線裝置，其中的所述相關(guān)演算部包括以下部分對前后時間的收信響應(yīng)矢量之間的瞬間相關(guān)值進(jìn)行計算，并把它作為所述矢量相關(guān)值輸出的計算部。
19.權(quán)利要求17中記載的無線裝置，其中的所述相關(guān)演算部包括以下部分計算前后時間的收信響應(yīng)矢量之間的瞬間相關(guān)值的計算部，在所述計算部算出的過去相關(guān)值與當(dāng)前相關(guān)值中按規(guī)定的權(quán)系數(shù)進(jìn)行加權(quán)平均，并將所得到的平均值作為所述矢量相關(guān)值輸出的平均化部，
20.權(quán)利要求19中記載的無線裝置，其中的所述規(guī)定權(quán)系數(shù)對過去的相關(guān)設(shè)得大，對當(dāng)前的相關(guān)值設(shè)得小。
21.權(quán)利要求17中記載的無線裝置，其中的所述相關(guān)演算部根據(jù)當(dāng)前時幀時隙內(nèi)的收信響應(yīng)矢量和前一個時幀時隙內(nèi)的收信響應(yīng)矢量計算矢量相關(guān)值。
22.權(quán)利要求17中記載的無線裝置，其中的所述相關(guān)演算部，根據(jù)當(dāng)前時幀時隙內(nèi)的收信響應(yīng)矢量，與過去時幀時隙內(nèi)沒有誤差的最近時隙內(nèi)的收信響應(yīng)矢量計算矢量相關(guān)值。
23.權(quán)利要求17中記載的無線裝置，其中的所述相關(guān)演算部，根據(jù)同一時隙前半部的收信響應(yīng)矢量和后半部收信響應(yīng)矢量計算矢量相關(guān)值。
全文摘要
無線裝置(1000)根據(jù)利用收信權(quán)重矢量計算裝置(20)所計算出來的收信權(quán)重矢量對來自自適應(yīng)陣列天線(#1～#4)信號中的特定終端的信號進(jìn)行分離。收信響應(yīng)矢量計算裝置(22)對來自特定終端信號的傳送路的收信響應(yīng)矢量進(jìn)行導(dǎo)出。相關(guān)演算及多普勒頻率估算電路(103)對連續(xù)的時幀所對應(yīng)的時隙內(nèi)的發(fā)信響應(yīng)矢量之間的相關(guān)值進(jìn)行計算,并根據(jù)預(yù)先求得的對應(yīng)關(guān)系估算出所對應(yīng)的多普勒頻率。發(fā)信響應(yīng)矢量估算裝置(32)根據(jù)所估算的多普勒頻率進(jìn)行外推處理,對發(fā)信響應(yīng)矢量進(jìn)行預(yù)測。
文檔編號H04B7/06GK1336776SQ01132898
公開日2002年2月20日 申請日期2001年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月27日
發(fā)明者北門順, 土居義晴 申請人:三洋電機(jī)株式會社