專利名稱:一種基于智能天線系統(tǒng)的上下行信號處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于數(shù)字移動通信領(lǐng)域，特別涉及適合應(yīng)用智能天線的通信系統(tǒng)，尤其涉及時分同步碼分多址(TD-SCDMA)系統(tǒng)中的智能天線的實(shí)現(xiàn)。
背景技術(shù)：
智能天線是由在空間分布的一系列陣元(天線陣子、Element)組成的天線陣列，利用天線陣列對波束的匯成和指向的控制，可以自適應(yīng)地調(diào)整其方向圖以跟蹤信號的變化。
理論上講，對于具有M個天線陣元的智能天線系統(tǒng)，經(jīng)過智能天線處理，信噪比可以提高10log(M)dB。智能天線的特點(diǎn)是能夠以較低的代價換得天線覆蓋范圍、系統(tǒng)容量、頻譜利用率、業(yè)務(wù)質(zhì)量等性能的提高。
現(xiàn)有的專利或相關(guān)文獻(xiàn)資料的實(shí)際系統(tǒng)中通常采用直線陣和圓環(huán)陣，并且其中的陣元個體在其覆蓋扇區(qū)內(nèi)都可以認(rèn)為是全向的。
對于圓環(huán)陣而言，陣元個數(shù)通常為8或6個，以達(dá)到整個360度的全向覆蓋；對于直線陣而言，陣元個數(shù)通常為8或4個，以達(dá)到120度扇區(qū)的覆蓋，同時通過3個這樣的直線陣，達(dá)到整個360度的覆蓋。
在下列文獻(xiàn)中介紹了關(guān)于智能天線的現(xiàn)有技術(shù)
1
“弧形智能天線裝置”，中國專利，專利號01273276，公告日2002.10.2；
2
Takashi Inoue等“Radiation pattems of various beams formed by circular arrayemployed for imt-2000 smart antenna systems”；
3
STEINER B，BAIER P.Low cost channel estimation in the uplink receiver of CDMAmobile radio systems，F(xiàn)requenz，1993，47(12)292-298；
4
康紹莉，裘正定等“TD-SCDMA系統(tǒng)中低代價信道估計(jì)方法的改進(jìn)”.通信學(xué)報(bào)，2002，，23(10)125-130。
然而，上述常規(guī)的智能天線系統(tǒng)，存在明顯的不足(1)對于圓環(huán)陣而言，由于其陣元個體為全向的，只能作為全向扇區(qū)使用，同時陣元個體的單元天線增益也較低，特別不足的是，其業(yè)務(wù)波束存在較大的后瓣和旁瓣，對本小區(qū)和鄰小區(qū)造成較大的干擾。
(2)對于常規(guī)的用3扇區(qū)以達(dá)到整個360度的覆蓋的直線陣而言，其優(yōu)勢是陣元個體的單元天線增益較高，后瓣抑制較好，但由于各個扇區(qū)之間是相互獨(dú)立的，需要付出更多的基帶硬件資源，特別是各個扇區(qū)的硬件資源不能“共享”使用，不能針對用戶DOA(Direction ofArrinal來波方向)，采用最佳陣元賦形機(jī)制(對于線陣而言，如果DOA與陣列的法線方向重合，則可以獲得最大的賦形增益)，同時直線陣的廣播波束的“不圓度”也非常大(以4直線陣而言，廣播波束的“不圓度”達(dá)到5dB左右)。
綜合起來就是(1)假如建站初期，以全向扇區(qū)規(guī)劃，則后期需要通過“分裂”小區(qū)提供容量時，則多次饋線、天饋等工程施工顯得極為“煩瑣”，有時是不可能的，同時其較大的后瓣和旁瓣，對本小區(qū)和鄰小區(qū)造成較大的干擾；(2)假如建站初期，就以直線陣進(jìn)行多扇區(qū)規(guī)劃，不能獲得最大的賦形增益，同時又存在基帶硬件資源浪費(fèi)的問題和廣播波束的“不圓度”較大的問題。

發(fā)明內(nèi)容針對現(xiàn)有智能天線系統(tǒng)的不足，本發(fā)明提出了一種新型的智能天線系統(tǒng)，及基于這種系統(tǒng)的上下行信號處理方法。
本發(fā)明具體是這樣實(shí)現(xiàn)的、一種基于智能天線系統(tǒng)的上下行信號處理方法，其特征在于，包括步驟一、建立天饋系統(tǒng)，采用多陣元，每根陣元個體為定向輻射的天饋架構(gòu)，所述多陣元構(gòu)成圓陣的智能天線系統(tǒng)；步驟二、建網(wǎng)初期第1步、在一小區(qū)內(nèi)，采用多陣元全向覆蓋，在子幀的時隙時間內(nèi)，根據(jù)當(dāng)前時隙所有激活用戶的訓(xùn)練序列估計(jì)出所有用戶的原始信道沖激響應(yīng)及簡單的沖擊響應(yīng)后處理結(jié)果；第2步，根據(jù)估計(jì)出來的各用戶的信道沖擊響應(yīng)，進(jìn)行數(shù)據(jù)解調(diào)，根據(jù)用戶的信道沖擊響應(yīng)搜索到天線起始標(biāo)號，輸出符號級數(shù)據(jù)，進(jìn)行信道譯碼；第3步，根據(jù)搜索到任意用戶的信道沖擊響應(yīng)對應(yīng)的天線起始標(biāo)號，按照最大能量準(zhǔn)則，搜索出該用戶對應(yīng)的DOA；第4步，根據(jù)搜索到的各用戶DOA信息，產(chǎn)生各用戶最優(yōu)賦形權(quán)值；步驟3、建網(wǎng)中、后期第1步，設(shè)置所有陣元為多個小區(qū)提供服務(wù)，每個小區(qū)服務(wù)的陣元個數(shù)確定，各個小區(qū)完全獨(dú)自處理；在每個小區(qū)內(nèi)，將陣元按照扇區(qū)的個數(shù)均分，每個扇區(qū)依靠確定個數(shù)的定向天線實(shí)現(xiàn)本扇區(qū)覆蓋；第2步，在扇區(qū)內(nèi)，在子幀的時隙時間內(nèi)，根據(jù)當(dāng)前時隙所有激活用戶的訓(xùn)練序列估計(jì)出所有用戶的原始信道沖激響應(yīng)及簡單的沖擊響應(yīng)后處理結(jié)果；第3步，根據(jù)估計(jì)出來的各用戶的信道沖擊響應(yīng)，進(jìn)行數(shù)據(jù)解調(diào)，根據(jù)用戶的信道沖擊響應(yīng)搜索到天線起始標(biāo)號，輸出符號級數(shù)據(jù)，進(jìn)行信道譯碼；第4步，根據(jù)搜索到任意用戶的信道沖擊響應(yīng)對應(yīng)的天線起始標(biāo)號，按照最大能量準(zhǔn)則，搜索出該用戶對應(yīng)的DOA；第5步，根據(jù)搜索到的各用戶DOA信息，產(chǎn)生各用戶最優(yōu)賦形權(quán)值。
2、如權(quán)利要求
1所述的基于智能天線系統(tǒng)的上下行信號處理方法，其特征在于所述天饋系統(tǒng)，一般采用12陣元，每根陣元個體為120度的定向輻射。
3、如權(quán)利要求
1或2所述的基于智能天線系統(tǒng)的上下行信號處理方法，其特征在于所述步驟二中的第1步具體包括(1)每個陣元分別接收當(dāng)前時隙所有激活用戶的數(shù)據(jù)信息，并從接收到的數(shù)據(jù)信息中按照數(shù)據(jù)流的幀格式結(jié)構(gòu)提取、分離訓(xùn)練序列；(2)利用矩陣的循環(huán)移位特性，采用FFT/IFFT快速方法實(shí)現(xiàn)所有激活用戶在每個天線上的原始沖擊響應(yīng)；(3)采用沖擊響應(yīng)后處理方法，得到后處理信道特性值，設(shè)置信道特性功率門限，對信道沖擊響應(yīng)的每個抽頭功率進(jìn)行判斷，如果大于等于設(shè)置的門限值，則保留所述抽頭的位置，否則去掉所述抽頭的響應(yīng)。
4、如權(quán)利要求
1或2所述的基于智能天線系統(tǒng)的上下行信號處理方法，其特征在于所述步驟二中的第2步具體包括(1)用戶數(shù)據(jù)通過擴(kuò)頻加擾、無線信道后，到達(dá)接收機(jī)，確定接收信號；(2)根據(jù)單個陣元個體為定向，基站天線架設(shè)高度，用戶的DOA擴(kuò)展角度取60度，并根據(jù)12陣元，每根陣元個體為120度定向輻射的設(shè)計(jì)，則任意一個用戶，其信道沖擊響應(yīng)最多集中在相鄰的5個陣元上；(3)對任意用戶將其12根天線以任意一根天線作為起始點(diǎn)、依次循環(huán)11次、每次按照天線序號增大的方向滑動5個天線陣元，將這5個陣元上經(jīng)過信道估計(jì)后處理之后的每條有效徑的沖擊響應(yīng)的功率加起來求平均、然后找出11次平均值的最大值，記錄所述用戶對應(yīng)的這5根天線的序號，只記錄起始點(diǎn)的天線序號；(4)根據(jù)用戶的信道沖擊響應(yīng)搜索到的天線起始標(biāo)號，依次保留所述用戶5根天線的沖擊響應(yīng)，對剩余7根天線上的沖擊響應(yīng)全部置0；(5)將信道沖擊響應(yīng)不為0的天線進(jìn)行聯(lián)合檢測運(yùn)算，進(jìn)行數(shù)據(jù)解調(diào)。
5、如權(quán)利要求
1或2所述的基于智能天線系統(tǒng)的上下行信號處理方法，其特征在于
所述步驟二中的第4步，所述用戶最多只需要5根陣元參入下行能量發(fā)射。
6、如權(quán)利要求
1或2所述的基于智能天線系統(tǒng)的上下行信號處理方法，其特征在于所述步驟三中的第1步，所述陣元數(shù)為M，為N個小區(qū)提供服務(wù)，為每個小區(qū)服務(wù)的陣元為Ka，則滿足M＝N*Ka。
7、如權(quán)利要求
1或2所述的基于智能天線系統(tǒng)的上下行信號處理方法，其特征在于所述步驟三中的第2步，具體包括(1)每個陣元分別接收當(dāng)前時隙所有激活用戶的數(shù)據(jù)信息，并從接收到的數(shù)據(jù)信息中按照數(shù)據(jù)流的幀格式結(jié)構(gòu)提取、分離訓(xùn)練序列；(2)利用矩陣的循環(huán)移位特性，采用FFT/IFFT快速方法實(shí)現(xiàn)所有激活用戶在每個天線上的原始沖擊響應(yīng)；(3)采用沖擊響應(yīng)后處理方法，得到后處理信道特性值，設(shè)置信道特性功率門限，對信道沖擊響應(yīng)的每個抽頭功率進(jìn)行判斷，如果大于等于設(shè)置的門限值，則保留所述抽頭的位置，否則去掉所述抽頭的響應(yīng)。
8、如權(quán)利要求
1或2所述的基于智能天線系統(tǒng)的上下行信號處理方法，其特征在于所述步驟三中的第3步，具體包括(1)用戶數(shù)據(jù)通過擴(kuò)頻加擾、無線信道后，到達(dá)接收機(jī)，確定接收信號；(2)根據(jù)單個陣元個體為定向，基站天線架設(shè)高度，用戶的DOA擴(kuò)展角度取60度，并根據(jù)12陣元，每根陣元個體為120度定向輻射的設(shè)計(jì)，則任意一個用戶，其信道沖擊響應(yīng)最多集中在相鄰的5個陣元上；(3)對任意用戶將其12根天線以任意一根天線作為起始點(diǎn)、依次循環(huán)11次、每次按照天線序號增大的方向滑動5個天線陣元，將這5個陣元上經(jīng)過信道估計(jì)后處理之后的每條有效徑的沖擊響應(yīng)的功率加起來求平均、然后找出11次平均值的最大值，記錄所述用戶對應(yīng)的這5根天線的序號，只記錄起始點(diǎn)的天線序號；(4)根據(jù)用戶的信道沖擊響應(yīng)搜索到的天線起始標(biāo)號，依次保留所述用戶5根天線的沖擊響應(yīng)，對剩余7根天線上的沖擊響應(yīng)全部置0；(5)將信道沖擊響應(yīng)不為0的天線進(jìn)行聯(lián)合檢測運(yùn)算，數(shù)據(jù)解調(diào)。
9、如權(quán)利要求
1或2所述的基于智能天線系統(tǒng)的上下行信號處理方法，其特征在于所述步驟三中的第5步，具體包括所述用戶需要4根陣元參入下行能量發(fā)射。
本發(fā)明提出一種新型的智能天線系統(tǒng)，既能作為一個全向扇區(qū)使用，獲得極佳的廣播波束方向圖，同時能提供良好的業(yè)務(wù)波束的后瓣和旁瓣抑制；同時根據(jù)需要，又可“分裂”為多個小區(qū)使用，已做到在不更改射頻硬件資源的情況下，通過修改配置，達(dá)到小區(qū)“平滑”裂化，以提高系統(tǒng)容量。
圖1是本發(fā)明實(shí)施的12天線圓陣陣列模型示意圖，也是建網(wǎng)初期某用戶最終信道沖擊響應(yīng)
搜索示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施的12天線圓陣陣列模型中單根定向天線的方向圖示意圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施的，在建網(wǎng)后期，12天線“裂化”成3扇區(qū)的陣列模型示意圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施的建網(wǎng)初期，智能天線基帶信號上行技術(shù)實(shí)現(xiàn)流程圖；圖5是本發(fā)明實(shí)施的建網(wǎng)建網(wǎng)中后期，智能天線基帶信號上行技術(shù)實(shí)現(xiàn)流程圖；圖6是本發(fā)明實(shí)施的智能天線基帶信號下行技術(shù)實(shí)現(xiàn)流程圖。
具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體的實(shí)施例詳細(xì)描述本發(fā)明所述方法，本發(fā)明首先提出一種M陣元(一般情況下為12陣元)，每根陣元個體為定向輻射的天饋架構(gòu)(一般情況下，每根陣元個體為120度的定向輻射)，在此基礎(chǔ)上，提出一種M陣元圓陣的智能天線上、下行信號處理方法和建網(wǎng)中、后期的小區(qū)“平滑”裂化方法。
具體講(1)在建網(wǎng)初期，設(shè)置所有M陣元為某一個360度小區(qū)服務(wù)，此時根據(jù)各個用戶在不同陣元上的信道沖激響應(yīng)(CIR)，基于一定的判定準(zhǔn)則與門限，對各個用戶而言，確定每個用戶參入上行聯(lián)合檢測的有效陣元(以CIR體現(xiàn))，對剩余陣元的CIR做剔除處理，不參入聯(lián)合檢測運(yùn)算，大大降低上行解調(diào)運(yùn)算復(fù)雜度；同時根據(jù)各用戶上行獨(dú)有的CIR，按照一定的規(guī)則，搜索該用戶最佳發(fā)射角度、及對應(yīng)的參入發(fā)射信號的陣元、及陣元賦形權(quán)值；(2)在建網(wǎng)中、后期，容量需求為主時，設(shè)置所有M陣元為N個小區(qū)提供服務(wù)，每個小區(qū)服務(wù)的陣元為Ka個，滿足M＝N*Ka，此時各個小區(qū)完全獨(dú)自處理；在每個小區(qū)內(nèi)，其上行基于常規(guī)的CIR估計(jì)與后處理，然后采用常規(guī)的聯(lián)合檢測方法；下行是根據(jù)各個用戶獨(dú)立的CIR，搜索該用戶最佳DOA，得出對應(yīng)的下行最優(yōu)賦形權(quán)值。
為清楚表述，分三大部分公開如下(以TD-SCDMA系統(tǒng)為例)(一)天饋系統(tǒng)采用一種M陣元，每根陣元個體為定向輻射的天饋架構(gòu)。一般情況下為12陣元，每根陣元個體為120度的定向輻射。
(二)建網(wǎng)初期第一步采用M陣元全向覆蓋，在某個子幀的某個時隙時間內(nèi)，根據(jù)當(dāng)前時隙所有激活用戶的訓(xùn)練序列，估計(jì)出所有用戶的原始信道沖激響應(yīng)CIR及簡單的CIR后處理結(jié)果。
本步驟又可以包括下列步驟1.1M陣元分別接收當(dāng)前時隙所有激活用戶的數(shù)據(jù)信息，每個陣元從接收到的數(shù)據(jù)信息中按照數(shù)據(jù)流的幀格式結(jié)構(gòu)提取、分離訓(xùn)練序列；1.2按照文獻(xiàn)[3]公開的Steiner估計(jì)方法(Steiner估計(jì)器是一種低代價信道估計(jì)方法)估計(jì)出各個用戶在每個天線上的原始CIR；具體描述就是，接收到的訓(xùn)練序列可表示為e＝Gh+n (1)其中，G矩陣是由一個基本Midamble碼構(gòu)成的循環(huán)右移矩陣，h是用戶的信道沖激響應(yīng)CIR，n是高斯白噪聲。因此，利用矩陣的循環(huán)移位特性，上述信道估計(jì)可以采用FFT/IFFT快速方法實(shí)現(xiàn)，從而顯著的提高了運(yùn)算速度，如下式(2)h^=iff(fft(e)/fft(m))---(2)]]>1.3按照文獻(xiàn)[4]公開的CIR后處理方法，設(shè)置信道特性功率門限，對1.2中計(jì)算的信道特性值進(jìn)一步抑噪聲處理，得到后處理信道特性值，即對信道沖擊響應(yīng)
的每個抽頭的功率進(jìn)行判斷，如果大于等于設(shè)置的門限值，則保留該抽頭的位置；否則，去掉該抽頭的響應(yīng)。
第二步根據(jù)第一步估計(jì)出來的各用戶的信道沖擊響應(yīng)
進(jìn)行上行數(shù)據(jù)解調(diào)，一般采用常規(guī)的聯(lián)合檢測的數(shù)據(jù)解調(diào)方法，輸出符號級數(shù)據(jù)后，送入譯碼模塊進(jìn)行信道譯碼。
本步驟又可以包括下列步驟2.1用戶數(shù)據(jù)通過擴(kuò)頻加擾、無線信道后，到達(dá)接收機(jī)，接收信號e可以表示為e＝Ad+n (3)d是所有用戶的符號組成的列向量，用戶各自的擴(kuò)頻擾碼和后處理的信道沖激響應(yīng)
生成系統(tǒng)傳輸矩陣A，A=Ak1Ak2LAKa′,]]>Ka是天線個數(shù)；2.2對用戶數(shù)據(jù)解調(diào)，解調(diào)方法表示如下d^=(AH·A)-1AHe---(4)]]>進(jìn)一步，根據(jù)單個陣元個體為定向的特性，并考慮基站天線一般架設(shè)較高，UE的DOA擴(kuò)展角度一般不超過±30°(角度擴(kuò)展60°)，因此利用此特性，可以大大簡化上行聯(lián)合檢測解調(diào)的算法復(fù)雜度，具體為2.3根據(jù)上述DOA角度擴(kuò)展假定，并根據(jù)12陣元，每根陣元個體為120度定向輻射的設(shè)計(jì)，則任意一個用戶，其信道沖擊響應(yīng)
(即用戶能量)最多集中在相鄰的5個陣元上。這樣就可以對1.3處理后的
進(jìn)一步做后處理，具體為對某一個用戶k而言、將其12根天線以任意一根天線作為起始點(diǎn)、依次循環(huán)11次、每次按照天線序號增大的方向滑動5個天線陣元，將這5個陣元上經(jīng)過信道估計(jì)后處理之后的每條有效徑的沖擊響應(yīng)的功率加起來求平均(或者總和)、然后找出11次平均值(或總和)的最大值Max(15Σi=1WΣka=mm+4|hkka(i)|2),]]>記錄該用戶對應(yīng)的這5根天線的序號(此時只記錄起始點(diǎn)的天線序號即可)；2.4根據(jù)用戶k的信道沖擊響應(yīng)
搜索到的天線起始標(biāo)號，依次保留該用戶5根天線的
對剩余7根天線上的
全部置0；2.5對所有用戶的信道沖擊響應(yīng)
依次進(jìn)行2.3-2.4步驟；2.6對于任意用戶，其對應(yīng)的有7根天線的信道沖擊響應(yīng)
為0，對于此用戶而言，這些天線不參入公式(4)描述的聯(lián)合檢測運(yùn)算，這樣就大大降低了運(yùn)算復(fù)雜度。
第三步根據(jù)第二步，搜索到任意用戶k的信道沖擊響應(yīng)
對應(yīng)的天線起始標(biāo)號，及依次保留該用戶5根天線的
按照最大能量準(zhǔn)則，搜索出該用戶對應(yīng)的DOA；第四步根據(jù)第三步搜索到的各用戶DOA信息，產(chǎn)生各用戶最優(yōu)賦形權(quán)值(注每個用戶最多只需要5根陣元參入下行能量發(fā)射。)(三)建網(wǎng)中、后期設(shè)置所有M陣元為N個小區(qū)提供服務(wù)，每個小區(qū)服務(wù)的陣元為Ka個，滿足M＝N*Ka，此時各個小區(qū)完全獨(dú)自處理(一般設(shè)M＝12，N＝3，Ka＝4)；在每個小區(qū)內(nèi)，其上行基于常規(guī)的CIR估計(jì)與后處理，然后采用常規(guī)的聯(lián)合檢測方法；下行是根據(jù)各個用戶獨(dú)立的CIR，搜索該用戶最佳DOA，得出對應(yīng)的下行“最佳”賦形權(quán)值。
具體描述如下第一步以12陣元為例，分3個扇區(qū)，每個扇區(qū)依次依靠4根定向天線實(shí)現(xiàn)本扇區(qū)覆蓋；每個扇區(qū)依次分別進(jìn)行后續(xù)步驟；第二步在某個扇區(qū)內(nèi)，在某個子幀的某個時隙時間內(nèi)，根據(jù)當(dāng)前時隙所有激活用戶的訓(xùn)練序列，估計(jì)出所有用戶的原始信道沖激響應(yīng)CIR及簡單的CIR后處理結(jié)果。
本步驟又可以包括下列步驟2.1M陣元分別接收當(dāng)前時隙所有激活用戶的數(shù)據(jù)信息，每個陣元從接收到的數(shù)據(jù)信息中按照數(shù)據(jù)流的幀格式結(jié)構(gòu)提取、分離訓(xùn)練序列；2.2按照文獻(xiàn)[3]公開的Steiner估計(jì)方法(Steiner估計(jì)器是一種低代價信道估計(jì)方法)估計(jì)出各個用戶在每個天線上的原始CIR；具體依據(jù)公式(1)、(2)；2.3按照文獻(xiàn)[4]公開的CIR后處理方法，設(shè)置信道特性功率門限，對2.2中計(jì)算的信道特性值進(jìn)一步抑噪聲處理，得到后處理信道特性值，即對信道沖擊響應(yīng)
的每個抽頭的功率進(jìn)行判斷，如果大于等于設(shè)置的門限值，則保留該抽頭的位置；否則，去掉該抽頭的響應(yīng)。
第三步根據(jù)第二步估計(jì)出來的各用戶的信道沖擊響應(yīng)
進(jìn)行上行數(shù)據(jù)解調(diào)，一般采用常規(guī)的聯(lián)合檢測的數(shù)據(jù)解調(diào)方法，輸出符號級數(shù)據(jù)后，送入譯碼模塊進(jìn)行信道譯碼。具體的步驟可參見公式(3)、(4)。
第四步根據(jù)第三步，搜索到某個小區(qū)中用戶k的信道沖擊響應(yīng)
按照最大能量準(zhǔn)則，搜索出該用戶對應(yīng)的DOA；第五步根據(jù)第四步搜索到的各用戶DOA信息，產(chǎn)生各用戶最優(yōu)賦形權(quán)值(注每個用戶需要4根陣元參入下行能量發(fā)射。)本發(fā)明適用于所有應(yīng)用于智能天線的通信系統(tǒng)，特別是TDD-CDMA系統(tǒng)和所有SCDMA系統(tǒng)。任何具有信號處理，通信等知識背景的工程師，都可以根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)相應(yīng)的信道估計(jì)和聯(lián)合檢測裝置，其均應(yīng)包含在本發(fā)明的思想和范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于智能天線系統(tǒng)的上下行信號處理方法，其特征在于，包括步驟一、建立天饋系統(tǒng)，采用多陣元，每根陣元個體為定向輻射的天饋架構(gòu)，所述多陣元構(gòu)成圓陣的智能天線系統(tǒng)；步驟二、建網(wǎng)初期第1步、在一小區(qū)內(nèi)，采用多陣元全向覆蓋，在子幀的時隙時間內(nèi)，根據(jù)當(dāng)前時隙所有激活用戶的訓(xùn)練序列估計(jì)出所有用戶的原始信道沖激響應(yīng)及簡單的沖擊響應(yīng)后處理結(jié)果；第2步，根據(jù)估計(jì)出來的各用戶的信道沖擊響應(yīng)，進(jìn)行數(shù)據(jù)解調(diào)，根據(jù)用戶的信道沖擊響應(yīng)搜索到天線起始標(biāo)號，輸出符號級數(shù)據(jù)，進(jìn)行信道譯碼；第3步，根據(jù)搜索到任意用戶的信道沖擊響應(yīng)對應(yīng)的天線起始標(biāo)號，按照最大能量準(zhǔn)則，搜索出用戶對應(yīng)的DOA；第4步，根據(jù)搜索到的各用戶DOA信息，產(chǎn)生各用戶最優(yōu)賦形權(quán)值；步驟3、建網(wǎng)中、后期第1步，設(shè)置所有陣元為多個小區(qū)提供服務(wù)，每個小區(qū)服務(wù)的陣元個數(shù)確定，各個小區(qū)完全獨(dú)自處理；在每個小區(qū)內(nèi)，將陣元按照扇區(qū)的個數(shù)均分，每個扇區(qū)依靠確定個數(shù)的定向天線實(shí)現(xiàn)本扇區(qū)覆蓋；第2步，在扇區(qū)內(nèi)，在子幀的時隙時間內(nèi)，根據(jù)當(dāng)前時隙所有激活用戶的訓(xùn)練序列估計(jì)出所有用戶的原始信道沖激響應(yīng)及簡單的沖擊響應(yīng)后處理結(jié)果；第3步，根據(jù)估計(jì)出來的各用戶的信道沖擊響應(yīng)，進(jìn)行數(shù)據(jù)解調(diào)，根據(jù)用戶的信道沖擊響應(yīng)搜索到天線起始標(biāo)號，輸出符號級數(shù)據(jù)，進(jìn)行信道譯碼；第4步，根據(jù)搜索到任意用戶的信道沖擊響應(yīng)對應(yīng)的天線起始標(biāo)號，按照最大能量準(zhǔn)則，搜索出該用戶對應(yīng)的DOA；第5步，根據(jù)搜索到的各用戶DOA信息，產(chǎn)生各用戶最優(yōu)賦形權(quán)值。
2.如權(quán)利要求
1所述的基于智能天線系統(tǒng)的上下行信號處理方法，其特征在于所述天饋系統(tǒng)，一般采用12陣元，每根陣元個體為120度的定向輻射。
3.如權(quán)利要求
1或2所述的基于智能天線系統(tǒng)的上下行信號處理方法，其特征在于所述步驟二中的第1步具體包括(1)每個陣元分別接收當(dāng)前時隙所有激活用戶的數(shù)據(jù)信息，并從接收到的數(shù)據(jù)信息中按照數(shù)據(jù)流的幀格式結(jié)構(gòu)提取、分離訓(xùn)練序列；(2)利用矩陣的循環(huán)移位特性，采用FFT/IFFT快速方法實(shí)現(xiàn)所有激活用戶在每個天線上的原始沖擊響應(yīng)；(3)采用沖擊響應(yīng)后處理方法，得到后處理信道特性值，設(shè)置信道特性功率門限，對信道沖擊響應(yīng)的每個抽頭功率進(jìn)行判斷，如果大于等于設(shè)置的門限值，則保留所述抽頭的位置，否則去掉所述抽頭的響應(yīng)。
4.如權(quán)利要求
1或2所述的基于智能天線系統(tǒng)的上下行信號處理方法，其特征在于所述步驟二中的第2步具體包括(1)用戶數(shù)據(jù)通過擴(kuò)頻加擾、無線信道后，到達(dá)接收機(jī)，確定接收信號；(2)根據(jù)單個陣元個體為定向，基站天線架設(shè)高度，用戶的DOA擴(kuò)展角度取60度，并根據(jù)12陣元，每根陣元個體為120度定向輻射的設(shè)計(jì)，則任意一個用戶，其信道沖擊響應(yīng)最多集中在相鄰的5個陣元上；(3)對任意用戶將其12根天線以任意一根天線作為起始點(diǎn)、依次循環(huán)11次、每次按照天線序號增大的方向滑動5個天線陣元，將這5個陣元上經(jīng)過信道估計(jì)后處理之后的每條有效徑的沖擊響應(yīng)的功率加起來求平均、然后找出11次平均值的最大值，記錄所述用戶對應(yīng)的這5根天線的序號，只記錄起始點(diǎn)的天線序號；(4)根據(jù)用戶的信道沖擊響應(yīng)搜索到的天線起始標(biāo)號，依次保留所述用戶5根天線的沖擊響應(yīng)，對剩余7根天線上的沖擊響應(yīng)全部置0；(5)將信道沖擊響應(yīng)不為0的天線進(jìn)行聯(lián)合檢測運(yùn)算，進(jìn)行數(shù)據(jù)解調(diào)。
5.如權(quán)利要求
1或2所述的基于智能天線系統(tǒng)的上下行信號處理方法，其特征在于所述步驟二中的第4步，所述用戶最多只需要5根陣元參入下行能量發(fā)射。
6.如權(quán)利要求
1或2所述的基于智能天線系統(tǒng)的上下行信號處理方法，其特征在于所述步驟三中的第1步，所述陣元數(shù)為M，為N個小區(qū)提供服務(wù)，為每個小區(qū)服務(wù)的陣元為Ka，則滿足M＝N*Ka。
7.如權(quán)利要求
1或2所述的基于智能天線系統(tǒng)的上下行信號處理方法，其特征在于所述步驟三中的第2步，具體包括(1)每個陣元分別接收當(dāng)前時隙所有激活用戶的數(shù)據(jù)信息，并從接收到的數(shù)據(jù)信息中按照數(shù)據(jù)流的幀格式結(jié)構(gòu)提取、分離訓(xùn)練序列；(2)利用矩陣的循環(huán)移位特性，采用FFT/IFFT快速方法實(shí)現(xiàn)所有激活用戶在每個天線上的原始沖擊響應(yīng)；(3)采用沖擊響應(yīng)后處理方法，得到后處理信道特性值，設(shè)置信道特性功率門限，對信道沖擊響應(yīng)的每個抽頭功率進(jìn)行判斷，如果大于等于設(shè)置的門限值，則保留所述抽頭的位置，否則去掉所述抽頭的響應(yīng)。
8.如權(quán)利要求
1或2所述的基于智能天線系統(tǒng)的上下行信號處理方法，其特征在于所述步驟三中的第3步，具體包括(1)用戶數(shù)據(jù)通過擴(kuò)頻加擾、無線信道后，到達(dá)接收機(jī)，確定接收信號；(2)根據(jù)單個陣元個體為定向，基站天線架設(shè)高度，用戶的DOA擴(kuò)展角度取60度，并根據(jù)12陣元，每根陣元個體為120度定向輻射的設(shè)計(jì)，則任意一個用戶，其信道沖擊響應(yīng)最多集中在相鄰的5個陣元上；(3)對任意用戶將其12根天線以任意一根天線作為起始點(diǎn)、依次循環(huán)11次、每次按照天線序號增大的方向滑動5個天線陣元，將這5個陣元上經(jīng)過信道估計(jì)后處理之后的每條有效徑的沖擊響應(yīng)的功率加起來求平均、然后找出11次平均值的最大值，記錄所述用戶對應(yīng)的這5根天線的序號，只記錄起始點(diǎn)的天線序號；(4)根據(jù)用戶的信道沖擊響應(yīng)搜索到的天線起始標(biāo)號，依次保留所述用戶5根天線的沖擊響應(yīng)，對剩余7根天線上的沖擊響應(yīng)全部置0；(5)將信道沖擊響應(yīng)不為0的天線進(jìn)行聯(lián)合檢測運(yùn)算，數(shù)據(jù)解調(diào)。
9.如權(quán)利要求
1或2所述的基于智能天線系統(tǒng)的上下行信號處理方法，其特征在于所述步驟三中的第5步，具體包括所述用戶需要4根陣元參入下行能量發(fā)射。
專利摘要
本發(fā)明公開了一種基于智能天線系統(tǒng)的上下行信號處理方法，首先提出一種每根陣元個體為定向輻射的天饋架構(gòu)，在此基礎(chǔ)上，提出多陣元圓環(huán)陣的智能天線上、下行信號處理方法和建網(wǎng)中、后期的小區(qū)“平滑”裂化方法，在建網(wǎng)初期，設(shè)置所有陣元為一小區(qū)服務(wù)，此時根據(jù)各個用戶在不同陣元上CIR，確定每個用戶參入上行聯(lián)合檢測的有效陣元，對剩余陣元的CIR做剔除處理，降低了上行解調(diào)運(yùn)算復(fù)雜度，同時根據(jù)用戶上行獨(dú)有的CIR，搜索用戶最佳發(fā)射角度、及對應(yīng)的參入發(fā)射信號的陣元、及陣元賦形權(quán)值；在建網(wǎng)中、后期，設(shè)置所有陣元為多個小區(qū)提供服務(wù)，每個小區(qū)服務(wù)的陣元確定，此時各個小區(qū)完全獨(dú)自處理。所述方法與現(xiàn)有技術(shù)相比提高系統(tǒng)容量。
文檔編號H04B1/707GK1992956SQ200510132584
公開日2007年7月4日 申請日期2005年12月26日
發(fā)明者曾召華, 段義軍 申請人:中興通訊股份有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan