CN100459470C - 采用阵列天线接收信号的自适应天线接收装置 - Google Patents

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Abstract

一种子阵列天线结构的自适应天线接收装置，包括多个接收部分(1)和组合单元(9)。多个接收部分(1)的每一个被提供给一个相应路径。接收部分使用所有相应子阵列公共的自适应加权，根据相应路径和所有相应子阵列的与路径相应的解扩展信号，产生相应路径和所有相应子阵列的与路径相应的解调信号。组合单元(9)将在所有子阵列和所有路径上与路径相应的解调信号组合，以产生组合的解调信号。

Description

采用阵列天线接收信号的自适应天线接收装置
技术领域
本发明涉及一种自适应天线接收装置。更特别地说，本发明致力于这样一种自适应天线接收装置；它通过天线阵列接收CDMA(码分多址)信号并产生解调信号。
背景技术
CDMA系统具有增加用户数目的可能性，并期望其作为移动通信蜂窝系统的无线电访问系统。然而，存在一个问题，即在基站接收端从一个用户来的信号会起到从对另一用户来的另一信号的干扰信号的作用。
已经知道自适应阵列天线接收装置是一种只接收希望的信号而排除干扰信号的方法。自适应阵列天线接收装置通过多个天线接收信号并执行复杂加权和组合运算，控制由每一天线接收到的信号的振幅和相位以形成定向波束来接收希望的用户信号，和抑制其它用户的干扰信号。
自适应阵列天线的接收特性强烈依赖于天线阵列的布置和天线之间的天线间隔。一般说，接收信号的衰落相关在天线间隔窄时高。其结果，定向性就需要变窄。然而，存在的问题是同时减小了分集效果。在衰落严重的环境中，例如在移动通信中，改善接收特性以进行分集合并和补偿衰落有时比控制方向性使其窄更好。
已经知道子阵列布置作为阵列天线布置具有方向性控制效应和分集效果。具有子阵列结构的阵列天线布置在图1中表示。参考图1，该阵列天线包括天线的子阵列31-1-1到31-1-N和子阵列31-2-1到31-2-N。把子阵列中的天线之间的天线间隔设置得很窄，使其可以执行方向性控制。子阵列中的天线间隔通常设定为半个波长。为得到分集效果子阵列之间的子阵列间隔要设定的宽。子阵列间隔通常设定为等于或大于10个波长。
图2表示自适应天线接收装置一个常规例子的电路结构，该例使用子阵列布置。参考图2，自适应天线接收装置的该常规例子由具有子阵列结构的子阵列天线接收CDMA信号，并对每一子阵列独立地执行自适应方向性形成，将接收信号分集合并和输出解调信号。
相应于两个子阵列的接收和解调部分包括L(L是正整数)个路径接收部分41-1-1到41-1-L、41-2-1到41-2-L，其用于一个传输多路径的路径数目，组合单元49-1和49-2，判定单元50-1和50-2，开关51-1和51-2，减法器52-1和52-2和结合两个组合单元49-1和49-2的输出的加法器53。
路径接收部分41-1-1到41-1-L具有同样的电路结构并执行同样的操作。因此只说明路径接收部分41-1-1。路径接收部分41-1-1包括波束形成器42-1-1，信道估计部分43-1-1，复共轭计算部分44-1-1，乘法器45-1-1，规范化部分46-1-1，乘法器47-1-1，和一个天线加权自适应控制部分48-1-1。
波束形成器42-1-1接收作为一个用户的路径#1解扩展信号的与天线相应的解扩展(despread)信号#1-1到#1-N，并使用对该用户特定和自适应产生的自适应加权根据具有天线定向性的与天线相应的解扩展信号#1-1到#1-N输出与路径相应的波束形成器信号。
信道估计部分43-1-1根据由波束形成器输出的路径#1的与路径相应的波束形成器信号估计一个信道估计信号。复共轭计算部分44-1-1对路径#1的信道估计信号执行复共轭计算操作并输出一个复共轭信号。乘法器45-1-1把波束形成器输出的路径#1的与路径相应的解扩展信号与从复共轭计算部分44-1-1来的复共轭信号相乘。此时，乘法器45-1-1修正路径#1中的相位改变并执行最大比率组合加权操作。最大比率组合是一种加权组合，以使得SINR(信号功率对干扰信号噪声功率比)在组合后成为最大的方法。
组合单元49-1把乘法器45-1-1的输出相加或组合以进行路径组合，并产生路径#1和子阵列31-1的与路径相应的解调信号。判定单元50-1根据子阵列31-1的解调信号确定用户具有高传输概率的一个传输信号。开关51-1在存在已知的参考信号时选择该已知参考信号作为参考信号，在不存在任何已知的参考信号时选择来自判定单元50-1的传输信号作为参考信号。减法器52-1从参考信号中减去子阵列31-1的解调信号并产生一个误差信号。该误差信号被分配到路径接收部分41-1-1到41-1-L。
规范化部分46-1-1对由信道估计部分43-1-1估计的信道估计信号执行规范化。这里，可以省略规范化部分46-1-1以减少运算量。乘法器47-1-1把从规范化部分输出的规范化了的信道估计信号和误差信号相乘。天线加权自适应控制部分48-1-1使用路径#1和子阵列31-1的与天线相应的解扩展信号和乘法器47-1-1的输出自适应地更新天线加权。在天线加权自适应控制部分48-1-1中，一般使用最小均方差(MMSE)控制。在MMSE控制中，这样执行控制，使得除引导波束到希望的用户信号外，接收SINR最大。
路径接收部分41-2-1到41-2-L具有和路径接收部分41-1-1同样的电路结构并执行和路径接收部分41-1-1同样的操作。另外，组合单元49-2、判定单元50-2、开关51-2和减法器52-2分别执行和组合单元49-1、判定单元50-1、开关51-1和减法器52-1同样的操作。
加法器53把第一组的解调分量信号和第二组的解调分量信号相加，并输出用户解调信号。
在使用上述决定误差信号的自适应更新算法中，诸如LMS(最小均方)算法和RLS(递归最小平方)算法这样的算法是公知的。例如，各子阵列的天线加权w1(1，n)，w2(1，n)(1是路径号码，n是码元编号)在使用LMS算法时根据下式更新：
w1(1，n+1)＝w1(1，n)+μr1(1，n)e1*(1，n)
w2(1，n+1)＝w2(1，n)+μr2(1，n)e2*(1，n)式中，r1(1，n)和r2(1，n)表示各子阵列或各路径的解扩展信号，e1*(1，n)和e2*(1，n)表示当执行各子阵列的相位改变的逆修正时误差信号的复共轭，而μ是LMS算法的步长。
在图2所示常规自适应天线接收装置中，为每一子阵列自适应定向性的形成独立进行的，并且对该信号接收分集合并，然后输出解调信号。因为接收信号之间衰落的相关很低，但是子阵列之间的间隔仅有几米。因此，多路径信号的到达方向和延迟时间变得很相似。
常规自适应天线接收装置具有传输路径的相位修正功能，也就是说，信道估计部分43-1-1到43-1-L、43-2-1到43-2-L被布置成离开波束形成器42-1-1到42-1-L、42-2-1到42-2-L。因此，波束形成器42-1-1到42-1-L、42-2-1到42-2-L不一定跟随衰落，而足以只按照多路径信号到达方向的改变自适应地控制定向性。
因此，可以认为在每一子阵列中形成相似的方向模式。然而，因为自适应天线接收装置的常规实例使用对每一个子阵列而言不同的天线加权，因此存在在自适应控制中未有效使用决定误差数据的问题。
结合上述说明，在日本公开专利申请(JP-A-特开平10-341200)中公开了一种自适应阵列天线接收装置。在该参考文献中，自适应阵列天线接收装置包括一个复数乘法部分，用于把复加权系数与接收信号相乘。一个加法部分把复数乘法部分的输出信号相加。一个调制部分调制一个已知的码元。一个差输出部分计算加法部分的输出和调制部分的输出之间的差。一个加权系数计算部分只在一个希望的站和一个干扰站的已知信号模式不同时才根据接收信号和差输出部分的输出计算复加权系数。
另外，在日本公开专利申请(JP-A-特开平11-298388)中公开了一种自适应接收装置。在该参考文献中，该自适应接收装置包括N(N是正整数)个接收天线，用于接收信号，其中，信号中来自多个用户的信号被多路转换。K(K是正整数)个自适应接收块形成一个在可选方向上带有增益的方向模式，用于由接收天线接收信号，并在抑制一个干扰波信号时接收多个路径的希望的波信号。加权控制误差组合部分结合任选路径与用户组合多个加权控制误差，产生一个组合加权控制误差信号。自适应接收块根据组合加权控制误差信号形成方向模式。
另外，在日本公开专利申请(JP-P2000-188568A)中公开了一种接收装置。在该参考文献中，该接收装置具有时分传输系统，以时隙的形式传输数据。该接收装置包括为多个天线中的每一个提供的检测部分，它检测由每一天线接收到的信号以输出一个基带信号。一个组合部分用复加权乘基带信号，并组合被乘后的信号。一个决定部分根据由组合部分组合的基带信号确定一个传输码元。一个参考信号产生部分产生应该作为参考信号被传输的已知的码元。一个误差检测部分产生组合的基带信号和参考信号的误差信号。一个加权计算部分根据误差信号和基带信号计算相应于每一天线的加权并顺序更新这一加权。由加权计算部分执行的每一加权的更新数量被设定为误差信号、步长函数和每一基带信号的积，步长函数是这样一个函数，其中值随时间的流逝变小，并且在时隙每一次改变时进行初始化。
另外，在日本专利文献No.2,914,445中公开了一种CDMA自适应接收装置。在该参考文献中，该CDMA自适应接收装置包括N个天线，它们接收码分多址信号。一个加权和组合部分执行对N个天线的输出的加权和组合操作，接收在一个方向模式上的希望的波信号，该方向模式在多路径的希望的波信号的M个路径的所有到达方向上具有增益，和抑制干扰波信号。M个解扩展部分，用于对加权和组合部分的输出在希望的波信号的路径的定时使用一个扩展代码执行解扩展操作。M个解调部分，它们对M个解扩展部分的输出进行解调，并输出复数信道估计数据。第一组合单元组合M个解调部分的输出。判定单元确定第一组合单元的输出并输出作为确定信号的结果。误差产生部分把通过输入解扩展部分的输出而产生的决定误差和每一路径的复信道估计数据进行组合并产生一个加权控制误差信号。加权控制部分控制相应于天线和根据误差信号用在加权和组合部分中的天线加权系数。
另外，在日本专利文献No.3,092,798中公开了一种自适应发射机-接收机。在该参考文献中，一个CDMA(码分多址)系统自适应发射机-接收机包括路径检索部分，它从天线接收信号中发现路径级数据和路径延迟时间数据。M(M是正整数)个自适应接收部分输入N(N是正整数)个天线接收信号，形成一个接收方向模式，该模式在每一路径延迟时间所希望的波信号的方向上具有增益，接收希望的波信号，抑制干扰波信号。接收天线加权选择部分从自适应接收部分的M个接收天线加权中使用路径级数据选择L(L是等于或小于M的整数)个传输路径的接收天线加权。L个传输天线加权控制单元使用接收天线加权选择部分的输出决定形成传输方向模式的传输天线加权。一个自适应传输部分使用作为传输天线加权控制单元的输出的传输天线加权形成在一个用户方向上具有增益的传输方向模式，和输出N个组合的天线传输信号以传输希望的波信号。
另外，在国际专利申请WO97/20400中公开了一种分集接收装置。在这一参考文献的分集接收装置中，当接收到一个在直接CDMA系统中已经被传输的数据信号时，相关单元解扩展每一分支的多个衰落接收波。多个乘法器把解扩展信号和加权系数相乘。分集接收装置包括一个再现数据信号的识别部分和一个加权系数计算部分，该加权系数计算部分使用从对识别部分的输入信号得到的识别误差信号和从识别部分的输出作为用于控制加权系数的反馈数据。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种子阵列天线结构的自适应天线接收装置，它可以实现极好的自适应控制特性。
本发明的另一个目的是提供一种子阵列天线结构的自适应天线接收装置，它根据一个由阵列天线接收的码分多址信号产生解调信号，衰落在这些阵列中是独立的。
在本发明的一个方面，子阵列天线结构的自适应天线接收装置包括多个接收部分和一个组合单元。多个接收部分中的每一个被提供给一个相应路径，以根据相应路径和所有相应子阵列的与路径相应的解扩展信号，使用所有相应子阵列公共的自适应加权来产生相应路径和所有相应子阵列的与路径相应的解调信号。组合单元将所有子阵列和所有路径上的与路径相应的解调信号组合，以产生组合的解调信号。
这里，多个接收部分的每一个可以包括多个波束形成器、多个相位改变修正部分和一个加权自适应控制部分。多个波束形成器的每一个根据相应路径和所有相应子阵列的与路径相应的解扩展信号使用相应子阵列的自适应加权产生相应子阵列的与路径相应的波束形成器信号。多个相位改变修正部分的每一个被提供给多个波束形成器中的一个，根据相应子阵列的与路径相应的波束形成器信号计算一个信道估计信号，和根据该信道估计信号执行对相应子阵列的与路径相应的波束形成器信号的相位改变修正，以产生相应子阵列的与路径相应的解调信号。加权自适应控制部分被提供给多个波束形成器，根据相应路径和所有子阵列的与路径相应的解扩展信号和误差信号给多个波束形成器中的相应一个提供自适应加权。以误差信号表示组合的解调信号和确定的传输信号或已知参考信号之间的差异。
在这种情况下，多个相位改变修正部分的每一个可以包括一个信道估计部分、一个修正值计算单元和一个相位修正乘法器。信道估计部分根据与路径相应的波束形成器信号估计信道估计信号。修正值计算单元根据信道估计信号计算一个修正值。相位修正乘法器把与路径相应的波束形成器信号和修正值相乘，产生与路径相应的解调信号。
同样，该自适应天线接收装置另外可以包括一个判定单元，一个开关部分和一个减法器。判定单元根据解调信号确定一个确定的传输信号。开关部分从已确定的传输信号和已知参考信号中选择一个作为参考信号。减法器从该参考信号中减去组合的解调信号而产生一个减结果信号。在这种情况下，多个接收部分的每一个另外可以包括一个误差信号产生部分，它把减结果信号和信道估计信号或从信道估计信号得到的一个定标数据信号相乘以产生和提供该误差信号给加权自适应控制部分。
另外，多个接收部分的每一个另外可以包括一个规范化部分，它根据信道估计信号产生定标数据信号。
另外，多个接收部分的每一个可以包括多个波束形成器、多个相位改变修正部分和一个加权自适应控制部分。多个波束形成器中的每一个根据相应路径和所有相应子阵列的与路径相应的解扩展信号使用相应子阵列的自适应加权产生一个相应子阵列的与路径相应的波束形成器信号。多个相位改变修正部分的每一个被提供给多个波束形成器中的一个，以根据相应子阵列的与路径相应的波束形成器信号计算一个信道估计信号，并根据信道估计信号对相应子阵列的与路径相应的波束形成器信号执行相位改变修正以产生相应子阵列的与路径相应的解调信号。加权自适应控制部分被提供给多个波束形成器，根据相应路径和所有子阵列的与路径相应的解扩展信号和误差信号提供自适应加权。该误差信号表示相应子阵列的与路径相应的波束形成器信号和相应于一个确定的传输信号或一个已知的参考信号的定标信号之间的差别。
在这种情况下，多个相位改变修正部分的每一个可以包括一个信道估计部分、一个修正值计算单元和一个相位修正乘法器。信道估计部分根据与路径相应的波束形成器信号估计信道估计信号。修正值计算单元根据信道估计信号计算修正值。相位修正把法器乘与路径相应的波束形成器信号和修正值相乘以产生与路径相应的解调信号。
同样，该自适应天线接收装置另外可以包括一个判定单元和一个开关部分。判定单元根据解调信号确定所确定的传输信号。开关部分从所确定的传输信号和已知的参考信号中选择一个作为参考信号。多个接收部分的每一个另外可以包括定标信号产生部分，和减法器。定标信号产生部分把参考信号和信道估计信号或从信道估计信号得到的一个定标数据信号相乘以产生定标信号。减法器从该定标的信号中减去相应子阵列的与路径相应的波束形成器信号，以产生和给加权自适应控制部分提供误差信号。
在这种情况下，多个接收部分的每一个另外可以包括一个规范化部分，它根据信道估计信号产生定标数据信号。
同样，在子阵列中衰落是独立的。
同样，在本发明的另一个方面，可以通过下述步骤实现从一个码分多址(CDMA)信号解调一个组合的解调信号的方法：(a)根据由所有相应子阵列接收的CDMA信号而得到的信号产生相应的一个路径和所有相应子阵列的与路径相应的解扩展信号；(b)根据与路径相应的解扩展信号使用所有相应子阵列公共的自适应加权产生相应路径和所有相应子阵列的与路径相应的波束形成器信号；(c)根据波束形成器信号产生一个相应子阵列的与路径相应的解调信号；(d)在所有路径和所有子阵列上组合与路径相应的解调信号，产生组合的解调信号。
(c)产生步骤另外可以通过下述步骤实现：根据相应子阵列的与路径相应的波束形成器信号估计相应子阵列的传输路径以生成相应子阵列的信道估计信号；根据相应子阵列的信道估计信号计算相应子阵列的相位改变修正信号；根据相应子阵列的与路径相应的波束形成器信号和相应子阵列的相位改变修正信号产生相应子阵列的与路径相应的解调信号。
另外，(b)产生步骤可以通过(e)根据相应路径和所有相应子阵列的与路径相应的解扩展信号和误差信号产生自适应加权而实现，所述误差信号表示组合的解调信号和所确定的传输信号或一个已知参考信号之间的差。
在这种情况下，(e)产生步骤可以通过下述步骤实现：根据组合的解调信号确定一个传输信号；从传输信号和已知参考信号中选择一个作为参考信号；从所述参考信号中减去组合的解调信号产生一个减结果信号；把减结果信号和信道估计信号或从信道估计信号得到的一个定标数据信号相乘以产生误差信号。
同样，(b)产生步骤可以通过(f)根据相应路径和所有相应子阵列的与路径相应的解扩展信号和误差信号产生自适应加权而实现，该误差信号表示相应阵列的与路径相应的波束形成器信号和相应于一个所确定的传输信号的定标过的信号或一个已知的参考信号之间的差别。
在这种情况下，(f)产生步骤可以通过下述步骤实现：根据组合的解调信号确定一个已确定的传输信号；从决定的传输信号和已知参考信号中选择一个作为参考信号；把所述参考信号和信道估计信号或从信道估计信号得到的一个定标数据信号相乘；从定标信号中减去相应子阵列的与路径相应的波束形成器信号以产生误差信号。
同样，(b)产生步骤另外可以通过根据信道估计信号产生定标数据信号而实现。
附图说明
图1是显示具有子阵列结构的阵列天线布置的示意图；
图2是显示自适应天线接收装置的一个常规实例的电路结构的方框图；
图3是显示根据本发明的第一个实施例的自适应天线接收装置的电路结构的方框图；
图4是显示在图1的路径#1中的波束形成器的电路结构的方框图；
图5是显示根据本发明的第二个实施例的自适应天线接收装置的电路结构的方框图。
具体实施方式
以下，参考附图说明本发明的自适应天线接收装置。
图3是显示根据本发明的第一个实施例的自适应天线接收装置的电路结构的方框图。参考图3，根据本发明的第一个实施例的自适应天线接收装置通过具有子阵列结构的阵列天线接收CDMA(码分多址)信号，使用自适应加权对每一阵列形成共同的自适应定向性，和在形成自适应定向性后分集合并信号而输出一个解调信号。在这种情况下，使用对所有阵列公共的一个决定误差信号控制自适应加权。
根据本发明的第一个实施例的自适应天线接收装置的接收和解调部分包括L(L是一个正整数)个路径接收部分1-1到1-L，分别提供给多路径的路径。L个路径接收部分的每一个都向两个天线阵列31-1-1到31-1-N和31-2-1到31-2-N输入两组与天线相应的解扩展信号。接收和解调部分另外包括一个组合单元9，一个判定单元10，一个开关11，和一个减法器12，它们对各路径接收部分1-1到1-L是公共的。
路径接收部分1-1到1-L具有同样的电路结构并执行同样的操作。因此，下面说明路径接收部分1-1。
路径接收部分1-1包括波束形成器2-1-1和2-2-1，信道估计部分3-1-1和3-2-1，复共轭计算部分4-1-1和4-2-1，乘法器5-1-1和5-2-1，规范化部分6-1-和6-2-1，和乘法器7-1-1和7-2-1，它们分别被提供给两个天线阵列31-1-1到31-1-N和31-2-1到31-2-N。同样，路径接收部分1-1另外包括天线加权自适应控制部分8-1，它对各个阵列是公共的。
波束形成器2-1-1使用对一个用户特别的和自适应产生的天线加权以产生天线的方向性。波束形成器2-1-1使用天线方向性变换路径#1和阵列31-1的与天线相应的解扩展信号#1-1到#1-N以产生一个路径#1的与路径相应的波束形成器信号。波束形成器2-2-1对路径#1和阵列31-2的与天线相应的解扩展信号#2-1到#2-N执行和波束形成器2-1-1同样的操作。
信道估计部分3-1-1根据波束形成器2-1-1的与路径相应的波束形成器信号估计路径#1的传输路径以产生一个信道估计信号。信道估计部分3-2-1对路径#1和阵列31-2的与路径相应的波束形成器信号执行和信道估计部分3-1-1同样的操作。
复共轭计算部分4-1-1执行对路径#1和阵列31-1的信道估计信号的复共轭的计算操作。复共轭计算部分4-2-1对路径#1和阵列31-2的传输路径信号执行和复共轭计算部分4-1-1同样的操作。
乘法器5-1-1把从波束形成器2-1-1来的与路径相应的波束形成器信号和从复共轭计算部分4-1-1来的信道估计信号的复共轭相乘，以修正路径#1和阵列31-1的相位改变。此时，乘法器5-1-1执行最大比率组合加权操作。最大比率组合是一种加权和组合，以使SINR(信号功率对干扰噪声功率的比率)在组合后成为最大的方法。这样就产生一个路径#1和阵列31-1的与路径相应的解调信号。乘法器5-2-1对路径#1和阵列31-2的与路径相应的波束形成器信号和从复共轭计算部分4-2-1来的复共轭执行和乘法器5-1-1同样的操作。这样就产生一个路径#1和阵列31-2的与路径相应的解调信号。
组合单元9为进行路径组合把从乘法器5-1-1到5-1-L和5-2-1到5-2-L来的所与路径相应的解调信号相加。此时，组合单元9对各阵列31-1和31-2执行分集合并。这样，就输出一个用户解调信号。
判定单元10根据解调信号确定具有高用户传输概率的传输信号。
开关11在存在已知参考信号时选择已知参考信号作为参考信号，在不存在任何已知参考信号时选择判定单元10的输出作为参考信号。
减法器12从参考信号中减去解调信号并产生一个决定误差信号。由减法器12产生的决定误差信号被分配到路径接收部分1-1到1-L。
规范化部分6-1-1对由信道估计部分3-1-1估计的信道估计信号执行格式化操作以产生一个路径#1和阵列31-1的定标信号。规范化部分6-2-1对路径#1和阵列31-2的信道估计信号执行和规范化部分6-1-1同样的操作。这里，可以省略规范化部分6-1-1到6-1-L和6-2-1到6-2-N以减少运算量。
乘法器7-1-1把决定误差信号和规范化部分6-1-1产生的定标信号相乘以产生一个误差信号。乘法器7-2-1对决定误差信号和规范化部分6-2-1产生的定标信号执行和乘法器7-1-1同样的操作。
天线加权自适应控制部分8-1接收路径#1和阵列31-1和31-2的与天线相应的解扩展信号#1-1到#1-N和#2-1到#2-N，和从乘法器7-1-1和7-2-1来的误差信号。然后，天线加权自适应控制部分8-1使用接收到的与天线相应的解扩展信号和接收到的误差信号自适应地更新天线加权。在天线加权自适应控制部分8-1到8-L中，一般使用最小均方差(MMSE)控制。在MMSE控制中，执行控制，使接收SINR最大化，和引导波束定向性到一个希望的用户信号。作为第一实施例中所示的使用误差信号的自适应更新算法，LMS(最小均方)算法和RLS(递归最小平方)算法是公知的。例如，当使用LMS算法时天线加权w(1，n)(1是路径号码，n是码元编号)对各阵列31-1和31-2是共同的，并按照下式更新：
w(1，n+1)
＝w(1，n)+μ[r1(1，n)e1*(1，n)
+r2(1，n)e2*(1，n)]
式中，r1(1，n)和r2(1，n)分别表示阵列31-1和31-2以及路径的解扩展信号，e1*(1，n)和e2*(1，n)表示在对阵列和路径的相位改变的逆修正后误差信号的复共轭，而μ表示LMS算法中的步长。在第一实施例中，可以应用上述自适应更新算法中的任选一个。
图4是显示图3的路径#1的波束形成器2-1-1的电路结构的方框图。参考图4，波束形成器2-1-1包括复共轭计算部分21-1-1到21-1-N，乘法器22-1-1到22-1-N和组合单元23-1。复共轭计算部分21-1-1到21-1-N执行路径#1的天线加权的复共轭计算操作以产生复共轭加权。乘法器22-1-1到22-1-N分别把路径#1的与天线相应的解扩展信号和天线加权的复共轭加权相乘。组合单元23-1把乘法器22-1-1到22-1-N的各输出相加。应该注意，虽然没有表示出来，但是波束形成器2-1-2到2-1-L、2-2-1到2-2-L的电路结构和上述波束形成器2-1-1相同。
图5是显示根据本发明的第二实施例的自适应天线接收装置的电路结构的方框图。参考图5，根据本发明的第二实施例的自适应天线接收装置具有和图3所示根据本发明的第一实施例的自适应天线接收装置同样的电路结构，除了在组合前使用与路径相应的波束形成器信号产生或检测误差信号2外。与第一实施例中相同的部件分配同样的参考数字。
根据本发明的第二实施例的自适应天线接收装置的接收和解调部分包括L个路径接收部分1-1到1-L，分别提供给多路径的路径。L个路径接收部分的每一个输入两组与天线相应的解扩展信号。同样，接收和解调部分另外包括一个组合单元9，一个判定单元10和一个开关11，它们对各路径公共提供。第一实施例中的减法器12被省略。
路径接收部分1-1到1-L具有同样的电路结构和执行同样的操作。因此，下面说明路径接收部分1-1。
路径接收部分1-1包括波束形成器2-1-1和2-2-1，信道估计部分3-1-1和3-2-1，复共轭计算部分4-1-1和4-2-1，乘法器5-1-1和5-2-1，规范化部分6-1-1和6-2-1，乘法器7-1-1和7-2-1，和乘法器13-1-1和13-2-1，它们分别提供给阵列31-1和31-2。同样，路径接收部分1-1另外包括一个天线加权自适应控制部分8-1，其为各子阵列共用。
波束形成器2-1-1执行和波束形成器2-2-1同样的操作。波束形成器2-1-1使用对一个用户特定的和对各子阵列共同的自适应产生的天线加权，并接收具有天线定向性的与天线相应的解扩展信号#1-1到#1-N以产生一个与路径相应的波束形成器信号。
信道估计部分3-1-1执行和信道估计部分3-2-1同样的操作。信道估计部分3-1-1根据波束形成器2-1-1的与路径相应的波束形成器信号估计路径#1和阵列31-1的一个传输路径，以产生一个信道估计信号。
复共轭计算部分4-1-1执行和复共轭计算部分4-2-1同样的操作。复共轭计算部分4-1-1对路径#1和阵列31-1的信道估计信号执行复共轭计算操作。
乘法器5-1-1执行和乘法器5-2-1同样的操作。乘法器5-1-1把从波束形成器2-1-1来的与路径相应的波束形成器信号和从复共轭计算部分4-1-1来的信道估计信号的复共轭相乘，以修正路径#1和阵列31-1的相位改变。此时，乘法器5-1-1执行最大比率组合的加权操作。最大比率组合是一种加权和组合以使得SINR(信号功率对干扰噪声功率的比率)在组合后成为最大的方法。这样，就输出路径#1和阵列31-1的与路径相应的解调信号。类似地乘法器5-2-1输出路径#1和阵列31-2的与路径相应的解调信号。
组合单元9把从乘法器5-1-1到5-1-L和5-2-1到5-2-L来的所有与路径相应的解调信号相加以进行路径组合。此时，组合单元9对所有阵列31-1和31-2执行分集合并。这样，就输出一个用户解调信号。
判定单元10根据解调信号确定一个具有高传输概率的传输信号。
开关11在存在已知参考信号时选择该已知参考信号作为参考信号，在不存在任何已知参考信号时选择判定单元10的输出作为参考信号。开关11分配该参考信号到路径接收部分1-1到1-L。
规范化部分6-1-1执行和规范化部分6-2-1同样的操作。规范化部分6-1-1对由信道估计部分3-1-1估计的信道估计信号执行规范化操作以产生一个定标信号。这里，规范化部分6-1-1到6-1-L，和6-2-1到6-2-L可以省略以减少运算量。
乘法器7-1-1执行和乘法器7-2-1同样的操作。乘法器7-1-1把参考信号和定标信号相乘以产生一个定标参考信号。
减法器13-1-1执行和减法器13-2-1同样的操作。减法器13-1-1从由乘法器7-1-1输出的定标参考信号中减去从波束形成器2-1-1输出的与路径相应的波束形成器信号而产生一个误差信号。
天线加权自适应控制部分8-1接收路径#1与阵列31-1和32-1的与天线相应的解扩展信号#1-1到#1-N和#2-1到#2-N，和从乘法器7-1-1和7-2-1来的误差信号。然后，天线加权自适应控制部分8-1使用与天线相应的解扩展信号和减法器13-1-1与13-2-1的所有误差信号自适应地更新公共的天线加权。在天线加权自适应控制部分8-1到8-L中，一般使用MMSE控制。在MMSE控制中，执行控制使接收SINR最大化，和指导波束定向性给一个希望的用户信号。作为使用第二实施例中所示决定误差信号的自适应更新算法，LMS(最小均方)算法和RLS(递归最小平方)算法是公知的。当使用LMS算法时更新各子阵列公共的天线加权的方法和图3中所示本发明的第一实施例的相同。
在本发明的第一和第二实施例中，使用对各路径特定的天线加权。然而，也设计出了执行自适应控制来使用对各路径公共的天线加权的方法。电路结构在日本公开的专利申请(JP-A-特开平11-055216)中进行了详细说明。可以把本发明应用于该电路结构。例如，当使用LMS算法时，对阵列和对路径公共的天线加权w(n)(n是一个码元编号)按照下式更新：
w(n+1)＝w(n)+μ∑[r1(1，n)e1*(1，n)
+r2(1，n)e2*(1，n)]
式中，r1(1，n)和r2(1，n)分别表示阵列和路径的解扩展信号，e1*(1，n)和e2*(1，n)表示在阵列和路径的相位改变的逆修正后误差信号的复共轭，而μ表示LMS算法中的步长，∑表示对1＝1到L累加。
同样，本发明的第一和第二实施例中说明了两个阵列31-1和31-2的电路结构实例。然而，本发明可以应用于任选数目的阵列(两个或更多)。此外，在图3所示阵列天线布置中，形成其中衰落独立的天线阵列以分开阵列。然而，通过使用极化的电磁辐射阵列天线如垂直极化阵列和水平极化阵列，可以形成其内衰落独立的天线阵列。在这种场合，其电路结构和效果和所述实施例相同，而包含在本发明中。
以这种方式，CDMA信号由多个其内衰落独立的天线阵列接收。使用对各阵列天线的解扩展信号公共的天线加权形成定向性。通过使用阵列的所有误差信号控制公共的天线加权，可以实现极好的自适应控制特性。
特别地，在衰落严重的环境中，即使当一个天线阵列的信号衰减，而使得不能得到误差信号时，也可以根据其它天线阵列带有较大信号级的信号组合该误差信号。因此，可以实现稳定的自适应控制而不影响衰落。
如上所述，根据本发明，在通过多个其内衰落独立的天线阵列接收码分多址信号的自适应天线接收装置中，定向性可以通过使用各天线阵列的解扩展信号的公共天线加权形成，该公共天线加权可以通过使用对天线阵列的所有的误差信号控制。因此，可以实现极好的自适应控制特征。

Claims (15)

1.一种子阵列天线结构的自适应天线接收装置，包括：
多个接收部分，每个接收部分被提供给相应的一个路径，以利用所有相应子阵列公共的自适应加权，根据所述相应路径和所有所述相应子阵列的与路径相应的解扩展信号，产生所述相应路径和所有所述相应子阵列的与路径相应的解调信号；
组合单元，它将所有所述子阵列上和所有所述路径上的所述与路径相应的解调信号组合，以产生组合的解调信号；
其中，所述的多个接收部分的每一个包括：
多个波束形成器，每个波束形成器使用所述相应子阵列的所述自适应加权根据所述相应路径和所有所述相应子阵列的所述与路径相应的解扩展信号，产生一个所述相应子阵列的与路径相应的波束形成器信号；
多个相位改变修正部分，每个相位改变修正部分被提供给所述多个波束形成器中的一个，它根据所述相应子阵列的所述与路径相应的波束形成器信号计算一个信道估计信号，并根据所述信道估计信号对所述相应子阵列的所述与路径相应的波束形成器信号执行相位改变修正，以产生所述相应子阵列的所述与路径相应的解调信号；
加权自适应控制部分，它被提供给所述多个波束形成器以根据所述相应路径和所有所述子阵列的所述与路径相应的解扩展信号和误差信号，向所述的多个波束形成器提供所述自适应加权，所述误差信号表示所述组合的解调信号与一个确定的传输信号或一个已知的参考信号之间的差别。
2.根据权利要求1的自适应天线接收装置，其中，所述多个相位改变修正部分的每一个包括：
信道估计部分，它根据所述与路径相应的波束形成器信号估计所述信道估计信号；
修正值计算单元，它根据所述信道估计信号计算出修正值；
相位修正乘法器，它把所述与路径相应的波束形成器信号和所述修正值相乘，以产生所述与路径相应的解调信号。
3.根据权利要求1或2的自适应天线接收装置，另外包括：
判定单元，它根据所述解调信号确定一个所述决定的传输信号；
开关部分，它从所述决定的传输信号和所述已知参考信号中选择一个作为参考信号；
减法器，它从所述参考信号中减去所述组合的解调信号而产生一个减结果信号；
其中，所述多个接收部分的每一个另外包括：
误差信号产生部分，它把所述减结果信号和所述信道估计信号或从所述信道估计信号得到的一个定标数据信号相乘，以产生和提供所述误差信号给所述加权自适应控制部分。
4.根据权利要求3的自适应天线接收装置，其中，所述多个接收部分的每一个另外包括规范化部分，它根据所述信道估计信号产生所述定标数据信号。
5.一种子阵列天线结构的自适应天线接收装置，包括：
多个接收部分，每个接收部分被提供给相应的一个路径，以利用所有相应子阵列公共的自适应加权，根据所述相应路径和所有所述相应子阵列的与路径相应的解扩展信号，产生所述相应路径和所有所述相应子阵列的与路径相应的解调信号；
组合单元，它将所有所述子阵列上和所有所述路径上的所述与路径相应的解调信号组合，以产生组合的解调信号；
其中，所述多个接收部分的每一个包括：
多个波束形成器，每个使用所述相应子阵列的所述自适应加权根据所述相应路径和所有所述相应子阵列的所述与路径相应的解扩展信号产生一个所述相应子阵列的与路径相应的波束形成器信号；
多个相位改变修正部分，每个相位改变修正部分被提供给所述多个波束形成器中的一个，它根据所述相应子阵列的所述与路径相应的波束形成器信号计算信道估计信号，并根据所述信道估计信号对所述相应子阵列的所述与路径相应的波束形成器信号执行相位改变修正，以产生所述相应子阵列的所述与路径相应的解调信号；
加权自适应控制部分，它被提供给多个波束形成器，以根据所述相应路径和所有所述子阵列的所述与路径相应的解扩展信号和误差信号给所述多个波束形成器提供所述自适应加权，所述误差信号表示所述相应子阵列的所述与路径相应的波束形成器信号和相应于一个确定的传输信号或一个已知的参考信号的定标信号之间的差别。
6.根据权利要求5的自适应天线接收装置，其中，所述多个相位改变修正部分的每一个包括：
信道估计部分，它根据所述与路径相应的波束形成器信号估计所述信道估计信号；
修正值计算单元，它根据所述信道估计信号计算一个修正值；
相位修正乘法器，它把所述与路径相应的波束形成器信号和所述修正值相剩以产生所述与路径相应的解调信号。
7.根据权利要求5或6的自适应天线接收装置，另外包括：
判定单元，它根据所述解调信号确定所述决定的传输信号；
开关部分，它根据从所述决定的传输信号和所述已知参考信号中选择一个作为参考信号，
其中，所述多个接收部分的每一个另外包括：
定标信号产生部分，它把所述参考信号和所述信道估计信号或从所述信道估计信号得到的一个定标数据信号相乘以产生所述定标的信号；和
减法器，它从所述定标信号中减去所述相应子阵列的所述与路径相应的波束形成器信号，以产生所述误差信号并提供给所述加权自适应控制部分。
8.根据权利要求7的自适应天线接收装置，其中，所述多个接收部分的每一个另外包括规范化部分，它根据所述信道估计信号产生所述定标数据信号。
9.根据权利要求1的自适应天线接收装置，其中，在所述子阵列中衰落是独立的。
10.一种根据码分多址(CDMA)信号解调一个组合的解调信号的方法，所述方法包括步骤：
(a)根据由所有相应子阵列接收的所述CDMA信号而得到的信号产生相应的一个路径和所有所述的相应子阵列的与路径相应的解扩展信号；
(b)根据所述与路径相应的解扩展信号，使用所有所述相应子阵列公共的自适应加权产生所述相应路径和所有所述相应子阵列的与路径相应的波束形成器信号；
(c)根据所述波束形成器信号产生所述相应子阵列的与路径相应的解调信号；
(d)在所有所述路径和所有所述子阵列上组合所述与路径相应的解调信号，产生所述组合的解调信号；
其中，所述(c)产生步骤包括步骤：
根据所述相应子阵列的所述与路径相应的波束形成器信号，估计所述相应子阵列的传输路径以产生所述相应子阵列的信道估计信号；
根据所述相应子阵列的所述信道估计信号计算所述相应子阵列的一个相位改变修正信号；
根据所述相应子阵列的所述与路径相应的波束形成器信号和所述相应子阵列的所述相位改变修正信号，产生所述相应子阵列的所述与路径相应的解调信号。
11.根据权利要求10的方法，其中，所述(b)产生步骤包括步骤：
(e)根据所述相应路径和所有所述相应子阵列的所述与路径相应的解扩展信号和误差信号，产生所述自适应加权，所述误差信号表示所述组合的解调信号与一个决定的传输信号或一个已知参考信号之间的差别。
12.根据权利要求11的方法，其中，所述(e)产生步骤包括步骤：
根据所述组合的解调信号确定一个传输信号；
从所述传输信号和所述已知参考信号中选择一个作为参考信号；
从所述参考信号中减去所述组合的解调信号以产生相减结果信号；
把所述减结果信号和所述信道估计信号或从所述信道估计信号得到的一个定标数据信号相乘，以产生所述误差信号。
13.根据权利要求10的方法，其中，所述(b)产生步骤包括步骤：
(f)根据所述相应路径和所有所述相应子阵列的所述与路径相应的解扩展信号和一个误差信号产生所述自适应加权，所述误差信号表示所述相应子阵列的所述与路径相应的波束形成器信号和与决定的传输信号或已知参考信号相应的定标信号之间的差别。
14.根据权利要求13的方法，其中，所述(f)产生步骤包括步骤：
根据所述组合的解调信号确定所述决定的传输信号；
从所述决定的传输信号和所述已知参考信号中选择一个作为参考信号；
把所述参考信号和所述信道估计信号或从所述信道估计信号得到的定标数据信号相乘；
从所述定标信号中减去所述相应子阵列的所述与路径相应的波束形成器信号，以产生所述误差信号。
15.根据权利要求12或14的方法，其中，所述(b)产生步骤另外包括步骤：
根据所述信道估计信号产生所述定标数据信号。
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