CN101185356A - 天线阵列方向图畸变的减轻 - Google Patents

Abstract

本发明的至少一种特征提供了用自适应或指向性天线执行一点到多点传输，同时减轻天线方向图畸变的方法。通常，不将相同波形发送给两个或更多个接收机，而将信息承载信号变换成两个不同的去相关波形且将每个去相关波形发射给不同接收机。一种实现中，信息承载信号被变换成两个去相关信号(S1(t)，S2(t))，以使其互相关或信息承载信号的自相关为0或非常小。这种去相关，可通过发送第一信号给第一接收机(104)同时将射频频谱为第一信号的频谱翻转形式的第二信号发送给第二接收机(106)来实现。另一种实现中，第一信号被发射给第一接收机(104)，且还带有一定时延地发射给第二接收机(106)。

Description

天线阵列方向图畸变的减轻

基于35 U.S.C.§119要求优先权

本专利申请要求2005年3月29日提交题为“Antenna Array PatternDistortion Mitigation”的临时申请第60/666,413号的专利的优先权，该申请已经被转让给本发明的申请人，因此被并入本文中以作参考。

背景技术

有多种特征适合指向性(directional)和/或自适应(adaptive)天线。至少一种实现适合一种方法、系统和设备用于在减轻天线方向图畸变(antenna pattern distortion)的情况下向两个接收机发送相同的信号。

指向性和(或)自适应天线被典型地用于将信号的发射指向所需的方向。当被用于现代通信系统时，这些类型的天线比全向天线有很多优点。在发送和接收信息负载信号时这些优点都会发生。在信号发射的过程中，辐射能量向接收机所在位置的方向性集中极大的增加了单位发送功率的接收功率总量。这通常改进了发射机到接收机链路的质量并允许更高速度的信息传输。对于恒速发射，这种的下层链路的改进使发射功率减小成为可能，从而可使用较小且便宜的功率放大器。指向性发射还对动力的经济性有利，而在电池供电设备中动力的经济性是关键的考虑因素。此外，在干扰受限系统中，指向预定接收机的功率集中减小了由于发射机对系统其它部分的干扰，从而增加了其总体容量。

指向性天线通常以加权天线元件阵列的方式实现，这种方式根据使用的权值向量产生不同的方向图(pattern)。通常情况下，接收机和/或发射机可对这些加权天线应用任意权值向量。指向性天线的一类是波束切换天线(beam switch antenna)，其可被认为是可用有限个预定向量集来加权的天线阵列。这些预定向量集通常将产生的天线波束指向不同的空间方向。

在多数现代蜂窝和(或)无线通信系统中，有时会发生相同的信息从一个单点发送到多个接收机的情况。如(a)当从中央基站到多个用户终端使用广播通道时，和/或(b)当特定的用户的发送信息被多个基站解调时(例如，在当用户终端从其当前的服务基站切换(switch)到一个新的基站的转接(handoff)过程)都属于这种情况。由于前面提及的原因，在这些一点对多点传输中使用天线阵列是必需的。

通常情况是，每个单个实体(如基站或用户终端)发射一个已知的参考信号(通常被称为导频)，以方便接收端的解调过程。例如，用户终端可以利用给定基站的导频信号找到能形成与该基站通信的最佳天线方向图的权值向量。在这种情况下，如果将单独地向多个接收机中的每一个发送，那么要调适到多点的传输的一种方法是找到最佳天线方向图，然后尝试通过所有单独方向图的和来合成总的方向图。这种组合方向图可用在一点对多点的传输中。

在生成用以将相同信号发射给多个接收机的天线方向图时，会引起天线方向图的畸变。即，通过将相同信号发射给多个承载者(carrier)，会发生使一点到多点传输衰变的不需要的传输畸变和抵消。

发明内容

一种实施方式给出了减轻在发送给多个接收机的信号中的天线阵列方向图畸变的方法，包括以下步骤：(a)选择第一信号和第二信号，它们是第三信号的去相关形式(decorrelated version)，(b)将第一信号发射给第一接收机，(c)将第二信号发射给第二接收机。选择第一信号和第二信号的过程包括选择两个信号使其互相关(cross-correlation)约为0或非常小。这种互相关可通过以下步骤来获得(a)第一和第二编码的选择过程应使选出互不相同的编码，(b)将第一编码应用到第三信号以生成第一信号，(c)将第二编码应用到第三信号以生成第二信号。第二编码可以是第一编码的频谱翻转形式(spectrum-invertedversion)。另外，第一和第二信号的选择包括(a)选择第一编码为第二编码的时延(time-delayed)或时间反转(time-reversed)形式，(b)将第一编码应用到第三信号以生成第一信号，(c)将第二编码应用到第三信号以生成第二信号。第一和第二信号可以不同的指向性波束发射。

另一种实施方式提供了用于减轻在发射给多个接收机的信号中的天线阵列方向图畸变的设备，包括：(a)生成均为第三信号的去向关形式(version)的第一和第二信号的装置，(b)用不同波束将第一和第二信号发射给不同接收机的装置。生成第一信号和第二信号的装置可包括(a)选择互不相同(如时延、时间反转等)的第一和第二多项式(polynomial)的装置，(b)将第一多项式应用到第三信号以生成第一信号的装置，和(c)将第二多项式应用到第三信号以生成第二信号的装置。

另一种实施方式给出了一个机器可读的介质，其包括可由处理器执行的指令，用于减轻在发射给多个接收机的信号中的天线阵列方向图畸变。当指令被处理器执行时，使处理器执行的操作包括：(a)生成信息承载信号，(b)生成第一信号和第二信号，它们都是第三信号的去相关形式，和(c)将第一信号和第二信号发射给不同的接收机。

还有另一种实施方式给出了一个无线发射机，包括(a)可配置的指向性天线，(b)与指向性天线通信耦合的处理电路，用于配置天线和处理通过指向性天线发出的信号，其中处理电路被配置成(1)生成均为第三信号的去相关形式的第一信号和第二信号，(2)将第一信号发射给第一接收机，(3)将第二信号发射给第二接收机。

第一信号和第二信号可用以下任一种方法生成(a)选择互不相同的第一和第二编码，(b)选择第一编码为第二编码的时延形式，或(c)选择第一编码为第二编码的时间反转形式。存储设备可与处理电路通信耦合，用于存储配置指向性天线所用的值。发射机可将指向性天线配置成(a)利用第一波束将第一信号发射给第一接收机，(b)利用第二波束将第二信号发射给第二接收机，以启动第一接收机和第二接收机之间的转接(handoff)过程。发射机可被安装在移动的航空器上，且第一和第二接收机可以是静止的。

处理电路进一步被配置成在与第二接收机间的链路建立后立即将通信转移到第二接收机。处理电路也可被配置成在与第二接收机间的链路建立后立即终止与第一接收机的通信。此外，处理电路还可被配置成在多个波束上搜索来自各接收机的导频信号。发射机可包括与处理电路通信耦合的第二天线，该第二天线可选地被激活以搜索其它接收机的存在。

还有另一种实施方式给出了一种接收信号的方法，包括以下步骤：(a)接收来自无线发射机的多个信号的其中之一，(b)使用频谱翻转码(spectrum inversion code)、时移码(time shifting code)或时间反转码(time reversal code)来解调一个或多个信号。该方法进一步还包括以下步骤：(a)通知无线发射机一个或多个信号已被正确接收，(b)接收来自无线发射机的信号或指示应如何对一个或多个信号进行解调带外信号。

本发明的一个实例还提供了一个微处理器，包括用于接收信息承载信号的输入接口，被配置成生成均为信息承载信号的去相关形式的第一信号和第二信号的电路，用于发送第一信号和第二信号给发射天线的输出接口。电路还可进一步被配置成将天线从第一方向切换到第二方向以使第一信号从第一方向发射、第二信号从第二方向发射。第一和第二信号可通过以下任一种方法生成：(a)选择互不相同的第一和第二编码，(b)选择第一编码为第二编码的时延形式，或(c)选择第一编码为第二编码的时间反转形式。然后，该电路将第一编码应用到信息承载信号以生成第一信号，将第二编码应用到信息承载信号以生成第二信号。

附图说明

图1示出了当将同一信号发射到两个不同接收机时，发射机减轻天线方向图畸变情况下的特征。

图2是描述通过对信号应用不同编码生成不同信号序列，来减轻天线方向图畸变的方案的框图。

图3示出了根据一种实施方式，一个信号如何被变换成两个去相关信号。

图4示出了根据一种实时方式，在没有预先知道信号的情况下在一点到多点传输中用于减轻方向图畸变的方案的框图。

图5示出了根据图4的方案，一个信号如何被变换成两个去相关信号。

图6示出了典型的自相关函数，该函数可被用于根据一个实例选择一个适当的时延以调节(decorate)两个信号。

图7示出了根据一种实施方式，执行从第一接收机到第二接收机的传输转接的同时减轻天线方向图畸变的方法。

图8显示了一个用于减轻天线阵列方向图畸变的装置实例。

具体实施方式

在下面的描述中，将给出具体细节以提供对各实施例的理解。然而，本领域技术人员可以理解，不用这些具体细节各实施例也能被实施。例如，可以框图的形式来显示电路，以便不会因为不必要的细节而使各实施例晦涩难懂。在其它实例中，可详细描述已知的电路、结构和技术，以便不会使各实施例晦涩难懂。

还需要注意，各实施例可使用由流程图、作业图、结构图或框图来描述的处理进行介绍。尽管流程图将操作描述为顺序的处理，但是很多操作可以并行或并发执行。另外，各操作的顺序可被重新排列。一个处理在其操作完成时即终止。一个处理对应于一种方法、一个函数、一个过程(procedure)、一个子例行程序(subroutine)、一个子程序(subprogram)等。当一个处理对应于一个函数时，该处理的终止对应于该函数返回至调用函数或主函数。

此外，存储介质可表示一个或多个用于存储数据的装置，包括只读存储器(ROM)，随机存取存储器(RAM)，磁盘存储介质，光存储介质，闪存装置和(或)其他存储信息的机器可读的介质。术语“机器可读介质”包括但不局限于便携式或固定的存储装置、光存储装置、无线信道和其它各种能够存储、包含或承载指令和(或)数据的介质。

此外，实施例可通过硬件、软件、固件、中间件(middleware)、微码或其任意组合来实现。当使用软件、固件、中间件或微码来实现时，执行所需任务的程序代码或代码段可被存储在机器可读的介质中，如存储介质或其他存储器中。处理器可执行必要的任务。代码段表示过程、函数、子程序、程序、例行程序(routine)、子例行程序、模块、软件包、类，或指令、数据结构或程序语句的任意组合。一个代码段可通过传递和/或接收信息、数据、自变数、参数或内存内容而与另一个代码段或硬件电路耦合。信息、自变数、参数、数据等可通过任意适当的方式(包括共享内存、消息传递、令牌传递、网络传输等)被传递、转发(forward)或发送。

在很多应用中，通常需要发射机从与第一接收机通信切换到与第二接收机通信。例如，当发射机移动时(如当被安装在航空器上时)，它会距第一接收机越来越远，而距第二接收机越来越近。在这种情况下，发射机将其通信链路从连接到第一接收机改变为连接到第二接收机。这种转接通常需要在没有明显延迟或丢失已发射信息的情况下完成。完成这种转接的一种方式是在转接过程中的一段时间内同时与第一接收机和第二接收机通信。在转接的过程中，发射机可发射相同的信号给第一和第二接收机。然而，当发射机使用自适应或指向性天线时，将相同信号发射给两个接收机可造成不必要的天线方向图畸变。

一个特征提供了使用自适应或指向性天线执行一点到多点传输、同时减轻天线方向图畸变的方式。通常情况下，并非将相同的波形发射给两个接收机，而是将信息承载信号变换成两个不同的波形且将每个波形发射给不同的接收机。这种概念可以扩展到容纳多于两个的接收机。

另一个特征将信息承载信号s(t)变换成两个去相关的信号s₁(t)和s₂(t)，使它们两个的互相关ρ为0或非常小。通过使信号s₁(t)和s₂(t)去相关，天线方向图畸变被减轻或消除。

本发明如何实现这种去相关的一个实例是通过发送第一信号s₁(t)给第一接收机的同时发送第二信号s₂(t)给第二接收机，其中第二信号的射频频谱为s₁(t)频谱的翻转形式。

如何实现这种去相关的另一个实例是通过发送第一信号s₁(t)给第一接收机的同时发送第二信号s₂(t)给第二接收机，在信号s₁(t)和s₂(t)之间有一个时间延迟Δ，其中s₁(t)和s₂(t)是相同的信号s(t)，且s₂(t)＝s₁(t)-Δ。通过确定或估计s(t)的自相关的零值点，可以选出适当的时间延迟Δ。

考虑一个发射机单元，具有M根天线的阵列(其中M为正整数)，向单个期望的接收机发射信息承载信号或波形s(t)。为了将信号s(t)发射给期望的接收机，发射机应知道一个适当的天线阵列权值向量

阵列权值向量

可被用于配置发射机上的自适应或指向性天线，包括波束切换天线，以将信号s(t)的传输指向期望的接收机。定义信号的载波频率为f₀。空间坐标变量定义为

且阵列天线分量的空间坐标为 ${\stackrel{\→}{x}}_m\∀m\∈\{1...M\}.$ 定义发射机的天线阵列权值向量要素为 $\stackrel{\→}{w}\≡[w_1,w_2,...,w_M].$

典型地，信号或波形s(t)的M个副本被生成，信号s(t)的每个副本使用对应的权值向量w_i来加权并在使用M个天线分量端口的其中一个发送前使用载波频率f₀进行调制。在位置来自不同天线的时变信号加起来产生一个时空的(spatiotemporal)波形。能以复数的符号(notation)将该时空波形估算并表示为如下函数：

$y(t,\stackrel{\→}{x})\≈e^{j2\mathrm{\π}{f}_{0}t}s(t-\mathrm{\τ})\underset{m=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{w}_m{e}^{-j2\mathrm{\π}{f}_0\frac{|\stackrel{\→}{x}-{\stackrel{\→}{x}}_m|}{c}}---\left(1\right)$

其中，c为光速，t为恒定延迟。令 $W(\stackrel{\→}{x},\stackrel{\→}{w})\≡\underset{m=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{w}_m{e}^{-j2\mathrm{\π}{f}_0\frac{|\stackrel{\→}{x}-\stackrel{\→}{x_m}|}{c}}$ 可以简化该符号。

向位置

放射的能量可取期望值

术语“期望值”、“期望”和“预期数值(expectancy)”被用在概率论中表示事情发生的可能性。波形s(t)的期望值E_s(t)(对该分析来说，可被认为是一个广义静态随机过程)可被表示为

$E_{s\left(t\right)}\left\{{\left|y(t,\stackrel{\→}{x})\right|}^2\right\}={\mathrm{\σ}}_s^2{\left|W(\stackrel{\→}{x},\stackrel{\→}{w})\right|}^2\≡{\mathrm{\σ}}_s^{2}P(\stackrel{\→}{x},\stackrel{\→}{w})---\left(2\right)$

其中，σ_s ²是波形s(t)的平均功率。严格地说，发射的波形应是循环平稳的(cyclostationary)。然而，因该分析起见，这不影响结果。

量

由权值向量分量

控制，如等式(2)所示。除了归一化因子(normalization factor)之外，也相当于天线方向图的传统定义。

图1示出了当相同信号被发射给两个不同接收机104和106时，发射机102减轻天线方向图畸变的特征。在有的实施方式中，相同信息发射给两个不同接收机104和106的情况可发生在当发射机102逐渐远离第一接收机104并切换或转接到附近的第二接收机106时。然而，本发明可在多种系统中被实现，而不仅仅是在转接情况下。在有的情况下，接收机104和/或106静止而发射机102移动，在其它的情况下接收机104和(或)106移动而发射机102静止，还有的其它情况下接收机104和/或106及发射机102都为静止的或都在移动。

发射机102可以多种方式来确定从第一发射机104切换到第二发射机106。例如，发射机102可或者周期性地或者在需要的时候扫描来自接收机的导频或信标(beacon)信号。发射机102可通过比较导频信号的强度来切换到具有最高导频信号强度的接收机。在一种实施方式中，在当前接收机的信号强度降到低于预定阈值水平以下时，发射机102可切换接收机。

发射机102包括自适应或指向性天线来分别将指向性传输108和110发送给接收机104和106。发射机102可包括、生成或检索(retrieve)天线阵列权值向量

其可被用于根据需要配置自适应天线。天线阵列权值向量可被预定义或由发射机102匆匆地计算出来。发射机102可包括存储器或数据存储装置用于存储天线阵列权值向量

发射机102也可包括处理单元或电路，被配置成处理待发送的信号和/或用合适的权值向量

设置天线并通过天线将信号s(t)发射出去。例如，发射机可生成待发射信号的M个副本，使用相应的权值向量wi对信号的每个副本进行加权并将信号的每个加权副本通过M个天线分量端口中的每一个发射出去。

在发射机102处，自适应或指向性天线的使用具有将波束聚焦到期望的接收机、减少传输所需能量并减轻不必要的干扰的优点。这使得与全向天线相比，在吞吐量上有提高。例如，对于由基站发出的等量的能量，指向性天线可实现的前向链路(基站到接收机)吞吐量是全向天线的两倍或更多。对于由接收机发出的等量的能量，指向性天线可获得比全向天线高30％到40％的反向链路(接收机到基站)吞吐量。

在一种实施方式中，发射机102获得两个权值向量和

来分别与接收机104和106通信。相同的信号s(t)被发射给两个接收机，记为s₁(t)和s₂(t)。两个信号s₁(t)和s₂(t)经过上述的类似处理以使在每个天线分量上的电压为：

$v_m\left(t\right)=(s_1\left(t\right)w_{1,m}+s_2\left(t\right)w_{2,m})e^{j2\mathrm{\π}{f}_{0}t}$

通过得到等式(2)的相同的简化，s₁(t)和s₂(t)的预期值(E)被定义为

其中σ₁ ²和σ₂ ²分别为s₁(t)和s₂(t)的平均功率。

ρ＝E{s₁(t)s₂(t)^*}表示信号s₁(t)和s₂(t)的相关性。

运算符(.)^*表示复共轭。

以上的等式(3)表示期望的能量放射方向图，定义为

${\mathrm{\σ}}_1^2{P}_1(\stackrel{\→}{x},\stackrel{\→}{w})+{\mathrm{\σ}}_2^2{P}_2(\stackrel{\→}{x},\stackrel{\→}{w})$

畸变项为：

应注意畸变项是与ρ成比例的。

天线发射方向图(由等式(3)表示)并非是能用的最好一个，因为从一个发射波束108到另一个发射波束110有潜在的能量泄露。从一个发射波束108到另一个110的泄露降低了发出信号的质量。

由于相同信号s(t)被发射给接收机104和106，记为s₁(t)和s₂(t)，这表示互相关 $(\mathrm{\ρ}={\mathrm{\σ}}_s^2)$ 取最大值。这是一个十分不合意的影响，改变了整个天线辐射方向图并且甚至会使发出的能量偏离预期接收机。

图2是举例说明通过对信号s(t)应用不同编码c₁(t)和c₂(t)以生成不同序列s₁(t)和s₂(t)，从而减轻天线方向图畸变的方案的框图。该方案可在发射机102端实现。该特征通过选择s₁(t)和s₂(t)以使其互相关ρ为0或非常小而降低了天线方向图畸变。虽然看起来这与朝向两个接收机发送相同的信息的意图相悖，但并非如此。

两个不同的编码c₁(t)和c₂(t)被应用于相同的信号或波形s(t)202和204，以使

s₁(t)＝c₁(t)s(t)

s₂(t)＝c₂(t)s(t)

这时，产生的互相关(crosscorrelation)项为：

$\mathrm{\ρ}=E\left\{c_1\left(t\right)s\left(t\right)s{\left(t\right)}^{*}{c}_2{\left(t\right)}^{*}\right\}={\mathrm{\σ}}_s^{2}E\left\{c_1\left(t\right)c_2{\left(t\right)}^{*}\right\}\≡{\mathrm{\σ}}_s^2{\mathrm{\ρ}}_{c_1{c}_2}$

其中调用了s(t)与c₁(t)和c₂(t)二者之间的统计独立性。

有很多已知的互相关ρ_c1c2为0或很小的编码集c₁(t)和c₂(t)。如在如IS-856和CDMA2000的现代蜂窝通信标准中用于带宽扩展的伪随机序列都是这样的例子。不同编码或生成的多项式c₁(t)和c₂(t)可被用于生成不同的序列s₁(t)和s₂(t)。

根据一种实施方式，相同序列的延迟形式和/或相同序列的时间反转形式可被用于生成具有很小互相关ρ_c1c2的编码c₁(t)和c₂(t)。由于s(t)＝i_s(t)+jq_s(t)是一个复数基带信号，因而如果期望值E{i_s(t)q_s(t)^*}很小(如同其是为大多数现代蜂窝通信标准中使用的波形所设计的一样)，那么s(t)的简单基带变换将可实现该目标。具体而言，

s₁(t)＝s(t)＝i_s(t)+jq_s(t)，且

s₂(t)＝i_s(t)-jq_s(t)

这将产生非常小的互相关ρ_c1c2。然后，在使用自适应或指向性天线208进行发射前，天线阵列权值向量206被应用于信号s₁(t)和s₂(t)。

图3举例说明了根据一种实施方式，一个信号s(t)如何被变换成两个去相关信号s₁(t)和s₂(t)。时域信号s(t)具有频域304。第一波形s₁(t)被定义为与原始波形相同s(t)＝i_s(t)+jq_s(t)。同时，第二波形s₂(t)为s(t)的基带变换形式并且其具有的射频频谱306为在未经变换波形s₁(t)304中获得的频谱的频谱翻转形式)。通过这种方式，去相关信号s₁(t)和s₂(t)可同时向两个不同接收机传送相同的信息，并能减轻天线方向图畸变。

为了正确地搜索和解调波形s₂(t)(为s₁(t)的频谱翻转形式)，接收机应知道波形变化(即频谱翻转)。这可以多种方式来实现。例如，可建立一种规则，根据这种规则，即将与之建立通信的新的接收机一直搜索经倒置的信号。这种规则还应提供一旦通信建则立即切换到未经反转的信号的方法。例如，发射机可发送控制信号或标记，其表示在预定时间段内，经倒置的信号将被切换到未经倒置的信号)。在其他的实施方式中，发射机和接收机可被配置成在预定时间段后自动切换到未经倒置的信号。

可实现这种搜索的另一种方法是，接收机(如基站)可同时搜索信号s₁(t)和s₂(t)。还有另一种方法为，通信系统使用上层信令来告知接收机它们是否应搜索经倒置的信号s₁(t)或频谱翻转的信号s₂(t)。

由于其鲁棒性且不会带来性能损失，频谱翻转对新设计的传输系统来说是一个好的选择。该方法的弊端在于，接收机必须知道在波形s₂(t)中引入的这种变化(即频谱翻转)以便正确的搜索和解调波形s₂(t)。这在未被设计为接收和/或解调频谱翻转波形的现存系统(例如，接收基站)中实现这种解决办法时会引起问题。

图4是举例说明了根据一种实施方式，在没有预先知道信号的情况下在一点到多点传输中用于减轻方向图畸变的方案的框图。该方案可在发射机102中实现。通常情况下，相同信号s(t)的两种形式s₁(t)和s₂(t)的去相关性通过在信号s₁(t)和s₂(t)之间引入时间延迟Δ402来实现。然后，在通过自适应或指向性天线406发射前，天线阵列权值向量404被应用于信号s₁(t)和s₂(t)。s₁(t)和s₂(t)之间的时间延迟Δ可表示为

s₁(t)＝s(t)

s₂(t)＝s(t-Δ)。

图5示出了根据图4的方案，信号s(t)502是如何被变换成两个去相关信号s₁(t)和s₂(t)504。第一接收机接收波形s₁(t)的同时第二接收机接收504中的滞后Δ时间单元的波形s₂(t)。对于Δ值小的情况，该延迟不会对通信有影响。这些时延信号s₁(t)和s₂(t)的互相关项ρ为

$\mathrm{\ρ}=E\left\{s\left(t\right)s{(t-\mathrm{\Δ})}^{*}\right\}={\mathrm{\σ}}_s^2{R}_{\mathrm{ss}}\left(\mathrm{\Δ}\right)$

互相关ρ与已发送信号的自相关函数R_ss(Δ)成正比。自相关函数R_ss(Δ)取决于信号传输所用的脉冲整形波形，因此这是已知的。

图6示出了典型的自相关函数R_ss(Δ)。存在时间延迟Δ值602和604使得R_ss(Δ)为0或很小。由于这些值602和604是已知的，有利的时间延迟Δ的精确选择可在发射机设计、构造或配置时被预先选出。

在发射机中获得这种时间延迟Δ有多种不同方法。例如，可在信号s₁(t)和s₂(t)被数模转换器(DAC)抽样之前引入数字时延。在这类系统中，独立的DAC可被用于每个信号s₁(t)和s₂(t)。

如何获得这种时间延迟Δ的另一个实例是，可通过在到达天线前的模拟信号路径上的某处引入模拟时延来实现。这种时延可被实现为已被调节为期望Δ值的射频声表面波(SAW)滤波器延迟线。

图7示出了根据一种特征，执行从第一接收机到第二接收机的传输转接的同时减轻天线方向图畸变的方法。发射机可扫描其它接收机702。这可通过搜索导频信号或以其他任何前述的方法来实现。然后，发射机判断是否有其它可用的接收机704。这可以通过检测来自其它接收机的导频信号并判断其强度或是其它方法来实现。然后，发射机、接收机或二者组合可判断通信是否应被转接到第二接收机706。这可以通过判断当前第一接收机的信号强度是否在阈值水平之下或任意的已扫描到的接收机是否具有更强的信号强度来实现。可替换地，第一接收机可确定来自发射机的信号强度是否小于阈值。如果不准许任何转接，则发射机继续与当前第一接收机通信。否则，发射机和/或第一接收机选择与之建立通信的最佳的第二接收机708。这可以通过选择具有最强导频信号的接收机或其它方法来实现。通过首先将信号s(t)变换成两个去相关信号s₁(t)和s₂(t)710，然后将一个信号发射给每个接收机712，相同信号s(t)被发射给当前第一接收机和新的第二接收机。信号s(t)的去相关可使用任一个前述的新颖方式来实现。在一种实施方式中，此后，发射机和新的第二接收机之间的通信链路被建立起来714，而后发射机和第一接收机之间的通信链路被终止716。

再次参考图1，发射机102可包括自适应天线，可以是具有N个预定权值向量w_i以在N个方向中的一个上生成指向性波束的波束切换天线，其中N为整数。尽管从第一接收机到第二接收机的某些转接方案可通过发送全向信号来实现，但是这会造成不希望的影响(需要更大传输功率，并会造成对无关的接收机和其它通信系统的干扰)。因此，一种实施方式提供了由发射机102使用的两根天线，与第一接收机104通信的第一天线，和在需要与第二接收机106通信时被激活的第二天线。例如，在从第一接收机104到第二接收机106的通信转接过程中可使用第二天线。第二天线可被激活以搜索来自其它接收机的导频信号。这使得通过第一天线维持发射机102和第一接收机104之间的连续通信链路，而不需要转接以搜索其它接收机成为可能。第二天线可帮助建立或协商(negotiate)接收机102与第二接收机106之间的第二通信链路。一旦第二通信链路建立起来，第一天线可以关闭。在其它实施方式中，第二天线可被用于帮助建立与第二接收机106之间的链路，然后发射机102将第一天线从第一接收机104切换到第二接收机106。根据本发明的特征，可利用各种其它切换和天线配置。

根据一种实施方式，发射机102可安装在航空其中并用于发射一种或多种信号给地面上的正在接收的基站。这种安装在航空器上的发射机能允许航空器、飞行员和/或乘客能将语音和/或数据发送给地面上或其他航空器上的位置，和/或从地面上或其他航空器上的位置接收语音和/或数据。

在另一个实施方式中，发射装置102和正在接收的基站都在固定位置上或是静止的。替换地，发射装置102和一个或多个接收基站可以是正在移动的或可移动的。此外，还有在另一个实现中，发送设备102可以是静止的，而一个或多个接收基站可以是正在移动的(moving)或可移动的(mobile)。因此，这里公开的特征可被应用于任意这些情况。

图8显示了一个可被用于减轻发送给不同接收机的信号中的天线阵列方向图畸变的示例性装置800。装置800可包括指向性天线810和处理电路820(被配置成处理如上所述的通过指向性天线发射的信号)。处理电路820可包括输入接口和用于按上述那样处理信号的电路。装置800还可包括存储介质830，其可包括可由处理电路820执行以减轻发射给不同接收机的信号中的天线阵列方向图畸变的指令。

需要注意，前面的实施例仅为实例，不应被解释为限制本发明。这些实施例的描述旨在用于举例说明，而不是限制权利要求的范围。同样地，本教义可方便地应用于其它类型的设备，并且多种替换方式、修改和变种对本领域技术人员来说是显而易见的。

Claims (39)

1.一种用于减轻在发射给不同接收机的信号中的天线阵列方向图畸变的方法，所述方法包括：

选择均为第三信号的去相关形式的第一信号和第二信号；

将所述第一信号发射给第一接收机；和

将所述第二信号发射给第二接收机。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述第一信号和所述第二信号的所述选择步骤包括：

选择两个信号使它们的互相关近似为0或小到可忽略。

3.如权利要求1所述的方法，其中，所述第一信号和所述第二信号的所述选择步骤包括：

选择互不相同的第一和第二编码；

将所述第一编码应用到所述第三信号，以生成所述第一信号；和

将所述第二编码应用到所述第三信号，以生成所述第二信号。

4.如权利要求3所述的方法，其中，所述第二编码为所述第一编码的频谱翻转形式。

5.如权利要求1所述的方法，其中，所述第一信号和所述第二信号的所述选择步骤包括：

选择第一编码，其为第二编码的时延形式；

将所述第一编码应用到所述第三信号，以生成所述第一信号；和

将所述第二编码应用到所述第三信号，以生成所述第二信号。

6.如权利要求1所述的方法，其中，所述第一信号和所述第二信号的所述选择步骤包括：

选择第一编码，其为第二编码的时间反转形式；

将所述第一编码应用到所述第三信号，以生成所述第一信号；和

将所述第二编码应用到所述第三信号，以生成所述第二信号。

7.如权利要求1所述的方法，其中，所述第一和第二信号以不同的指向性波束发射。

8.一种用于减轻在发射给不同接收机的信号中的天线阵列方向图畸变的设备，所述设备包括：

用于生成均为第三信号的去相关形式的第一和第二信号的装置；和

用于将所述第一和第二信号通过不同的波束发射给不同接收机的装置。

9.如权利要求8所述的设备，还包括：

用于选择所述第一和第二信号使它们的互相关近似为0或小到可忽略的装置。

10.如权利要求8所述的设备，其中，用于生成所述第一和第二信号的所述装置包括：

用于选择互不相同的第一和第二多项式的装置；

将所述第一多项式应用到所述第三信号以生成所述第一信号的装置；和

用于将所述第二多项式应用到所述第三信号以生成所述第二信号的装置。

11.如权利要求8所述的设备，其中，用于生成所述第一和第二信号的所述装置包括：

用于选择第一多项式的装置，所述第一多项式为第二多项式的时延形式；

用于将所述第一多项式应用到所述第三信号以生成所述第一信号的装置；和

用于将所述第二多项式应用到所述第三信号以生成所述第二信号的装置。

12.如权利要求8所述的设备，其中，用于生成所述第一和第二信号的所述装置包括：

用于选择第一多项式的装置，所述第一多项式为第二多项式的时间反转形式；

用于将所述第一多项式应用到所述第三信号以生成所述第一信号的装置；和

用于将所述第二多项式应用到所述第三信号以生成所述第二信号的装置。

13.如权利要求8所述的设备，其中，用于将所述第一和第二信号通过不同波束发射给不同接收机的所述装置包括：

用于以不同的指向性波束发射所述第一和第二信号的可配置的指向性发射装置。

14.一种包括指令的机器可读介质，所述指令可由处理器执行来减轻在发射给不同接收机的信号中的天线阵列方向图畸变，当所述指令被处理器执行时，能使所述处理器执行的操作包括：

生成信息承载信号；

生成均为所述信息承载信号的去相关形式的第一信号和第二信号；和

将所述第一信号和所述第二信号发射给不同接收机。

15.如权利要求14所述的机器可读介质，其中，所述第一和第二信号的生成包括：

对所述第一和第二信号进行处理，使它们的互相关近似为0或小到可忽略。

16.如权利要求14所述的机器可读介质，其中，所述第一和第二信号的生成包括：

选择互不相同的第一和第二编码；

将所述第一编码应用到所述信息承载信号，以生成所述第一信号；和

将所述第二编码应用到所述信息承载信号，以生成所述第二信号。

17.如权利要求14所述的机器可读介质，其中，所述第一和第二信号的生成包括：

选择第一编码，其为第二编码的时延形式；

将所述第一编码应用到所述信息承载信号，以生成所述第一信号；和

将所述第二编码应用到所述信息承载信号，以生成所述第二信号。

18.如权利要求14所述的机器可读介质，其中，所述第一和第二信号的生成包括：

选择第一编码，其为第二编码的时间反转形式；

将所述第一编码应用到所述信息承载信号，以生成所述第一信号；和

将所述第二编码应用到所述信息承载信号，以生成所述第二信号。

19.一种无线发射机，其包括

可配置的指向性天线；和

与所述指向性天线可通信地耦合的处理电路，用于配置所述天线和处理通过指向性天线发射的信号，所述处理电路被配置成：

生成均为第三信号的去相关形式的第一信号和第二信号；

将所述第一信号发射给第一接收机；和

将所述第二信号发射给第二接收机。

20.如权利要求19所述的发射机，其中，所述第一信号和所述第二信号的互相关近似为0或小到可忽略。

21.如权利要求19所述的发射机，其中，所述第一信号和所述第二信号可用以下任一种方法生成：

选择互不相同的第一和第二编码；

选择为第二编码的时延形式的第一编码；或

选择为第二编码的时间反转形式的第一编码。

22.如权利要求21所述的发射机，还包括：

将所述第一编码应用到所述第三信号，以生成所述第一信号；和

将所述第二编码应用到所述第三信号，以生成所述第二信号。

23.如权利要求19所述的发射机，还包括：

与所述处理电路可通信地耦合的存储装置，用于存储配置所述指向性天线所用的值。

24.如权利要求23所述的发射机，其中，所述发射机将所述指向性天线配置成：

用第一波束将所述第一信号发射给所述第一接收机，和

用第二波束将所述第二信号发射给所述第二接收机。

25.如权利要求19所述的发射机，其中，所述发射机被安装在移动的航空器上，且所述第一和第二接收机是静止的。

26.如权利要求19所述的发射机，其中，所述发射机启动所述第一接收机和所述第二接收机之间的转接过程。

27.如权利要求26所述的发射机，其中，所述处理电路进一步配置成，在与所述第二接收机建立链路后立即将通信转移到所述第二接收机。

28.如权利要求26所述的发射机，其中，所述处理电路进一步配置成，在与所述第二接收机建立链路后立即终止与所述第一接收机的通信。

29.如权利要求19所述的发射机，其中，所述处理电路进一步配置成在多个波束上搜索来自接收机的导频信号。

30.如权利要求19所述的发射机，还包括：

与所述处理电路可通信地耦合的第二天线，并且能可选地被激活以搜索其它接收机的存在。

31.一种接收信号的方法，包括：

接收来自无线发射机的多个信号的其中一个；和

使用频谱翻转码、时移码或时间反转码来解调一个或多个信号。

32.如权利要求31所述的方法，还包括：

通知所述无线发射机所述一个或多个信号已被正确接收。

33.如权利要求31所述的方法，还包括：

接收来自所述无线发射机的信号，所述信号指示应如何对所述一个或多个信号进行解调。

34.如权利要求31所述的方法，还包括：

接收带外信号，所述带外信号指示应如何对所述一个或多个信号进行解调。

35.一种包括指令的机器可读介质，所述指令可由处理器执行以接收来自发射机的信号，其中，当所述指令被处理器执行时，能使所述处理器执行的操作包括：

接收多个信号的其中一个；和

接收指示符，所述指示符指示一个或多个信号应使用频谱翻转码、时移码或时间反转码来解调。

36.一种微处理器，包括：

用于接收信息承载信号的输入接口；

一个电路，被配置成：

生成均为所述信息承载信号的去相关形式的第一信号和第二信号；和

用于将所述第一信号和第二信号发送给传输天线的输出接口。

37.如权利要求36所述的微处理器，其中，所述电路进一步配置成将所述天线从第一方向切换到第二方向，以使所述第一信号是从所述第一方向发送的并且所述第二信号是从所述第二方向发送的。

38.如利要求36所述的微处理器，其中，所述电路进一步配置成通过以下任一步骤生成所述第一和第二信号：

选择互不相同的第一和第二编码；

选择为第二编码的时延形式的第一编码；或

选择为第二编码的时间反转形式的第一编码。

39.如权利要求38所述的微处理器，其中，所述电路进一步配置成：

将所述第一编码应用到所述信息承载信号，以生成所述第一信号；和

将所述第二编码应用到所述信息承载信号，以生成所述第二信号。

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