CN102084603B - 移动通信系统、基站和干扰消除方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的基站包括:第一和第二天线元件,它们具有彼此垂直的极化特性;第一转换器,将第一天线元件的接收信号转换为基带信号;第一乘法器,通过乘以第一加权系数,对由所述第一转换器转换的基带信号加权;第二转换器,将第二天线元件的接收信号转换为基带信号;第二乘法器,通过乘以第二加权系数,对由所述第二转换器转换的基带信号加权;加法器,其将由第一和第二乘法器加权的基带信号相加,并输出总和;以及信号处理器,其通过MMSE,计算由所述第一和第二加权系数,使得在所述第一和第二天线元件处接收的接收信号的合并极化垂直于干扰信号的极化。

Description

移动通信系统、基站和干扰消除方法
技术领域
本发明涉及一种移动通信系统、基站和干扰消除方法。
背景技术
在移动通信系统中,多个移动终端可以使用相同的频率与基站进行无线电通信。
当基站与特定的移动终端执行无线电通信时,如果从该移动终端接收的接收信号(期望的信号)被从另一移动终端接收的接收信号(干扰信号)所干扰,则接收效果恶化。
作为用来消除这种干扰信号的干扰消除技术的一个例子,有这样一种技术,其中天线由多个天线元件构成,使得在各个天线元件处的接收信号被天线合并(antenna-combined),以控制天线方向性(见专利文献1)。根据此,天线方向性被控制为使得在干扰信号的方向上形成无效(null),由此可以消除该干扰信号。
现有技术文件
专利文献
专利文献1:日本专利JP06-204902A
发明内容
本发明解决的问题
然而,上述的干扰消除技术存在这样的问题:如果在与期望的信号相同的方向上存在干扰信号,则由于在该干扰信号的方向上不能形成无效,而无法消除该干扰信号。
此外,在上述的干扰消除技术中,由于天线由多个天线元件构成,因此存在整个天线的尺寸变大的问题。
本发明的目的是提供一种移动通信系统、基站和干扰消除方法,其能够解决上述问题之一。
解决问题的手段
为了实现上述目标,本发明的移动通信系统是这样一种移动通信系统,其包括移动终端和与该移动终端执行无线电通信的基站,其中该基站包括:第一和第二天线元件,它们具有彼此垂直的极化特性;第一基带信号转换器,其将由第一天线元件接收的接收信号转换为基带信号;第一乘法器,其通过乘以第一加权系数,对由所述第一基带信号转换器所转换的基带信号进行加权;第二基带信号转换器,其将由第二天线元件接收的接收信号转换为基带信号;第二乘法器,其通过乘以第二加权系数,对由所述第二基带信号转换器所转换的基带信号进行加权;加法器,其将由第一和第二乘法器加权的基带信号相加,并输出总和;以及信号处理器,其通过MMSE(最小均方误差),计算由第一和第二乘法器所使用的第一和第二加权系数,使得该第一和第二加权系数令在所述第一和第二天线元件处接收的接收信号的合并极化垂直于干扰信号的极化。
为了实现上述目标,本发明的基站是与移动终端执行无线电通信的基站,该基站包括:第一和第二天线元件,它们具有彼此垂直的极化特性;第一基带信号转换器,其将由第一天线元件接收的接收信号转换为基带信号;第一乘法器,其通过乘以第一加权系数,对由所述第一基带信号转换器所转换的基带信号进行加权;第二基带信号转换器,其将由第二天线元件接收的接收信号转换为基带信号;第二乘法器,其通过乘以第二加权系数,对由所述第二基带信号转换器所转换的基带信号进行加权;加法器,其将由第一和第二乘法器加权的基带信号相加,并输出总和;以及信号处理器,其通过MMS,计算由第一和第二乘法器所使用的第一和第二加权系数,使得该第一和第二加权系数令在第一和第二天线元件处接收的接收信号的合并极化垂直于干扰信号的极化。
为了实现上述目标,基站的干扰消除方法是一种与移动终端执行无线电通信的基站的干扰消除方法,该方法包括:第一转换步骤,将由具有第一极化特征的第一天线元件所接收的接收信号转换为基带信号;第一乘法步骤,通过乘以第一加权系数,对由所述第一转换步骤所转换的基带信号进行加权;第二转换步骤,将由具有第二极化特征的第二天线元件所接收的接收信号转换为基带信号,该第二极化特征与所述第一极化特征相垂直;第二乘法步骤,通过乘以第二加权系数,对由所述第二转换步骤所转换的基带信号进行加权;相加步骤,将由第一和第二乘法步骤所加权的基带信号相加,并输出总和;以及计算步骤,通过MMSE,计算由第一和第二乘法步骤所使用的第一和第二加权系数,使得该第一和第二加权系数令在第一和第二天线元件处接收的接收信号的合并极化垂直于干扰信号的极化。
本发明的效果
根据本发明,由于基站被配置为通过MMSE,使得在第一和第二天线元件处的接收信号的合并极化垂直于干扰信号的极化,从而不能接收与所述合并极化相垂直的干扰信号,因此,即使在期望的信号的相同方向上存在干扰信号,也可以消除该干扰信号。
此外,由于基站被构造为具有彼此垂直的极化特征的第一和第二天线元件的天线,因此,如果每个移动终端设有多个天线元件,则可以提供一种将各个天线元件排列为一排的结构,由此能够获得避免整个天线的尺寸变大的效果。
附图说明
图1是示出本发明的一个示例性实施例的移动通信系统的结构的图。
图2是示出图1所示的基站的结构的框图。
图3是用于说明由图1所示的基站进行的天线合并操作的图。
具体实施方式
现在,将参照附图说明执行本发明的最佳模式。
图1是示出本发明的一个示例性实施例的移动通信系统的整体结构的图。
如图1所示,本示例性实施例的移动通信系统包括基站(BS:BaseStation,基站)10,和n个(n是等于或大于2的自然数)移动终端(MS:Mobile Station,移动终端)20-1~20-n。
基站10的天线11由n对具有彼此垂直的极化的天线元件11x和11y构成,每一对用于移动终端20-1~20-n中的一个。
移动终端20-1~20-n的每一个天线21由具有垂直极化特征的一个天线元件构成。
移动通信基本上由超视距通信实现,其中没有直接辐射波被传播,而是,波在传播路径中被例如建筑物等等的障碍物所反射,使得已被旋转的极化波被传播。
因此,从移动终端20-1~20-n发射的极化波在传播时都是垂直极化波,但是当由基站10接收时,它们被转换为不同的极化。
图2是示出基站10的结构的框图。
如图2所示,基站10包括天线11、低噪放大器(LNA:Low NoiseAmplifier,低噪放大器)12x和12y、降频变换器(down converter)13x和13y、A/D转换器(ADC:Analog Digital Converter,模数转换器)14x和14y以及对每个移动终端20-1~20-n设置的n个基带处理器15,其中该天线11是对每个移动终端20-1~20-n设置的n对天线元件11x和11y。这里,天线元件11x和11y以及基带处理器15的操作与相关移动终端20的天线21处的极化波不相关。
此外,基带处理器15包括MMSE(最小均方误差)信号处理器16、乘法器17x和17y以及加法器18。
低噪放大器12x、降频变换器13x和A/D转换器14x形成基带信号变换器,用于将由天线元件11x接收的接收信号变换为基带信号。
特别地,低噪放大器12x放大在天线元件11x处接收的接收信号,降频变换器13x将从低噪放大器12x输出的接收信号降频变换为基带信号,而A/D转换器14xA/D转换从降频变换器13x输出的信号,以生成并输出基带信号。
低噪放大器12y、降频变换器13y和A/D转换器14y形成基带信号变换器,用于将由天线元件11y接收的接收信号变换为基带信号。
特别地,低噪放大器12y放大在天线元件11y处接收的接收信号,降频变换器13y将从低噪放大器12y输出的接收信号降频变换为基带信号,而A/D转换器14yA/D转换从降频变换器13y输出的信号,以生成并输出基带信号。
乘法器17x通过乘以在MMSE信号处理器16计算的加权系数Wx,对从A/D转换器14x输出的基带信号进行加权。
乘法器17y通过乘以在MMSE信号处理器16计算的加权系数Wy,对从A/D转换器14y输出的基带信号进行加权。
加法器18将从乘法器17x和17y输出的加权基带信号相累加,并输出总和。
当天线元件11x和11y接收导频信号时,MMSE信号处理器16参照从A/D转换器14x和14y输出的信号,基于MMSE进行信号处理,由此计算出加权系数Wx和Wy,并将所计算的加权系数Wx和Wy分别输出给乘法器17x和17y。
特别是,MMSE信号处理器16基于MMSE执行信号处理,以计算这样的加权系数Wx和Wy:它们使由天线元件11x和11y接收的接收信号的合并极化垂直于干扰信号的极化,并使得从加法器18输出的信号的信号电平最大。
这里,在MMSE信号处理器16处基于MMSE执行的信号处理可以使用已知的技术。由于该方法不被限制,因此省略其描述。
现在,将参照图3说明由基站10执行的干扰消除方法。
图3是用于说明在基站10执行的用于消除干扰的天线合并操作的矢量图。在图3中,左侧示出由本发明的基站10执行的天线合并操作,而右侧示出现有技术的天线合并操作,用于对比。
如图3所示,在现有技术中,执行最大比例合并(MRC:maximumratio combining,最大比例合并),其同相地合并在各天线元件处的接收信号,以与期望的信号相一致地最大化期望的信号的信号电平。
即,在现有技术中,执行用于最大化SNR(信噪比)的操作,由此消除干扰信号。
然而,如果在与期望的信号相同的方向上存在干扰信号,则该干扰信号也被接收,因此降低了接收质量。
与此相反,在本发明中,基站10执行在天线元件11x和11y处的接收信号的天线合并,使得在天线元件11x和11y处的接收信号的合并极化垂直于干扰信号的极化。
因此,不可能接收到与在天线元件11x和11y处的接收信号的合并极化相垂直的干扰信号,由此,即便在与期望的信号相同的方向上存在干扰信号,也可以消除该干扰信号。
然而,在这种情况下,由于考虑到接收质量的下降,基站10执行天线合并,使得在天线元件11x和11y处的接收信号的合并极化垂直于干扰信号的极化,并使得从加法器18输出的信号的SINR(输出信号对干扰加噪声功率之比)最大化。
即,在本发明中,执行用于最大化SINR的操作,由此改善接收质量并消除干扰信号。
如上所述,在本示例性实施例中,基站10被构造为使得在天线元件11x和11y处的接收信号的合并极化垂直于干扰信号的极化,因此不能接收到任何垂直于该合并极化的干扰信号,由此,即便在与期望的信号相同的方向上存在干扰信号,也可以除去该干扰信号。
此外,由于基站10被构造为具有天线11(该天线11包括具有彼此垂直的极化特征的天线元件11x和11y),如果设有多对天线元件11x和11y,且每一对用于一个移动终端,那么可以将天线元件11x和11y布置为一行,由此可以避免整个天线11的尺寸变大。
同样,当基站10不仅仅被构造为使得在天线元件11x和11y处的接收信号的合并极化垂直于干扰信号的极化,而且被构造为最大化从加法器18输出的信号的SINR时,可以改进接收质量,同时消除干扰信号。
在此已经参照示例性实施例描述了本发明,但本发明并不限制于该示例性实施例。在本发明的范围内,可以对本发明的结构和细节进行本领域技术人员可以理解的各种能够改变。
本发明要求2008年7月14日提交的JP2008-182454的优先权,并在此合并其全部公开。

Claims (10)

1.一种移动通信系统,包括移动终端和与该移动终端执行无线电通信的基站,其中
所述基站包括:
第一和第二天线元件,它们具有彼此垂直的极化特性;
第一基带信号转换器,将由第一天线元件接收的接收信号转换为基带信号;
第一乘法器,通过乘以第一加权系数,对由所述第一基带信号转换器转换的基带信号加权;
第二基带信号转换器,将由第二天线元件接收的接收信号转换为基带信号;
第二乘法器,通过乘以第二加权系数,对由所述第二基带信号转换器转换的基带信号加权;
加法器,将由第一和第二乘法器加权的基带信号相加,并输出总和;以及
信号处理器,其通过最小均方误差MMSE,计算由所述第一和第二乘法器使用的所述第一和第二加权系数,使得该第一和第二加权系数令在所述第一和第二天线元件处接收的接收信号的合并极化垂直于干扰信号的极化,
其中,该干扰信号是从另一个移动终端接收到的接收信号。
2.如权利要求1所述的移动通信系统,其中所述信号处理器通过MMSE计算所述第一和第二加权系数,使得在所述第一和第二天线元件处接收的接收信号的合并极化垂直于干扰信号的极化,并且使得从所述加法器输出的信号的输出信号对干扰加噪声功率之比SINR最大。
3.如权利要求1所述的移动通信系统,其中每个移动终端都设置有所述第一天线元件、所述第二天线元件、所述第一乘法器、所述第二乘法器、所述加法器和所述信号处理器。
4.如权利要求3所述的移动通信系统,其中所述第一天线元件、所述第二天线元件、所述第一乘法器、所述第二乘法器、所述加法器和所述信号处理器的操作与所述移动终端的天线的极化无关。
5.一种与移动终端执行无线电通信的基站,包括:
第一和第二天线元件,它们具有彼此垂直的极化特性;
第一基带信号转换器,将由第一天线元件接收的接收信号转换为基带信号;
第一乘法器,通过乘以第一加权系数,对由所述第一基带信号转换器转换的基带信号加权;
第二基带信号转换器,将由第二天线元件接收的接收信号转换为基带信号;
第二乘法器,通过乘以第二加权系数,对由所述第二基带信号转换器转换的基带信号加权;
加法器,将由所述第一和第二乘法器加权的基带信号相加,并输出总和;以及
信号处理器,其通过MMSE,计算由所述第一和第二乘法器使用的第一和第二加权系数,使得该第一和第二加权系数令在所述第一和第二天线元件处接收的接收信号的合并极化垂直于干扰信号的极化,
其中,该干扰信号是从另一个移动终端接收到的接收信号。
6.如权利要求5所述的基站,其中所述信号处理器通过MMSE计算所述第一和第二加权系数,使得在所述第一和第二天线元件处接收的接收信号的合并极化垂直于干扰信号的极化,并且使得从所述加法器输出的信号的SINR最大。
7.如权利要求5所述的基站,其中每个移动终端都设置有所述第一天线元件、所述第二天线元件、所述第一乘法器、所述第二乘法器、所述加法器和所述信号处理器。
8.如权利要求7所述的基站,其中所述第一天线元件、所述第二天线元件、所述第一乘法器、所述第二乘法器、所述加法器和所述信号处理器的操作与所述移动终端的天线的极化无关。
9.一种与移动终端执行无线电通信的基站的干扰消除方法,该干扰消除方法包括:
第一转换步骤,将由具有第一极化特征的第一天线元件所接收的接收信号转换为基带信号;
第一乘法步骤,通过乘以第一加权系数,对由所述第一转换步骤所转换的基带信号加权;
第二转换步骤,将由具有第二极化特征的第二天线元件所接收的接收信号转换为基带信号,该第二极化特征与所述第一极化特征相垂直;
第二乘法步骤,通过乘以第二加权系数,对由所述第二转换步骤所转换的基带信号加权;
相加步骤,将由所述第一和第二乘法步骤所加权的基带信号相加,并输出总和;以及
计算步骤,通过MMSE,计算由所述第一和第二乘法步骤使用的所述第一和第二加权系数,使得该第一和第二加权系数令在第一和第二天线元件处接收的接收信号的合并极化垂直于干扰信号的极化,
其中,该干扰信号是从另一个移动终端接收到的接收信号。
10.如权利要求9所述的干扰消除方法,其中在所述计算步骤,通过MMSE计算所述第一和第二加权系数,使得在所述第一和第二天线元件处接收的接收信号的合并极化垂直于干扰信号的极化,并且使得在所述加法步骤输出的信号的SINR最大。
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