CN1160981C - 自适应阵列无线基站 - Google Patents

Abstract

在路径多路复用2个移动台PS-A和PS-B的情况下，时钟生成部52把向移动台PS-B的发送符号的发送时刻对向PS-A的发送符号的发送时刻错开仅0.5符号周期而生成时钟。根据这样的发送时序调整，即使移动台接收到向路径多路复用的其它移动台发送的符号，由于那个符号的接收时刻与自身的台的符号接收时刻错开，所以偏离同步，根本不能解调接收到的其它移动台的符号，从而不会产生没有意义的杂音。

Description

自适应阵列无线基站

技术领域

本发明涉及以不同定向图空间多路复用发送信号并向移动台发送的自适应阵列方式的无线基站，特别是涉及一种把向空间多路复用的多个移动台发送符号的时刻错开仅比一个符号周期短的规定时间的无线基站。

背景技术

近年来，在数字方式的通信机中，为了传送更有效，用数字信息信号(基带信号)调制载波进行信息的传送。

在数字通信中，由于传送速度的提高和时分多路复用从而在同一频率上可容纳多个使用者的多信道化实现了频率资源的有效利用。另外，利用自适应阵列方式以同一频率在同一时刻容纳多个信道的空间多路复用方式也引起关注。

所谓自适应阵列方式是一种适应地按照多个天线制作定向图(也称为阵列天线方向图)而使电波仅到达特定方向的使用者的方式。例如，在配置4组由发送电路和接收电路以及天线构成的无线部的自适应阵列装置的情况下，发送时对每个发送电路分别调整发送信号的振幅和相位、接收时对每个接收电路分别调整信号的振幅和相位，由此能够形成发送时和接收时的各自的定向图。关于自适应阵列方式的详细说明，由于记载在[空间领域中适应信号处理及其应用技术论文专集](电子通信学会论文集VOL.J75-B-II No.11，11月)中，这里省略了对它的详细说明。

在自适应阵列方式的无线基站中，由于对于多个移动台形成彼此不同的定向图，所以能够以一个频率在同时刻多路复用多个移动台进行通信。这种通信称为路径分割多元连接(PDMA，以下称为路径多路复用)。关于这种PDMA，由于记载在[路径分割多元连接(PDMA)移动通信方式](通信学报RCS93-84(1994-01)，pp37-44)中，这里省略了对它的详细说明。

如上所述，在使用自适应阵列方式的无线基站，由于形成不同的定向图而能够有效利用一个波(1个频率)。

但是，在使用自适应阵列方式的无线基站，在分配同一频率的路径多路复用的移动台移动逐渐靠近的情况下，移动台能检拾向其它移动台发送的信号。图1是表示移动台接收向其它的移动台发送的信号的示例的说明图。在该图中，PS-A～PS-D表示移动台，假设它们是分配同一频率的移动台。以实线表示的31、32、33、34分别表示指向各个移动台PA-A、PS-B、PS-C和PS-D的通信信道的定向图。假定PS-B如该图中的箭头a所示移动时，移动后的PS-B发生接收从基站向PS-A发送的信号的情况。然后，PS-B从相应接收到的信号解调向PS-A发送的信息串，产生没有意义的杂音。

原因是在基站内把送向移动台的信号加密处理后发送除去，只有用该移动台保持的移动台固有密钥才能解密。因此，在移动台只有向它自身发送的信号能正确解密，即使接收到了向其它移动台发送的信号，由于密钥不对而通过解密被变换为没有意义的信息串，把这些信息串变为杂音输出。这样的杂音使用户感到不愉快。

为防止产生杂音，在移动台侧向扬声器输出信号前，利用频率分解技术判定该信号是杂音还是声音，在判定为杂音的情况下，不向扬声器输出该信号。

但是，难以期望该判定装置完善，必须在全部移动台上装载相应的判定装置，从而破坏了移动台的简易性。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种无线基站，其中在移动台接收对路径多路复用的其它移动台发送的信号时，不用增加移动台的功能，在移动台也不会从该信号产生杂音。

为实现上述目的，根据本发明的一种自适应阵列无线基站，包括：时序调整装置，调整向多个移动台的发送符号的发送时序，使之相互错开仅比一个符号周期短的规定时间；多路复用装置，以不同的定向图空间多路复用所述的调整过的多个发送符号。

根据这种结构，该无线基站调整把向空间多路复用的多个移动台发送符号的时刻错开仅比一个符号周期短的规定时间这样的发送时序。因此，即使在移动台接收到向其它移动台发送的信号的情况下，由于取得该符号的同步时钟与取得向本台发送的符号的同步时钟不同，所以不能正确解调该符号。结果，能够防止在移动台产生没有意义的杂音。

另外，根据本发明的无线基站，所述的时序调整装置在调整对n个移动台的发送符号的发送时序时，将所述的一个符号周期大约均等地分割为n个，产生互相不同的n个时刻，将各个向n个移动台的发送符号分别在产生的n个时刻中发送。

根据这种结构，由于该无线基站调整发送时序，使向空间多路复用的移动台发送符号的时刻尽可能不接近，因此使向移动台发送符号的发送时刻接近的结果，即在移动台取入符号的同步时刻和其它移动台的同步时间接近，结果也能够避免正确解调其它移动台的符号。

还有，根据本发明的一种自适应阵列无线基站，包括：方向向量计算装置，基于从移动台接收到的信号计算出对于该移动台的基站的方向向量；时序调整装置，调整向近似于所述方向向量的多个移动台的发送符号的发送时序使之相互错开仅比一个符号周期短的规定时间；多路复用装置，以不同的定向图空间多路复用所述调整过的多个发送符号。

根据这种结构，该无线基站对于一组接近基站方向的移动台调整发送时序。在空间多路复用的移动台数目多的情况下，向各个移动台发送符号的时刻彼此接近，在移动台就会发生以本台的同步时钟正确解调其它移动台的符号的情况。由于该无线基站对象限定为拾取向其它移动台的信号的可能性高的移动台来调整发送时序，所以能防止向各个移动台发送符号的时刻彼此接近。

附图说明

图1表示移动台接收向其它的移动台发送的信号的示例；

图2表示本发明的实施例的无线基站的主要部分的结构框图；

图3表示分配管理表的一个例子；

图4表示进行时分多路复用的TDMA/TDD帧；

图5表示信号调整部的结构；

图6表示用户处理部51a的结构；

图7表示错开发送一方用户的符号数据的示例；

图8表示本发明的实施例的无线基站的主要部分的结构；

图9表示同步检波的I成分。

具体实施方式

下面使用附图详细说明本发明的实施例。

(第一实施例)

<无线基站的简略结构>

图2是表示本发明的实施例的无线基站的主要部分的结构框图。

该无线基站配置有无线部11、21、31、41和天线10、20、20、40、调制解调器分60、控制部80、基带部70和信号处理部50。

<无线部11>

无线部11由发送部12和接收部13构成。发送部12把从信号处理部50输入的基带信号(符号数据)调制为中频信号(后面简称为IF信号)，再把IF信号转换为高频信号(以后简称为RF信号)并放大到发送输出电平后输出到天线10。接收部13把来自天线10的接收信号转换成IF信号并解调为基带信号(符号数据)。

由于无线部21、31、41具有与无线部11同样的结构，省略了对它们的说明。

<调制解调器60>

调制解调器60根据π/4相移QPSK(正交相移键控)方式对基带信号进行调制和解调。

<控制部80>

控制部80具体地由CPU及存储器等构成，控制整个无线基站，特别是在经控制信道从移动台接收发出信号时，以及在接收到来自网络的到达信号时，对移动台分配通信信道。图3表示分配管理表的一个例子。该图的分配管理表中，横向表示根据时间分割的通信信道，纵向表示根据路径分割的多路复用化。栏内的PS-A～PS-D表示被分配的移动台。在该图中，PS-A、PS-C和PS-D表示时分多路复用的状态、PS-A和PS-B表示路径多路复用的状态。

<基带部70>

基带部70连接于未示出的网络(公共网络或个人网络)，在其与电话网90之间进行基带信号的连接。

而且，基带部70进行时分多路复用处理。图4表示进行时分多路复用的TDMA/TDD帧的示意图。在这里表示出所谓的PHS电话系统的TDMA/TDD帧。在该图中，T0～T3是发送时隙；R0～R3是接收时隙。控制信道(图中的CCH)由发送时隙和接收时隙对(T0、R0)构成。另外，通信信道TCH1、TCH2、TCH3分别由(T1、R1)、(T2、R2)、(T3、R3)对构成。通信信道TCH1、TCH2、TCH3根据时间分割区分，而各个通信信道再根据路径多路复用形成多个通信信道。

另外，基带部70以相应移动台固有的图案加密处理向移动台(用户)发送的基带信号。加密处理的信号由移动台用其固有的密码解密，能够返回原来的信号，在密钥不对的情况下，则信号不能正确返回，成为杂音。

<信号处理部50>

信号处理部50以可编程的数字信号处理器为中心构成，包括信号调整部51、时钟生成部52、响应向量计算部53。

时钟生成部52对每个路径多路复用的移动台(用户)产生固有的时钟，并且把它们分别发送到信号调整部51。在本实施例中，由于为简化说明把路径多路复用的用户数目设置为2个，时钟生成部52生成用户A用的时钟TA(如图7(b)所示)和用户B使用的时钟TB(如图7(c)所示)。通常，时钟生成部52在同一时刻生成时钟TA和时钟TB，但在从响应向量计算部53接收到指示以便因用户方向接近而要错开发送信号的时间的情况下，把用户A用的时钟TA错开0.5符号周期来生成用户B使用的时钟TB。

信号调整部5 1从无线部11～41输入的符号数据生成每个用户的符号数据并输出到调制解调器60，同时从调制解调器60送来的每一用户的符号数据生成每一无线部11～41的符号数据并输出到无线部11～41。

图5是表示信号调整部51的结构的示意图。如该图所示，信号调整部51为每个路径多路复用的用户配置有用户处理部51a、51b。该图中的X1～X4及S 1～S4表示信号线或端子，为便于说明，当前信号线和端子也表示为输入输出的符号数据名。X1～X4表示从无线部11～41向信号调整部51发送的符号数据，S1～S4表示从信号调整部51向无线部11～41发送的符号数据。

用户处理部51a从无线部11～41接收符号数据X1～X4的输入。用户处理部51a从这些符号数据生成用户A的符号数据Ua，并输出到调制解调器60。

另外，用户处理部51a从调制解调器60接收用户A的符号数据Ua的输入。用户处理部51a从该符号数据生成无线部11～41的符号数据Sa1～Sa4，并把各个符号数据输出到各个无线部。另一个用户处理部51b也同样向各个无线部输出符号数据Sb1～Sb4。结果，在无线部11把来自各个用户处理部的符号数据Sa1与Sb1相加得到的符号数据S1(＝Sa1+Sb1)发送除去。

接着，具体说明用户处理部的处理。图6是用户处理部51a的结构。

加权值计算部55使用每个接收时隙上最初的几个符号数据计算出加权值。即，加权值计算部55根据时钟TA使用从无线部11～41送来的符号数据X1～X4和参考信号发生部506送来的固定符号数据D计算出加权值Wa1～Wa4、以使E＝D-(Wa1×X1+Wa2×X2+Wa3×X3+Wa4×X4)最小化。在接收时隙的剩余的符号数据的接收过程中，及在成为该接收时隙对的发送时隙中，用这样计算出的加权值Wa1～Wa4作为初始值。

加权值计算部55在接收符号时根据时钟TA输出上面那样计算出的加权值Wa1～Wa4。然后，由乘法器521～524及加法器504生成送向用户A的符号数据Ua(＝Wa1×X1+Wa2×X2+Wa3×X3+Wa4×X4)。把生成的送向用户A的符号数据Ua发送到调制解调器60。

另外，发送符号时，从调制解调器60向用户A发送的符号数据Ua暂时容纳在缓冲器507中。缓冲器507根据时钟生成部52生成的时钟TA输出符号数据Ua。加权值计算部53根据时钟TA输出前面所述那样计算出的加权值Wa1～Wa4。乘法器581～584的每一个把符号数据Ua和加权值Wa1～Wa4乘起来，把乘法计算结果，即符号数据Sa1(＝Wa1×Ua)、Sa2(＝Wa2×Ua)、Sa3(＝Wa3×Ua)、Sa4(＝Wa4×Ua)输出到无线部11～41。

用户处理部51b的加权值计算部根据时钟TB进行加权值的计算以及在收发符号时的加权值输出，用户处理部51b的缓冲器根据时钟TB输出向用户B的符号数据Ub。这里由于用户A和用户B的方向靠近，在时钟生成部52对时钟TA延迟0.5符号周期而生成时钟TB的情况下，用户处理部51b输出的符号数据Sb1～Sb4相对于用户处理部51a输出的Sa1～Sa4就延迟了0.5符号周期。

图7是表示错开发送一方用户的符号数据的示例。

如该图所示，同一时间分割时隙T1上路径多路复用并分配2个移动台PS-A(用户A)和PS-B(用户B)，设它们的方向接近。时钟生成部52对用户处理部51a发送时钟TA，对用户处理部51b发送相对时钟TA延迟0.5符号周期的时钟TB。由此，向各个用户发送的符号数据互相错开。该图的A0、A1、A2、A3表示向PS-A发送的符号数据、该图的B0、B1、B2、B3表示向PS-B发送的符号数据。

根据这样的符号发送时序的调整，如下面的说明那样，在移动台即使接收到向路径多路复用的其它移动台发送的符号数据时，由于那个符号数据的发送时刻(相应接收时刻)与向本台发送符号数据的发送时刻(相应接收时刻)错开，所以不同步，根本不能正确解调接收到的其它移动台的符号数据。存在这样的解调错误时，由于中止了解调的符号(声音信号)的解密，能够防止产生没有意义的杂音。总之，无线基站改变对每个移动台的符号发送时刻来发送信号，以便在移动台处不能正确解调接收到的其它移动台的信号，这是本发明的最大的特征。

<响应向量计算部53>

响应向量计算部53从无线部11输入的符号数据计算出表示从基站到移动台的方向的响应向量。下面说明响应向量的计算方法。设用户A的响应向量为Ra＝(h_1A、h_2A、h_3A、h_4A)’，用户B的响应向量为Rb＝(h_1B、h_2B、h_3B、h_4B)’，R＝(Ra、Rb)。使用来自无线部11～41的符号数据X1～X4，设X＝(X1、X2、X3、X4)’。而且，使用信号调整部51计算出的Ua、Ub，设U＝(Ua、Ub)’。这样，由于X＝RU的关系式成立，响应向量计算部53使用X和U计算出各个用户的响应向量Ra、Rb。该响应向量含有表示从基站向那个用户(移动台)的方向的信息。在相应方向近似的情况下，由于移动台容易接收向其它移动台发送的信号，在用户A的方向和用户B的方向差低于一定值的情况下，响应向量计算部53向时钟生成部52发送指示，相对用户A的时钟TA的生成时刻延迟用户B的时钟TB生成时刻。

接着，说明接收上述无线基站发送的信号侧的无线移动台的处理。

<无线移动台的结构>

图8是表示本发明的实施例的无线移动台的主要部的结构的框图。

该无线移动台配置有无线部200、天线250、信号处理部220以及声音输出部240。

<无线部200>

无线部200由调谐器202、发送电路201、开关205、接收电路203以及解调器204组成。

<时序部210>

时序部210包括同步调整部211和时钟发生部212。

<同步调整部211>

同步调整部211调整时钟发生部212的时钟发生时刻，以便接收解调过的信息串和同步字的一致。

而且，同步调整部211即使在结束了同步调整后，也常常检查同步字与信息串的一致性，在不一致的情况下，再调整同步性，同时把不同步通知控制部222。

<时钟发生部212>

时钟发生部212根据来自同步调整部211的指示产生时钟。解调器204按这个时钟解调信息串。

接着，这里以移动台PS-A的解调为例，说明在接收向路径多路复用的其它的移动台PS-B发送的信号时带错解调相应信号的过程。

解调器204同步检波接收信号而得到I成分和Q成分。图9表示同步检波的I成分。对于Q成分也与I成分一样，能够用同样的图表示，因此图中省略了。

移动台PS-A在每一个符号周期产生同步时钟，获得I_k。该图中的t₁～t₄是PS-A的同步时钟产生时刻。解调器204根据这些同步时钟得到I₁～I₄＝{0.5、-0.25、-0.75、0.75}。

之后，在时刻t_M，设移动台PS-A与PS-B接近，并向指向PS-B的发送信号的强度向强的地点移动。结果，移动台PS-A不接收从基站向PS-A的信号，出现接收向路径多路复用的其它移动台PS-B发送的信号的情况。

移动后PS-A仍以与以前相同的同步时钟解调信号。该图中的t₅～t₉是PS-A的同步时钟产生时刻。解调器204根据这些同步时钟得到I₅(F)～I₉(F)＝{-0.75、0、0.75、-0.25、0.5}。可是，像在无线基站的信号处理部50中说明的那样，由于从基站向PS-B发送的符号数据的发送时刻是相对向PS-A发送的符号数据的发送时刻错开了0.5符号周期，所以向PS-B发送的原来的信号是在t₅’～t₉’的信号I₅(T)～I₉(T)＝{0.5、-0.25、0.5、-0.5、0.75}。

根据上述，移动台不能取得向其它移动台发送的原来的I_k(T)，而是取得有错误的I_k(F)。根据同样的理由，移动台得到有错误的Q_k(F)。

可是，在Q_k与信息串之间存在下面的关系。

信息串{a₁、a₂、...、a_n、a_n+1、...}中的(a_n、a_n+1)对应于2值数据列(X_k、Y_k)。而且，2值数据列(X_k、Y_k)和I_k、Q_k之间有以下关系式成立。

I_k＝I_k-1cos[θ(X_k、Y_k)]-Q_k-1sin[θ(X_k、Y_k)]

Q_k＝I_k-1sin[θ(X_k、Y_k)+Q_k-1cos[θ(X_k、Y_k)]]

θ＝3π/4时，X_k＝1、Y_k＝1

θ＝3π/4时，X_k＝0、Y_k＝1

θ＝π/4时，X_k＝0、Y_k＝0

θ＝π/4时，X_k＝1、Y_k＝0

基于上式，由I_k、I_k-1、Q_k、Q_k-1得到2值数据列(X_k、Y_k)，根据该数据列得到信息串a_n。

由此，由于上述的I_k、Q_k的错误，信息串a_n当然也被转换成错误的信息串。结果，由于解调过的信息串与同步字不同，会出现偏离同步的情况或者即使同步字一致也会发生CRC错误的情况。

<信号处理部220>

信号处理部220包括错误判定部221、控制部222和解密处理部223。

<错误判定部221>

错误判定部221进行对无线部220发送来的信息串的CRC校验并通知控制部222有无错误。

<控制部222>

在从同步调整部211接收到偏离同步的通知的情况下，或者在从错误判定部221接收到错误通知的情况下，控制部222使解密处理部223中止信息串的解密。

<解密处理部223>

解密处理部223解密无线部200发送来的信息串。由于向其它移动台发送的信息串偏离同步或发生错误，所以有控制部222的解密中止指示，解密处理部223不解密相应的信息串。由此，解密处理部223不解密向不符合密钥的其它移动台的信息串。

<声音输出部240>

声音输出部240由扬声器构成，输出解密处理部223解密的信息串(声音信号)。由于在解密处理部223的解密仅是对密钥一致的信息串，所以不会发生因错误的密钥解密的没有意义的杂音。

如上所述，本实施例的基站进行把向路径多路复用的移动台发送的符号的发送时刻错开只1个符号周期内的适当时间的处理。由于这样调整发送时序，即使移动台接收到向路径多路复用的其它移动台发送的符号，也不能从接收到的信号正确解调原来的符号，解调有错误的符号。结果能够防止在移动台产生没有意义的杂音。

另外，本发明并不限定于上面的实施例，毫无疑问下面的变形的示例也包括在本发明中。

(变形示例1)

在本实施例中，说明了对路径多路复用2个移动台时的发送时序的调整，但是并不限制于此。例如，在同一时间分割的时隙上路径多路复用3个移动台(PS-1、PS-2、PS-3)时，对于向PS-1发送的符号数据的发送时刻仅错开0.33符号周期作为向PS-2发送符号数据的发送时刻，再把它仅错开0.33符号周期作为向PS-3发送符号数据的发送时刻，在移动台就能够容易错误解调向其它移动台发送的符号数据。

同样，一般地，在路径多路复用N个移动台时，能够把各个符号的发送时刻作为K/N(K＝0、1、2....、N-1)×T(符号周期)。

另外，并不将其限制在1个符号周期内而是可以超过一个符号周期，例如，可能是试图调整错开1个符号周期、1.5个符号周期和2个符号周期的发送时序。例如，在错开1个符号周期时，原来的符号数据的值变得可被正确解调，能够错开解调的符号系列。即，因为把原来的符号系列{a₀、a₁、a₂...}错开1个符号周期后进行发送，所以在移动台，错误解调{a1₀、a₂、a₃...}，结果除符号a₀之外、能使其余符号偏离同步或发生CRC错误。

(变形示例2)

在本实施例中，在路径多路复用的2个移动台接近的情况下，调整符号的发送时序，但是也可以不管移动台的方向总是调整发送时序。

另外，在配置多个天线、能够路径多路复用的多路复用化的数目多的情况下，向各个移动台的符号发送时刻变得接近，在移动台，就难以错误解调其它移动台的符号。因此，也可以在路径多路复用的多路复用化数目小时，时钟调整发送时序；而在路径多路复用的多路复用化数目多时，把对象组合成方向近似的移动台的集合后来调整发送时序。

Claims (3)

1.一种自适应阵列无线基站，其特征在于，包括：

时序调整装置，调整向多个移动台的发送符号的发送时序，使之相互错开仅比一个符号周期短的规定时间；

多路复用装置，以不同的定向图空间多路复用所述的调整过的多个发送符号。

2.根据权利要求1的无线基站，其特征在于：

所述的时序调整装置在调整对n个移动台的发送符号的发送时序时，将所述的一个符号周期大约均等地分割为n个，产生互相不同的n个时刻，将各个向n个移动台的发送符号分别在产生的n个时刻中发送。

3.一种自适应阵列无线基站，其特征在于，包括：

方向向量计算装置，基于从移动台接收到的信号计算出对于该移动台的基站的方向向量；

时序调整装置，调整向近似于所述方向向量的多个移动台的发送符号的发送时序使之相互错开仅比一个符号周期短的规定时间；

多路复用装置，以不同的定向图空间多路复用所述调整过的多个发送符号。

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