CN1211115A - 发射分集装置 - Google Patents

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高桥秀行
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Abstract

把A/D转换器的输出输入到相关装置117、118和119。相关装置117、118和119输出这些信号与调制器116输出信号之比,调制器对切换装置115的输出进行调制。每个标准化装置120、121和122从输入信号删除增益分量并选择具有最大信号－干扰功率比的信号。切换装置124根据选择结果切换发射天线,从而把发射消息发送出去。切换装置125同步短脉冲串中的独特字,和通信信道信号中的独特字,或者作为参考信号发送到相关装置的接收消息。

Description

发射分集装置
本发明涉及一种发射分集装置。
传统的发射分集装置的构成如下：
图1是表明传统发射分集装置的一个例子的方框图。
接收射频部分1和2把天线#1和#2接收的载波频率的无线电信号转换为基带信号。电平检测器3和4检测每个基带信号在固定时间周期的场强并将检测值分别送至平均值计算器5和6。平均值计算器5和6计算检测值的平均值。校正器7获得平均值计算器5和6的输出差值，根据所获得的输出差值调节这些电平检测器3和4的特性。
比较器8将电平检测器3的接收电平与电平检测器4的接收电平进行比较，确定哪个接收电平更高，并将其结果输出到切换装置9。切换装置9根据比较器8的输出切换发射天线。
发射信号从端子10输入，经调制器11调制后，由发射射频部分变换成载波频率的无线电信号。然后，该无线电信号通过发射/接收隔离器13，从切换装置9切换的天线#1或#2发射出去。
因此，传统的发射分集装置从多个天线中选择一个信号接收电平最高的天线发射信号。结果，对接收电平测量系统的特性的不规则性自动进行校正，从而有效地进行发射分集。
然而，传统的发射分集装置仅根据接收信号的电平选择发射天线。而接收信号包括所需信号和干扰信号。由于这一点，即使在于扰台的信号电平较高的情况下，也会出现把该天线选作合适发射天线的弊病。
本发明的目的是提供一种发射分集装置，该装置通过选择即使在存在干扰台的情况下，所需信号功率也变为最高的天线，能够进行合适的发射分集。
为了实现上述目的，提供一种发射分集装置，它包括多付各具有控制接收信号功率的增益控制装置的天线、对增益控制装置的输出与参考信号进行相关处理的相关处理装置，以及用增益控制装置的增益控制量使相关处理装置的输出标准化的标准化装置，该发射分集装置选择一付能够获得标准化装置输出中具有最大所需信号功率的输出的天线作为发射天线。
图1是表明传统发射分集装置的方框图。
图2是根据本发明发射分集装置的第一实施例的方框图。
图3是表明根据本发明第一实施例的接收信号的帧格式的图。
图4是表明根据本发明第一实施例的参考信号选择的流程图。
图5是说明根据本发明第一实施例的选择发射天线方法的图。
图6是说明根据本发明第一实施例的选择发射天线方法的图。
图7是根据本发明发射分集装置的第二实施例的方框图。
图8是表明根据本发明第二实施例的参考信号选择的流程图。
图9是说明根据本发明第二实施例确定信号点位置的图。
图10A是说明由传统发射分集装置发射提供的至干扰台的干扰量的图。
图10B是说明由本发明发射分集装置发射提供的至干扰台的干扰量的图。
图11A是说明由本发明发射分集装置接收提供的干扰量的图。
图11B是说明由本发明发射分集装置发射提供的干扰量的图。
本发明的发射分集装置具有如下结构。
具体地说，设置控制接收信号功率的增益控制装置、对增益控制装置的输出与参考信号进行相关处理的相关处理装置、以及用每付天线配备的增益控制装置的增益控制值使相关处理装置的输出标准化的标准化装置。然后，把能够获所需信号功率在标准化装置输出中为最大的输出的天线选作发射天线。
在本发明的实施例中，采用以下的发射分集方法。
具体地说，对天线的每一接收信号与参考信号进行相关处理。然后，选择相关性最高的天线作为发射天线，利用所选天线对发射信号进行发射。
采用上述结构，能够选择接收信号与预定参考信号之间能获得高相关性的天线。在这种情况下，考虑到控制增益值，把能够获所需信号功率在标准化装置输出中为最大的输出的天线选作发射天线。结果，即使在存在干扰台的情况中，利用善于抵制干扰信号和衰落的天线，能够适当地进行发射分集。
在本发明的实施例中，可将参考信号用作同步短脉冲串中的独特字信号或者作为通信信道信号中的独特字信号。因此，同步短脉冲串(作为已知码元)和通信信道都用独特字，可获得适当分集效果。
此外，在上述结构中，可以采用参考信号作为同步短脉冲串中的独特字信号或者作为通信信道信号中的消息信号。进而，当所需台的独特字信号模式与干扰台的独特字信号模式不同时，采用独特字信号作为参考信号。另一方面，当所需台的独特字信号模式与干扰台的独特字信号模式相同时，采用接收信号中的消息信号作为参考信号。
采用上述结构，可以采用消息信号作为参考信号，而不参考通信信道信号的独特字相同的通信系统中的独特字。即使在这种情况下，也能够适当地获得发射分集效果。
在本发射分集方法中，采用同步短脉冲串中的独特字信号和通信信道信号中的独特字信号作为参考信号。或者，采用同步短脉冲串中的独特字和通信信道中的消息信号作为参考信号。根据这种结构，能够适当地对参考信号进行切换，从而适当地进行发射分集。
现在参照附图具体描述本发明的实施例。
(实施例1)
图2是表明本发明发射分集装置结构的方框图。为了简化说明，以下将针对天线数目为3的情况进行描述。然而，即使天线数目为m，其基本工作情况也与采用三付天线的情况一样。
装置从天线#1、#2和#3接收载波频率信号。每付天线的接收/发射隔离器101、102和103对接收到的信号进行隔离并分别送至接收射频部分104、105和106。然后，接收射频部分104、105和106分别将载波频率信号转换为基带信号。此外，AGC电路107、108和109分别控制基带信号的功率电平。接着，A/D转换器110、111和112分别将各个基带信号转换为数字信号。数字信号S1、S2和S3被输入到接收分集装置113，经解码器114解码，从而获得接收消息。
另一方面，切换装置115对同步短脉冲串中的独特字(这是一种已知码元，作为参考信号)和通信信道信号中的独特字进行切换，并送至调制器116。调制器116对这些独特字再次进行调制，并将这些经调制的独特字输入到相关装置117、118和119。
图3示出基于在通信起始时间接收同步短脉冲串后，接收通信信道信号为消息短脉冲串的方法的发射信号帧格式。
同步短脉冲串包括A位独特字(UW1)和B位控制信号(ME1)。通信信道信号包括C位独特字(UW2)和D位消息信号(ME2)。同步短脉冲串中的独特字(UW1)和通信信道信号中的独特字(UW2)在码元长度和信号模式上是互不相同。如果二者不加鉴别地都用作参考信号，那么，从接收信号中不能提取所需台的信号。
在第一实施例中，说明对用作参考信号的独特字进行切换的结构。图4示出这种情况的工作。更具体地说，每一次要确定接收信号是否为同步短脉冲串(ST101)。当接收信号是同步短脉冲串时，将同步短脉冲串中的独特字(UW1)用作参考信号(ST102)。当接收信号不是同步短脉冲串时，将通信信道信号中的独特字(UW2)用作参考信号(ST103)。因此，控制切换装置115。把两一个独特字中的一个的调制信号输入到相关装置117、118和119中。
相关装置117、118和119对经再次调制的信号与A/D转换器110、111和112输出的数字信号S1、S2和S3之间的相关性进行处理。
假设所需信号是D1、D2和D3，干扰信号是U1、U2和U3,AGC电路107、108和109的增益是α、β和γ，调制器116的输出信号是D’，那么，从下列方程式可分别获得相关装置117、118和119的输出：
天线#1:α(D1+U1)·D’*=αD1·D’*    (方程式1)
天线#2:β(D2+U2)·D’*=βD2·D’*    (方程式2)
天线#3:γ(D3+U3)·D’*=γD3·D’*    (方程式3)
(式中*表示复共轭)。这里，在方程式1至3中干扰信号U项消失的原因可以作如下解释：
具体地说，在第一实施例中，所需台的信号(所需信号)的独特字模式与干扰台的信号(干扰信号)的独特字模式是互不相同的。如果利用所需信号的独特字信号对接收信号和干扰信号求相关，那么，该相关变为基本接近于零。因此，相关装置117、118和119的输出变为所需台的接收功率。
接着，标准化装置120、121和122用AGC电路107、108和109的控制值C1、C2和C3使相关装置117、118和119由方程式1至3所获得的输出标准化。从而获得实际所需信号波的接收电平估计值。换句话说，这里的标准化过程是在考虑AGC电路107、108和109的增益时对相关装置117、118和119的输出归一化的过程。更具体地说，如果相关装置117、118和119的输出是N1、N2和N3，从以下的方程式4至6中能够分别获得这些输出：
天线#1:N1=αD1·D’*/α=D1·D’*    (方程式4)
天线#2:N2=βD2·D’*/β=D2·D’*    (方程式5)
天线#3:N3=γD3·D’*/γ=D3·D’*    (方程式6)
比较器123对这些输出的接收电平进行比较，并选择一付发射天线，该天线在标准化装置120、121和122的输出N1、N2和N3中具有所需信号波的最大接收电平估计值，并适合于抵抗干扰信号。然后，比较器123把选择结果输出到切换装置124。
调制器126对从端子125输入的发射消息进行调制。然后，由发射射频部分127把经调制的发射消息转换为载波频率信号。切换装置124对参考信号进行切换，从而依据比较器123的输出将来自任何一付所选发射天线1、2或3的载波频率信号发射出去。载波频率信号是通过接收/发射隔离器101、102和103发射的。
因此，同步短脉冲串中的独特字信号(为已知码元)和通信信道信号中的独特字信号二者都用作参考信号。根据接收信号对这些信号进行适当切换并与每付天线的接收信号进行相关处理，从而能够估算出每付天线的所需信号功率。然后，选择具有最大相关值的天线，因而即使存在干扰台也能够获得适当的发射分集效果。
因此，如图5所示，不进行上述改变参考信号的控制时，由来自所需台201和干扰台202的接收信号的场强度之和，将天线3选作合适天线。进行改变参考信号的控制时，将在所需台201和干扰台202的接收信号中具有最大所需信号功率的天线1选作合适天线。
(实施例2)
图7是表明本发明发射分集装置的另一种结构的方框图。在第一实施例中，采用已知码元的独特字作为参考信号，并进行每付天线的接收信号与参考信号之间的相关处理，由此估计每付天线的所需信号功率。然后，选择具有最大相关值的天线，即使在存在干扰台的情况中也能够获得发射分集效果。
然而，在所需台与干扰台中不能共用独特字，不能鉴别所需台与干扰台的PHS系统中，由于传播环境的变化以及所需台的移动，有时不能进行正确接收。为了解决这个问题，在第二实施例中，对同步短脉冲串中的独特字(UW1)与通信信道中的消息部分(ME2)进行相互切换，由此产生参考信号。
首先，从天线#1、#2和#3接收信号。各天线的接收/发射隔离器301、302和303对接收到的信号进行隔离并送至接收射频部分304、305和306。接收射频部分304、305和306将载波频率信号转换为基带信号。此外，AGC电路307、308和309控制各基带信号的功率电平。A/D转换器310、311和312将这些基带信号转换为数字信号。具有接收分集功能的干扰去除电路313接收这些数字信号S1、S2和S3，经解码器114解码，由此能够获得接收消息。
另一方面，切换装置315改变同步短脉冲串中的独特字(这是一种已知码元，作为参考信号)和接收消息。由调制器316对独特字和接收消息再次进行调制并输入到相关装置317、318和319。
相关装置317、318和319对经再次调制的信号与A/D转换器310、311和312输出的数字信号S1、S2和S3之间的相关性进行处理。标准化装置320、321和322用AGC电路307、308和309的控制值C1、C2和C3使相关装置317、318和319的输出标准化。由此能够获得实际所需信号波的接收电平估计值。比较器323对接收电平估计值进行比较，并选择一付发射天线，该天线具有所需信号波的最大接收电平估计值并适合于抵抗干扰信号。然后，比较器323把选择结果输出到切换装置324。
另一方面，调制器326对从端子325输入的发射消息进行调制。然后，由发射射频部分327把经调制的发射消息转换为载波频率信号。切换装置324对参考信号进行切换，从而依据比较器323的输出将来自任何一付所选发射天线1、2或3的载波频率信号发射出去。载波频率信号是通过接收/发射隔离器301、302和303发射的。
以上所述的过程与第一实施例基本相同。然而，在第二实施例中，切换装置315对同步短脉冲串中的的独特字(UW1)和通信信道信号中的消息部分(ME2)进行切换。由此产生相关装置317、318和319的参考信号。
图8是流程图。更具体地说，每一次要确定接收信号是否为同步短脉冲串(ST201)。当接收信号是同步短脉冲串时，将同步短脉冲串中的独特字(UW1)用作参考信号(ST202)。当接收信号不是同步短脉冲串时，将通信信道信号中的消息部分(ME2)用作参考信号(ST203)。因此，控制切换装置315。把上述二者之一的调制信号输入到相关装置317、318和319中。
采用按所述方式选择的参考信号，能够在接收同步短脉冲串时和接收通信信道时，从具有最大所需信号功率的天线上把发射消息发射出去。
由于接收信号的消息部分通常不是已知码元序列，不能够把消息部分用作参考信号。然而，当消息部分的差错率约为10-2时，一个时隙中的差错数较少。因此，如图9A所示，即使干扰信号加到所需信号上，超出象限达到出现确定误差程度的信号的数目不多。换句话说，如果知道信号点的位置，而不是已知码元序列替代，那么，如图9B所示，对每个象限将增加了消息部分的干扰信号的接收信号重新确定为位于原始信号点位置。因此，可以去除消息部分的干扰信号。用这种方法确定的码元被认为是基本正确的，并用作参考信号。
这样，利用来自各个天线的接收信号，将具有不同独特字模式的同步短脉冲串中的独特字与已去除干扰信号的通信信道信号中的消息部分相互比较。因此，即使在存在其独特字模式与所需台的独特字模式相同的干扰台的情况下，也能够选择与所需信号的相关性最高并具有最大所需信号功率的发射天线。结果，根据所需台的移动以及传播环境的变化，能够正确地选择发射天线。
考虑采用无方向性的天线作为接收和发射用的天线，通常用以下方法选择天线。更具体地说，如图10A所示，由来自所需台401和干扰台402的接收信号的场强之和选择天线。然而，按照这种方法选择天线(天线3)，其所需台401和干扰台402之间天线距离最短。当利用所选天线进行发射时，对干扰台402的干扰增大，在最坏情况中呼叫被切断。然而，根据本发明的第一和第二实施例，把在所需台和干扰台402的接收信号中具有最大所需信号功率的天线1选作合适天线，如图10B所示。结果，能够利用干扰台402与发射天线之间距离最长的天线进行发射。因此，对干扰台402的干扰降低，能够获得频率的有效利用。
考虑采用有方向性的天线作为接收和发射用的天线，如图11A所示，在信号接收中能够降低对干扰台502的干扰，这导致信号接收质量的提高。另一方面，如图11B所示，在信号发射中选择具有所需台501最大所需功率的有方向性天线。结果，在干扰台502位于方向范围之外的情况下，能够大大降低由于发射导致的对干扰台502的干扰。在这种情况下，由于在方向范围之外不发射无用的波，除图11B中斜线所示部分外，能够提高信道容量。
能够把发射分集装置应用到无线电波通信系统的基地台装置和移动台中。
如上所述，根据本发明，可选择具有最大所需信号功率的天线，因此，利用该天线能够获得适当的发射分集效果，即使在存在干扰台的情况下，也具有最强的抗干扰信号的能力。

Claims (18)

1．一种发射分集装置，其特征在于，该装置包括：
多付天线，每付天线具有控制接收信号功率的增益控制装置；
相关处理装置，对所述增益控制装置的输出与参考信号进行相关处理；
标准化装置，用所述增益控制装置的增益控制量使所述相关处理装置的输出标准化；
所述发射分集装置把能够获得在所述标准化装置输出中具有最大所需信号功率的输出的天线选作发射天线。
2．如权利要求1所述的发射分集装置，其特征在于：参考信号是同步短脉冲串中的独特字信号和通信信道信号中的独特字信号。
3．如权利要求1所述的发射分集装置，其特征在于：参考信号是同步短脉冲串中的独特字信号和通信信道信号中的消息信号。
4．如权利要求1所述的发射分集装置，其特征在于：当所需台的信号的独特字信号模式与干扰台的信号的独特字信号模式不同时，采用独特字信号作为参考信号。
5．如权利要求1所述的发射分集装置，其特征在于：当所需台的信号的独特字信号模式与干扰台的信号的独特字信号模式相同时，采用接收信号的消息信号作为参考信号。
6．如权利要求5所述的发射分集装置，其特征在于：把接收信号的消息信号点确定为位于同一象限中的发射信号的信号点位置上，由此去除来自干扰台的信号分量。
7．如权利要求1所述的发射分集装置，其特征在于：所述多付天线是有方向性的天线。
8．如权利要求1所述的发射分集装置，其特征在于：所述多付天线是无方向性的天线。
9．一种发射分集方法，其特征在于包括下列步骤：
将多付天线中的每付天线的接收信号与参考信号进行相关处理；
选择接收具有最高相关性的接收信号的天线作为发射天线；
利用所选天线对发射信号进行发射。
10．如权利要求9所述的发射分集方法，其特征在于：参考信号是同步短脉冲串中的独特字信号和通信信道信号中的独特字信号。
11．如权利要求9所述的发射分集方法，其特征在于：参考信号是同步短脉冲串中的独特字信号和通信信道信号中的消息信号。
12．如权利要求9所述的发射分集方法，其特征在于：当所需台的信号中独特字信号模式与干扰台的信号中独特字信号模式不同时，采用独特字信号作为参考信号。
13．如权利要求9所述的发射分集方法，其特征在于：当所需台的信号的独特字信号模式与干扰台的信号的独特字信号模式相同时，采用接收信号的消息信号作为参考信号。
14．如权利要求13所述的发射分集方法，其特征在于：把接收信号的消息信号点确定为位于同一象限中的发射信号的信号点位置上，由此去除来自干扰台的信号分量。
15．如权利要求9所述的发射分集方法，其特征在于：所述多付天线是有方向性的天线。
16．如权利要求9所述的发射分集方法，其特征在于：所述多付天线是无方向性的天线。
17．一种基地台装置，其特征在于，该装置包括：
发射分集装置，所述发射分集装置具有多付各具有控制接收信号功率的增益控制装置的天线；对所述增益控制装置的输出与参考信号进行相关处理的相关处理装置；用所述增益控制装置的增益控制量使所述相关处理装置的输出标准化的标准化装置；
所述发射分集装置把能够获得在所述标准化装置输出中具有最大所需信号功率的输出的天线选作发射天线。
18．一种无线电通信系统，其特征在于包括：
包含发射分集装置的基地台装置，所述发射分集装置包含多付各具有控制接收信号功率的增益控制装置的天线、对所述增益控制装置的输出与参考信号进行相关处理的相关处理装置、以及用所述增益控制装置的增益控制量使所述相关处理装置的输出标准化的标准化装置，所述发射分集装置把能够获得在所述标准化装置输出中具有最大所需信号功率的输出的天线选作发射天线；
与所述基地台装置进行无线电通信的移动台装置。
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