CN1653723A - 自适应天线发射/接收设备 - Google Patents

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Abstract

一种自适应天线发射/接收设备，其中，接收质量测量电路(107)测量从加法器(103)输出的接收到的数据的接收质量。当由接收质量测量电路(107)测量出的接收质量小于特定阈值时，发射天线权重控制电路(108)向乘法器(1061～106N)输出已存储的发射天线权重，即，在上次接收质量超过阈值时所存储的发射天线权重“W”，来代替由天线权重转换电路(105)输出的发射天线权重W’。

Description

自适应天线发射/接收设备
技术领域
本发明涉及一种作为使用自适应天线的发射/接收设备的自适应天线发射/接收设备，更具体地，涉及一种根据接收天线权重(weight)产生发射天线权重的自适应天线发射/接收设备。
背景技术
通常，在移动传输系统中，来自其他用户的干扰，即多用户干扰是限制系统容量的重要因素。因此，为了增加系统容量，认为自适应天线技术是有效的，因为其在接收期间，抑制特定方向(干扰波方向)上的接收信号，并且在发射期间，避免不必要方向上的干扰。
图1示出了利用这种自适应天线的发射/接收设备(自适应天线发射/接收设备)的现有技术示例。如图1所示，此自适应天线发射/接收设备包括N个天线单元1011～101N、N个乘法器1021～102N、加法器103、接收天线权重产生电路104、天线权重转换电路105和N个乘法器1061～106N。
乘法器1021～102N通过将来自天线单元1011～101N的接收信号分别与由接收天线权重产生电路104产生的接收天线权重W＝(w1、w2、…、wN)相乘来进行加权乘法。加法器103将由乘法器1021～102N加权后的各个天线的接收信号相加在一起，以作为单一接收数据进行传输。
将从加法器103传递过来的接收数据应用于接收天线权重产生电路104，产生使接收到的数据具有最优值的加权系数，作为接收天线权重W。
通常通过MMSE(最小均方差)控制来实现接收天线权重产生电路104的操作，其自适应地更新加权系数，以最小化加权相加后的接收信号与基准信号的均方差。用于实现MMSE的已知算法包括LMS(最小均方)和RLS(递归最小平方)算法等。在本发明中，对接收天线权重产生电路104中所使用的算法并不特别限制。
由接收天线权重产生电路104产生的接收天线权重W＝(w1、w2、…、wN)用于在乘法器1021～102N对接收信号进行加权，并也应用于天线权重转换电路105。
天线权重转换电路105将由接收天线权重产生电路104产生的接收天线权重W转换为发射天线权重W’＝(w’1、w’2、…、wN)。执行此转换，以校正RF发射电路的分支之间的幅度/相位偏差，或者用于在如FDD(频分双工)系统等发射/接收为不同频率时，校正发射/接收的频率差，并基本上为了产生用于形成与在接收中所形成的方向图相类似的方向图的发射权重W’而执行。
乘法器1061～106N将要发射的数据分别与从天线权重转换电路105传递过来的发射天线权重W’相乘。
在如图1所示的传统的自适应天线发射/接收设备中，按照阵列排列多组N个天线单元1011～101N，并通过信号处理自适应地控制各个天线单元1011～101N的加权系数，以进行增加特定方向上的天线增益(方向性)的控制。另一方面，在发射中，对接收天线权重进行校准，以产生用于与各个用户的要发射信号相乘的发射天线权重，从而发射所得到的信号，以具有所需波用户方向上的方向性，并降低对其他用户方向的干扰。在以下所列出的参考文献[1]中描述了这种结构的自适应天线发射/接收设备。
以下所列出的参考文献[2]示出了一种用于控制接收天线权重从而在利用扩频导频符号和确定信息数据符号作为基站信号而产生的RAKE合成之后使均方差最小的系统，例如作为计算最优接收权重的方法。
此外，以下所列出的参考文献[3]描述了一种使用根据如上所述而产生的天线权重而产生的发射天线权重的方法，作为产生发射天线权重的方法。
[1]NTT DoCoMo Technical Journal，Vol.8，No.1(Apr.2000)；
[2]S.Tanaka，M.Sawahashi and F.Adachi，“Pilotsymbol-assisted decision-directed coherent adaptive arraydiversity for DS-CDMA mobile radio reverse link”，IEICE Trans.Fundamentals，Vol.E80-A，pp.2445-2454，(Dec，1997)；以及
[3]Tanaka，Harada，Ihara，Sawahashi and Adachi，“Outdoorexperiment characteristics of adaptive antenna array diversityreception in W-CDMA”，Technical Report RCS99-127，pp.45-50(Oct.1999)。
在如图1所示的传统的自适应天线发射/接收设备中，根据针对接收而产生的接收天线权重产生发射天线权重。这倾向于将在接收期间形成的方向图原样应用于发射。但是，如果设备未能产生最优天线权重，例如：
(1)当接收天线权重的产生在收敛过程中，从而并未形成最优权重时；
(2)当接收线路质量太差而导致最优接收天线权重的产生遇到困难时；
(3)当接收线路由于遮蔽等而瞬时中断时；
(4)当设备中的故障等导致缺陷接收时，等，
发射天线权重也不是最优的。因此，可以预期，相反，并未针对所需的基站形成方向性，也给其他用户带来了较大的干扰，导致了发射特性以及接收特性的严重退化。
在JP-2000-22611-A、JP-2001-217759-A等中描述了用于控制发射天线权重以使其具有最优值的传统技术。
JP-2000-22611-A描述了一种自适应天线发射/接收设备，包括输入方向估计电路，并通过输入方向估计电路来估计输入方向，以校正发射天线权重。但是，如果接收线路质量退化，此传统自适应天线发射/接收设备将不能估计输入方向，导致不能控制最优发射权重，以及在某些情况下，可能会进行错误的控制，而极大地退化发射特性。
JP-2001-217759-A描述了一种自适应天线发射/接收设备，根据由干扰程度计算单元计算的干扰程度来控制发射天线权重。但是，类似地，如果接收线路质量退化，此传统自适应天线发射/接收设备将不能估计输入方向，导致不能控制最优发射权重，以及在某些情况下，可能会进行错误的控制，而极大地退化发射特性。
发明内容
本发明的目的是提出一种自适应天线发射/接收设备，能够在不能产生最优接收天线权重时，防止发射特性严重退化。
为了实现上述目的，本发明的一种自适应天线发射/接收设备，包括：
多个天线单元；
多个第一乘法器，用于通过将来自所述多个天线单元的接收信号分别与接收天线权重相乘来执行加权乘法；
加法器，用于将由所述多个第一乘法器加权后的所述各个天线的所述接收信号相加在一起，以作为单一接收数据进行传输；
接收质量测量电路，用于测量从所述加法器传递过来的所述接收数据的接收质量；
接收天线权重产生电路，向其提供从所述加法器传递过来的所述接收数据，用于产生使所述接收数据具有最优值的加权系数，作为所述接收天线权重；
天线权重转换电路，用于将由所述接收天线权重产生电路产生的所述接收天线权重转换为发射天线权重；
发射天线权重控制电路，用于在由所述接收质量测量电路测量出的所述接收质量超过预先设置的阈值时，传递从所述天线权重转换电路传递过来的所述发射天线权重，并将传递过来的发射天线权重存储在其中，以及在所述接收质量小于所述阈值时，传递所述已存储的发射天线权重来代替从所述天线权重转换电路传递过来的所述发射天线权重；以及
多个第二乘法器，用于将要发射的数据分别与从所述发射天线权重控制电路传递过来的所述发射天线权重相乘。
根据本发明，接收质量测量电路测量接收数据的接收质量，以及当接收质量小于预先设置的阈值时，发射天线权重控制电路并不原样使用由天线权重转换电路产生的发射天线权重，而是使用已存储的发射天线权重，即在上次接收质量超过阈值时的发射天线权重，从而使其能够防止以错误的发射天线权重来控制天线单元，从而极大地退化发射特性。
此外，本发明的另一自适应天线发射/接收设备还包括：接收质量测量电路，用于测量从所述加法器传递过来的接收数据的所述接收质量；以及发射天线权重控制电路，其中当由所述接收质量测量电路测量出的所述接收质量超过所述预先设置的阈值时，所述发射天线权重控制电路原样传递从所述天线权重转换电路传递过来的所述发射天线权重，而当所述接收质量小于所述阈值时，所述发射天线权重控制电路传递预先设置的数值来代替从所述天线权重转换电路传递过来的所述发射天线权重，作为所述发射天线权重。
根据本发明，接收质量测量电路测量接收数据的接收质量，以及当接收质量小于预先设置的阈值时，发射天线权重控制电路并不原样使用由天线权重转换电路产生的发射天线权重，而是使用预先设置的数值作为发射天线权重，从而使其能够防止以错误的发射天线权重来控制天线单元，从而极大地退化发射特性。
此外，所述发射天线权重控制电路可以传递只针对与特定天线单元相对应的权重具有数值而针对与其他天线单元相对应的所有剩余权重为零的预先设置的数值，作为所述发射天线权重。
此外，所述接收质量测量电路可以根据作为所述加法器电路的输出的所述接收信号的信号噪声功率比、误码率和块错误率中的任何一个来测量所述接收质量。
本发明的目的是提出一种自适应天线发射/接收设备，能够在不能产生最优接收天线权重时，防止发射特性严重退化。
为了实现上述目的，本发明的一种自适应天线发射/接收设备，包括：
多个天线单元；
多个第一乘法器，用于通过将来自所述多个天线单元的接收信号分别与接收天线权重相乘来执行加权乘法；
加法器，用于将由所述多个第一乘法器加权后的所述各个天线的所述接收信号相加在一起，以作为单一接收数据进行传输；
接收质量测量电路，用于测量从所述加法器传递过来的所述接收数据的接收质量；
接收天线权重产生电路，向其提供从所述加法器传递过来的所述接收数据，用于产生使所述接收数据具有最优值的加权系数，作为所述接收天线权重；
天线权重转换电路，用于将由所述接收天线权重产生电路产生的所述接收天线权重转换为发射天线权重；
发射天线权重控制电路，用于在由所述接收质量测量电路测量出的所述接收质量超过预先设置的阈值时，传递从所述天线权重转换电路传递过来的所述发射天线权重，并将传递过来的发射天线权重存储在其中，以及在所述接收质量小于所述阈值时，传递所述已存储的发射天线权重来代替从所述天线权重转换电路传递过来的所述发射天线权重；以及
多个第二乘法器，用于将要发射的数据分别与从所述发射天线权重控制电路传递过来的所述发射天线权重相乘。
根据本发明，接收质量测量电路测量接收数据的接收质量，以及当接收质量小于预先设置的阈值时，发射天线权重控制电路并不原样使用由天线权重转换电路产生的发射天线权重，而是使用已存储的发射天线权重，即在上次接收质量超过阈值时的发射天线权重，从而使其能够防止以错误的发射天线权重来控制天线单元，从而极大地退化发射特性。
此外，本发明的另一自适应天线发射/接收设备还包括：接收质量测量电路，用于测量从所述加法器传递过来的接收数据的所述接收质量；以及发射天线权重控制电路，其中当由所述接收质量测量电路测量出的所述接收质量超过所述预先设置的阈值时，所述发射天线权重控制电路原样传递从所述天线权重转换电路传递过来的所述发射天线权重，而当所述接收质量小于所述阈值时，所述发射天线权重控制电路传递预先设置的数值来代替从所述天线权重转换电路传递过来的所述发射天线权重，作为所述发射天线权重。
根据本发明，接收质量测量电路测量接收数据的接收质量，以及当接收质量小于预先设置的阈值时，发射天线权重控制电路并不原样使用由天线权重转换电路产生的发射天线权重，而是使用预先设置的数值作为发射天线权重，从而使其能够防止以错误的发射天线权重来控制天线单元，从而极大地退化发射特性。
此外，所述发射天线权重控制电路可以传递只针对与特定天线单元相对应的权重具有数值而针对与其他天线单元相对应的所有剩余权重为零的预先设置的数值，作为所述发射天线权重。
此外，所述接收质量测量电路可以根据作为所述加法器电路的输出的所述接收信号的信号噪声功率比、误码率和块错误率中的任何一个来测量所述接收质量。
附图说明
图1是示出了传统自适应天线发射/接收设备的结构的方框图；以及
图2是示出了根据本发明一个实施例的自适应天线发射/接收设备的方框图。
具体实施方式
接下来，将参照附图对本发明的的一个实施例进行详细描述。
图2是示出了根据本发明一个实施例的自适应天线发射/接收设备的方框图。在图2中，与图1所示的组件相同的组件以相同的参考数字表示，并省略对其的描述。
本实施例的自适应天线发射/接收设备额外地包括接收质量测量电路107和发射天线权重控制电路108，添加到如图1所示的传统的自适应天线发射/接收设备中。
在本实施例的自适应天线发射/接收设备中，由于在天线权重转换电路105和乘法器1061～106N之间设置发射天线权重控制电路108，本实施例中的乘法器1061～106N并不将要发射的数据与从天线权重转换电路105传递过来的发射天线权重W’相乘，而是将要发射的数据与从发射天线权重控制电路108传递过来的发射天线权重W”相乘。
本实施例的特征在于将接收质量测量电路107和发射天线权重控制电路108设置在自适应天线发射/接收设备中，用于根据接收天线权重产生发射天线权重。
接收质量测量电路107通过计算SIR(信号噪声功率比)、BER(误码率)、BLER(块错误率)等来测量从加法器103传递过来的接收数据的接收质量，以通知发射天线权重控制电路108。
将作为天线权重转换电路105的输出的发射天线权重W’和作为接收质量测量电路107的输出的接收质量提供给发射天线权重控制电路108，以确定发射天线权重W”。具体地，发射天线权重控制电路108是否实际使用由天线权重转换电路105转换的发射天线权重W’。这里所使用的确定标准是接收质量测量电路107所测量出的接收质量。
当由接收质量测量电路107测量出的接收质量超过预先设置的阈值时，发射天线权重控制电路108向乘法器1061～106N原样传递来自天线权重转换电路105的发射天线权重W’。
之后，当接收质量小于阈值时，发射天线权重控制电路108进行控制，从而并不原样使用作为天线权重转换电路105的输出的发射天线权重。
作为此控制的示例，例如，当接收质量小于特定阈值时，可以连续原样使用先前计算出的天线权重，从而不对发射天线权重进行更新。在这种情况下，发射天线权重控制电路108将作为接收质量测量电路107的输出的接收质量与预先设置的阈值进行比较，并在接收质量超过阈值时，向乘法器1061～106N原样传递作为天线权重转换电路105的输出的发射天线权重，并将所传递的发射天线权重存储于其中。然后，当接收质量小于阈值时，发射天线权重控制电路108传递已存储的发射天线权重(在上次接收质量超过阈值时的发射天线权重)来代替作为天线权重转换电路105的输出的发射天线权重。
按照这种方式，可以防止由于接收特性的退化而导致的输入方向的错误检测影响发射天线权重。
可选地，当由接收质量测量电路107测量出的接收质量小于预先定义的阈值时，发射天线权重控制电路108可以向乘法器1061～106N传递预先设置的数值，作为发射天线权重W”，来代替从天线权重转换电路105传递过来的发射天线权重W’。
例如，预先设置的数值为W”＝(1、0、…、0)，即加权系数只针对与特定天线单元相对应的权重具有数值，而针对其他权重为零，例如W1＝(1.0，0.0)、W2～WN＝(0.0，0.0)。
如果进行的话，这种控制将在发射期间，丢失在当接收天线权重产生电路104正确估计输入方向时所提供的方向性增益，但能够防止接收天线权重产生电路104进行错误的输入方向估计而导致在传输时错误地形成针对除所需基站以外的其他基站的方向性、并对其他用户造成干扰的危险。此外，当瞬时中断延续较长时间而引起输入方向的较大变化时，相反，因为发射方向性并不跟随，能够防止特性上的退化。

Claims (6)

1、一种自适应天线发射/接收设备，包括：
多个天线单元；
多个第一乘法器，用于通过将来自所述多个天线单元的接收信号分别与接收天线权重相乘来执行加权乘法；
加法器，用于将由所述多个第一乘法器加权后的所述各个天线的所述接收信号相加在一起，以作为单一接收数据进行传输；
接收质量测量电路，用于测量从所述加法器传递过来的所述接收数据的接收质量；
接收天线权重产生电路，向其提供从所述加法器传递过来的所述接收数据，用于产生使所述接收数据具有最优值的加权系数，作为所述接收天线权重；
天线权重转换电路，用于将由所述接收天线权重产生电路产生的所述接收天线权重转换为发射天线权重；
发射天线权重控制电路，用于在由所述接收质量测量电路测量出的所述接收质量超过预先设置的阈值时，传递从所述天线权重转换电路传递过来的所述发射天线权重，并将传递过来的发射天线权重存储在其中，以及在所述接收质量小于所述阈值时，传递所述已存储的发射天线权重来代替从所述天线权重转换电路传递过来的所述发射天线权重；以及
多个第二乘法器，用于将要发射的数据分别与从所述发射天线权重控制电路传递过来的所述发射天线权重相乘。
2、一种自适应天线发射/接收设备，包括：
多个天线单元；
多个第一乘法器，用于通过将来自所述多个天线单元的接收信号分别与接收天线权重相乘来执行加权乘法；
加法器，用于将由所述多个第一乘法器加权后的所述各个天线的所述接收信号相加在一起，以作为单一接收数据进行传输；
接收质量测量电路，用于测量从所述加法器传递过来的所述接收数据的接收质量；
接收天线权重产生电路，向其提供从所述加法器传递过来的所述接收数据，用于产生使所述接收数据具有最优值的加权系数，作为所述接收天线权重；
天线权重转换电路，用于将由所述接收天线权重产生电路产生的所述接收天线权重转换为发射天线权重；
发射天线权重控制电路，其中当由所述接收质量测量电路测量出的所述接收质量超过所述预先设置的阈值时，所述发射天线权重控制电路原样传递从所述天线权重转换电路传递过来的所述发射天线权重，而当所述接收质量小于所述阈值时，所述发射天线权重控制电路传递预先设置的数值来代替从所述天线权重转换电路传递过来的所述发射天线权重，作为所述发射天线权重；以及
多个第二乘法器，用于将要发射的数据分别与从所述发射天线权重控制电路传递过来的所述发射天线权重相乘。
3、根据权利要求2所述的自适应天线发射/接收设备，其特征在于所述发射天线权重控制电路传递只针对与特定天线单元相对应的权重具有数值而针对与其他天线单元相对应的所有剩余权重为零的预先设置的数值，作为所述发射天线权重。
4、根据权利要求1到3之一所述的自适应天线发射/接收设备，其特征在于所述接收质量测量电路根据作为所述加法器电路的输出的所述接收信号的信号噪声功率比来测量所述接收质量。
5、根据权利要求1到3之一所述的自适应天线发射/接收设备，其特征在于所述接收质量测量电路根据作为所述加法器电路的输出的所述接收信号的误码率来测量所述接收质量。
6、根据权利要求1到3之一所述的自适应天线发射/接收设备，其特征在于所述接收质量测量电路根据作为所述加法器电路的输出的所述接收信号的块错误率来测量所述接收质量。
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