CN1656711A - 多束天线发射机/接收机和发射/接收方法以及发射束选择方法 - Google Patents

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Abstract

一种多束天线发射机/接收机，包括形成多个接收束的接收束形成装置(1041～104N)和形成多个发射束的发射束形成装置(1131～113J)。多束天线发射机/接收机还包括接收束计算装置(1081～108M)，用于根据用户信号的路径延迟的接收质量，针对各个接收束来计算整体接收质量，以及发射束选择装置(109)，用于选择整体接收质量优异的接收束，并选择具有与所选择的接收束相同或相近的方向的发射束。即使在多路径环境中也能选择最优的发射束。

Description

多束天线发射机/接收机和发射/接收方法以及发射束选择方法
技术领域
本发明涉及一种阵列天线发射机/接收机，能够通过天线方向性的控制来抑制与其它用户的干扰，更具体地，涉及一种多束天线发射机/接收机和发射/接收方法以及发射束选择方法，能够从多个固定方位图(多束)中选择发射/接收方向性。
背景技术
在蜂窝移动通信系统等中，出于更高速、更高质量信号和更大订户容量的目的，已经检验了应用形成方位图(束)的方法，该方法通过使用包括多个天线单元的阵列天线发射机/接收机，增大了希望的信号方向的发射/接收增益，并减小了其它方向的增益。其中一种这样的方法是从多个固定方位图(多束)中选择发射/接收束的多束方法。
例如，如“Multi-Beam Antenna System for Radio Base Station”(日本待审专利No.11-266228)所公开的，在接收中，一种该类型的多束天线发射机/接收机从多个固定的接收束中选择并接收具有优异接收质量的延迟路径的接收束。在发射中，多束天线发射机/接收机从接收时所选择的路径延迟/接收束编号对中选择并发射与接收质量优异的路径延迟/接收束编号对具有相同方向的发射束。
图7是示出了传统多束天线发射机/接收机的示例的方框图。传统的多束天线发射机/接收机包括接收阵列天线201、与接收天线单元2021到202N相对应的天线1无线电接收单元2031到天线N无线电接收单元203N、接收束1形成单元2041到接收束M形成单元204M(也称为接收束形成单元204)、用户1解调模块2051到用户L解调模块205L(也称为用户解调模块205)、用户1调制单元2111到用户L调制单元211L、用户1发射束切换电路2121到用户L发射束切换电路212L、发射束1形成单元2131到发射束J形成单元213J、与发射天线单元2161到216K相对应的天线1无线电发射单元2141到天线K无线电接收单元214K、以及发射阵列天线215。
由N个接收天线单元2021到202N形成接收阵列天线201。每个接收天线单元2021到202N不受水平和垂直方向性的任何限制，例如，并且具有全方向性或偶极。彼此靠近地设置N个接收天线单元2021到202N，从而使天线单元的接收信号彼此相关。接收阵列天线201并不限制接收天线单元的数目及其布局，只要彼此靠近地设置N个接收天线单元2021到202N。布局的一种示例是在载波的半波长时间间隔处的圆形布局或线性布局。
由N个接收天线单元2021到202N所接收的信号包括希望的用户信号分量、干扰信号分量和热噪声。每个希望的用户信号分量和干扰信号分量包括多路径分量。通常，这些信号分量(希望的用户信号分量和干扰信号分量)从不同的方向到达。因此，存在希望的用户信号的路径延迟和接收束编号(路径延迟/接收束编号)对。
每个天线1无线电接收单元2031到天线N无线电接收单元203N包括低噪声放大器、带通滤波器、混合器、本地振荡器、AGC(自动增益控制器)、正交检测器、低通滤波器、模拟/数字转换器等。将以天线1无线电接收单元2031作为示例。天线1无线电接收单元2031接收来自接收天线单元2021的输出；进行接收处理，例如输入信号的放大、从无线电波段到基带的频率转换、正交检测和模拟/数字转换；以及将结果信号输出到接收束1形成单元2041到接收束M形成单元204M。
接收束1形成单元2041到接收束M形成单元204M接收来自天线1无线电接收单元2031到天线N无线电接收单元203N的输出；针对输入信号，形成在各个接收束形成单元之间不同的固定的接收束；以及将束输出到用户1解调模块2051到用户L解调模块205L。固定接收束的数目、固定接收束的形状和固定接收束形成方法没有特殊的限制。固定接收束的形状的示例是正交多束，固定接收束形成方法的示例是利用数字计算将输入信号与加权的固定合成束相乘并求和的方法(数字束形成)。在图7中，将接收束1形成单元2041到接收束M形成单元204M设置在天线1无线电接收单元2031到天线N无线电接收单元203N的输出侧，并形成针对基带的数字信号的束。还可以采用例如Butler矩阵的无线电波段的束形成方法。
针对包含所有用户信号(用户1信号到用户L信号)的分量和用户信号的多路径分量的输入信号，接收束1形成单元2041到接收束M形成单元204M形成各个接收束形成单元204之间不同的固定接收束，并将输入信号多路分解为各个到达方向。
每个用户1解调模块2051到用户L解调模块205L包括接收束1路径检测单元2061到接收束M路径检测单元206M、路径延迟/接收束选择单元207、发射束选择单元209和解调单元210。
用户1解调模块2051到用户L解调模块205L输出与各个用户相对应的用户1接收数据到用户L接收数据(用户接收数据)。由于用户解调模块205具有相同的功能，因此可以将用户1解调模块2051作为示例。
用户1解调模块2051接收来自接收束1形成单元2041到接收束M形成单元204M的输出，并输出用户1发射束编号和用户1接收数据。
接收束1路径检测单元2061到接收束M路径检测单元206M接收来自接收束1形成单元2041到接收束M形成单元204M的输出，检测输入信号中的用户信号的路径延迟，测量所检测的路径延迟处的用户信号的接收质量，并将接收质量信息输出到路径延迟/接收束选择单元207。多路复用输入信号和用户1信号到用户L信号，并且还多路复用通过传播延迟的用户信号的多路径分量。
接收束1路径检测单元2061到接收束M路径检测单元206M还可以通过只使用用户信号的已知符号(导频符号等)来检测路径并测量已检测路径延迟处的用户信号的接收质量。
路径延迟/接收束选择单元207接收作为来自接收束1路径检测单元2061到接收束M路径检测单元206M的输出的与路径延迟/接收束编号相对应的用户信号的接收质量信息块。路径延迟/接收束选择单元207根据用户信号的接收质量来选择用于解调的路径延迟/接收束编号对，并将与所选择的路径延迟/接收束编号对相对应的用户信号的接收质量信息输出到发射束选择单元209和解调单元210。
发射束选择单元209接收作为路径延迟/接收束选择单元207的输出的与路径延迟/接收束编号相对应的用户信号的接收质量信息，并将具有优异接收质量的延迟路径的方向相同的发射束的编号输出到用户1发射束切换电路2121。
所选择的发射束的数目通常小于用于解调的路径延迟/接收束编号对的数目。在许多情况下，发射束的编号是1，以便通过多个束的发射来减小与其它用户的干扰。
解调单元210接收作为路径延迟/接收束选择单元207的输出的与路径延迟/接收束编号相对应的用户信号的接收质量信息，根据输入路径延迟/接收束编号进行解调处理。
用户1调制单元2111到用户L调制单元211L分别接收用户1发射数据到用户L发射数据(用户发射数据)，进行调制处理，并且将已调制的信号发送到用户1发射束切换电路2121到用户L发射束切换电路212L。
针对各个用户，用户1发射束切换电路2121到用户L发射束切换电路212L接收作为发射束选择单元209的输出的用户1发射束编号到用户L发射束编号，和作为用户1调制单元2111到用户L调制单元211L的输出的已调制用户信号。针对从发射束1形成单元2131到发射束J形成单元213J的用户，用户1发射束切换电路2121到用户L发射束切换电路212L选择与发射束编号相对应的发射束形成单元，并将已调制的用户信号输出到所选择的发射束形成单元。
发射束1形成单元2131到发射束J形成单元213J接收来自用户1发射束切换电路2121到用户L发射束切换电路212L的输出，针对输入信号，形成在发射束1形成单元2131到发射束J形成单元213J之间不同的固定发射束，并将固定的发射束输出到天线1无线电发射单元2141到天线K无线电发射单元214K。固定发射束的数目、固定发射束的形状和固定发射束形成方法没有特殊的限制。固定发射束的形状的示例是正交多束，固定发射束形成方法的示例是利用数字计算将输入信号与加权的固定合成束相乘并求和的方法(数字束形成)。在图7中，将发射束1形成单元2131到发射束J形成单元213J设置在天线1无线电发射单元2141到天线K无线电发射单元214K的输入侧，并形成针对基带的数字信号的束。还可以采用例如Butler矩阵的无线电波段的束形成方法。
每个天线1无线电发射单元2141到天线K无线电接收单元214K包括放大器、带通滤波器、混合器、本地振荡器、正交调制、低通滤波器、数字/模拟转换器等。将以天线1无线电发射单元2141作为示例。天线1无线电发射单元2141接收来自发射束1形成单元2131到发射束J形成单元213J输出；进行发射处理，例如输入信号的数字/模拟转换、正交调制、从基带到无线电波段的频率转换和信号的放大；以及将结果信号输出到发射天线单元2161。
由K个发射天线单元2161到216K形成发射阵列天线215。每个发射天线单元2161到216K不受水平和垂直方向性的任何限制，例如，并且具有全方向性或偶极。彼此靠近地设置K个发射天线单元2161到216K，从而使天线单元的发射信号彼此相关。发射阵列天线215并不限制接收天线单元的数目及其布局，只要彼此靠近地设置K个发射天线单元2161到216K。布局的一种示例是在载波的半波长时间间隔处的圆形布局或线性布局。
K个发射天线单元2161到216K接收并发射信号，其中通过作为天线1无线电发射单元2141到天线K无线电接收单元214K的输出的发射束多路复用用户信号(用户1信号到用户L信号)。
在接收中，图7所示的传统多束发射机/接收机从多个固定的接收束中选择并接收具有优异接收质量的延迟路径的接收束。在发射中，多束天线发射机/接收机从接收时所选择的路径延迟/接收束编号对中选择并发射与接收质量优异的路径延迟/接收束编号对具有相同方向的发射束。利用该处理，多束发射机/接收机能够形成在希望的信号方向增大发射/接收增益，并在其它方向减小了增益的束。
图7所示的传统多束天线发射机/接收机的问题在于发射特性的退化。这是因为从接收时所选择的路径延迟/接收束编号对中选择与接收质量优异的路径延迟/接收束编号对具有相同方向的发射束，而不能选择多路径环境中最优的发射束。在多路径环境中，用户信号分量包含多个多路径分量。这些信号分量通常从不同的方向的到达，并且每个接收束包含多个多路径分量。
传统的多束天线发射机/接收机从接收时所选择的路径延迟/接收束编号对中选择与质量优异的路径延迟/接收束编号对具有相同方向的发射束。当比较接收束的整体接收质量时，不同于所选择的接收束的接收束可能会显示出更高的整体接收质量。通过计算(例如相加)包含在接收束的一些或所有多路径分量(路径延迟)的接收质量来准备整体接收质量。最优发射束是沿着与整体接收质量优异的接收束一致(相同)或相近的方向的发射束。传统多束天线发射机/接收机不能选择多路径环境中最优的任意发射束。
将参考数值对此进行详细说明，但是本发明并不限于这些数值。
假设路径延迟/接收束选择单元207从以下四个路径延迟/接收束编号对中选择上面的两对(对a和对b)。
对a的接收质量(路径延迟a/接收束1)：10
对b的接收质量(路径延迟b/接收束2)：8
对c的接收质量(路径延迟c/接收束2)：5
对d的接收质量(路径延迟d/接收束1)：1
此时，如果发射束选择单元209选择一个发射束，则图7所示的传统多束天线发射机/接收机比较对a和b的接收质量(10＞8)，并选择与接收束1方向相同的发射束。然而，通过针对每个接收束计算接收质量(接收束1的整体接收质量＝10+1＜接收束2的整体接收质量＝8+5)，所获得的接收束2具有更高的整体接收质量。传统多束天线发射机/接收机不能选择实际上最优的发射束。
发明内容
本发明的目的是提供一种多束天线发射机/接收机、发射/接收方法和发射束选择方法，即使在多路径环境中，也能够选择最优发射束并获得优异的发射特性和电路质量。
为了实现以上目的，根据本发明的一种多束天线发射机/接收机的特征在于：具有多个接收束和多个发射束，并且根据从多个接收束中呈现的用户信号的路径延迟的接收质量计算的整体接收质量来选择发射束。
可以根据整体接收质量来选择接收束，可以选择与所选择的接收束具有一致或相近的方向的发射束。
可以将接收功率或SIR(信干比)用作接收质量的指标。
多束天线发射机/接收机可以包括其中设置了接收天线单元的接收阵列天线；无线电接收装置，用于接收来自接收天线单元的输出，进行针对输入信号的接收处理，并输出信号；接收束形成装置，用于接收来自无线电接收装置的输出，并形成接收束；用户解调装置，用于接收来自接收束形成装置的输出，针对接收束中呈现的用户信号的路径延迟/接收束编号来计算整体接收质量，从而输出用户发射束编号，并使用路径延迟/接收束编号来输出用户接收数据；用户调制装置，用于接收用户发射数据，执行调制处理，并输出已调制的用户信号；用户发射束切换装置，用于接收用户发射束编号和已调制的用户信号，并输出已调制的用户信号，从而形成与用户发射束编号相对应的发射束；发射束形成装置，用于接收来自用户发射束切换装置的输出，并形成发射束；无线电发射装置，用于接收来自发射束形成装置的输出，执行针对输入信号的发射处理，并输出信号；以及发射阵列天线，其中设置了用于发射来自无线电发射装置的输出的发射天线单元。
用户解调装置可以包括接收束路径检测装置，用于从来自接收束形成装置的输出中检测针对每个用户的路径延迟，并输出路径延迟/接收束编号；路径延迟/接收束选择装置，用于根据与作为来自接收束路径检测装置的输出的路径延迟/接收束编号相对应的用户信号的接收质量，选择用于解调的路径延迟/接收束编号；解调装置，用于使用由路径延迟/接收束选择装置所通知的路径延迟/接收束编号来进行解调；接收束计算装置，用于根据与作为来自接收束路径检测装置的输出的路径延迟/接收束编号相对应的用户信号的接收质量，针对每个接收束来计算用户信号的整体接收质量；以及发射束选择装置，用于根据由接收束计算装置所通知的针对每个接收束的用户信号的整体接收质量来选择发射束，并将发射束通知用户发射束切换装置。
当根据与作为来自接收束路径检测装置的输出的路径延迟/接收束编号相对应的用户信号的接收质量来计算针对每个接收束的用户信号的整体接收质量时，接收束计算装置可以使用接收功率作为接收质量的指标，并计算整体接收功率作为整体接收质量。
当根据与作为来自接收束路径检测装置的输出的路径延迟/接收束编号相对应的用户信号的接收质量来计算针对每个接收束的用户信号的整体接收质量时，接收束计算装置可以使用SIR作为接收质量的指标，并计算整体SIR作为整体接收质量。
当根据与作为来自接收束路径检测装置的输出的路径延迟/接收束编号相对应的用户信号的接收质量来计算针对每个接收束的用户信号的整体接收质量时，接收束计算装置可以通过使用与根据预定标准所选择的路径延迟/接收束编号相对应的接收质量来计算针对每个接收束的用户信号的整体接收功率质量。
接收束计算装置可以选择上面的P(P是不小于2的整数)个接收质量优异的路径延迟/接收束编号作为根据预定标准所选择的路径延迟/接收束编号。
接收束计算装置可以选择接收质量满足预定质量标准的Q(Q是不小于2的整数)个路径延迟/接收束编号中的最大值作为根据预定标准所选择的路径延迟/接收束编号。
接收束计算装置可以使用由路径延迟/接收束选择装置所选择的路径延迟/接收束编号作为根据预定标准所选择的路径延迟/接收束编号。
多束天线发射机/接收机包括：接收束形成装置，用于形成多个接收束；发射束形成装置，用于形成多个发射束；计算装置，用于通过将针对用户信号的路径延迟的接收质量的数值相加来计算针对各个接收束的整体接收质量；以及选择装置，用于选择整体接收质量优异的接收束并选择与所选择的接收束具有一致或相近的方向的发射束。
一种根据本发明的多束天线发射/接收方法的特征在于：具有多个接收束和多个发射束，并且根据从多个接收束中呈现的用户信号的路径延迟的接收质量计算的整体接收质量来选择发射束。
可以根据整体接收质量来选择接收束，可以选择与所选择的接收束具有一致或相近的方向的发射束。
可以将接收功率或SIR(信干比)用作接收质量的指标。
多束天线发射/接收方法可以包括无线电接收步骤，用于接收来自构成接收阵列天线的接收天线单元的输出，进行针对输入信号的接收处理，并输出信号；接收束形成步骤，用于接收来自无线电接收步骤的输出，并形成接收束；用户解调步骤，用于接收来自接收束形成步骤的输出，针对接收束中呈现的用户信号的路径延迟/接收束编号来计算整体接收质量，从而输出用户发射束编号，并使用路径延迟/接收束编号来输出用户接收数据；用户调制步骤，用于接收用户发射数据，执行调制处理，并输出已调制的用户信号；用户发射束切换步骤，用于接收用户发射束编号和已调制的用户信号，并输出已调制的用户信号，从而形成与用户发射束编号相对应的发射束；发射束形成步骤，用于接收来自用户发射束切换步骤的输出，并形成发射束；无线电发射步骤，用于接收来自发射束形成步骤的输出，执行针对输入信号的发射处理，并将信号输出到构成了发射阵列天线的发射天线单元。
用户解调步骤可以包括接收束路径检测步骤，用于从来自接收束形成步骤的输出中检测针对每个用户的路径延迟，并输出路径延迟/接收束编号；路径延迟/接收束选择步骤，用于根据与作为来自接收束路径检测步骤的输出的路径延迟/接收束编号相对应的用户信号的接收质量，选择用于解调的路径延迟/接收束编号；解调步骤，用于使用在路径延迟/接收束选择步骤中所通知的路径延迟/接收束编号来进行解调；接收束计算步骤，用于根据与作为来自接收束路径检测步骤的输出的路径延迟/接收束编号相对应的用户信号的接收质量，针对每个接收束来计算用户信号的整体接收质量；以及发射束选择步骤，用于根据在接收束计算步骤中所通知的针对每个接收束的用户信号的整体接收质量来选择发射束，并将发射束通知用户发射束切换步骤。
在接收束计算步骤中，当根据与作为来自接收束路径检测步骤的输出的路径延迟/接收束编号相对应的用户信号的接收质量来计算针对每个接收束的用户信号的整体接收质量时，可以将接收功率用作接收质量的指标，并计算整体接收功率作为整体接收质量。
在接收束计算步骤中，当根据与作为来自接收束路径检测步骤的输出的路径延迟/接收束编号相对应的用户信号的接收质量来计算针对每个接收束的用户信号的整体接收质量时，可以将SIR用作接收质量的指标，并计算整体SIR作为整体接收质量。
在接收束计算步骤中，当根据与作为来自接收束路径检测步骤的输出的路径延迟/接收束编号相对应的用户信号的接收质量来计算针对每个接收束的用户信号的整体接收质量时，可以通过使用与根据预定标准所选择的路径延迟/接收束编号相对应的接收质量来计算针对每个接收束的用户信号的整体接收功率质量。
在接收束计算步骤中，可以选择上面的P(P是不小于2的整数)个接收质量优异的路径延迟/接收束编号作为根据预定标准所选择的路径延迟/接收束编号。
在接收束计算步骤中，可以选择接收质量满足预定质量标准的Q(Q是不小于2的整数)个路径延迟/接收束编号中的最大值作为根据预定标准所选择的路径延迟/接收束编号。
在接收束计算步骤中，可以使用由路径延迟/接收束选择装置所选择的路径延迟/接收束编号作为根据预定标准所选择的路径延迟/接收束编号。
多束天线发射/接收可以包括：计算步骤，用于通过将针对用户信号的路径延迟的接收质量的数值相加来计算针对各个接收束的整体接收质量；以及选择步骤，用于选择整体接收质量优异的接收束并选择与所选择的接收束具有一致或相近的方向的发射束。
一种根据本发明的发射束选择方法的特征在于：根据从接收束中呈现的用户信号的路径延迟的接收质量计算的整体接收质量来选择发射束。
可以根据整体接收质量来选择接收束，选择具有与所选择的接收束一致或相近的方向的发射束。
一种根据本发明的基站的特征在于包括上述多束天线发射机/接收机。一种根据本发明的移动台的特征在于包括上述多束天线发射机/接收机。
附图说明
图1是示出了根据本发明的多束天线发射机/接收机的实施例的方框图；
图2是用于解释发射束的选择的图示；
图3是接收质量表；
图4是束编号对应表；
图5是示出了根据本发明的多束天线发射/接收方法的流程图；
图6是示出了根据本发明的多束天线发射/接收方法的用户解调步骤的流程图；以及
图7是示出了传统多束天线发射机/接收机的示例的方框图。
具体实施方式
参考附图，将详细描述本发明的实施例。在以下的描述中，用户数目是L(L是等于或大于1的整数)，接收天线单元的数目是N(N是等于或大于1的整数)，接收束的数目是M(M是等于或大于1的整数)，发射束的数目是J(J是等于或大于1的整数)，以及发射天线单元的数目是K(K是等于或大于1的整数)。因此，用户是用户1到用户L，L个用户信号是用户1信号到用户L信号。接收束是接收束1到接收束M，发射束是发射束1到发射束J。将解释具有这些设置的多束天线发射机/接收机。
参考图1，根据本发明的多束天线发射机/接收机包括接收阵列天线101、形成了接收阵列天线101的接收天线单元1021到102N、与接收天线单元1021到102N相对应的天线1无线电接收单元1031到天线N无线电接收单元103N(也称为无线电接收单元103)、接收束1形成单元1041到接收束M形成单元104M(也称为接收束形成单元104)、用户1解调模块1051到用户L解调模块105L(也称为用户解调模块105)、用户1调制单元1111到用户L调制单元111L(也称为用户调制单元111)、用户1发射束切换电路1121到用户L发射束切换电路112L(也称为用户发射束切换电路112)、发射束1形成单元1131到发射束J形成单元113J(也称为发射束形成单元113)、与发射天线单元1161到116K相对应的天线1无线电发射单元1141到天线K无线电接收单元114K(也称为无线电发射单元114)、以及由发射天线单元1161到116K形成的发射阵列天线115。
每个接收天线单元1021到102N不受水平和垂直方向性的任何限制，例如，并且具有全方向性或偶极。彼此靠近地设置N个接收天线单元1021到102N，从而使接收信号彼此相关。接收阵列天线101并不限制接收天线单元1021到102N的数目及其布局，只要彼此靠近地设置接收天线单元1021到102N。布局的一种示例是在载波的半波长时间间隔处的圆形布局或线性布局。
由接收天线单元1021到102N所接收的信号包括希望的用户信号分量、干扰信号分量和热噪声。每个希望的用户信号分量和干扰信号分量包括多路径分量。通常，这些信号分量(包含多径分量的希望的用户信号分量和干扰信号分量)从不同的方向到达。因此，存在希望的用户信号的路径延迟和接收束编号对。
每个天线1无线电接收单元1031到天线N无线电接收单元103N包括低噪声放大器、带通滤波器、混合器、本地振荡器、AGC(自动增益控制器)、正交检测器、低通滤波器、模拟/数字转换器等。将以天线1无线电接收单元1031作为示例。天线1无线电接收单元1031接收来自接收天线单元1021的输出；进行接收处理，例如输入信号的放大、从无线电波段到基带的频率转换、正交检测和模拟/数字转换；以及将结果信号输出到接收束1形成单元1041到接收束M形成单元104M。
接收束1形成单元1041到接收束M形成单元104M接收来自天线1无线电接收单元1031到天线N无线电接收单元103N的输出；针对输入信号，形成在各个接收束形成单元104之间不同的固定的接收束；以及将束输出到用户1解调模块1051到用户L解调模块105L。固定接收束的数目、固定接收束的形状和固定接收束形成方法没有特殊的限制。固定接收束的形状的示例是正交多束，固定接收束形成方法的示例是利用数字计算将输入信号与加权的固定合成束相乘并求和的方法(数字束形成)。在图1中，将接收束1形成单元1041到接收束M形成单元104M设置在天线1无线电接收单元1031到天线N无线电接收单元103N的输出侧，并形成针对基带的数字信号的束。还可以采用例如Butler矩阵的无线电波段的束形成方法。
针对包含所有用户信号(用户1信号到用户L信号)的分量和用户信号的多路径分量的输入信号，接收束1形成单元1041到接收束M形成单元104M形成各个接收束形成单元104之间不同的固定接收束，并将输入信号多路分解为各个到达方向。
每个用户1解调模块1051到用户L解调模块105L包括接收束1路径检测单元1061到接收束M路径检测单元106M(也称为接收束路径检测单元106)、路径延迟/接收束选择单元107、接收束1计算单元1081到接收束M计算单元108M(也称为接收束计算单元108)、发射束选择单元109和解调单元110。用户1解调模块1051到用户L解调模块105L输出用户1发射束编号到用户L发射束编号(用户发射束编号)和用户1接收数据到用户L接收数据(用户接收数据)。
在用户1解调模块1051到用户L解调模块105L中，将以用户1解调模块1051作为示例。
用户1解调模块2051接收来自接收束1形成单元1041到接收束M形成单元104M的输出，并输出用户1发射束编号和用户1接收数据。
接收束1路径检测单元1061到接收束M路径检测单元106M接收来自接收束1形成单元1041到接收束M形成单元104M的输出，检测输入信号中的用户信号的路径延迟，测量所检测的路径延迟处的用户信号的接收质量，并将路径延迟、接收束编号等输出到路径延迟/接收束选择单元107和接收束1计算单元1081到接收束M计算单元108M。多路复用输入信号和用户1信号到用户L信号，并且还多路复用通过传播延迟的用户信号的多路径分量。例如，用户信号多路复用方法是，但不限于TDMA(时分多路接入)或CDMA(码分多路接入)。并不限制多路分解多个已多路复用的用户信号的方法、检测多路径分量的路径延迟的方法以及所检测的路径延迟的数目。此外，不限制要测量的接收质量的指标和测量方法。接收质量指标的示例是接收功率(包括接收电平、接收场强度等)和SIR(信干比)。除了SIR以外，由SINR(信号干扰加噪声功率比)、SNR(信噪比)表示的指标也是可用的。
接收束1路径检测单元1061到接收束M路径检测单元106M还可以通过只使用用户信号的已知符号(导频符号等)来检测路径并测量已检测路径延迟处的用户信号的接收质量。
路径延迟/接收束选择单元107接收作为来自接收束1路径检测单元1061到接收束M路径检测单元106M的输出的与路径延迟/接收束编号相对应的用户信号的接收质量信息块。路径延迟/接收束选择单元107根据用户信号的接收质量来选择用于解调的路径延迟/接收束编号对，并将所选择的路径延迟/接收束编号对输出到解调单元110。
选择用于解调的路径延迟/接收束编号对的方法没有特殊的限制。例如，可以选择A(A是等于或大于2的整数)个接收质量优异的上面的对，或可以选择满足预定接收质量标准的B(B是不小于2的整数)个对中的最大值。
接收束1计算单元1081到接收束M计算单元108M接收与接收束相对应并且作为接收束1路径检测单元1061到接收束M路径检测单元106M的输出的用户信号的接收质量信息块。接收束1计算单元1081到接收束M计算单元108M针对各个接收束计算用户信号的整体接收质量，并将针对各个接收束的接收束编号和用户信号的整体接收质量信息块输出到发射束选择单元109。通过计算(例如相加)包含在接收束的一些或所有多路径分量(路径延迟)的接收质量来准备整体接收质量。
针对每个接收束所计算的用户信号的整体接收质量的指标可以是与针对每个接收所通知的路径延迟/接收束编号相对应的用户信号的接收功率。
针对每个接收束所计算的用户信号的整体接收质量的指标可以是与针对每个接收所通知的路径延迟/接收束编号相对应的用户信号的SIR。
本发明还包括通过只使用与根据预定标准所选择的路径延迟/接收束编号相对应的接收质量来计算针对每个接收束的用户信号的整体接收质量的方法，以便简化接收束1计算单元1081到接收束M计算单元108M中针对每个接收束计算用户信号的整体接收质量的计算。
作为根据预定标准选择的路径延迟/接收束编号，可以使用上面的P(P是不小于2的整数)个用户信号的接收质量优异的路径延迟/接收束编号。
作为根据预定标准选择的路径延迟/接收束编号，可以使用用户信号接收质量满足预定接收质量标准的Q(Q是不小于2的整数)个路径延迟/接收束编号中的最大值。
作为根据预定标准选择的路径延迟/接收束编号，可以使用由路径延迟/接收束选择单元107所选择的路径延迟/接收束编号。
作为接收束1计算单元1081到接收束M计算单元108M的输出，发射束选择单元109接收接收束编号和接收束中的用户信号的整体接收质量信息块。发射束选择单元109将与整体接收质量优异的接收束编号具有一致或接近方向的用户1发射束编号到用户L发射束编号输出到用户1发射束切换电路1121。
作为路径延迟/接收束选择单元107的输出，解调单元110接收与路径延迟/接收束编号相对应的用户信号的接收质量信息，根据输入路径延迟/接收束编号进行解调处理，并输出用户1接收数据。
用户1调制单元1111到用户L调制单元111L分别接收用户1发射数据到用户L发射数据(用户发射数据)，进行调制处理，并且将用户1已调制信号到用户L已调制信号(已调制用户信号)发送到用户1发射束切换电路1121到用户L发射束切换电路112L。
针对各个用户(用户1到用户L)，用户1发射束切换电路1121到用户L发射束切换电路112L接收作为发射束选择单元109的输出的用户1发射束编号到用户L发射束编号，和作为用户1调制单元1111到用户L调制单元111L的输出的用户1已调制信号到用户L已调制信号。针对从发射束1形成单元1131到发射束J形成单元113J的用户，用户1发射束切换电路1121到用户L发射束切换电路112L选择与发射束编号相对应的发射束形成单元113，并将已调制的用户信号输出到所选择的发射束形成单元113。
发射束1形成单元1131到发射束J形成单元113J接收来自用户1发射束切换电路1121到用户L发射束切换电路112L的输出，针对输入信号，形成在发射束1形成单元1131到发射束J形成单元113J之间不同的固定发射束，并将固定的发射束输出到天线1无线电发射单元1141到天线K无线电接收单元114K。
固定发射束的数目、固定发射束的形状和固定发射束形成方法没有特殊的限制。固定发射束的形状的示例是正交多束，固定发射束形成方法的示例是利用数字计算将输入信号与加权的固定合成束相乘并求和的方法(数字束形成)。在图1中，将发射束1形成单元1131到发射束J形成单元113J设置在天线1无线电发送单元1141到天线K无线电发送单元114K的输入侧，并形成针对基带的数字信号的束。还可以采用例如Butler矩阵的无线电波段的束形成方法。
每个天线1无线电发射单元1141到天线K无线电接收单元114K包括放大器、带通滤波器、混合器、本地振荡器、正交调制、低通滤波器、数字/模拟转换器等。将以天线1无线电发射单元1141作为示例。天线1无线电发射单元1141接收来自发射束1形成单元1131到发射束J形成单元113J输出；进行发射处理，例如输入信号的数字/模拟转换、正交调制、从基带到无线电波段的频率转换和信号的放大；以及将结果信号输出到发射天线单元1161。
由K个发射天线单元1161到116K形成发射阵列天线115。每个发射天线单元1161到116K不受水平和垂直方向性的任何限制，例如，并且具有全方向性或偶极。彼此靠近地设置K个发射天线单元1161到116K，从而使发射信号彼此相关。发射阵列天线115并不受限于布局，只要彼此靠近地设置K个发射天线单元1161到116K。布局的一种示例是在载波的半波长时间间隔处的圆形布局或线性布局。
发射天线单元1161到116K接收并发射信号，其中将通过作为天线1无线电发射单元1141到天线K无线电接收单元114K的输出的发射束的用户信号多路复用。
参考图2、3和4，详细解释接收束编号的选择和发射束编号的选择。
图2是用于解释发射束的选择的图示，主要示出了描述所需的建立组件。图3是接收质量表，而图4是束编号对应表。将详细描述针对用户编号1和接收束编号1的发射束选择操作。尽管图2示出了接收束1到接收束M(接收束)，只解释接收束1和接收束2。
如图3所示，接收束计算单元108针对接收束1和接收束2，根据用户1信号的接收质量来计算(例如相加)整体接收质量。接收束计算单元108将针对各个接收束的接收束编号和用户1信号的整体接收质量信息块输出到发射束选择单元109。由于整体接收质量优异的接收束是接收束2，发射束选择单元109选择“2”作为接收束编号。通过参考束编号对应表1091，发射束选择单元109选择“1”作为其方向与接收束2一致或相近的对应发射束编号。发射束选择单元109将发射束编号“1”输出到用户1发射束切换电路1121。用户1发射束切换电路1121切换到形成发射束1的发射束1形成单元1131，并将用户1的用户1发射数据和所形成的发射束1一起发送。
本发明的多束天线发射机/接收机能够使用形成移动通信系统的基站和移动台。
图5是示出了根据本发明的多束天线发射/接收方法的流程图。图6是示出了根据本发明的多束天线发射/接收方法的解调步骤的流程图。将参考图1、5和6来解释多束天线发射/接收方法。
接收来自形成了接收阵列天线101的接收天线单元1021到102N的输出，并进行接收处理，例如输入信号的放大、频率转换、正交检测和模拟/数字转换，从而输出结果信号(无线电接收步骤S1)。由天线1无线电接收单元1031到天线N无线电接收单元103N执行无线电接收步骤S1。
接收无线电接收步骤S1的输出以形成接收束(接收束形成步骤S2)。由接收束1形成单元1041到接收束M形成单元104M执行接收束形成步骤S2。
接收接收束形成步骤S2的输出，并计算与接收束中呈现的用户信号的路径延迟/接收束编号相对应的整体接收质量。使用路径延迟/接收束编号来输出用户接收数据(用户解调步骤S3)。由用户1解调模块1051到用户L解调模块105L执行用户解调步骤S3。
接收用户发射数据，并进行调制处理，以输出已调制的用户数据(用户调制步骤S4)。由用户1调制单元1111到111L执行用户调制步骤S4。
接收用户发射束编号和已调制用户信号，并输出已调制用户信号，以便形成与用户发射束编号相对应的发射束(用户发射束切换步骤S5)。由发送到用户1发射束切换电路1121到用户L发射束切换电路112L执行用户发射束切换步骤S5。
接收用户发射束切换步骤S5的输出以形成发射束(发射束形成步骤S6)。由发射束1形成单元1131到发射束J形成单元113J执行发射束形成步骤S6。
接收发射束形成步骤S6的输出，并进行发射处理，例如输入信号的数字/模拟转换、正交调制、频率转换和信号的放大，从而将结果信号输出到发射天线单元(无线电发射步骤S7)。由天线1无线电发射单元1141到天线K无线电接收单元114K和发射阵列天线来执行无线电发射步骤S7。
在用户解调步骤S3中，从来自接收束形成步骤S2的输出中检测针对各个用户的路径延迟，并输出路径延迟、接收束编号等(接收束路径检测步骤S31)。由接收束1路径检测单元1061到接收束M路径检测单元106M执行接收束路径检测步骤S31。
根据与作为来自接收束路径检测步骤S31的输出的路径延迟/接收束编号相对应的用户信号的接收质量信息块，选择用于解调的路径延迟/接收束编号(路径延迟/接收束选择步骤S32)。由路径延迟/接收束选择单元107执行路径延迟/接收束选择步骤S32。
使用在路径延迟/接收束选择步骤S32中所通知的路径延迟/接收束编号来进行解调(解调步骤S33)。由解调单元110来执行解调步骤S33。
根据与作为来自接收束路径检测步骤S31的输出的路径延迟/接收束编号相对应的用户信号的接收质量信息块，针对各个接收束来计算用户信号的整体接收质量(接收束计算步骤S34)。由接收束1计算单元1081到接收束M计算单元108M执行接收束计算步骤S34。
根据在接收束计算步骤S34中所通知的针对各个接收束的用户信号的整体接收质量信息段来选择发射束，并将所选择的发射束通知用户发射束切换步骤S5(发射束选择步骤S35)。由发射束选择单元109执行发射束选择步骤S35。
在接收束计算步骤S34中，当根据与作为来自接收束路径检测步骤S31的输出的路径延迟/接收束编号相对应的用户信号的接收质量信息块来计算针对各个接收束的用户信号的整体接收质量时，将接收功率用作接收质量的指标，并计算整体接收功率作为整体接收质量。
此外，在接收束计算步骤S34中，当根据与作为来自接收束路径检测步骤S31的输出的路径延迟/接收束编号相对应的用户信号的接收质量信息块来计算针对每个接收束的用户信号的整体接收质量时，将SIR用作接收质量的指标，并计算整体SIR作为整体接收质量。
此外，在接收束计算步骤S34中，当根据与作为来自接收束路径检测步骤S31的输出的路径延迟/接收束编号相对应的用户信号的接收质量信息块来计算针对各个接收束的用户信号的整体接收质量时，通过只使用与根据预定标准所选择的路径延迟/接收束编号相对应的用户信号的接收质量来计算针对各个接收束的用户信号的整体接收质量。
在接收束计算步骤S34中，从根据预定标准所选择的路径延迟/接收束编号中选择上面的P(P是不小于2的整数)个接收质量优异的路径延迟/接收束编号。
在接收束计算步骤S34中，从根据预定标准所选择的路径延迟/接收束编号中选择接收质量满足预定质量标准的Q(Q是不小于2的整数)个路径延迟/接收束编号中的最大值。
在接收束计算步骤S34中，将由路径延迟/接收束选择单元所选择的路径延迟/接收束编号用作根据预定标准所选择的路径延迟/接收束编号。
对上述实施例的效果进行描述。由于计算了针对各个接收束(接收束1到接收束M)的用户信号(用户1信号到用户L信号)的整体接收质量，因此即使在多路径环境中，本发明也能够选择最优的发射束，并且选择与整体质量优异的接收束相同方向或相近方向的发射束。因此，能够实现优良的发射特性和较高的上行和/或下行信道质量。

Claims (28)

1.一种多束天线发射机/接收机，其特征在于：具有多个接收束和多个发射束，并且根据从多个接收束中呈现的用户信号的路径延迟的接收质量所计算的整体接收质量来选择发射束。
2.根据权利要求1所述的多束天线发射机/接收机，其特征在于：根据整体接收质量来选择接收束，并选择与所选择的接收束具有一致或相近的方向的发射束。
3.根据权利要求1所述的多束天线发射机/接收机，其特征在于：将接收功率或SIR(信干比)用作接收质量的指标。
4.根据权利要求1所述的多束天线发射机/接收机，其特征在于包括：
其中设置了接收天线单元的接收阵列天线；
无线电接收装置，用于接收来自接收天线单元的输出，进行针对输入信号的接收处理，并输出信号；
接收束形成装置，用于接收来自无线电接收装置的输出，并形成接收束；
用户解调装置，用于接收来自接收束形成装置的输出，针对接收束中呈现的用户信号的路径延迟/接收束编号来计算整体接收质量，从而输出用户发射束编号，并使用路径延迟/接收束编号来输出用户接收数据；
用户调制装置，用于接收用户发射数据，执行调制处理，并输出已调制的用户信号；
用户发射束切换装置，用于接收用户发射束编号和已调制的用户信号，并输出已调制的用户信号，从而形成与用户发射束编号相对应的发射束；
发射束形成装置，用于接收来自用户发射束切换装置的输出，并形成发射束；
无线电发射装置，用于接收来自所述发射束形成装置的输出，执行针对输入信号的发射处理，并输出信号；以及
发射阵列天线，其中设置了用于发射来自所述无线电发射装置的输出的发射天线单元。
5.根据权利要求4所述的多束天线发射机/接收机，其特征在于所述用户解调装置包括：
接收束路径检测装置，用于从来自所述接收束形成装置的输出中检测针对每个用户的路径延迟，并输出路径延迟/接收束编号；
路径延迟/接收束选择装置，用于根据与作为来自所述接收束路径检测装置的输出的路径延迟/接收束编号相对应的用户信号的接收质量，选择用于解调的路径延迟/接收束编号；
解调装置，用于使用由所述路径延迟/接收束选择装置所通知的路径延迟/接收束编号来进行解调；
接收束计算装置，用于根据与作为来自所述接收束路径检测装置的输出的路径延迟/接收束编号相对应的用户信号的接收质量，针对每个接收束来计算用户信号的整体接收质量；以及
发射束选择装置，用于根据由所述接收束计算装置所通知的针对每个接收束的用户信号的整体接收质量来选择发射束，并将发射束通知所述用户发射束切换装置。
6.根据权利要求5所述的多束天线发射机/接收机，其特征在于：当根据与作为来自所述接收束路径检测装置的输出的路径延迟/接收束编号相对应的用户信号的接收质量来计算针对每个接收束的用户信号的整体接收质量时，所述接收束计算装置使用接收功率作为接收质量的指标，并计算整体接收功率作为整体接收质量。
7.根据权利要求5所述的多束天线发射机/接收机，其特征在于：当根据与作为来自所述接收束路径检测装置的输出的路径延迟/接收束编号相对应的用户信号的接收质量来计算针对每个接收束的用户信号的整体接收质量时，所述接收束计算装置使用SIR作为接收质量的指标，并计算整体SIR作为整体接收质量。
8.根据权利要求5所述的多束天线发射机/接收机，其特征在于：当根据与作为来自所述接收束路径检测装置的输出的路径延迟/接收束编号相对应的用户信号的接收质量来计算针对每个接收束的用户信号的整体接收质量时，所述接收束计算装置通过使用与根据预定标准所选择的路径延迟/接收束编号相对应的接收质量来计算针对每个接收束的用户信号的整体接收质量。
9.根据权利要求8所述的多束天线发射机/接收机，其特征在于：所述接收束计算装置选择上面的P(P是不小于2的整数)个接收质量优异的路径延迟/接收束编号作为根据预定标准所选择的路径延迟/接收束编号。
10.根据权利要求8所述的多束天线发射机/接收机，其特征在于：所述接收束计算装置选择接收质量满足预定质量标准的Q(Q是不小于2的整数)个路径延迟/接收束编号中的最大值作为根据预定标准所选择的路径延迟/接收束编号。
11.根据权利要求8所述的多束天线发射机/接收机，其特征在于：所述接收束计算装置使用由所述路径延迟/接收束选择装置所选择的路径延迟/接收束编号作为根据预定标准所选择的路径延迟/接收束编号。
12.根据权利要求1所述的多束天线发射机/接收机，其特征在于包括：
接收束形成装置，用于形成多个接收束；
发射束形成装置，用于形成多个发射束；
计算装置，用于通过将针对用户信号的路径延迟的接收质量的数值相加来计算针对各个接收束的整体接收质量；以及
选择装置，用于选择整体接收质量优异的接收束并选择与所选择的接收束具有一致或相近的方向的发射束。
13.一种多束天线发射/接收方法，其特征在于：具有多个接收束和多个发射束，并且根据从多个接收束中呈现的用户信号的路径延迟的接收质量计算的整体接收质量来选择发射束。
14.根据权利要求13所述的多束天线发射/接收方法，其特征在于：根据整体接收质量来选择接收束，并选择与所选择的接收束具有一致或相近的方向的发射束。
15.根据权利要求13所述的多束天线发射/接收方法，其特征在于：将接收功率或SIR(信干比)用作接收质量的指标。
16.根据权利要求13所述的多束天线发射/接收方法，其特征在于包括：
无线电接收步骤，用于接收来自构成接收阵列天线的接收天线单元的输出，进行针对输入信号的接收处理，并输出信号；
接收束形成步骤，用于接收来自无线电接收步骤的输出，并形成接收束；
用户解调步骤，用于接收来自接收束形成步骤的输出，针对接收束中呈现的用户信号的路径延迟/接收束编号来计算整体接收质量，从而输出用户发射束编号，并使用路径延迟/接收束编号来输出用户接收数据；
用户调制步骤，用于接收用户发射数据，执行调制处理，并输出已调制的用户信号；
用户发射束切换步骤，用于接收用户发射束编号和已调制的用户信号，并输出已调制的用户信号，从而形成与用户发射束编号相对应的发射束；
发射束形成步骤，用于接收来自用户发射束切换步骤的输出，并形成发射束；
无线电发射步骤，用于接收来自发射束形成步骤的输出，执行针对输入信号的发射处理，并将信号输出到构成了发射阵列天线的发射天线单元。
17.根据权利要求16所述的多束天线发射/接收方法，其特征在于所述用户解调步骤包括
接收束路径检测步骤，用于从来自接收束形成步骤的输出中检测针对每个用户的路径延迟，并输出路径延迟/接收束编号；
路径延迟/接收束选择步骤，用于根据与作为来自接收束路径检测步骤的输出的路径延迟/接收束编号相对应的用户信号的接收质量，选择用于解调的路径延迟/接收束编号；
解调步骤，用于使用在路径延迟/接收束选择步骤中所通知的路径延迟/接收束编号来进行解调；
接收束计算步骤，用于根据与作为来自接收束路径检测步骤的输出的路径延迟/接收束编号相对应的用户信号的接收质量，针对每个接收束来计算用户信号的整体接收质量；以及
发射束选择步骤，用于根据在接收束计算步骤中所通知的针对每个接收束的用户信号的整体接收质量来选择发射束，并将发射束通知用户发射束切换步骤。
18.根据权利要求17所述的多束天线发射/接收方法，其特征在于：在接收束计算步骤中，当根据与作为来自接收束路径检测步骤的输出的路径延迟/接收束编号相对应的用户信号的接收质量来计算针对每个接收束的用户信号的整体接收质量时，将接收功率用作接收质量的指标，并计算整体接收功率作为整体接收质量。
19.根据权利要求17所述的多束天线发射/接收方法，其特征在于：在接收束计算步骤中，当根据与作为来自接收束路径检测步骤的输出的路径延迟/接收束编号相对应的用户信号的接收质量来计算针对每个接收束的用户信号的整体接收质量时，将SIR用作接收质量的指标，并计算整体SIR作为整体接收质量。
20.根据权利要求17所述的多束天线发射/接收方法，其特征在于：在接收束计算步骤中，当根据与作为来自接收束路径检测步骤的输出的路径延迟/接收束编号相对应的用户信号的接收质量来计算针对每个接收束的用户信号的整体接收质量时，通过使用与根据预定标准所选择的路径延迟/接收束编号相对应的接收质量来计算针对每个接收束的用户信号的整体接收质量。
21.根据权利要求20所述的多束天线发射/接收方法，其特征在于：在接收束计算步骤中，选择上面的P(P是不小于2的整数)个接收质量优异的路径延迟/接收束编号作为根据预定标准所选择的路径延迟/接收束编号。
22.根据权利要求20所述的多束天线发射/接收方法，其特征在于：在接收束计算步骤中，选择接收质量满足预定质量标准的Q(Q是不小于2的整数)个路径延迟/接收束编号中的最大值作为根据预定标准所选择的路径延迟/接收束编号。
23.根据权利要求20所述的多束天线发射/接收方法，其特征在于：在接收束计算步骤中，使用由路径延迟/接收束选择步骤所选择的路径延迟/接收束编号作为根据预定标准所选择的路径延迟/接收束编号。
24.根据权利要求13所述的多束天线发射/接收方法，其特征在于包括：
计算步骤，用于通过将针对用户信号的路径延迟的接收质量的数值相加来计算针对各个接收束的整体接收质量；以及
选择步骤，用于选择整体接收质量优异的接收束并选择与所选择的接收束具有一致或相近的方向的发射束。
25.一种发射束选择方法，其特征在于：根据从接收束中呈现的用户信号的路径延迟的接收质量计算的整体接收质量来选择发射束。
26.根据权利要求25所述的多束天线发射/接收方法，其特征在于：根据整体接收质量来选择接收束，并选择具有与所选择的接收束一致或相近的方向的发射束。
27.一种基站，其特征在于包括一种多束天线发射机/接收机，所述多束天线发射机/接收机具有多个接收束和多个发射束，并且根据从多个接收束中呈现的用户信号的路径延迟的接收质量所计算的整体接收质量来选择发射束。
28.一种移动台，其特征在于包括一种多束天线发射机/接收机，所述多束天线发射机/接收机具有多个接收束和多个发射束，并且根据从多个接收束中呈现的用户信号的路径延迟的接收质量所计算的整体接收质量来选择发射束。
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