CN1802771B - 自适应天线接收方法和自适应天线接收机 - Google Patents

Abstract

一种自适应天线接收机，相对于希望信号的到达方向的角度变化，改善了其随动性能。天线权重自适应更新部分(11-1)根据各个天线单元接收到的信号以及从根据发射信道估计而被校正的希望信号中获得的误差信号，自适应地更新天线权重。天线权重方向限制部分(12-1)针对天线权重自适应更新装置(11-1)所获得的天线权重执行限制处理，以使波束增益在希望信号的到达方向保持恒定。波束形成器(2-1)使用进行了天线权重方向限制装置(12-1)所执行的限制处理的天线权重，通过阵列天线来接收希望信号。发射信道估计装置(3-1)估计由波束形成器(2-1)接收到的希望信号的发射信道，以便根据估计结果来校正希望信号。

Description

自适应天线接收方法和自适应天线接收机

技术领域

本发明涉及一种自适应天线接收机，更具体地，涉及一种自适应天线接收机，用于在CDMA系统中，在抑制来自其它用户的干扰信号的同时，自适应地形成天线方向性或定向波束以便接收来自特定用户的希望信号。

背景技术

CDMA(码分多址)系统相对于射频具有增加订户容量的潜力，并且作为一种无线接入系统，对于移动通信蜂窝系统具有吸引力。

然而，在CDMA系统中存在的问题在于，当基站从特定用户接收到希望信号时，会同来自与特定用户同时接入相同基站的用户的其它信号发生干扰。为了减少这种干扰信号以便正确地接收希望的信号，可以使用阵列天线。

阵列天线包括多个天线单元。阵列天线通过复数对每一个天线单元进行加权以便控制每一个天线单元接收到的信号的幅度和相位，从而形成定向波束。利用针对适于接收希望信号而形成的定向波束，阵列天线可以正确地接收希望的信号并且还抑制了来自其它用户的干扰信号。自适应阵列天线是自适应地控制这种定向波束的天线。

在基站中，通过多径信道接收到希望信号。自适应阵列天线使希望信号的各个路径方向具有高波束增益并且使干扰信号的方向具有非常低增益的点(零)，以便控制加权运算，从而使SINR(信号与干扰和噪声的比值)最大化。

在非专利文献1中说明了传统的自适应天线接收机。

图1是示出了传统自适应天线接收机的构成的方框图。参考图1，传统自适应天线接收机包括路径接收机101-1到101-L(L：正整数)、合并器106、确定单元107、开关108以及减法器109。

设置了L个路径接收机101-1到101-L，与移动通信环境中的多个多径传播信道相对应地执行多径合并。

所有路径接收机101-1到101-L具有相同的构成。

路径接收机101-1包括波束形成器102-1、发射信道估计部分103-1、复共轭运算部分104-1、乘法器105-1和110-1以及天线权重自适应更新部分111-1。

波束形成器102-1接收作为输入的N个解扩信号，通过与希望用户的扩频码同步地对各个天线单元#1到#N(N：包含在阵列天线中的天线单元的数目)接收到的、路径#1中的信号进行解扩来获得该解扩信号。波束形成器102-1执行N个解扩信号的加权和合并，以便针对路径#1形成定向波束。

图2是示出了传统波束形成器的构成的方框图。参考图2，波束形成器102-1包括复共轭运算部分112-1-1到112-1-N、乘法器113-1-1到113-1-N以及合并器114-1。其它每一个波束形成器102-2到102-L具有上述相同的构成。

复共轭运算部分112-1-1到112-1-N计算从天线权重自适应更新部分111-1获得的N个天线权重(W)的复共轭，并且将它们提供到乘法器113-1-1到113-1-N。

每一个乘法器113-1-1到113-1-N使从复共轭运算部分112-1-1到112-1-N中相应一个提供来的天线权重的复共轭乘以路径#1的每一个解扩信号，并且将乘积提供到合并器114-1。

合并器114-1合计乘法器113-1-1到113-1-N的所有输出。

此外，图1所示的发射信道估计部分103-1根据波束形成器102-1的输出来执行发射信道估计，以便将发射信道估计值提供到复共轭运算部分104-1以及乘法器110-1。此外，发射信道估计表示在根据路径接收状态的无线电波传播条件中的变化的估计。因此获得的发射信道估计值被用于补偿无线电波传播条件中的变化(发射信道校正)。

复共轭运算部分104-1计算从发射信道估计部分103-1接收到的发射信道估计值的复共轭，以便将其提供到乘法器105-1。

乘法器105-1将发射信道估计值的复共轭与波束形成器102-1的输出相乘，以便校正相位变化(发射信道校正)，并执行最大比值合并的加权运算。最大比值合并是在多径合并之后使信号的SINR最大化的一种加权合并方法。

在图1所示的传统路径接收机101-1中，根据发射信道估计的相位校正功能独立于天线权重控制。因此，在天线权重控制中，不需要校正由希望信号的相位调整而导致的相位变化，并且只需要校正仅取决于信号到达方向的相位变化。因此，可以执行稳定的波束形成。

合并器106合计各个路径接收机101-1到101-L的乘法器105-1到105-L的所有输出，以便执行路径合并，从而产生解调信号。

确定单元107根据合并器106获得的解调信号来确定具有最高概率的发射符号(transmission symbol)。

开关108选择公知的基准信号或来自确定单元107的发射符号，以便将选定的一个作为基准信号提供给减法器109。当已经设置了公知的基准信号时，开关108选择该信号。另一方面，当没有设置公知的基准信号时，开关108选择来自确定单元107的发射符号。

减法器109从基准信号中减去由合并器106产生的解调信号，并且将差值作为误差信号提供到所有路径接收机101-1到101-L的乘法器110-1到110-L。在这种情况中，减法器109使用通过使基准信号电平乘以来自开关108的基准信号而获得的值作为基准信号，这些将在后面进行说明。

路径接收机101-1的乘法器110-1将来自发射信道估计部分103-1的发射信道估计值与来自减法器109的误差信号相乘，以便将乘积提供到天线权重自适应更新部分111-1。

天线权重自适应更新部分111-1根据乘以发射信道估计值的误差信号以及路径#1的N个解扩信号，自适应地计算天线权重，并且将计算结果提供到波束形成器102-1，以便形成自适应控制。通常，最小均方误差(MMSE)控制被用于自适应控制。作为使用误差信号的天线加权因子的自适应更新算法，LMS(最小均方)、NLMS(归一化的LMS)以及RLS(递归最小二乘法)算法是公知的。

例如，在非专利文献1中，说明了一种利用NLMS算法更新天线权重的技术。可以按照下面的更新方程来计算天线权重w(i，m)其中i是路径数目，m是符号数目)(方程1)：

(方程1)

$w(i,m+1)=w(i,m)+\frac{\mathrm{\λ}}{p(i,m)}x(i,m)h(i,m)e^{*}\left(m\right)---\left(1\right)$

其中，x(i，m)是每一个天线接收到的信号的解扩信号，p(i，m)是各个天线的解扩信号的总功率。H(i，m)是发射信道估计值，以及λ是步长大小。此外，*是共轭复数。

如果由e(m)表示误差信号并且由z(m)表示接收到的信号，误差信号e(m)可以由下面的方程(2)表示：

(方程2)

$e\left(m\right)=A\left(m\right)\hat{z}\left(m\right)-z\left(m\right)---\left(2\right)$

其中，z(m)是基准信号(公知的基准信号或确定信号)，以及A(m)是基准信号电平。

根据输入到波束形成器102-1的每一个天线单元的解扩信号来计算基准信号电平A(m)(例如参看专利文献1)。输入到波束形成器102-1的解扩信号的接收电平不受波束增益的影响，并且希望用它作为基准来计算基准信号电平A(m)。

在自适应天线接收机的应用中，由相位互相独立的多个阵列天线(子阵列)接收CDMA(码分多址)信号，以便实现方向性控制效应和分集效应。

已经提出一种技术，其中在各个子阵列中使用公共天线权重用于方向性的形成，并且通过将所有子阵列的确定误差信号应用到天线权重控制中，改善了自适应控制特性(参考专利文献2)。

在自适应天线接收机的另一个应用中，多个波束形成器形成的波束的信号被用于路径检测。因此，即使存在大量天线，路径检测特性也不会劣化。

已经提出一种技术，其中对多个波束形成器形成的波束的解扩信号进行加权和合并，用于校正相位变化，从而检测每一个路径。合并路径来获得解调信号。根据相位改变的方向校正而获得的确定误差信号和波束解扩输出，自适应地更新用于加权合并的权重(参看专利文献3)。利用这种技术，可以实现极好的路径检测特性和接收解调特性。

专利文献1：日本专利待审公开No.2002-77008

专利文献2：日本专利待审公开No.2002-368520

专利文献3：日本专利待审公开No.2002-368652

非专利文献1：Tanaka，Sawahashi，Adachi等，“PilotSymbol-Assisted Decision-Directed Coherent Adaptive ArrayDiversity for DS-CDMA Mobile Radio Reverse Link”，IEICE Trans.，Vol.E-80-A，2445-2454页，1997年12月。

发明内容

本发明要解决的问题

利用图1所示的典型传统自适应天线接收机，可能在希望信号的到达方向中形成定向波束。此外，在专利文献1或2所述的应用中，可以进一步正确地接收希望信号。然而，在良好的随动(follow-up)性能的条件下可以实现这些效果。

当希望信号的到达方向的角度有显著改变时，由于希望信号的到达方向和定向波束的方向之间存在差距，也许会减少希望信号的增益。

图3是示出了自适应阵列天线的定向波束和希望信号的到达方向之间的关系的图。图3(a)示出了根据现有技术的两者之间的关系，而图3(b)示出了根据本发明的关系。在传统的自适应阵列天线中，控制定向波束的方向，以便可以在希望电波的到达方向中获得最大增益。然而，没有考虑到随动性能，并且如图3(a)所示，如果希望信号的到达方向改变，到达方向偏离波束方向。因此，实际减少了希望信号的增益。结果，没有检测到校正误差信号，并且削弱了随动性能。此外，在更坏情况的场景中，不能够随动到达方向的角度变化并且丢失了希望信号，导致失调。

因此本发明的目的是考虑定向波束的随动性能，提供一种自适应天线接收机，改善了相对于希望信号的到达方向的角度改变的随动性能。

解决问题的方式

根据本发明，为了实现上述目的，提供一种自适应天线接收机，在抑制发射自多个发送方的、复用信号中的干扰信号的同时，自适应地形成由多个天线单元组成的阵列天线的定向波束，以便接收希望信号，并且根据发射信道估计来校正希望信号，所述自适应天线接收机包括：

天线权重自适应更新装置，用于根据各个天线单元接收到的信号以及从根据发射信道估计而被校正的希望信号中获得的误差信号，自适应地更新天线权重；

天线权重方向限制装置，用于针对天线权重自适应更新装置获得的天线权重执行限制处理，以使波束增益在希望信号的到达方向保持恒定；

波束形成器，用于使用进行了天线权重方向限制装置所执行的限制处理的天线权重，通过阵列天线来接收希望信号；以及

发射信道估计装置，用于估计波束形成器接收到的希望信号的发射信道，以便根据估计结果来校正希望信号。

利用这种构成，发射信道估计装置校正发射信道，天线权重自适应更新装置使用各个天线单元接收到的信号来自适应地控制天线权重，并且天线权重方向限制装置校正天线权重。即，独立于天线权重控制来执行发射信道校正。因此，根据本发明，天线权重不包含发射信道校正的分量，并且由只取决于信号到达方向的相位校正来自适应地控制。因此，按照这种方式天线权重方向限制装置可以校正天线权重，以使波束增益在希望信号的到达方向保持恒定。

此外，天线权重方向限制装置使用表示希望信号到达方向的方向矢量来执行天线权重的限制处理。

在这种情况中，因为天线方向限制装置根据方向矢量来校正天线权重，以便使波束增益保持在希望信号的到达方向，波束输出的希望信号成分的增益保持恒定。

自适应天线接收机还包括：

相邻天线相关检测装置，用于获得各个相邻天线单元接收的信号之间的相关值；

天线相关平均装置，用于计算相邻天线相关检测装置获得的相关值的平均；

反正切计算装置，用于计算天线相关平均装置获得的平均的反正切，以便得到相位；以及

方向矢量计算装置，用于根据反正切计算装置获得的相位来计算方向矢量。

利用这种构成，天线相关平均装置对相邻天线相关检测装置获得的各个相邻天线单元之间的相关进行平均。反正切计算装置和方向矢量计算装置根据均值获得方向矢量。因此，利用简单的构成和运算，可以根据相邻天线单元之间的相关来获得希望信号的方向矢量。

本发明的效果

如上所述，根据本发明，发射信道估计装置校正发射信道。天线权重自适应更新装置使用各个天线单元接收到的信号来自适应地控制天线权重，并且天线权重方向限制装置校正天线权重。换句话说，独立于天线权重控制来执行发射信道校正。因此，天线权重不包含发射信道校正的分量，并且由只取决于信号到达方向的相位校正自适应地进行控制。因此，按照这种方式天线权重方向限制装置可以校正天线权重，以使波束增益在希望信号的到达方向保持恒定。因此，波束输出的希望信号分量的增益保持恒定，导致定向波束的随动性能的改进。此外，可以避免失调。

此外，天线权重方向限制装置根据方向矢量来校正天线权重，以使波束增益在希望信号的到达方向保持恒定。因此，波束输出的希望信号分量的增益保持恒定。

此外，天线相关平均装置对相邻天线相关检测装置获得的各个相邻天线单元之间的相关进行平均。反正切计算装置和方向矢量计算装置根据均值获得方向矢量。因此，利用简单的构成和计算，可以根据相邻天线单元之间的相关来获得希望信号的方向矢量。

附图说明

图1是示出了传统自适应天线接收机的构成的方框图。

图2是示出了传统波束形成器的构成的方框图。

图3是示出了自适应阵列天线的定向波束和希望信号的到达方向之间的关系的图。

图4是示出了根据本发明实施例的自适应天线接收机的构成的方框图。

图5是示出了图4所示的波束形成器的构成的方框图。

图6是示出了阵列天线和希望信号的到达方向之间的关系的图。

图7是用于解释天线权重方向限制部分所执行的方向限制处理的图。

图8是示出了天线权重方向限制部分的构成的方框图。

图9是示出了根据本发明另一个实施例的自适应天线接收机的构成的方框图。

符号的说明

1-1到1-L路径接收机

2-1到2-L波束形成器

3-1到3-L发射信道估计部分

4-1到4-L复共轭运算部分

5-1到5-L、10-1到10-L、14-1-1到14-L-N、18-1到18-L乘法器

6、15-1到15-L合并器

7确定单元

8开关

9、19-1到19-L减法器

11-1到11-L天线权重自适应更新部分

12-1到12-L天线权重方向限制部分

13-1-L到13-L-N复共轭运算部分

16-1到16-L方向矢量产生器

17-1到17-L除法器

20-1到20-L加法器

30-1到30-L方向矢量产生器

31-1到31-L每一个天线信号同相平均部分

32-1到32-L相邻天线相关检测器

33-1到33-L天线相关平均部分

34-1到34-L反正切计算器

35-1到35-L方向矢量计算器

具体实施方式

现在参考附图，详细说明本发明的优选实施例。

图4是示出了根据本发明实施例的自适应天线接收机的构成的方框图。参考图4，自适应天线接收机包括路径接收机1-1到1-L、合并器6、确定单元7、开关8以及减法器9。

设置了L个路径接收机1-1到1-L，以便与移动通信环境中的多径传播信道相对应地执行多径合并。所有路径接收机1-1到1-L具有相同的构成。

路径接收机1-1包括波束形成器2-1、发射信道估计部分3-1、复共轭运算部分4-1、乘法器5-1和10-1、天线权重自适应更新部分11-1、天线权重方向限制部分12-1以及方向矢量产生器16-1。

波束形成器2-1接收作为输入的N个解扩信号，通过与希望用户的扩频码同步地对各个天线单元#1到#N(N：包含在阵列天线中的天线单元的数目)接收到的、路径#1中信号进行解扩来获得该解扩信号。波束形成器2-1执行N个解扩信号的加权和合并，以便针对路径#1形成定向波束。

图5是示出了图4所示的波束形成器的构成的方框图。参考图5，波束形成器2-1包括复共轭运算部分13-1-1到13-1-N、乘法器14-1-1到14-1-N以及合并器15-1。其它波束形成器2-2到2-L具有上述相同的构成。

复共轭运算部分13-1-1到13-1-N分别计算从天线权重自适应更新部分12-1获得的N个天线权重(W)的复共轭，并且将它们提供到乘法器14-1-1到14-1-N。

每一个乘法器14-1-1到14-1-N将从复共轭运算部分13-1-1到13-1-N中相应一个提供来的天线权重的复共轭与路径#1的每一个解扩信号相乘，并且将乘积提供到合并器15-1。

合并器15-1合计乘法器14-1-1到14-1-N的所有输出。

此外，图4所示的发射信道估计部分3-1根据波束形成器2-1的输出来执行发射信道估计，以便将发射信道估计值提供到复共轭运算部分4-1以及乘法器10-1。此外，发射信道估计表示根据路径接收状态的无线电波传播条件中的变化的估计。因此获得的发射信道估计值被用于补偿无线电波传播条件中的变化(发射信道校正)。

复共轭运算部分4-1计算从发射信道估计部分3-1接收到的发射信道估计值的复共轭，以便将其提供到乘法器5-1。

乘法器5-1将发射信道估计值的复共轭与波束形成器2-1的输出相乘，以便校正相位变化(发射信道校正)，并执行最大比值合并的加权运算。最大比值合并是在多径合并之后使信号的SINR最大化的一种加权合并方法。

在路径接收机1-1中，根据发射信道估计的相位校正功能独立于天线权重控制。因此，在天线权重控制中，不需要校正由希望信号的相位调整而导致的相位变化，并且只需要校正只取决于信号到达方向的相位变化。因此，可以执行稳定的波束形成。

合并器6合计各个路径接收机1-1到1-L的乘法器5-1到5-L的所有输出，以便执行路径合并，从而产生解调信号。

确定单元7根据合并器6获得的解调信号来确定具有最高概率的发射符号，以便将其提供到开关8。

开关108选择公知的基准信号或来自确定单元7的发射符号，以便将选定的一个作为基准信号提供给减法器9。当已经设置了公知的基准信号时，开关8选择该信号。另一方面，当没有设置公知的基准信号时，开关8选择来自确定单元7的发射符号。

减法器9从基准信号中减去由合并器6产生的解调信号，并且将差值作为误差信号提供到所有路径接收机1-1到1-L的乘法器10-1到10-L。在这种情况中，减法器9使用通过使基准信号电平乘以来自开关8的基准信号而获得的值作为基准信号，这些将在后面进行说明。

路径接收机1-1的乘法器10-1将来自发射信道估计部分3-1的发射信道估计值乘以来自减法器9的误差信号，以便将乘积提供到天线权重自适应更新部分11-1。

天线权重自适应更新部分11-1根据乘以发射信道估计值的误差信号和路径#1的N个解扩信号，来自适应地计算天线权重W’，并且将计算结果提供到天线权重方向限制部分12-。

通常，最小均方误差(MMSE)控制被用于计算天线权重W’。作为使用误差信号的天线加权因子的自适应更新算法，LMS(最小均方)、NLMS(归一化的LMS)以及RLS(递归最小二乘法)算法是公知的。

如上所述，可以根据更新方程(方程1)来计算天线权重w(i，m)(其中i是路径数目，并且m是符号数目)。

此外，如果由e(m)表示误差信号并且由A(m)表示基准信号电平，可以由方程(2)来表示误差信号e(m)。

根据输入到波束形成器2-1的每一个天线单元的解扩信号来计算基准信号电平A(m)。输入到波束形成器2-1的解扩信号的接收电平不受波束增益的影响，并且希望用它作为基准来计算基准信号电平A(m)。

自适应天线接收机的上述构成类似于图1所示的传统接收机的构成，除了存在天线权重方向限制部分12-1和方向矢量产生器16-1，这是本发明的特定特征。

方向矢量产生器16-1获得根据希望信号的到达方向的方向矢量。该方向矢量用于天线权重方向限制处理。在此所使用的方向矢量表示指向希望信号的到达方向、大小为N的矢量。

图6是示出了阵列天线和希望信号的到达方向之间的关系的图。在图6中，·表示天线单元，箭头表示希望信号。排列天线单元，使其具有间隔d。由到垂直于天线阵列排列方向的线的角度来表示希望信号的到达方向

。在这种情况中，可以通过下面的方程(3)来获得方向矢量c＝(c₁、c₂、…、c_n、…、c_N)中与每一个天线单元相对应的分量c_n(n：天线单元#1到#N的每一个的天线数目)：

(方程3)

c_n＝exp[j2π(n-1)(d/λ)sin(φ)]                (3)

其中λ是载波波长。

如上所表达的方向矢量c也被称为Special Signature，是代表希望信号的信号。如上所述，方向矢量c中删除了调制的影响、电平的波动等，只表示希望信号的到达方向。

天线权重方向限制部分12-1使用方向矢量c来执行校正天线权重的处理(方向限制处理)，以使希望信号的波束增益在希望信号的到达方向保持恒定。

在具有路径数目i和符号数目m的路径的情况中，如果由c(i，m)表示方向矢量并且由w’(i，m)表示天线权重自适应更新部分11-1获得的天线权重，则，通过下面的方程(4)获得进行了方向限制处理的天线权重w’(i，m)：

(方程4)

$W^{\′}(i,m+1)=(I-\frac{c(i,m)c^H(i,m)}{N})W(i,m+1)+\frac{c(i,m)}{N}---\left(4\right)$

其中I是单位矩阵，并且H是厄密(Hermitian)共轭运算。

图7是用于解释天线权重方向限制部分所执行的方向限制处理的图。方向限制处理表示从投影到N维天线权重矢量空间中的限制平面的天线权重自适应更新部分11-1获得天线矢量W’：天线权重矢量W的处理。在图7中，从天线权重w(m+1)中通过方向限制处理获得天线权重w’(m+1)。

可以由下面的方程(5)来表达限制平面：

(方程5)

$w^{\′H}c=1---\left(5\right)$

因此，使天线权重w’和方向矢量c之间的相关调整为常数。

利用天线权重w’接收到的希望信号的增益可以由天线权重w’和方向矢量c之间的相关来表达。如果调整天线权重w’使得相关为常数，即，满足方程5的条件，利用天线权重w’接收到的希望信号的增益保持恒定。此外，如果没有干扰，天线权重w’的方向与方向矢量c的方向相对应。如果有干扰，天线权重w’的方向偏离方向矢量c的方向。

在图7的限制平面上移动的天线权重矢量w’(i，m)满足方程5的条件，并因此，希望信号的到达方向中的波束增益总是恒定。因此，波束输出的希望信号分量的增益保持恒定。

图8是示出了天线权重方向限制部分的构成的方框图。参考图8，天线权重方向限制部分12-1包括相关单元16-1、除法器17-1、乘法器18-1、减法器19-1以及加法器20-1。

相关单元16-1获得来自天线权重自适应更新部分11-1的天线权重w(i，m+1)和来自方向矢量产生器16-1的方向矢量c(i，m)之间的相关值(标量)。

除法器17-1将方向矢量c(i，m)除以N。

乘法器18-1将除法器17-1获得的c(i，m)/N乘以来自相关单元16-1的相关值，以便得到矢量c(i，m)[c^Hw(i，m+1)]/N。

减法器19-1从天线权重w(i，m)中减去乘法器18-1获得的矢量c(i，m)[c^Hw(i，m+1)]/N。

加法器20-1将来自除法器17-1的c(i，m)/N与减法器19-1的输出相加，以便获得方向限制的天线权重w’(i，m+1)。

如上所述，在本实施例的自适应天线接收机中，天线权重自适应更新部分11-1使用每一个天线单元的解扩信号来自适应地控制天线权重。天线权重方向限制部分12-1对天线权重执行方向限制处理，以使波束增益在希望信号的到达方向保持恒定。波束形成器2-1使用自适应控制的、进行了方向限制处理的天线权重来执行各个天线单元的解扩信号的加权和合并。发射信道估计部分3-1根据波束形成器2-1的输出获得发射信道估计值。复共轭运算部分4-1获得发射信道估计值的复共轭。波束形成器2-1的输出与复共轭相乘。合并器6执行通过进行了发射信道校正的各个路径接收到的信号的多径合成，从而产生解调信号。即，独立于天线权重控制来执行发射信道校正。

因此，天线权重不包括发射信道校正的分量，并且有取决于信号到达方向的相位校正(即根据方向矢量的相位校正)来自适应地控制。因此，天线权重方向限制部分12-1可以执行方向限制处理。

因此，在本实施例中，通过方向限制处理，如图3(b)所示，可以保持希望信号的到达方向中的波束增益恒定。因此，波束输出的希望信号分量的增益恒定，能够进行误差信号的精确提取和定向波束的随动性能的改善。此外，可以避免失调。

下面，结合附图来说明本发明的另一个实施例。

图9是示出了根据本发明另一个实施例的自适应天线接收机的构成的方框图。参考图9，路径接收机1-1具有本质上与前向结合图4所述的构成相同的构成，除了方向矢量产生器16-1被方向矢量产生器30-1代替。

方向矢量产生器30-1包括每一个天线信号同相平均部分31-1、相邻天线相关检测器32-1、天线相关平均部分33-1、反正切计算器34-1以及方向矢量计算器35-1。

每一个天线信号同相平均部分31-1相对于每一个天线单元同相再现(render)的解扩信号的多个符号执行矢量相加，从而改善接收信号的SINR。在这种情况中，如果使用公知的导频信号，通过去除利用公知的符号(公知的基准信号)的调制，可以使用同相相加。此外，随着同相符号的平均数目的增加，SINR改善的效果增强。然而，当存在由于相位调整等而导致的相位变化时，符号的平均数目是有限的。

相邻天线相关检测器32-1检测相邻天线单元接收到的信号之间的相关。更具体地，通过使天线数目为n-1的天线单元接收的信号的复共轭信号乘以天线数目为n的天线单元接收到的信号。因此，相邻天线相关检测器32-1的输出(R(i，n，l))可以由下面的方程(6)表达：

(方程6)

R(i，n，l)＝Z_EL(i，n，l)Z*_EL(i，n-1，l)               (6)

其中，i是路径数目，n是天线数目，l是来自每一个天线同相平均部分31-1的输出数目，Z_EL(i，n，l)是来自每一个天线信号同相平均部分31-1的路径数目为I、天线数目为n和输出数目为l的接收信号的值，并且*是接收信号值的共轭复数。

天线相关平均部分33-1使用下面的方程7来平均相邻天线相关检测器32-1的输出(R(i，n，l))：

(方程7)

$R_{\mathrm{AV}}(i,l)=\frac{1}{N-1}\underset{n=2}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}R(i,n,l)---\left(7\right)$

此外，如果必要，可以对根据方程7获得的输出(R_AV(i，l))进行时间平均。例如，如果利用遗忘(forgetting)系数λ来执行加权平均，由下面的方程8来表示R_AV(i，l)：

(方程8)

R_AV(i，l)＝(1-λ)R_AV(i，l)+λR_AV(i，l-1)     (8)

反正切计算器34-1使用下面的方程9来计算R_AV(i，l)的相位θ(i，l)：

(方程9)

$\mathrm{\θ}(i,l)={\tan }^{-1}\frac{\mathrm{Im}\left[R_{\mathrm{AV}}(i,l)\right]}{\mathrm{Re}\left[R_{\mathrm{AV}}(i,l)\right]}---\left(9\right)$

方向矢量计算器35-1使用下面的方程10来计算方向矢量c_n(i，l)：

(方程10)

c_n(i，l)＝exp[j(n-1)θ(i，l)]          (10)

其中n是天线数目。

此外，反正切计算器34-1和方向矢量计算器35-1可以预先作出输入和输出之间的对应表，并且查阅表而不执行计算，以便减少运算量。

如上所述，根据本实施例，每一个天线信号同相平均部分31-1改善了每一个解扩信号的SINR。相邻天线相关检测器32-1检测各个相邻天线单元之间的相关。天线相关平均部分33-1计算相关的平均。反正切计算器34-1计算平均相关的相位。方向矢量计算器35-1从相位中计算方向矢量。因此，利用简单的构成和运算，可以根据相邻天线单元之间的相关来获得希望信号的方向矢量。

Claims (8)

1.一种自适应天线接收方法，其中自适应地形成由多个天线单元组成的阵列天线的定向波束，以接收希望信号并抑制复用信号中发射自多个发送方的干扰信号，并且根据发射信道估计来校正希望信号，该方法包括：

第一步骤，根据各个天线单元接收到的信号以及从根据发射信道估计而被校正的希望信号中获得的误差信号，基于最小均方误差控制来自适应地更新天线权重；

第二步骤，使用方向矢量，校正在第一步骤中获得的天线权重，以使天线权重和方向矢量之间的相关保持恒定，其中方向矢量是表示指向希望信号的达到方向、具有大小的矢量；

第三步骤，使用在第二步骤中进行了校正处理的天线权重，通过阵列天线来接收希望信号；以及

第四步骤，估计在第三步骤中接收到的希望信号的发射信道，根据估计结果来校正希望信号。

2.根据权利要求1所述的自适应天线接收方法，其中，在第二步骤中，根据以下方程来执行处理：

$W\′(i,m+1)=(I-\frac{c(i,m)c^H(i,m)}{N})W(i,m+1)+\frac{c(i,m)}{N}$

以便满足以下方程：

w′^Hc＝1

其中，W’是通过在自适应更新步骤中投影到N维天线权重矢量空间中的限制平面的天线权重矢量W来获得的天线权重矢量，I是单位矩阵，H是厄密共轭运算，c是在希望信号的到达方向中保持所述希望信号的波束增益恒定的方向矢量，i是具有符号数目m的路径数目，由c(i，m)表示方向矢量，以及由W’(i，m)表示天线权重自适应更新步骤获得的天线权重。

3.根据权利要求2所述的自适应天线接收方法，还包括：

第五步骤，获得由各个相邻天线单元接收到的信号之间的相关值；

第六步骤，计算在第五步骤中获得的相关值的均值；

第七步骤，计算在第六步骤中获得的均值的反正切，来得到相位；以及

第八步骤，根据在第七步骤中获得的相位来计算方向矢量。

4.根据权利要求1所述的自适应天线接收方法，其中：

至少相对于一个路径来执行第一到第四步骤；以及

合并在第四步骤中校正的希望信号以产生多径合并解调信号。

5.一种自适应天线接收机，在抑制发射自多个发送方的复用信号中干扰信号的同时，自适应地形成由多个天线单元组成的阵列天线的定向波束，以接收希望信号，并且根据发射信道估计来校正希望信号，所述自适应天线接收机包括：

天线权重自适应更新装置，用于根据各个天线单元接收到的信号以及从根据发射信道估计而被校正的希望信号中获得的误差信号，基于最小均方误差控制来自适应地更新天线权重；

天线权重方向限制装置，用于使用方向矢量，校正天线权重自适应更新装置所获得的天线权重，以使天线权重和方向矢量之间的相关保持恒定，其中方向矢量是表示指向希望信号的达到方向、具有大小的矢量；

波束形成器，用于使用进行了天线权重方向限制装置所执行的校正处理的天线权重，通过阵列天线来接收希望信号；以及

发射信道估计装置，用于估计由波束形成器接收到的希望信号的发射信道，根据估计结果来校正希望信号。

6.根据权利要求5所述的自适应天线接收机，其中，天线权重方向限制装置根据以下方程来执行处理：

$W\′(i,m+1)=(I-\frac{c(i,m)c^H(i,m)}{N})W(i,m+1)+\frac{c(i,m)}{N}$

以便满足以下方程：

w′^Hc＝1

其中，W’是通过在自适应更新步骤中投影到N维天线权重矢量空间中的限制平面的天线权重矢量W来获得的天线权重矢量，I是单位矩阵，H是厄密(Hermitian)共轭运算，c是在希望信号的到达方向中保持希望信号的波束增益恒定的方向矢量，i是具有符号数目m的路径数目，由c(i，m)表示方向矢量，以及由W’(i，m)表示天线权重自适应更新步骤获得的天线权重。

7.根据权利要求6所述的自适应天线接收机，还包括：

相邻天线相关检测装置，用于由获得各个相邻天线单元接收到的信号之间的相关值；

天线相关平均装置，用于计算相邻天线相关检测装置所获得的相关值的均值；

反正切计算装置，计算天线相关平均装置所获得的均值的反正切，以得到相位；以及

方向矢量计算装置，根据由反正切计算装置所获得的相位来计算方向矢量。

8.根据权利要求5所述的自适应天线接收机，还包括合并装置，用于对于通过每一个路径接收到的至少一个希望信号进行多径合并，以产生解调信号。

Images