CN1819485A - 无线电通信系统 - Google Patents

Abstract

一种基站和控制站的结构可以被简化的无线电通信系统。按照本发明的无线电通信系统将基站中的多个天线部件所接收的接收信号转换成不同频带的信号，然后合成转换过的信号而产生副载波多路复用信号。信号被转换成光信号，然后光信号通过光纤被传输到控制站。或者控制站对从基站的多个天线传来的传输信号的相位进行加权，然后将其频率转换到不同的频带，然后合成转换信号而产生副载波多路复用信号。信号被转换成光信号，然后光信号通过光纤被传输到该基站侧。控制站和基站将接收的副载波多路复用信号分到各个频带，然后被分配的信号的频率被转换到相同频带以便产生各个天线部件的发送/接收信号。

Description

无线电通信系统

本申请是中国专利申请号00137024.3、申请日为2000年9月13日、发明名称为“无线电通信系统”的专利申请的分案申请。

技术领域：

本发明涉及一种无线电通信系统，该系统的构成为一个装备有可变波束方向图阵列天线例如自适应阵列天线的基站，和一个通过光纤与该基站连接的控制站，在控制站一侧具有控制可变波束方向图阵列天线的功能。

背景技术：

以手机和智能传输系统(TTS)为代表的光纤无线传播(ROF)技术已经受到广泛注意，该技术为了实现信号传输而使用光纤来连接基站和控制站，从而进行运动物体的通信。按照ROF技术，无线电信号是从基站经由光纤和调制解调器被传送到控制站的，为了简化和小型化基站的组成，控制器及类似装置被一起安装在控制站内。因此可以沿着一条公路或者在一个地下购物中心内或者在隧道中排列多个基站。

此外，为了解决基站的频带紧密和干涉波等问题，一种能够改变方向性的自适应天线被关注。该自适应天线装备有一种具有多个天线部件的阵列天线，天线的辐射波束方向图可以由各个天线部件传输的信号来改变。

控制站的波束计算电路产生一个从基站到用户的无线电信号辐射图和该无线电信号从用户到基站的辐射图，并且对应于用户的运动和位置按照自适应方式来改变自适应天线的辐射波束方向图。

几个关于装备有这类自适应天线的基站以及使用ROR技术连接基站和控制站的无线电通信系统的报告已经发表了(例如，日本专利申请公开号145286/1998)。

图1和2是示意说明使用ROF技术的无线电通信系统的结构方框图。考虑到无线电通信系统的传输/接收功能，最重要的是将各个天线部件所接收的无线电信号从基站传输到控制站，同时保持一个相对的相位差和一个相对的强度差。

因此，在传统系统中，各个天线部件的传输/接收的信号被转换成光信号，然后通过多路复用一个波长或者将一根特定的光纤分配给各个天线部件而在基站和控制站之间传输。

然而在使用ROF技术的传统系统中，如图1和2所示，一对电/光转换器和光/电转换器被分配给各个天线部件线，并且基站和控制站需要有等于天线部件数目的成对的光学发送器/接收器。

因此，构成基站和控制站的光学发送器的元件大大地增加了，其构造复杂，设备规模变大。此外，当进行波长多路传输时，另外还需要一个光学多工器、一个光学分支滤波器、一个光源的波长控制功能以及其他组成。

另一方面，如果光纤由各个天线部件提供，用于连接基站和控制站的光纤数目大大地增加了，相应地光学发送器例如光/电转换器和电/光转换器的构造变复杂了，规模变大了。

因此，在传统的装备有自适应天线并使用ROF技术进行信号传输的无线电通信系统中，由于光学发送器需要许多构成元件，所以系统构造复杂，难以将基站和控制站小型化，费用不能减少。

发明内容：

考虑到这些方面本发明进行了发展，其目的之一是提供一种无线电通信系统，其中基站和控制站的构造可以被简化和小型化但没有使传输质量恶化。

此外，本发明的另一个目的是提供一种可靠的无线电通信系统，该系统可以容易而正确地调整从控制站传输到基站的传输信号的相位和幅度但没有使构造复杂。

为了达到上述目的，根据本发明的一个方面，在无线电通信系统中提供了一个从终端侧到下部构造侧的上行链路，该系统包括一个带有无线电通信终端来执行无线电通信的基站；和一个通过光学传输线与基站连接的控制站，

所述基站包括：

一个可变波束方向图阵列天线，它包括多个天线部件，并可以按照所述无线电通信终端的位置而改变方向性；

基站侧的频率转换装置，用于将所述无线电通信终端通过所述多个天线部件接收的信号的频率转换到不同的带区；

副载波多路复用信号生成装置，用于合成多个要接受所述基站侧频率转换装置的频率转换的信号，从而生成一个副载波多路复用信号；以及

基站侧的传输装置，用于将所述副载波多路复用信号通过所述光学传输线传输到所述控制站，所述控制站包括：

控制站侧的频率转换装置，用于将从所述基站通过所述光学传输线传输的所述副载波多路复用信号分路为由所述多个天线部件接收的信号，并且执行频率转换从而获得每个分路信号的相同频带信号。

波束计算装置，用于获得一个加权系数来控制所述多个天线部件的方向性；

加权装置，用于根据所述加权系数进行加权；以及

接收信号生成装置，用于将所述分路信号合成而生成接收信号，该分路信号被所述控制站侧的频率转换装置转换了频率并且进行了加权。

此外，在无线电通信系统中提供了一个从基本构造(基站)侧到终端侧的下行链接，该系统包括一个带有可变波束方向图阵列天线的基站，其天线包括多个天线部件并且能够根据无线电通信终端的位置而改变方向性；以及一个通过光学传输线与基站相连接的控制站；

所述控制站包括：

控制站侧的分路装置，用于对相关于传输信号的信号进行分路，该传输信号是从所述多个天线部件的所述可变波束方向图阵列天线传输到所述无线电通信终端的；

加权装置，用于根据加权控制信号来对各个天线部件的与传输信号相关的信号进行加权，该传输信号是从所述可变波束方向图阵列天线传输到所述无线电通信终端的；

控制站侧的频率转换装置，用于将频率转换到各个不同的带区；

副载波多路复用信号生成装置，用于将各个由所述控制站侧的频率转换装置转换到不同带区而进行频率转换的信号合成，从而生成一个副载波多路复用信号；以及

传输装置，用于将所述副载波复用信号通过所述光学传输线传输到所述基站，

所述基站包括：

基站侧的分路装置，用于对所述多个天线部件的所述副载波多路复用信号进行分路，该信号是从所述控制站通过所述光传输线传输的；以及

基站侧的频率转换装置，用于将各个由所述基站侧的分路装置分路的信号转换成相同频带的信号，其中

所述多个天线部件将各个由所述基站侧的频率转换装置转换了频率的信号传输到所述无线电通信终端。

按照本发明，因为由多个天线部件接收的信号被转换成副载波多路复用信号，并且在控制站和基站之间被光学地传输，所以基站和控制站之间的信号发送器的构造可以被简化。

按照本发明，发送器和接收器可以分别通过一条光纤来传输信号。因此，每个发送器和接收器只需要一对电/光转换器和光/电转换器，而不取决于天线部件的数目。相应可以获得下面的有利效果。

首先，相比传统的多光纤系统，可以更多地减少光纤的数目。而且本发明的光学发送器不需要一个光学多工器单元和一个光学解复用器，这不同于多波长系统，并且电/光转换器不需要一个波长控制电路。相比使用传统光纤多路复用和波分复用系统的无线电通信系统，可以减少光学的传输部件的构造，因为本发明的系统需要的是一对电/光转换器和光/电转换器，这样就很大程度地使控制站和基站的构造简化和小型化了。可以通过减少光学传输组件的数目而减少基站的耗资，因为光学组件的费用比电组件的费用更高。

此外，按照本发明，在上述无线电通信系统中应用了相位锁定电路技术或者传输带有本地振荡器信号的所述副载波多路复用信号，所以即使有效长度因为周围的温度的改变而改变，也可以大体上保持装备有基站的天线部件所传输接收信号的相对相位差。因此，可以估计在控制站侧的波束计算电路中所接收信号的到达方向。可以控制在基站侧形成阵列天线的波束方向图。就是说，不需要在基站侧上安置波束计算电路和控制电路。可以使用无源组件并使整个构造小型化。即使在一个宽广的区域里安排了大量具有这些优点的基站，也可以提供一个非常可靠和非常稳定的无线电通信系统。

在按照本发明的上述无线电通信系统中，提供了一种应用波束形成网络和电平检测装置的系统。

根据本发明的再一方面，这里提供一种无线电通信系统，其特征在于，包括：一个基站，装备有可变方向阵列天线，该可变方向阵列天线的方向性由一个提供功率给多个天线部件的电信号而改变；所述基站包括：一个可变波束方向图阵列天线，它包括多个天线部件并可以按照所述无线电通信终端的位置而改变方向性；基站侧的频率转换装置，用于将从所述无线电通信终端经由多个天线部件收到的接收信号进行频率转换到不同带区；副载波多路复用信号产生装置，用于将多个经过所述基站侧的频率转换装置的频率转换的信号合成而产生一个副载波多路复用信号；以及基站侧的传输装置，用于将所述副载波多路复用信号经由所述光传输线传输到所述控制站，和一个控制站，装备有信号计算电路，该信号计算电路用于对加到多个天线部件的电信号进行加权，所述控制站包括：控制站侧的频率转换装置，用于将从所述基站经由所述光传输线传来的所述副载波多路复用信号分路成被所述多个天线部件接收的信号，并对于每个分路信号进行频率转换来获得相同频率带区的信号；波束计算装置，用来获得加权系数以控制所述多个天线部件的方向性；加权装置，用来根据所述加权系数进行加权；以及接收信号产生装置，用于通过合成所述分路信号来产生接收信号，所述分路信号的频率被所述控制站侧的频率转换装置转换过并且进行了加权，所述基站通过光传输线被连接到所述控制站，其中用于提供功率给所述多个天线部件的电信号通过所述光传输线从所述控制站被传输到所述基站，和经由光传输线传来的信号是通过多路复用电信号与本振输出而构成的，该电信号是频率各不相同的所述本振输出将用于提供功率给所述多个天线部件的电信号的频率转换成不同的频率而获得的。

根据本发明的又一方面，这里提供一种无线电通信系统包括：一个基站，装备有包括多个天线部件的阵列天线；所述基站包括：一个可变波束方向图阵列天线，它包括多个天线部件并可以按照所述无线电通信终端的位置而改变方向性；基站侧的频率转换装置，用于将从所述无线电通信终端经由多个天线部件收到的接收信号进行频率转换到不同带区；副载波多路复用信号产生装置，用于将多个经过所述基站侧的频率转换装置的频率转换的信号合成而产生一个副载波多路复用信号；以及基站侧的传输装置，用于将所述副载波多路复用信号经由所述光传输线传输到所述控制站，和一个控制站，装备有波束形成网络，该波束形成网络用于从所述可变方向阵列天线的接收信号中衍生一个想要的信号，所述控制站包括：控制站侧的频率转换装置，用于将从所述基站经由所述光传输线传来的所述副载波多路复用信号分路成被所述多个天线部件接收的信号，并对于每个分路信号进行频率转换来获得相同频率带区的信号；波束计算装置，用来获得加权系数以控制所述多个天线部件的方向性；加权装置，用来根据所述加权系数进行加权；以及接收信号产生装置，用于通过合成所述分路信号来产生接收信号，所述分路信号的频率被所述控制站侧的频率转换装置转换过并且进行了加权，所述基站通过光传输线被连接到所述控制站，其中由所述多个天线部件接收的电信号从所述基站经由所述光传输线被传输到所述控制站，并且经由光传输线传来的信号是通过多路复用电信号与本振输出而构成的，该电信号是频率各不相同的所述本振输出将所述多个天线部件所接收的电信号的频率转换成不同的频率而获得的。

根据本发明的又一方面，这里提供了一种无线电通信系统，包括一个与某个无线电通信终端进行无线电通信的基站；和一个通过光传输线与基站连接的控制站，其中

所述基站包括：

多个方向性彼此不同的天线部件；

第一光/电转换装置，用于将从所述控制站通过所述光传输线传输的第一光信号转换为一个电信号；

分离装置，用于将第一光/电转换装置所转换的电信号分离为一个用于所述无线电通信终端的传输信号和一个用于选择所述多个天线部件的天线选择信号；

天线控制装置，用于根据所述天线选择信号选择任何一个所述天线部件，以控制该天线部件；

传输装置，用于通过所述天线部件将用于所述无线电通信终端的传输信号传输到无线电通信终端；

第一频率多路复用装置，用于对与各个接收信号相关的信号进行频率多路复用，该接收信号是从所述无线电通信终端通过所述天线部件接收的；以及

第一电/光转换装置，用于对经过频率多路复用装置处理的信号进行光学调制以生成第二光信号，并且通过所述光传输线将第二光信号传输到所述控制站，所述控制站包括：

第二光/电转换装置，用于将从所述基站传输的所述第二光信号转换到电信号；

解多路复用装置，用于在多路复用之前将经过所述第二光/电转换装置转换的电信号分离成所述多个频率信号；

加权装置，用于对与各个频率信号相关的信号进行加权，该频率信号是由所述解多路复用装置相应于相位和/或信号强度进行分离的；

合成装置，用于合成经过所述加权装置加权的各个信号；

解调装置，用于对基于所述合成装置所合成信号的接收信号进行解调；

电平检测装置，用于检测与各个频率信号相关的信号的最大强度和/或强度分配，该频率信号由所述解多路复用装置分离，以及根据检测结果生成所述天线选择信号；

第二频率多路复用装置，用于多路复用用于所述无线电通信终端的传输信号与所述天线选择信号；以及第二电/光转换装置，用于对经过所述第二频率多路复用装置处理的信号进行光学调制以生成所述第一光信号，并且通过所述光传输线传输第一光信号到所述基站。

在按照本发明具有波束形成网络的上述无线电通信系统中，当接收信号从基站被传输到控制站时，基站或者控制站中的接收信号的最大强度和/或强度分配被检测，并且根据检测结果，发给无线电通信终端的传输信号的辐射波束方向图被控制。因此，不需要在从基站传输所接收信号到控制站的同时保持相对的相位差，从而使基站和控制站的构造简化和小型化。

此外，当控制站生成一个控制信号用于控制传输信号的方向性时，该传输信号是发给基站中的无线电通信终端的，如果该控制信号是通过对发给无线电通信终端的传输信号进行多路复用而传输到基站的，那么可以简化发送器的构造。

而且，当基站生成一个控制信号用于控制传输信号的方向性时，该传输信号是发给无线电通信终端的，控制站可以只发送要发给无线电通信终端的传输信号。因此，可以简化发送器的构造。

此外，若根据最大和/或强度分配只有必要的接收信号从基站被传输到控制站，那么可以减少传输到控制站的接收信号的数目，并且简化接收器的构造。

而且，按照本发明的无线电通信系统还包括一个装置，用于补偿基站中的天线部件之间的相对相位差。提供了一种无线电通信系统，其装置包括一个无线电通信终端；一个用于与该无线电通信终端进行无线电通信的基站；和一个通过一条光传输线与基站连接的控制站；

所述基站包括：

包括多个天线部件的阵列天线；和

反馈装置，用于将各个相应于所述天线部件的传输信号通过所述光传输线反馈到所述控制站，该传输信号是通过所述光传输线从所述控制站传输的；

所述控制站包括：

比较检测装置，用于在从所述反馈装置反馈的所述各个传输信号中比较至少两个信号，并且检测相位差和/或波幅变动量；以及

补偿装置，用于根据由所述比较检测装置检测的相位差和/或波幅变动量来补偿相应于所述多个天线部件的各个传输信号。

按照本发明，因为从控制站传输到基站的传输信号被反馈到控制站，并且该传输信号的相位和波幅被调整了，其根据是比较该传输信号与反馈信号的结果或者是比较两个反馈信号的结果，所以传输信号在控制站和基站中传播期间产生的相位差和波幅变动量可以容易而正确地被校准。

而且，按照本发明，由于校准处理甚至可以在通信过程中进行，在校准期间通信不会被中断。

如前所述，按照本发明的无线电通信系统可以大大地减少控制站和基站的电/光转换器和光/电转换器的数目。相应地，可以使基站和控制站的构造小型化。减少光学组件可以减少无线电通信系统的耗资。这个优点使得布置许多基站是可能的，从而扩大了通信面积。

此外，按照本发明的无线电通信系统，即使有效长度因为可能位于室外的传输光纤的周围温度的改变而改变，也可以控制天线部件之间的相对相位差的变动量。因此，可以使系统的操作稳定化而使无线电通信系统具有高可靠性。

附图说明：

图1是示意说明使用ROF技术的一种无线电通信系统的方框图。

图2是示意说明使用ROF技术的无线电通信系统的方框图。

图3是示意说明按照本发明的无线电通信系统的第一实施例的方框图。

图4是说明基站本地振荡器的方框图。

图5是基站LO信号的波形图。

图6A是说明乘法器和带通滤波器的输入输出信号的图解，图6B是说明乘法器和带通滤波器的输入输出信号的图解。

图7A是当方程式(14)的关系没有得到满足时接收信号的波形图解，图7B是当方程式(14)的关系得到满足时接收信号的波形图解。

图8是按照该本发明的无线电通信系统的第二实施例的方框图。

图9是说明图8的控制站本地振荡器的详细构造的方框图。

图10是耦合器产生的副载波多路复用信号的频谱图。

图11是说明基站本地振荡器的详细构造的方框图。

图12是按照本发明的无线电通信系统的第三个实施例的方框图。

图13是说明按照本发明的无线电通信系统的第四个实施例的方框图。

图14A是接收信号的频谱图，图14B是扩频信号的频谱图，图14C是扩频多重信号的频谱图。

图15A是说明扩频单元的详细构造的方框图，图15B是说明解扩频单元的详细构造的方框图。

图16是按照本发明的无线电通信系统的第五实施例的方框图。

图17是按照本发明的无线电通信系统的第六实施例的方框图。

图18是按照本发明的无线电通信系统的第七个实施例的方框图。

图19是按照本发明的无线电通信系统的第八个实施例的方框图。

图20是输入到控制站的耦合器的各个信号的频谱图。

图21是说明基站中的分配器和带通滤波器的连接关系的图解。

图22是按照本发明的无线电通信系统的第九实施例的方框图。

图23是按照本发明的无线电通信系统的第十实施例的方框图。

图24是按照本发明的无线电通信系统的第十一个实施例的方框图。

图25是按照本发明的无线电通信系统的第十二的实施例的方框图。

图26是示意说明本发明的无线电通信系统的方框图。

图27A和27B说明由波束形成网络形成的波束的属性。

图28是按照本发明的无线电通信系统的第十四实施例的方框图。

图29A是说明图3的定向天线中的波束构造的示意图，图29B是说明由图26的基本天线和波束形成网络构成的波束构造的示意图。

图30是按照本发明的无线电通信系统的第十五个实施例的方框图。

图31是按照本发明的无线电通信系统的第十六个实施例的方框图。

图32是按照本发明的无线电通信系统的第十七个实施例的方框图。

图33说明图31的电路，其中连接的是定向天线而不是阵列天线。

图34是按照本发明的无线电通信系统的第十八个实施例的方框图。

图35是在合成器中接受天线部件多路复用的信号的频谱图。

图36是说明校准系数计算电路的详细构造的方框图。

图37是说明相位差检测器的详细构造的方框图。

图38是说明波幅比例检测器的详细构造的方框图。

图39说明导频信号的信号强度。

图40是按照本发明的无线电通信系统的第十九个实施例的方框图。

图41是按照本发明的无线电通信系统的第二十个实施例的方框图。

图42是按照本发明的无线电通信系统的第二十一个实施例的方框图。

图43是如图41所改变的无线电通信系统的方框图。

具体实施方式：

以下将参考附图具体地描述按照本发明的无线电通信系统。另外，在下面的实施例中，为了说明主要相位状态和信号强度状态，由于微波组件例如放大器、乘法器和插入各个天线部件线路中的滤波器的固有差别以及线路长度的延迟差别造成的增益、损失、传递系数和群速度的差量被忽略。

(第一实施例)

图3是示意说明按照本发明的无线电通信系统的第一实施例构造的方框图。图3的无线电通信系统是由基站1和控制站2构成的，并且两个站通过光纤3而彼此连接。

基站1具有由四个天线部件构成的阵列天线4a至4d、低噪声放大器5a至5d、基站本地振荡器(第一本地振荡器)6、乘法器(基站侧频率转换装置)7a至7d、带通滤波器8a至8d、耦合器(副载波多路复用信号生成装置)9和电/光转换器(E/O转换器：基站侧传输装置)10。

控制站2具有光/电转换器(O/E转换器)11、分配器12、控制站本地振荡器(第二本地振荡器)13、乘法器(控制站侧频率转换装置)14a至14d、带通滤波器15a至15d、波束计算电路(波束计算装置)16、加权电路(加权装置)17a至17d、耦合器(接收信号生成装置)18和解调器19。

在基站1中，来自用户(图中未示)的无线电信号70被阵列天线4a至4d接收。在当前实施例中，将描述阵列天线4的元件数目为四个(图3说明了各个无件a至4d)的情况，但是元件数目没有特别的限制。各个阵列天线4a至4d所接收的接收信号71a至71d用方程式(1)表示。

$R_a\left(t\right)=\sqrt{P_a}\cos ({\mathrm{\ω}}_{\mathrm{RF}}t+{\mathrm{\φ}}_m\left(t\right)+{\mathrm{\φ}}_a)$

$R_b\left(t\right)=\sqrt{P_b}\cos ({\mathrm{\ω}}_{\mathrm{RF}}t+{\mathrm{\φ}}_m\left(t\right)+{\mathrm{\φ}}_b)$

$R_c\left(t\right)=\sqrt{P_c}\cos ({\mathrm{\ω}}_{\mathrm{RF}}t+{\mathrm{\φ}}_m\left(t\right)+{\mathrm{\φ}}_c)$

$R_d\left(t\right)=\sqrt{P_d}\cos ({\mathrm{\ω}}_{\mathrm{RF}}t+{\mathrm{\φ}}_m\left(t\right)+{\mathrm{\φ}}_d)$

(1)

在方程式(1)中，无线电信号70是一个相位调制信号例如四相相移键控(QPSK)，而相位调制项是m(t)。另外，t表示时间，ω表示信号角频率，表示各个信号相对相位，P表示各个信号相对强度，各信号类型用附加字符区分。

附加字符a至d说明信号分别与天线部件a至d相关。如方程式(1)所示，各接收信号71a至71d对应于无线电信号70的到达方向而改变其相位和波幅。

${\mathrm{LO}1}_a\left(t\right)=\sqrt{P_{1L}}\cos ({\mathrm{\ω}}_{1a}t+{\mathrm{\φ}}_{1a})$

${\mathrm{LO}1}_b\left(t\right)=\sqrt{P_{1L}}\cos ({\mathrm{\ω}}_{1b}t+{\mathrm{\φ}}_{1b})$

${\mathrm{LO}1}_c\left(t\right)=\sqrt{P_{1L}}\cos ({\mathrm{\ω}}_{1c}t+{\mathrm{\φ}}_{1c})$

${\mathrm{LO}}_d\left(t\right)=\sqrt{P_{1L}}\cos ({\mathrm{\ω}}_{1d}t+{\mathrm{\φ}}_{1d})$

(2)

接收信号71a至71d通过低噪声放大器5a至5d被输入到乘法器7a至7d。乘法器7a至7d将经过低噪声放大器5a至5d的信号乘以从基站本地振荡器6输出的基站LO信号72a至72d，并且转换频率。基站LO信号72a至72d用方程式(2)表示。

如方程式(2)所示，基站LO信号72a至72d的功率相同但频率不同。通过与基站LO信号72a至72d相乘，接收信号71a至71d被转换成属于低频带区但频率彼此不同的信号。

乘法器7a至7d的输出被输入到带通滤波器8a至8d，想要带区的接收信号73a至73d被提取。接收信号73a至73d用方程式(3)表示。

$R_a^{\′}\left(t\right)=\frac{1}{2}\×\sqrt{P_a{P}_{1L}}\cos \{({\mathrm{\ω}}_{\mathrm{RF}}-{\mathrm{\ω}}_{1a})t+{\mathrm{\φ}}_m\left(t\right)+{\mathrm{\φ}}_a-{\mathrm{\φ}}_{1a}\}$

$R_b^{\′}\left(t\right)=\frac{1}{2}\×\sqrt{P_b{P}_{1L}}\cos \{({\mathrm{\ω}}_{\mathrm{RF}}-{\mathrm{\ω}}_{1b})t+{\mathrm{\φ}}_m\left(t\right)+{\mathrm{\φ}}_b-{\mathrm{\φ}}_{1b}\}$

$R_c^{\′}\left(t\right)=\frac{1}{2}\×\sqrt{P_c{P}_{1L}}\cos \{({\mathrm{\ω}}_{\mathrm{RF}}-{\mathrm{\ω}}_{1c})t+{\mathrm{\φ}}_m\left(t\right)+{\mathrm{\φ}}_c-{\mathrm{\φ}}_{1c}\}$

$R_d^{\′}\left(t\right)=\frac{1}{2}\×\sqrt{P_d{P}_{1L}}\cos \{({\mathrm{\ω}}_{\mathrm{RF}}-{\mathrm{\ω}}_{1d})t+{\mathrm{\φ}}_m\left(t\right)+{\mathrm{\φ}}_d-{\mathrm{\φ}}_{1d}\}$

(3)

经过带通滤波器8a至8d的接收信号73a至73d被耦合器9合成，这样一个副载波多路复用信号74产生了。产生的副载波多路复用信号74被输入到电/光转换器10，被转换成光信号150，然后通过光纤3被传输到控制站2。

通过光纤3传输到控制站2的光信号被光/电转换器11例如一个光检测器(PD)转换成接收信号75。接收信号75被分配器12按照天线部件的数目而分配，随后被输入到乘法器14a至14d。

乘法器14a至14d将分配器的输出信号乘以从控制站本地振荡器13输出的控制站LO信号76a至76d，然后进行频率转换。如方程式(4)所示，控制站LO信号76a至76d彼此功率相同而频率不同，通过与这些信号相乘，要接受副载波多路复用的接收信号75的频率在控制站2中被再次转换成相同的频带。

${\mathrm{LO}2}_a\left(t\right)=\sqrt{P_{2L}}\cos ({\mathrm{\ω}}_{2a}t+{\mathrm{\φ}}_{2a})$

${\mathrm{LO}2}_b\left(t\right)=\sqrt{P_{2L}}\cos ({\mathrm{\ω}}_{2b}t+{\mathrm{\φ}}_{2b})$

${\mathrm{LO}2}_c\left(t\right)=\sqrt{P_{2L}}\cos ({\mathrm{\ω}}_{2c}t+{\mathrm{\φ}}_{2c})$

${\mathrm{LO}2}_d\left(t\right)=\sqrt{P_{2L}}\cos ({\mathrm{\ω}}_{2d}t+{\mathrm{\φ}}_{2d})$

(4)

乘法器14a至14d的输出被输入到带通滤波器，并且想要带区的接收信号77a至77d被提取。接收的信号77a至77d由方程式(5)表示。

$R_a^{\′\′}\left(t\right)=\frac{1}{4}\×\sqrt{P_a{P}_{1L}{P}_{2L}}\cos \{({\mathrm{\ω}}_{\mathrm{RF}}-{\mathrm{\ω}}_{1a}-{\mathrm{\ω}}_{2a})t+{\mathrm{\φ}}_m\left(t\right)+{\mathrm{\φ}}_a-({\mathrm{\φ}}_{1a}+{\mathrm{\φ}}_{2a})\}$

$R_b^{\′\′}\left(t\right)=\frac{1}{4}\×\sqrt{P_b{P}_{1L}{P}_{2L}}\cos \{({\mathrm{\ω}}_{\mathrm{RF}}-{\mathrm{\ω}}_{1b}-{\mathrm{\ω}}_{2b})t+{\mathrm{\φ}}_m\left(t\right)+{\mathrm{\φ}}_b-({\mathrm{\φ}}_{1b}+{\mathrm{\φ}}_{2b})\}$

$R_c^{\′\′}\left(t\right)=\frac{1}{4}\×\sqrt{P_c{P}_{1L}{P}_{2L}}\cos \{({\mathrm{\ω}}_{\mathrm{RF}}-{\mathrm{\ω}}_{1c}-{\mathrm{\ω}}_{2c})t+{\mathrm{\φ}}_m\left(t\right)+{\mathrm{\φ}}_c-({\mathrm{\φ}}_{1c}+{\mathrm{\φ}}_{2c})\}$

$R_d^{\′\′}\left(t\right)=\frac{1}{4}\×\sqrt{P_d{P}_{1L}{P}_{2L}}\cos \{({\mathrm{\ω}}_{\mathrm{RF}}-{\mathrm{\ω}}_{1d}-{\mathrm{\ω}}_{2d})t+{\mathrm{\φ}}_m\left(t\right)+{\mathrm{\φ}}_d-({\mathrm{\φ}}_{1d}+{\mathrm{\φ}}_{2d})\}$

(5)

这里，基站本地振荡器6的输出信号72a至72d和控制站本地振荡器13的输出信号76a至76d的各个频率和相位被设置来满足方程式(6)和(7)的条件。

k+2mπ＝φ_1a+φ_2a+2m_aπ＝φ_1b+φ_2b+2m_bπ

＝φ_1c+φ_2c+2m_cπ＝φ_1d+φ_2d+2m_dπ    (7)

当方程式(6)和(7)的条件被满足时，用方程式(5)表示的信号77a至77d被改写为方程式(8)所表示的。

$R_a^{\′\′}\left(t\right)=A\sqrt{P_a}\cos ({\mathrm{\ω}}_{1F}t+{\mathrm{\φ}}_m\left(t\right)+{\mathrm{\φ}}_a-k)$

$R_b^{\′\′}\left(t\right)=A\sqrt{P_b}\cos ({\mathrm{\ω}}_{1F}t+{\mathrm{\φ}}_m\left(t\right)+{\mathrm{\φ}}_b-k)$

$R_c^{\′\′}\left(t\right)=A\sqrt{\mathrm{Pc}}\cos ({\mathrm{\ω}}_{1F}t+{\mathrm{\φ}}_m\left(t\right)+\mathrm{\φc}-k)$

$R_d^{\′\′}\left(t\right)=A\sqrt{P_d}\cos ({\mathrm{\ω}}_{1F}t+{\mathrm{\φ}}_m\left(t\right)+{\mathrm{\φ}}_d-k)$

(8)

从方程式(1)与方程式(8)的比较可知，信号77a至77d保持在基站3中的接收信号71a至71d的相对相位差和相对强度Pa至Pd。因此，可以忽略接收信号在传播到控制站2的过程中相位增加和信号强度变动的影响。

波束计算电路16执行计算用于控制信号处理例如基于接收信号77a至77d的最佳合成。若无线电通信系统不需要获得无线电信号70的到达方向作为一个目标，波束计算电路16只进行最佳合成。在这种情况下，方程式(7)的条件不是必须被满足。

当前实施例中的波束计算电路16部分地使用信号77a至77d，并计算相位和强度加权系数以进行最佳信号合成。随后根据计算结果，通过控制加权电路17a至17d，对接收信号77a至77d增加相位和信号强度加权系数，用复用器18合成各个信号，这样接收信号78就获得了。接收信号78被输入到解调器19，来自用户的信息被提取。

除了上述的信号处理，波束计算电路16根据相对的相位差a至d和相对的强度差Pa至Pd可以对接收信号的延迟波进行最佳多路复用控制，或者阻止无用波和干涉波而进行信扰比(SIR)最佳多路复用。而且，无线电信号70的到达方向还可以通过计算获得。

在当前实施例中，图中未示从基站1到用户的发送器，但是估计无线电信号70在控制站2中的到达方向对于确定无线电信号从基站1到用户的传输方向是很重要的，波束计算电路16的计算结果可以被应用到该发送器。

原则上，若基站LO信号72a至72d和控制站LO信号76a至76d的各个信号强度是恒定的，可以在传输信号到控制站2的同时保持接收信号71a至71d的相对强度差。类似地，可以将信号从控制站2传输到基站1。以下，没有涉及无相对强度差的情况，而指出了相对相位差。

各个天线部件4a至4d的接收信号71a至71d以不同的载波从基站1被传输到控制站2。当载波频率不同时，天线部件线之间的相对相位差对应于传播时间而改变。因此，有必要考虑在基站1和控制站2中用于两个频率转换的基站LO信号72a至72d和控制站LO信号76a至76d的相位项的关系。

图4是说明基站本地振荡器6的构造的方框图。如图4所示，基站本地振荡器6具有基准振荡器20、分配器21、相位比较器22a至22d、压控振荡器(VCO)23a至23d、分配器24a至24d和环路滤波器25a至25d。

在基准振荡器20中使用了一个非常稳定的振荡器例如晶体。基准振荡器20的输出信号80的振荡频率被设置为fr。输出信号80被分配器21除以天线部件的数目，然后被输入到相位比较器22a至22d。

通过时压控振荡器23a至23d的输出信号72a至72d分配为N、(N+1)、......、(N+3)而获得的信号81被输入到相位比较器22a至22d。相位比较器22a至22d比较两个输入信号80和81的相位，然后输出一个相位比较信号。相位比较信号82经由环路滤波器25a至25d被反馈到压控振荡器23a至23d。通过反馈，作为压控振荡器23a至23d的输出的基站LO信号72a至72d按照N×fr、(N+1)×fr、(N+2)×fr、(N+3)×fr的顺序被锁定。

图5是基站LO信号72a至72d的波形图。事实上输出的振荡信号72a至72d是正弦曲线波，但是为了阐明上升和下降相位状态这里显示的是矩形波，上升相位被设置为零度，而下降相位被设置为Л度。

图5显示了当相位比较器21输出相位比较信号82时基站LO信号72a至72d的波形，因此基准振荡器输出信号80和频率分区信号81之间的相位差是0度，基站LO信号72a至72d用图5所示方程式来表示。

在控制站2一侧的控制站本地振荡器13的构成类似于基站本地振荡器6，并产生控制站LO信号76a至76d。在控制站本地振荡器13中的基准信号80的振荡频率是fr，这与基站1一侧的情况相同。而且，控制站LO信号76a至76d的频率按照(N+3)×fr、(N+2)×fr、(N+1)×fr、N×fr的顺序被锁定，因此接收信号77a至77d的频率彼此一致。

这里，假定基站1一侧的基准信号80的相位状态是Φ_RS，控制站2一侧的基准信号80的相位状态是Φ_CS。为了说明从接收信号71到接收信号77的相位改变量，用方程式(1)表示的接收信号71a被改写为方程式(9)所表示的。

Ra(t)＝cos[ω_RFt] (9)

而且，当基准信号80的相位状态是_BS时，方程式(2)的基站LO信号72a被改写如下。

LOla(t)＝cos[Nω_rt+NΦ_BS]... (10)

图6A是说明乘法器7a和带通滤波器8a的输入输出信号的图解，图6B是说明乘法器14a和带通滤波器15a的输入输出信号的图解。根据上述方程式(9)和(10)，从带通滤波器8a输出的接收信号可以被方程式(11)所表示。

R′a(t)＝(1/2)×cos[(ω_RF-Nω_r)t-NΦ_BS]...(11)

接收信号73从基站1到控制站2的传播时间被设置为T，而t′＝t-T。在控制站2一侧，从基站1传来的接收信号75(只显示了想要带区的天线部件4a的线路)与控制站LO信号76a相乘。当控制站2侧的基准信号80的相位状态是_CS时，控制站LO信号76a可以用方程式(12)表示。

L02a(t)＝cos[(N+3)ω_rt′+(N+3)Φ_CS] (12)

控制站LO信号76a至76d的频率被选来转换接收信号75a至75d到相同的频带。因此，简要地说，控制站LO信号76a至76d的频率可以按顺序被设置为(N+3)ω_r、(N+2)ω_r、(N+1)ω_r、Nω_r。

如上所述，接收信号77a可以用方程式(13)表示

$R_a^{\′}\left(t\right)=\frac{1}{4}\×\cos \left[\right\{{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{RF}}-{\mathrm{N\ω}}_r-(N+3){\mathrm{\ω}}_r\}{t}^{\′}-{\mathrm{N\φ}}_{\mathrm{BS}}-(N+3){\mathrm{\φ}}_{\mathrm{BS}}]$

$=\frac{1}{4}\×\cos [{\mathrm{\ω}}_{1F}{t}^{\′}-{\mathrm{N\φ}}_{\mathrm{BS}}-(N+3){\mathrm{\φ}}_{\mathrm{CS}}]$

$=\frac{1}{4}\×\cos [{\mathrm{\ω}}_{1F}t-{\mathrm{\ω}}_{1F}T-{\mathrm{N\φ}}_{\mathrm{BS}}-{(N+3)\mathrm{\φ}}_{\mathrm{CS}}]$

(13)

在方程式(13)中，从接收信号72a加到接收信号77a上的附加相位项是ω_IFT-N_BS-N+3_CS。加到其他接收信号77b到77d的附加相位项可以类似地获得。当作为各个相位项的共同部分的-ω_IFT被省略时，加到接收信号77b至77d的附加相位项按顺序是-(N+1)_BS-(N+2)_CS，-(N+2)_BS-(N+1)_CS，-(N+3)_BS-N_CS，当这些附加相位项相等时，各个接收信号71a至71d的相对相位差也被保持在接收信号77a至77d中。出于此目的，_CS和_BS需要满足方程式(14)的关系。

_CS＝_BS±2π... (14)

通过满足方程式(14)的关系，各个附加相位项是-(2N+3)_BS±2π，附加到接收信号77a至77d的相对相位差是零。

这里，为了检查附加相位项的影响，接收信号71a至71d是相对相位差为零的正弦曲线信号。当方程式(14)的关系没有被满足时，对于接收信号77a至77d，如图7A所示，两个频率转换中的附加相位项在各天线部件4a至4d的线路之间是不同的，相对相位差的关系不成立，没有波形是重叠的。

另一方面，当方程式(14)的关系被满足时，两个频率转换的附加相位项是相等的。因此，当假定接收信号71a至71d是相对相位差为零的正弦曲线信号时，控制站2中的接收信号77a至77d的波形如图7B所示。在这种情况下，由于两个频率转换的附加相位项是相等的，接收信号77a至77d的波形都是一致的。

如上所述，在第一实施例中，由于基站1中的多个天线部件4a至4d所接收的接收信号经过副载波多路复用然后被传输到控制站2，光学发送器部分的构成元件可以最小化，基站1的构造可以简化。而且，在维持各个接收信号的相对相位差和相对强度的同时，接收信号可以从基站1被传输到控制站2，因此没有受到无用波和干涉波影响的高品质的信号接收是可能的。

(第二实施例)

在第二实施例中，从基站本地振荡器6输出的基准信号和从控制站本地振荡器13输出的基准信号是共享的。

图8是按照本发明的无线电通信系统的第二实施例的方框图。在图8中，与图3相同的构成部分是用相同的参考数字表示的，以下主要将描述不同于图3的方面。

在图8的无线电通信系统中，从基站1到控制站2的接收器的构造类似于第一实施例，除了基站本地振荡器6和控制站本地振荡器13的构造之外。

图8的无线电通信系统的特征在于从控制站2到基站1的发送器的构造是新加的，基站本地振荡器6和控制站本地振荡器13使用一个共同的基准信号来产生一个本地振荡器输出。

基站1中新加的发送器具有光/电转换器31、分配器(第二分路装置)32、乘法器(第四个频率转换装置)33a至33d、带通滤波器34a至34d、低噪声放大器35a至35_d和用于转换发射/接收的循环器36a至36d。

而且，控制站2中新加的发送器具有调制器(MOD)41、分配器(第一分路装置)42，加权电路(加权装置)43a至43d、乘法器(控制站侧频率转换装置)44a至44d、带通滤波器45a至45d、耦合器(副载波多路复用信号生成装置)46和电/光转换器(传输装置)47。

图9是说明图8的控制站本地振荡器13的详细构造的方框图。如图9所示，控制站本地振荡器13具有用于输出基准信号的基准振荡器20、分配器21、相位比较器22a至22d、压控振荡器(VCO)23a至23d、分配器24a至24d带通滤波器25a至25d。

分配器21将基准振荡器20输出的基准信号按多于天线部件的数目进行分配。随后，没有经过信号处理的基准信号80被输入到图8所示控制站2中的耦合器46中。

稍后将详细地描述从控制站2传输到基站1的传输信号87a至87d。耦合器46将基准信号80与传输信号87a至87d结合，并作为副载波多路复用信号88传输到基站1。

图10是耦合器46所产生的副载波多路复用信号的频谱图。副载波复用信号88被电/光转换器47转换成光信号151，然后被光学地从控制站传输到基站1。

基站1中的光/电转换器31将控制站2传来的光信号151转换成接收信号89。接收信号被输入到分配器32，然后被分到天线部件线和基站本地振荡器6。

图11是说明当来自图9的分配器21的接收信号89经过图11的带通滤波器26时基站本地振荡器的详细构造的方框图，此时获得了想要的基准信号80。基站本地振荡器6根据控制站2传来的基准信号产生基站LO信号72a至72d用于各个天线部件线。从而控制站本地振荡器13和基站本地振荡器6的基准信号80可以是共享的。

接下来将描述第二实施例中的发送器的操作。作为控制站2中的调制器26的输出，中频信号S，(t)用方程式(15)表示。

$S_{\mathrm{IF}}=\sqrt{P_{\mathrm{IF}}}\mathrm{COS}({\mathrm{\ω}}_{\mathrm{IF}}+\mathrm{\φm}\left(t\right))---\left(15\right)$

在类似于第一实施例的方程式(15)中，假定从天线部件4a至4d传来的无线电信号91是相位调制信号例如四相相移键控(QPSK)，相位调制项是φm(t)，中频是ω_IF，信号功率是P_IF。

从图8的调制器16输出的中频信号85被分配器42按照天线部件的数目而分路，各个信号被输入到加权电路43a至43d。而且，波束计算电路16从接收信号76a至76d提取相对相位差和相对强度差，这些值相等于接收信号71a至71d的相对相位差和相对强度差。

无线电信号70的到达方向即用户的位置是从提取的信息中检测出来的，无线电信号91的传输方向是根据该位置而确定的，相应的加权系数被计算出来。加权电路43a至43d按照波束计算电路16的加权控制而增加中频信号的波幅和相位即相位加权系数。当加权用W表示时，加权电路43a至43d的输出信号86a至86d用方程式(16)表示。

$S_a^{\′}\left(t\right)=\sqrt{W_{\mathrm{pa}}{P}_{\mathrm{IF}}}\cos ({\mathrm{\ω}}_{\mathrm{IF}}t+{\mathrm{\φ}}_m\left(t\right)+W_{\mathrm{\φa}})$

$S_b^{\′}\left(t\right)=\sqrt{W_{\mathrm{pb}}{P}_{\mathrm{IF}}}\cos ({\mathrm{\ω}}_{\mathrm{IF}}t+{\mathrm{\φ}}_m\left(t\right)+W_{\mathrm{\φb}})$

$S_c^{\′}\left(t\right)=\sqrt{W_{\mathrm{pc}}{P}_{\mathrm{IF}}}\cos ({\mathrm{\ω}}_{\mathrm{IF}}t+{\mathrm{\φ}}_m\left(t\right)+W_{\mathrm{\φc}})$

$S_d^{\′}\left(t\right)=\sqrt{W_{\mathrm{pd}}{P}_{\mathrm{IF}}}\cos ({\mathrm{\ω}}_{\mathrm{IF}}t+{\mathrm{\φ}}_m\left(t\right)+W_{\mathrm{\φd}})$

(16)

方程式(16)的加权信号86a至86d被乘法器44a至44d乘以方程式(4)所示的控制站本地振荡器13的控制站LO信号76a至76d。乘法器44a至44d的输出被输入到带通滤波器45a至45d，想要的带区被提取，具有不同频率的传输信号87a至87d被获得。方程式(17)表示Sa(t)至Sd(t)，作为所获得传输信号87a至87d。

$S_a^{\′\′}\left(t\right)=\frac{1}{2}\×\sqrt{W_{\mathrm{Pa}}{P}_{\mathrm{IF}}{P}_{2L}}\cos \{({\mathrm{\ω}}_{\mathrm{IF}}+{\mathrm{\ω}}_{2a})t+{\mathrm{\φ}}_m\left(t\right)+W_{\mathrm{\φa}}+{\mathrm{\φ}}_{2a}\}$

$S_b^{\′\′}\left(t\right)=\frac{1}{2}\×\sqrt{W_{\mathrm{Pb}}{P}_{\mathrm{IF}}{P}_{2L}}\cos \{({\mathrm{\ω}}_{\mathrm{IF}}+{\mathrm{\ω}}_{2b})t+{\mathrm{\φ}}_m\left(t\right)+W_{\mathrm{\φb}}+{\mathrm{\φ}}_{2b}\}$

$S_c^{\′\′}\left(t\right)=\frac{1}{2}\×\sqrt{W_{\mathrm{Pc}}{P}_{\mathrm{IF}}{P}_{2L}}\cos \{({\mathrm{\ω}}_{\mathrm{IF}}+{\mathrm{\ω}}_{2c})t+{\mathrm{\φ}}_m\left(t\right)+W_{\mathrm{\φc}}+{\mathrm{\φ}}_{2c}\}$

$S_d^{\′\′}\left(t\right)=\frac{1}{2}\×\sqrt{W_{\mathrm{Pd}}{P}_{\mathrm{IF}}{P}_{2L}}\cos \{({\mathrm{\ω}}_{\mathrm{IF}}+{\mathrm{\ω}}_{2d})t+{\mathrm{\φ}}_m\left(t\right)+W_{\mathrm{\φd}}+{\mathrm{\φ}}_{2d}\}$

(17)

耦合器9将传输信号87a至87d与控制站本地振荡器13的基准信号80结合，这样获得了副载波多路复用信号88。在电/光转换器47中副载波多路复用信号88被转换成光信号151，然后通过光纤3被传输到基站1。

在基站1一侧，光/电转换器31例如PD将光信号转换成电信号的接收信号89。接收信号89被分配器32分路，然后被输入到天线部件线和基站本地振荡器6。

如上所述，基站本地振荡器6根据控制站2一侧的基准信号80产生方程式(2)所示的基站LO信号72a至72d。在天线部件线中，接收信号89被乘以基站本地振荡器6的基站LO信号72a至72d，各个接收信号的频率被转换到相同的无线电频率带区ω_RF，。

乘法器33a至33d的输出被输入到带通滤波器34a至34d，想要的带区被提取。带通滤波器34a至34d的输出经过功率放大器35a至35d和循环器36a至36d，这样获得了要提供给天线部件4a至4d的传输信号90a至90d。这些传输信号90a至90d用方程式(18)表示。

$S_a\left(t\right)=\frac{1}{4}\×\sqrt{W_{\mathrm{Pa}}{P}_{\mathrm{IF}}{P}_{1L}{P}_{2L}}\cos \{({\mathrm{\ω}}_{\mathrm{IF}}+{\mathrm{\ω}}_{1a}+{\mathrm{\ω}}_{2a})t+({\mathrm{\φ}}_m\left(t\right)+W_{\mathrm{\φa}})+({\mathrm{\φ}}_{1a}+{\mathrm{\φ}}_{2a})\}$

$S_b\left(t\right)=\frac{1}{4}\×\sqrt{W_{\mathrm{Pb}}{P}_{\mathrm{IF}}{P}_{1L}{P}_{2L}}\cos \{({\mathrm{\ω}}_{\mathrm{IF}}+{\mathrm{\ω}}_{1b}+{\mathrm{\ω}}_{2b})t+({\mathrm{\φ}}_m\left(t\right)+W_{\mathrm{\φa}})+({\mathrm{\φ}}_{1b}+{\mathrm{\φ}}_{2b})\}$

$S_c\left(t\right)=\frac{1}{4}\×\sqrt{W_{\mathrm{Pc}}{P}_{\mathrm{IF}}{P}_{1L}{P}_{2L}}\cos \{({\mathrm{\ω}}_{\mathrm{IF}}+{\mathrm{\ω}}_{1c}+{\mathrm{\ω}}_{2c})t+({\mathrm{\φ}}_m\left(t\right)+W_{\mathrm{\φc}})+({\mathrm{\φ}}_{1c}+{\mathrm{\φ}}_{2c})\}$

$S_d\left(t\right)=\frac{1}{4}\×\sqrt{W_{\mathrm{Pd}}{P}_{\mathrm{IF}}{P}_{1L}{P}_{2L}}\cos \{({\mathrm{\ω}}_{\mathrm{IF}}+{\mathrm{\ω}}_{1d}+{\mathrm{\ω}}_{2d})t+({\mathrm{\φ}}_m\left(t\right)+W_{\mathrm{\φd}})+({\mathrm{\φ}}_{1d}+{\mathrm{\φ}}_{2d})\}$

                                                (18)

这里，传输信号90a至90d的频率和相位被设置为满足类似于第一实施例的方程式(19)和(29)的条件。通过满足在第一实施例中描述的基站和控制站本地振荡器6、13的构造和方程式(14)的关系，可以获得方程式(20)的关系。

ω_RF＝ω_IF+ω_1a+ω_2a＝ω_IF+ω_1b+ω_2b＝ω_IF+ω_1c+ω_2c＝ω_IF+ω_1d+ω_2d  (19)

k+2mπ＝φ_1a+φ_2a+2m_aπ＝φ_1b+φ_2b+2m_bπ

＝φ_1c+φ_2c+2m_cπ＝φ_1d+φy+2m_d π...(20)

另外，k表示一个常数，m、ma到md表示整数。

从上可知，从各个天线单元4a至4d发射的信号90a至90d可由方程式(21)表示。

$S_a\left(t\right)=\sqrt{W_{\mathrm{Pa}}{P}_S}\cos ({\mathrm{\ω}}_{\mathrm{RF}}t+{\mathrm{\φ}}_m\left(t\right)+W_{\mathrm{\φa}}+k)$

$S_b\left(t\right)=\sqrt{W_{\mathrm{Pb}}{P}_S}\cos ({\mathrm{\ω}}_{\mathrm{RF}}t+{\mathrm{\φ}}_m\left(t\right)+W_{\mathrm{\φb}}+k)$

$S_c\left(t\right)=\sqrt{W_{\mathrm{Pc}}{P}_S}\cos ({\mathrm{\ω}}_{\mathrm{RF}}t+{\mathrm{\φ}}_m\left(t\right)+W_{\mathrm{\φc}}+k)$

$S_d\left(t\right)=\sqrt{W_{\mathrm{Pd}}{P}_S}\cos ({\mathrm{\ω}}_{\mathrm{RF}}t+{\mathrm{\φ}}_m\left(t\right)+W_{\mathrm{\φd}}+k)$

(21)

在一个自适应控制的可变方向阵列天线中，对信号的波幅和相位加权是很重要的。此外，对于相位，一个相对的相位关系是重要的，即使包括了固定的相位分量k也没有问题。

传输信号90a至90d经过控制站2的波束计算电路16对波幅和相位的加权处理，这样从天线部件4a至4d辐射的无线电信号91的辐射图得到控制。当基站1的天线部件4a至4d所辐射的传输信号90a至90d在用户的方向上以相同的相位被合成时，用户接收的无线电信号91用方程式(22)表示。

$S\left(t\right)=\sqrt{P_S^{\′}}\cos ({\mathrm{\ω}}_{s}t+{\mathrm{\φ}}_m\left(t\right)+k^{\′})---\left(22\right)$

字符k表示相位常数项包括因传播而形成的延迟，Ps表示因传播而损耗后的信号功率。

如上所述，在第二实施例中，由于用于本地振荡器输出的基准信号为基站本地振荡器6和控制站本地振荡器13所共用，构造可以被简化，本地振荡器输出的共有相位和信号强度偏移可以被消除。

此外，在传输信号从控制站2到基站1的传输期间，传输信号的相对相位信息和相对强度信息大体上被维持，传输信号可以从控制站2被传输到基站1，因此不需要在基站1放置用于进行有效信号处理的组成元件，基站1可以被小型化，简单的构造可增加可靠性。

在第二实施例中，描述了一个下行链接的构造，该链接用于多路复用基准信号80和副载波多路复用信号87，然后将之从控制站2传输到基站1。甚至在上行链路中，基准信号80可以与副载波多路复用信号多路复用以便从基站1传输到控制站。

(第三个实施例)

对于第二实施例的发送器，为了最小化和简化基站1的构造，传输加权电路(第二加权装置)43a至43d被布置在控制站2一侧。从控制站2侧传输到基站1侧的传输信号87a至87d只在相位和波幅上不同，不同于在接收器的无线电传播线上传播的接收信号71a至71d，后者受到噪音、相位等等的影响。因此，加权电路43a至43d的构造可以被简化。

另一方面，若加权电路43a至43d可以被布置在基站1一侧，中频信号85和波束计算电路16的控制信号可以从控制站2一侧被传输到基站1一侧，然后在基站1一侧被加权而产生传输信号。

在以下描述的第三个实施例中，发送器的加权电路43a至43d被布置在基站1一侧。

图12是按照本发明的无线电通信系统的第三个实施例的方框图。接收器的构造类似于第一和第二实施例的构造，其共同的组成部分用相同的参考数字表示。

除了图8的构造外，图12的基站1还包括加权电路43a至43d和用于进行加权控制的加权控制电路51。此外，图12的控制站2是通过从图8的构造中除去加权电路43a至43d而构成的。

类似于第一实施例，波束计算电路16根据接收信号71a至71d的相位和波幅信息而估计无线电信号70的到达方向，接收信号71a至71d包括在基站1的副载波多路复用信号74中。根据估计的结果，从基站1传输到用户的无线电信号91的辐射波束受到了位于基站1的加权电路43a至43d的控制。

波束计算电路16将输出控制信号92用于控制位于基站1一侧的加权电路17a至17d的加权系数。类似于第二实施例，控制站2中的耦合器50将加权控制信号92和基准信号80重叠到从调制器41输出的中频信号85上，然后输出传输信号93。

加权控制信号92可以采用任何形式，但是典型情况下是数字信号，或者是一个通过将数字信号的频率转换到预定频带而获得的信号。电/光转换器47将传输信号93转换为光信号152，然后通过光纤3将光信号传输到基站1侧。

在基站1侧，光/电转换器将传输光信号152传输到接收信号94。接收信号94被分配器32分路，并被输入到通向天线部件4a至4d、加权控制电路51和基站本地振荡器6的线路。

加权控制电路51根据加权控制信号92来控制加权电路43a至43d，给传输信号85的波幅和相位加权，然后输出中频传输信号95a至95d。

传输侧的本地振荡器53产生一个正弦曲线波的基站LO信号，分配器32按照天线部件的数目来分配该信号，然后将该信号输入到各个乘法器(第四个频率转换装置)33a至33d。对于基站LO信号98，可以在必要时根据基准信号80而产生基站LO信号，图中未示。

乘法器33a至33d将加权控制电路51输出的中频传输信号95a至95d乘以基站LO信号98，并将频率转换到无线电频率带区。

乘法器33a至33d的输出被输入到带通滤波器34a至34d，想要的带区被提取，传输信号97a到97d经由功率放大器35a至35d和循环器36a至36d而被获得。传输信号97a至97d被输入到天线部件4a至4d，辐射图对应于用户的位置而改变。

如上所述，在第三个实施例中，在产生传输到天线部件4a至4d的传输信号的过程中，由于各个传输信号在基站1侧被加权，所以从控制站2传输到基站1的传输信号85可以是一个类型，基站1一侧的构造可以被简化。

而且，由于基站LO信号的频带为各个天线部件4a至4d所通用，所以基站本地振荡器52只需分路基准信号，基站本地振荡器52的构造可以被简化。此外，加权在天线部件4a至4d的邻近区域进行，这避免了加权以后相位和信号强度因传播而沿着传输路径变动的这一缺陷。

(第四个实施例)

在第四个实施例中，信号传输采用了一个扩频多路复用系统，取代了将各个天线部件的传输信号或者接收信号经过副载波多路复用而进行的光学传输。

图13是说明按照本发明的无线电通信系统的第四个实施例的结构方框图。在图13中，与第一到第三个实施例共同的构成部分用相同的参考数字表示。

图13的基站1的构成是在图1的基站1的基础上新增加扩频单元(第一扩频多重信号产生装置)56a至56d，用于对天线部件4a至4d接收的接收信号71a至71d进行扩频。

而且，图13的控制站2装备有用于进行解扩频的解扩频单元(反扩散装置)57a至57d，取代了图1的控制站2中的乘法器14a至14d和带通滤波器15a至15d。

接下来将描述图13的无线电通信系统的操作。基站1接收用户(图中未示)经由阵列天线4a至4d传来的无线电信号70。各个天线部件4a至4d接收的接收信号71a至71d用类似于第一实施例的方程式(1)表示。

各个接收信号71a至71d对应于无线电信号70的到达方向而在相位和波幅上不同。经过低噪声放大器5a至5d的接收信号71a至71d被乘以一个被乘法器7a至7d中的基站本地振荡器54输出和分路的基站LO信号，并经过频率向下转换。

经过频率向下转换的接收信号99a至99d受到扩频单元56a至56d的扩频处理。在扩频单元56a至56d中，不同的扩散码被分配到各个天线部件线路。最好使用矩形码例如Walsh码作为扩散码。从扩频单元56a至56d输出的扩频信号99a至99d经过耦合器9的多路复用，然后获得扩频多重信号100。

图14A是接收信号99的频谱图，图14B是扩频信号100的频谱图，图14C是扩频多重信号101的频谱图。扩频多重信号101被电/光转换器10转换成光信号153，并经由光纤3被传输到控制站2。

控制站2的光/电转换器11将光信号153转换为电信号102。电信号102被分配器12按照天线部件的数目而分配，然后各个信号被输入到解扩频单元57a至57d。解扩频单元57a至57d进行解扩频的信号处理，所用扩散码与分配给基站1侧的各天线部件线路的扩散码相同。作为解扩频单元57a至57d的输出的接收信号103a至103d保持基站1中的接收信号71a至71d的相对相位信息a至d和相对强度信息Pa至Pd。

为了给出相对相位信息a至d和相对强度信息Pa至Pd，解扩频单元57a至57d的输出信号103a至103d的一部分被输入到波束计算电路16。就是说，波束计算电路16根据相对相位信息a至d和相对强度信息Pa至Pd来计算基站1中的无线电信号70的到达方向。

此外，解扩频单元57a至57d的输出信号103a至103d被输入到加权电路17a至17d，其相位和波幅被波束计算电路16的加权控制信号加权，随后被复用器18多路复用以形成接收信号78。

波束计算电路16相应于从复用器18输出的接收信号78来抑制无用波和干涉波，然后进行加权电路17a至17d的加权控制，因此信扰比(SIR)被优化。接收信号78被输入到解调器19，来自用户的信息被提取。

图15A是说明扩频单元56的详细构造的方框图，图15B是说明解扩频单元57的详细构造的方框图。如图所示，扩频单元56和解扩频单元57的构成基本上类似，都进行输入信号与扩散码相乘的处理。

扩频单元56具有乘法器59，用于将经过带通滤波器8a至8d的接收信号乘以来自扩散码生成器58的扩散码104，并具有带通滤波器60，用于从乘法器59的输出中提取一个想要带区的信号。由带通滤波器60提取的信号形成了扩频信号100。

另一方面，解扩频单元57具有乘法器62，用于将反扩散码105乘以从分配器12输出的接收信号102，该反扩散码105与扩散码104相同，并具有带通滤波器63，用于从乘法器62的输出中提取一个想要的带区。接收信号102经过乘法器63的乘法而被解扩频。

若用于扩散码104和扩散码105的码保持各个天线线路的正交性，并且充分地保持两种码的同步，那么用其他扩散码扩频的信号的输出变成零，只有想要的信号从带通63输出。

如上所述，对于所有天线部件4a至4d的线路，由于传输是在相同的频带内进行的，所以滞延量是相等的而相对相位差被维持。此外，由于相对强度差也被维持，在控制站2一侧，无线电信号70的到达方向可以精确地被估计。

而且，有了图13所示扩频多路复用系统，不同于副载波多复用，不必要在基站1中相应于天线部件的数目安置本地振荡器，可以只安置一个类型的本地振荡器。

另一方面，各个天线部件需要不同的扩散码，但是扩散码具有一个固定的模式，并且该码可以被储存在存储器之类的装置中。因此整个基站的构造可以小型化。

为了增加所有天线部件4a至4d的扩频的多路复用效率，最好是接收信号71a至71d没有较大强度差。在移动通信中难以获得这样的条件，但是在高速无线电通信例如无线本地环路(WLL)中很容易满足该条件。在WLL中，用户和基站1的布置使得波可以直接被发送/接收，波可直通(seen through)，并且各个天线部件4a至4d接收的接收信号71a至71d具有基本上相等的功率。因此，扩频信号的功率是相等的，所有天线部件线路可以维持一个高扩散多路复用效率。

(第五个实施例)

在第五个实施例中，通过在第四个实施例中增加发送器，扩频多路复用系统也被应用到了附加的发送器。

图16是按照本发明的无线电通信系统第五个实施例的方框图。在图16中，与图13共同的构成部分用相同的参考数字表示，以下将主要描述不同的方面。

在图16的基站1中，发送器的构造有光/电转换器31、分配器32、解扩频单元64a至64d、乘法器(第二频率转换装置)33a至33d、功率放大器35a至35d和循环器36a至36d。

此外，在图16的控制站2中，发送器的构造有调制器41、分配器42、加权电路(第二加权装置)43a至43d、扩频单元65a至65d、耦合器(加法装置)46和电/光转换器47。

波束计算电路16计算无线电信号91从基站1到用户的辐射图，其根据是相应于基站1的接收信号107a至107d的解扩频信号103a至103d的相对相位差和相对强度差。

本地站侧的加权电路43a至43d对按照天线部件数目分配的中频信号85的相位和强度加权，并控制辐射图。加权的传输信号86a至86d经过扩频单元65a至65d的扩频，随后被耦合器46多路复用，然后扩频多重信号108被获得。

扩频多重信号108在电/光转换器47处被转换成光信号154，并经由光纤3被传输到基站1。在基站1一侧，光/电转换器31例如PD将光信号154转换为电信号的接收信号109。

接收信号109被分配器32分路，然后被输入到各个解扩频单元64a至64d。解扩频单元64a至64d使用与扩频单元65a至65d所用扩散码相同的反扩散码来进行解扩频。乘法器33a至33d根据基站本地振荡器54的基站LO信号98将经过解扩频的信号的频率向上转换到无线电带区频率。

乘法器33a至33d的输出被输入到带通滤波器34a至34d，然后想要的带区被提取。其后，要被提供到各个天线部件的传输信号107a至107d经由功率放大器35a至35d和循环器36a至36d被获得。由于传输信号107a至107d的波幅和相位被控制站2的波束计算电路16加权，所以从天线部件4a至4d辐射的无线电信号97的辐射图被控制。

如上所述，在第五个实施例中，同样在将传输信号传输给天线部件4a至4d的过程中，由于信号传输是在扩频多路复用系统中进行的，控制站和基站的发送器的构造可以被简化。

(第六个实施例)

在第六个实施例中，类似于第三个实施例，发送器加权电路43a至43d被安置在基站1一侧。

图17是按照本发明的无线电通信系统的第六个实施例的方框图。第六个实施例的接收器构造与第四个和第五个实施例的接收器构造相同，相同的参考数字被使用。

除了图16的构造外，图17的基站1还包括加权电路43a至43d和用于进行加权控制的加权控制电路51。此外，图17的控制站2是通过从图16的构造中除去加权电路43a至43d而构成的。

类似于第四个实施例，波束计算电路16根据接收信号71a至71d的相位和波幅信息而估计无线电信号70的到达方向，接收信号71a至71d包括在基站1的扩频多重信号74中。根据估计的结果，从基站1传输到用户的无线电信号91的辐射波束受到了位于基站1的加权电路43a至43d的控制。波束计算电路16输出控制信号92，用于控制基站1一侧的加权电路43a至43d的加权处理。

耦合器50将加权控制信号92重叠到来自调制器41的中频信号85上，然后产生传输信号93。加权控制信号92可以采用任何形式，但是典型情况下是数字信号，或者是一个通过将数字信号的频率转换到预定频带而获得的信号。

电/光转换器47将传输信号93转换成光信号152，并经由光纤3将光信号传输到基站1一侧。在基站1一侧，光/电转换器31将传输的光信号152转换为接收信号94。接收信号94被分配器32分路，并被输入到通向天线部件4a至4d和加权控制电路51的线路。

加权控制电路51根据加权控制信号92控制加权电路43a至43d，对传输信号85的波幅和相位加权，然后产生中频传输信号95a至95d。传输侧本地振荡器54产生正弦曲线波的基站LO信号，为了将该信号输入到各个乘法器33a至33d，由分配器53a按照天线部件的数目分配该信号。

乘法器33a至33d将中频传输信号95a至95d乘以基站LO信号98，并转换频率。乘法器33a至33d的输出被输入到带通滤波器34a至34d，想要的带区被提取，传输信号97a至97d经由功率放大器35a至35d和循环器36a至36d而被获得。传输信号97a至97d被输入到天线部件4a至4d，并且后继的无线电信号97的辐射图对应于用户的位置而改变。

(第七个实施例)

在上述的第一到第六个实施例中，假定方程式(14)的相位条件相应于方程式(7)和(20)的相位条件而被满足，但是即使当方程式(14)的条件没有被满足时，附加的相位差也可以按另一种方法设置为0。

比如，这种方法可以是在各个天线部件和加权电路之间的线路中或者在本地振荡器和控制站或基站的乘法器之间的线路中某处插入一个移相器，由该插入的移相器对传输信号或接收信号施加相位偏移，而保持天线部件线路之间的相对相位差。

图18是按照本发明的无线电通信系统的第七个实施例的方框图，说明了各个天线部件4a至4d安置了移相器(相位补偿装置)66a至66d的例子。图18的控制站2的构成类似于图1，只是移相器66a被安置在带通滤波器15a至15d和加权电路17a至17d之间。

通过安置图18的移相器66a至66d，各天线部件4a至4d的传播线路的滞延量可以被补偿，各天线部件4a至4d在信号可以从基站1被传输到控制站2的同时保持接收的相对相位差。

另外，代替安置如图所示18的移相器66a至66d，各天线部件4a至4d的线路之间的滞延和相位差可以作为偏移量被附加到加权电路17a至17d中的相位加权系数。

在实际的无线电通信系统中，各个延迟和相位差被附加到微组件例如放大器、滤波器和乘法器。若如上所述延迟和相位差也被作为相位偏移量纳入移相器66a至66d的补偿量，那么可以给无线电通信系统带来更高的可靠性。

对于无线电信号、中频信号和本振信号的频率关系，第一实施例使用方程式(6)，第二实施例使用了方程式(19)，但是方程式(6a)可以代替方程式(6)而被使用，方程式(19a)可以代替方程式(19)而被使用。

ω_IF＝ω_RF-ω_1a+ω_2a＝ω_RF-ω_1b+ω_2b＝ω_RF-ω_1c+ω_2c＝ω_RF-ω_1d+ω_2d  (6a)

ω_RF＝ω_IF+ω_1a-ω_2a＝ω_IF+ω_1b-ω_2b＝ω_IF+ω_1c-ω_2c＝ω_IF+ω_1d-ω_2d (19a)

具体而言，可以选择无线电信号、中频信号和本振信号的频率的正负号。

在上述的第二和第三个实施例中，所描述的例子是相同的基站LO信号72a至72d和控制站LO信号76a至76d被用于天线4a至4d中的接收和传输信号的频率转换。然而，对于传输或者接收信号系统的频率转换，用于输出不同本振信号的本地振荡器可以被安置在控制站2和基站1中。

在上述实施例中，中频无线电信号被加权，但是本振信号作为本地振荡器6、13的输出可以被加权。另外，在加权本振信号期间，由于在第一到第三个实施例的副载波多路复用光学传输中各天线部件线路的本振信号频率不同，最好是在将本振信号的频率转换为该相位的状态下进行加权。此外，在第三个和第六个实施例中，可以对无线电频率带区的传输信号或者接收信号进行加权，该带区例如是功率放大器35a至35d的前面级部分或者低噪声放大器5a至5d的稍后级部分。

在上述实施例中，用于控制相位和波幅的加权电路被描述为一个对经过频率转换的无线电信号的模拟信号处理，但是也可以进行数字信号处理。

就是说，在接收器中，接收信号被进行模拟/数字转换，并作为数字信号被输入到加权电路。此外，发送器的构成可以使得用于数字信号处理的加权电路的输出被进行数字/模拟转换，并以模拟信号被传输到基站一侧。

自适应天线的信号合成方法是多样的。在当前实施例中，已经描述了在信号合成以后进行解调的方法，但是信号合成也可以用另一种方法进行，例如在信号合成之前进行延迟波检测。

此外，在当前实施例中，传输路径被描述为光纤。然而，若传输距离不长，可以使用同轴电缆。在这种情况下，不需要电/光转换器和光/电转换器。

此外，控制站2或者基站1中的电/光转换器的电/光转换方法包括一种直接调制激光器的方法和一种使用外部光学调制器进行调制的方法。此外，期望应用在自适应天线中的ITS或者WLL所用的ω_rF位于一个高频带区例如5.8GHz和22GHz。

可以用半导体激光器进行直接调制的带区最多是几个GHz，因此外部光学调制器被用于这种直接转换高频带区的方法中。然而，不同于即使增加电路元件也可以通过集成电路构造来小型化的电路，光学线路是不能被小型化的。因此，使用外部光学调制器要求一个组件空间，使构造复杂化，并增加了费用。在当前实施例中，中频无线电信号经过副载波多路复用并在该结构中被光学地传输，可以使用激光器直接调制方法，可以简化光学发送器的构造，可以减少费用。

(第八个实施例)

在第八个实施例中，在将一个天线传输信号从控制站传输到基站期间，本地振荡器的输出与该天线传输信号多路复用并被传输。

图19是按照本发明的无线电通信系统的第八个实施例的方框图，只说明了用于将天线传输信号从控制站2传输到基站1的发送器的结构。

图19的控制站2：具有IF信号产生线路131，用于产生一个用于天线传输的中频信号(IF信号)；分配器132，用于进行分路以提供数目与天线部件相同的IF信号；信号计算电路133，用于计算加权系数以获得想要的天线辐射图；本地振电路138₁到138_n；耦合器139₁到139_n，用于对本地振荡电路输出的本地振荡器分路；加权电路134₁到134_n，用于对分配器132分路的各个信号加以加权系数；混合器135₁到135_n，用于对经过耦合器139₁到139_n分路的本振输出所加权的信号进行频率转换；带通滤波器136₁到136_n，用于只提取频率为预定值的分量；耦合器137，用于多路复用提取的频率分量和由耦合器分路的其他本振输出；以及光/电转换器111，用于将多路复用信号转换向光信号并将该信号传输到光纤112。

本地振荡电路138₁到138_n分别输出频率为f₁、f₂到f_n的本振输出。带通滤波器136₁到136_n只提取频率为(f₁+f_IF)、(f₂+f_IF)，...(f_n+f_IF)的信号分量。这里，f_IF是IF信号的频率。

由耦合器137多路复用的信号具有码110所示的频率分量。

图19的基站1具有光/电转换器113，用于将从控制站2经由光纤传输的光信号转换为电信号；耦合器114用于分路电信号的一个部分；分配器115、116，用于分配电信号以提供数目与天线部件相同的信号；带通滤波器124₁到124_n，用于从分配器的输出中分别只提取频率为(f₁+f_IF)、(f₂+f_IF)、...(f_n+f_IF)的信号分量带通滤波器117₁到117_n，用于从分配器116的输出中只提取本振输出分量；混合器118₁到118_n，用于合成由带通滤波器124₁到124_n、117₁到117_n提取的信号；带通滤波器119₁到119_n，用于只提取中频分量f_IF；混合器121₁到121_n，用于合成由带通滤波器119₁到119_n提取的信号与从本地振荡线路120输出的本振输出f_RF-IF；带通滤波器122₁到122_n，用于只提取天线传输信号分量；以及天线4₁到4_n。

在图19的无线电通信系统中，在产生一个频率多重信号用于控制站2内部的天线传输的过程中，由于本振输出也被合成、多路复用，然后被传输到基站1，所以安置在基站1内部的本地振荡电路的数目可以被减少，基站1的结构可以被简化。

另外，若输入到控制站2中的耦合器的各个信号的频率按照如图20所示的f₁，(f₁+f_IF)，f₂，(f₂+f_IF)，...，f_n(f_n+f_IF)的顺序排列(？)。

基站1中的分配器115、116和带通滤波器124₁到124_n、117₁到117_n的连接关系可以被设置成如图21所示。

图21的分配器201被连接到用于提取频率为(f₁+f_IF)的信号的带通滤波器124₁、用于提取频率为f₁的信号的带通滤波器117₁、用于频率为(f₂+f_IF)的信号的带通滤波器124₂、用于频率为f₂的信号的带通滤波器117₂、...用于提取频率为(f_n+f_IF)的信号的带通滤波器124_n以及用于提取频率为f_n的信号的带通滤波器117_n。

按照图21的结构，比较于图19，可以减少分配器的数目，并且不需要耦合器。

(第九个实施例)

第九个实施例是第八个实施例的一个修改例，通过在控制站2中多路复用RF信号频率而获得的信号被传输到基站1。

图22是按照本发明的无线电通信系统的第九个实施例的方框图。由于图22系统的许多部分与图19通用，以下将主要描述不同的方面。

若带通滤波器、光/电转换器、电/光转换器等等的带区被充分地获得，可以不采用多路复用中频信号并从控制站2传输该信号到基站1的方法，而采用多路复用并传输无线电频率(RF)信号的方法。

图22的控制站2类似于图19的控制站2，只是天线传输信号的频率是不同的，并且具有RF信号产生线路401、分配器132、信号计算电路133、加权电路404₁到404_n、本地振荡电路408₁到408_n、耦合器、混合器405₁到405_n、带通滤波器406₁到406y、耦合器407以及电/光转换器411。

此外，图22的基站1具有光/电转换器413、分配器415、带通滤波器424₁到424_n和417₁到417_n、混合器418₁到418_n以及带通滤波器419₁到419_n。

如图22所示，对于基站1，由于不需要进行将中频信号转换到无线电信号的处理，其结构可以进一步被简化。

(第十个实施例)

在第十个实施例中，与第八个和第九个实施例相反，当基站1接收的无线电信号被转换成中频信号并被传输到控制站2时，相当于天线部件数目的中频信号和本振输出被多路复用和传输。

图23是按照本发明的无线电通信系统的第十个实施例的方框图。图23的基站1具有混合器503₁到503_n，用于将阵列天线元件501₁到501_n接收的信号与本地振荡线路502输出的本振输出f_RF-IF相混合；带通滤波器504₁到504_n，用于从混合器503₁到503_n的输出信号中提取中频信号f_IF；耦合器507₁到507_n，用于分路带通滤波器504₁到504_n的输出信号和本振输出f₁、f₂、...f_n；混合器505₁到505_n，用于将一个分路的本振输出与带通滤波器504₁到504_n的输出信号相混合；带通滤波器508₁到508_n，用于从混合器505₁到505_n的输出信号中提取不同频率的信号(f₁+f_IF)、(f₂+f_IF)、...、(f_n+f_IF)；耦合器509，用于合成带通滤波器508₁到508_n的输出信号与耦合器分路的另一个本振输出；以及电/光转换器510，用于将耦合器509的输出信号转换为光信号。

此外，图23的控制站2具有光/电转换器512，用于将从基站1经由光纤511传输的光信号转换为电信号；分配器514、515；带通滤波器520₁到520_n，用于提取频率为(f₁+f_IF)、(f₂+f_IF)、...、(f_n+f_IF)的信号；带通滤波器517₁到517_n，用于合成带通滤波器520₁到520_n、516₁到516_n的各个输出；带通滤波器518₁到518_n，用于只提取IF信号；以及波束形成网络519。

通过波束形成网络519对从带通滤波器518₁到518_n输出的IF信号进行信号处理，一个想要的信号被获得了。实际中，输入到波束形成网络519的IF信号的波幅和相位不一定与天线接收的波幅和相位相同，原因是从带通滤波器518₁到518_2n输出的各个IF信号的频率和相位分散。然而，通过预先进行校准而获得各个分路的校准值和在波束形成网络519使用校准值进行信号处理，频率和相位的分散可以彼此抵销。

如上所述，在图23的无线电通信系统中，在多路复用基站1中的IF信号的频率期间，由于本振输出也被合成、多路复用，然后被传输到控制站2，所以控制站2中的本地振荡电路的数目可以被减少，控制站2的结构可以被简化。

(第十一个实施例)

第十一个实施例是第八个和第十个实施例的组合。

图24是按照本发明的无线电通信系统的第十一个实施例的方框图。以下将主要描述不同于图19和图23的方面。

阵列天线构成元件624₁到624_n被连接到用于转换发送/接收的循环器623₁到623_n上。从基站1中的本地振荡电路620输出的本振输出被提供到发送器混合器621₁到621_n和接收混合器625₁到625_n。此外，经过多路复用并从控制站2传输到基站1的本振输出f₁到f_n被提供到发送混合器618₁到618_n和接收器混合器629₁到629_n。

如上所述，在图24的无线电通信系统中，由于基站1中产生的本振输出和经过多路复用并从控制站2传输到基站1的本振输出被发送混合器和接收混合器所共享，基站1和控制站2的结构可以被简化。

(第十二个实施例)

第十二个实施例是第十一个实施例的修改例，只是关于发送器，本振输出与天线传输信号被多路复用并且从控制站2传输到基站1。

图25是按照本发明的无线电通信系统的第十二个实施例的方框图。以下将主要描述不同于图24的方面。

由各个阵列天线元件724₁到724_n接收的RF信号被基站1中的混合器725₁到725_n和带通滤波器726₁到726_n转换成IF信号，随后被混合器729₁到729_n和带通滤波器730₁到730_n转换成不同频率的信号。带通滤波器730₁到730_n的输出信号被耦合器740多路复用，被电/光转换器741转换成光信号，然后经由光纤742被传输。

来自基站1的光信号被控制站2中的光/电转换器743转换成电信号，随后被分配器744分配为多个信号。带通滤波器749₁到749_n提取频率分量与分配器744所分配的信号不同的各信号。

混合器746₁到746_n将带通滤波器749₁到749_n的输出与本地振荡电路708₁到708_n的本振输出相混合，所用本振输出为发送器所通用。带通滤波器747₁到747_n从混合器746₁到746_n的输出中只提取IF信号，波束形成网络748根据该IF信号进行信号处理。

如上所述，在第十二个实施例中，关于接收器，由于没有进行接收信号和本振输出的多路复用，所以不需要在控制站2一侧进行提取本振输出的处理，控制站2的结构可以被简化。

另外，在图25的无线电通信系统中，通过使用发送器中所用本振输出，从基站1传输到控制站2的天线接收信号被转换成IF信号，频率和相位的偏移可能出现。偏移需要在波束形成网络748中被校正。具体而言，预先进行校准来获得各个分路的校准值，校正处理可以根据校准值在波束形成网络中进行。

(第十三个实施例)

在第十三个实施例中，不必取得基站中的频率转换器与控制站中的频率转换器的同步，就可估计无线电波的到达方向。

图26是示意说明按照本发明的无线电通信系统的结构的方框图。图26的基站1作为接收器结构具有由n个基本天线4a至4_n构成的阵列天线4，用于进行与无线电通信终端(图中未示)之间的无线电信号的发送/接收，因此发送/接收波束的方向性可以改变；波束形成网络121，用于合成各个基本天线4a至4_n接收的信号并将信号转换为m个波束分量；循环器36a至36m，用于分离发送/接收信号；m个频率转换器(D/C：第一频率转换装置)201a至201m，用于将波束形成网络的输出信号转换到各个不同的频率；合成器(MUX：第一频率多路复用装置)9，用于合成m个频率转换器201a至201m的输出信号并进行频率多路复用；以及电/光转换器(E/O)：第一电/光转换装置)10，用于将合成器9的输出信号转换为光信号。

此外，图26的基站1作为发送器结构具有光/电转换器(O/E)：第一光/电转换装置)，用于将从控制站2传来的光信号转换为稍后将描述的电信号；分离电路(DIV：分离装置)122，用于将光/电转换器31的输出信号分为用于无线电通信终端的传输信号和用于控制阵列天线4的辐射波束方向图的信号；频率转换器(U/C：第二频率转换装置)202，用于将由分离电路122分离而用于无线电通信终端的传输信号的频率转换为无线电频率；传输波束控制电路123，用于根据由分离电路122分离而用于控制阵列天线4的辐射波束方向图的信号来产生一个传输波束控制信号；以及分配器(天线控制装置)32，用于根据传输波束控制信号，对应于各个基本天线4a至4_n的辐射波束方向图，将频率转换器202的输出信号分为多个信号。由分配器32分离的信号经由循环器36a至36m被输入到波束形成网络121，并被提供到基本天线4a至4_n，因此信号是以波束具有一个预定方向性而辐射的。

另一方面，图26的控制站2作为接收器结构，具有：光/电转换器(O/E：第二光/电转换装置)11，用于将从基站1经由光纤3传来的光信号转换为电信号；分配器或者解复用器(解多路复用装置)12，用于在频率多路复用之前将转换过的电信号分为m个频率信号；m个频率转换器(D/C：第三个频率转换装置)203a至203m，用于将分配器12所分离的各个信号的频率转换为预定的相同频率；加权电路(W：加权装置)17a至17m，用于对频率转换器203a至203m的输出信号进行相位和信号强度的加权；合成器18，用于合成各个加权的信号；以及解调器(DEM：解调装置)19，用于解调合成信号以获得来自移动单元的传输信息。

此外，图26的控制站2作为发送器结构具有：电平检测器(电平检测装置)124，用于在m个频率转换器203a至203m之中检测一个最高电平的信号或者检测一个信号强度分配以输出一个传输波束控制信号；调制器(MOD)41，用于输出一个传输基带信号；频率转换器(U/C)204，用于转换该基带信号的频率；合成器46，用于多路复用频率转换器204的输出信号与电平检测器124输出的传输波束控制信号；以及电/光转换器(E/O：第二电/光转换装置)47，用于将合成器46所多路复用的信号转换为光信号并且将该光信号经由光纤3传输到基站1。

接下来将描述图26的无线电通信系统的操作。来自无线电通信终端(图中未示)的无线电频率信号被阵列天线4接收，随后被波束形成网络121转换成波束分量，其波峰方向各不相同。波束形成网络121的输出信号被转换成不同的频率，然后经过合成器9的频率多路复用。合成器9的输出信号被电/光转换器10从电信号转换成光信号，然后经由光纤3被传输到控制站2。

从基站1传输到控制站2的光信号被光/电转换器11转换成电信号，被分配器12分成m个信号，然后被输入到相应的频率转换器203a至203m并被转换成相同的频率。频率转换器203a至203m的输出信号被最佳地加权，然后被合成器18合成，随后被解调器19解调。

这里，由于基站1中的频率转换器201a至201m没有与控制站2中的频率转换器203a至203m同步化，在基站1的波束形成网络121中形成的各个波束之间的相位关系没有被控制站2所拥有。因此，难以从加权电路17a至17m所加权的加权系数中估计接收信号的到达方向。

然而，若波束形成网络121形成的波束各不相同，比如主射束彼此不同，整个主射束可以覆盖基站1的照明区域，可以用各个波束的波幅值来估计接收信号的到达方向。

具体而言，波束形成网络121形成的波束在各个不同方向具有最大方向性，而多个波束覆盖基站1的通信范围。因此，就多个波束而言，作为通信对象的移动接收站终端存在于其中一个波束宽度中。

通常，由于波束是按照增益比另一个波束的最大波束辐射方向的增益要低而形成的，可以认为移动接收站终端存在于所接收电场强度为最高的波束的方向上。

因此，电平检测器124比较频率转换器203a至203m各个输出信号的波幅，而确定最高电平的信号为传输波束。从电平检测器124输出的传输波表控制信号包括例如相应于波束形成网络121的波束编号的信息。

图27说明波束形成网络121形成的波束的属性。假设基站1的照射区域具有一个θ1到θ2的角，而该区域被m个波表覆盖着，波束形成网络121合成天线部件4a至4_n中的接收信号，使得每个波束具有波束宽度[θ1-θ2]/m[0]，如图27A所示。这些接收信号是从波束形成网络121的不同输出端输出的。因此，波束形成网络121的m个输出端与图27A的m个波束有一对一的关系。

例如，假设一个无线电波是从θi方向入射的，波束形成网络121的各个输出端的功率如图27B所示。如图所示，θi方向位于主射束的波束i的接收功率是最大的，而θi方向位于主射束附近区域的波束(i+1)、(i-1)因此具有一定的接收功率，虽然其功率比波束i的接收功率要低。另一方面，对于其他波束，因为θi存在于一个旁瓣区域，其接收功率被降低。

因此，无线电波的到达方向可以在一定程度上用具有最大接收功率(最大的信号强度)的波束和各个波束的接收功率分配(信号强度分配)来估计。而且，在这种情况下，若波束i被选择为基站1一侧的传输波束，功率可以有效地被提供到作为通信目标的移动接收站终端，移动接收站终端的灵敏度被增强，或者带来另一个优点即对其他终端造成的噪音可以被减少。

另一方面，图26系统中的传输信号的流程表述如下。调制器41的输出基带信号在频率转换器204中被向上转换，然后与作为电平检测器124的输出信号的传输波束控制信号被频率-多路复用，经过光学调制后被传输到基站1。

光信号被传输到基站1以后又被光/电转换器31转换成电信号，然后被分离电路122分离为天线传输信号和传输波束控制信号。

被分离电路122分离的天线传输信号被频率转换器202向上转换。而且，被分离电路122分离的传输波束控制信号经由传输波束控制电路123被输入到分配器32。

分配器32对频率转换器202的输出信号进行分配。分配器32根据传输波束控制电路123的输出信号调整频率转换器的输出信号的信号强度，然后将该信号输出到基本天线4a至4_n。就是说，分配器32提供所有的信号到作为转换器的一个终端，或者根据传输波束控制电路123的输出信号以一个适当的分配比率分到一些波束终端。

分配器32的输出信号经由循环器36a至36m被输入到波束形成网络121，然后通向各个基本天线4a至4_n的波束信号形成了。

如上所述，在第一实施例中，由于转换信号的强度最大值或者强度分配在波束空间中被电平检测器124所检测以确定传输过程中的辐射方向性，所以不必将基站1中的频率转换器201a至201m与控制站2中的频率转换器203a至203m同步，就可以估计无线电波到达方向。因此，频率转换器201a至201m和控制站2中的频率转换器203a至203m之间的同步是不需要的，控制站2的结构可以被简化。

此外，在第十三个实施例中，用于传输控制的波束控制信号是与用于在控制站2中传输的调制信号多路复用的，并被传输到基站1，从而传输信号在根据接收信号而估计的无线电波到达方向上被辐射，波束形成在基站1中进行，因此不需要形成和多路复用用于控制站2中各基本天线4a至4_n的波束，发送器的结构可以被简化。

(第十四个实施例)

在第十四个实施例中，由于使用了装备有指向性模式的天线，波束形成网络121被省略，并且基站1的结构被简化。

图28是按照本发明的无线电通信系统的第十四个实施例的方框图。在图28中，与图26共同的构成部分用相同的参考数字表示，以下将主要描述不同的方面。

图28的基站1的构成类似于图26的基站1，只是多个定向天线4a至4_n装备有所要求的不同定向模式，例如安置了一个扇形天线，并且图26的波束形成网络121被省略。此外，图28的控制站2的构成类似于图26的控制站2。

由于图28的多个天线的方向性彼此不同，通过用控制站2中的电平检测器124检测由各天线4a至4_n接收的信号的最大强度和强度分配，可以正确地估计无线电波的到达方向。因此不需要图26的波束形成网络121，基站1的结构可以进一步被简化，这样，小型化和费用减少是可能的。

图29A示意说明在图26的定向天线4a至4_n中的波束形成，图29B示意说明由图26的基本天线4a至4_n和波束形成网络121完成的波束形成。

如图29B所示，图26的波束形成网络121将每个基本天线4a至4_n信号乘以一定合成加权系数，合成信号并根据输入信号的输入端口形成一个要求的定向模式。

另一方面，若使用了如图28所示的定向天线4a至4_n(例如反射镜天线、扇形定向天线等等)，如图29A所示，天线单元的最大辐射方向各不相同，并具有要求的定向模式例如预定的波束宽度和增益。因此，不必合成如图29B所示的各个基本天线4a至4_n的接收信号就可以获得与本发明的第一实施例相同的属性。

因此，在本发明的第十四个实施例中，不用波束形成网络121也可以从各个接收信号的强度估计出无线电波的到达方向。

(第十五个实施例)

在第十三个和第十四个实施例中，天线接收的信号在模拟信号状态下被加权和解调，但是在第十五个实施例中，信号被转换成数字信号以数字方式被加权，然后被解调。

图30是按照本发明的无线电通信系统的第十五个实施例的方框图。在图30中，与图26共同的构成部分用相同的参考数字表示，以下将主要描述不同的方面。

图30的基站1的构成类似于图26的基站1。图30的控制站2具有：m个模拟/数字转换器(A/D转换装置)125a至125m，用于将那些被频率转换器203a至203m转换成相同频率的接收信号转换成数字信号；以及数字信号处理器(数字信号处理装置)126，用于以数字方式对数字信号进行预定的加权和合成，然后进行解调。

由于不必要进行模拟加权，图30的系统比第一实施例更容易集成化，并且控制站2可以被小型化。此外，在数字信号处理器126中，基站1的相位调整和进一步的精密控制例如抑制干扰、估计到达方向和合成延迟波可以通过改变数字信号处理算法而不必增加任何硬件来实现。

此外，在图30中，频率转换器203a至203m的输出信号被输入到电平检测器124，经过数字信号处理电路126处理的信号可以被输入到电平检测器124以产生一个用于方向性控制的控制信号。

上述第十四个和第十五个实施例的电平检测器124根据从基站1传输到控制站2的接收信号的强度来产生用于辐射波束方向图控制的控制信号。然而，若无线电通信终端的位置信息在网络侧是知道的，通过将位置信息输入到电平检测器124，用于辐射波束方向图控制的控制信号可以根据位置信息和接收信号强度而被输出。

(第十六个实施例)

在第十六个实施例中，电平检测器124被安置在基站1中，用于辐射波束方向图控制的控制信号在基站1中产生。

图31是按照本发明的无线电通信系统的第十六个实施例的方框图。在图31中，与图26共同的构成部分用相同的参考数字表示，以下将主要描述不同的方面。

除了图26的结构，图31的基站1还具有电平检测器124，用于检测频率转换器201a至201m的输出信号的最大强度和强度分配以产生用于辐射波束方向图控制的控制信号。基站1中的传输波束控制电路123根据来自电平检测器124的控制信号产生用于天线传输的波束控制信号。

另一方面，图31的控制站2是在图26的结构中除去电平检测器124和合成器46而构成的。

在图31的系统中，由于接收信号电平检测和传输辐射图是基站1中进行的，所以不需要在控制站2中安置电平检测器124和合成器46，控制站2的结构可以被简化。

此外在将传输天线信号从控制站2传输到基站1的过程中，由于不需要在控制站2中多路复用传输信号与传输辐射图控制信号，从控制站2到基站1的发送器的结构可以被简化。

(第十七个实施例)

第十七个实施例是第十六个实施例的一个修改例，在将接收信号从基站1传输到控制站2的过程中，不是传输所有由波束形成网络121形成的波束，而是只有具有高信号电平的波束被选择和传输。

图32是按照本发明的无线电通信系统的第十七个个实施例的方框图。在图32中，与图26共同的构成部分用相同的参考数字表示，以下将主要描述不同的方面。

除了图26的结构，图32的基站1具有接收波束选择电路(接收信号选择装置)127，用于根据电平检测器124输出的波束控制信号来选择仅仅某些频率转换器201a至201m的输出信号。具体地，接收波束选择电路127主要从经过频率转换器201a至201m的频率转换的信号中选择那些具有高信号强度的信号。合成器9仅仅多路复用那些被接收波束选择电路127选择的信号。多路复用信号被电/光转换器31转换成光信号，然后被传输到控制站2。

图32的控制站2的构成类似于图26。然而，由于从基站1传输的信号数目减少，各个信号的加权处理、各个加权信号的合成处理等等变成比图26容易，控制站2的结构可以被简化。

例如，图33说明了定向天线4a′至4_n′代替图31的电路中阵列天线4的情况。

在图26、28、31、32和33中，控制站2中的各个波束按照如上所述的模拟方式被加权，但是类似于图30，通过在控制站2中安置一个A/D转换器和数字信号处理电路，并且用该A/D转换器将接收信号转换成数字信号，那么加权处理、合成处理、解调处理等等可以在数字信号处理电路中按照数字方式进行。

类似于图28，定向天线可以代替阵列天线4而被使用，而这排除了波束形成网络121的必要性。例如，图33说明了定向天线4a至4_n代替图31的电路中阵列天线4的情况。图31到33说明了类似于图26波束形成网络121被安置的例子。

此外，在第十四个到第十七个实施例中，已描述的例子是阵列天线4为发送/接收所共享，循环器36a至36m被连接到基本天线4a至4_n的尾端，但是波束形成网络121也为发送/接收所共享。然而，通过分别地安置传输天线和接收天线，也可以分别地安置波束形成网络121来用于传输和接收。在这种情况下，不需要发送/接收分离电路。

此外，在上述第十四个到第十七个实施例中，由各个基本天线4a至4_n接收的无线电频率信号一起被转换成中频信号，被光学地调制后传输到控制站2。这样做的原因是采用电/光转换器31和光/电转换器11比较于对无线电频率信号进行光学调制要便宜。另外，无线电频率信号可以被光学地调制和传输到控制站2。在这种情况下，也可以使用电平检测器124和估计无线电波到达方向。

此外，同样在或29的系统中，类似于图32，通过在基站1中安置接收波束选择电路127，只有某些接收信号可能被选择，经过频率多路复用后被传输到控制站2。

(第十八的实施例)

在第十八个实施例中，容易而正确地进行着从控制站传输到基站的传输信号的相位和波幅调整。

图34是按照本发明的无线电通信系统的第十八个实施例的方框图。图34的系统说明的例子是装备有阵列天线4的基站1经由光纤3被连接到控制站2，并且副载波多路传输被执行。图34的阵列天线4包括三个天线部件4a至4c，但是天线部件4a至4c的数目没有特别的限制。

图34中作为接收器结构的基站1具有：循环器36a至36c，用于转换发送/接收；合成器(合成装置)162a至162c，用于进行发送/接收信号的合成；导频信号插入器(导频信号插入装置)160，用于将一个导频信号插入一个反馈到控制站2的传输信号中；低噪声放大器5a至5c，用于放大导频信号插入器160的输出信号；频率转换器(第一频率转换装置)201a至201c用于将低噪声放大器5a至5c的各个输出信号向下转换成不同频率的信号；合成器(频率多路复用装置)9，用于对频率转换器201a至201c输出的各个频率信号进行副载波多路复用；以及电/光转换器(第一电/光转换装置)10，用于将由合成器9合成的信号转换成光信号并将该光信号经由光纤3传输到控制站2。

此外，在发送器侧，图34的基站1具有：光/电转换器31，用于将从控制站2传来的光信号转换成电信号；分配器32，用于将光/电转换器31的输出信号分成多个具有不同频率的信号；频率转换器202a至202c，用于将分配器分配的各个频率信号转换成无线电频率信号；放大器35a至35c，用于放大频率转换器202a至202c的输出信号；以及耦合器161a至161c，用于将放大器35a至35c的输出信号分路到循环器36a至36c和合成器162a至162c。

另外，图34的基站1具有频率合成器16，用于提供本振输出给频率转换器201a至201c、202a至202c。频率合成器16具有多个本地振荡器，用于产生不同频率的信号，或者具有一个本地振荡器和一个分配器，用于乘以或除以本地振荡信号的频率以产生各种频率信号。

另一方面，在接收器侧，图34的控制站2具有：光/电转换器(光/电转换装置)11，用于将从基站1传来的光信号转换成电信号；分配器(解多路复用装置)12，用于将光/电转换器11的输出信号分成多个副载波信号；频率转换器(第三个频率转换装置)14a至14c，用于将各个分配器输出转换为相同频率；反馈信号检测器(反馈装置)163，用于从频率转换器14a至14c的输出信号中检测传来的反馈信号；校准系数计算电路(比较装置)164，用于使用反馈信号来计算传输的校准系数；自适应天线加权系数计算电路(加权系数计算装置)165，用于使用校准系数计算发送/接收的加权系数；乘法器(第一加权装置)17a至17c，用于根据计算出的加权系数对接收信号加权；合成器18，用于合成乘法器17a至17c的各个输出信号；以及解调器19，用于解调由合成器18合成的信号。

此外，作为发送器结构的控制站2具有：调制器41，用于产生传输的调制信号；分配器42，用于将调制信号分成多个信号；乘法器(第二加权装置)43a至43e，用于根据加权系数来对加权被分配的调制信号；频率转换器204a至204c，用于将乘法器43a至43c的输出信号转换为不同频率的信号；合成器46，用于对频率转换器204a至204c的输出信号进行副载波多路复用；以及电/光转换器47，用于将经过合成器46多路复用的信号转换为光信号并经由光纤3将该光信号传输到基站1。

另外，图34的控制站2具有频率合成器13，用于分别提供本振输出给频率转换器14a至14c和204a至204c。频率合成器13具有多个本地振荡器，用于产生不同频率的信号，或者具有一个本地振荡器和一个分配器，用于乘以或分配本振输出以产生各种频率信号。在当前实施例中，假定基站1中的频率合成器16与控制站2中的频率合成器在频率和相位上被同步。

在图34的基站1中，耦合器161a至161c、合成器162a至162c、导频信号插入器160对应于反馈装置，频率转换器201a至201c、合成器9和电/光转换器10对应于传输装置。此外，在图34控制站2中，加权系数计算电路165和乘法器17a至17c、43a至43c对应于补偿装置，反馈信号检测器163对应于第一和第二检测装置。

图34的基站1在阵列天线4的辐射之前将传输信号经由基站1中的接收器电路从控制站2返回到控制站2。此外，控制站2在反馈有插入导频信号的各分路的传输信号中比较两个信号。在这种情况下，由于导频信号的绝对相位和绝对波幅预先在控制站2中是知道的，导频信号被用于估计在从基站到控制站的接收器中各个分路的相位/波幅变动量。还可以通过减少由导频信号估计的接收器的相位/波幅变动量来进行发送器各个分路的调整。

以下将描述图34的无线电通信系统的操作。由天线部件4a至4c接收的信号和控制站2的传输信号被合成器162a至162c合成，并由导频信号插入器160提供了导频信号。其后，信号经由低噪声放大器5a至5c被输入到频率转换器201a至20lc，并被转换成不同的频率用于对应各天线部件4a至4c的各个分路。在这种情况下频率最好是被转换成对应于光纤3和光源的频率属性等等的中频。通过转换为中频，光学发送器的结构可以被简化。频率转换器201a至201c的输出信号经过合成器9的多路复用，被电/光转换器10转换成光信号，然后被传输到控制站1。

图35是经过合成器9的副载频多路复用的信号的频谱图。图35说明频分双工(FDD)系统的例子，其中发送/接收信号被分给各不相同的频率。如图35所示，阵列天线4中的接收信号、导频信号和控制站2的传输信号在不同的频率间隔被赋值，这些值作为一群副载波f1到f3而被分配。另外，频率转换器201a至201c中的带通滤波器(图中未示)需要提供有各个副载波的信号群可以通过的带宽。

此外，若导频信号被频率多路复用和插入，则有必要使邻近频带足够接近导频信号以至频率属性差别引起的相位/波幅变动量不会变化。

传输到控制站2的光信号被光/电转换器11再次转换成电信号，然后被分配器12分配成多个分路信号。这些分路信号被频率转换器14a至14c转换成相同频率的信号，然后被输入到反馈信号检测器163和乘法器17a至17c。

反馈信号检测器163提取控制站2传来的传输信号和导频信号。

校准系数计算电路164使用分路中任一个分路的传输信号作为基准用于由反馈信号检测器163提取的各个分路传输信号，并且检测其他分路中的相对相位差和相对波幅差。电路164根据检测结果来检测发送器/接收器中一致的信号失真。此外，电路164通过减少接收器的相位/波幅变动量检测发送器的各个分路的校准系数，相位/波幅变动量是从导频信号的失真中估计而来的。

加权系数计算电路165计算有关传输和接收信号的加权系数，使用了频率转换器14a至14c的输出信号、由校准系数计算电路164计算出的校准系数和用于波束控制的传输/接收加权系数。

乘法器17a至17c将频率转换器14a至14c的输出信号乘以在加权系数计算电路165计算出的加权系数，从而进行接收信号的加权。加权的接收信号被输入到解调器19解调。

另一方面，由控制站2中调制器41调制的传输信号被乘法器43a至43c乘以由加权系数计算电路165计算出的加权系数，并被加权。加权的传输信号被频率转换器204a至204c转换成不同频率的信号，然后被合成器46进行了副载波频率多路复用。

经过副载波频率多路复用的传输信号被电/光转换器47转换成光信号，然后经由光纤3被传输到基站1。

传输到基站1的光信号被分配器32分配成多个分路信号，各个分路信号被输入到频率转换器202a至202c并被转换为无线电频率信号。

频率转换器202a至202c的各个输出信号被输入到放大器35a至35c，被放大然后经由耦合器161a至161c和循环器36a至36c被输入天线部件4a至4c。

接下来将描述图34的反馈信号检测器163、校准系数计算电路164和加权系数计算电路165的详细构造和操作。

反馈信号检测器163从图36所示副载波中提取各个分路的传输信号和导频信号。若导频信号经过与反馈传输信号的频率多路复用，那么一个特定的窄带通滤波器是必需的。

如图36所详细说明，校准系数计算电路164具有相位差检测器166、波幅比例检测器167和计算器168。

频率转换器14a至14c的各个输出信号之中的任何两个信号分路被同时输入到相位差检测器166和波幅比例检测器167。相位差检测器166检测输出信号之间的相位差，波幅比例检测器167检测输出信号之间的波幅偏移。

具体地，当检测各个分路的相对的相位差/波幅变动量时，例如，第一分路的反馈信号总是从输入部件1输入，另一个反馈信号是从输入部件2输入。

当第一分路被用作基准时，第k个分路的相对相位差是θlk，相对的波幅比率是Alk，计算器168根据下面的方程式(23)到(25)计算校准系数C1到C3。

                C₁＝1              (23)

$C_2=\frac{1}{A_{12}}{e}^{{-\mathrm{j\θ}}_{12}}---\left(24\right)$

$C_3=\frac{1}{A_{13}}{e}^{{-\mathrm{j\θ}}_{13}}---\left(25\right)$

如图37所详细说明，图36的相位差检测器166具有乘法器169、低通滤波器170和相位识别器171。在编号i的分路和编号j的分路的反馈信号被乘法器169相乘以后，高频分量被低通滤波器170除去，从而偏移分量可以按cosθij的比例获得。

如图38所详细说明，图36的波幅比例检测器167具有相位补偿器172、二极管173a和173b、抽样单元174a和174b以及分配器175。相位补偿器172校正输入的两个传输信号之一的相位差以输入相同的相位。相位补偿器172的输出和其他反馈信号被分别输入到二极管173a和173b，然后包络分量被提取。这些包络分量被抽样单元174a和174b抽样，然后抽样输出比率被分配器175获得。

通过对导频信号进行相同的处理，可以估计接收器各个分路的绝对相位变动量k和绝对波幅变动量Bk。在这种情况下，导频信号的已知序列被输入到图37的校准系数计算电路的输入端口1，反馈导频信号被输入到输入端口2。因此仅仅这个发送器的相对相位变动量为θ′1k＝θlk-k。仅仅这个发送器的相对波幅变动量为A′lk＝Alk/Blk。

因此，要被补偿的发送器的校准系数CT由方程式(26)到(28)给出。

                 C_T1＝1               (26)

$C_{T2}=\frac{1}{A_{12}^{\′}}=e^{{-\mathrm{j\θ}}_{12}}---\left(27\right)$

$C_{T3}=\frac{1}{A_{13}^{\′}}=e^{{-\mathrm{j\θ}}_{13}}---\left(28\right)$

加权系数计算电路165计算加权系数w′T1到w′T3，包括发送器的校准值，使用了校准系数计算电路164获得的校准系数的相对输出信号和频率转换器14a至14c的相对输出信号。当形成一个要求的天线方向图的传输加权系数是根据方程式(26)到(28)的WT1到WT3时，传输加权系数用方程式(29)获得，它包括由乘法器43a至43c加权的校准值和加权系数。

wTk＝w′Tk·CTk(k＝1，2，3)...(29)

通过按上述方程式(26)到(29)进行加权，在天线末端获得了一个要求的传输波束方向图。

类似地，接收机的校准系数CRi由下列方程式(30)至(32)表示。

$C_{R1}=\frac{1}{B_1}{e}^{{-\mathrm{j\Φ}}_1}---\left(30\right)$

$C_{R2}=\frac{1}{B_2}{e}^{{-\mathrm{j\Φ}}_2}---\left(31\right)$

$C_{R3}=\frac{1}{B_3}{e}^{{-\mathrm{j\Φ}}_3}---\left(32\right)$

图34的校准系数计算电路164根据上述方程式(26)到(29)计算发送器校准系数，根据上述方程式(30)到(32)计算接收器校准系数。此外，加权系数计算电路165根据上述方程式(29)计算传输信号的加权系数，类似地计算接收信号的加权系数

接下来将描述由导频信号插入器160插入的导频信号。导频信号由例如PN(伪随机噪声)序列组成，其序列模式为控制站2和基站1所知。此外，导频信号除了通过频分复用插入到反馈传输信号中以外，还可以通过时分多路复用插入。在这种情况下，因为导频信号和反馈信号通过具有相同频率属性的接收器，所以可以更准确地检测接收器的变形。在任一情况下都有必要在各个分路同时插入波幅相等的导频信号。

当PN序列作为导频信号被同时插入时，通过进行PN序列长度的相关处理，一个指示延迟定时和相关强度的强脉冲相关输出从反馈信号检测器163引入的各个分路的导频信号中获得，如图39所示。通过相关输出，可以观察接收器中分路之间的到达延迟时间差别t1、t2，可以估计变动相位差k。此外，通过检测峰值可以估计接收器分路之间的相对波幅比率Bk。

在上述实施例中，PN序列的导频信号被使用，但是只有正弦曲线载波可以被作为导频信号而反馈。在这种情况下，控制站2的反馈信号检测器163可以通过乘法器和低通滤波器估计相对相位变动量k和相对波幅变动量Bk，类似于上述的相位差检测器的结构。

按此方式，在第十八个实施例中，由于传输信号的反馈信号、阵列天线4中的接收信号和导频信号被多路复用并从基站1传输到控制站2，所以相对相位差和相对波幅变动量可以使用控制站2中的导频信号检测出来。此外，导频信号的使用可以建立频率合成器16和13的各个本振输出的同步，以及建立在基站1和控制站2之间传输的各个分路信号的同步。

此外，在第十八个实施例中，由于使用如图38和39所示的构成简单的相位差检测器166和波幅比例检测器167就可以检测相对相位差和相对波幅变动量，所以系统结构可以被简化，费用可以被减少。而且，传输波束控制可以在自适应天线中正确地进行，终端站的移动可以带来高增益和窄波束，基站1的覆盖范围可以增大，由于切换(hand-off)目标基站1信道忙碌造成的损失概率可以被最小化。

此外，由于比主射束控制对角度更敏感的零控制可以得到准确控制，在与相邻基站1或者另一个基站1通信中与终端站的干扰可以被抑制，通信质量可以得到改良，整个系统容量可以被增强。

另外，在上述第十八个实施例中，如图35所示，已经描述了对传输信号和导频信号进行频率多路复用的方法，但也可以使用对传输信号和导频信号进行时分多路复用以反馈到控制站2的方法。

通过使用这种方法，可以减小频率转换器的通频带宽度，可以防止由于各个分量的频率属性的轻微影响造成的估计误差。

此外，由于接收以后很容易分离多路复用接收信号、传输信号和导频信号，所以甚至在通信期间也可以进行校准，因校准而造成通信中断的缺陷不会出现。

(第十九实施例)

在第十九个实施例中，传输信号系统中的绝对相位变动量和绝对波幅变动量被检测。

图40是按照本发明的无线电通信系统的第十九个实施例的方框图。图40中与图34共同的构成部分用相同的参考数字表示，以下将主要描述不同的方面。

图40的基站1的构成类似于图34的基站1。除了图34的结构，图40的控制站2还具有用于选择任一个加权传输信号的转换器(控制站转换器装置)176。图40的校准系数计算电路164检测包括在传输信号中的发送器的绝对相位/波幅变动量的绝对值，检测使用了转换器176选择的传输信号和反馈信号检测器163相应于相同分路的输出。

图40的校准系数计算电路164的输出CTK用方程式(33)获得。

$C_{\mathrm{TK}}=\frac{B_K}{A_K}=e^{-j({\mathrm{\θ}}_K-{\mathrm{\Φ}}_K)}---\left(33\right)$

这里，θk和Ak分别表示编号k的分路的反馈传输信号(该信号受到发送器/接收器的变形)的相位变动量和波幅变动量。k和Bk表示由导频信号获得的编号为k的接收器的相位变动量波幅变动量。

图40的加权系数计算电路165根据下面的方程式(34)计算传输信号的加权系数wTk。

wTk＝w′Tk·CTk(k＝1，2，3)...(34)

在装备有自适应天线的无线电通信系统中，若已知传输信号的相对相位变动量和相对波幅变动量，传输波束方向图可以正确形成。然而，当出于其他目的有必要知道各个传输分路的绝对相位变动量和绝对波幅变动量时，上述的第十九个实施例是有效的。

此外，当传输信号经由反馈传输路径返回的延迟时间即相位旋转比较于信号的一个符号长度足够短的时候，第十九个实施例是有效的。

(第二十实施例)

在第二十个实施例中，不用导频信号就可以检测绝对相位变动量和绝对波幅变动量。

图41是按照本发明的无线电通信系统的第二十实施例的方框图。在图41中，与图40共同的构成部分用相同的参考数字表示，以下将主要描述不同的方面。

图41的无线电通信系统的特征在于没有导频信号被插入，而是提供了一个专用反馈路径用于校准以将从控制站2传输到基站1的信号发送回到控制站2。

图41的基站1具有：转换器(基站转换器装置)177，用于从控制站2的传输信号中选择任一个；放大器178，用于放大被转换器177选择的信号；频率转换器(第二频率转换装置)179，用于转换被放大器178放大的信号的频率；以及电/光转换器(第二电/光转换装置)180，用于将频率转换器179的输出信号转换为光信号。

此外，图41的控制站2具有光/电转换器(第二光/电转换装置)181，用于将从基站1传来的传输信号的反馈信号转换成电信号。光/电转换器181的输出信号被输入到反馈信号检测器163。

在图41的无线电通信系统中，通过相继转换基站1中的转换器177和控制站2中的转换器176，发送器被各个分路校准。另外，控制站2和基站1都识别相应于被校准的天线部件的分路。

此外，在图41的无线电通信系统中，各个传输分路的相位/波幅变动量各不相同，但是专用反馈路径的相位/波幅变动量总是相同的，由校准系数计算电路164获得的各个分路的校准系数因此作为分路之中的相对值而获得。通常，在装备有自适应天线的系统中，当相对相位和波幅不变时，天线方向图是单一确定的，从而即使当绝对相位和波幅变动量都不知道时校准也可以正确地进行。

比外，对于图41的无线电通信系统中的接收器的校准，通过确立发送器校准，然后经由基站1中的接收器将传输信号输送回到控制站2，并比较传输信号与带有加权系数(加权系数包括控制站2中的发送器校准值)的加权信号，可以获得接收器的校准系数。

如上所述，在第二十个实施例中，由于不用导频信号也可以检测相对相位差和相对波幅变动量，所以在基站1中插入导频信号进行多路复用的处理是不需要的，分离并提取控制站2中的导频信号的处理也是不需要的。因此，系统结构可以被简化。

(第二十一个实施例)

在上述第十八个到第二十个实施例，已经描述了的例子是加权系数计算电路165产生包括传输信号的校准系数的加权系数并进行传输信号的加权，但是除了用传输加权系数加权传输信号还可以用校准系数进行补偿发送器变形的加权。

图42是按照本发明的无线电通信系统第二十一个实施例的方框图。在图42中，与图40共同的构成部分用相同的参考数字表示，以下将主要描述不同的方面。

图42的基站1的构成类似于图40。此外，图42的控制站2中的校准系数计算电路164进行的处理类似于图40，但是处理结果不是提供给加权系数计算电路165而是提供给新安装在发送器上的乘法器(第三个加权装置)182a至182c。

此外，加权系数计算电路165计算传输和加权系数时不考虑由校准系数计算电路164计算出的校准系数。乘法器43a至43c根据传输加权系数进行传输信号的加权。此外，新加的乘法器182a至182c进一步进行校准系数的加权。

另外，对于上述图41的无线电通信系统，类似于图42，传输加权系数的加权可以与校准系数的加权分开进行。

图43是通过改变图41而获得的无线电通信系统的方框图。图43的基站1的构成类似于图41。此外，图43的控制站2中的加权系数计算电路165计算传输和加权系数时不考虑由校准系数计算电路164计算出的校准系数。乘法器43a至43c根据传输加权系数进行传输信号的加权。此外，新加的乘法器182a的182c根据校准系数进一步进行加权的传输信号的加权。

如上所述，在第二十一个实施例中，由于用传输加权系数来加权是与用校准系数来校准分开进行的，所以也可以只进行其中之一。

在上述第十八个到第二十一个实施例中，已经描述的例子是副载波复用SCM)方法被用作ROF中的传输方法，但是对于不同于SCM的传输方法，例如波形分区多路传输方法、将多个光纤分配到各个分路的方法、时间分割多工制传输方法和码分复用方法，也可以构造类似的系统。就是说，当传输光纤的时候，当前的校准方法不取决于传输方法。

在上述第十八个到第二十一个实施例中，例子已经描述了采用FDD传输发送/接收信号的例子，但是在采用时分双工(TDD)的情况下用相同的结构也可以获得相同的效果。

此外，在上述第十八个到第二十一个实施例中，传输光缆与接收光缆是分开安装的，但是进行了发送/接收信号的时分双工(TDD)或者频分双工(FDD)，所以传输/接收可以用一个光纤进行。

此外，在上述第十八个到第二十一个实施例中，已经描述了例子是光纤被用作有线通信媒体用于连接基站1和控制站2，但是即使对于一个使用了同轴电缆、以太网电缆等等的系统，可以进行类似的校准处理，并获得类似的效果。

Claims (6)

1.一种无线电通信系统，包括：一个无线电通信终端；一个基站，用于与该无线电通信终端进行无线电通信；和一个经由光传输线连接到基站的控制站；

所述基站包括：

一个包括多个天线部件的阵列天线；以及

反馈装置，用于将各个从所述控制站经由所述光传输线传来的相应于所述天线部件的传输信号经由所述光传输线传回所述控制站；

所述控制站包括：

比较检测装置，用于比较从所述反馈装置反馈的各个传输信号中的至少两个信号，并检测相位差和/或波幅变动量；和

补偿装置，用于根据由所述比较检测装置检测的相位差和/或波幅变动量来补偿对应所述多个天线部件的各个传输信号。

2.按照权利要求1的无线电通信系统，其中所述反馈装置还包括：

导频信号插入装置，用于将一个具有已知相位和/或波幅的导频信号插入通向多个天线部件的各个传输信号；和

传输装置，用于多路复用所述导频信号插入装置的各个输出信号并将信号通过所述光传输线传输到所述控制站；

所述比较检测装置包括：

第一检测装置，用于根据所述导频信号检测从所述基站到所述控制站的接收器路径的相位差和/或波幅变动量；和

第二检测装置，用于根据所述第一检测装置的检测结果检测从所述控制站到所述基站的发送器路径的相位差和/或波幅变动量。

3.按照权利要求1的无线电通信系统，其中

所述反馈装置包括：

合成装置，用于合成各个传给所述多个天线部件的传输信号与所述对应天线部件中的接收信号；

导频信号插入装置，用于将一个具有已知相位和/或波幅的导频信号插入由合成装置合成的各个信号；

多个第一频率转换装置，用于将所述导频信号插入装置的各个输出信号转换成不同频率的信号；

频率多路复用装置，用于多路复用所述多个第一频率转换装置的各个输出信号；以及

电/光转换装置，用于光学地调制由所述频率多路复用装置多路复用的信号，并将该信号通过所述光传输线传输到所述控制站；

所述控制站包括：

光/电转换装置，用于将从所述电/光转换装置经由所述光传输线传来的光信号转换成电信号；

解复用装置，用于将所述光/电转换装置所转换的电信号分成多个不同频率的信号；以及

多个第二频率转换装置，用于将所述解多路复用装置分离的各个信号转换成相同频率的信号；

所述比较检测装置包括：

提取装置，用于从所述多个第二频率转换装置的各个输出信号中提取所述导频信号和通向所述多个天线部件的传输信号的反馈信号；

第一检测装置，用于根据所述导频信号检测从所述基站到所述控制站的接收器路径的相位差和/或波幅变动量；和

第二检测装置，用于根据所述第一检测装置的检测结果检测从所述控制站到所述基站的发送器路径的相位差和/或波幅变动量。

4.一种无线电通信系统，包括：

一个基站，用于与无线电通信终端进行无线电通信；和一个经由光传输线连接到基站的控制站，

所述基站包括：

一个包括多个天线部件的阵列天线；和

以及反馈装置，用于将各个从所述控制站经由所述光传输线传来的相应于所述天线部件的传输信号经由所述光传输线传回所述控制站，

所述控制站包括：

比较检测装置，用于将对应于所述多个天线部件的所述各个传输信号中的一个与从所述反馈装置反馈的信号中的至少一个进行比较，并且检测两个信号的绝对相位差和/或绝对波幅变动量；以及

补偿装置，基于所述比较检测装置的比较结果，补偿对应于所述多个天线部件的各个传输信号。

5.按照权利要求4的无线电通信系统，其中所述反馈装置还包括：

合成装置，用于合成各个传给所述多个天线部件的传输信号与所述对应天线部件中的接收信号；

多个第一频率转换装置，用于将所述合成装置合成的各个信号转换成不同频率的信号；

频率多路复用装置，用于多路复用所述多个第一频率转换装置的各个输出信号；

第一电/光转换装置，用于光学地调制由所述频率多路复用装置多路复用的信号，并将该信号通过所述光传输线传输到所述控制站；

基站侧的转换装置，用于选择任何一个对应所述多个天线部件的传输信号；

第二频率转换装置，用于对所述基站侧的转换器装置所选择的传输信号进行频率转换；和

第二电/光转换装置，用于光学地调制所述第二频率转换装置的输出信号，并将该信号通过所述专用传输线传输到所述控制站；

所述控制站包括：

第一光/电转换装置，用于将从所述第一电/光转换装置经由所述光传输线传来的光信号转换成电信号；

解多路复用装置，用于在多路复用之前将所述第一光/电转换装置所转换的电信号分成多个频率信号；

多个第三个频率转换装置，用于将所述解多路复用装置分解的各个信号转换成相同频率的信号；

第二光/电转换装置，用于将从所述第二电/光转换装置经由所述专用传输线传来的光信号转换成电信号；以及

控制站侧的转换装置，用于选择任何一个时应所述多个天线部件的传输信号，以及

所述比较检测装置连续转换所述基站侧的转换器装置和所述控制站侧的转换器装置，将相应的传输信号与所述第二光/电转换装置的输出信号相比较用于所述天线部件，并检测传输信号的绝对相位差和/或绝对波幅变动量。

6.按照权利要求4的无线电通信系统，其中

所述阵列天线是一个可以改变发送/接收波束方向性的自适应天线；

所述控制站还包括：

自适应天线加权系数计算装置，用于计算相关于所述各天线部件各个天线部件的相位和波隔的自适应天线加权系数，以改变所述自适应天线的辐射波束方向图；

所述补偿装置包括：

校准系数计算装置，用于根据所述比较检测装置的比较结果计算校准系数用于估计对应所述多个天线部件的各个传输信号的相位差和/或波幅变动量；

加权系数计算装置，用于根据所述自适应天线加权系数和所述校准系数计算传输加权系数和接收加权系数；

第一加权装置，用于根据所述接收加权系数对所述多个天线部件中的接收信号进行加权；以及

第二加权装置，用于根据所述传输加权系数对传给多个天线部件的传输信号进行加权。

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