PT1858175E - Um método e um equipamento para implementação de antena inteligente em sistema de wcdma - Google Patents
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Description
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DESCRIÇÃO "UM MÉTODO E UM EQUIPAMENTO PARA IMPLEMENTAR A ANTENA INTELIGENTE NO SISTEMA DE WCDMA"
CAMPO TÉCNICO A presente invenção é referente à tecnologia da antena inteligente no sistema de acesso múltiplo por divisão de códigos de banda larga (WCDMA) no campo da comunicação, em particular, a um método e a um dispositivo para implementar a antena inteligente no sistema de WCDMA.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
No canal de comunicação de WCDMA, além do Ruído Gaussiano Branco Aditivo (AWGN), há diversas interferências em ambientes diferentes, pelo que o projeto de um recetor deve ter em consideração a restrição das interferências. Num ambiente ideal de AWGN, pode ser utilizado um filtro de desmodulação combinado (ou chamado desmodulador correlacionado) pode ser utilizado. No caso de interferências de multi-trajetos, é frequentemente utilizado um recetor Rake desmodulador de vários multi-trajetos, que necessita de estimar o atraso e a amplitude dos multi-trajetos. No canal que tem interferência de banda estreita, o método normalmente utilizado é adicionar um filtro de predição adaptável na frente do filtro combinado para estimar a interferência de banda estreita e para realizar a separação dos sinais propagados de banda larga. No sistema de WCDMA com interferências de multi-acessos, o recetor de deteção de multi-utilizadores já recebeu grande atenção. Consiste num conjunto de filtros combinados e um detetor de multi-utilizadores, sendo o típico um detetor de multi-utilizadores não correlacionado, que tem complexidade linear e a melhor capacidade de suprimir o efeito próximo-afastado. No entanto, a sua desvantagem é necessitar de grandes quantidadades de informação (tal como pseudo 2 código, sincronização, expressão, etc.) de todos os utilizadores interferenciais.
No método acima, a supressão para várias interferências é executada geralmente separadamente. No entanto, na realidade enfrentamos frequentemente as duas seguintes circunstâncias: 1) podemos não saber qual o tipo do ambiente da interferência que se encontra lá, e também não são claros os parâmetros da interferência; 2) por vezes, podem existir várias interferências ao mesmo tempo. Nessas condições, o recetor que pode suprimir um tipo de interferência pode não conseguir trabalhar normalmente quando no ambiente do canal existe simultaneamente outro tipo de interferência ou várias interferências. Há também um método de combinar o filtro corta-banda de banda estreita, o recetor Rake e o detetor multi-utilizador não correlacionado. No entanto, a sua desvantagem é que o recetor é extremamente complexo e pode não ser possível de implementar. 0 modelo da banda base DS/CDMA com modulação BPSK que recebe sinal no ambiente complexo do canal será discutido aqui em primeiro lugar. A modulação do espetro de propagação e o efeito multi-trajeto utilizam o filtro de FIR para configurar o modelo. Existe interferência de multi-acessos, interferência de multi-trajeto, interferência de banda estreita e AWGN. Há K utilizadores no sistema, a sequência de dados de cada utilizador é dk(n) e±l, ck e hk são os coeficientes do filtro de FIR. 0 filtro ck completa a função de modulação do espetro de propagação, com o seu input a ser dk (η) δ (n-Tb) , sendo que ck= [ck,o, ck, i, K, ck,N-i 1 T representa a sequência do pseudo código do espetro de propagação do kn utilizador com o seu valor de ±1, de seguida, a resposta do impulso do filtro igual a esta sequência de pseudo código do espetro de propagação ck, hk representa o efeito da interferência do multi-tra jeto. Dado que o atraso do multi-tra jeto é o tempo 3 integral do período código de chip Tc, ikTc que representa o atraso de tempo do trajeto da LoS (linha de mira) do kn utilizador, dado que o número máximo de multi-trajetos é L, o atraso de tempo de cada trajeto do kn utilizador é: ikT, (ik + 1) T, K, (ikcc + L - 1) Tc respetivamente, e o coeficiente de desvanecimento é indicado pelo vetor hk= [hkí o, hkf i, K, hkf l—i]Tf para o utilizador com o número dos multi-trajetos menor do que L, alguns elementos de hk são zero.
Dado que o primeiro utilizador é o utilizador previsto, e rk > Ti, (k = 2, K, K), então int[r* +i-TryW]
As duas equações acima ilustram quantos períodos da célula de código de dados o ln trajeto do kn utilizador se atrasa relativamente ao trajeto da LoS do primeiro utilizador, sendo mkíi a parte inteira e qk,i o resíduo.
Se a interferência de banda estreita não for considerada, o vetor do sinal recebido é representado como: C-l
-\{n] = Α,ο^ι (*)c, + ,,dx (n - mu -1)cfvi + hy/dx(n , ] K L-1 +
<k;dk(n-m *=2 1*0 M "'^/m +hkliik(n-mt;)cbkl} + z(n)
Onde:
[0,K ,0,c ,0,K ,0)WN i
JlxíV O primeiro item na equação é o sinal do trajeto da LoS do utilizador previsto, o segundo é a interferência do multi-trajeto gerada pelo utilizador previsto, o terceiro é 4 a interferência do multi-acessos, a interferência do multi trajeto gerada pelo utilizador de multi-acessos é equivalente à interferência do multi-acessos, isto é, equivalente à interferência do multi-acessos do item (k- 1)1, o quarto item é a interferência do AWGN. Geralmente, na estação base do sistema de WCDMA, 0 recetor adota frequentemente a técnica de recepção correlacionada ou de receção Rake, que é o método de processamento para um utilizador único. Do ponto de vista da teoria da informação, o WCDMA é um canal MIMO, e um utilizador único não pode fazer a utilização completa da capacidade do canal. A deteção multi-utilizador pode fazer utilização completa da informação do domínio de tempo do multi-utilizador, tal como a palavra código, a amplitude, o sincronismo, o atraso, etc. e reduz assim significativamente a interferência multi-acessos e multi-trajeto. A tecnologia da antena inteligente é baseada numa antena adaptável e no processamento de sinais de agregados de antenas de alta resolução, e torna possível para o recetor capturar a informação do domínio espacial do sinal do multi-utilizador. Esta informação espacial inclui parâmetros tais como o ângulo de chegada, o número de sinais, a forma de polarização do sinal, a relação da fase relativa, etc.
Para se fazer uma utilização completa das caraterísticas do domínio espacial e do domínio temporal dos sinais, é necessário executar o processamento associado espaço-tempo para os sinais. 0 método do processamento associado espaço-tempo inclui o método baseado em alguns critérios de otimização do espaço-tempo e o método baseado em algumas caraterísticas estruturais. Para se fazer uma utilização completa de vários métodos em diversas circunstâncias, o processamento do espaço-tempo pode ser combinado na arquitetura de rádio do software, o mesmo é dizer que, o processamento associado espaço-tempo é 5 implementado com software, construir um método de processamento associado espaço-tempo generalizado apropriado às várias condições do canal.
Na antena inteligente adaptável utilizada atualmente, como as divulgadas no pedido de patente 01132304 da China "Um Dispositivo Recetor com Antena Inteligente Adaptativa Completa" e no pedido de patente 01131993 da China "Um Método de Receção e um Dispositivo com Antena Inteligente", o valor do peso pode ser atualizado por determinados critérios de acordo com as alterações das caraterísticas da distribuição do espaço do sinal, a amplitude e a fase do valor do peso podem ser atualizadas livremente, quando o algoritmo da atualização é convergente, este método pode fazer a utilização completa das caraterísticas espaciais do sinal previsto do utilizador e do sinal da interferência até ao máximo do SIR (razão da interferência do sinal) do sinal recebido.
No entanto, há alguns problemas técnicos chave a serem resolvidos ao aplicar a antena inteligente adaptável na prática. Naquilo que a uniformidade e a complexidade do cálculo do feixe adaptável que forma o algoritmo é um dos problemas que limitam o desenvolvimento da antena adaptável. Na comunicação prática, a condição do canal é muito complexa e tem a caraterística de variar com o tempo, sendo assim difícil utilizar um único feixe adaptável determinado para formar o algoritmo que funcione bem em todos os tipos de ambientes. Nas patentes acima relativas à antena inteligente adaptável, também é apenas avançada a função que o sistema realiza sem a implementação de um método específico, ou são fornecidos algoritmos que têm limitações no ambiente da aplicação. Esta é também uma das principais razões pelas quais nenhum produto de antena inteligente adaptável de WCDMA apareceu até este momento, apesar de haver muitas patentes e pesquisas neste campo. A US 2003/201936 AI divulga um mecanismo e um método 6 de formação de feixe adaptável que desmodule um sinal de entrada e determine se um símbolo do sinal de desmodulação pertence a um subcanal piloto ou a um subcanal não-piloto do sinal de desmodulação. Um de dois algoritmos de formação de feixe é adequadamente possibilitado. Se o símbolo pertence ao subcanal piloto, é utilizado um primeiro algoritmo para calcular um vetor do peso e se o símbolo pertence a um subcanal não-piloto, é utilizado um segundo algoritmo para calcular o vetor do peso. É atualizado um vetor atual do peso utilizando o vetor do peso recentemente calculado e é formado um padrão do feixe com base no vetor do peso atualizado. KARASAWA Y et al:"Algorithm Diversity In A Software Antenna" IEICE Transactions On Communications, Communications Society, Tokyo JP, vol. E83-B, no.6, 1 June 2000 (2000-06-01), páginas 1229-1235, divulgam uma antena de software, a qual vai ser um dispositivo chave na realização de sistemas de comunicação sem fios flexíveis e de elevada fiabilidade, combinados inerentemente com radiocomunicações definidas por software (SDR). As tecnologias chave contêm i) como reconhecer o ambiente de rádio, ii) como determinar o algoritmo de processamento de sinal adaptável ótimo, e iii) como reconfigurar o circuito de formação de feixe digital. KAMIYA Y et al: "A Software Antenna: Reconfigurable Adaptive Arrays Based On Eigenvalue Decomposition" IEICE Transactions On Communications, Communications Society, Tokyo, JP, vol. E82-B, no. 12, 1 December 1999, páginas 2012-2020, divulgam uma antena de software que reconhece ambientes de ondas radiofónicas e se reconfigura apropriadamente para o processamento do sinal requerido pelo ambiente reconhecido. Reconhece o ambiente utilizando a decomposição do valor próprio de matrizes de correlação do domínio espacial e reconfigura as suas estruturas do processamento de sinais. O princípio e o desempenho são 7 examinados por meios teóricos e através de simulações de computador.
DIVULGAÇÃO DA INVENÇÃO A finalidade da invenção é promover um método para implementar a antena inteligente de WCDMA, onde o algoritmo que forma o feixe adaptável correspondente é adotado de acordo com diferentes ambientes do canal, de forma a que a interferência seja contida eficazmente sob vários ambientes do canal. A invenção disponibiliza também um dispositivo de antena inteligente para a realização do método.
Para se resolver o problema acima mencionado, é disponibilizado pela invenção um método para implementar a antena inteligente de WCDMA, compreendendo as seguintes etapas: (a) os sinais recebidos pelo agregado de antenas são processados no canal de RF (radiofrequência) para obter os dados do agregado de antenas da banda base que contém uma pluralidade de componentes; (b) o ambiente da comunicação sem fios em que o canal está posicionado, é estimado e identificado de acordo com as carateristicas dos dados do referido agregado de antenas e o tipo de canal a que o canal pertence atualmente é determinado por um critério de decisão estabelecido para o tipo de canal; (c) é selecionado em tempo real um algoritmo que forma o feixe adaptável correspondente de acordo com o resultado da identificação do tipo de canal, e é calculado o valor do peso do uplink; (d) os dados do agregado de antenas e o peso do uplink referidos, são multiplicados e depois adicionados para formar o feixe; (e) o algoritmo de deteção de multi-utilizadores correspondente é selecionado em tempo real para processar os dados depois da formação do feixe, de acordo com o resultado da identificação do tipo de canal, a distinção dos utilizadores é concluída.
Adicionalmente, o método de implementação pode ter também a seguinte caraterística: no referido critério de decisão para o tipo de canal, os tipos de canal são divididos nos três tipos seguintes ou em qualquer combinação dos mesmos: em primeiro lugar, o AWGN é a parte principal da interferência, o ambiente em que se encontra é afastado da estação base, a potência do sinal é fraca e o ruído é forte; em segundo lugar, a interferência de co canal é a parte principal da interferência, o ambiente em que se encontra sofre a interferência de um co canal de outras células; em terceiro lugar, a ISI (interferência inter símbolo) é a parte principal da interferência, o ambiente em que se encontra tem ISI acentuada devido à grande diferença de atrasos de tempo entre cada um dos componentes multi-trajeto.
Adicionalmente, o método de implementação pode ter também a seguinte caraterística: o referido critério de decisão para o tipo de canal determina o tipo de canal de acordo com o desvio do espetro de potência intra banda e o valor próprio da matriz de correlação dos dados do referido agregado de antenas, que inclui qualquer combinação de três ou pelo menos de dois dos critérios seguintes: se o número de valores próprios efetivos é 1, e o desvio do espetro de potência intra banda é baixo, é denominado do tipo primeiro canal; se o número de valores próprios efetivos é 1, e o desvio do espetro de potência intra banda é elevado, é denominado do tipo segundo canal; se o número de valores próprios efetivos é maior do que 1, e o desvio do espetro de potência intra banda é baixo, é denominado do tipo terceiro canal.
Adicionalmente, o método de implementação pode ter também a seguinte caraterística: na referida etapa (c) da seleção do algoritmo que forma o feixe adaptável 9 correspondente de acordo com o resultado da identificação do tipo de canal, segue qualquer combinação de três ou pelo menos de dois dos critérios seguintes: para o primeiro tipo de canal com o AWGN a ser a parte principal da interferência, é adotado o algoritmo de formação do feixe Combinação de Relação Máxima; para o segundo tipo de canal com a interferência do co canal a ser a parte principal da interferência, é adotado o algoritmo de formação do feixe Módulo Constante Avançado (CMA); para o terceiro tipo de canal com o ISI a ser a parte principal da interferência, é adotado o algoritmo de formação do feixe recursivo concatenado avançado.
Adicionalmente, o método de implementação pode ter também a seguinte caraterística: na referida etapa (e) de selecionar o algoritmo de deteção de multi-utilizadores correspondente, de acordo com o resultado da identificação do tipo de canal, segue qualquer combinação de quatro ou pelo menos de dois dos critérios seguintes: para o primeiro tipo de canal com o AWGN a ser a parte principal da interferência, é adotado o método de deteção de multi-utilizadores baseado no erro quadrático médio mínimo; para o segundo tipo de canal com a interferência do co canal a ser a parte principal da interferência, é adotado o método de deteção de não correlação; para o terceiro tipo de canal com o ISI a ser a parte principal da interferência, é adotado o método de oposição de interferência paralelo.
Adicionalmente, o método de implementação pode ter também a seguinte caraterística: o critério de decisão para o tipo de canal estabelecido na referida etapa (a), inclui ainda um quarto tipo de canal, no qual há diversas interferências e ruídos, o ambiente em que se encontra é ambiente de comunicação complexa com ruído forte e 10 interferência de co canal e de ISI, sendo a correspondente condição de decisão: o número de valores próprios efetivos é maior do que 1, e o desvio de potência intra banda é elevado; na referida etapa (c) de selecionar o algoritmo que forma o feixe adaptável correspondente de acordo com o resultado da identificação do tipo de canal, é adotado para este quarto tipo de canal o algoritmo de formação do feixe assistido por pilot-bits.
Adicionalmente, o método de implementação pode ter também a seguinte carateristica: na referida etapa (e) de selecionar o algoritmo de deteção de multi-utilizadores correspondente de acordo com o resultado da identificação do tipo de canal, para o quarto tipo de canal com várias interferências e ruidos, é utilizado o método de cancelamento da interferência de multi-acessos parcial.
Adicionalmente, o método de implementação pode ter também a seguinte carateristica: quando o referido desvio de potência intra banda é maior do que um ponto inicial estabelecido, o desvio de potência intra banda é considerado elevado, caso contrário, é considerado baixo.
Adicionalmente, o método de implementação pode ter também a seguinte carateristica: a referida etapa (e) é ainda seguida de uma etapa (f) : o valor do peso do downlink é calculado de acordo com o valor do peso do uplink obtido. O dispositivo de antena inteligente do sistema de WCDMA fornecido pela invenção, compreende um dispositivo de antena inteligente do sistema de WCDMA, que inclui: um agregado de antenas, um módulo de canal de radiofrequência (RF) e um módulo de formação de feixe para formar o feixe após ter pesado os sinais de cada um dos canais, caraterizado pelo facto de incluir ainda um módulo de deteção e de classificação do ambiente do canal, um módulo de seleção do algoritmo de formação de feixe e de geração de valor do peso, e um módulo de deteção de multi-utilizadores, onde: 11 o referido módulo de deteção e de classificação do ambiente do canal é utilizado para estimar e identificar um ambiente de comunicações sem fio em que um canal está localizado de acordo com as caraterísticas dos dados do agregado de antenas da banda base recebidos do referido canal de RF, determinar o tipo de canal atual, e disponibiliza o resultado ao módulo de seleção do algoritmo de formação de feixe e de geração de valor do peso atrás mencionado; o referido módulo de seleção do algoritmo de formação de feixe e de geração de valor do peso é utilizado para selecionar o algoritmo de formação de feixe correspondente de acordo com o resultado da identificação do tipo de canal, para calcular o novo valor do peso do uplink de acordo com os dados do referido agregado de antenas e o feedback do sinal de formação do feixe, e emitir o novo valor do peso do uplink ao módulo de formação de feixe mencionado; o referido módulo de deteção de multi-utilizadores é utilizado para selecionar o algoritmo de deteção de multi-utilizadores correspondente de acordo com o resultado da identificação do tipo de canal, para processar o referido sinal de formação de feixe e concluir a distinção dos utilizadores.
Adicionalmente, o dispositivo de antena inteligente acima mencionado pode ter também a seguinte caraterística: o referido módulo de deteção e de classificação do ambiente do canal inclui ainda: uma unidade de cálculo do valor próprio, para calcular o valor próprio da matriz de correlação dos dados do agregado de antenas e contar o número de valores próprios efetivos; uma unidade de cálculo do desvio do espetro de potência intra banda, para estimativa da potência de cada canal dos sinais recebidos pelo agregado de antenas e cálculo do desvio do espetro de potência intra banda; e uma unidade de decisão do tipo de 12 canal, para identificar a que tipo o canal pertence atualmente pelo critério de decisão estabelecido, de acordo com o número de valores próprios efetivos e do desvio do espetro de potência intra banda.
Adicionalmente, o dispositivo de antena inteligente acima mencionado pode ter também a seguinte caraterística: quando a referida unidade de decisão do tipo de canal identifica a que tipo o canal pertence atualmente de acordo com o número de valores próprios efetivos e o desvio do espetro de potência intra banda, segue qualquer combinação de três ou de pelo menos dois dos seguintes critérios: se o número de valores próprios efetivos é 1, e o desvio do espetro de potência intra banda é baixo, é denominado do tipo primeiro canal, em que o AWGN é a parte principal da interferência, o ambiente em que se encontra é afastado da estação base, a potência do sinal é fraca e o ruído é forte; se o número de valores próprios efetivos é 1, e o desvio do espetro de potência intra banda é elevado, é denominado do tipo segundo canal, em que, a interferência de co canal é a parte principal da interferência, o ambiente em que se encontra sofre a interferência de um co canal de outras células; se o número de valores próprios efetivos é maior do que 1, e o desvio do espetro de potência intra banda é baixo, é denominado do tipo terceiro canal, em que, a ISI é a parte principal da interferência, o ambiente em que se encontra tem ISI acentuada devido à grande diferença de atrasos de tempo entre cada um dos componentes multi-trajeto.
Adicionalmente, o dispositivo de antena inteligente acima mencionado pode ter também a seguinte caraterística: quando o referido módulo de deteção de multi-utilizadores seleciona o algoritmo de deteção de multi-utilizadores correspondente, de acordo com o resultado da identificação 13 do tipo de canal, segue qualquer combinação de três ou pelo menos de dois dos critérios seguintes: para o primeiro tipo de canal com o AWGN a ser a parte principal da interferência, é adotado o método de deteção de multi-utilizadores baseado no erro quadrático médio mínimo; para o segundo tipo de canal com a interferência do co canal a ser a parte principal da interferência, é adotado o método de deteção de não correlação; para o terceiro tipo de canal com o ISI a ser a parte principal da interferência, é adotado o método de oposição de interferência paralelo.
Adicionalmente, o dispositivo de antena inteligente acima mencionado pode ter também a seguinte caraterística: quando a referida unidade de decisão do tipo de canal identifica a que tipo o canal pertence atualmente de acordo com o número de valores próprios efetivos e o desvio do espetro de potência intra banda, segue os seguintes critérios: o número dos valores próprios eficazes é maior do que 1, e o desvio intra banda da potência é elevado, é o quarto tipo de canal, em que, há várias interferências e ruídos, o ambiente em que se encontra é de comunicação complexa com ruído forte e interferência do co canal e de ISI; quando o referido módulo de deteção de multi-utilizadores seleciona o algoritmo de deteção de multi-utilizadores correspondente de acordo com o resultado da identificação do tipo de canal, é utilizado o método de cancelamento da interferência de multi-acessos parcial para o quarto tipo de canal.
Do que foi mencionado acima, pode-se constatar que esta invenção adota o algoritmo de formação de feixe adaptável para antena inteligente apropriado, de acordo com diferentes canais, tendo assim muitas vantagens comparavelmente a algoritmos de formação de feixe adaptável 14 existentes :
Em primeiro lugar, o algoritmo que forma o feixe correspondente apropriado é selecionado através da análise das caraterísticas do canal, de forma a que a estação base da antena inteligente tenha uma adaptabilidade mais extensa e a limitação de um único algoritmo de formação de feixe adaptável seja evitada.
Em segundo lugar, são adotados o algoritmo de formação de feixe e o algoritmo de deteção de multi-utilizadores com base na técnica de software de radiocomunicações, de forma a que os algoritmos comutem compactamente e calculem rapidamente, a dificuldade de implementação do hardware é reduzida, a engenharia é de fácil execução e a atualização e manutenção do sistema da estação base tornam-se também fáceis.
Em terceiro lugar, o algoritmo pode seguir a Direção de Chegada (DOA), ajustar o vetor do peso adaptativamente, e formar a orientação máxima do feixe no DOA do utilizador previsto, e formar a orientação Nula na direção do utilizador da interferência, de modo que a influência da interferência seja suprimida eficazmente.
Em quarto lugar, o método de cancelamento de multi-utilizadores parcial adotado reduz o espaço de buffer e a quantidade de cálculo do sistema e evita a diminuição do desempenho do sistema devido à estimativa imprecisa do fraco componente da interferência multi-acessos, para fazer com que o sistema tenha melhor estabilidade.
Para resumir, utilizando o sistema de antena
inteligente implementado pelo método desta invenção, a relação desempenho-preço do sistema da estação base da antena inteligente pode ser extremamente promovida com baixo custo de hardware, a engenharia pode ser implementada convenientemente e o desempenho do processamento da estação base inteligente pode ser significativamente melhorado. BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS 15 A figura 1 é um desenho de um exemplo do ambiente prático de uma comunicação. A figura 2 é um desenho estrutural do dispositivo de antena inteligente de acordo com a incorporação da invenção. A figura 3 é um fluxograma do método de acordo com a incorporação da invenção. A figura 4 é um fluxograma da deteção do ambiente de uma comunicação sem fios e da identificação do canal de acordo com a figura 3.
A MELHOR INCORPORAÇÃO DA INVENÇÃO
Conforme representado na figura 1, de acordo com os diferentes ambientes de comunicações sem fios, nesta incorporação os tipos de canal são classificados em quatro tipos: em primeiro lugar, o AWGN é a parte principal da interferência, o ambiente em que se encontra é afastado da estação base, a potência do sinal é fraca e o ruído é forte; em segundo lugar, a interferência de co canal é a parte principal da interferência, o ambiente em que se encontra sofre a interferência de um co canal de outras células, o desempenho do sistema é afetado; em terceiro lugar, a ISI (interferência inter símbolo) é a parte principal da interferência, o ambiente em que se encontra tem ISI acentuada devido à grande diferença de atrasos de tempo entre cada um dos componentes multi-trajeto; em quarto lugar, há vários tipos de interferências e ruídos, o ambiente em que se encontra é de comunicação complexa com ruído forte e interferência do co canal e de ISI; Certamente, outras classificações de tipos de canal podem ser igualmente utilizadas, não sendo esta invenção limitada por isso.
Esta incorporação determina os tipos de canal de acordo com os valores próprios da matriz de correlação do sinal recebido pelo agregado de antenas e o desvio do espetro de potência intra banda; os algoritmos de formação 16 de feixes, tais como Combinação de Relação Máxima, Módulo Constante Avançado, Wiener Avançado e cancelamento da interferência de multi-acessos parcial, etc. são adotados respetivamente tendo em atenção os diferentes tipos de canal; depois, é aplicada a deteção multi-utilizador correspondente. Assim, a estação base da antena inteligente tem uma adaptabilidade mais extensa.
De seguida, será discutida mais aprofundadamente a implementação do esquema técnico com referência aos desenhos em anexo. As pessoas habilitadas nesta tecnologia podem facilmente implementar estes módulos de acordo com o desenho estrutural. A figura 2 é o desenho estrutural do dispositivo de antena inteligente de acordo com a incorporação da invenção, incluindo o agregado de antenas 10, o módulo de canal RF 11, o módulo de formação de feixe 12, o módulo de deteção do ambiente e da classificação do canal 13, o módulo de seleção do algoritmo de formação de feixe e de geração do valor do peso 14 e o módulo de deteção de multi-utilizadores 15. Uma vez que as funções dos módulos de geração de encriptação, geração do código do espetro de propagação, sincronização do código, desmodulação, descodificação, controlo de relógio, etc. no sistema de antena inteligente do software de radiocomunicações não são o conteúdo no qual esta invenção se foca, estes módulos não serão descritos nesta incorporação. Estes módulos ou os seus sinais de saida serão diretamente referidos, se necessário. O agregado de antenas 10 consiste em M elementos de antena, isto é 10.1, 10.2, ..., 10.M, utilizados para receber sinais sem fio. A sua saida é conectada à entrada do módulo de canal de RF 11. O padrão de radiação dos elementos da antena pode ser arbitrário e a disposição do agregado de antenas pode também ser arbitrário. O método adaptável da invenção obterá o valor ótimo do peso do agregado de 17 antenas sob determinados critérios. Mas no caso de agregados de antenas diferentes, a qualidade de receção do sinal ótimo que pode ser alcançada é diferente. 0 módulo de canal de RF 11 inclui M canais RF, isto é 11.1, 11.2, ..., 11. M, utilizados para realizar a amplificação do baixo ruído, o controle automático de ganho, a correção do canal, a transferência da banda base, a transferência do A/D e do D/A, a filtragem combinada e outros, para os sinais de saída por M elementos de antena, respetivamente. Os sinais são discretizados no canal RF, e fornecidos como M fluxos dos sinais da banda base X = [xl, x2, A, xM] , assim como os dados X do agregado de antenas, de seguida. Todo o processamento de acompanhamento é executado por software. Os dados X do agregado de antenas são fornecidos ao módulo de formação de feixe 12, ao módulo de deteção do ambiente do canal e de classificação 13 e ao módulo de seleção do algoritmo de formação de feixe e de geração do valor do peso 14, respetivamente. 0 referido módulo de deteção do ambiente do canal e de classificação 13 inclui ainda: uma unidade de cálculo do valor próprio, utilizada para calcular o valor próprio da matriz de correlação dos dados do agregado de antenas e para contar o número dos valores próprios eficazes; uma unidade de cálculo do desvio do espetro de potência intra banda, utilizada para estimar a potência de cada canal dos sinais recebidos pelo agregado de antenas e para calcular o desvio do espetro de potência intra banda; e uma unidade de decisão do tipo de canal, utilizada para identificar o tipo a que o canal pertence atualmente por um critério de decisão estabelecido, de acordo com o número dos valores próprios eficazes e do desvio do espetro de potência intra banda, e fornece o resultado ao módulo de seleção do algoritmo de formação de feixe e de geração do valor do peso 14. 0 tipo de canal referido é de interferência de AWGN, interferência de co canal, ISI e várias 18 interferências e ruídos. 0 módulo de seleção do algoritmo de formação de feixe e de geração do valor do peso 14 é utilizado para selecionar o algoritmo de formação de feixe apropriado, de acordo com o resultado da saída do tipo de canal pelo módulo de deteção do ambiente do canal e de classificação 13, para processar os dados X do agregado de antenas do canal de RF 11 e a saída do sinal de feedback Y pelo módulo de formação de feixe 12 e para calcular o novo valor W do peso para ser fornecido ao módulo de formação de feixes. 0 novo valor do peso W = [wi, w2, A, wM] é composto por M componentes. 0 módulo de formação de feixe 12 é constituído por M multiplicadores 12.1, 12.2, ..., 12.M e um adicionador 12.A. É utilizado para formar o feixe para os dados X do agregado de antenas do módulo de canal de RF 11 e a saída do valor do peso W pelo módulo de seleção do algoritmo de formação de feixe e de geração do valor do peso 14, isto é, obtém o sinal de saída Y multiplicando e adicionando os dados X do agregado de antenas e o valor de peso W. 0 módulo de deteção de multi-utilizadores 15 é utilizado para selecionar o algoritmo de deteção de multi-utilizadores correspondente, de acordo com o resultado da saída do tipo de canal pelo módulo de deteção do ambiente do canal e de classificação 13, processar os dados Y fornecidos pelo módulo de formação de feixe 12, distinguir completamente os utilizadores e, finalmente fornecer um bit "b" de saída modulado para os outros módulos de processamento convencionais de acompanhamento. 0 módulo de formação de feixe 12, o módulo de deteção do ambiente do canal e de classificação 13, o módulo de seleção do algoritmo de formação de feixe e de geração do valor do peso 14 e o módulo de deteção de multi-utilizadores 15 na incorporação são realizados pelo software em DSP. Mas podem também ser módulos de hardware, 19 o que significa que esses módulos podem ser feitos em ASIC ou em FPGA especializados. A figura 2 é um fluxograma do método de acordo com a incorporação da invenção, incluindo as seguintes etapas:
Etapa 21, na qual são processados os sinais recebidos pelo agregado de antenas no canal de RF para obter os dados do agregado de antenas da banda base X= [xi, x2, A, xM];
Etapa 22, na qual é determinado o tipo a que o canal pertence atualmente pelo critério de decisão estabelecido de acordo com o valor próprio da matriz de correlação dos sinais recebidos pelo agregado de antenas e pelo desvio do espetro de potência intra banda. 0 fluxo especifico da deteção do ambiente de uma comunicação sem fios e da identificação do canal é apresentado na figura 3, incluindo as seguintes etapas:
Etapa 31, na qual é calculada a matriz de autocorrelação R = X · XH dos sinais recebidos pelo agregado de antenas;
Etapa 32, na qual é calculado o valor próprio de λ com respeito ao valor próprio V de acordo com a equação:
R . V = λ . V λι > λ2 >, K = λΜ = σ2Ν, onde σ2Ν é a potência do ruído.
Etapa 33, na qual é estimada a potência de cada canal dos sinais recebidos pelo agregado de antenas como Pi, P2, A, PM;
Etapa 34, na qual é determinado o valor próprio efetivo, dado que σ2Ν é a potência do ruído, se λ > σ2Ν + δχ, λ é considerado como o valor próprio efetivo, onde δλ é o parâmetro específico determinado pelo sistema real;
Etapa 35, na qual é comparado o desvio da potência intra banda, isto é, decidindo se |Pi—Pj| < δ é satisfeito, onde i, j = 1, 2, ...M, p e i + j, δρ é um ponto inicial; de acordo com o parâmetro específico determinado pelo 20 sistema real, se é satisfeito, a potência é considerada ser relativamente pequeno, caso contrário, a potência é considerada ser relativamente grande.
Etapa 36, na qual é decidido o tipo a que o canal pertence atualmente de acordo com o número dos valores próprios efetivos e o resultado da comparação do desvio da potência intra banda, o critério é o seguinte: se o número de valores próprios efetivos é 1, e o desvio do espetro de potência intra banda é baixo, há apenas os sinais previstos e AWGN no canal, a expansão do atraso de tempo é pequena, então é o primeiro tipo de canal; se o número de valores próprios efetivos é 1, e o desvio do espetro de potência intra banda é elevado, há os sinais previstos e os sinais de interferência no canal, mas a expansão do atraso de tempo não é elevada e há determinada expansão do ângulo, apresenta-se principalmente a interferência do co canal, então é o segundo tipo de canal; se o número de valores próprios efetivos é maior do que 1, e o desvio do espetro de potência intra banda é baixo, a expansão do atraso de tempo dos sinais previstos é elevada, a expansão do ângulo é pequena, apresenta-se principalmente a ISI, então é o terceiro tipo de canal; se o número de valores próprios efetivos é maior do que 1, e o desvio do espetro de potência intra banda é elevado, os sinais previstos e os sinais de interferência têm determinada expansão do atraso de tempo e expansão do ângulo, então é o quarto tipo de canal.
Esta invenção pode também adotar outros critérios de decisão apropriados, assim como adotar qualquer combinação de mais de dois critérios selecionados dos quatro critérios acima. Naturalmente, os tipos de canal devem também ser recombinados em conformidade.
Etapa 23, na qual é selecionado o algoritmo adaptável 21 correspondente de acordo com o resultado da identificação do tipo de canal, para eliminar mais eficazmente a interferência sob este tipo de canal, e é calculado o valor do peso W do uplink;
Para o primeiro tipo de canal com o AWGN a ser a parte principal da interferência, é utilizado na incorporação o algoritmo Combinação de Relação Máxima para calcular o valor do peso W. do uplink. 0 método é amplamente utilizado e não será discutido aqui em detalhe.
Para o segundo tipo de canal com a interferência do co canal a ser a parte principal da interferência, é utilizado na incorporação o algoritmo de formação do feixe Módulo Constante Avançado (CMA) o valor do peso W. do uplink. 0 processo principal do CMA avançado para a formação do feixe utilizado nesta incorporação é como indicado de seguida: 0 valor do peso de CMA original, W0 = (X · XH)-1· X · dH, é obtido de acordo com a solução de Wiener, onde d é o sinal de referência, X · XH = R é a matriz de autocorrelação dos sinais recebidos pelo agregado de antenas, o valor de Rh conforme calculado quando se identificou o canal, pudendo assim ser utilizado diretamente. A função do custo do método de implementação do Módulo Constante descendente acentuado é: J = £í (n)x(n)\
Onde, α = W0H · X(0), atualiza a fórmula iterativa da seleção do sentido: w(n+1) = w(n) - px(n)e*(n) , _ f . v(n) i
= 21 y£ís.} - J
Na fórmula, i tywsj, P é o comprimento da etapa.
No que concerne a outros conteúdos relacionados, por favor consultar o CMA Avançado divulgado em "A combination 22 of two adaptive algorithm SMI and CMA", publicado em RumikoYONEZAWA, IEICE TRANS. COMMUM., VOL. E84-B, NO. 7 JULY 2001. Esta invenção diz respeito apenas à melhoria parcial acima mencionada para o algoritmo divulgado.
Para o terceiro tipo de canal com a ISI a ser a parte principal da interferência, a incorporação adota o algoritmo de formação de feixe recursivo concatenado para calcular o valor do peso W do uplink, para o qual por favor consultar o pedido de patente internacional PCT/CN2002/000946, intitulado "Smart antenna and beam forming method and device", com publicação internacional N. ° W02004/030239A1.
Para o quarto tipo de canal com várias interferências e ruidos, a incorporação adota o algoritmo de formação de feixe LMS_DRMTA (Least-Mean-Squares De-spread Re-spread Multi-Target Array) assistido por pilot-bits para calcular o valor do peso W do uplink. O processo principal de algoritmo de formação de feixe LMS_DRMTA assistido por pilot-bits é como indicado de seguida:
Etapa I, na qual é inicializado o vetor do peso recebido do agregado de antenas do in utilizador como [1, O, ...0 ] T';
Etapa II, na qual é atualizado o valor do peso de acordo com a seguinte equação (1) durante os pilot-bits (com o seu comprimento inferior ou igual a 8), e gerados sinais de referência pela seguinte equação (2). 23 = [/,(1+./*),λ(2+/Κ).....,yM*mh Α Γ {}ΆΚ 1 % (β = sgn< Ιίϊί( Σ h (k)c, (k)) k l *=‘v* J (1) r,U) - bt (./)[c, (l +7/0,^(2 + ^),.,.,6-(^ + JC)i w.(j+1) = ]' x(j)n(j)' r, U) = bpihl (y)[c,(l + ^),^(2 + ]Κβ..Λ{Κ + yit)J (2) onde, K = Nc· N, N é o ganho do espetro de propagação, Ns é múltiplo da sobreamostra.
Etapa III, na qual durante a codificação da informação, o vetor do peso gerado nas etapas acima é utilizado como valor inicial, gerando o sinal de referência pela equação (1) e atualizando pelo seguinte método: m+i) - mj)+μχωζ,ν+o"· m Ε,(β = η(β-Υι0) onde, μ representa o comprimento da etapa; [X(j)]N_p representa o vetor recebido do agregado de antenas da porção de informação atual; [r± (j) ] i_P é o sinal de referência gerado pela equação (1); [E(j)]iP representa o vetor do erro de correção do vetor do peso da porção de informação atual; [Yi(j)]i_P é a saída do agregado de antenas de P instantâneos da porção de informação atual;
Etapa IV, na qual são repetidas as etapas II-III até o algoritmo convergir.
Para outros conteúdos relacionados, por favor consultar o pedido de patente internacional PCT/CN02/00947, intitulado "Smart antenna and adaptive beam forming method and device thereof". Esta invenção diz respeito apenas à melhoria parcial acima mencionada para o algoritmo divulgado. 24
Etapa 24, na qual é formado o feixe Y = WH · X depois de pesar cada sinal dos canais individuais;
Etapa 25, na qual é selecionado o método correspondente para executar a deteção de multi-utilizadores de acordo com o resultado da identificação do tipo de canal;
Os dados do ambiente do canal detetados são utilizados também para selecionar o tipo de deteção de multi-utilizadores, para eliminar mais eficazmente a interferência deste tipo de canal.
Para o primeiro tipo de canal, é utilizado o método de deteção de multi-utilizadores baseado no erro quadrático médio mínimo para neutralizar o AWGN;
Para o segundo tipo de canal, é utilizado o método de deteção de não correlação para neutralizar o CCI;
Para o terceiro tipo de canal, é utilizado o método de oposição de interferência paralelo para a deteção de multi-utilizadores .
Durante uma chamada, se uma estação móvel se move para o primeiro tipo de canal do terceiro tipo de canal através do segundo tipo de canal, os diferentes métodos correspondentes acima mencionados são adotados em tempo real para executar a deteção de multi-utilizadores de acordo com o resultado da identificação. 0 ambiente em que a quarto canal é posicionado é um ambiente de comunicação complexa, para o qual esta incorporação utiliza o método de cancelamento da interferência de multi-acessos parcial para neutralizar várias interferências e ruídos.
No referido método de cancelamento da interferência de multi-acessos parcial, durante o processamento do agregado de antenas, o vetor do peso recebido do agregado de antenas forma um feixe direcional com seu lóbulo principal a apontar para o lugar em redor do utilizador previsto, suprimindo significativamente desse modo o sinal do 25 utilizador da interferência de outras direções . Pode- -se afirmar que, Υΐ(ι) = em k=i , apenas quando 0 utilizador da interferência estiver situado perto do utilizador previsto, pode haver uma componente forte do utilizador da interferência; o componente do sinal do utilizador da interferência afastado do utilizador previsto é muito fraco. Quando Y±(j) é utilizado para executar o cancelamento de interferência paralelo para todos os utilizadores ativos, uma vez que um grande número de componentes do sinal do utilizador da interferência foram já suprimidos, a estimativa para o sinal de regeneração da maioria de utilizadores da interferência não é muito exata, pelo que consequentemente, a estimativa para a interferência multi-acessos do utilizador previsto não é também muito exata, o que agravará ainda mais seriamente o resultado preliminar da demodulação do utilizador previsto. Por esta razão, o método da interferência de multi-acessos parcial utilizado para, por um lado, evitar a estimativa imprecisa da interferência devida aos componentes extremamente fracos da interferência agravarem o desempenho do sistema, e por outro lado, reduzir significativamente o número de utilizadores da interferência para o cancelamento na prática e diminuir a quantidade de cálculos do sistema.
Ao distinguir os utilizadores da interferência fortes e fracos, em primeiro lugar, a saída do agregado de antenas Yi(j) é utilizada para executar filtragem combinada para que todos os utilizadores ativos obtenham uma variável de decisão do software preliminar para todos os utilizadores ativos: ζ,ω = έ^((/-ΐ)Ρ+0"^(Αί = ι..·.,Μ
Dado que o kn utilizador é o utilizador previsto deste canal de receção, então é um utilizador forte da 26 interferência se |2&0')ί ' ' é satisfeito, e o cancelamento da interferência precisa de ser executado, onde 0 < p < 1 é o ponto de inicio pré-estabelecido para distinguir sinais do utilizador da interferência fortes e fracos.
Etapa 26, na qual é calculado o valor do peso do downlink de acordo com o valor do peso do uplink obtido.
Para o sistema CDMA que utiliza o TDD duplo, o sinal de uplink e o sinal de downlink trabalham no mesmo ponto da frequência e passam através do mesmo canal e o intervalo entre o tempo de emissão e de receção é de apenas alguns milissegundos, pelo que as caraterísticas dos canais de uplink e de downlink podem ser considerados constantes. Consequentemente, o valor do peso do uplink pode ser utilizado diretamente para o valor do peso do downlink, sendo necessário apenas obter o conjugado do valor do peso do uplink e multiplicá-lo pelo valor do peso da correção, de forma a que o utilizador que recebe a informação do espaço é convertido para ser representado pelo espaço transmissor do utilizador.
Para o sistema CDMA que utiliza o FDD duplo, as transmissões do uplink e de downlink são separadas através da frequência, com o uplink e o downlink a ocuparem frequências diferentes. Uma vez que o desvanecimento rápido resultante da transmissão multi-trajeto depende da frequência, os coeficientes do desvanecimento rápido que correspondem ao uplink e ao downlink de FDD não têm relação. Assim o valor do peso do uplink não pode ser utilizado diretamente para o valor do peso do downlink e é necessário uma conversão.
Para melhor esclarecimento do processamento acima, o sistema de DS-CDMA no canal de AWGN será utilizado como um exemplo para a descrição. Considerando o processamento de receção de um setor numa célula, contanto que um agregado 27 linear uniforme com M elementos da antena é adotado em cada setor, no qual há N utilizadores ativos, o ganho de processamento do sistema é G e os N utilizadores no setor são todos de fontes do sinal afastadas do campo para o agregado de antenas da estação base, então o sinal recebido do kn elemento pelo agregado de antenas da estação base no momento t (simbolo da fonte do jn) é:
N
xk = “ \)Cf+í)ak (Θ,) + nk(í) k = 1,...,M í=í onde:
Ei representa a energia de cada código de chip do espetro de propagação depois do simbolo da fonte do in utilizador ser executado espetro de propagação; bi (j) representa o valor do jn simbolo da fonte do in utilizador, o qual é +1 ou -1;
Ci ( ( j — 1) P + l) , 1=1, ..., G representam o primeiro código de chip espetro de propagação jn símbolo da fonte do in utilizador; ak (θί) a(0i) do utilizador representa agregado de ; onde o kn componente do vetor de sentido antenas da estação base do in
m d é o afastamento do elemento do agregado de antenas linear uniforme, λ é a frequência do condutor, nk(t) representa o AWGN do kn elemento.
Assim, X(j) = f = Σ (J)ci (U - DG + í>k +1» (j) representa a saida de um instantâneo do agregado de antenas completo. Dado que o vetor de recepção do peso do utilizador é Wi= [wn, w12,..., w1M]T, então o sinal de saida do agregado de antenas do in utilizador é: 28 = *," x<J) k=l
Yi(j) é utilizado para executar a decisão da demodulação para o in utilizador. É diretamente executada filtragem combinada a Y,(j) para se obter: ζ,ω=- >)£+/)· ytu) = a<7)+/,0)+»,(7) /»1
Onde, A0)= Pb$yj2Eiãi representa o componente do sinal previsto na saída da filtragem combinada. /, (A = IMO'-DG+ή Σ 0¾ ((/* «o+/)». 1=1 representa o componente de interferência de multi- utilizadores no canal de receção do in utilizador, ni (j) representa o AWGN no canal de receção do in utilizador.
Ao executar o processamento do agregado de antenas, âí (j) é para ser estimado o mais exatamente possível, para fazer o lóbulo principal do padrão do agregado de antenas recetor dirigir-se no sentido da chegada do utilizador previsto, e realizar a restrição do sinal do utilizador da interferência através de um lóbulo lateral relativamente baixo. 0 cancelamento de interferência paralelo é
A principalmente para estimar o valor estimado do componente de interferência multi-acessos em Zi(j) tão exatamente quanto possível, e subtraí-lo do sinal recebido para obter sinais de receção mais puros do utilizador previsto. A variável de decisão do utilizador previsto do Λ software é A(/) ~ %AJ)·“ /«(/) e a porção correspondente da
A saída da desmodulação é ^j) - Aí^CAC/)) .
Semelhantemente, o modo de processamento mencionado acima pode também ser facilmente aplicado a outros ambientes de ruído. 0 padrão do agregado de antenas também não é limitado ao agregado de antenas linear uniforme, os agregados de outras formas, tais como o agregado de antenas 29 não uniforme, agregado de antenas circular, agregado de antenas em forma de arco, etc. da arco-forma, podem facilmente ser generalizados.
Com base no disposto acima, a invenção melhora a limitação do ambiente de aplicação de um único algoritmo de formação de feixe adaptável, alarga a gama de aplicação da antena inteligente no ambiente de comunicações, pode seguir o movimento rápido dos utilizadores em tempo real e resiste a vários ambientes de interferência. Entretanto, se for utilizada a arquitetura de sistemas baseada em software de radiocomunicações, esta invenção não necessitará de um relativamente grande investimento em hardware quando comparado com a antena inteligente convencional, promovendo desse modo a relação desempenho-preço do sistema de antena inteligente.
Para resumir, a tecnologia da antena inteligente apresentada na invenção é um meio que pode efetivamente ultrapassar a caraterística de variação de tempo do canal. 0 método de formação de feixe adaptável correspondente é selecionado através de decisões para diferentes canais, ou é acrescentado o método de deteção de multi-utilizadores, para satisfazer as exigências de uma comunicação sob diferentes ambientes e promove a qualidade das comunicações.
APLICABILIDADE INDUSTRIAL 0 método da presente invenção pode ser utilizado para implementar o sistema de antena inteligente. Promove significativamente a relação do desempenho-preço do sistema da estação base da antena inteligente com custos de hardware relativamente baixos, torna a engenharia de fácil execução e melhora extremamente o desempenho de processamento da estação base inteligente. 30
REFERÊNCIAS CITADAS NA DESCRIÇÃO
Esta lista de referências citadas pelo autor do presente pedido de patente foi elaborada apenas para informação do leitor. Não é parte integrante do documento de patente Europeia. Não obstante o cuidado na sua elaboração, o IEP não assume qualquer responsabilidade por eventuais erros ou omissões.
Documentos de patente citados na descrição • CN 01132304 [0012] • CN 01131993 [0012] • US 2003201936 AI [0014] • CN 2002000946 W [0058] • WO 2004030239 A 1 [0058] • CN 0200947 W [0061]
Literatura não relacionada com patentes, citada na descrição • KARASAWA Y et al. Algorithm Diversity In A Software
Antenna. IEICE Transactions On Communications,
Communications Society, Tokyo JP, 01 June 2000, vol. E83-B (6) , 1229-1235 [0015] • KAMIYA Y et al. A Software Antenna: Reconfigurable Adaptive Arrays Based On Eigenvalue Decomposition. IEICE Transactions On Communications, Communications Society, Tokyo, JP, 01 December 1999, vol. E82-B (12), 2012-2020 [0016]
• Rumiko YONEZAWA. A combination of two adaptive algorithm SMI and CMA. IEICE TRANS. COMMUM., July 2001, vol. E84-B (7) [0057]
Claims (14)
1 REIVINDICAÇÕES 1. Um método para implementar a antena inteligente do sistema de WCDMA, compreendendo as seguintes etapas de: (a) processar os sinais recebidos por um agregado de antenas num canal de radiofrequência para obter dados do agregado de antenas da banda base compreendendo uma pluralidade de componentes (21); (b) estimar e identificar um ambiente de comunicações sem fios em que um canal é localizado de acordo com caraterísticas dos dados do referido agregado de antenas, determinando o tipo de canal a que o canal pertence atualmente, com base num critério de decisão estabelecido para o tipo de canal (22); (c) selecionar um algoritmo de formação de feixe adaptável correspondente em tempo real, de acordo com o resultado da identificação do tipo de canal, calculando um valor do peso do uplink (23); (d) multiplicar os dados do referido agregado de antenas e o valor mencionado do peso do uplink para formar um feixe (24) ; (e) selecionar um algoritmo de deteção de multi-utilizadores correspondente em tempo real para processar os dados depois do feixe ser formado de acordo com o resultado da identificação do tipo de canal e finalizar a distinção de utilizadores (25).
2. 0 método para implementar a antena inteligente da reivindicação 1, onde no referido critério de decisão para o tipo de canal, os tipos de canal são divididos nos três tipos seguintes ou em qualquer combinação dos mesmos: em primeiro lugar, o Ruído Branco Gaussiano Aditivo é a parte principal da interferência, o ambiente em que se encontra é afastado da estação base, a potência do sinal é fraca e o ruído é forte; em segundo lugar, a interferência de co 2 canal é a parte principal da interferência, o ambiente em que se encontra sofre a interferência de um co canal de outras células; em terceiro lugar, a interferência inter símbolo é a parte principal da interferência, o ambiente em que se encontra tem a interferência inter símbolo acentuada devido à grande diferença de atrasos de tempo entre cada um dos componentes multi-trajeto.
3. 0 método para implementar a antena inteligente da reivindicação 2, onde o referido critério de decisão para o tipo de canal determina o tipo de canal de acordo com o desvio do espetro de potência intra banda e o valor próprio da matriz de correlação dos dados do referido agregado de antenas, incluindo o critério de decisão mencionado qualquer combinação de três ou de pelo menos dois dos critérios seguintes: se o número de valores próprios efetivos é 1, e o desvio do espetro de potência intra banda é baixo, é denominado do tipo primeiro canal; se o número de valores próprios efetivos é 1, e o desvio do espetro de potência intra banda é elevado, é denominado do tipo segundo canal; se o número de valores próprios efetivos é maior do que 1, e o desvio do espetro de potência intra banda é baixo, é denominado do tipo terceiro canal.
4. 0 método para implementar a antena inteligente da reivindicação 2, onde na referida etapa (c) de selecionar o algoritmo de formação de feixe adaptável correspondente de acordo com o resultado da identificação do tipo de canal, é conseguido através da combinação de três ou pelo menos dois dos critérios seguintes: para o primeiro tipo de canal com o Ruído Branco Gaussiano Aditivo a ser a parte principal da interferência, é adotado o algoritmo de formação do feixe Combinação de 3 Relação Máxima; para o segundo tipo de canal com a interferência do co canal a ser a parte principal da interferência, é adotado o algoritmo de Módulo Constante Avançado (CMA) para formação do feixe; para o terceiro tipo de canal com a interferência inter símbolo a ser a parte principal da interferência, é adotado o algoritmo de formação do feixe recursivo concatenado avançado.
5. 0 método para implementar a antena inteligente da reivindicação 1, onde na referida etapa (e) de selecionar o algoritmo de deteção de multi-utilizadores correspondente, de acordo com o resultado da identificação do tipo de canal, é seguida qualquer combinação de três ou pelo menos de dois dos critérios seguintes: para o primeiro tipo de canal com o Ruído Gaussiano Branco Aditivo a ser a parte principal da interferência, é adotado o método de deteção de multi-utilizadores baseado no erro quadrático médio mínimo; para o segundo tipo de canal com a interferência do co canal a ser a parte principal da interferência, é adotado o método de deteção de não correlação; para o terceiro tipo de canal com a interferência inter símbolo a ser a parte principal da interferência, é adotado o método de oposição de interferência paralelo.
6. 0 método para implementar a antena inteligente da reivindicação 2, 3 ou 4, onde o critério de decisão para o tipo de canal estabelecido na referida etapa (a) inclui ainda um quarto tipo de canal: há diversas interferências e ruídos, o ambiente em que se encontra é ambiente de comunicação complexa com ruído forte e interferência de co canal e interferência de inter símbolo, sendo a correspondente condição de decisão: o número de valores próprios efetivos é maior do que 1, e o desvio de potência intra banda é elevado; na referida etapa (c) de selecionar 4 o algoritmo que forma o feixe adaptável correspondente de acordo com o resultado da identificação do tipo de canal, é adotado para este quarto tipo de canal o algoritmo de formação do feixe assistido pilot-bits.
7. 0 método para implementar a antena inteligente da reivindicação 6, onde na referida etapa (e) de selecionar o algoritmo de deteção de multi-utilizadores correspondente de acordo com o resultado da identificação do tipo de canal, para o quarto tipo de canal com várias interferências e ruidos, é utilizado o método de cancelamento da interferência de multi-acessos parcial.
8. 0 método para implementar a antena inteligente da reivindicação 1, onde a referida etapa (e) é seguida de uma etapa (f) : calcular o valor do peso do downlink de acordo com o valor do peso do uplink obtido (26).
9. 0 método para implementar a antena inteligente da reivindicação 3 ou 6, onde quando o desvio da potência intra banda referido é maior do que um ponto inicial estabelecido, o desvio da potência intra banda será considerado relativamente grande, caso contrário, será considerado relativamente pequeno.
10. Um dispositivo de antena inteligente para o sistema de WCDMA, incluindo um agregado de antenas (10), um módulo de canal de radiofrequência (RF) (11), e um módulo de formação de feixe (12) para formar o feixe após ter ponderado os sinais de cada um dos canais, o dispositivo de antena inteligente que inclui ainda um módulo de deteção do ambiente do canal e de classificação (13), um módulo de seleção do algoritmo de formação de feixe e de geração do valor do peso (14), e um módulo de deteção de multi-utilizadores (15), onde: 5 o referido módulo de deteção do ambiente do canal e de classificação (13) é utilizado para estimar e identificar um ambiente de comunicações sem fios no qual o canal é posicionado de acordo com as caraterísticas dos dados do agregado de antenas da banda base recebidos do canal RF mencionado, para determinar o tipo de canal atual e para fornecer o resultado o feixe dito do resultado ao referido módulo de seleção do algoritmo de formação de feixe e de geração do valor do peso; o referido módulo de seleção do algoritmo de formação de feixe e de geração do valor do peso (14) é utilizado para selecionar o algoritmo de formação de feixe correspondente de acordo com o resultado da identificação do tipo de canal, para calcular o novo valor do peso do uplink de acordo com os dados do referido agregado de antenas e o feedback do sinal de formação do feixe, e emitir o novo valor do peso do uplink ao módulo de formação de feixe mencionado; o referido módulo de deteção de multi-utilizadores (15) é utilizado para selecionar o algoritmo de deteção de multi-utilizadores correspondente de acordo com o resultado da identificação do tipo de canal, para processar o referido sinal de formação de feixe e concluir a distinção dos utilizadores.
11. 0 dispositivo de antena inteligente da reivindicação 10, onde o referido módulo de deteção do ambiente do canal e de classificação (13) inclui ainda: uma unidade de cálculo do valor próprio, para calcular o valor próprio da matriz de correlação dos dados do agregado de antenas e contar o número de valores próprios efetivos; uma unidade de cálculo do desvio do espetro de potência intra banda, para estimativa da potência de cada canal dos sinais recebidos pelo agregado de antenas e cálculo do desvio do espetro de potência intra banda; e uma unidade de decisão 6 do tipo de canal, para identificar a que tipo o canal pertence atualmente pelo critério de decisão estabelecido, de acordo com o número de valores próprios efetivos e do desvio do espetro de potência intra banda.
12. 0 dispositivo de antena inteligente da reivindicação 11, onde quando a referida unidade de decisão do tipo de canal identifica a que tipo o canal pertence atualmente de acordo com o número de valores próprios efetivos e o desvio do espetro de potência intra banda, qualquer combinação de três ou de pelo menos dois dos seguintes critérios é seguida: se o número de valores próprios efetivos é 1, e o desvio do espetro de potência intra banda é baixo, é denominado do tipo primeiro canal, em que o Ruido Gaussiano Branco Aditivo é a parte principal da interferência, o ambiente em que se encontra é afastado da estação base, a potência do sinal é fraca e o ruido é forte; se o número de valores próprios efetivos é 1, e o desvio do espetro de potência intra banda é elevado, é denominado do tipo segundo canal, em que, a interferência de co canal é a parte principal da interferência, o ambiente em que se encontra sofre a interferência de um co canal de outras células; se o número de valores próprios efetivos é maior do que 1, e o desvio do espetro de potência intra banda é baixo, é denominado do tipo terceiro canal, em que, a interferência inter símbolo é a parte principal da interferência, o ambiente em que se encontra tem interferência inter símbolo acentuada devido à grande diferença de atrasos de tempo entre cada um dos componentes multi-trajeto.
13. 0 dispositivo de antena inteligente da reivindicação 12, onde quando o referido módulo de deteção de multi- 7 utilizadores (15) seleciona o algoritmo de deteção de multi-utilizadores correspondente, de acordo com o resultado da identificação do tipo de canal, qualquer combinação de três ou pelo menos de dois dos critérios seguintes é seguida: para o primeiro tipo de canal com o Ruído Gaussiano Branco Aditivo a ser a parte principal da interferência, é adotado o método de deteção de multi-utilizadores baseado no erro quadrático médio mínimo; para o segundo tipo de canal com a interferência do co canal a ser a parte principal da interferência, é adotado o método de deteção de não correlação; para o terceiro tipo de canal com a interferência inter símbolo a ser a parte principal da interferência, é adotado o método de oposição de interferência paralelo.
14. 0 dispositivo de antena inteligente da reivindicação 13, onde quando a referida unidade de decisão do tipo de canal identifica a que tipo o canal pertence atualmente de acordo com o número de valores próprios efetivos e o desvio do espetro de potência intra banda, segue os seguintes critérios: se o número dos valores próprios eficazes é maior do que 1, e o desvio intra banda da potência é elevado, é o quarto tipo de canal, em que, há várias interferências e ruídos, o ambiente em que se encontra é de comunicação complexa com ruído forte e interferência do co canal e de interferência inter símbolo; quando o referido módulo de deteção de multi-utilizadores seleciona o algoritmo de deteção de multi-utilizadores correspondente de acordo com o resultado da identificação do tipo de canal, é utilizado o método de cancelamento da interferência de multi-acessos parcial para o quarto tipo de canal. 8 15. 0 dispositivo de antena inteligente da reivindicação 12 ou 14, onde quando a referida unidade de decisão do tipo de canal determina que o desvio da potência intra banda mencionado é maior do que um ponto inicial estabelecido, o desvio da potência intra banda é considerado ser relativamente grande, caso contrário, é considerado ser relativamente pequeno.
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