专利名称：基带幅度检测来波方向估计装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种利用正交中置序列进行基带幅度检测实现移动台来波方向 估计的装置，可用于TD-SCDMA标准智能天线定向收发信所需的DOA检测，涉及使用该装置 的CDMA智能天线基站收发信设备，属于移动通信技术领域。
背景技术：
使用智能天线的CDMA基站收发信设备是移动通信领域的高科技产品。利用 TD-SCDMA标准正交中置序列进行基带幅度检测实现移动台DOA估计装置的这种高科技设 备用于CDMA系统基站的智能天线收发信机，能实现定向收发信并减少多用户干扰的影响， 提高频谱和发信功率的资源利用率。只有测出了用户的D0A，才能实现智能天线的定向收发 信。正在申请的相关专利给出TD-SCDMA标准中利用中置序列和基带谱搜索实现DOA检测的 装置。有很多资料给出了 DOA检测的算法，但这些算法与本实用新型给出的利用正交中置 序列进行基带幅度检测实现移动台来波方向估计装置相比，本实用新型具有设备简单、易 于实现的基本特点，且可检测的DOA数不受智能天线阵元数的限制，将使设备可靠性上升、 费用下降，使智能天线的推广使用成为可能。
发明内容技术问题本实用新型要解决的技术问题是针对以上还没有相关技术资料说明 利用TD-SCDMA标准正交中置序列进行基带幅度检测实现移动台来波方向估计的装置，提 出一种我们首创的、利用TD-SCDMA标准正交中置序列进行基带幅度检测实现移动台来波 方向估计的装置，这种装置可用于TD-SCDMA标准的移动台来波方向检测，用于实现基站智 能天线的定向收发信，可以大幅度减少多用户干扰的影响，提高频谱和发信功率的资源利 用率。技术方案本实用新型的基带幅度检测来波方向估计装置，为两路相同结构的线 阵智能天线移动台来波方向估计装置构成，第一天线阵元的输出端接第一下变频乘法器的 输入端，第二天线阵元的输出端接第二下变频乘法器的输入端；本地相干载波COS ω J送至 所述第一下变频乘法器和第二下变频乘法器的另外一个输入端；所述第一下变频乘法器的 输出端通过第一低通滤波器分别接第一解相关器和第二解相关器的输入端，所述第二下变 频乘法器的输出端通过第二低通滤波器分别接第三解相关器和第四解相关器的输入端，本 地I路中置序列接第一解相关器和第三解相关器的另外一个输入端，本地Q路中置序列接 第二解相关器和第四解相关器的另外一个输入端，四个解相关器的最终输出信号分别为 ijn = cosali Qijli = sinali ij2i = cosa2i，qij2i = sina2i。所述第一天线阵元和第二天线阵元扩展为3 8个相同结构的线阵智能天线移动 台来波方向估计装置单元构成。所述的I路解相关器电路中，码片定时脉冲和扣除脉冲分别接与门的两个输入 端，与门的输出接码片定时脉冲相位调整器的输入端，码片定时脉冲相位调整器的输出端接到一组移位寄存器I”……、I127的时钟信号输入端，初始状态预置器的输出端分别接到 所述一组移位寄存器的初始状态控制输入端；中置序列选择控制信号Sd和中置序列确认控 制信号Ss分别接到所述初始状态预置器的两个输入端，所述移位寄存器的输出端的输出分 别接到接第九乘法器 第十六乘法器的一个输入端，所述8个低通滤波器的I路输出端分 别接到所述第九乘法器 第十六乘法器的另外一个输入端。所述的Q路解相关器与所述的I路解相关器具有相同的结构。所述的乘法器电路中，电源正极分别接第一电阻，第二电阻的一个触点，所述第一 电阻的另一个触点分别接到第一三极管、第三三极管的集电极触点，所述第二电阻的另一 个触点分别接到第二三极管、第四三极管的集电极触点，所述第一三极管、第二三极管的发 射极触点分别接到第五三极管的集电极触点，所述第三三极管、第四三极管的发射极触点 分别接到第六三极管的集电极触点，所述第五三极管、第六三极管的发射极触点分别连接 到电流源的一个触点，所述电流源的另外一个触点连接到电源负极，所述第一三极管的基 极触点连接到所述第四三极管的基极触点，所述第二三极管的基极触点连接到所述第三三 极管的基极触点，从所述第一三极管、第二三极管的基极分别引出该乘法器第一电压输入 的正负端，从所述第五三极管、第六三极管的基极分别引出该乘法器第二电压输入的正负 端，从所述第四三极管、第一三极管的集电极分别引出该乘法器输出的正负端。有益效果由于本实用新型利用TD-SCDMA标准正交中置序列进行基带幅度检测 实现移动台来波方向估计，与一般的基于子空间法的移动台来波方向判定算法以及基于最 优性能准则算法相比，省去了矩阵的求逆计算、特征值分解和奇异值分解计算等复杂过程， 与MUSIC谱搜索算法相比省去了谱搜索的过程，大大降低了移动台来波方向估计的实现难 度，省去了大量的数学运算过程，且可检测的DOA数不受天线阵元数的限制，使得设备的可 靠性上升，费用下降。
图1为本实用新型用于两根天线时，智能天线基带幅度检测来波方向估计装置的 原理框图。图2本实用新型扩展为8根天线时，智能天线基带幅度检测来波方向估计装置的 原理框图。图3为本实用新型I路解相关器部分的电路图。图4为本实用新型中所用到的乘法器的电路图。图5给出假定移动台来波方向为30°时利用图一导得的DOA参数C0Saii、Sinali, cosa2i, Sina2i,…、cosa8i, Sina8i进行基带幅度加权的收信波束形成计算机模拟图。
具体实施方式
图1中包括第一天线阵元AE1、第二天线阵元AE2，用于接收载波下变频的第一下 变频乘法器M1和第二下变频乘法器M2,用于滤波的第一低通滤波器LPFl和第二低通滤波器 LPF2，用于中置序列解相关的第一解相关器DES1、第二解相关器DES2、第三解相关器DES3 和第四解相关器(DES4)。所述四个解相关器的最终输出信号分别为Jjli = Cosali, Qijli =Sinali, ij2i = cosa2i, qij2i = sina2i0图2中当一副智能天线由8根阵元组成时，需相应的扩展为8根分支，相应的十六个解相关器的输出信号为Jjli = CosalijQijli = Sinali, ij2i = cosa2i, qij2i = sina2i, ......，ij8i = cosa8i, qij8i = sin￡i8i。图3给出了实用新型I路解相关器部分的电路图。包括码片定时脉冲CP和扣 除脉冲DP，与门AND，CP相位调整器CPPA，一组移位寄存器、、……、I127，初始状态预置器 Si，初始状态控制信号Sd和Ss，第九乘法器M9、……、第十六乘法器M16，所述移位寄存器Itl 的输出端Qtl的输出即为本地产生的同步I路用户中置序列。所述扣除脉冲DP使本地产生 的I路中置序列与第k用户路径的I路中置序列基本同步，所述CP相位调整用于使本地产 生的I路中置序列与第k用户路径的I路中置序列的跳变沿对齐。另外Q路解相关器的结 构与I路解相关器相同。图4给出了本实用新型中用到的乘法器的实现电路，由两个并联工作的差分电路 和压控电流源组成，电源正极Vcc分别接第一电阻R1，第二电阻R2的一个触点，所述第一电 阻R1的另一个触点分别接到第一三极管T1、第三三极管T3的集电极触点，所述第二电阻R2 的另一个触点分别接到第二三极管T2、第四三极管T4的集电极触点.所述第一三极管1\、 第二三极管T2的发射极触点分别接到第五三极管T5的集电极触点，所述第三三极管T3、第 四三极管T4的发射极触点分别接到第六三极管T6的集电极触点，所述第五三极管T5、第 六三极管T6的发射极触点分别连接到电流源Ie的一个触点，所述电流源的另外一个触点连 接到电源负极-Vcc，所述第一三极管T1的基极触点连接到所述第四三极管T4的基极触点， 所述第二三极管T2的基极触点连接到所述第三三极管T3的基极触点，从所述第一三极管 T1、第二三极管T2的基极分别引出该乘法器第一电压输入υ ,的正负端，从所述第五三极管 T5、第六三极管T6的基极分别引出该乘法器第二电压输入、的正负端，从所述第四三极管 T4、第一三极管T1的集电极分别引出该乘法器输出υ。的正负端。图5给出假定移动台来波方向为30°时利用图一导得的DOA参数C0Saii、Sinaii、 cosa2i, Sina2i,…、cosa^sim^进行基带幅度加权的收信波束形成计算机模拟图，模拟图 给出的收信波束也指向30°，证明本实用新型能准确的检测出移动台的D0A。该装置包括第一天线阵元AE1、第二天线阵元AE2，用于接收载波下变频的第一下 变频乘法器M1和第二下变频乘法器M2,用于滤波的第一低通滤波器LPFl和第二低通滤波器 LPF2，用于中置序列解相关的第一解相关器DES1、第二解相关器DES2、第三解相关器DES3 和第四解相关器(DES4)。易于将两个阵元的基带幅度检测来波方向估计装置扩展到实用的 八个阵元的来波方向估计装置。第一天线阵元AE1的输出端接第一下变频乘法器M1的输入 端，第二天线阵元AE2的输出端接第二下变频乘法器M2的输入端；本地相干载波cos ω八送 至所述第一下变频乘法器M1和第二下变频乘法器M2的另外两个输入端；所述第一下变频乘 法器M1的输出端通过第一低通滤波器LPFl分别接第一解相关器DESl和第二解相关器DES2 的输入端，所述第二下变频乘法器M2的输出端通过第二低通滤波器LPF2分别接第三解相 关器DES3和第四解相关器DES4的输入端，本地I路中置序列iqu接第一解相关器DESl和 第三解相关器DES3的另外两个输入端，本地Q路中置序列Qqil接第二解相关器DES2和第 四解相关器DES4的另外两个输入端。利用移动台来波方向检测装置实现移动台来波方向DOA检测时，用ami表示线阵第 m个阵元AEm对第i个用户路径收信号的移相作用，应该有ami = 2 π (dm/λ c) sin θ j = ji (m-l)sin θ m = 1,2, ···，N (1)[0022]其中ClmSAE1JgAE1的距离，取AE间的距离为λ。/2，λ。为载波波长。此处ami由 AEm的内在参数
权利要求一种基带幅度检测来波方向估计装置，其特征在于该估计装置为两路相同结构的线阵智能天线移动台来波方向估计装置构成，第一天线阵元(AE1)的输出端接第一下变频乘法器(M1)的输入端，第二天线阵元(AE2)的输出端接第二下变频乘法器(M2)的输入端；本地相干载波cosωLt送至所述第一下变频乘法器(M1)和第二下变频乘法器(M2)的另外一个输入端；所述第一下变频乘法器(M1)的输出端通过第一低通滤波器(LPF1)分别接第一解相关器(DES1)和第二解相关器(DES2)的输入端，所述第二下变频乘法器(M2)的输出端通过第二低通滤波器(LPF2)分别接第三解相关器(DES3)和第四解相关器(DES4)的输入端，本地I路中置序列(iqil)接第一解相关器(DES1)和第三解相关器(DES3)的另外一个输入端，本地Q路中置序列(qqil)接第二解相关器(DES2)和第四解相关器(DES4)的另外一个输入端，四个解相关器的最终输出信号分别为ij1i＝cosa1i，qij1i＝sina1i，ij2i＝cosa2i，qij2i＝sina2i。
2.如权利要求1所述的基带幅度检测来波方向估计装置，其特征在于所述第一天线阵 元(AE1)和第二天线阵元(AE2)扩展为3 8个相同结构的线阵智能天线移动台来波方向 估计装置单元构成。
3.如权利要求1或者2所述的基带幅度检测来波方向估计装置，其特征在于所述的解 相关器中，码片定时脉冲(CP)和扣除脉冲(DP)分别接与门(AND)的两个输入端，与门的输 出接码片定时脉冲(CP)相位调整器(CPPA)的输入端，码片定时脉冲(CP)相位调整器的输出端接到一组移位寄存器(Itl........I127)的时钟信号输入端，初始状态预置器(Si)的输出端分别接到所述一组移位寄存器的初始状态控制输入端；中置序列选择控制信号Sd和中 置序列确认控制信号Ss分别接到所述初始状态预置器的两个输入端，所述移位寄存器(Itl) 的输出端(Qtl)的输出分别接到接第九乘法器(M9) 第十六乘法器(M16)的一个输入端，低 通滤波器的I路输出端分别接到所述第九乘法器 第十六乘法器的另外一个输入端。
4.如权利要求1或2所述的基带幅度检测来波方向估计装置，其特征在于所述的第 一下变频乘法器(M1)和第二下变频乘法器(M2)中，电源正极(Vcc)分别接第一电阻(R1), 第二电阻(R2)的一个触点，所述第一电阻(R1)的另一个触点分别接到第一三极管(T1)、第 三三极管(T3)的集电极触点，所述第二电阻(R2)的另一个触点分别接到第二三极管(T2)、 第四三极管(T4)的集电极触点，所述第一三极管(T1)、第二三极管(T2)的发射极触点分别 接到第五三极管(T5)的集电极触点，所述第三三极管(T3)、第四三极管(T4)的发射极触点 分别接到第六三极管(T6)的集电极触点，所述第五三极管(T5)、第六三极管(T6)的发射 极触点分别连接到电流源(Ie)的一个触点，所述电流源的另外一个触点连接到电源负极 (-Vcc)，所述第一三极管(T1)的基极触点连接到所述第四三极管(T4)的基极触点，所述 第二三极管(T2)的基极触点连接到所述第三三极管(T3)的基极触点，从所述第一三极管 (1\)、第二三极管(T2)的基极分别引出该乘法器第一电压输入(ux)的正负端，从所述第 五三极管(T5)、第六三极管(T6)的基极分别引出该乘法器第二电压输入(uy)的正负端，从 所述第四三极管(T4)、第一三极管(T1)的集电极分别引出该乘法器输出(υ。)的正负端。
专利摘要基带幅度检测来波方向(DOA)估计装置用于TD-SCDMA智能天线基站收信系统的DOA估计，并在其基础上实现定向发送。2阵元单用户基带幅度检测来波方向估计装置包括第一天线阵元(AE1)、第二天线阵元(AE2)，用于接收载波下变频的第一下变频乘法器(M1)和第二下变频乘法器(M2)，用于滤波的第一低通滤波器(LPF1)和第二低通滤波器(LPF2)，用于中置序列解相关的第一解相关器(DES1)、第二解相关器(DES2)、第三解相关器(DES3)和第四解相关器(DES4)。利用所述装置易于导出8阵元天线基带幅度检测来波方向估计装置。利用正交中置序列进行基带幅度检测实现移动台来波方向估计的装置具有算法简单，易于实现的基本特点。
文档编号H04B7/04GK201717859SQ201020132580
公开日2011年1月19日 申请日期2010年3月16日 优先权日2010年3月16日
发明者傅海洋, 李凡, 郑建光, 钱巍巍 申请人:南京邮电大学