专利名称：使用阵列天线的定向接收方法和自适应阵列天线装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种使用阵列天线的定向接收方法和一种自适应阵列天线装置。
背景技术：
数字无线通信领域，例如CDMA(Code Division Multiple Access，码分多址)中使用的一种定向性天线就是自适应阵列天线。
自适应阵列天线是一种天线系统，它能够依照通信环境，通过自适应地控制通过置于间隔规则距离的多个天线接收到的信号的幅度和相位、或者要通过上述天线发送的信号的幅度和相位，来改变定向性。这样达到的效果是例如增强了排除干扰的效果、或是增强了只选择性地接收来自通过预定路径的特定方向的无线波，即，基于RAKE系统的接收的效果。
然而，实现实际的自适应阵列天线需要克服许多问题。在移动体中，特别是汽车中，由于它们时刻都在改变位置，此时，要实现对通信环境的高速度和高精确度的适应是很困难的。
也就是说，如果发送端的移动体正在移动，那么接收端就必须迅速地改变接收定向性，以使其适应通信环境的改变。然而，要是着重于高速跟踪，则每单位时间的接收定向性的变化越大，收敛到目标控制值的精确度就变得越低。反之，要是着重于收敛精确度，则可以精确地收敛到目标控制值，但需要较长的收敛时间。
因此，在实现自适应分集接收时，重要的问题是确定适应通信环境的级。然而，在移动无线通信中，移动体可能静止不动、或者缓慢移动、或者快速移动，并且输入的无线波的方向始终都在变化，这使得实现对通信环境的最佳跟踪变得很困难。
发明的公开本发明的一个目的是提供一种方法和装置，该方法和装置可以迅速地跟踪移动无线通信等情况中的通信环境的变化，并且，可同时实现精确的定向接收。
本发明的一种使用阵列天线系统的定向接收方法，操作多个并行放置的、具有不同的环境跟踪特性的分集接收电路，并且选择该分集接收电路的输出中的一个作为接收信号。一组具有不同的通信环境跟踪特性的分集接收电路中的每一个都进行操作，以便跟踪通信环境，并选择结果接收信号中最适合的一个，这样便实现了高速度和高精确度的定向接收。
本发明的一个优选实施方式根据被选中的分集接收电路的环境跟踪特性，动态地更新其它分集接收电路的环境跟踪特性。环境跟踪特性可通过改变确定环境跟踪特性的参数值来更新。
在本发明的另一优选实施例方式中，在改变确定环境跟踪特性的参数的值时，假定基本参数的值是μ1，且获得满足关系式μA＜μ1＜μB的μA和μB，并且把μA或μB中的至少一个用作另一分集接收电路的参数值。理想的是μA和μB都是接近于μ1的值。这使得多个分集接收电路的跟踪性能自适应地改变，同时保持彼此之间的紧密的相关性，使所需的定向性能够迅速地形成。
在本发明的另一优选实施方式中，在定向性形成的初始状态中，只操作环境跟踪能力高的一个分集接收电路，然后更新其它未操作的分集接收电路的环境跟踪特性，并根据它们的环境跟踪特性启动其操作。这减少了电路的功耗。
本发明的使用自适应阵列天线的定向性接收实施方式，用加权系数乘以多个天线元的接收信号，然后使用多个分集接收电路对那些作为接收输出的信号进行组合，以实现定向接收，并且从并行输出的接收信号中选择最佳信号。可以逐步更新加权系数，并通过改变每步的更新量来改变每个分集接收电路的环境跟踪特性。理想的是根据被选中的分集接收电路的更新量、来改变未被选中的分集接收电路中的加权系数的每步的更新量。
可以使用本发明的自适应定向接收方法，接收从移动体发送的基带扩展信号，并且限制该发送波的场强以减少相同频带信号之间的干扰。
本发明的使用自适应阵列天线的定向性通信方法，不仅可以通过选择多个分集接收电路的输出来实现高速的接收定向性的形成，而且还可通过使用被选中的分集接收电路的定向性形成信息来实现定向性发送。
本发明的自适应阵列天线装置包括至少一个定向接收电路，该定向接收电路从通过多个天线元和多个路径输入的无线波中，只选择性地接收通过特定路径的无线波。该定向接收电路包括多个并行操作的、其每个都具有不同的环境跟踪特性的分集接收电路，并从这些分集接收电路的输出中选择最合适的输出作为接收信号。理想的是在每次选择时更新还未被选中的分集接收电路的环境跟踪特性。还可以在接收定向性形成的初始阶段只操作具有较高环境跟踪性能的分集接收电路，并且使其它的分集接收电路为不可操作，因而减少了电路的功耗。
本发明的另一实施方式提供了一个组合电路，该组合电路把RAKE组合应用到多个定向接收电路的接收输出上。这使得增加接收功率成为可能。
本发明的另一实施方式还使用形成接收定向性的信息，进行定向性发送。这改善了移动通信中的通信质量。
本发明的自适应阵列天线装置可用于基于CDMA的通信装置、以及用于CDMA通信的基站装置。
附图的简要说明图1是本发明的自适应阵列天线装置的一个实施例的方框图；图2是图1所示的定向接收电路的内部结构的方框图；图3是定向接收电路的另外一个例子的方框图；图4是图3中的定向接收电路的特征操作的流程图；图5是定向接收电路的另外一个例子的方框图；图6是图5中的定向接收电路的特征操作的流程图；图7是用于移动无线通信的基站装置的一个内部结构例子的方框图；图8是图7中的定向接收电路的特征操作的流程图；图9是具有定向性发送功能的自适应阵列天线装置的一个内部结构例子的方框图；图10是图9中的自适应阵列天线装置的定向性发送中的特征操作的流程图；以及图11是说明自适应阵列天线装置的定向接收原理的图；实施本发明的最佳方式下面结合
本发明的实施例。(实施例1)图1是实施例1的自适应阵列天线装置的方框图。
该自适应阵列天线装置用加权系数Wi(i＝1，2，...，n)乘以通过多个天线元接收的信号、对其求和，并输出由此产生的信号。即使天线元本身没有定向性，也有可能通过自适应地控制加权系数来改变定向性。就是说，有可能在任意方向上创建多个没有定向性的点(零点)。
例如，当所需的信号从图11中的标号701所示的方向到达，并且干扰信号从标号702所示的方向到达时，如果接收定向性703指向所需的波，则该所需的波便被强烈地接收，而干扰信号被微弱地接收，这使得改善接收信号的质量成为可能。
在图1中，基站103在CDMA通信中起中继的作用。基站103包括4个天线104至107。用这组天线接收通过移动台(例如，汽车)100的天线101和102发送的无线波。该无线波通过路径1和路径2到达天线104至107。
接收到的模拟信号被转换成中频信号(IF)，且在电路块108中放大，并输入到无线信号处理部分109中。在该无线信号处理部分中，解调电路110执行正交解调、并由A/D转换器111将解调后的信号转换成数字信号。转换后的数字信号输入到定向接收电路(自适应分集接收电路)112a和112b中。
在本实施例中，定向接收电路112a用于选择性地接收从移动台100通过路径1到达的无线波，而定向接收电路112b用于选择性地接收从移动台100通过路径2到达的无线波。
在本实施例中，由定向接收电路112a和112b接收到的信号被RAKE组合电路117进行组合，并且通过接口电路118发送到交换网络或另一基站。
这里值得注意的是定向接收电路112a和112b包括多个具有不同通信环境跟踪特性的分集接收电路、和一个用于选择每个分集接收电路的输出的选择器。
如图所示，定向接收电路112a包括3个具有不同通信环境跟踪特性的分集接收电路113、114和115以及选择器116。
每个分集接收电路113至115用一个加权系数乘以由每个天线元104至107接收到的信号，并对这些信号进行组合，以便形成所需的接收定向性。选择器116比较从分集接收电路输出的组合信号的质量，并选择质量最高的信号。
图2示出了分集接收电路113的内部结构。分集接收电路114和115也具有相同的结构。
如图所示，分集接收电路113(114和115)包括接收定向性控制电路127；乘法器120、121、122、和123，它们用来自天线104至107的输入信号乘以从接收定向性控制电路127输出的加权系数；加法器124，用于对乘法器的输出进行组合；确定电路125，用于确定加法器124的输出；误差检测器126，用于检测加法器124的输出与确定电路125的确定结果之间的误差。
如下所述，在具有这种结构的分集接收电路113(114和115)中，方向图是在接收期间形成的。
也就是说，假定来自每个天线104至107的信号是矢量表达式中的Si(t)，并且从接收定向性控制电路127输出的加权系数(权)是Wi，则加法器124的输出S(t)用下面的式(1)表示。S(t)=Σi=14Si(t)·Wi*]]>=[S1,S2,S3,S4]W1*W2*W3*W4*=S1W1*+S2W2*+S3W3*+S4W4*---(1)]]>式(1)中加在W上的星号表示共轭复数。
确定电路125对加法器124的输出进行确定。假定确定的结果是D(t)，则误差检测器126输出D(t)与S(t)之差(误差)，并把它送给接收定向性控制电路127。接收定向性控制电路127以此为基础更新加权系数(权)，以便减小误差。
例如，接收定向性控制电路127按下面的式(2)来更新加权系数。
W(t+1)＝W(t)+μ(D(t)-S(t))*Si(t)....(2)如果式(2)用矩阵来表示，则表示为下面的式(3)，并且因此按式(4)对每个加权系数的值进行更新。W1(t+1)W2(t+1)W3(t+1)W4(t+1)=W1(t)W2(t)W3(t)W4(t)+μ(D(t)-S(t))*S1S2S3S4---(3)]]>
在式(3)和(4)中，“μ”是加权系数的更新系数，并且由加权系数的一次更新所改变的量取决于这个值“μ”。在本实施例中，这个更新系数μ在并行操作的分集接收电路113和114之间改变，从而使每个通信环境跟踪特性有所不同。就是说，μ是一个决定定向接收电路的环境跟踪特性的参数。
在下面的段落中，结合上述的式(1)至(4)详细地说明了分集接收电路的操作。
分集接收电路113至115的每个用加权系数(权)Wi乘以来自天线104至107的输入信号，把它们组合成信号S1(t)至S3(t)，并输出这些信号。此时，分集接收电路113、114和115中的加权系数(权)的更新系数μ是μ1、μ2和μ3，而且这些更新系数的值的大小不同，并具有关系式μ1<μ2<μ3。
如果发送端(即，图1中的移动台100)停止不动，则与其加权系数(权)具有高收敛精确度的“μ1”相对应的分集接收电路113的输出S1(t)具有最好的接收质量，并且因此S1(t)被选中。
然而，一旦发送端开始移动，则用μ1跟踪变得困难，而与比μ1大的μ2相对应的分集接收电路的输出信号S2(t)的接收质量更好。因此，选择器116把要被选中的信号从S1(t)切换到S2(t)。
当发送端移动得更快时，用μ2跟踪也变得困难，而与具有最高跟踪特性的μ3相对应的分集接收电路115的输出信号S3(t)被选中。
如上所述，在本实施例中，多个具有不同的权更新系数的分集接收电路独立地、且自适应环境地操作，输出定向接收信号，并选择质量最好的信号。这使得不仅当发送端停止或缓慢移动时，而且当移动体快速移动且输入的无线波的方向剧烈地改变时，都能精确地形成能适应输入无线波的方向的接收定向性。
(实施例2)图3是本发明的实施例2的自适应阵列天线装置的主要部分的结构的方框图。
图3中的定向接收电路200的结构基本上与图1中的定向接收电路112a相同，但定向接收电路200的不同点在于它设有系数分配控制电路201。
下面说明定向接收电路200的特征操作。
在本实施例中，每当选择器117选中一个分集接收电路的输出时，就根据该被选中的分集接收电路的权和权更新系数、来更新另外两个分集接收电路的权和权更新系数，并且这种选择持续进行。
也就是说，分集接收电路的权和权更新系数能自适应地改变，以便在下次选择时输出一个有效的接收信号，而不是无效地操作还未被第一次选择选中的分集接收电路，因而改善了接收精确度。
详细说明如下分集接收电路113、114和115用加权系数乘以来自天线104至107的输入信号，并对它们进行组合，且输出定向接收信号S1(t)、S2(t)和S3(t)。
此时，分集接收电路113至115的权(加权系数)是W1、W2和W3，并且权量更新系数分别是μ1、μ2和μ3。μ1、μ2和μ3具有关系式μ1＜μ2＜μ3。
选择器117求出S1(t)、S2(t)和S3(t)的接收质量，把它们进行比较，并选择接收质量最好的信号Si(t)(1≤i≤3)。
然后，系数分配控制电路201把与选择器117选中的Si(t)相对应的分集接收电路的权(W1至W3之一)分配给一个未被选中的分集接收电路。
也就是说，未被选中的分集接收电路的权(加权系数)与被选中的分集接收电路的权相比，在对环境的精确跟踪方面显然不合适，并且只要该权保持不变，则还未被第一次选择选中的分集接收电路便被认为不能进一步输出合适的接收信号。因此，一旦进行了第一次选择，被选中的接收电路的权值便被设定为其它接收电路的权的初始值。
然后，系数分配控制电路201求出以权更新系数μi(i＝1，2和3)为中心的、具有关系式μA＜μi＜μB的权更新系数μA和μB，并把μA和μB作为剩余的分集接收电路的权更新系数进行分配。μA和μB都是近似值。
每次进行选择时，权和权更新系数便被分配。结果，每当改变一个要被选中的信号时，未被选中的分集接收电路的权和权更新系数便被更新。
也就是说，如果一个分集接收电路的输出被选中，则不仅把该分集接收电路的权设到其它分集接收电路，而且还把具有关系式μA＜μi＜μB的μA和μB作为剩余的分集接收电路的权更新系数进行分配。系数分配控制电路201然后检测接收信号的质量是如何随权更新系数的不同而改变的，以相同的权开始并从中选择最好的一个，且重复这个过程以使两个权和权更新系数都动态地跟踪通信环境的变化。
图4简述了权更新系数的更新操作。
也就是说，系数分配控制电路201检测被选中的Si(t)的权更新系数μi(i＝1，2，3)(步骤210)，找出满足关系式μA＜μi＜μB的μA和μB(步骤211)，并且在未被选中的分集接收电路中设定μA和μB(步骤212)。
根据如上所述的本实施例，每当每个分集接收电路的输出被选中时，就可能得出一个权更新系数，该权更新系数接近于以最佳权更新系数为中心的权更新系数，并把它分配给剩余的未被选中的分集接收电路，且使它们跟踪发送端的移动状态，这样使精确地更新加权系数成为可能。
(实施例3)图5是本发明的实施例3的自适应阵列天线装置的主要部分的结构的方框图。
本实施例的电路的基本结构和操作与前面所述的实施例相同。然而，在本实施例中，通过操作控制电路300的功能实现两级控制；第一控制用于高速收敛，而第二控制用于精确收敛。
下面进行详细的解释。
首先，在接收操作开始时，操作控制电路300操作与收敛迅速的权更新系数μ3相对应的分集接收电路115。同时，它终止剩余的分集接收电路113和114的操作。
选择器116求出分集接收电路115的输出信号S3(t)的接收质量。当得到的接收质量的每个预定时间内的变化量在一个预置的阈值范围内时，控制电路309就确定该权量已差不多收敛。
然后，它把该收敛的权值设为到目前为止还未操作过的分集接收电路113和114的初始值。它还找出具有关系式μ1＜μ2＜μ3、且具有相互近似的值的权更新系数μ1和μ2，把它们设置到一直还没有操作的分集接收电路113和114中，并开始定向接收操作。选择器116从分集接收电路113至115的输出中选择质量最好的输出。这样，就获得了定向接收信号。
也就是说，最初，多个接收电路中的至少一个被操作，然后在其它接收电路中设置与该操作中的接收电路中的权相同的权。然后，在其它的接收电路中设置与该操作中的接收电路的权更新系数稍有不同的权更新系数，并启动接收操作。选择器116检测接收信号的质量是如何随权更新系数的不同而改变的，并从其中选择最好的一个，且重复这个过程以使两个权和权更新系数都动态地跟踪通信环境的变化。
图6简述了权更新系数的改变操作。
也就是说，只有具有快速收敛的权更新系数μ3的分集接收电路被操作(步骤310)，并且，如果它收敛(步骤311)，则满足关系式μ1＜μ2＜μ3的μ1和μ2被选中(步骤312)，其它的分集接收电路的权被更新，并启动接收操作(步骤313)。
如上所述，即使当移动台快速移动时，输入信号的方向剧烈地变化，本实施例也能使跟踪通信环境变化的权高速地权收敛和精确地更新。而且，在高速跟踪阶段，只有一个分集接收电路被操作，这也能减少电路的功耗。
(实施例4)本实施例利用了用于形成接收定向性的、且也用于形成发送定向性的权更新系数。
图7是本发明的实施例4的分集通信装置的结构的方框图。
在图7中，基站103用作中继，用于移动台100a和移动台100b之间的无线通信。
这部分的结构和执行接收操作的操作与前面所述的实施例相同。就是说，分集接收电路113至115中的权更新系数分别是μ1、μ2和μ3，并且，它们具有关系式μ1＜μ2＜μ3。
如果发送端的移动台100a停止不动，则与其权具有高收敛精确度的“μ1”相对应的分集接收电路113的输出具有最好的接收质量，并且因此它被选中。然而，一旦移动台100a开始移动，则用μ1跟踪变得困难，并且与具有比μ1更大的权更新系数的μ2相对应的分集接收电路114的输出被选中。当发送端的移动台100a更快速地移动时，用μ2跟踪也变得困难，因此与具有最高跟踪性能的μ3相对应的分集接收电路115的输出被选中。这就是定向接收的操作。
然后，下面说明使用与接收波频率相同的发送波、向移动台100a发送定向性时的操作。
为了实现这种定向性发送，基站103包括发送信号形成部分400、D/A转换器403、正交调制器404、以及发送放大器405。
发送信号形成部分400包括基带扩展电路401、以及发送波束(beam)形成电路402。该发送波束形成电路402通过用加权系数乘以多个要被发送的信号、以及如在分集接收电路113至115的情况下控制每个信号的幅度和相位，能够提供带有定向性的发送信号。
在本实施例中，该发送波束形成电路402用与当时被选中的分集接收电路113至115中使用的权更新系数的值相同的系数乘以发送信号，给它提供发送定向性，以便在移动台100a中达到最高的接收质量并发送它。
也就是说，在接收部分中找到具有最佳接收质量的信号以后，发送信号形成部分400通过发送波束形成电路402，使用与被选择器116选中的信号相对应的权，提供具有定向性的基带扩展发送信号，并从天线104至107将它发送出去。该发送频率与接收频率相同。
上述定向性发送中的特征操作见图8。
也就是说，使用与被选择器选中的接收信号相对应的权(加权系数)相同的权(加权系数)来形成发送定向性(步骤406)，并从多个无线元将其发送出去(步骤407)。
如上所述，本实施例不论移动台的移动状态如何，始终都能实现最佳接收，并且能向移动台提供具有最佳定向性的发送，这将改善移动无线通信中的通信质量。
(实施例5)图9是本发明的实施例5的自适应阵列天线装置的主要部分的结构的方框图。
本实施例的自适应阵列天线装置的结构和操作与实施例4中的装置的结构和操作相同。然而，当发送信号的频率与接收信号的频率不同时，本实施例的不同点在于，当它提供具有定向性的发送信号时，它能补偿这个频率差。
也就是说，本实施例中的发送信号形成部分506包括波束形成转换电路515，它对被选中的分集接收电路113至115中的权(加权系数)进行转换，以便补偿频率差，并用转换后的权(加权系数)来形成发送定向性。
图10简述了上面的特征操作。
也就是说，与被选择器选中的信号相对应的权经转换处理，以便补偿发送信号和接收信号之间的频率差(步骤517)，使用补偿后的权来形成发送信号的定向性(步骤518)，并且从多个天线元发送该信号(步骤519)。
即使发送信号的频率与接收信号的频率不同，这也有可能使得无论移动台的移动状态如何、始终都能实现最佳接收，并且向移动台发送附带最佳定向性的信号，这改善了移动无线通信的通信质量。
如上所述，不仅在移动台停止不动或缓慢地移动时，而且在移动台快速地移动、且输入的无线波的方向剧烈地改变时，本发明都能自适应地改变接收定向性(以及发送定向性)，这改善了通信质量。
而且，本发明可实现能适应通信环境变化的发送/接收定向性的形成，在不增加发送无线波的功率的情况下实现最佳接收。在CDMA通信中，被分配了码的用户使用共同的频带，这样容易受到干扰。然而，进行通信时抑制场强能抑制无线波的干扰，这样可增加能够使用该频带通信的用户的数量(通信容量)。
本申请基于在1998年1月30日提交的、日本专利申请No. HEI 10-33744，其全部内容引用于此作为参考。产业上的实用性从上面的说明中显而易见，本发明的自适应阵列天线装置适用于移动无线通信，特别适用于使发送/接收定向性快速、精确地适应通信环境的改变。
权利要求
1.一种使用阵列天线的定向接收方法，包括以下步骤准备多个分集接收电路，所述多个分集接收电路具有不同的确定通信环境跟踪特性的参数值，并且能够更新所述参数值；把从构成所述阵列天线的多个天线元接收到的信号输入到所述多个分集接收电路中；操作所述分集接收电路的每一个，以便适应通信环境，输出接收信号；以及确定所述多个分集接收电路的输出的每一个的接收质量，并根据该确定的结果选择所述多个分集接收电路的输出中的一个作为接收信号。
2.一种使用阵列天线的定向接收方法，包括以下步骤准备多个分集接收电路，所述多个分集接收电路具有不同的确定通信环境跟踪特性的参数初始值，并且能够更新所述参数值；把从构成所述阵列天线的多个天线元接收到的信号输入到所述多个分集接收电路中；操作所述分集接收电路的每一个，以便适应通信环境，输出接收信号；确定所述多个分集接收电路的输出的每一个的接收质量，并根据该确定的结果选择所述多个分集接收电路的输出中的一个作为接收信号；以及根据其输出已被选中作为接收信号的分集接收电路的所述参数值来更新其它分集接收电路的所述参数值。
3.如权利要求2所述的使用阵列天线的定向接收方法，其中，根据其输出已被选中作为接收信号的分集接收电路的所述参数值、来更新其它分集接收电路的所述参数值的步骤包括以下步骤获得满足关系式μA＜μ1＜μB的μA和μB，这里μ1是基本参数值；以及设定所述μA和μB中的至少一个作为另一分集接收电路的所述参数值。
4.一种使用阵列天线的定向接收方法，包括以下步骤准备至少两个分集接收电路，所述分集接收电路具有不同的确定通信环境跟踪特性的参数初始值，并且能够更新所述参数值；把至少两个所述分集接收电路划分成一些具有较高通信环境跟踪性能的电路、和另一些具有较低通信环境跟踪性能的电路，并只操作具有较高通信环境跟踪性能的分集接收电路；把由构成所述阵列天线的多个天线元接收到的信号输入到至少两个所述分集接收电路中；操作所述具有较高通信环境跟踪性能的分集接收电路，以便适应通信环境，输出接收信号；以及检测所述参数的变化已经收敛于一个预定的范围内，作为所述具有较高通信环境跟踪性能的分集接收电路的结果，以便适应通信环境，并获得该已经收敛的所述参数值；根据所述已收敛的参数值，在所述没有操作的、具有较低通信环境跟踪性能的分集接收电路中设定参数初始值，并启动该分集接收电路的操作；以及确定至少两个所述正在操作的分集接收电路的输出的每个的接收质量，并根据确定结果选择所述多个分集接收电路的输出中的一个作为接收信号。
5.如权利要求4所述的使用阵列天线的定向接收方法，其中，根据所述已收敛的参数值在所述没有操作的、具有较低通信环境跟踪性能的分集接收电路中设定参数初始值并启动该分集接收电路的操作的步骤包括以下步骤获得满足关系式μC＜μ2＜μD的μC和μD，这里μ2是基本参数值；以及把所述μC和μD中的至少一个设为没有操作的、具有较低通信环境跟踪性能的分集接收电路的所述参数值。
6.一种使用自适应阵列天线的定向接收方法，包括以下步骤自适应地操作通信跟踪性能不同的多个分集接收电路中的每一个，以便适应通信环境，从并行的分集电路输出接收信号，并从那些接收信号中选择接收质量最好的一个；以及每次进行所述选择时，根据被选中的分集接收电路的环境跟踪性能，改变未被选中的分集接收电路的通信环境跟踪性能，并再次选择所述多个分集接收电路的输出的每个。
7.一种使用自适应阵列天线的定向接收方法，包括以下步骤把由构成所述阵列天线的多个天线元接收到的信号输入到多个分集接收电路的每一个中，所述多个分集接收电路能够用加权系数乘以由构成所述阵列天线的多个天线元接收到的信号，然后对那些信号进行组合以执行定向接收，逐步更新所述加权系数，使用预定的参数值来控制每步的所述加权系数的变化量，并且其中，将不同的值设定为所述参数；操作所述多个分集接收电路的每一个，以便适应通信环境，输出接收信号；选择所述多个分集接收电路的输出中的一个作为接收信号；每次进行所述选择时，把接近于其输出已被选中作为接收信号的分集接收电路中的所述参数值设为其它未被选中的分集接收电路的所述参数值，并且由此根据被选中的分集接收电路的通信环境跟踪性能来改变未被选中的分集接收电路的通信环境跟踪性能；以及重新选择所述多个分集接收电路的输出中的一个作为接收信号。
8.一种使用自适应阵列天线的定向接收方法，包括以下步骤准备多个分集接收电路，所述多个分集接收电路能够用加权系数乘以由构成所述阵列天线的多个天线元接收到的信号，然后对那些信号进行组合以执行定向接收，逐步更新所述加权系数，并按照预定的参数值来控制每步中所述加权系数的变化量；在高通信环境跟踪性能的操作条件下，操作所述多个分集接收电路中的一个，并且由此把跟踪所述通信环境所必须的所述参数值收敛到预定的范围内；在其它分集接收电路中的所述参数中设定接近于已收敛的参数值的值，使所述其它分集接收电路执行接收操作，并选择所述多个并行操作的分集接收电路的输出中的一个；每次进行所述选择时，把接近于其输出已被选中作为接收信号的分集接收电路中的所述参数值的值设为其它未被选中的分集接收电路的所述参数值，并且由此根据被选中的分集接收电路中的通信环境跟踪性能来改变未被选中的分集接收电路的通信环境跟踪性能；以及重新选择所述多个分集接收电路的输出中的一个作为接收信号。
9.一种CDMA通信中的干扰控制方法，它使用如权利要求6所述的、使用自适应阵列天线的定向接收方法，通过接收从移动台发出的基带扩展信号，来控制发送无线波的场强并减少相同频带的信号之间的干扰。
10.一种使用自适应阵列天线的定向接收方法，包括执行定向接收和执行定向性发送的步骤，其中，所述执行定向接收的步骤包括以下步骤把由构成所述自适应阵列天线的多个天线元接收到的信号输入到多个分集接收电路中的每一个，所述多个分集接收电路能够用加权系数乘以由构成所述阵列天线的多个天线元所接收到的信号，然后对那些信号进行组合以执行定向接收，逐步更新所述加权系数，并按照预定的参数值来控制每步的所述加权系数的变化量，并且其中，将不同的值设为所述参数；操作所述多个分集接收电路的每一个，以便适应通信环境，输出接收信号；确定所述多个分集接收电路的输出的每一个的接收质量，并根据确定的结果选择所述多个分集接收电路的输出中的一个作为接收信号；以及根据其输出已被选中作为接收信号的分集接收电路中的所述参数值，更新其它分集接收电路的所述参数，以及所述执行定向性发送的步骤包括以下步骤准备用于形成发送定向性的、与其输出已被选中作为接收信号的所述定向接收电路中的所述加权系数的值相同的加权系数；以及用所述用于形成发送定向性的加权系数乘以要从构成所述自适应阵列天线的多个天线元发送的信号，并控制幅度和相位；
11.一种自适应阵列天线装置，包括多个天线元；以及至少一个定向接收电路，用于从通过多个路径输入的无线波中只选择性地接收那些经过特定路径的无线波，其中，所述定向接收电路包括多个通信环境跟踪性能不同的分集接收电路，包括乘法电路，用于用加权系数乘以由所述多个天线元接收到的信号；加法电路，用于对所述乘法电路的输出进行组合；误差检测电路，用于检测上述加法电路的输出与控制目标值之间的误差；更新电路，用于逐步更新所述加权系数，以便可以减小所述误差；以及选择器，用于选择从所述多个分集接收电路并行输出的信号中的一个。
12.一种自适应阵列天线装置，包括多个天线元；以及定向接收电路，用于从通过多个路径输入的无线波中只选择性地接收那些经过特定路径的无线波，其中，所述定向接收电路包括多个通信环境跟踪性能不同的分集接收电路，其每个都包括乘法电路，用于用加权系数乘以由所述多个天线元接收到的信号；加法电路，用于对所述乘法电路的输出进行组合；误差检测电路，用于检测上述加法电路的输出与控制目标值之间的误差；更新电路，用于逐步更新所述加权系数，以便可以减小所述误差；选择器，用于选择从所述多个分集接收电路并行输出的信号中的一个；以及控制电路，用于在所述选择器每次进行选择时，根据被选中的分集接收电路的通信环境跟踪性能来改变其它分集接收电路的通信环境跟踪性能。
13.如权利要求12所述的自适应阵列天线装置，其中，所述控制电路通过改变所述加权系数的每步的更新量来改变所述其它分集接收电路的通信环境跟踪性能。
14.如权利要求13所述的自适应阵列天线装置，其中，所述加权系数的每步的更新量由确定预定的参数值而唯一限定，并且所述控制电路得出满足关系式μA＜μ1＜μB的μA和μB，这里μ1是所述被选中的分集接收电路的所述参数值，在所述其它分集接收电路中设定μA和μB，并改变它们的环境跟踪性能。
15.一种自适应阵列天线装置，包括多个天线元；以及至少一个定向接收电路，用于从通过多个路径输入的无线波中只选择性地接收那些经过特定路径的无线波，其中，所述定向接收电路的每一个都包括多个通信环境跟踪性能不同的分集接收电路，包括；乘法电路，用于用加权系数乘以由所述多个天线元接收到的信号；加法电路，用于对所述乘法电路的输出进行组合；误差检测电路，用于检测上述加法电路的输出与控制目标值之间的误差；更新电路，用于逐步更新所述加权系数，以便可以减小所述误差，其中，所述加权系数的每步的更新量由确定预定的参数值而唯一限定；选择器，用于选择从所述多个分集接收电路并行输出的信号中的一个；以及控制电路，如果所述加权系数还未收敛，则操作具有适于快速收敛加权系数的跟踪性能的分集接收电路，把其它分集接收电路置于非操作状态，然后，当所述加权系数收敛后，把根据操作中的分集接收电路的参数值确定的值设为所述其它非操作的分集接收电路的所述参数，启动所述其它分集接收电路的操作，并且，在每次所述选择器进行选择时，根据被选中的分集接收电路的参数值，更新其它未被选中的分集接收电路的参数值。
16.如权利要求15所述的自适应阵列天线装置，其中，所述控制电路得出满足关系式μA＜μ1＜μB的μA和μB，这里μ1是所述被选中的分集接收电路的所述参数，把μA和μB设为所述其它分集接收电路的参数值，并改变它们的环境跟踪性能。
17.一种自适应阵列天线装置，包括多个天线元；多个定向接收电路，用于从通过多个路径输入的无线波中，只选择性地接收那些经过了特定路径的无线波；以及组合电路，用于按照RAKE系统，对所述多个定向接收电路的接收输出进行组合，其中，所述多个定向接收电路中的每一个包括多个通信环境跟踪性能不同的分集接收电路，包括乘法电路，用于用加权系数乘以由所述多个天线元接收到的信号；加法电路，用于对所述乘法电路的输出进行组合；误差检测电路，用于检测上述加法电路的输出和控制目标值之间的误差；更新电路，用于逐步更新所述加权系数，以便可以减小所述误差；选择器，用于选择从所述多个分集接收电路并行输出的信号中的一个；以及控制电路，用于在所述选择器每次进行选择时，根据被选中的分集接收电路的通信环境跟踪性能来改变其它分集接收电路的通信环境跟踪性能。
18.如权利要求12所述的自适应阵列天线装置，还包括定向性形成电路，它使用与所述被选中的分集接收电路中的所述加权系数相同的加权系数，向发送信号提供定向性。
19.如权利要求12所述的自适应阵列天线装置，还包括补偿电路，用于根据发送和接收频率之差来补偿所述被选中的分集接收电路中的所述加权系数；以及定向性形成电路，它使用由上述补偿电路补偿过的加权系数来向发送信号提供定向性。
20.一种CDMA通信装置，使用如权利要求12所述的自适应阵列天线装置，对基带扩展信号进行接收处理。
21.一种基站装置，使用如权利要求18所述的自适应阵列天线装置，对从/向移动体接收/发送的基带扩展信号进行接收处理或发送处理。
22.一种使用自适应阵列天线的定向接收方法，包括以下步骤把由构成所述自适应阵列天线的多个天线元接收到的信号输入到多个分集接收电路中的每一个，所述多个分集接收电路能够用加权系数乘以由构成所述阵列天线的多个天线元接收到的信号，然后对那些信号进行组合以执行定向接收，逐步更新所述加权系数，使用预定的参数值来控制每步的所述加权系数的变化量，并且其中，把不同的值设为所述参数；操作所述分集接收电路的每一个，以便适应通信环境，输出接收信号；选择所述多个分集接收电路的输出中的一个作为接收信号；在每次进行所述选择时，把其输出已被选中作为接收信号的被选中的分集接收电路中的所述加权系数值设为其它未被选中的分集接收电路的加权系数值，并把接近于其输出已被选中作为接收信号的分集接收电路的所述参数值的值设为其它未被选中的分集接收电路的所述参数值；以及重新选择所述多个分集接收电路的输出中的一个作为接收信号。
23.一种使用自适应阵列天线的定向接收方法，包括以下步骤准备多个分集接收电路，所述多个分集接收电路能够用加权系数乘以由构成所述阵列天线的多个天线元接收到的信号，然后对那些信号进行组合以执行定向接收，逐步更新所述加权系数，并且使用预定的参数值来控制每步的所述加权系数的变化量；在高通信环境跟踪性能的操作条件下操作所述多个分集接收电路中的一个，并且由此把跟踪所述通信环境所必要的所述加权系数和所述参数值收敛到预定的范围内；把已经收敛的所述加权系数值设为其它分集接收电路的加权系数，在其它分集接收电路中的所述参数中设定一个接近于所述已收敛的参数值的值，使所述其它分集接收电路执行接收操作，并选择并行操作的所述多个分集接收电路的输出中的一个；在每次进行所述选择时，把其输出已被选中作为接收信号的分集接收电路中的所述加权系数设为其它分集接收电路的加权系数，并把接近于所述被选中的分集接收电路中的所述参数值的值设为其它未被选中的分集接收电路的所述参数；以及重新选择所述多个分集接收电路的输出中的一个作为接收信号。
24.一种自适应阵列天线装置，包括多个天线元；以及定向接收电路，用于从通过多个路径输入的无线波中只选择性地接收那些经过特定路径的无线波，其中，所述定向接收电路包括多个通信环境跟踪性能不同的分集接收电路，包括乘法电路，用于用加权系数乘以由所述多个天线元接收到的信号；加法电路，用于对所述乘法电路的输出进行组合；误差检测电路，用于检测上述加法电路的输出和控制目标值之间的误差；更新电路，用于逐步更新所述加权系数，以便可以减小所述误差；选择器，用于选择从所述多个分集接收电路并行输出的信号中的一个；以及控制电路，用于在所述选择器每次进行选择时，根据被选中的分集接收电路的通信环境跟踪性能，改变其它分集接收电路的通信环境跟踪性能，其中，所述控制电路不仅把被选中的分集接收电路的所述加权系数设为其它分集接收电路的加权系数，而且还通过改变所述加权系数的每步的更新量来改变所述其它分集接收电路的通信环境跟踪性能。
25.一种自适应阵列天线装置，包括多个天线元；以及至少一个定向接收电路，用于从通过多个路径输入的无线波中只选择性地接收那些经过特定路径的无线波；其中，所述定向接收电路包括多个通信环境跟踪性能互不相同的分集接收电路，包括乘法电路，用于用加权系数乘以由所述多个天线元接收到的信号；加法电路，用于对所述乘法电路的输出进行组合；误差检测电路，用于检测上述加法电路的输出与控制目标值之间的误差；更新电路，用于逐步更新所述加权系数，以便可以减小所述误差，其中，所述加权系数的每步的更新量由确定预定的参数值而唯一限定；选择器，用于选择从所述多个分集接收电路并行输出的信号中的一个；以及控制电路，如果所述加权系数还没有收敛，则操作一个具有适于快速收敛加权系数的跟踪性能的分集接收电路，把其它分集接收电路置于非操作状态，然后，在所述加权系数和所述参数已经收敛以后，在所述其它非操作的分集接收电路中设定所述已收敛的加权系数，把根据所述已收敛的参数值而确定的值设为所述其它分集接收电路的参数，启动所述其它分集接收电路的操作，并且在所述选择器每次进行选择时，根据被选中的分集接收电路的所述加权系数和所述参数值来更新其它未被选中的分集接收电路的加权系数值和参数值。
全文摘要
当使用自适应阵列天线装置进行定向接收时,对接收使用多个通信环境跟踪性能不同的分集接收电路,并选择具有最好接收质量的接收输出。最好是在选择器每次进行选择时,根据被选中的分集接收电路的环境跟踪性能,动态地改变其它未被选中的分集接收电路的环境跟踪性能。
文档编号H01Q3/24GK1256032SQ9980009
公开日2000年6月7日 申请日期1999年1月26日 优先权日1998年1月30日
发明者井手美奈子, 二木贞树, 平松胜彦, 行友英记 申请人:松下电器产业株式会社