专利名称：具有自适应更新权重的自适应天线接收装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种自适应天线接收装置。更具体地说，本发明涉及这样一种能够接收作为带有自适应控制权重的多波束信号的CDMA(码分多址)信号的自适应天线接收装置。
图1显示出了一种自适应天线接收装置的第一个传统实例的电路结构。参考图1，这种自适应天线接收装置的第一个传统实例由路径检测部分200和接收及解调部分100组成。CDMA信号被阵列天线接收到(未示出)。以下将阵列天线中的各个天线所接收到的CDMA成份都称为是一个天线对应的多路扩频信号。路径检测部分200从这些天线对应的多路扩频信号中检测出多个路径中各路径的定时。接收及解调部分100在检测出来的各路径定时上对各个路径执行天线对应的多路扩频信号的解扩操作，从所解扩的信号中自适应地为各个路径形成一个定向波束信号，并且合成这些定向波束信号以产生一个解调信号。
路径检测部分200由滑动相关单元201、延时概貌发生部分202、延时概貌合成部分203以及路径定时检测部分204组成。
滑动相关单元201在码片周期为1/NR(NR是一个正整数)的分辨率的多个码片上执行天线对应的扩频信号的解扩操作，并且输出解扩信号的序列。延时概貌发生部分202为各个天线对从滑动相关单元201输出的解扩信号序列以同相的方式进行矢量平均，从而计算信号电平(幅度或功率)，并且在一个可选的预定时间周期内执行取平均操作。这样，天线对应的延时概貌发生部分202就为各个天线平均的生成了在预定时间周期内天线对应的延时概貌。
延时概貌合成部分203将天线对应的延时概貌合成起来以产生一个延时概貌。路径定时检测部分204从延时概貌中检测出多个路径定时以及将该路径时刻使用在接收及解调部分100中。路径定时检测部分204从延时概貌中按照顺序选择出具有较大电平的路径的定时，同时一般采用0.75至1个码片的路径选择间隔。
接收及解调部分100由相应于多路径中的路径数目的L个(L是一个正整数)路径接收部分(#1至#L)110-1至110-L、合成单元120、确定单元130、开关140、以及减法器150组成。路径(#1至#L)接收部分110-1至110-L具有相同的结构并且执行相同的操作。因此，以下只对路径(#i)接收部分110-i(1≤i≤L)的电路结构和操作作出说明。路径(#i)接收部分110-i由相关单元111-i、波束形成器112-i、收集(rake)合成及加权部分113-i、规一化部分114-i、乘法器115-i以及天线权重自适应控制部分116-i组成。
相关单元111-i在由路径定时检测部分204检测的路径定时上对与天线对应的扩频信号执行解扩操作。波束形成器112-i通过使用特定于用户并且自适应生成的天线权重接收具有天线定向性的相关单元111-i的输出，并且输出一个与路径相对应的定向波束信号。收集合成及加权部分113-i对与路径相对应的定向波束信号执行加权操作以校正相位变化。收集合成及加权部分113-i还在路径合成至最大化(最大比率的合成)之后为SINR(所需信号功率与干扰噪声功率之比)执行加权操作。
合成单元120将收集合成及加权部分113-1至113-L的输出相加以用于路径合成并且输出一个高质量的解调信号。确定单元130从解调信号中确定出一个具有高传输可能性的传输信号。开关140执行切换操作，以在当有已知参考信号存在时利用已知的参考信号作为参考信号，当没有任何已知参考信号时利用确定单元130的输出作为参考信号。减法器150从参考信号中减去解调信号并且生成一个误差信号。将减法器150所产生的误差信号分别分配给路径(#1到#L)接收部分110-1至110-L。
规一化部分114-i对由收集合成及加权部分113-i评估出来的信道估计信号执行规一化操作。这里，也可以省略规一化部分114-i以减少计算量。乘法器115-i将误差信号与经校正的信道估计信号相乘。
天线权重自适应控制部分116-i利用相关单元111-i和乘法器115-i的输出而自适应地更新天线的权重。在天线权重自适应控制部分116-i通常使用最小均方差(MMSE)控制。在MMSE控制中，定向性是针对所需用户信号并且进行该控制以使SINR最大化。作为使用确定误差信号的自适应更新算法，已知的有LMS(最小均方)算法和RLS(递归最小二乘法)算法。
在图1所示的自适应天线接收装置的第一个现有例子中，从阵列天线至定向波束信号直接地对和天线对应的接收信号执行加权及合成操作。但是，在这种电路结构中，波束的形成并不在路径检测部分200中得到执行。因此，就不能执行路径检测以利用天线增益。这样就会出现一个问题，即，当天线数目增加时，路径检测特性将会下降。
图2显示了作为多波束系统的自适应天线接收装置的第二个现有例子的电路结构。参考图2，自适应天线接收装置的第二个现有例子是由多波束形成器301、路径检测及波束选择部分400以及接收及解调部分300组成。
多波束形成器301接收由阵列天线(未示出)接收到的作为CDMA信号的天线对应的多路扩频信号，并且输出与波束对应的扩频信号以作为多路波束信号。路径检测及波束选择部分400接收与该波束对应的扩频信号，并且检测多路径中路径的定时，同时按照顺序选择一个与波束对应的扩频信号。接收及解调部分300选择与波束对应的扩频信号中的一个，在检测出来的路径定时上对所选定的波不对应的扩频信号执行解扩操作以产生一个对应于路径的信号，并且为各个路径对路径对应的信号执行加权和合成操作以输出一个解调信号。
多波束形成器301接收天线对应的扩频信号以作为一个多波束信号，并且为各个波束输出与波束对应的扩频信号。为了减少多路波束系统中的计算量，多波束形成器301通常被安排在用于各个用户的解扩操作之前，并且对一个多路信号(在该信号中，来自所有用户的信号被多路复用)执行多路波束接收操作。利用此举，对每个用户的计算量就可被大大缩减。
路径检测及波束选择部分400由滑动相关单元401、延时概貌发生部分402、路径定时检测部分403以及路径定时检测部分404组成。
滑动相关单元401在分辨率为1/NR码片周期的(NR是一个正整数)的多个码片上对与波束对应的扩频信号执行解扩操作，并且输出已解扩信号的序列。延时概貌发生部分402对来自于滑动关联单元401的各个波束的解扩信号序列以同相的方式进行矢量平均，从而计算出信号电平(幅度或功率)，并且在一个可选的预定时间周期内执行平均。这样，可以得到波不对应的延时概貌。
路径定时检测部分403从与波束对应的延时概貌中为各个波束独立地检测出多个波不对应的路径定时。通常执行路径定时检测以从波不对应的延时概貌中按照顺序选择出具有较大电平的路径的定时，同时一般采用0.75至1个码片的路径选择间隔。路径定时检测部分404采集由路径定时检测部分403检测出来的波不对应的路径定时，从采集到的波不对应的路径定时中选择出具有多个较大电平的路径定时，并且输出多套选定的路径定时以及选定路径定时的波束号。
接收及解调部分300由用于多个路径的L个路径(#1至#L)接收部分310-1至310-L以及合成单元320组成。路径(#1至#L)接收部分310-1至310-L具有相同的电路结构并且执行相同的操作。因此，以下只对路径接收部分310-i(1≤i≤L)作出说明。路径接收部分310-i由开关311-i、相关单元312-i、以及收集合成及加权部分313-i组成。
开关311-i根据从波束/路径定时检测部分404输出的波束号执行切换操作，以从多个波不对应的扩频信号中选择出一个信号。相关单元312-i在由路径定时检测部分404选择出的路径定时上对选定的扩频信号执行解扩操作。
收集合成及加权部分313-i对相关单元311-i的输出执行加权操作以校正相位变化。收集合成及加权部分313-i还在路径合成以至最大化(最大比合成)之后对SINR执行加权操作。合成单元32将收集合成及加权部分313-1至313-L的输出相加起来以用于路径合成，并且输出一个高质量的解调信号。
在如上上述的电路结构的自适应天线接收装置中，路径检测及波束选择部分400利用由多路径波束形成器301所形成的与波束对应的扩频信号来执行路径检测。因此，即使当天线数目较大时，其路径检测特性也决不会降低。
但是，在图1所示的自适应天线接收装置的第一现有例子中，波束的形成并不是在路径检测部分200中实现的。因此，就不能实现路径检测以利用天线增益。为此，当天线数目较大时，路径检测特性就会下降。另外，路径检测部分200也不能在路径定时检测的同时使用在接收及解调部分100的波束形成器112-1至112-L中的初始天线权重。
另外，图2所示的自适应天线接收装置的第二个现有例子可以解决上述问题。但是，在这种结构中，接收及解调部分300对从多波束形成器301输出的波不对应的扩频信号进行处理。因此，自适应波束的形成不能在其中接收SINR为最大化的情况下收到，这与图1所示的直接接收到的对应于天线信号的接收及解调部分100不同。
联系到上述说明，在日本未决专利申请(JP-A-Heisei 11-266180)中揭示出了一种无线基站的阵列天线系统。在这种用于CDMA移动通信的无线基站的阵列天线系统中，波束形成器(12)对阵列天线(11)的多个天线单元所接收到的多路径信号执行波束形成操作以形成多个波束(B1至B4)，这些波束被提供给解扩/延时调整部分(指状部分)(131至13k)，这些指状部分被提供给多路径中的各个路径。每个指状部分对多个波束中相应的一个执行解扩操作。波束选择器(15)从全部路径的所有波束中选择出具有较大信号成分的一个。合成部分(17)将选择出的解扩信号与权重结合起来，以及确定部分(18)则根据此合成信号来识别数据。搜索器测量多路径信号之间的时间间隔，并且将解扩操作开始定时和延时时间信号提供给用于多路径中各个路径的解扩/延时调整部分。
在日本未决专利申请(JP-P2000-31874A)中还揭示出了一种自适应阵列分集接收机。在该参考文献中，接收电路对从多个天线输出的各个接收信号进行相位检查，并且根据接收信号的相位或者接收信号相位之间的时间差值输出相位基带信号。当没有干扰和噪声以及失真时，相位误差检测部分从相位基带信号中减去理想码元点的半个相位，并且将相位误差与标记一起输出给理想符号点的一半。绝对值计算部分输出各个相位误差与标记的绝对值以作为用于各个分支的相位误差。权重计算部分根据各个接收信号而输出权重。加权部分进行加权并将各个分支的相位误差与权重相加起来。第一合成部分将经过加权部分加权的各个分支的相位误差相加并合成起来，并且对理想码元点的一半的各个点将第一合成相位误差输出给理想码元点的一半。第二合成部分将权重相加、从权重中减去第一合成相位误差、并且将第二合成相位误差输出给理想码元点的剩余一半以用于剩余一半的各个理想码元点。理想符号点的剩余一半与理想码元点的前一半具有π弧度的相位差。确定部分确定与第一和第二合成相位误差中最小的一个相对应的理想码元点，并且输出与已确定的理想码元点相对应的代码以作为解调的数据。权重计算部分根据各个接收信号的接收信号强度、与参考数据相对应的理想码元点的第一或第二合成相位误差、以及与参考数据相对应的理想码元点的各个分支相位误差来更新合成的权重。参考数据是包含在解调数据或来自上述确定部分的传输信号当中的已知数据。
日本未决专利申请(JP-P2000-91833A)中还揭示了一种阵列天线接收装置。在这个参考文献中，阵列天线接收装置给由多个并行天线单元接收到并提供可选的幅度以及相位旋转的信号，从而形成所需的天线方向图。模拟波束形成器输入各个天线单元的输出信号并将波束合成，以使相邻输出波束之间的相位差为一个恒定值，该值是根据所选的输出波束而被确定的。多个接收机将波束形成器的各个输出信号转换成数字信号。相位校正部分将数字信号转换成这样一种数字信号，即，其相位校正量被赋予各个接收机的输出信号，从而使天线单元之间的相位差为一个恒定值。相位校正部分由计算部分和多个相位旋转部分组成。计算部分将相邻波束之间的数字信号相乘，并从乘积结果中减去上述恒定值以确定相位校正量，并且将相位校正量与从随后相邻的波束之间的数字信号中确定的相位校正量相加起来。除了用一个信号作为参考以外，多个相位旋转部分将数字信号的相位转动相位校正量。
日本未决专利申请(JP-P2001-36451A)还揭示出了一种在CDMA蜂窝系统中使用的路径搜索电路。在这个参考文献中，路径搜索电路由含有多个单元的天线部分组成。多个无线接收部分对天线部分各个单元所接收到的射频信号进行频率转换以使其变成一个基带信号。模—数转换器将各个基带信号转换成数字数据。多个相关计算部分计算基带信号与接收端上的已知信号之间的互相关性，并且输出相关信号。加权平均计算部分根据特定的加权系数对从相关计算部分输出的相关信号进行加权和相加操作，并且执行预定次数的取平均操作。相关峰值检测部分从经过加权和取平均操作之后的相关信号中检测出一个或多个峰值以作为从加权和取平均部分输出的一个延时概貌，并且输出与检测到的峰值相对应的接收定时和接收电平以作为接收路径的接收定时和接收电平。加权控制单元通过控制加权系数来设定天线部分的定向性，并且产生多个加权系数以形成一组天线指向，从而将作为通信末端的移动终端所处的扇区分割开。
在日本专利No.2,914,445中还揭示出了一种CDMA自适应接收装置。在该参考文献中，CDMA自适应接收装置由一套加权及合成部分、以及每个用户的权重控制部分和一个误差生成部分组成。加权及合成部分对应于接收码分多址信号的N个天线的各个输入执行加权及合成操作。权重控制部分为加权操作提供天线权重系数。误差生成部分利用信道估计信号和在与从加权及合成部分输出的接收信号的多路径中的M个路径相对应的定时上被解调出来的M个解调信号，为所需信号产生与各个路径相对应的M个误差信号，并且将误差信号合成起来以将其输出给权重控制部分。
在国际专利申请WO97/20400中还揭示出了一种分集式接收装置。在该文所述的这种分集式接收装置中，当在直接CDMA系统中传输的数据信号被接收到时，相关单元将针对每个分支对多个衰减接收波进行解扩。多个乘法器将解扩信号与权重系数相乘起来。这种分集式接收装置由一个识别部分以及一个权重系数计算部分组成。前者用于还原数据信号，后者则能够利用从输入信号至识别部分中获得的识别误差信号以及将识别部分的输出信号作为反馈数据以对权重系数进行控制。
本发明的另一个目的是提供一种自适应天线接收装置，在这种装置中可以实现优良的路径检测特性和接收解调特性。
根据本发明的一个方面所述，一种自适应天线接收装置包括多波束形成器以及接收及解调部分。多波束形成器由用户共用，它用于将阵列天线中各个天线所接收到的天线对应的扩频信号转换成与波束对应的扩频信号。接收及解调部分被提供用于其中一个用户。接收及解调部分在路径定时上从和波束对应的扩频信号产生与波束对应的相关信号，通过利用可以自适应更新的自适应权重对与波束对应的相关信号进行加权而产生路径信号，并且通过合成路径信号而为一个用户产生一个解调信号。
这里，多波束形成器也可包括多组形成器乘法器和形成器合成电路。多组形成器乘法器被分别提供用于阵列天线的波束方向图。各个组中的每个乘法器都将一个与天线对应的扩频信号与一个预定的波束权重相乘以生成经过波束加权的扩频信号。各个形成器合成电路被提供给各组以合成该组中波束加权的扩频信号，从而产生一个与波束对应的扩频信号。
另外，接收及解调部分也可包括接收部分、接收合成单元以及误差信号发生部分。每个接收部分被提供用于一条路径。接收部分在来自波不对应的扩频信号的路径定时上产生波不对应的相关信号，通过利用自适应权重对与波束对应的相关信号进行加权以为路径产生一个路径信号，并且根据与波束对应的相关信号和误差信号对自适应权重进行更新。接收合成单元是为接收部分提供的，它用于合成来自接收部分的路径信号以输出解调信号。误差信号发生部分从解调信号或一个已知参考信号中产生误差信号以表示解调信号与来自一个用户的传输估计信号或者已知参考信号之间的差异，并且将误差信号分发给接收部分。
在这种情况下，误差信号发生部分可以包括一个确定部分、一个开关以及一个减法器。确定部分用于确定来自解调信号的传输估计信号。开关选择一个已知的参考信号和传输估计信号以作为参考信号。减法器通过从参考信号中减去解调信号以产生误差信号，并且将误差信号分发给各接收部分。
还有，接收部分也可包括一个相关单元、一个加权及合成部分、一个收集合成及加权部分、一个接收乘法器以及一个权重自适应控制部分。相关单元在路径定时上计算出与波束对应的扩频信号的相关性以产生波不对应的相关信号。加权及合成部分利用自适应权重对从相关单元输出的波不对应的相关信号进行加权，并且将经过加权的波不对应的相关信号合成起来以产生一个加权的路径信号。收集合成及加权部分对加权路径信号进行加权操作以校正相位变化来产生路径信号并且从加权路径信号中对信道估计信号进行估计。接收乘法器将误差信号与信道估计信号相乘起来。权重自适应控制部分根据波不对应的相关信号以及接收乘法器的输出对自适应权重进行更新。
在这种情况下，接收部分还可进一步包括一个规一化部分，它被置于收集合成及加权部分与接收乘法器之间，以对收集合成及加权部分所评估出来的信道估计信号执行规一化操作。接收乘法器将误差信号与用于代替信道估计信号的规一化部分的输出相乘。
另外，加权及合成部分也可以包括加权复共轭计算电路、加权乘法器以及加权及合成电路。加权复共轭计算电路计算自适应权重的复共轭。加权乘法器将波不对应的相关信号与自适应权重的复共轭相乘起来。加权及合成电路将各个加权乘法器的输出合成起来以产生加权路径信号。
收集合成及加权部分也可含信道估计部分、收集复共轭计算电路以及收集乘法器。信道估计部分对来自加权路径信号的信道估计信号进行估计。收集复共轭计算电路计算该信道估计信号的复共轭。收集乘法器将加权路径信号与信道估计信号的复共轭相乘起来以产生路径信号。
收集合成及加权部分还可包括信道估计部分、收集复共轭计算电路、第一收集乘法器、干扰功率估计部分、反相值计算部分以及第二收集乘法器。信道估计部分对来自加权路径信号的信道估计信号进行估计。收集复共轭计算电路计算该信道估计信号的复共轭。第一收集乘法器将加权路径信号与信道估计信号的复共轭相乘起来以产生路径信号。干扰功率估计部分从加权路径信号中计算出干扰功率。反相值计算部分计算出干扰功率的反相数值。第二收集乘法器将第一乘法器的输出与反相值计算部分的输出相乘。
自适应天线接收装置还可进一步包括一个路径检测部分，它用于从波不对应的扩频信号中检测出路径定时，并且将路径定时输出至接收部分。
在这种情况下，路径检测部分可以包括一个滑动相关单元、一个延时概貌发生部分、一个延时概貌合成部分以及一个路径定时检测部分。滑动相关单元在多个码片上对与波束对应的扩频信号执行解扩操作并且输出波不对应的解扩信号序列。延时概貌发生部分从波不对应的解扩信号序列中生成波不对应的延时概貌。延时概貌合成部分通过选择及合成一个或多个波不对应的延时概貌以产生一个延时概貌。路径定时检测部分从延时概貌中检测出路径定时并且将其输出给接收及解调部分。
权重自适应控制部分响应波束选择信号而设定自适应权重的初始数据。此时，自适应天线接收装置还可包括一个路径检测部分，它用于从上述波不对应的扩频信号中检测出上述路径定时以将其输出给所述接收部分，产生一个延时概貌并且从上述延时概貌和上述路径定时中生成上述波束选择信号，并将该信号输出给上述接收部分。
接收部分还可以包括一个正交多路波束组选择部分，一个相关单元，一个加权及合成部分，一个收集合成及加权部分，一个接收乘法器以及一个权重自适应控制部分。正交多路波束组选择部分响应波束选择信号而从波不对应的扩频信号中选出正交的信号，在波不对应的扩频信号中，正交的波不对应的扩频信号含有具备最大电平的波不对应的信号。相关单元在路径定时上计算出正交的波不对应的扩频信号的相关性，以生成波不对应的相关信号。加权及合成部分利用自适应权重对从相关单元输出的波不对应的相关信号进行加权并将各经过加权的波不对应的相关信号合成起来以生成加权的路径信号。收集合成及加权部分对加权的路径信号进行加权操作以校正相位变化，以产生路径信号并且评估来自于加权路径信号中的信道估计信号。接收乘法器将误差信号与信道估计信号相乘起来。权重自适应控制部分响应波束选择信号而设定自适应权重的初始数据，并且根据波不对应的相关信号以及接收乘法器的输出对自适应权重进行更新。
在这种情况下，自适应天线接收装置还可进一步包括一个路径检测部分，它用于从上述波不对应的扩频信号中检测出路径定时以将其输出给接收部分，产生延时概貌并且从延时概貌和路径定时中生成波束选择信号，并将其输出给接收部分。
在这种情况下，路径检测部分可以包括一个滑动相关单元、一个延时概貌发生部分、一个延时概貌合成部分、一个路径定时检测部分以及一个波束选择信号发生部分。滑动相关单元在多个码片上对与波束对应的扩频信号执行解扩操作，并且输出波不对应的解扩信号序列。延时概貌发生部分从波不对应的解扩信号序列中生成波不对应的延时概貌。延时概貌合成部分通过选择及合成一个或多个波不对应的延时概貌以产生延时概貌，并且输出延时概貌的电平。路径定时检测部分从延时概貌中检测出路径定时并且将其输出给接收及解调部分。波束选择信号发生部分响应来自路径定时检测部分的路径定时从延时概貌的电平中生成波束选择信号。
根据本发明的另一个方面所述，一种自适应天线接收装置包括多波束形成器、接收及解调部分以及路径检测部分。多波束形成器由用户共用，它用于将阵列天线中各个天线所接收到的天线对应的扩频信号转换成与波束对应的扩频信号。接收及解调部分被提供用于其中一个用户。接收及解调部分在来自于和波束对应的扩频信号的路径定时上产生与波束对应的相关信号，通过利用可以自适应更新的自适应权重对与波束对应的相关信号进行加权而产生路径信号，并且通过合成路径信号而为一个用户产生一个解调信号。路径检测部分从波不对应的扩频信号中检测出路径定时并且将路径定时输出给接收及解调部分。
根据本发明的另一个方面所述，一种自适应天线接收装置包括一个多波束形成器、多个接收及解调部分以及路径检测部分。多波束形成器由用户共用，它用于将阵列天线中各个天线所接收到的天线对应的扩频信号转换成与波束对应的扩频信号。接收及解调部分被提供用于多个用户。每个接收及解调部分都能够在来自与波束对应的扩频信号的路径定时上产生与波束对应的相关信号，通过利用可以自适应地更新的自适应权重对与波束对应的相关信号进行加权而产生路径信号，并且通过合成路径信号而为一个用户产生一个解调信号。自适应权重的初始数据响应于波束选择信号而设定。路径检测部分从波不对应的扩频信号中检测出路径定时以将其输出给接收及解调部分，产生一个延时概貌并且从该延时概貌和路径定时中产生波束选择信号以将其输出给接收部分。
图9是显示根据本发明第二个实施例的自适应天线接收装置的电路结构的框图；图10是显示本发明第二个实施例中的延时概貌发生部分的电路结构的框图；图11是显示出了根据本发明第三个实施例的自适应天线接收装置的电路结构的框图；以及图12是显示本发明第三个实施例中的正交多路波束组选择部分的电路结构的框图。
优选实施例的说明接下来将参考附图对本发明所述的自适应天线接收装置进行说明。
图3显示的是根据本发明第一个实施例的自适应天线接收装置的电路结构的框图。参考图3，根据本发明第一个实施例的这种自适应天线接收装置具有这样一种电路结构，即，多波束形成器1的所有输出都在解扩操作之后被加权及合成，其目的是为了实现与现有例子中的多路波束系统相同的效果。
为了达到这个目的，根据本发明第一个实施例的自适应天线接收装置由用于所有用户的多波束形成器1和分别提供给用户使用的接收及解调部分2组成。当CDMA(码分多址)信号被阵列天线(未示出)中的各个天线接收到之后，多路形成器1接收天线对应的扩频信号，以输出波不对应的多个扩频信号的一个多路波束信号。各个天线对应的扩频信号都是一个用于每个天线的扩频信号，而且各个波不对应的扩频信号都是一个用于阵列天线中的每个波束或者每个波束方向图的扩频信号。接收及解调部分2接收波不对应的扩频信号、在各个路径定时上执行相关计算或解扩操作，并且通过一个加权及合成操作而输出一个解调信号。
多波束形成器1将天线对应的扩频信号接收并转换成波不对应的扩频信号以作为多波束信号。通常，为了减少多波束系统中的计算量，多波束形成器1被安排在用于所有用户的解扩操作之前，并且对其中来自所有用户的信号被多路复用的CDMA信号的扩频信号进行公共的多路波束信号接收操作。利用此举，就可以大大地减小每个用户的计算量。
用于每个用户的接收及解调部分2由用于多路传播路径(未示出)中的各个路径的L个(L是一个正整数)路径接收部分(#1至#L)3-1至3-L、合成单元4、确定单元5、开关6、以及减法器7组成。
路径(#1至#L)接收部分3-1至3-L具有相同的电路结构并且进行相同的操作。因此，以下只对路径接收部分3-i(1≤i≤L)作出说明。路径接收部分3-i由相关单元31-i、加权及合成部分32-i、收集合成及加权部分33-i、规一化部分34-i、乘法器35-i以及权重自适应控制部分36-i组成。
相关单元31-i在一个路径定时上对与波束对应的扩频信号执行解扩操作以产生波不对应的相关信号，即，利用扩频码计算出波不对应的扩频信号的相关性以产生波不对应的相关信号。
在第一个实施例中，相关单元31-1至31-L位于多路形成器1与加权及合成部分32-1至32-L之间。但是，由于它们是线性连续组合的，所以它们将按照与图1所示自适应天线接收装置的第一个现有例子中的波束形成器的操作相同的方式进行操作。
加权及合成部分32-i利用特定于用户并且自适应的控制的权重对从相关单元31-i输出的波不对应的相关信号进行加权及合成。
收集合成及加权部分33-i为路径#i对自适应加权及合成部分32-i的输出执行加权操作以校正相位变化。此时，收集合成及加权部分33-i还在路径合成至最大化(最大比合成)之后为SINR执行加权操作。另外，收集合成及加权部分33-i还对传输路径进行估计以产生一个信道估计信号。
合成单元4将收集合成及加权部分33-1至33-L的输出相加或合成起来以执行路径合成，并且输出一个高质量的解调信号。确定单元5从解调信号中确定出一个具有高传输可能性的传输信号(即，将从用户发出的传输信号)。开关6在当有已知参考信号存在时利用已知的参考信号作为参考信号，当没有任何已知参考信号时则利用确定单元5的输出作为参考信号。减法器7从参考信号中减去解调信号以生成一个误差信号。减法器7所产生的误差信号被分别分配给路径(#1至#L)接收部分3-1至3-L。
规一化部分34-i对由收集合成及加权部分33-i评估出来的信道估计信号执行规一化操作。这里，也可以省略规一化部分34-i以减少计算量。
乘法器35-i将误差信号与规一化的信道估计信号相乘起来。权重自适应控制部分36-i利用来自相关单元31-i的波不对应的相关信号以及乘法器35-i的输出而自适应地更新权重。在权重自适应控制部分36-i中通常使用最小均方差(MMSE)控制，以使所需用户信号的接收SINR达到最大化。权重自适应控制部分36-i的操作与图1所示自适应天线接收装置的第一个现有例子中的天线权重自适应控制部分的操作基本相同。它们唯一的区别在于所加权的及合成的信号是天线对应的信号或是波不对应的信号。
诸如LMS(最小均方)和RLS(递归最小二乘法)之类的算法都被认为是使用确定误差信号的自适应更新算法。在本实施例中，可以采用这些自适应更新算法中的任意一个算法。在图3所示的电路结构中，确定误差信号是在路径合成之后利用信号而被检测出来的。但是，也可以使用在路径合成之前对每个路径进行检测的方法。
另外，已经研究出一种通过执行自适应控制以对各个公共路径进行加权操作的方法。这种对电路结构的修改方案与本发明的共同之处在于，它对确定误差信号进行了相位变化的反相校正，而这正是本发明第一个实施例的一个特征。本发明可被应用于这种修改方案之中。这种修改方案的电路结构在日本未决专利申请(JP-A-Heisei 11-055216)中得到了说明。
图4是显示图3所示多波束形成器1的电路结构的框图。在图4中，多波束形成器1由M×N(M和N都是正整数)个乘法器21-1-1至21-1-N、21-2-1至21-2-N、21-M-1至21-M-N以及M个合成单元22-1至22-M组成。各个乘法器21-1-1至21-1-N、21-2-1至21-2-N、21-M-1至21-M-N都利用一个相应的波束权重对相应的一个与天线对应的扩频信号执行加权操作。M个合成单元22-1至22-M中的每个单元都将乘法器21-1-1至21-1-N、21-2-1至21-2-N或21-M-1至21-M-N的N个输出累加起来。这样，产生了多个与波束对应的扩频信号。
图5A和5B显示出了图3所示多波束形成器1的波束方向图的例子。图5A显示了其六个天线排列成直线的天线结构中的六波束正交多波束方向图，图5B显示了12个波束的方向图，在该方向图中在图5A所示各波束之间增加一个波束。
图6是显示用于图3所示路径#1的加权及合成部分32-1的电路结构的框图。参考图6，加权及合成部分32-1由复共轭计算单元41-1-1至41-1-N、乘法器42-1-1至42-1-N以及合成单元43-1组成。复共轭计算单元41-1-1至41-1-N计算出路径#1的权重的复共轭。乘法器42-1-1至42-1-N将路径#1的波不对应的扩频信号与权重的复共轭相乘。合成单元43-1将乘法器42-1-1至42-1-N的各个输出叠加起来。应该注意的是，虽然图中并未画出，但是其它的加权及合成部分32-2至32-L都具有与上述加权及合成部分32-1相同的电路结构。
图7是显示图3所示路径#1的收集合成及加权部分33-1的电路结构的框图。参考图7，收集合成及加权部分33-1由信道估计部分51-1、复共轭计算单元52-1以及乘法器53-1组成。信道估计部分51-1从路径#1内估计从加权及合成部分31-1所输出的加权及合成信号中的传输路径以输出信道估计信号。复共轭计算单元52-1计算出路径#1的信道估计信号的复共轭。乘法器53-1将路径1的加权及合成输出与复共轭计算单元52-1的输出相乘，从而输出经过收集合成的及加权的信号。
应该注意的是，虽然图中并未画出，但是其它的收集合成及加权部分33-2至33-L都具有与上述收集合成及加权部分33-1相同的电路结构。另外，图7所示收集合成及加权部分33-1的操作是取决于路径#1的信号功率的加权操作。
图8是显示图3所示路径#1的收集合成及加权部分33-1的另一种电路结构的框图。参考图8，该收集合成及加权部分33-1由信道估计部分51-1、复共轭计算单元52-1、乘法器53-1、干扰功率估计部分54-1、反相数值计算部分55-1以及乘法器56-1组成。信道估计部分51-1从路径#1的加权及合成输出中估计传输路径数据以输出路径#1的信道估计信号。复共轭计算单元52-1计算出路径#1的信道估计信号的复共轭。乘法器53-1将路径1经过加权及合成的信号与复共轭计算单元52-1的输出相乘。干扰功率估计部分54-1从路径#1经过加权及合成的输出中估计出干扰功率。反相数值计算部分55-1计算出路径#1的干扰功率估计值的反相值。乘法器56-1将乘法器53-1的输出与反向数值计算部分55-1的输出相乘，并且输出乘积结果以作为经过收集合成及加权的输出。
应该注意的是，虽然图中并未画出，但是其它的收集合成及加权部分33-2至33-L都具有与上述收集合成及加权部分33-1相同的电路结构。而且图8所示收集合成及加权部分33-1的操作是根据路径#1的SINR的加权操作。
图9是显示根据本发明第二个实施例所述的自适应天线接收装置的电路结构的框图。参考图9，除了增加有路径检测及波束选择部分8以外，根据本发明第二个实施例所述的这种自适应天线接收装置与本发明第一个实施例所述的自适应天线接收装置具有相同的电路结构。因此，第一实施例中相同的标号数在第二实施例中也标在了相同的单元上。而且第二个实施例中相同单元的操作与第一实施例中也完全相同。
也就是说，根据本发明第二个实施例所述的自适应天线接收装置由多波束形成器1、接收及解调部分2以及路径检测及波束选择部分8组成。当CDMA信号已经被阵列天线(未示出)中的各个天线接收时，多波束形成器1接收天线对应的扩频信号，并且输出波不对应的扩频信号中的一个多波束信号。接收及解调部分2接收波不对应的扩频信号、在各个路径定时上执行解扩操作，并且通过一个加权及合成操作以及相位变化校正而输出一个解调信号。路径检测及波束选择部分8接收波不对应的扩频信号、执行路径定时检测并且通过生成一个波束选择信号以产生在接收及解调部分2的路径接收中所需使用的初始权重。
多波束形成器1接收天线对应的扩频信号并且输出作为多波束的波不对应的扩频信号。
路径检测及波束选择部分8由滑动相关单元81、延时概貌发生部分82、延时概貌选择/合成部分83、路径定时检测部分84以及波束选择信号发生部分85组成。
滑动相关单元81在分辨率为1/NR的码片周期(NR是一个正整数)的多个码片上对与波束对应的扩频信号执行解扩操作，并且输出波不对应的解扩信号序列。
延时概貌发生部分82产生波不对应的延时概貌，每个概貌都在一段预定时间周期上利用从滑动相关单元81输出的波不对应的解扩信号序列而被取平均。
延时概貌选择/合成部分83通过选择并相加一个或多个在延时概貌中具有较大电平的概貌，从而产生一个延时概貌。延时概貌选择/合成部分83还能够输出经过选择/合成的延时概貌的电平数据。延时概貌选择/合成部分83在第二个实施例中是一个非常重要的单元，以下将对其原因进行说明。
在图2所示自适应天线接收装置的第二个现有例子中的路径检测及波束选择部分之中，在为每个波束独立检测出来的全部路径定时中具有较大电平的路径定时以及用于这些路径定时的路径的波束号被检测出来并且被标注作为接收及解调部分300的一个设定。接收及解调部分300将选定波束信号的输出合成起来。在这种方法中，当物理路径出现于波束之间的中间方向中时，多个路径接收部分被分配给物理路径。因此，各个路径接收部分310接收物理路径上的信号成分。
与传统例子相类似，如果开始有多个路径接收部分3被分配给一个物理路径，则路径接收部分3将在自适应控制下尝试利用所有波不对应的信号来接收物理路径上的信号。因此，在聚焦之后，其状态被设定为其中多个路径接收部分3接收同一物理路径上的信号。在这种状态下，路径接收部分3的使用效率将会明显降低。当应该分配初始值时，有必要想办法为一个物理路径分配一个路径接收部分。
因此，在第二个实施例所述的自适应天线接收装置中，通过由延时概貌选择/合成部分83将多个波不对应的延时概貌合成成一个延时概貌，然后再从合成后的延时概貌中检测出路径定时，就可使每个路径接收部分被分配给一个物理路径。
有一些方法可被考虑用于延时概貌选择/合成部分83，并且这些方法都取决于多波束方向图的形状。例如，如图5B所示，当多波束方向图的波束方向图是紧密排列时，当信号从波束方向之间的中间方向到达时，如果只有一个波束方向图被从多个波束方向图中选出，则电平只有很小的下降。因此，在这种情况下，延时概貌选择/合成部分83就能够为各个路径定时从M个延时概貌中选出一个具有较大电平的概貌。
如图5A所示，当多路波束方向图的波束方向图是松散排列时，并且信号从波束方向图之间的中间方向到达时，则在一个波束图案被选择的情况下，电平会出现较大的下降。在图5A所示的例子中，在信号从波束方向图之间的中间方向到达的情况下，电平下降约4dB。因此，延时概貌选择/合成部分83为每个定时从M个延时概貌中选择出两个具有较大电平的概貌并将其合成起来以产生一个延时概貌。
但是，在信号从波束方向图的峰值方向到达或者没有路径的情况下，当两个具有较大电平的延时概貌总被选择用于每个路径定时时，噪声也会被加入。因此，当具有第二较大电平的延时概貌被加入时，必须提供一定的限制。
当信号从波束方向图之间的中间方向到达时，相邻波束方向图中的电平将变高。因此，第一个限制是当具有第二较大电平的波束方向图与具有第一较大电平的波束方向图相邻时，第二延时概貌将根据第二电平数值而被选出并被用于合成。
第二个限制是当第二较大电平与第一较大电平相应在预定电平之内，用于第二较大电平的延时概貌被选择并被用于合成。
第三个限制是当电平比M个延时概貌的平均噪声电平超过一个预定电平时，用于第二较大电平的延时概貌被选择并被用于合成。
可以按照任意组合来使用这些限制。使用第二个限制或第三个限制的方法可被应用到这样一种情况中，即，当待被选择的延时概貌数目增加至3或以上时，就象合成两个延时概貌时的情况一样。但是，由于噪声会随着待被选择/合成的波不对应的延时概貌数的增加而增加，所以这种方法并不总是有效。
路径定时检测部分84根据经过选择/合成的延时概貌检测出在接收及解调部分2中使用的一个或多个路径定时。路径定时检测部分84从延时概貌中按照顺序选择出具有较大电平的路径的定时，同时一般采用0.75至1个码片的路径选择间隔。
波束选择信号发生部分85在检测出来的各个路径定时上从经过选择/合成的延时概貌的电平中产生在路径接收部分3的加权及合成部分36中所使用的初始权重的幅度成分。具体来说，当一个波不对应的延时概貌被延时概貌选择/合成部分83选定时，选择信号是以这样一种方式被生成的，即，选定的波不对应的延时概貌的权重被设定为1，而其它波不对应的延时概貌的权重则被设定为0。当两个延时概貌被延时概貌选择/合成部分83选择及合成时，选择信号是以这样一种方式被生成的，即，选定的波不对应的延时概貌的权重数值被设定为与选定的波不对应的延时概貌的电平成正比，而其它波不对应的延时概貌的权重则被设定为0。
接收及解调部分2根据按照上述方法检测出来或生成的路径定时和波束选择信号而生成初始权重，并且为各个路径执行自适应解调。即，接收及解调部分2如上所述，由用于多路传播路径(未示出)中的各个路径的L个(L是一个正整数)路径接收部分(#1至#L)3-1至3-L、合成单元4、确定单元5、开关6、以及减法器7组成。
路径(#1至#L)接收部分3-1至3-L具有相同的电路结构并且执行相同的操作。因此，以下对路径接收部分3-i(1≤i≤L)作出说明。如上所述，路径接收部分3-i由相关单元31-i、加权及合成部分32-i、收集合成及加权部分33-i、规一化部分34-i、乘法器35-i以及权重自适应控制部分36-i组成。
相关单元31-i在路径定时上对与波束对应的扩频信号执行解扩操作以产生波不对应的解扩信号。加权及合成部分32-i利用特定于用户并且自适应产生的权重对从相关单元31-i输出的波不对应的解扩信号进行加权及合成。收集合成及加权部分33-i为路径#i对自适应加权及合成部分32-i的输出执行加权操作以校正相位变化。而且，收集合成及加权部分33-i还在路径合成至最大化(最大比合成)之后为SINR执行加权操作。另外，收集合成及加权部分33-i还估计出信道估计信号。
合成单元4将收集合成及加权部分33-1至33-L的输出相加起来以进行路径合成，并且输出一个高质量的解调信号。确定单元5从解调信号中确定出一个具有高传输可能性的传输信号。开关6执行切换操作以在当有已知参考信号存在时利用该已知参考信号作为参考信号，当没有任何已知参考信号时则利用确定单元5的输出作为参考信号。减法器7从参考信号中减去解调信号以生成一个误差信号。将减法器7所产生的误差信号分别分配给路径(#1至#L)的接收部分3-1至3-L。
规一化部分34-i对由收集合成及加权部分33-i评估出来的信道估计信号执行规一化操作。这里，也可以省略该规一化部分34-i以减少计算量。
乘法器35-i将误差信号与规一化的信道估计信号相乘。权重自适应控制部分36-i利用相关单元31-i的输出以及乘法器35-i的输出而自适应地更新权重。
当权重的自适应更新对新路径开始时，利用来自波束选择信号生成部分85的波束选择信号生成初始权重。当波束选择信号代表已选择一个波束的方向图(即，一个为1，其它为0)时，波束选择信号被原样用作初始权重。当波束选择信号表示已选择多个波束的方向图(即，有多个数值不为0，其它的为0)时，可以考虑两种方法一种方法是利用波束选择信号的原样作为初始权重，另一种方法则是加入相位数据。
在计算多波束形成器1的波束权重的情况下，若权重的计算按照这样一种方式预先执行，即，阵列天线的几何中心具有0相移，则一条物理路径上的多波束形成器1的各个输出具有相同的相位。因此，波束选择信号可被按照原样使用。但是，经过选择/合成的波束方向图有可能是用于不同的物理路径。因此，可以考虑采用对选定波束方向图的相位进行估计并在波束选择信号中增加相位成分的方法。例如，这种相位估计可以通过利用相关单元31-1至31-L的输出执行信道估计而被实现。另外，也可以考虑用信道估计信号原样代替作为不是0的波束选择信号的方法。
图10是显示用于图7所示波束的延时概貌发生部分82的电路结构的框图。参考图8，延时概貌发生部分82由一个波不对应的同相取平均部分821、一个波不对应的电平检测部分822以及波不对应的电平取平均部分823组成。波不对应的同相取平均部分821对来自滑动相关单元81的与波束对应的同相解扩信号序列执行矢量取平均。波不对应的电平检测部分822计算出经过矢量取平均的信号的电平(幅度或功率)。波不对应的电平取平均部分823对经过矢量取平均的电平求取可选的时间平均。
波不对应的同相取平均部分821对与波束对应的解扩码元信号进行矢量相加，同时对与波束对应的解扩码元信号的相位进行匹配，以充分提高SINR。当对码元信号执行调制时，如果不消除调制，则上述操作不能被执行。但是，如果使用一个已知的导频信号，则可以通过消除码元调制来执行同相累加。当用于同相平均的码元信号的数目较大时，SINR可以得到很大的提高。当存在因衰减或类似原因而造成的快速相位变化时，用于同相平均的码元信号的数目应受到限制。波不对应的同相取平均部分821之中的码元信号的平均数以及平均加权方法都是可选的。
图11是显示根据本发明第三个实施例所述的自适应天线接收装置的电路结构的框图。参考图11，除了在路径(#1至#L)接收部分9-i中增加了一个正交多波束组选择部分91-i(1≤i≤L)之外，本发明第三个实施例中的自适应天线接收装置与图9所示本发明第二个实施例中的自适应天线接收装置具有相同的电路结构。因此，与第二个实施例相同的单元在第三个实施例中被分配以相同的参考数。而且相同单元的结构和操作也与第二实施例中完全相同。
也就是说，根据本发明第三个实施例所述的自适应天线接收装置由一个多波束形成器1、接收及解调部分2以及一个路径检测的框图及波束选择部分8组成。当CDMA(码分多址)信号被阵列天线(未示出)中的各个天线接收到之后，多波束形成器1接收天线对应的扩频信号，并且输出波不对应的扩频信号中的多波束信号。接收及解调部分2接收波不对应的扩频信号、在各个路径定时上执行解扩操作，并且通过一个加权及合成操作而输出一个解调信号。路径检测及波束选择部分8接收波不对应的扩频信号、执行路径定时检测并且通过生成一个波束选择信号以产生在接收及解调部分2的路径接收中所需使用的初始权重。
多波束形成器1接收天线对应的扩频信号并且输出作为多波束的波不对应的扩频信号。
路径检测及波束选择部分8由滑动相关单元81、延时概貌发生部分82、延时概貌选择/合成部分83、路径定时检测部分84以及波束选择信号发生部分85组成。
滑动相关单元81在分辨率为1/NR的码片周期(NR是一个正整数)的多个码片上对与波束对应的扩频信号执行解扩操作，并且输出波不对应的解扩信号序列。延时概貌发生部分82产生多个波不对应的延时概貌，每个概貌都在一段预定时间周期上利用从滑动相关单元81输出的波不对应的解扩信号序列而被取平均。
延时概貌选择/合成部分83通过为M个延时概貌的每个定时选择并相加一个或多个在延时概貌中具有较大电平的概貌，从而产生一个延时概貌。延时概貌选择/合成部分83还能够为每个定时输出经过选择及合成的波束信号的电平数据。
路径定时检测部分84根据经过选择/合成的延时概貌检测出在接收及解调部分2中使用的一个或多个路径定时。路径定时检测部分84从延时概貌中按照顺序选择出具有较大电平的路径的定时，同时一般采用0.75至1个码片的路径选择间隔。
波束选择信号发生部分85在检测出来的各个路径定时上从经过选择/合成的延时概貌的电平中产生在路径接收部分3的加权及合成部分36中所使用的初始权重的幅度成分。具体来说，当一个波不对应的延时概貌被延时概貌选择/合成部分83选定时，选择信号是以这样一种方式被生成的，即，选定的波不对应的延时概貌的权重被设定为1，而其它波不对应的延时概貌的权重则被设定为0。当两个延时概貌被延时概貌选择/合成部分83选择及合成时，选择信号是以这样一种方式被生成的，即，选定的波不对应的延时概貌的权重数值被设定为与选定的波不对应的延时概貌的电平成正比，而其它波不对应的延时概貌的权重则被设定为0。
接收及解调部分2根据按照上述方法检测出来或生成的路径定时和波束选择信号而生成初始权重，并且为各个路径执行自适应解调。即，接收及解调部分2由用于多路传播路径(未示出)中的各个路径的L个路径(#1至#L)接收部分9-1至9-L、合成单元4、确定单元5、开关6、以及减法器7组成。
路径(#1至#L)接收部分9-1至9-L具有相同的电路结构并且执行相同的操作。因此，以下只对路径接收部分9-i(1≤i≤L)作出说明。路径接收部分9-i由正交多波束组选择部分91-i、相关单元31-i、加权及合成部分32-i、收集合成及加权部分33-i、规一化部分34-i、乘法器35-i以及权重自适应控制部分36-i组成。
正交多波束组选择部分91-1至91-L从多波束形成器1的波不对应的信号组中选择出一个正交多波束组，该正交多波束组含有用于从波束选择信号发生部分85输出的波束选择信号的最大值的波不对应的信号。在多波束形成器1只含有图5A所示的正交多路波束的情况下，正交多波束组选择部分91-1至91-L不再是必需的。另外，如图5B所示，当波束被安排在正交多波束之间时，相邻的波束输出之间存在着相关性。因此，当利用全部波束输出执行加权及合成操作时，上述电路结构就变得多余。虽然在加权及合成操作是针对全部波束输出执行、或者是针对选定的正交多路波束组执行的任何一种情况下，特性都不会发生变化。但是，利用正交多波束组选择部分91-1至91-L可以大大减小随后的计算量。
相关单元31-i在路径定时上对与波束对应的扩频信号执行解扩操作以产生波不对应的解扩信号。加权及合成部分32-i利用特定于用户并且自适应产生的权重对从相关单元31-i输出的波不对应的解扩信号进行加权及合成。收集合成及加权部分33-i为路径#i对自适应加权及合成部分32-i的输出执行加权操作以校正相位的变化。而且，收集合成及加权部分33-i还在路径合成至最大化(最大比合成)之后为SINR执行加权操作。另外，收集合成及加权部分33-i还估计信道估计信号。
合成单元4将收集合成及加权部分33-1至33-L的输出相加起来以执行路径合成，并且输出一个高质量的解调信号。确定单元5从解调信号中确定出具有高传输可能性的传输信号。开关6执行切换操作以在当有已知参考信号存在时利用该已知参考信号作为参考信号，当没有任何已知参考信号时则利用确定单元5的输出作为参考信号。减法器7从参考信号中减去解调信号以生成一个误差信号。减法器7所产生的误差信号被分别分配给路径(#1至#L)接收部分3-1至3-L。
规一化部分34-i对由收集合成及加权部分33-i评估出来的信道估计信号执行规一化操作。这里，也可以省略规一化部分34-i以减少计算量。
乘法器35-i将误差信号与经规一化的信道估计信号相乘。权重自适应控制部分36-i利用相关单元31-i的输出以及乘法器35-i的输出而自适应地更新权重。
当权重的自适应更新对新路径开始时，利用来自波束选择信号生成部分85的波束选择信号而生成初始权重。当波束选择信号表示已选择一个波束的方向图(即，一个为1，其它为0)时，波束选择信号被原样用作初始权重。当波束选择信号表示已选择多个波束的方向图(即，有多个数值不为0，其它的为0)时，可以考虑两种方法一种方法是利用波束选择信号的原样作为初始权重，另一种方法则是加入相位数据。
在计算多波束形成器1的波束权重的情况下，若权重的计算被按照这样一种方式预先执行，即，阵列天线的几何中心具有0相移，则一条物理路径上的多波束形成器1的各个输出具有相同的相位。因此，波束选择信号可被按照原样使用。但是，经过选择/合成的波束方向图有可能是用于不同的物理路径。因此，可以考虑采用对选定波束方向图的相位进行估计并在波束选择信号中增加相位成分的方法。例如，这种相位估计可以通过利用相关单元31-1至31-L的输出执行信道估计而被实现。另外，也可以考虑用信道估计信号原样代替作为不是0的波束选择信号的方法。
图12是显示图11所示路径#1中的正交多波束组选择部分91-1的电路结构的框图。在图12中，正交多波束组选择部分91-1含有一个选择部分911-1，它从多波束形成器1的波束输出组(波束#1至#N)中选择出一个正交多路波束组，该正交多路波束组含有用于从波束选择信号发生部分85输出的波束选择信号的最大值的波束。应该注意的是，虽然未在图中示出，但是其它的正交多波束组选择部分91-2至91-L都具有与上述正交多波束组选择部分91-1相同的电路结构。
按照这种方式，通过将多波束形成器1安排在每个用户的解扩操作之前并且对全部用户共同形成一个多波束，就可以大大减小计算量。而且，通过根据波束选择信号利用波不对应的扩频信号以及初始权重来执行路径检测和波束选择、并且使自适应接收达到接收SINR的最大化，就达到优良的路径检测特性以及接收解调特性。
另外，通过从接收及解调部分2中的多波束形成器1的输中内选择出包含具有最大电平的波束的正交多波束组，就可使随后的计算量大大降低。
如上所述，根据本发明所述的自适应天线接收装置能够通过阵列天线接收码分多址(CDMA)信号，并且对各个路径形成一个方向性。该接收装置接收天线对应的扩频信号作为多波束信号，并且为各个路径对与波束对应的解扩信号执行加权及合成操作以校正相位变化，然后将各个路径信号合成起来，并且通过利用对相位变化的反向校正而获得的确定误差信号以及波束解扩输出，从而对加权及合成操作中所需使用的权重进行自适应更新。这样，不仅可以大大缩减计算量，而且还可达到优良的路径检测特性以及接收解调特性。
权利要求
1.一种自适应天线接收装置，包括由多个用户共用的多波束形成器，它将阵列天线中各个天线所接收到的天线对应的扩频信号转换成与波束对应的扩频信号；以及提供给所述多个用户之一的接收及解调部分，它按照路径定时从所述与波束对应的扩频信号产生与波束对应的相关信号，通过利用可以自适应更新的自适应权重对所述与波束对应的相关信号进行加权而产生路径信号，并且通过合成所述路径信号而为所述一个用户产生解调信号。
2.如权利要求1所述的自适应天线接收装置，其中所述多波束形成器包括分别提供用于所述阵列天线的波束方向图的多组形成器乘法器，其中，所述各组中的所述各个形成器乘法器将所述天线对应的扩频信号中的一个与预定的波束权重相乘起来，以产生所述经过波束加权的扩频信号；以及形成器合成电路，其中，所述形成器合成单元中的每个单元被提供用于所述各组，通过合成所述各组经过波束加权的扩频信号以产生所述波不对应的扩频信号之一。
3.如权利要求1所述的自适应天线接收装置，其中所述接收及解调部分包括接收部分，每个接收部分被用于一条路径，各接收部分在所述路径定时上从所述波不对应的扩频信号中产生所述波不对应的相关信号，通过利用所述自适应权重为所述路径对所述波不对应的相关信号进行加权操作，以产生所述路径信号之一，并且根据所述波不对应的相关信号和误差信号对所述自适应权重进行更新；用于接收部分的接收合成单元，它合成来自于所述接收部分的所述路径信号以输出所述解调信号；以及误差信号发生部分，它从所述解调信号或者一个已知的参考信号中生成所述误差信号并且将所述误差信号分配给所述接收部分，所述误差信号代表了所述解调信号与来自所述一个用户的传输估计信号之间或者与所述已知参考信号之间的差异。
4.如权利要求3所述的自适应天线接收装置，其中所述误差信号发生部分包括确定部分，它用于从所述解调信号中确定出所述传输估计信号；开关，它用于从所述已知参考信号以及所述传输估计信号中选择出一个信号作为参考信号；减法器，它用于从所述参考信号中减去所述解调信号以产生所述误差信号，并且将所述误差信号分配给所述各接收部分。
5.如权利要求3所述的自适应天线接收装置，其中所述接收部分包括相关单元，它用于在所述路径定时上计算所述波不对应的扩频信号的相关性以产生波不对应的相关信号；加权及合成部分，它用所述自适应权重对从所述相关单元输出的所述波不对应的相关信号进行加权，并且对经过加权的与波束对应的相关信号进行合成，以产生加权路径信号；收集合成及加权部分，它对加权的路径信号执行加权操作以校正相位变化，从而生成所述路径信号，并且从加权的路径信号中估计出信道估计信号；接收乘法器，它将所述误差信号与所述信道估计信号相乘；以及权重自适应控制部分，它根据所述波不对应的相关信号以及所述接收乘法器的输出对所述自适应权重进行更新。
6.如权利要求3所述的自适应天线接收装置，其特征在于所述接收部分包括相关单元，它在所述路径定时上计算所述波不对应的扩频信号的相关性以产生波不对应的相关信号；加权及合成部分，它用所述自适应权重对从所述相关单元输出的所述波不对应的相关信号进行加权，并且对经过加权的与波束对应的相关信号进行合成，以产生加权路径信号；收集合成及加权部分，它对加权的路径信号执行加权操作以校正相位变化，从而生成所述路径信号并且从加权的路径信号中估计出信道估计信号；接收乘法器，它将所述误差信号与所述信道估计信号相乘；以及权重自适应控制部分，它响应波束选择信号而设定所述自适应权重的初始数据，并且根据所述波不对应的相关信号以及所述接收乘法器的输出对所述自适应权重进行更新。
7.如权利要求3所述的自适应天线接收装置，其中所述接收部分包括正交多波束组选择部分，它响应一个波束选择信号而从所述波不对应的扩频信号中选择出正交的信号，所述波不对应的正交扩频信号含有在所述波不对应的扩频信号中具有最大电平的波不对应的信号；相关单元，它在所述路径定时上计算所述波不对应的正交扩频信号的相关性以产生波不对应的相关信号；加权及合成部分，它用所述自适应权重对从所述相关单元输出的所述波不对应的相关信号进行加权，并且对经过加权的与波束对应的相关信号进行合成，以产生加权的路径信号；收集合成及加权部分，它对加权的路径信号进行加权操作以校正相位变化，从而生成所述路径信号并且从加权的路径信号中估计出一个信道估计信号；接收乘法器，它将所述误差信号与所述信道估计信号相乘；以及权重自适应控制部分，它响应所述波束选择信号而设定所述自适应权重的初始数据，并且根据所述波不对应的相关信号以及所述接收乘法器的输出对所述自适应权重进行更新。
8.如权利要求5至7中的任何一项所述的自适应天线接收装置，其中所述接收部分还包括规一化部分，它被置于所述收集合成及加权部分与所述接收乘法器之间，以对所述收集合成及加权部分所评估出来的所述信道估计信号执行规一化操作，以及其中所述接收乘法器将误差信号与用于代替所述信道估计信号的所述规一化部分的输出相乘。
9.如权利要求5至7中的任何一项所述的自适应天线接收装置，其中所述加权及合成部分包括加权复共轭计算电路，它用于计算所述自适应权重的复共轭；加权乘法器，它用于将所述波不对应的相关信号与所述自适应权重的复共轭相乘；以及加权及合成电路，它用于将所述各个加权乘法器的输出合成为所述加权路径信号。
10.如权利要求5至7中的任何一项所述的自适应天线接收装置，其中所述收集合成及加权部分包括信道估计部分，它用于从所述加权的路径信号中估计出所述信道估计信号；收集复共轭计算电路，它用于计算所述信道估计信号的复共轭；以及收集乘法器，它将所述加权路径信号与所述信道估计信号的所述复共轭相乘起来，以产生所述路径信号。
11.如权利要求5至7中的任何一项所述的自适应天线接收装置，其中所述收集合成及加权部分包括信道估计部分，它用于从所述加权的路径信号中估计所述信道估计信号；收集复共轭计算电路，它用于计算所述信道估计信号的复共轭；第一收集乘法器，它将所述加权的路径信号与所述信道估计信号的复共轭相乘以产生所述路径信号；干扰功率估计部分，它用于从所述加权的路径信号中计算出干扰功率；反相值计算部分，它用于计算出所述干扰功率的反相数值；以及第二收集乘法器，它将所述第一乘法器的输出与所述反向值计算部分的输出相乘。
12.如权利要求5至7中的任何一个所述的自适应天线接收装置，进一步包括路径检测部分，它用于从所述波不对应的扩频信号中检测所述路径定时，并且将所述路径定时输出给所述接收部分。
13.如权利要求12所述的自适应天线接收装置，其中所述路径检测部分包括滑动相关单元，它在多个码片上对所述与波束对应的扩频信号执行解扩操作，并且输出波不对应的解扩信号的序列；延时概貌发生部分，它从所述波不对应的解扩信号序列中生成波不对应的延时概貌；延时概貌合成部分，它通过选择及合成一个或多个所述波不对应的延时概貌以产生一个延时概貌；以及路径定时检测部分，它从所述延时概貌中检测出所述路径定时以输出所述接收及解调部分。
14.如权利要求6或7所述的自适应天线接收装置，进一步包括路径检测部分，它用于从所述波不对应的扩频信号中检测所述路径定时以将其输出给所述接收部分，产生一个延时概貌并且从所述延时概貌和所述路径定时中生成所述波束选择信号，并将其输出给所述接收部分。
15.如权利要求14所述的自适应天线接收装置，其中所述路径检测部分包括滑动相关单元，它在多个码片上对所述与波束对应的扩频信号执行解扩操作，并且输出波不对应的解扩信号的序列；延时概貌发生部分，它从所述波不对应的解扩信号序列中生成波不对应的延时概貌；延时概貌合成部分，它通过选择及合成一个或多个所述波不对应的延时概貌以产生一个延时概貌，并且输出所述延时概貌的电平；路径定时检测部分，它从所述延时概貌中检测出所述路径定时以输出所述接收及解调部分；以及波束选择信号发生部分，它响应来自所述路径定时检测部分的所述路径定时从所述延时概貌的电平中生成所述波束选择信号。
全文摘要
一种自适应天线接收装置包括:提供给多个用户共用的多波束形成器(1),它用于将阵列天线中由各个天线所接收到的天线对应的扩频信号转换成与波束对应的扩频信号;被提供用于上述多个用户之一的接收及解调部分(2),它在来自于与波束对应的扩频信号的路径定时上产生与波束对应的相关信号,通过利用可以自适应更新的自适应权重对与波束对应的相关信号进行加权而产生路径信号,并且通过合成该路径信号而为上述一个用户产生一个解调信号。
文档编号H04B7/02GK1389997SQ0212182
公开日2003年1月8日 申请日期2002年6月6日 优先权日2001年6月6日
发明者吉田尚正 申请人:日本电气株式会社