专利名称：多天线设备、多天线接收方法和多天线发送方法
技术领域：
本发明涉及多天线设备、多天线接收方法和多天线发送方法。
背景技术：
在传统的移动通讯系统中，随着移动台(MS)等的运动，传播途径以复杂的方式随时间变化，它在基站和移动台的接收信号的波幅和相位中产生激烈的变化(在此指“衰落”)。作为衰落的类型，有瑞利衰落，其中接收信号的波幅和相位瞬间地变化，还有遮蔽(shadowing)，其示出在建筑物后面或由地形障碍等导致的相对适度的变化。
用于减少这种衰落影响的一种措施是使用两个或多个接收信号的分集接收方法。使用这种接收方法的分集天线设备的例子是如图1所示的极化分集天线设备11，其分别使用用于水平极化和垂直极化的两个天线(分支)ANTH和ANTV接收水平极化和垂直极化。
当一个分支的接收电平低时，这种极化分集天线设备选择另一个分支，或合成这些接收信号以减小因瑞利衰落引起接收质量退化的可能性。
特别地，在象城市和山脉的地方，其易于在无线电波中发生扩散反射，即使无线电波在相同的位置被接收，信号的强度可能根据极化的平面激烈地变化，并且极化分集天线设备的使用能够有效地避免接收质量的退化。
在另一方面，有的移动通讯系统采用使用定向天线的扇区结构，该系统被基站所覆盖的通讯范围(小区)是限制的角度。这种移动通讯系统抑制相对其他单元的干扰潜力，减少来自其他单元的干扰潜力，从而增加系统容量和提高总的频率利用效率。
有的移动通信系统使用这种扇区结构，即在每一个扇区中提供多个发送/接收天线，形成使用多个天线的自适应阵列天线(AAA)，控制使用自适应阵列天线的分集，并从而提高发送/接收特性。
作为组成这种自适应阵列天线的天线，考虑使用多个极化分集天线设备的移动通讯系统(Institute of Electronics，Information and CommunicationEngineers.Wireless Communication Subcommittee Technical ReportRCS2001-36“Coherent Multistage Interference Canceller Using MultipleAntennas Reception Coupled with Space/Polarization Diversity Techniques inDS-CDMA Reverse Link”(电子学会，信息和通讯工程师，无线通讯小组技术报告RCS2001-36“在DS-CDMA逆向链路中使用与空间/极化分集技术结合的多天线接收的连贯多级干扰消除器”))。图2示出自适应阵列天线11到16的排列，其中为小区C11的各个扇区S11、S12、S13、S14、S15和S16安排自适应阵列天线11、12、13、14、15和16(其每一个由多个极化分集天线构成)，在基站形成自适应阵列天线。
在图2中，设计各自的自适应阵列天线11到16，以控制他们各自的扇区S11到S16的方向性，从而提高发送/接收特性。
图3是示出图2中自适应阵列天线11到16的3个邻近的自适应阵列天线16、11和12的方框图。在图3中，将解释邻近的3个自适应阵列天线16、11和12，但假设其他自适应阵列天线13到15也具有相同的结构。
如图3所示，为各个扇区S16、S11和S12提供的自适应阵列天线16、11和12每一个具有多个极化分集天线设备16a、16b、...、16n、11a、11b、......、11n和12a、12b、......、12n。
组成为第一扇区S11(图2)提供的自适应阵列天线11的多个极化分集天线设备11a、11b、......11n具有和垂直极化天线ANTV配对的水平极化天线ANTH的结构，并且如图1所示容纳在一个单元中。
将通过组成这个自适应阵列天线11的极化分集天线设备11a、11b、......、11n的各个垂直极化天线ANTV接收的信号输入到第一扇区垂直极化接收处理部分111a。另一方面，将通过组成自适应阵列天线11的极化分集天线设备11a、11b、......、11n的各个水平极化天线ANTH接收的信号输入到第一扇区水平极化接收处理部分111b。
第一扇区垂直极化接收处理部分111a解扩每一个接收信号，以最佳权重复乘(complex-multiply)每一个解扩信号，阵列合成加权信号并从而对每一个信号执行自适应阵列天线(AAA)定向控制。以这种方式，该第一扇区垂直极化接收处理部分111a生成具有自适应方向性的接收信号，并提供这个信号到瑞克合成部分22，该自适应方向性适合于周围环境中的变化。
而且，该第一扇区水平极化接收处理部分111b解扩每一个接收信号，以最佳权重复乘每一个解扩信号，阵列合成加权的信号并从而对每一个信号执行自适应阵列天线(AAA)定向控制。以这种方式，该第一扇区水平极化接收处理部分111b生成具有适应周围环境中的变化的自适应方向性的接收信号，并提供这个信号到瑞克(RAKE)合成部分22。
该瑞克合成部分22瑞克-合成从垂直极化接收处理部分111a和水平极化接收处理部分111b输出的具有自适应方向性的垂直和水平接收信号，并从而能够获得接收质量没有退化的接收信号，即使垂直极化或水平极化的接收电平已经下降。
而且，第二扇区垂直极化接收处理部分112a和水平极化接收处理部分112b也对每一个垂直极化和水平极化的接收信号执行自适应阵列天线(AAA)定向控制，如第一扇区垂直极化接收处理部分111a和水平极化接收处理部分111b的情况。这使得第二扇区垂直极化接收处理部分112a和水平极化接收处理部分112b生成具有自适应方向性的接收信号，并提供这些信号到瑞克合成部分23，该自适应方向性适合于周围条件中的变化。因此，即使第二扇区中的垂直极化或水平极化的接收电平下降，还有可能获得接收质量没有下降的接收信号。
而且，第六扇区垂直极化接收处理部分116a和水平极化接收处理部分116b也对每一个垂直极化和水平极化的接收信号执行自适应阵列天线(AAA)定向控制，如第一扇区垂直极化接收处理部分111a和水平极化接收处理部分111b的情况。这使得第六扇区垂直极化接收处理部分116a和水平接收处理部分116b生成具有自适应方向性的接收信号，并提供这些信号到瑞克合成部分21，该自适应方向性适合于周围条件中的变化。因此，即使第六扇区中的垂直极化或水平极化的接收电平已经下降，还有可能获得接收质量没有下降的接收信号。
因此，在图3中所示的移动通讯系统构建用于每一个极化的自适应阵列天线，并从而能够在瑞利衰落上获得分集效果。
然而，由多个极化分集天线设备构成的自适应阵列天线有一个问题，即组成自适应阵列天线的各个极化分集天线设备被放置在相对于他们对应的扇区的相同位置，这使得很难获得由于地形障碍引起的相对于遮蔽的分集效果。
作为解决这个问题的一个补救措施，可能考虑其中在关于他们的对应扇区相互远离的位置排列极化分集天线设备的各组的结构，以致获得空间分集的效果。
然而，在相同的扇区中，没有充分的空间安装相互分开的多个极化分集天线设备组，并因此很难实现获得空间分集效果的结构。
发明内容
本发明的目的是提供多天线设备、多天线接收方法和多天线发送方法，能够产生与空间分集效果兼容的极化分集的效果。
这个目的能够通过以预定空间分开提供的天线元件发送/接收垂直极化和水平极化来实现。
图1是示出传统的极化分集的示意图；图2是示出传统的多天线排列的例子的示意图；图3是示出传统的多天线设备的结构的方框图；图4是示出根据本发明的实施例1的多天线排列的例子的示意图；图5是示出根据实施例1的多天线设备的结构的方框图；图6是示出根据实施例1的单一多天线单元的结构的透视图；图7是示出根据实施例1的垂直极化接收处理部分和水平极化接收处理部分的结构的方框图；图8是示出根据实施例1的瑞克合成部分的结构的方框图；图9是示出根据本发明的实施例2的多天线设备的结构的方框图；图10是示出根据实施例2的垂直极化接收处理部分和水平极化接收处理部分的结构的方框图；图11是示出根据本发明的实施例3的多天线设备的结构的方框图；图12是示出根据本发明的实施例4的多天线设备的结构的方框图。
具体实施方案下面将参考附图详细解释本发明的实施例。
(实施例1)图4示出根据本发明的实施例1作为移动通讯系统的基站天线的多天线设备的排列。如图4所示，每一个由多个极化分集天线设备组成的多天线111、112、113、114、115和116位于在基站的小区C11的扇区S11、S12、S13、S14、S15和S16的边界上。
图5是示出在图4中的自适应阵列天线111到116的3个邻近的自适应阵列天线111、112、116和他们的接收信号处理部分的方框图。该多天线111到116具有相同的结构，并因此将在此解释第一多天线111。
如图5所示，多天线111提供有多个多天线单元111a、111b、....、111n，其中每一个由一对垂直极化天线ANTV和水平极化天线ANTH，从而形成多对垂直极化天线ANTV和水平极化天线ANTH。作为例子，这个实施例1将描述提供多个单一多天线单元111a、111b到111n的情况，其中每一个由一对垂直极化天线ANTV和水平极化天线ANTH组成，但本发明不限于此，并还能够适应于将多对垂直极化天线ANTV和水平极化天线ANTH安排到一个单元中。
图6是示出单一多天线单元111a的结构的透视图。假设组成多天线111的单一多天线单元111b到111n具有相同的结构。
如图6所示，该单一多天线单元111a提供有作为放射元件的环形片天线122、水平极化馈送点123、垂直极化馈送点124、馈送线125和126，其是通过对两面具有铜箔层的电介质基片121的一面应用蚀刻处理形成的。这些元件被排列其上的该电介质基片121被收藏在天线屏蔽器129中。将被动元件130排列在天线屏蔽器129的内部表面上，以实现放射元件的较宽的带宽。
构成放射元件的环形片天线122以水平和垂直极化操作。通过水平极化馈送点123和馈送线125将具有水平极化的接收信号提供到如图5所示的水平极化接收处理部分216b，并且通过垂直极化馈送点124和馈送线126将具有垂直极化的接收信号提供到垂直极化接收处理部分211a。以这种方式，单一多天线单元111a通过环形片天线122和水平极化馈送点123构成水平极化天线ANTH，并且通过环形片天线122和垂直极化馈送点124构成垂直极化天线ANTV。
然后，同样地在构成多天线111的其他多天线单元111b到111n中，将通过每一个水平极化天线ANTH接收的信号提供到水平极化接收处理部分216b，并且将通过每一个垂直极化天线ANTV接收的信号提供到垂直极化接收处理部分211a。
在此，设计该垂直极化接收处理部分211a来接收信号，该信号是通过按顺时针方向在相邻的第16扇区S16和第一扇区S11(图4)间的边界线上提供的多天线111的各个垂直极化天线ANTV接收的信号，并且设计与垂直极化接收处理部分211a形成一对的水平极化接收处理部分211b来接收信号，该信号是通过按顺时针方向在相邻的第一扇区S11和第二扇区S12(图4)间的边界线上提供的多天线112的各个水平极化天线ANTH接收到的信号。
以这种方式，设计垂直极化接收处理部分211a和水平极化接收处理部分211b来接收信号，该信号是通过在第一扇区S11的两边以预定距离(大约10到15倍波长)分开提供的垂直极化天线ANTV(构成多天线111的垂直极化天线)和水平极化天线ANTH(构成多天线112的水平极化天线)接收的信号。
垂直极化接收处理部分211a和水平极化接收处理部分211b对他们各自的接收信号进行解扩处理，以最加权重复乘解扩信号，并阵列合成它们，并从而对各个信号执行自适应(AAA)定向控制。因此，通过放在第一扇区S11的两边的垂直极化天线ANTV和水平极化天线ANTH接收的信号被提供到瑞克合成部分222，作为具有适应在周围条件中的变化的自适应方向性的接收信号。
该瑞克合成部分222对垂直极化接收处理部分211a和水平极化接收处理部分211b的各个输出信号应用瑞克合成处理。以这种方式，获得经瑞克合成的信号，作为瑞克合成部分222的输出，该信号是通过放置在第一扇区S11的两端的垂直极化天线ANTV和水平极化天线ANTH接收的各信号的合成。由于这个瑞克合成信号是通过合成经由在第一扇区S11中以预定距离分开提供的垂直极化天线ANTV和水平极化天线ANTH接收的各信号获得的，除减少由于诸如瑞利衰落的衰落而引起的接收质量将恶化的可能性的效果外，有可能获得空间分集的效果，和获得减少接收质量将相对于称为“遮蔽”的衰落而恶化的可能性的效果，所述“遮蔽”由于建筑物等的影响具有大的非相关距离。
图7是示出基于CDMA(码分多址)系统的垂直极化接收处理部分211a和水平极化接收处理部分211b的结构的方框图。如图7所示，将通过多天线111的各个垂直极化天线ANTV接收的信号输入到垂直极化接收处理部分211a的解扩部分251a、251b、......、251n，并通过将它们乘以对应于它们各自的移动台的扩展码来恢复扩展前的信号。
将解扩信号提供到自适应阵列天线(AAA)定向控制部分255。该AAA定向控制部分255作为自适应方向性形成部分起作用，分派最佳权重到多个从该解扩部分251a到251n获得的接收信号，并然后计算部分261阵列合成多个接收信号。在这个情况下，该AAA定向控制部分255执行预定算法来计算最佳权重。对于在此的算法，可以使用选择最小化在期望的信号和接收的信号之间的差的权重的MMSE(最小均方差)和最大化接收SNR(信噪比)的MSN。
设计该实施例1的AAA定向控制部分255来通过执行作为优化算法的MMSE最快下降法(LMS(最小均方))计算最佳权重。
具有通过以这种方式使用最佳权重的自适应阵列天线(AAA)定向控制部分255形成的自适应方向性的接收信号，通过信道估计部分262进行信道估计，它在IQ平面上的移位通过乘法部分263复乘，并获得对该移位进行了校正的信号。随后将这个信号提供到后面的瑞克合成部分222。
而且，将通过多天线112的各个水平极化天线ANTH接收的信号输入到水平极化接收处理部分211b的解扩部分251a、251b、....251n，并通过将它们乘以对应于它们各自的移动台的扩展代码来恢复扩展前的信号。
将解扩信号输入到自适应阵列天线(AAA)定向控制部分255。该AAA定向控制部分255作为自适应方向性形成部分起作用，分派最佳权重到多个从解扩部分251a到251n获得的接收信号，并且然后计算部分261阵列合成该多个接收信号。在这种情况下，AAA定向控制部分255执行预定的算法来计算最大化接收信号电平的最佳权重。
设计这个实施例1的AAA定向控制部分255来通过执行作为优化算法的最快下降法(LMS(最小均方))计算最佳权重。
具有通过以这种方式使用最佳权重的AAA定向控制部分255形成的自适应方向性的接收信号经受信道估计部分262的信道估计，它在IQ平面上的移位通过乘法部分263复乘，并获得对于该移位的校正过的信号。随后将这个信号提供到后面的瑞克合成部分222。
图8是示出瑞克合成部分222的结构的方框图。如图8所示，瑞克合成部分222通过他们各自的延迟抽头T0到T4校正在从垂直极化接收处理部分211a输出的所接收的阵列合成信号的时间区域中的移位，从而校正由于信号通过其到达的路径中的差值而引起的时间差，以加权系数W0到W4乘延迟抽头T0到T4的输出，并输出相乘的结果到加法器271。
而且，瑞克合成部分222通过他们各自的延迟抽头T0到T4校正所接收的阵列合成信号的时间区域中的移位，该所接收的阵列合成信号是从水平极化接收处理部分211b输出的，从而校正由于信号通过其到达的路径中的差值而引起的时间差，以加权系数W0到W4乘延迟抽头T0到T4的输出，并输出相乘的结果到加法器271。
因此，该加法器合成具有水平极化和垂直极化的接收信号。将这个合成结果输出到解调数据的解调部分(未示出)。
在以上描述的结构中，在扇区S11到S16的边界上提供的多天线111到116的每一个具有合成垂直极化天线ANTV和水平极化天线ANTH的结构。通过合成多个极化的分集天线单元或合成多个垂直极化天线ANTV和水平极化天线ANTH，获得在此使用的组成这个多天线的该单一多天线单元111a。
然后，在相邻的多天线(例如多天线111和112)中，通过合成组成一个多天线111的垂直极化天线ANTV和组成其他多天线112的水平极化天线ANTH的接收到的信号，设备对应于夹在这两个多天线111和112之间的第一扇区S11的极化分集。在这个极化分集的结构中，其垂直极化天线ANTV和水平极化天线ANTH不同的该(相邻的)多天线111和112的天线被使用并被以预定距离(例如10到15倍波长)分别放置。与传统的垂直极化天线ANTV和水平极化天线ANTH一起使用、作为相同扇区的天线的情况相比，这还产生减少接收质量将相对于叫做“遮蔽”的衰落而退化的可能性的效果，该“遮蔽”由于建筑物影响，具有大的非相关距离。
而且，根据这个实施例1的结构，作为在一个单一多天线单元111a中的一个构件形成的垂直极化天线ANTV和水平极化天线ANTH被用于不同的(相邻)扇区(例如第一扇区S11和第二扇区S12)，从而一个单一多天线单元111a，即与水平极化天线ANTH成一体的垂直极化天线ANTV被共享用于相邻扇区的垂直极化接收和水平极化接收。
结果，比较以不同的天线构建用于不同扇区的天线的情况，可能有效地避免整个设备的规模扩大。因此，对于要求多个垂直极化天线ANTV和水平极化天线ANTH的自适应阵列，有可能避免由于整个设备的规模扩大而引起的安装位置的自由度的减少，和与自适应阵列一起实现相对于诸如遮蔽的衰落的有效的极化分集。
以这种方式，这个实施例的多天线设备使用多个极化分集天线设备构成自适应阵列，并从而能够避免整个设备的规模扩大，并还有效地实现相对于遮蔽的空间分集的效果。这使得有可能在基站和移动台处增强接收特性，减少移动台和基站的发送功率，并减少干扰量，因此增加系统容量。
上述所描述的实施例1已经描述了以环形方式排列多天线111到116的情况，但本发明不限于此，还能够适合于排列他们在线形或矩形或其他排列形状中。而且，有些多天线可能只由垂直极化天线ANTV或只由水平极化天线ANTH构成。
此外，上面描述的实施例1已经描述了使用CDMA系统作为调制/解调系统使用的情况，但本发明不限于此。
此外，上面描述的实施例1已经描述了使用具有环形片天线元件的单一多天线单元111a、111b、.....的情况，但本发明不限于此，还能够适合于提供独立的天线元件来接收和/或发送垂直极化或水平极化。
(实施例2)图9示出根据本发明的实施例2在移动通讯系统中作为基站天线的多天线设备的排列和基站的发送/接收信号处理部分。然而，给与图5中相同的部件分派图5中相同的参考编号，并将忽略其中详细的解释。
在图9中示出的移动通讯系统与图5中的结构的不同之处在于，提供了垂直极化发送处理部分311c和311d、水平极化发送处理部分316c和316d和发送/接收共同部分311e、311f、316e和316f，并还能够执行发送。
在图9中，将多天线111的垂直极化天线ANTV连接到发送/接收共同部分311e，并连接多天线112的水平极化天线ANTH到发送/接收共同部分311f。
因此，将通过该多天线1 11的垂直极化天线ANTV接收的信号通过发送/接收共同部分311e提供到垂直极化接收处理部分311a，而将通过多天线112的水平极化天线ANTH接收的信号通过该发送/接收共同部分311f提供到水平极化接收处理部分311b。
该垂直极化接收处理部分311a和水平极化接收处理部分311b对各个接收信号执行解扩(dispread)处理，以最佳权重复乘解扩的信号，并阵列合成他们，从而对各个信号执行自适应阵列天线(AAA)定向控制。这使得通过在第一扇区S11(图4)的两边提供的垂直极化天线ANTV和水平极化天线ANTH接收到的信号将被提供到瑞克合成部分222上，作为具有适应于周围条件中的变化的自适应方向性的接收信号。
瑞克合成部分222对垂直极化接收处理部分311a和水平极化接收处理部分311b的输出信号执行瑞克合成处理。以这种方式，获得瑞克合成信号，作为瑞克合成部分222的输出，所述信号是通过合成经由在第一扇区S11的两端提供的垂直极化天线ANTV和水平极化天线ANTH接收的各信号而获得的。
图10是示出基于CDMA的垂直极化接收处理部分311a、水平极化接收处理部分311b、垂直极化发送处理部分311c和水平极化发送处理部分311d的结构的方框图。在图10中，假设垂直极化接收处理部分311a和垂直极化发送处理部分311c分别地具有与水平极化接收处理部分311b和水平极化发送处理部分311d相同的结构。
在图10中，通过多天线112的各个水平极化天线ANTH接收的信号通过发送/接收共同部分311f经受频率转换处理和放大处理，然后输入到水平极化接收处理部分211a的解扩部分251a、251b、......、251n，乘以对应于它们各自移动台的扩展代码，从而恢复扩展前的信号。
将该解扩信号提供到自适应阵列天线(AAA)定向控制部分355。该AAA定向控制部分355作为自适应定向形成装置起作用，分配最佳权重给多个接收的信号，所述接收的信号是从解扩部分251a到251n获得的，并且计算部分261阵列合成多个接收信号。在这种情况下，该AAA定向控制部分355通过执行预定算法计算最佳权重。作为在此的算法，对应于在预期信号和接收信号之间的最小差值的权重的MMSE和最大化接收SNR的MSN等可用。
设计本实施例1的该AAA定向控制部分355来通过执行作为优化算法的MMSE最快下降法算法(LMS(最小均方))确定最佳权重。将这个最佳权重提供给该水平极化发送处理部分311d，并用于发送。
具有通过AAA定向控制部分355用最佳权重形成的自适应方向性的接收信号经受信道估计部分262的信道估计，并且其在IQ平面上的移位部分通过乘法部分263复乘，从而获得对该移位部分校正的信号。随后将该信号提供给后面的瑞克合成部分222。
在另一方面，将通过该多天线111的垂直极化天线ANTV接收的信号通过发送/接收共同部分311f输入给垂直极化接收处理部分311a，以与水平极化接收处理部分311b的情况中相同的方式乘以最佳权重，通过信道估计处理校正为具有自适应方向性的接收信号，并然后提供到该瑞克合成部分222。这个垂直极化接收处理部分311a提供最佳权重到垂直极化发送处理部分311c，从而垂直极化发送处理部分311c使用该最佳权重用于发送。
而且，在调制部分361，根据诸如16QAM(正交振幅调制)、64QAM或QPSK(四相位相移键控法)的调制系统，该水平极化发送处理部分311d调制输入的发送信号，并在扩展部分362扩展该结果。然后，该水平极化发送处理部分311d在AAA定向控制部分363对扩展信号执行AAA定向控制。
在这种情况，AAA定向控制部分363转化从水平极化接收处理部分311b的AAA定向控制部分355提供的具有最佳权重的频率，并以最佳权重乘将被提供到水平极化天线ANTH的各个发送信号，并且通过发送/接收共同部分311f提供相乘的结果到该多天线112的各个水平极化天线ANTH，从而用在接收期间获得的最佳方向性发射发送信号。在此，该频率转换是指当接收信号的载波频率不同于发送信号的载波频率时，将从接收信号获得的最佳权重转换为该发送信号的载波频率，并确定最佳权重。
而且，该垂直极化发送处理部分311c还具有与水平极化发送处理部分311d相同的结构，对最佳权重执行诸如频率转换的处理，该最佳权重是在该垂直极化接收处理部分311a的AAA定向控制部分获得的，以权重乘发送信号，并通过发送/接收共同部分311e提供相乘结果到该多天线111的垂直极化天线ANTV，从而用在接收期间获得的最佳方向性发射发送信号。
因此，用图10中的结构，发送定向控制还有可能用于发送信号，并且该发送信号从多天线111的垂直极化天线ANTV和多天线112的水平极化天线ANTH发送到在最佳AAA定向控制下的第一扇区S11。
在这种情况下，使用多天线111的垂直极化天线ANTV和多天线112的水平极化天线ANTH作为用于发射发送信号、彼此分开放置的天线，来实现发送，从而有可能在发送期间获得除极化分集的效果外的空间分集的效果。
在以上描述的结构中，在扇区S11到S16的边界上提供的多天线111到116具有垂直极化天线ANTV与水平极化天线ANTH结合的结构。组成这个多天线的单一多天线单元111a使用多个极化分集天线单元的组合，或与水平极化天线ANTH结合的垂直极化天线ANTV。
然后，通过提供发送信号到多天线111的垂直极化天线ANTV和到另一个多天线112的水平极化天线ANTH，有可能构造用于对应于第一扇区S11的发送的极化分集，所述第一扇区夹在两个多天线111和112之间，所述多天线111构成邻近多天线(例如多天线111和112)的中一个。在这个极化的分集结构中，比较与水平极化天线ANTH形成一体的垂直极化天线ANTV被用于相同的扇区的传统情况，多天线111和112具有不同(邻近)的垂直极化天线ANTV和水平极化天线ANTH，它们以预定距离(大约10到15倍波长)彼此分开，这使得它有可能获得减少相对于称为“遮蔽”的衰落发送质量退化的可能性的效果，所述“遮蔽”具有受建筑物等影响的大的非相关距离。
然后，根据本实施例2的结构，与一个单一多天线单元111a的水平极化天线ANTH形成一体的垂直极化天线ANTV被用于不同(邻近)的扇区(例如第一扇区S11和第二扇区S12)，并且因此一个单一多天线单元111a，即共享与水平极化天线ANTH一体的垂直极化天线ANTV，用于邻近扇区的垂直极化发送和水平极化发送。
作为结果，比较用于不同扇区的天线由独立天线构造的情况，可能有效地避免整个设备的规模扩大。因此，对于请求多个垂直极化天线ANTV和水平极化天线ANTH的自适应阵列，有可能避免由于整个设备的规模扩大而引起的安装位置中自由度的减少，并相对于诸如遮蔽的衰落，与自适应阵列一起实现有效极化分集。
因此，根据本实施例的多天线设备，使用多个极化分集天线设备构造自适应天线，因此当避免整个设备规模扩大时，实现相对于遮蔽的空间分集效果。这使得有可能提高移动台的接收特性，减少基站的发送功率，并减少干扰量，从而提高系统容量。
上面描述的实施例2描述了以环形方式排列多天线111到116的情况，但本发明不限于此，还能够适合于以线形或矩形方式或其他排列方式排列他们。而且，有些多天线可能只由垂直极化天线ANTV或只由水平极化天线ANTH构成。
而且，上面描述的实施例2还描述了CDMA系统用作为调制/解调系统的情况，但本发明不限于此。
而且，上面描述的实施例2描述了使用具有环形片天线元件的单一多天线单元111a、111b、......的情况，但本发明不限于此，还能够适合于提供独立天线元件来接收/发送垂直极化和水平极化。
(实施例3)上面描述的实施例1和实施例2已描述了使用多个垂直极化天线ANTV和多个水平极化天线ANTH构成自适应阵列的情况，但本发明不限于此，通过以预定的距离(10到15倍波长)分开放置一个垂直极化天线ANTV和一个水平极化天线ANTH，有可能同时实现极化分集的效果和空间分集的效果。
即，图11是根据实施例3示出在移动通讯系统中作为基站天线的多天线设备的排列的例子的方框图。如图11所示，彼此独立的垂直极化天线ANTV和水平极化天线ANTH以预定距离分开放置，并将垂直极化天线ANTV连接到发送/接收共同部分401a，并将水平极化天线ANTH连接到发送/接收共同部分401b。
以这种方式，将通过垂直极化天线ANTV接收的信号提供到垂直极化接收处理部分403，并且将通过水平极化天线ANTH接收的信号提供到水平极化接收处理部分404。
该垂直极化接收处理部分403根据预定的系统解调接收的信号，并提供结果到合成部分406。该水平极化接收处理部分404根据预定系统解调接收的信号，并提供结果到合成部分406。该合成部分406合成从垂直极化接收处理部分403提供的解调信号和从水平极化接收处理部分404提供的解调信号，并且输出该合成的信号。
而且，垂直极化发送处理部分402根据预定的调制系统调制输入的发送信号，并且通过发送/接收共同部分401a提供这个信号到垂直极化天线ANTV。在另一方面，水平极化发送处理部分405根据预定的调制系统调制输入的发送信号(与输入到极化发送处理部分402的发送信号相同的信号)，并且通过发送/接收共同部分401b提供这个信号到垂直极化天线ANTV。以这种方式，从垂直极化天线ANTV和水平极化天线ANTH来发射发送信号。
因此，根据这个实施例的多天线设备彼此独立地提供垂直极化天线ANTV和水平极化天线ANTH，并能够从而在简单的结构中实现极化分集的效果和空间分集的效果。
(实施例4)上面描述的实施例1和实施例2已描述了使用多个垂直极化天线ANTV和多个水平极化天线ANTH构造自适应阵列的情况，但本发明不限于此，并有可能通过以预定的距离(10到15倍波长)与另一单元彼此分开地排列单一极化分集单元，并通过使用各个单一极化分集单元的垂直极化天线ANTV和水平极化天线ANTH作为用于它们各自邻近的扇区的天线，来同时实现极化分集的效果和空间极化的效果。
即，图12是示出根据实施例4在移动通讯系统中作为基站天线的多天线设备的排列的例子的方框图。如图12所示，单一极化分集单元516、511、512、......以对应于各自扇区的预定距离与另一个分开放置，将单一极化分集单元511的垂直极化天线ANTV连接到发送/接收共同部分401a，并将单一极化分集单元512的水平极化天线ANTH连接到发送/接收共同部分401b。
这样导致将通过垂直极化天线ANTV接收到的信号提供到垂直极化接收处理部分403，并且将通过水平极化天线ANTH接收到的信号提供到水平极化接收处理部分404。
该垂直极化接收处理部分403根据预定的系统解调接收信号并提供结果到合成部分406。该水平极化接收处理部分404根据预定的系统解调接收信号并提供结果到合成部分406。该合成部分406合成从垂直极化接收处理部分403提供的解调信号和从水平极化接收处理部分404提供的解调信号，并输出该合成的信号。
而且，垂直极化发送处理部分402根据预定的调制系统调制输入的发送信号，并通过发送/接收共同部分401a提供这个信号到垂直极化天线ANTV。另一方面，水平极化发送处理部分405根据预定的调制系统调制输入的发送信号(与输入到极化发送处理部分402的发送信号相同的信号)，并通过发送/接收共同部分401b提供这个信号到垂直极化天线ANTV。以这种方式，从垂直极化天线ANTV和水平极化天线ANTH来发射发送信号。
因此，根据本实施例的该多天线设备使用单一极化分集单元516、511、512、......的垂直极化天线ANTV和水平极化天线ANTH，作为用于它们各自邻近的扇区的天线，并且从而能够实现各个扇区的极化分集的效果和空间分集的效果。
本发明的多天线设备包括以预定距离分开提供的一对天线元件，该对天线元件接收相互正交的极化；和接收处理部分，对通过天线元件接收的信号进行解调和合成处理。
根据这个结构，将通过以预定的距离分开提供的该对天线元件接收的垂直极化和水平极化合成，并且因此有可能在接收中使极化分集的效果和空间分集效果效果兼容。
本发明的多天线设备包括以预定距离分开提供的一对天线元件，该对天线元件发送相互正交的极化；和发送处理部分，该发送处理部分对预定的信号应用调制处理，并提供该信号到天线元件。
这个结构通过以预定距离彼此分开放置的该对天线元件发送垂直极化和水平极化，并能够从而在发送中使极化分集的效果和空间分集的效果兼容。
本发明的多天线设备包括第一天线单元，具有接收垂直极化和水平极化的天线元件；第二天线单元，与该第一天线单元以预定的距离分开提供，具有接收垂直极化和水平极化的天线元件；和接收处理部分，该部分对由第一天线单元接收的垂直极化和由第二天线单元接收的水平极化应用解调和合成处理。
根据这个结构，在以预定距离分开提供的用于接收垂直极化和水平极化的第一和第二天线单元中，合成由第一天线单元接收的垂直极化和由第二天线单元接收的水平极化，并因此有可能对构成极化分集的单元容易地构造第一和第二天线单元，并在接收中使极化分集的效果与空间分集的效果兼容。
本发明的多天线设备的该第一和第二天线单元每一个包括多个上面描述的天线元件，并且该多天线设备还进一步包括第一定向控制部分，该部分以自适应权重乘由第一天线单元的多个天线元件接收的多个垂直极化，然后合成相乘的结果来生成具有自适应方向性的接收信号；第二定向控制部分，该部分以自适应权重乘由第二天线单元的多个天线元件接收到的多个水平极化，然后合成相乘的结果来生成具有自适应方向性的接收信号；和合成部分，该部分合成由第一和第二定向控制部分生成的、具有自适应方向性的接收信号。
这个结构对通过该第一天线单元的多个天线元件接收到的垂直极化和通过该第二天线单元的多个天线元件接收到的水平极化执行自适应定向控制，该多个天线元件被提供用于彼此分开的第一和第二天线单元，从而能够实现极化分集的效果和空间分集的效果，并在简单的结构中通过自适应定向控制同时地提高接收质量。
本发明的多天线设备包括第一天线单元，具有发送垂直极化和水平极化的天线元件；第二天线单元，与第一天线单元以预定的距离分开提供，具有发送垂直极化和水平极化的天线元件；第一发送部分，该部分从第一天线单元发送调制信号作为垂直极化；和第二发送部分，该部分从第二天线单元发送调制信号作为水平极化。
根据这个结构，在用于接收垂直极化和水平极化、以预定距离分开提供的第一和第二天线单元中，从第一天线单元发送垂直极化，并从第二天线单元发送水平极化，并因此有可能容易地构造具有构成极化分集的单元的第一和第二天线单元，并在发送中使极化分集的效果与空间分集的效果兼容。
本发明的多天线设备包括第一天线单元，具有发送/接收垂直极化和水平极化的多个天线元件；第二天线单元，以预定的距离与第一天线单元分开提供，具有接收垂直极化和水平极化的多个天线元件；第一定向控制部分，该部分以自适应权重乘由第一天线单元的多个天线元件接收的多个垂直极化，然后合成相乘的结果来生成具有自适应方向性的接收信号；第二定向控制部分，该部分以自适应权重乘由第二天线单元的多个天线元件接收的多个水平极化，然后合成相乘的结果来生成具有自适应方向性的接收信号；合成部分，该部分合成由第一和第二定向控制部分生成的具有自适应方向性的接收信号；第一发送部分，该部分从第一天线单元发送对垂直极化乘以自适应权重的调制信号的相乘结果，作为垂直极化；和第二发送部分，该部分从第二天线单元发送对水平极化乘以自适应权重的调制信号的相乘结果，作为水平极化。
这个结构使得不仅在发送中可能获得极化分集的效果和空间分集的效果，还对定向控制增加从接收信号中获得的优化权重，从而提高在发送目的地的接收质量，和减少是发送源的基站的发送功率。
本发明的多天线设备包括第一天线元件组，具有至少一对接收垂直极化和水平极化的天线元件；第二天线元件组，具有至少一对天线元件，该天线元件与第一天线元件以预定距离彼此分开提供，接收垂直极化和水平极化；和接收处理部分，该部分对由第一天线元件组接收的垂直极化和由第二天线元件组接收的水平极化应用解调和合成处理。
该结构合成通过以预定距离分开提供的成对天线元件接收的垂直极化和水平极化，从而能够在接收中使极化分集的效果与空间分集的效果兼容。
本发明的多天线设备包括第一天线元件组，具有至少一对发送垂直极化和水平极化的天线元件；第二天线元件组，具有与第一天线元件以预定距离分开提供的至少一对天线元件，接收垂直极化和水平极化；第一发送部分，从第一天线元件组发送调制信号作为垂直极化；和第二发送部分，从第二天线元件组发送调制信号作为水平极化。
这种结构通过以预定距离分开提供的成对天线元件发送垂直极化和水平极化，从而能够在发送中使极化分集的效果与空间分集的效果兼容。
本发明的多天线设备包括第一天线元件组，具有接收垂直极化和水平极化的多个天线元件；第二天线元件组，具有与第一天线元件以预定距离分开提供的多个天线元件，接收垂直极化和水平极化；和接收处理部分，对由第一天线元件组接收的垂直极化和由第二天线元件组接收的水平极化提供解调和合成处理。
该结构合成通过以预定距离分开提供的成对天线元件接收的垂直极化和水平极化，从而能够在接收中使极化分集的效果与空间分集的效果兼容。
本发明的多天线设备包括第一天线元件组，具有多个发送垂直极化和水平极化的天线元件；第二天线元件组，具有与第一天线元件组以预定距离彼此分开提供的天线元件，发送垂直极化和水平极化；第一发送部分，从第一天线元件组发送调制信号作为垂直极化；和第二发送部分，从第二天线元件组发送调制信号作为水平极化。
该结构通过以预定距离此分开提供的成对天线元件发送垂直极化和水平极化，从而能够在发送中使极化分集的效果和空间分集的效果兼容。
本发明的多天线接收方法包括第一解调步骤，解调由具有接收垂直极化和水平极化的天线元件的第一天线单元接收的垂直极化；第二解调步骤，解调由第二天线单元接收的水平极化，所述第二天线单元与第一天线单元以预定距离分开提供，具有接收垂直极化和水平极化的天线元件；和合成步骤，合成在第一和第二解调步骤中解调的信号。
该方法合成通过以预定距离彼此分开提供的一对天线元件接收的垂直极化和水平极化，从而能够在接收中使极化分集的效果和空间分集的效果兼容。
本发明的多天线发送方法是用于多天线的发送方法，该多天线包括第一天线单元，具有发送垂直极化和水平极化的天线元件；和第二天线单元，具有与第一天线单元以预定距离彼此分开提供、发送垂直极化和水平极化的天线元件，所述方法包括发送步骤，从第一天线单元发送调制信号作为垂直极化，并从第二天线单元发送调制信号作为水平极化。
该方法通过以预定距离分开提供的一对天线元件发送垂直极化和水平极化，从而能够在发送中使极化分集的效果和空间分集的效果兼容。
从上面描述的解释中显而易见，本发明能够实现多天线设备、多天线接收方法、和多天线发送方法，能够使极化分集的效果和空间分集的效果兼容。
本申请是基于在2001年12月28日递交的日本专利申请No.2001-400831，其完整内容合并与此作为参考。
工业适用性本发明最好应用于移动通讯系统的基站设备等。
权利要求
1.一种多天线设备，包括一对天线元件，以预定距离分开提供，接收相互正交的极化；和接收处理部分，对通过所述天线元件接收的信号执行解调和合成处理。
2.一种多天线设备，包括一对天线元件，以预定距离分开提供，发送相互正交的极化；和发送处理部分，对预定信号执行调制处理，然后提供该调制信号到所述天线元件。
3.一种多天线设备，包括第一天线单元，具有接收垂直极化和水平极化的天线元件；第二天线单元，与所述第一天线单元以预定距离分开提供，具有接收垂直极化和水平极化的天线元件；和接收处理部分，对所述第一天线单元接收的垂直极化和所述第二天线单元接收的水平极化进行解调和合成处理。
4.根据权利要求3所述的多天线设备，其中所述第一和第二天线单元每一个包括多个所述天线元件，所述多天线设备进一步包括第一定向控制部分，以最佳权乘通过所述第一天线单元的所述多个天线元件接收的多个垂直极化，然后合成所述相乘的结果，以生成具有自适应方向性的接收信号；第二定向控制部分，以最佳权乘通过所述第二天线单元的所述多个天线元件接收的多个水平极化，然后合成所述相乘的结果，以生成具有自适应方向性的接收信号；和合成部分，合成通过所述第一和第二定向控制部分产生的具有自适应方向性的接收信号。
5.一种多天线设备，包括第一天线单元，具有发送垂直极化和水平极化的天线元件；第二天线单元，具有与所述第一天线单元以预定距离分开提供的天线元件，用于发送垂直极化和水平极化；第一发送部分，从所述第一天线单元发送调制信号作为垂直极化；和第二发送部分，从所述第二天线单元发送所述调制信号作为水平极化。
6.一种多天线设备，包括第一天线单元，具有发送/接收垂直极化和水平极化的多个天线元件；第二天线单元，具有与所述第一天线单元以预定距离分开提供的多个天线元件，用于接收垂直极化和水平极化；第一定向控制部分，用于以自适应权重乘通过所述第一天线单元的所述多个天线元件接收的多个垂直极化，然后合成所述相乘的结果，以生成具有自适应方向性的接收信号；第二定向控制部分，用于以自适应权重乘通过所述第二天线单元的所述多个天线元件接收的多个水平极化，然后合成所述相乘的结果，以生成具有自适应方向性的接收信号；合成部分，用于合成由所述第一和第二定向控制部分生成的、具有自适应方向性的接收信号；第一发送部分，用于从所述第一天线单元发送对所述垂直极化乘以自适应权重的调制信号的相乘结果，作为垂直极化。第二发送部分，用于从所述第二天线单元发送对所述水平极化乘以自适应权重的调制信号的相乘结果，作为水平极化。
7.一种多天线设备，包括第一天线元件组，具有至少一对接收垂直极化和水平极化的天线元件；第二天线元件组，具有至少一对与所述第一天线元件以预定距离分开提供的天线元件，用于接收垂直极化和水平极化；和接收处理部分，对从所述第一天线元件组接收的垂直极化和从所述第二天线元件组接收的水平极化进行解调和合成处理。
8.一种多天线设备，包括第一天线元件组，具有至少一对发送垂直极化和水平极化的天线元件；第二天线元件组，具有至少一对与所述第一天线元件以预定距离分开提供的天线元件，用于发送垂直极化和水平极化；第一发送部分，从所述第一天线元件组发送调制信号作为垂直极化；和第二发送部分，从所述第二天线元件组发送所述调制信号作为水平极化。
9.一种多天线设备，包括第一天线元件组，具有接收垂直极化和水平极化的多个天线元件；第二天线元件组，具有与所述第一天线元件组以预定距离分开提供的多个天线元件，用于接收垂直极化和水平极化；和接收处理部分，用于对通过所述第一天线元件组接收的垂直极化和通过所述第二天线元件组接收的水平极化进行解调和合成处理。
10.一种多天线设备，包括第一天线元件组，具有发送垂直极化和水平极化的多个天线元件；第二天线元件组，具有与所述第一天线元件组以预定距离分开提供的多个天线元件，用于发送垂直极化和水平极化；和第一发送部分，从所述第一天线元件组发送调制信号作为垂直极化。第二发送部分，从所述第二天线元件组发送所述调制信号作为水平极化。
11.一种多天线接收方法，包括第一解调步骤，解调通过具有接收垂直极化和水平极化的天线元件的第一天线单元接收的垂直极化；第二解调步骤，解调通过第二天线单元接收的水平极化，所述第二天线单元具有与所述第一天线单元以预定距离分开提供的天线元件，用于接收垂直极化和水平极化；和合成步骤，合成在所述第一和第二解调步骤中解调的信号。
12.一种用于多天线的发送方法，该多天线包括第一天线单元，具有发送垂直极化和水平极化的天线元件；和第二天线单元，具有与所述第一天线单元以预定距离分开提供的天线元件，用于发送垂直极化和水平极化，所述方法包括发送步骤，从所述第一天线单元发送调制信号作为垂直极化，并从所述第二天线单元发送调制信号作为水平极化。
全文摘要
一种多天线设备，包括一对天线元件ANTV(111)和ANTH(112)，以预定间隔分开提供，用于接收相互正交的极化波；和接收装置(211a、211b和222)，用于解调和合成通过各天线元件接收的接收信号。因此，有可能获得极化波分集效果和空间分集效果。
文档编号H04B7/10GK1500319SQ0280743
公开日2004年5月26日 申请日期2002年12月27日 优先权日2001年12月28日
发明者金本英树, 官和行 申请人:松下电器产业株式会社