专利名称：基站设备、控制基站设备的方法、接收设备、自适应算法控制方法、无线通信设备和无线通 ...的制作方法
技术领域：
本发明涉及使用由多个天线阵元形成的天线阵列的自适应阵列 技术。具体地，本发明涉及应用自适应阵列技术的基站设备，控制所 述基站设备的方法、接收设备、自适应算法控制方法、无线通信设备 以及无线通信方法。
背景技术：
根据自适应阵列技术，通过合适地设置阵列天线中每个天线阵元
的权值，可以将波束指向期望波的用户(波束成形)，将零点(null) 指向干扰波的用户(零点控制，null-steering)。
空分复用多址接入(SDMA)方案作为一种利用自适应阵列技术 的复用方案而为人所知。在采用SDMA的移动通信系统中，基站设备 可以在相同的定时，使用公共的频率，与在空间上互相分离的多个移 动台设备中的每一个进行通信。
作为计算阵列天线中的每个天线阵元的权值的权值计算算法，有 一种权值计算算法将波束指向已知参考信号的到达方向，并将零点指 向与参考信号具有较低相关性的信号的到达方向。此外，也有一种权 值计算算法将零点指向任何方向。
一般地，在使用阵列天线接收无线信号时，天线阵元的数目越多， 接收质量越好。这是由于在阵列天线中，所在天线阵元的数目增加， 阵列权值计算中的自由度增大，因此使其可以处理复杂的传播环境。
在阵列天线中，利用预定自适应算法来接收无线信号。已有各种 自适应算法。作为一种典型的自适应算法，有一种自适应算法通过利 用已知信号来优化期望波的接收(这里称为期望波优化型自适应算
7法)，还有一种自适应算法根据空间分量的功率来抑制形成接收波的空 间分量(这里称为空间分量抑制型自适应算法)。
期望波优化型自适应算法的具体示例包括MMSE (最小均方误 差)。此外，空间分量抑制型自适应算法的具体示例包括PI (功率变 换)。
同时，日本专利申请公开No. 09-205316公开了一种切换地使用 多种期望波优化型自适应算法的技术。
此外，在分集技术(一种设计为改进通信特性的技术)中，发送 侧通过多个不同的通信信道来发送相同的数据块。接收侧对通过多个 通信信道接收到的接收信号进行选择或合成。
使用不同载频的分集技术被称为频率分集。同时，根据时分复用 多址接入/时分双工(TDMA/TDD)方案，使用不同时分时隙(以下 简称为时隙)的分集技术被称为时隙分集。
此前已经公开了在分集技术之外还使用自适应阵列技术来改进通 信特性的无线通信设备(例如日本专利No. 3579363)。然而，自适应 阵列技术的增益提高功能与干扰抑制功能之间是互相折衷的关系。如 果将优先权提供给增益提高，则干扰抑制的效果将降低，而如果将优 先权提供给干扰波抑制，则增益将减小。本质上，不能同时实现增益 提高效果和干扰抑制效果。
同时，日本专利申请公开No. 2001-127681公开了一种与自适应 阵列基站相关的技术，该技术分集发送通知数据或寻呼数据，使得多 个不同发射图的峰值发射图具有接近于全向的形状。这种技术是一种 用于提供移动台的呼入连接速率的技术，而不是用于通过自适应阵列 技术的增益提高功能或干扰抑制功能来改进通信特性的技术。
发明内容
然而，上述权值计算算法具有以下问题。具体而言，当作为复用 通信的目标的多个移动台设备所发送的参考信号之间的接收功率之差 较大时，基站设备不能合适地计算阵列天线中每个天线阵元的权值。
例如，当将波束指向具有较高无线场强的第一参考信号的到达方向时，基站设备难以合适地将零点指向具有比第一参考信号相对更低 接收功率(即与第一参考信号具有较低相关性)的第二参考信号的到 达方向。在这种情况下，由于基站设备与发送第一参考信号的移动台 设备的通信的影响，基站设备与发送第二参考信号的移动台设备之间 的通信质量退化。
此外，上述自适应算法具有以下问题。具体而言，如果接收波包 含较强输入的干扰波，则期望波优化型自适应算法可能不能合适地优 化期望波。相反，由于空间分量抑制型自适应算法简单地根据空间分 分量的功率来抑制空间分量而不是优化期望波，因此可能抑制期望波。 按照这种方式，期望波优化型自适应算法和空间分量抑制型自适应算 法各有缺点。
此外，如果在移动通信系统中使用上述自适应阵列技术，则方向 图的控制不能跟上移动台设备的移动。相应地，不能获得充分的增益 提高效果或干扰抑制效果，因此，在一些情况下接收特性可能退化。 此外，如果从无线通信设备看去，优选波的方向在干扰波方向邻近， 则不能形成其中主波束方向与零点方向分离的方向图。因此，优选波 的提取和干扰信号的抑制可能无法充分工作。此外，如果对较低噪声 电平的接收信号执行自适应阵列处理，则接收特性甚至可能更加退化。
上述专利No. 3579363中描述的无线通信设备使用相同的算法对 与时隙分集接收相关的多个时隙中的每一个计算权值信息。因此，如 果由于上述任何原因引起接收特性的退化，则不能在与时隙分集接收 相关的任何时隙中获得充分的自适应阵列效果。由此，在一些情况下， 即使执行了时隙分集接收，接收特性也可能无法充分提高。
因此，基于上述问题做出了本发明。本发明的第一目的是提供一 种基站设备和控制所述基站设备的方法，即使在多个移动台设备所发 送的参考信号之间的接收功率之差较大时，所述基站设备也能够合适 地计算与多个移动台设备相关的阵列天线的权值，从而实现良好的通 信。
此外，本发明的第二目的是提供一种接收设备和自适应算法控制 方法，实现期望波优化型自适应算法和空间分量抑制型自适应算法的
9结合使用，以弥补期望波优化型自适应算法和空间分量抑制型自适应 算法各自的缺陷。
此外，本发明的第三目的是提供一种无线通信设备和无线通信方 法，能够进一步增强使用分集通信来改进通信特性的效果。
为了实现上述第一目的，根据本发明的基站设备包括阵列天线， 并根据使用所述阵列天线的空分复用多址接入方案与多个移动台设备 进行通信，所述多个移动台包括第一移动台设备与第二移动台设备， 所述基站设备包括第一权值计算器，被配置为通过使用从所述第一 移动台设备发送的参考信号来计算在与所述第一移动台设备的通信中 要使用的阵列天线中的每个阵元的权值；以及第二权值计算器，被配 置为计算在与所述第二移动台设备的通信中要使用的阵列天线中的每 个阵元的权值，使得零点指向从所述第一移动台设备发送的参考信号 的到达方向，其中，所述第二权值计算器基于所述第一权值计算器所 计算的权值来确定从所述第一移动台设备发送的参考信号的到达方 向。
根据这样的基站设备，由于可以基于与第一移动台设备的通信中 要使用的权值来确定从第一移动台设备发送的参考信号的到达方向， 以及可以计算在与所述第二移动台设备的通信中要使用的权值，使得 可以将零点指向该方向，可以分别减小与第一和第二移动台设备之间 的通信的互干扰。由此，即使在多个移动台设备所发送的参考信号之 间的接收功率之差较大从而不能很好地使用从每个移动台设备发送的 参考信号来计算权值时，所述基站设备也能够与这些移动台设备良好 地通信。
上述基站设备还可以包括接收功率获取单元，被配置为获取从 每个移动台发送的信号的接收功率；以及移动台设备选择器，被配置 为基于所述接收功率获取单元所获取的每个接收功率来选择所述第一 移动台设备和所述第二移动台设备。
此外，上述基站设备还可以包括第三权值计算器，被配置为通 过使用从所述第二移动台设备发送的参考信号来计算在与所述第二移 动台设备的通信中要使用的阵列天线中的每个阵元的权值，其中，所述基站设备可以根据使用所述第二权值计算器所计算的权值来进行的 与所述第二移动台设备的通信质量，使用所述第三权值计算器所计算 的权值代替所述第二权值计算器所计算的权值来与所述第二移动台设 备进行通信。
此外，根据本发明的控制无线基站设备的方法用于控制包括阵列 天线，并根据使用所述阵列天线的空分复用多址接入方案与多个移动 台设备进行通信的基站设备，所述多个移动台包括第一移动台设备与 第二移动台设备，所述方法包括第一权值计算步骤，通过使用从所 述第一移动台设备发送的参考信号来计算在与所述第一移动台设备的 通信中要使用的阵列天线中的每个阵元的权值；以及第二权值计算步 骤，计算在与所述第二移动台设备的通信中要使用的阵列天线中的每 个阵元的权值，所计算的权值使得零点指向从所述第一移动台设备发 送的参考信号的到达方向，其中，所述第二权值计算步骤基于所述第 一权值计算步骤所计算的权值来确定从所述第一移动台设备发送的参 考信号的到达方向。
为了实现上述第二目的，根据本发明的接收设备包括由多个天线 阵元形成的阵列天线，所述设备包括自适应控制器，被配置为通过 使用期望波优化型自适应算法作为自适应算法，自适应地控制到达每 个天线阵元的接收波，所述期望波优化型自适应算法通过利用已知信 号来对期望波的接收进行优化；期望波功率信息获取单元，被配置为 从所述接收波中获取期望波功率信息，所述期望波功率信息指示期望 波的功率电平；非期望波功率信息获取单元，被配置为获取非期望波
功率信息，所述非期望波功率信息指示接收波中包含的非期望波的功
率电平；以及所使用自适应算法改变单元，被配置为根据所述非期望 波功率信息和所述期望波功率信息，将所述自适应控制器所使用的自 适应算法改变为空间分量抑制型自适应算法，所述空间分量抑制型自 适应算法根据空间分量的功率来抑制形成接收波的空间分量。
根据这样的接收设备，可以结合使用期望波优化型自适应算法和 空间分量抑制型自适应算法，以弥补期望波优化型自适应算法和空间 分量抑制型自适应算法各自的缺陷。此外，在上述接收设备中，所述期望波功率信息获取单元可以通 过使用所述期望波优化型自适应算法进行优化的期望波来获取所述期 望波功率信息。
这实现了将所述期望波优化型自适应算法进行优化的期望波的功 率电平用作所述期望波功率信息。
此外，在上述接收设备中，所述期望波功率信息获取单元可以通 过使用到达每个天线阵元的接收波来获取所述期望波功率信息。
这实现了不论所述期望波优化型自适应算法是否执行了自适应控 制，都可以获取所述期望波功率信息。
此外，在上述每个接收设备中，所述空间分量抑制型自适应算法 是对形成接收波的空间分量中具有最大功率的空间分量进行抑制的自 适应算法，并且，当所述非期望波功率信息所指示的功率电平与所述 期望波功率信息所指示的功率电平的比值大于预定值时，所述所使用 自适应算法改变单元可以使所述自适应控制器使用所述空间分量抑制 型自适应算法。
这也实现了期望波优化型自适应算法和空间分量抑制型自适应算 法的结合使用，以弥补其各自的缺陷。
此外，在上述接收设备中，所述空间分量抑制型自适应算法是在 形成接收波的空间分量中以功率的降序对空间分量进行抑制的自适应 算法，所述空间分量的数目与接收所述接收波的天线阵元的数目相对 应，并且，所述接收设备还可以包括天线阵元数目控制器，被配置为 根据所述自适应控制器是否使用所述空间分量抑制型自适应算法，控 制接收所述接收波的天线阵元的数目。
即使在使用对与天线阵元数目相对应的空间分量进行抑制的空间 分量抑制型自适应算法时，这也可以防止对期望波的抑制。
此外，根据本发明的自适应算法控制方法用于控制包括由多个天 线阵元形成的阵列天线的接收设备中要使用的自适应算法，所述方法 包括自适应控制步骤，通过使用期望波优化型自适应算法作为自适 应算法，自适应地控制到达每个天线阵元的接收波，所述期望波优化 型自适应算法通过利用已知信号来对期望波的接收进行优化；期望波
12功率信息获取步骤，从所述接收波中获取期望波功率信息，所述期望 波功率信息指示期望波的功率电平；非期望波功率信息获取步骤，获 取非期望波功率信息，所述非期望波功率信息指示接收波中包含的非 期望波的功率电平；以及所使用自适应算法改变步骤，根据所述非期 望波功率信息和所述期望波功率信息，将所述自适应控制步骤所使用 的自适应算法改变为空间分量抑制型自适应算法，所述空间分量抑制 型自适应算法根据空间分量的功率来抑制形成接收波的空间分量。
为了实现上述第三目的，根据本发明的无线通信设备包括阵列天 线，使用所述阵列天线与多个移动台设备进行通信，并将多个通信信 道分别分配给至少一些移动台设备，使得在所述多个通信信道上分别 接收到从所述移动台设备发送的相同数据块，所述设备包括通信质 量比较器，被配置为比较所述多个通信信道中的每个通信信道中的接 收信号的通信质量；权值信息计算器，被配置为计算用于所述多个通
信信道中的一些通信信道的阵列天线的每个天线阵元的权值信息，所 述权值信息是使用与用于其他通信信道的算法不同的算法并基于所述
通信质量比较器的比较结果来计算的；以及加权单元，被配置为基于 所述权值信息计算器所计算的每个天线的权值信息，对所述多个通信 信道中的每个通信信道的发送信号和接收信号中的至少一个进行加
所述无线通信设备对与移动台设备的分集通信中要使用的多个通 信信道中的每个通信信道中的接收信号的通信质量进行比较。然后， 基于比较结果，所述无线通信设备计算用于多个通信信道中的部分通 信信道的每个天线的权值信息，所述计算是使用与用于其他通信信道 的算法不同的算法来进行的。
根据这样的无线通信设备，可以使用不少于两种具有不同效果的 算法来对与分集通信相关的多个通信信道中的每个通信信道中的发送 信号或接收信号中的至少一个进行加权，因此，可以选择多个加权信 号中具有较好通信质量的信号。由此，可以进一步增强改进分集通信 中通信特性的效果。
在上述无线通信设备中，所述权值信息计算器可以计算用于所述多个通信信道中被所述通信质量比较器确定为具有较好通信质量的一 些通信信道的每个天线的权值信息，所述权值信息是使用增益优先的 算法来计算的。
这实现了通过使用增益优先的算法来对与分集通信相关的多个通 信信道中具有较少干扰噪声的部分通信信道中的发送信号和/或接收 信号进行加权，并使用干扰抑制优先的算法对其他通信信道中的信号 进行加权。由此，可以从分别使用增益优先的算法和干扰抑制优先的 算法来加权的包含相同数据的发送信号和/或接收信号中选择具有较 好通信特性的信号，所述增益优先的算法和干扰抑制优先的算法之间 是折衷关系。
此外，在上述无线通信设备中，所述通信信道可以由使用相同载 频的传送信道和接收信道形成。这使得在使用频率分集的通信中能够 进一步增强改进通信特性的效果。
此外，在本发明的一方面，所述无线通信设备根据时分复用多址 接入方案与所述多个移动台设备进行通信，所述通信信道由使用不同 时分时隙的传送信道和接收信道形成。这使得在使用时隙分集的通信 中能够进一步增强改进通信特性的效果。
此外，根据本发明的无线通信方法用于使用阵列天线与多个移动 台设备进行通信，并将多个通信信道分别分配给至少一些移动台设备， 使得在所述多个通信信道上分别接收到从所述移动台设备发送的相同 数据块，所述方法包括通信质量比较步骤，比较所述多个通信信道 中的每个通信信道中的接收信号的通信质量；权值信息计算步骤，计 算用于所述多个通信信道中的一些通信信道的阵列天线的每个天线阵 元的权值信息，所述权值信息是使用与用于其他通信信道的算法不同 的算法并基于所述通信质量比较器的比较结果来计算的；以及加权步 骤，基于所述权值信息计算器所计算的每个天线的权值信息，对所述 多个通信信道中的每个通信信道的发送信号和接收信号中的至少一个 进行加权。
图1是根据本发明的第一实施例的移动通信系统的总体配置图。 图2是示出了根据本发明的第一实施例的基站设备的配置的框图。
图3是示出了根据本发明的第一实施例的基站设备的接收操作的
流程图。
图4是示出了根据本发明的第一实施例的基站设备的接收操作的 流程图。
图5是示出了根据本发明的第二实施例的接收设备的系统配置和 功能模块的框图。
图6是示出了根据本发明的第二实施例的第一种修改的接收设备 的系统配置和功能模块的框图。
图7是示出了根据本发明的第二实施例的第二种修改的接收设备 的系统配置的框图，其中特别示意了接收设备在4RF模式下操作的情 况。
图8是示出了根据本发明的第二实施例的第二种修改的接收设备 的系统配置的框图，其中特别示意了接收设备在2RF模式下操作的情 况。
图9是示出了根据本发明的第二实施例的第二中修改的接收设备
的处理流程的流程图。
图10是示出了根据本发明的第二实施例的第二中修改的接收设
备的处理流程的流程图。
图11是根据本发明的第三实施例的移动通信系统的配置图。
图12是根据本发明的第三实施例的无线通信设备的框图。
图13是示出了根据本发明的第三实施例的无线通信设备中在时
隙分集通信中的自适应阵列处理的流程图。
具体实施例方式
第一实施例
以下基于附图来描述本发明的第一实施例。 移动通信系统的总体配置
15图l是根据本发明的第一实施例的移动通信系统的总体配置图。
如图1所示，移动通信系统包括基站设备110和多个移动台设备112 (在 本实施例中为2个)。每个移动台设备112例如是便携式电话或数据终 端，并与基站设备110进行无线通信。这里，基站设备110和每个移动 台设备112使用TDD(时分双工)方案来发送和接收数据，并使用TDMA
(时分复用多址接入)方案来执行复用通信。
此外，基站设备110包括如下所述的阵列天线，并使用该阵列天 线，通过空分复用多址接入(SDMA)方案与每个移动台设备112执行 复用通信。基站设备10以极高的频率利用效率执行与多个移动台设备 112的双向通信。
基站设备的配置
图2是基站设备110的配置图。如图2所示，基站设备110包括天线 阵列114、无线通信器116和调制解调器118。阵列天线114是多天线阵 列。阵列天线114发射要从无线通信器116提供给每个天线阵元的发送 信号。可选地，阵列天线114在每个天线阵元接收从各个移动台设备112 发送的信号，并将所接收的信号输入至无线通信器116。
无线通信器116包括PA (功率放大)单元、RF (射频)单元和BB (基带)单元。无线通信器116将阵列天线114接收的信号转换为基带 接收信号，并将该基带接收信号提供给调制解调器118。此外，无线通 信器116将从调制解调器118输入的各个天线的基带发送信号转换为无 线信号，并将该无线信号提供给阵列天线114。
调制解调器U8从要从无线通信器116输出的每个天线阵元的发 送信号中解码从移动台112发送的数据。此外，调制解调器118将要发 送至每个移动台设备112的数据转换为针对各个天线阵元的基带发送 信号，并将该基带发送信号输入至无线通信器116。基站设备110包括 处理要发送和接收的数据的上层设备(未示出)。
更具体地，调制解调器118包括接收权值存储装置120;第一接 收权值计算器122;第二接收权值计算器124;第一通信质量评估单元 126;第二通信质量评估单元128;接收权值应用单元130以及解码器 132。例如，使用高性能计算法及其控制软件来实现这些组件。第一接收权值计算器122基于从无线通信器116输出的基带接收 信号和己知的参考信号，计算与每个移动台设备112的通信中要使用的
阵列天线114的权值。具体而言，第一接收权值计算器122计算与每个 移动台设备112的通信中要使用的阵列天线114的权值，使得能够将波 束形成在与每个移动台设备112相对应的参考信号的到达方向上，并使 得能够将零点指向与参考信号具有较低相关性的信号(干扰信号)的 到达方向。
以下将根据参考信号和接收信号之间的相关性来计算权值的算 法称为算法l。在第一接收权值计算器122计算的权值中，将与具有较 大的参考信号接收功率的移动台设备112 (设备A)的通信中要使用的 权值提供给解码器132。相反，将与具有较小的参考信号接收功率的移 动台设备112 (设备B)的通信中要使用的权值提供给第一通信质量评 估单元126。此外，将所有权值提供给接收权值存储装置120。响应于 来自第一通信质量评估单元126的指令，第一接收权值计算器122也将 与具有较小的参考信号接收功率的移动台设备112 (设备B)的通信中 要使用的权值提供给解码器132。
接收权值存储装置120包括存储器，并存储第一接收权值计算器 122计算的而且与每个移动台设备112相关的权值。
第一通信质量评估单元126基于从第一接收权值计算器122提供 的而且在与具有较小的参考信号接收功率的移动台设备112 (设备B) 的通信中要使用的权值，计算与移动台设备U2 (设备B)的通信的信 号质量(SINR)。如果所计算的信号质量不满足预定参考值，则第一 通信质量评估单元126指令第二接收权值计算器124使用与上述算法1 不同的算法(以下称为算法2)来重新计算与具有较小的参考信号接收 功率的移动台设备112 (设备B)的通信中要使用的权值。
第二接收权值计算器124从接收权值存储装置120中读出与具有 较大的参考信号接收功率的移动台设备112 (设备A)的通信中要使用 的权值。基于所读出的权值，第二接收权值计算器124计算来自设备A 的参考信号的到达方向，并计算与具有较小的参考信号接收功率的移 动台设备112 (设备B)的通信中要使用的权值(算法2)，使得零点指向该到达方向。
基于从第二接收权值计算器124提供的权值，第二通信质量评估 单元128计算与具有较小的参考信号接收功率的移动台设备112 (设备 B)的通信中的信号质量(SINR)。然后，第二通信质量评估单元128 将所计算的信号质量(与算法2计算的权值相对应)与第一通信质量评 估单元126所计算的信号质量(与算法l计算的权值相对应)进行比较。 然后，第二通信质量评估单元128指令接收权值应用单元130应用与算 法1或算法2相对应的算法所计算的具有较高信号质量的权值。
根据来自第二通信质量评估单元128的指令，接收权值应用单元 130向解码器132提供接收权值存储装置120中存储的权值(使用算法l 计算的权值)或第二接收权值计算器124使用算法2计算的算法，作为 与具有较小的参考信号接收功率的移动台设备112 (设备B)的通信中 要使用的权值。
解码器132使用第一接收权值计算器122计算的权值来合成从具 有较大的参考信号接收功率的移动台设备112 (设备A)接收到的基带 信号并解码传送数据。解码器132也使用接收权值应用单元130提供的 权值或第一接收权值计算器122提供的权值来合成从具有较小的参考 信号接收功率的移动台设备112 (设备B)接收到的基带信号并解码传 送数据。然后，将每个己解码的传送数据块提供给上次设备(未示出)。
基站设备的操作
这里将描述基站设备110的操作。图3和图4是基站设备110的接收
操作的流程图。
如图3和图4所示，在基站设备110中，阵列天线114首先接收来自 各个移动台设备112的信号(SIOI)。无线通信器116将从各移动台设备 112接收到的信号转换为基带信号(S102)。
第一接收权值计算器122将标识移动台设备112的变量I初始化为0 值(S103)，并计算从变量I所标识的移动台设备112发送的参考信号的 接收功率(S105)。
此外，基于从变量I所标识的移动台设备112发送的参考信号，第 一接收权值计算器122计算权值，使得波束指向参考信号的到达方向
18(S106)。然后，第一接收权值计算器122将所计算的权值存储在接收 权值存储装置120中(S107)。随着将变量I增大1，对所有移动台设备 112执行上述过程(S105至S107)。
然后，第一接收权值计算器122将具有较大的参考信号接收功率 的移动台设备112 (设备A)的接收权值提供给解码器132。此外，第 一接收权值计算器122将具有较小的参考信号接收功率的移动台设备 112 (设备B)的接收权值提供给第一通信质量评估单元126 (S109)。 然后，第一通信质量评估单元126基于设备B的权值来计算设备B的通 信质量(SINR) (SllO)。
接下来，第一通信质量评估单元126确定所计算的SINR是否超过 预定阈值(Slll)。然后，如果所计算的SINR超过预定阈值，则第一 通信质量评估单元126指令第一接收权值计算器122将具有较小的参考 信号接收功率的移动台设备112 (设备B)的权值提供给解码器132。 一旦接收到来自第一通信质量评估单元126的指令，第一接收权值计算 器122将设备B的权值提供给解码器132 (S112)。解码器132使用所提 供的权值来对从设备A和B发送的数据进行解码(S113)。
一方面，如果确定S110中计算的SINR等于或小于预定值，则第一 通信质量评估单元126指令第二接收权值计算器124重新计算权值，并 将所计算的SINR发送至第二通信质量评估单元128 (S115)。
第二接收权值计算器124从接收权值存储装置120中读出具有较 大的参考信号接收功率的移动台设备112 (设备A)的权值，并根据所 读出的权值来确定来自设备A的参考信号的到达方向。然后，计算阵 列天线114的权值，使得零点指向来自设备A的参考信号的到达方向 (116)。
基于第二接收权值计算器124计算的权值，第二通信质量评估单 元128计算与具有较小的参考信号接收功率的移动台设备112 (设备B) 的通信中的通信质量(SINR) (S117)，并将所计算的通信质量与从第 一通信质量评估单元126发送的通信质量进行比较(S118)。
然后，如果在S117中计算的通信质量高于第一通信质量评估单元 126所提供的通信质量，则第二通信质量评估单元128指令接收权值应
19用单元130应用第二接收权值计算器124所计算的权值。接收权值应用
单元130根据该指令将该权值提供给解码器132 (S119)。
同时，如果在SU7中计算的通信质量低于第一通信质量评估单元 126所提供的通信质量，则第二通信质量评估单元128指令接收权值应 用单元130应用接收权值存储装置120中存储的权值。接收权值应用单 元130根据该指令将该权值提供给解码器132 (S120)。然后，解码器 132使用所提供的权值对从设备A和B发送的数据进行解码(S113)。 操作/效果
根据上述实施例，基站设备110根据从每个移动台设备112发送的 参考信号来计算与每个移动台设备112的通信中要使用的权值。对于具 有较小的参考信号接收功率的移动台设备112 (设备B)，基站设备IIO 基于具有较大的参考信号接收功率的移动台设备112 (设备A)的权值 来确定参考信号的到达方向。基站设备110可以计算权值，使得零点质 量参考信号的到达方向，并使用所计算的权值作为与设备B的通信中 要使用的权值。
因此，即使在来自设备B的参考信号的接收功率明显低于来自设 备A的参考信号的接收功率，而且尚未合适地计算设备A的权值时，由 于能够抑制与设备A的通信对与设备B的通信的影响，因此基站设备 IIO也能够防止通信质量的退化。
第二实施例
以下参照附图来描述本发明的第二实施例。 接收设备的配置
图5是示出了根据本发明的第二实施例的接收设备201a的系统配 置和功能模块的框图。如图5所示，接收设备201a包括自适应控制器 202a。自适应控制器202a包括由4个天线阵元210 (天线阵元210-0、
210- 1、 210-2、 210-3)形成的阵列天线。此外，自适应控制器202a 还包括用于对应天线阵元210的乘法器211 (乘法器211-0、 211-1、
211- 2、 211-3)。
此外，自适应控制器202a包括合成器212、合成器213、所使用自适应算法改变单元214、 PI控制器216、 MMSE控制器217、期望波功率 信息获取单元218以及非期望波功率信息获取单元219。此外，所使用 自适应算法改变单元214包括天线阵元数目控制器215。
接收设备201a是包括CPU和存储器的计算机。CPU是用于执行存 储器中存储的程序的处理单元。CPU执行用于控制接收设备201a中的 每个单元的处理，并实现以下描述的各种功能。存储器存储用于实现 本实施例的程序或数据。存储器也用作CPU的工作存储器。
接收设备201a用作移动通信系统的基站设备。接收设备201a利用 上述阵列天线并根据空分复用多址接入(SDMA)方案来执行与多个 移动台设备的通信的复用。
假定天线阵元210-0至3接收预定频率的无线电波。 一般地，自适 应控制器202a使用MMSE算法自适应地控制到达每个天线阵元210的 无线电波(接收波)。MMSE是一种期望波优化型自适应算法，该算法 利用已知信号对期望波的进行优化。
具体而言，接收波由一些连续帧形成。在每个帧的预定位置包含 有己知信号。MMSE控制器217掌握该已知信号的信息，并顺序计算已 知信号与从每个天线阵元210顺序输入的每个接收波的相关值。当接收 波与己知信号相同时该相关值达到最大值。
MMSE控制器217通过监控所计算的相关值来检测接收波中包含 的己知信号。然后，MMSE控制器217使用所检测的已知信号来检测接 收波中的帧位置。
MMSE控制器217基于所检测的帧位置，从每个天线阵元210接收 的接收波中提取期望波，并基于所提取的期望波的功率和相位来计算 用于优化期望波接收的接收权值。然后，MMSE控制器217向每个乘法 器211输出所计算的接收权值。
每个乘法器211将接收波与从MMSE控制器217输入的接收权值相 乘。合成器212对从每个乘法器211输出的信号进行合成，并向所使用 自适应算法改变单元214输出合成信号。由于上述处理，合成器212输 出的信号中，已经从接收波中去除了非期望波分量。
自适应控制器202a也具有使用PI来自适应地控制上述接收波的功能。PI是一种空间分量抑制型自适应算法，该算法根据空间分量的功 率来抑制形成接收波的空间分量。
具体而言，PI控制器216基于从天线阵元210-0和天线阵元210-1输
入的各接收波，获取接收波的空间分量并获取每个所获取的空间分量
的功率。PI控制器216计算接收权值，该接收权值用于将所获取的空间 分量的功率中最大的空间分量的功率进行偏移。然后，PI控制器216 向乘法器211-0和乘法器211-1输出所计算的接收权值。
乘法器211-0和乘法器211-1将接收波与从PI控制器216输入的接 收权值相乘。合成器213对从乘法器211-0和乘法器211-1输出的信号进 行合成，然后向所使用自适应算法改变单元214输出合成信号。由于上 述处理，合成器213输出的信号中，己经从接收波中抑制了指定空间分
期望波功率信息获取单元218从接收波中获取指示期望波功率电 平的期望波功率信息。具体而言，期望波功率信息获取单元218利用经 过MMSE控制器217的控制优化的期望波(从合成器212输出的信号) 来获取期望波功率信息。
注意，与MMSE控制器217类似，期望波功率信息获取单元218可 以掌握已知信号的信息，并顺序计算已知信号与顺序输入每个天线阵 元210的每个接收波的相关值。因此，期望波功率信息获取单元218可 以通过使用到达每个天线阵元210的接收波而不是经过MMSE控制器 217的控制优化的期望波来获取上述期望波功率信息。
非期望波功率信息获取单元219获取非期望波功率信息，该非期
望波功率信息指示接收波中包含的非期望波的功率电平。具体而言，
非期望波功率信息获取单元219首先获取接收波的接收功率(未示出)。
然后，非期望波功率信息获取单元219基于所获取的接收功率和期望波
功率信息获取单元218所获取的期望波功率信息来获取非期望波功率
信息。更具体地，非期望波功率信息获取单元219通过从接收功率中减
去期望波功率信息所指示的功率电平来获取非期望波功率信息。
所使用自适应算法改变单元214根据非期望波功率信息获取单元 219所获取的非期望波功率信息和期望波功率信息获取单元218所获取的期望波功率信息，将自适应控制器202a所使用的自适应算法从 MMSE改变为PI，或从PI改变为MMSE。
更具体地，当功率电平比值(非期望波功率信息获取单元219获 取的非期望波功率信息所指示的功率电平与期望波功率信息获取单元 218获取的期望波功率信息所指示的功率电平的比值)大于预定值时， 所使用自适应算法改变单元214使自适应控制器202a使用PI。相反，当 该比值等于或小于该预定值时，所使用自适应算法改变单元214使自适 应控制器202a使用MMSE。
在将自适应控制器202a所使用的自适应算法改变为PI时，所使用 自适应算法改变单元214使MMSE控制器217停止处理，并使PI控制器 216开始处理。此后，所使用自适应算法改变单元214在后续阶段将从 合成器213输入的信号输出至通信处理器(未示出)。
相反，在将自适应控制器202a所使用的自适应算法改变为MMSE 时，所使用自适应算法改变单元214使PI控制器216停止处理，并使 MMSE控制器217开始处理。此后，所使用自适应算法改变单元214在 后续阶段将从合成器212输入的信号输出至通信处理器(未示出)。
因此，所使用自适应算法改变单元214使自适应控制器202a使用 MMSE或PI。
此外，空间分量抑制型自适应算法是在形成接收波的空间分量中 以功率的降序对空间分量进行抑制的自适应算法，空间分量的数目与 接收接收波的天线阵元210的数目相对应。因此，天线阵元数目控制 器215根据接收波中包含的除期望波分量之外的空间分量中，功率比 期望波分量更大的空间分量的数目，来控制是否使用空间分量抑制型 自适应算法以及接收接收波的天线阵元210的数目。
在具体示例中，假定接收波中包含的除期望波分量之外的空间分 量中，功率比期望波分量更大的空间分量的数目为n，天线阵元数目 控制器215确定接收接收波的n+l个天线阵元，PI控制器216据此来 计算接收权值。注意，图5示出了当功率比期望波分量更大的空间分 量为l个波时(换言之，当天线阵元210的数目应为2时)天线阵元 数目控制器215的控制结果。PI控制器216向与n+l个天线阵元210相对应的乘法器211输出 所计算的接收权值。此外，合成器213对与PI控制器216计算的接收 权值相乘的信号进行合成，并将合成信号输出至所使用自适应算法改 变单元214。
操作/效果
如上所述，根据本实施例，接收设备201a可以结合使用期望波优 化型自适应算法和空间分量抑制型自适应算法，以弥补期望波优化型 自适应算法和空间分量抑制型自适应算法各自的缺陷。
此外，虽然期望波优化型自适应算法所优化的期望波的功率电平 可以用作期望波功率信息，但是，不论期望波优化型自适应算法是否 执行了自适应控制，都可以获取所述期望波功率信息。
此外，即使在使用对与天线阵元数目相对应的空间分量进行抑制 的空间分量抑制型自适应算法时，也可以避免对期望波的抑制。
第二实施例的第一种修改
接下来，参照附图描述本发明的第二实施例的第一种修改。
图6是示出了根据本发明的第二实施例的第一种修改的接收设备
201b的系统配置和功能模块的框图。如图6所示，接收设备201b包
括自适应控制器202b，取代了自适应控制器202a。自适应控制器202b
将上述自适应控制器202a中的乘法器211-0和乘法器211-1分别分离
为乘法器211-4、乘法器211-6和乘法器211-5、乘法器211-7。在自适
应控制器202b中，MMSE控制器217涉及在经过PI控制器216乘以
接收权值之后的接收波。
这使得自适应控制器202b在所有时候均能够执行使用PI和
MMSE的自适应控制。因此，所使用自适应算法改变单元214可以如
在上述第二实施例中一样改变自适应算法，而无需停止一种自适应算
法的处理并执行开始另一种自适应算法的处理。
第二实施例的第二种修改
接下来，参照附图描述本发明的第二实施例的第二种修改。接收设备的配置
图7是示出了根据本发明的第二实施例的第二种修改的接收设备
201c的系统配置的框图。如图7所示，接收设备201c包括由8个天 线阵元220 (天线阵元220-0、 220-1、 220-2、 220-3、 220-4、 220-5、 220-6、 220-7)形成的阵列天线。
此外，对每个天线阵元220，接收设备201c都包括一个主频率分 量检索单元221和一个从频率分量检索单元221。具体而言，对天线阵 元220-x (f0至7)，接收设备201c分别包括频率分量检索单元221-xM 和221-xS。
此外，接收设备20c包括ADC (模数转换器)222-0M、 222-0S、 222-1M和222-1S; FPGA (现场可编程门阵列)223-0和223-1;用于PI 的LODSP (第O层数字信号处理器)224-0和224-1;用于MMSE的LODSP 225-0和225-l; L1DSP (第l层数字信号处理器)226;合成器227-0、 227-1、 227-2和227-3;以及CPU (中央处理单元)228。
接收设备201c包括CPU和处理器，并像计算机一样工作。CPU是 用于执行存储器中存储的程序的处理单元。CPU执行用于控制接收设 备201c中的各个部分，并实现以下描述的各种功能。存储器存储用于 实现本实施例的程序或数据。存储器也用作CPU的工作存储器。
接收设备201c用作移动通信系统的基站设备。接收设备201c利用 上述阵列天线并使用空分复用多址接入(SDMA)方案来执行与多个 移动台设备中的每一个的通信的复用。
此外，接收设备201c操作在4RF (射频)模式、2RF模式和1RF模 式中的任一种模式下。4RF模式、2RF模式和1RF模式分别是在4种频 率、2种频率和1种频率上接收信号的模式。图7示出了接收设备201c 操作在4RF模式的情况。此外，图8示出了接收设备201c操作在2RF模 式的情况。
CPU 228确定使接收设备201c操作在上述何种模式，并根据该确 定结果来控制每个单元。
具体而言，如果确定使接收设备201c操作在4RF模式，则CPU228 使所有合成器227产生互不相同的频率的信号。此外，CPU228将每个
25合成器227产生的信号输入至4个互不相同的频率分量检索单元221。
具体而言，将合成器227-0的振荡信号输入频率分量检索单元 221-0M、 221-2M、 221-4M和221-6M。将合成器227-l的振荡信号输入 频率分量检索单元221-0S、 221-2S、 221-4S和221-6S。将合成器227-2 的振荡信号输入频率分量检索单元221-1M、 221-3M、 221-5M和 221-7M。将合成器227-3的振荡信号输入频率分量检索单元221-lS、 221-3S、 221-5S和221-7S。
此外，如果确定使接收设备201c操作在2RF模式，贝UCPU228仅使 合成器227-l和227-2产生互不相同的频率的信号。此外，CPU228将每 个合成器227-l和227-2产生的信号输入至8个频率分量检索单元221。
具体而言，将合成器227-l的振荡信号输入至所有主频率分量检索 单元221 (频率分量检索单元221-0M、 221-1M、 221-2M、 221-3M和频 率分量检索单元221-4M、 221-5M、 221-6M和221-7M)。
将合成器227-2的振荡信号输入至所有从频率分量检索单元221 (频率分量检索单元221-0S、 221-1S、 221-2S、 221-3S和频率分量检 索单元221-4S、 221-5S、 221-6S和221-7S)。
此外，如果确定使接收设备201c操作在lRF模式，则CPU228仅使 合成器227-l产生信号，并将该信号输入至所有频率分量检索单元221。
CPU 228控制每个FPGA223，使得可以执行以下描述的数字信号
的输出处理。
以下将分别详细描述4RF模式和2RF模式。 首先将描述图7所示的4RF模式。
每个天线阵元220接收无线电波来获取模拟信号，并将其输出值 对应的频率分量检索单元221 。
根据从合成器227-i输入的信号的频率，每个频率分量检索单元 221从通过对应天线阵元220输入的模拟信号中检索频率分量，并将其 输入至对应的ADC 222。
由此，每个ADC 222从频率分量检索单元221接收4线模拟信号。 具体而言，将主频率分量检索单元221-nM (11=0至3)所获取的模拟信 号输入至ADC 222-0M。将从频率分量检索单元221-nS (n-0至3)所
26获取的模拟信号输入至ADC 222-0S。将主频率分量检索单元221-nM (n-4至7)所获取的模拟信号输入至ADC 222-lM。将从频率分量检 索单元221-nS (11=4至7)所获取的模拟信号输入至ADC 222-lS。
每个ADC 222将输入的各线模拟信号转换为数字信号，并将其输 出至对应的FPGA223。
每个FPGA 223控制从每个ADC 222输入的数字信号将从何处输 出。这里，FPGA223将由主ADC 222输入的数字信号输入至对应的用 于PI的LODSP 224。同时，FPGA 223将由从ADC 222输入的数字信号 输入至对应的用于MMSE的L0DSP225。因此，在各天线阵元220接收 的无线电波中，与互不相同的频率分量相对应的4线数字信号被分别输 入至用于PI的LODSP 224-0、用于PI的LODSP 224-1、用于MMSE的 LODSP 225-0和用于MMSE的L0DSP 225-1 。
每个用于PI的LODSP 224仅获取所输入的4线数字信号中的2线数 字信号。按照这种方式，在本修改中，通过每个用于PI的LODSP 224 的内部处理，控制了接收接收波的天线阵元的数目。因此，PI使用所 获取的2线数字信号来执行自适应控制处理。换言之，形成到达各天线 阵元220的接收波的空间分量根据其功率而得到了抑制。
具体而言，基于所输入的2线数字信号，每个用于PI的L0DSP224 获取接收波的空间分量和所获取的各空间分量的功率。每个用于PI的 LODSP 224计算接收权值，该接收权值用于将所获取的各空间分量的 功率中最大的功率进行偏移。然后，每个用于PI的LODSP 224将该数 字信号乘以所计算的接收权值。作为乘法的结果而获得的数字信号是 抑制了最大功率的空间分量的数字信号。
每个用于PI的LODSP 224将所获得的数字信号输出值L1DSP226。
每个用于MMSE的LODSP 225使用所输入的4线数字信号来执行 自适应控制处理。换言之，每个用于MMSE的LODSP 225利用已知信 号，并对到达各天线阵元220的接收波中包含的期望波的接收进行优 化。
具体而言，数字信号由若干连续帧组成。在每个帧的预定位置包 含有已知信号。每个用于MMSE的LODSP 225掌握该已知信号，并顺序计算顺序输入的每个数字信号与已知信号的相关值。当数字信号与 已知信号相同时该相关值达到最大值。
每个用于MMSE的LODSP 225通过监控相关值来检测数字信号中 包含的已知信号。然后，每个用于MMSE的LODSP 225使用所检测的 已知信号来检测数字信号中的帧位置。每个用于MMSE的LODSP 225 基于所检测的帧位置，提取每个天线阵元220接收的期望波，并基于所 提取的期望波的功率和相位来计算用于优化期望波接收的接收权值。 然后，将数字信号与接收权值相乘。
一般地，L1DSP 226使用从每个用于MMSE的L0DSP 225输入的数 字信号来获取接收数据。
一方面，在使用从每个用于MMSE的LODSP 225输入的数字信号 来获取接收数据时，L1DSP 226不断地获取指示期望波功率电平的期 望波功率信息和指示接收波中包含的非期望波(除期望波之外的分量) 功率电平的非期望波功率信息。然后，根据该期望波功率信息和非期 望波功率信息，L1DSP 226将用于获取接收数据的数字信号改变为从 每个用于PI的L0DSP224输入的数字信号。因此，L1DSP226改变了接 收波的接收中使用的自适应算法。
更具体地，LlDSP226基于从用于MMSE的L0DSP225-0输入的数 字信号来获取上述期望波功率信息和非期望波功率信息。然后，当非 期望波功率信息所指示的功率电平与期望波功率信息所指示的功率电 平的比值大于预定值时，LlDSP226利用从用于PI的L0DSP224-0输入 的数字信号来获取接收数据。
类似地，L1DSP226基于从用于MMSE的L0DSP225-1输入的数字 信号来获取上述期望波功率信息和非期望波功率信息。然后，当非期 望波功率信息所指示的功率电平与期望波功率信息所指示的功率电平 的比值大于预定值时，L1DSP226利用从用于PI的L0DSP224-1输入的 数字信号来获取接收数据。
操作/效果
如上所述，与接收设备201a和201b类似，接收设备201c实现了期 望波优化型自适应算法和空间分量抑制型自适应算法的结合使用，以
28弥补其各自的缺陷。
此外，虽然期望波优化型自适应算法所优化的期望波的功率电平
可以用作期望波功率信息，但是，不论期望波优化型自适应算法是否
执行了自适应控制，都可以获取所述期望波功率信息。
此外，即使在使用对与天线阵元数目相对应的空间分量进行抑制
的空间分量抑制型自适应算法时，也可以避免对期望波的抑制。
注意，优选地，CPU 228结合上述自适应算法来改变合成器227 的振荡频率。具体地，当期望波的频率为f时，CPU228控制合成器227 的振荡频率，使得用于MMSE的LODSP 225可以总体上获得与频率f的 分量相对应的接收波的数字信号。相反，当L1DSP 226已经做出上述 改变时，CPU228控制合成器227的振荡频率，使得用于PI的LODSP 224 可以获得与频率f的分量相对应的接收波的数字信号。这实现了即使在 L1DSP 226改变了自适应算法之后，也能够连续地接收接收波中包含 的频率f的分量。
此外，L1DSP226可以基于从用于PI的L0DSP224输入的数字信号
来获取上述非期望波功率信息。在这种情况下，通过将合成器227-l 设置为期望波频率f并将合成器227-0设置为频率f邻近的频率，可以获 取期望波频率及其邻近频率上的非期望波功率信息。 自适应算法控制过程
以下参照处理流程，再次描述4RF模式下的接收设备201c执行的 自适应算法控制过程。
图9是示出了接收设备201c的处理流程的流程图。如图9所示，接 收设备201首先将合成器227-l的振荡频率设置为f (S201)。然后，接 收设备201c保护用于变量C的存储区并代入0 (S202)。
如果变量C的值为O，则接收设备201c执行以下处理(S203)。
接收设备201c获取从用于MMSE的L0DSP 225-0输出的数字信号 的S (期望波)/N (非期望波)比(S204)。然后，确定该S/N比是否 等于或大于OdB (S205)。
注意，为了将接收波的接收中使用的自适应算法切换至PI，输入 至用于PI的L0DSP224-0的数字信号的S/N比必须为0dB或更低。然而，已经使用与输入数字信号的线数相对应的增益(MMSE增益)对从用
于MMSE的LODSP 225-0输出的数字信号的期望波分量进行了放大，从 用于MMSE的LODSP 225-0输出的数字信号的S/N比明显高于输入用于 MMSE的LODSP 225-0的数字信号的S/N比(该S/N比等于输入用于PI 的LODSP 224-0的数字信号的S/N比)。
由此，即使将从用于MMSE的L0DSP225-0输出的数字信号的S/N 比简单地与OdB进行比较，也不能获得有效的结果。因此，在S204的 处理中，在从用于MMSE的L0DSP225-0输出的数字信号中包含的期望 波分量的功率电平(S)中减去上述MMSE增益之后，获取S/N比。
在S205，如果确定该S/N比大于OdB (即如果期望波的功率电平大 于非期望波的功率电平)，则接收设备201c基于从用于MMSE的L0DSP 225-0输出的数字信号来获取接收数据(S206)。相反，如果该比值是 OdB或更低(即如果期望波的功率电平小于或等于非期望波的功率电 平)，则接收设备201c基于从用于PI的L0DSP 224-0输出的数字信号来 获取接收数据(S207)。在上述过程结束之后，接收设备201c将C增大 1，并将该过程返回S203。由此，接收设备201c的处理返回至S201。
图10也是示出接收设备201c的处理流程的视图。接收设备201c可 以根据图10所示的处理流程来执行自适应算法控制过程。在该自适应 算法控制过程中，接收设备201c首先将合成器227-l的振荡频率设置为 f (S210)。然后，接收设备201c确定是否通过用于PI的L0DSP224-0获 取了接收数据。换言之，接收设备201c确定是否提供了用于PI的L0DSP 224-0用于通信。
如果已经通过用于PI的L0DSP224-0获取了接收数据，则接收设备 201c执行如图9所示的自适应算法控制过程。相反，如果尚未通过用于 PI的L0DSP224-0获取接收数据，则接收设备201c利用用于PI的L0DSP 224-O并获取邻近频率的非期望波功率信息。
换言之，接收设备201c将合成器227-0的振荡频率设置为f+900kHz (f的邻近频率)(S212)。然后，接收设备201c限制用于PI的L0DSP 224-0的自适应控制，以不执行用于PI的LODSP 224-0中的自适应控制。 然后，接收设备201c保护用于变量C的存储区并代入0 (S214)。201c执行以下处理(S215)。
接收设备201c基于从用于PI的L0DSP 224-0输出的数字信号，获取 f邻近频率中接收的接收波的RSSI (接收信号强度指示)(称为非期望 波RSSI)。此外，接收设备201c基于从用于MMSE的L0DSP 225-0输出 的数字信号，获取期望波的RSSI (称为期望波RSSI)。注意，优选地， 与上述类似，通过减去MMSE增益来获得期望波RSSI。接收设备201c 获取非期望波RSSI与期望波RSSI的比值(S216)，并将该比值与数字l 进行比较(S217)。
作为比较结果，如果该比值小于l(即如果期望波的功率电平大 于非期望波的功率电平)，则接收设备201c基于从用于MMSE的L0DSP 225-0输出的数字信号来获取接收数据(S218)。相反，如果该比值大 于或等于l (即如果期望波的功率电平小于或等于非期望波的功率电 平)，则接收设备201c基于从用于PI的L0DSP 224-0输出的数字信号来 获取接收数据(S219)。
在上述过程结束之后，接收设备201c将合成器227-0的振荡频率设 置为f-900kHz (f的邻近频率)(S220)。然后，接收设备201c将C增大l (S221)，并将该过程返回S215。因此，接收设备201c对邻近频率 f土900kHz执行上述处理。
接下来，以图8所示的2RF模式的情况为例给出描述。这里，仅描 述与4RF模式的区别。
在2RF模式中，ADC 222-0M和ADC 222-lM接收与每个天线阵元 220接收的无线电波的相同频率分量(假定为fl)相对应的模拟信号输 入。类似地，ADC 222-0S和ADC222-1S接收与每个天线阵元220接收
的无线电波的相同频率分量(假定为G)相对应的模拟信号输入。
FPGA 223-O将从ADC 222-0S输入的数字信号输出至FPGA 223-1 。 因此，与频率G相对应的所有数字信号都被输入至FPGA22301 。 FPGA 223-l也将从ADC22201M输入的数字信号输出至FPGA223-0。因此， 与频率fl相对应的所有数字信号都被输入至FPGA 223-0。
FPGA 223-0还将从ADC 222-0M和FPGA 223-1输入的8线数字信 号输入至用于PI的LODSP 224-0和用于MMSE的L0DSP 225-0。此外，
31FPGA 223-l还将从ADC 222-lS和FPGA 223-0输入的8线数字信号输入 至用于PI的LODSP 224-l和用于MMSE的L0DSP 225-1。
因此，虽然2RF模式下的接收设备201c可以实现与4RF模式的情况 类似的效果，但是，将与相同频率分量相对应的数字信号输入至用于 PI的L0DSP 224和用于MMSE的L0DSP 225。因此，即使在L1DSP 226
改变自适应算法之后，也可以继续接收接收波中包含的频率f的分量， 而无需如4RF模式中那样改变合成器227的振荡频率。此外，由于可以 使用8线数字信号来执行MMSE的自适应控制过程，因此用于MMSE 的L0DSP225可以获得更好的接收质量。
第三实施例
以下基于附图来详细描述本发明的第三实施例。 无线通信系统的总体配置
图ll是根据本发明的第三实施例的无线通信系统的配置图。如图 ll所示，移动通信系统包括无线通信设备310和移动台设备312 (假定 这里有4个移动台设备)。
每个移动台设备312例如是便携式电话或手持终端，并与无线通 信设备310进行无线通信。这里，每个移动台设备312根据时分复用多 址接入方案来执行复用通信。每个通信中要使用的无线信道(通信信 道)由传送信道和接收信道组成，对传送信道和接收信道中的每个信 道分配了具有相同时隙号但不同时间间隔的时隙。此外，将相同的载 频分配给传送信道(传送时隙)和与该传送信道相对应的接收信道(接 收时隙)中的每个信道。
如以下所述，无线通信设备310包括阵列天线，并使用该阵列天 线与每个移动台设备312进行通信。此外，无线通信设备310将多个时 隙分配给各个移动台设备312中的一部分，并使用该多个时隙来执行时 隙分集通信，在该时隙分集通信中，与每个移动台设备312发送并接收 相同的数据。
无线通信设备的配置
图12是无线通信设备310的功能框图。无线通信设备310包括阵列天线320、无线接收机330、无线发送机332，通信质量比较器334、权 值信息计算器336、接收加权单元338、发送加权单元340、天线校正信 息存储装置342、解调器344、调制器346和时分复用处理器348。
阵列天线320是多个天线阵元320-l至320-n的阵列。阵列天线320 通过天线阵元320-1至320-n来发送从无线发送机332输入的信号。阵列 天线320通过天线阵元320-l至320-n来接收从每个移动台设备312发送 的信号，并将该信号输出至无线接收机330。发送和接收可以通过时分 来切换。
无线接收机330包括低噪声放大器、频率下转换器、A/D转换器等。 无线接收机330经过放大之后的由天线阵元320-l至320-n接收的每个 无线信号进行频率下转换，并将经下转换的无线信号分别输出至通信 质量比较器334、权值信息计算器336和接收加权单元338。
无线发送机332包括D/A转换器、频率上转换器、放大器等。无线 发送机332将从发送加权单元340输入的每个发送信号频率上转换为无
线信号，将其放大至发送输出电平，并将己放大的发送信号分别提供 给天线阵元320-l至320-n。
在时隙分集接收中要使用的多个接收时隙中，通信质量比较器 334对多个接收时隙中包含的每个接收时隙中的接收信号的通信质量
进行比较。
具体而言，通信质量比较器334从无线接收机330输入的天线阵元 320-l至320-n的接收信号中检测每个接收时隙的通信质量。通信质量 比较器334比较上述多个接收时隙中所检测的通信质量，并将比较结果 输出至权值信息计算器336。例如，可以将CINR (载波对干扰和噪声 比)、CIR (载波干扰比)、CNR (载波噪声比)、自动增益控制(AGC) 之后的噪声电平等用作通信质量。此外，通信速率也可以用作通信质
对于根据时隙分集接收的多个接收时隙中的部分接收时隙，权值 信息计算器336基于从通信质量比较器334输入的通信质量的比较结 果，使用与用于其他接收时隙的算法不同的算法来计算每个天线阵元 320-1至320-n的权值信息(权值)。权值信息计算器336将所计算的权值信息片段分别输出至接收加权单元338和发送加权单元340。
这实现了能够在时隙分集接收中使用具有不同效果的不少于两 种算法来对包含相同数据的接收信号进行加权。这也实现了能够在时 隙分集发送中发送具有不少于两种不同方向图的无线信号。注意，为
了计算权值信息，可以使用如MRC (最大比合并)之类的增益优先的 算法，或干扰抑制优先的算法，如LMS (最小均方，这是一种MMSE
(最小均方误差)算法，最小化接收信号中的预定部分中的信号与包 含已知比特序列的参考信号的均方误差)、RLS (递归最小二乘)、SMI
(样本矩阵求逆)。
可选地，对于根据时隙分集接收的多个接收时隙中被确定为具有 较好通信质量的部分接收时隙，权值信息计算器336可以使用增益优先 的算法来计算天线阵元320-l至320-n的权值信息。例如，对多个接收 时隙，权值信息计算器336可以使用增益优先的算法对具有最好通信质 量的接收时隙计算天线阵元320-l至320-n的权值信息，而使用干扰抑 制优先的算法对其他接收时隙计算天线阵元320-l至320-n的权值信 息。
这实现了使用互为折衷关系的增益优先的算法与干扰抑制优先 的算法来对包含相同数据的发送信号和接收信号进行加权。注意，虽 然增益包括接收增益和发送增益，但是，这里将与无线通信设备310 接收的信号相关的增益称为无线通信设备310的接收增益，而当移动台 设备312用作接收无线通信设备310发送的信号的通信对端时，移动台 设备312的接收增益被称为无线通信设备310的发送增益。
接收加权单元338基于权值信息计算器336所计算的与每个接收 时隙相关的天线阵元320-l至320-n的权值信息，对每个接收时隙中的 接收信号进行加权。具体而言，接收加权单元将从无线接收机330输入 的与每个接收时隙相关的天线阵元320-l至320-n的接收信号分别乘以 权值信息计算器336所计算的与每个接收时隙相关的天线阵元320-l至 320-n的权值信息，并将通过将相乘结果相加而获得的信号输出至解调 器344。
发送加权单元340基于权值信息计算器336所计算的与每个接收时隙相关的天线阵元320-l至320-n的权值信息，对与每个接收时隙相 对应(具有相同时隙号)的每个发送时隙中的发送信号进行加权。具 体而言，发送加权单元340将从调制器346输入的每个发送时隙中的发 送信号分别乘以权值信息计算器336所计算的与每个接收时隙相关的 天线阵元320-l至320-n的权值信息。发送加权单元340将经过基于天线 校正信息存储装置342中存储的校正信息的校正的每个信号提供给天 线阵元320-l至320-n。
天线校正信息存储装置342用于从天线阵元320-l至320-n和每个 无线发送机330获取的相位幅度特性获取的校正信息(校准系数)。
解调器344根据预定解调方法，对从接收加权单元338输入的来自 每个移动台设备312的接收信号进行解调，并将所获得的基带接收信号 输出至时分复用处理器348。
此外，当接收信号是与时隙分集接收相关的接收信号时，解调器 344从接收加权单元338接收已由不同算法加权并合成的多个接收信 号。解调器344从该己加权并合成的多个接收信号中选择具有最好接收 特性的接收信号，并对所选信号执行上述解调处理。注意，解调器344 可以对多个接收信号进行最大比合并，而不是选择具有最好接收特性 的接收信号。
调制器346根据预定调制方法，对从时分复用处理器348输入的基 带发送信号进行调制，并将调制信号输出值发送加权单元340。
时分复用处理器348具有与时分复用相关的功能，并将要发送至 移动台设备312的数据信号输入至上层设备(未示出)，或从上层设备 输出从移动台设备312接收的数据信号。具体而言，时分复用处理器348 从由解调器344输入的基带接收信号中分离并提取来自每个移动台设 备312的数据信号，并将其输出至上层设备。此外，时分复用处理器348 将从上层设备输入的至每个移动台设备312的数据信号存储在被分配 用于与每个移动台设备312进行通信的发送时隙中，并将所获得的基带 发送信号输出至调制器346。
无线通信设备的操作
这里将描述无线通信设备310的操作。图13是示出了无线通信设
35备3 10中在时隙分集通信中的自适应阵列处理的流程图。
例如，当通信质量退化或当无线通信设备310中的流量减小时，
由无线通信设备310的确定来开始时隙分集通信，或响应于来自移动台 设备312的请求来开始时隙分集通信。
当时隙分集通信开始时，通信质量比较器334从无线接收机330输 入的天线阵元320-l至320-n的接收信号中检测每个接收时隙的通信质 量(例如CIR)。通信质量比较器334确定所检测的通信质量是否是时 隙分集接收中使用的多个接收时隙中最好的(S300)，并将确定结果 输出至权值信息计算器336。
在S300，如果确定该通信质量是多个接收时隙中最好的，则权值 信息计算器336选择增益优先的算法作为要应用至该接收时隙的权值 信息计算算法(S302)。相反，如果确定该通信质量不是多个接收时 隙中最好的，则权值信息计算器336选择干扰抑制优先的算法作为要应 用至该接收时隙的权值信息计算算法(S304)。然后，权值信息计算 器336利用S302或S304中所选的算法来计算该接收时隙中天线阵元 320-1至320-n的权值信息(306)，并将每个所计算的权值信息片段分 别输出至接收加权单元338和发送加权单元340。
然后，接收加权单元338将与从无线接收机330输入的与每个几首 时隙相关的天线阵元320-l至320-n的接收信号分别乘以权值信息计算 器336在S306中所计算的与每个接收时隙相关的天线阵元320-1至 320-n的权值信息，并将通过将相乘结果相加而获得的信号输出至解调 器344 (S308)o
此外，在时隙分集发送过程中，发送加权单元340将从调制器346 输入的与每个接收时隙相对应的每个发送时隙中的发送信号分别乘以 权值信息计算器336在S306中所计算的与每个接收时隙相关的天线阵 元320-l至320-n的权值信息。此外，发送加权单元340将经过基于天线 校正信息存储装置342中存储的校正信息的校正的每个信号分别提供 给天线阵元320-l至320-n (S310)。
然后，无线通信设备310确定是否结束时隙分集通信(S312)。是 否结束时隙分集通信的确定是根据以下情况做出的通信质量是否提高、流量是否增加、是否接收到来自移动台设备312的终止请求等。在
S312，如果确定终止时隙分集通信，则无线通信设备310终止该过程。 另一方面，在S312，如果确定在下一TDMA帧中还继续时隙分集通信， 则确定上次比较通信质量(S300)之后发送和接收的TDMA帧的数目 是否大于或等于预定数目(S314)。
在S314，如果确定发送和接收的TDMA帧的数目大于或等于该预 定数目，则通信质量比较器334再次比较通信质量(S300)。相反，如 果确定发送和接收的TDMA帧的数目小于该预定数目，则权值信息计 算器336使用与S302或S304中所选的算法相同的算法来计算天线阵元 320-1至320-n的权值信息(S306)。
操作/效果
根据上述实施例，由于可以使用具有不同效果的不少于两个算法 来对与移动台设备312的时隙分集通信相关的多个接收时隙中的接收
信号进行加权和/或对与接收时隙相对应的发送时隙中的发送信号进 行加权，因此，可以选择己加权的多个信号中具有较好通信特性的信 号。因此，可以进一步增强改进通信特性的效果。
其他实施例
注意，本发明不限于上述实施例，可以做出各种修改。
例如，在上述第一实施例中，虽然有2个移动台设备112，但是， 可以有不少于3个移动台设备112。在这种情况下，基于基站设备IIO 中对分别发送的参考信号的接收功率，可以选择一部分(一个或多个) 作为设备A，而可以选择其他(一个或多个)作为设备B。然后，可以 使用上述算法2，通过将零点指向来自设备A的参考信号的到达方向来 计算与设备B的通信中要使用的权值。
此外，在上述第一实施例中，不言自明地，调制解调器118计算 的权值可以用于接收和发送过程中。
在上述第三实施例中，在应用时隙分集通信的通信系统中，以时 分复用多址接入方案中将相同载频分配给接收时隙和与其对应的发送 时隙(具有相同时隙号)作为示例。然而，该实施例也适用于采用以下方案作为确保在分集通信中使用多个不同通信信道的手段的移动通 信系统等使用不同载频的频分复用多址接入(FDMA)方案、使用
不同子载频的正交频分多址接入(OFDMA)方案。
在上述第三实施例中，可以将不同的载频分配给接收时隙和与其 对应的发送时隙。在这样的移动通信系统中，由于将不同的时间间隔 分别分配给发送时隙和接收时隙，因此在以下情况下，可以需要进一
步施加预定应用要求。具体地，如果基于与从通信质量比较器334输入 的接收信号相关的通信质量的比较结果来确定与时隙分级发送相关的 每个天线的权值信息计算算法，则必须观察到具有相同时隙号的发送 和接收时隙中的干扰噪声电平的预定相关性(例如，对干扰源的定时 进行同步)。
此外，在第三实施例中，不言自明地，权值信息计算器336所计 算的每个权值信息可以仅用于接收加权单元338中的接收信号的加权 或发送加权单元340中的发送信号的加权中的任一个。
曰本专利申请No. 2006-148720 (2006年5月29日提出)、日本专利 申请No. 2006-148839 (2006年5月29日提出)和日本专利申请No. 2006-206018 (2006年7月28日提出)都结合在本描述中作为参考。
工业实用性
如上所述，由于根据本发明的基站设备，控制所述基站设备的方 法、接收设备、自适应算法控制方法、无线通信设备以及无线通信方 法能够在使用由多个天线阵元形成的阵列天线的自适应阵列技术中实 现良好的通信，因此，其适用于如移动通信之类的无线通信。
38
权利要求
1. 一种基站设备，包括阵列天线，并根据使用所述阵列天线的空分复用多址接入方案与多个移动台设备进行通信，所述多个移动台设备包括第一移动台设备与第二移动台设备，所述基站设备包括第一权值计算器，被配置为通过使用从所述第一移动台设备发送的参考信号来计算在与所述第一移动台设备的通信中要使用的阵列天线中的每个天线阵元的权值；以及第二权值计算器，被配置为计算在与所述第二移动台设备的通信中要使用的阵列天线中的每个天线阵元的权值，使得零点指向从所述第一移动台设备发送的参考信号的到达方向，其中，所述第二权值计算器基于所述第一权值计算器所计算的权值来确定从所述第一移动台设备发送的参考信号的到达方向。
2. 如权利要求1所述的基站设备，还包括接收功率获取单元，被配置为获取从每个移动台发送的信号的接 收功率；以及移动台设备选择器，被配置为基于所述接收功率获取单元所获取 的每个接收功率来选择所述第一移动台设备和所述第二移动台设备。
3. 如权利要求1或2所述的基站设备，还包括 第三权值计算器，被配置为通过使用从所述第二移动台设备发送的参考信号来计算在与所述第二移动台设备的通信中要使用的阵列天 线中的每个天线阵元的权值，其中，所述基站设备根据使用所述第二权值计算器所计算的权值 的与所述第二移动台设备的通信质量，使用所述第三权值计算器所计 算的权值代替所述第二权值计算器所计算的权值来与所述第二移动台 设备进行通信。
4. 一种控制基站设备的方法，所述基站设备包括阵列天线，并根 据使用所述阵列天线的空分复用多址接入方案与多个移动台设备进行 通信，所述多个移动台设备包括第一移动台设备与第二移动台设备，所述方法包括第一权值计算步骤，通过使用从所述第一移动台设备发送的参考 信号来计算在与所述第一移动台设备的通信中要使用的阵列天线中的每个天线阵元的权值；以及第二权值计算步骤，计算在与所述第二移动台设备的通信中要使 用的阵列天线中的每个天线阵元的权值，所计算的权值使得零点指向 从所述第一移动台设备发送的参考信号的到达方向，其中，在所述第二权值计算步骤中，基于所述第一权值计算步骤 所计算的权值来确定从所述第一移动台设备发送的参考信号的到达方 向。
5. —种包括由多个天线阵元形成的阵列天线的接收设备，所述设备包括自适应控制器，被配置为通过使用期望波优化型自适应算法作为 自适应算法，自适应地控制到达每个天线阵元的接收波，所述期望波优化型自适应算法通过利用已知信号来对期望波的接收进行优化；期望波功率信息获取单元，被配置为从所述接收波中获取期望波功率信息，所述期望波功率信息指示期望波的功率电平；非期望波功率信息获取单元，被配置为获取非期望波功率信息，所述非期望波功率信息指示接收波中包含的非期望波的功率电平；以及所使用自适应算法改变单元，被配置为根据所述非期望波功率信 息和所述期望波功率信息，将所述自适应控制器所使用的自适应算法 改变为空间分量抑制型自适应算法，所述空间分量抑制型自适应算法 根据空间分量的功率来抑制形成接收波的空间分量。
6. 如权利要求5所述的接收设备，其中，所述期望波功率信息获 取单元通过使用所述期望波优化型自适应算法进行优化的期望波来获 取所述期望波功率信息。
7. 如权利要求5所述的接收设备，其中，所述期望波功率信息获取单元通过使用到达每个天线阵元的接收波来获取所述期望波功率信 白必o
8. 如权利要求5至7中任一项所述的接收设备，其中，所述空间 分量抑制型自适应算法是对形成接收波的空间分量中具有最大功率的 空间分量进行抑制的自适应算法，以及当所述非期望波功率信息所指示的功率电平与所述期望波功率信 息所指示的功率电平的比值大于预定值时，所述所使用自适应算法改 变单元使所述自适应控制器使用所述空间分量抑制型自适应算法。
9. 如权利要求8所述的接收设备，其中，所述空间分量抑制型自适应算法是在形成接收波的空间分量中以功率的降序对空间分量进行 抑制的自适应算法，所述空间分量的数目与接收所述接收波的天线阵 元的数目相对应，以及所述接收设备还包括天线阵元数目控制器，被配置为根据所述自 适应控制器是否使用所述空间分量抑制型自适应算法，控制接收所述 接收波的天线阵元的数目。
10. —种自适应算法控制方法，用于控制包括由多个天线阵元形成的阵列天线的接收设备中所使用的自适应算法，所述方法包括自适应控制步骤，通过使用期望波优化型自适应算法，自适应地 控制到达每个天线阵元的接收波，所述期望波优化型自适应算法通过 利用己知信号来对期望波的接收进行优化；期望波功率信息获取步骤，从所述接收波中获取期望波功率信息， 所述期望波功率信息指示期望波的功率电平；非期望波功率信息获取步骤，获取非期望波功率信息，所述非期 望波功率信息指示接收波中包含的非期望波的功率电平；以及所使用自适应算法改变步骤，根据所述非期望波功率信息和所述 期望波功率信息，将所述自适应控制步骤所使用的自适应算法改变为 空间分量抑制型自适应算法，所述空间分量抑制型自适应算法根据空 间分量的功率来抑制形成接收波的空间分量。
11. 一种无线通信设备，包括阵列天线，使用所述阵列天线与多 个移动台设备进行通信，并将多个通信信道分别分配给移动台设备中 的至少一个，使得在所述多个通信信道上分别接收到从所述移动台设 备发送的相同数据块，所述无线通信设备包括通信质量比较器，被配置为比较所述多个通信信道中的每个通信信道中的接收信号的通信质量；权值信息计算器，被配置为计算用于所述多个通信信道中的一些 通信信道的阵列天线的每个天线阵元的权值信息，所述权值信息是使 用与用于其他通信信道的算法不同的算法并基于所述通信质量比较器 的比较结果来计算的；以及加权单元，被配置为基于所述权值信息计算器所计算的每个天线 的权值信息，对所述多个通信信道中的每个通信信道的发送信号和接 收信号中的至少一个进行加权。
12. 如权利要求ll所述的无线通信设备，其中，所述权值信息计 算器计算用于所述多个通信信道中被所述通信质量比较器确定为具有 较好通信质量的一些通信信道的每个天线的权值信息，所述权值信息 是使用增益优先的算法来计算的。
13. 如权利要求11所述的无线通信设备，其中，所述通信信道由 使用相同载频的传送信道和接收信道形成。
14. 如权利要求11至13中任一项所述的无线通信设备，其中， 所述无线通信设备根据时分复用多址接入方案与所述多个移动台设备 进行通信，以及所述通信信道由使用不同时分时隙的传送信道和接收信道形成。
15. —种无线通信方法，用于使用阵列天线与多个移动台设备进 行通信，并将多个通信信道分别分配给移动台设备中的至少一个，使 得在所述多个通信信道上分别接收到从所述移动台设备发送的相同数 据块，所述方法包括通信质量比较步骤，比较所述多个通信信道中的每个通信信道中 的接收信号的通信质量；权值信息计算步骤，计算用于所述多个通信信道中的一些通信信 道的阵列天线的每个天线阵元的权值信息，所述权值信息是使用与用 于其他通信信道的算法不同的算法并基于所述通信质量比较步骤中的 比较结果来计算的；以及加权步骤，基于所述权值信息计算步骤中所计算的每个天线的权值信息，对所述多个通信信道中的每个通信信道的发送信号和接收信 号中的至少一个进行加权。
全文摘要
根据本发明的基站设备包括第一接收权值计算器(122)，被配置为通过使用从第一移动台设备发送的参考信号来计算在与所述第一移动台设备的通信中要使用的阵列天线(114)中的每个阵元的权值；以及第二接收权值计算器(124)，被配置为计算在与多个移动台设备中不同于所述第一移动台设备的第二移动台设备的通信中要使用的阵列天线(114)中的每个阵元的权值，所述第二接收权值计算器(124)计算权值使得零点指向从所述第一移动台设备发送的参考信号的到达方向，所述到达方向是基于所述第一接收权值计算器(122)所计算的权值来确定的。
文档编号H04B7/08GK101454996SQ20078001984
公开日2009年6月10日 申请日期2007年5月28日 优先权日2006年5月29日
发明者三浦孝则, 佐原彻, 原毅洋 申请人:京瓷株式会社