专利名称：无线通信装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种无线通信装置和一种使用该无线通信装置的无线通信方法，具体地涉及一种使用空间分集(diversity)方法的无线通信装置和一种使用该无线通信装置的无线通信方法。
背景技术：
在无线通信系统中，具体地在其中通过使用微波来执行无线通信的情况下，采用SD(空间分集)方法作为测量以防止衰落是有效的。
SD方法是用来通过使用其中布置有适当距离的多个天线中的接收波同时降级的低概率来补偿由于衰落而导致的无线电波传播特性的降级的技术。
图1是示意性地示出使用SD方法的无线通信系统的配置示例的图。图1中示出的无线通信系统包括第一固定站2001和第二固定站2002。第一固定站2001包括第一天线和第二天线。第二固定站2002包括第三天线。在第一固定站2001中，第一天线和第二天线彼此分隔有它们的中心之间的距离d。在这里，作为示例，第一天线、第二天线以及第三天线被布置在水平方向上以面对彼此；第一天线被放置在中心离地面的高度L处；第二天线被放置在中心离地面的高度L+d处；以及第三天线被放置在中心离地面的高度L’处。
在图1中示出的无线通信系统中，第二固定站2002从第三天线传送信号，并且第一固定站2001在第一天线和第二天线处接收该信号。第一固定站2001分别在由第一天线和第二天线所获得的两个信号上执行包括分集处理的接收处理。
图2是示出在使用SD方法的无线通信系统中执行接收处理的电路的配置的示例的电路图。图2中的电路包括第一天线、 第二天线、第一混频器、第二混频器、第一 A/D (模拟至数字)转换器、第二 A/D转换器、分集合成部以及本地振荡器。应该注意的是，在图2中的电路图中，省略了正交解调η/2分量及其滤波器。在这里，图2中的第一天线和第二天线分别对应于图1中的第一天线和第二天线。第一天线、第一混频器以及第一 A/D转换器的组被称作第一分支。同样地，第二天线、第二混频器以及第二 A/D转换器的组被称作第二分支。
由第一天线所接收到的第一信号通过第一混频器和第一 A/D转换器而被提供给合成电路。同样地，由第二天线所接收到的第二信号通过第二混频器和第二 A/D转换器而被提供给合成电路。在这里，被串联连接的第一天线、第一混频器以及第一 A/D转换器的组被称作第一分支。同样地，被串联连接的第二天线、第二混频器以及第二 A/D转换器的组被称作第二分支。最后，合成电路合成从第一分支和第二分支提供的两个信号以终止分集处理。
关于上文，专利文献I (日本特开平专利公开9-331281)公开了关于传输和接收装置的描述。该传输和接收装置包括通过多个分支、基带解调部以及传输天线切换部替换地用于传输和接收的天线。在这里，基带解调部对每个分支的接收信号进行解调。传输天线切换部基于每个分支的接收信号的接收功率来切换传输天线。该传输和接收装置采用TDD方法执行无线通信系统中的传输分集。该传输和接收装置的特征在于包括比较设备(means)。在这里，该比较设备通过利用在基带解调部的解调处理中获得的数字数据来比较每个分支的所接收到的信号的接收功率，并且将传输天线的选择信息输出到传输天线切换部。
同样，专利文献2 (日本特许专利公开2004-518331)公开了关于自适应天线系统的描述。该自适应天线系统的特征在于包括N个天线、N个前向均衡器以及N个处理器。在这里，N个前向均衡器以操作方式被分别连接到N个天线。N个处理器执行恒模算法以分别生成N个控制信号以调整与N个前向均衡器中的每一个关联的因数。
同样，专利文献3 (日本特许专利公开2005-94500)公开了关于用于分集接收的环路干扰消除器的描述。该用于分集接收的环路干扰消除器具有用于OFDM信号的分集接收设备和环路干扰消除设备。在这里，用于OFDM信号的分集接收设备具有多个分支。环路干扰消除设备的特征在于输入接收在分集合成之后从分集接收设备输出的信号并且在事实上消除环路干扰波之后进行输出。
同样，专利文献4 (日本特许专利公开2008-48139)公开了关于微波无线传输和接收装置的描述。该微波无线传输和接收装置被用作为通过利用其中布置了多个天线的第一固定站与其中布置了单个天线的第二固定站之间的微波来执行无线通信的无线通信系统的第一固定站。该微波无线传输和接收装置的特征在于包括接收处理设备、传输处理设备、选择开关以及选择控制设备。在这里，接收处理设备被布置与多个天线中的每一个相对应并且对到达对应天线的微波信号执行接收处理。选择开关将从传输处理设备获得的射频信号传送到依照在多个天线之中指定一个的选择控制信号所指定的天线，以通过该天线提供给无线传输。选择控制设备与分别由多个接收处理设备所获得的接收信号之间的选择同步，生成指定与所选接收信号相对应的天线以输入到选择开关的选择控制信号。
引用列表
[专利文献] [PTL1]日本特开平专利公开9-331281
[PLT2]日本特许专利公开2004-518331
[PLT3]日本特许专利公开2005-94500
[PLT4]日本特许专利公开2008-48139
发明内容
随着流量的增加微波无线通信系统正进步成更大容量，并且高阶的多级调制信号被以较高的速度传送。另一方面，由于多径传播而导致的频率选择性衰落发生在微波带中，该多径传播是干扰波的一个原因。
图3是用于解释衰落的图。在图3的图中，图1中的无线通信系统以及在该无线通信系统中传送和接收的信号的路径被示出。从第三天线到第一天线或第二天线的这些路径包括直接地到达的LOS射线和在例如在地面上反射之后到达的反射射线，其两者被粗略地分类。
当多级调制信号被以高阶和较高速度使用时，由于频率选择性衰落，导致了误差率特性显著地降级。
传统上，自适应均衡处理已作为针对频率选择性衰落的对策被执行。通常，在自适应算法中，训练信号被传送以获得抽头系数的收敛特性。训练信号的该传输对于诸如TDMA移动通信的突发传输来说是必要的。
另一方面，存在其中因为现有系统的信号配置而不能够在例如固定微波无线通信系统中输入训练信号的情况。在这样的情况下，盲处理是有效的，该盲处理是使用未知顺序信号作为导频信号、基准信号或训练信号的方法。
导频信号、基准信号或训练信号等是不有助于数据的实际传输的已知顺序信号，并且因此盲处理是优选的以便提高传输效率。
例如，在移动通信等中，约10%的无线资源被分配给导频信号或基准信号。如果该百分比照原样被应用于具有1024QAM传输的固定微波无线通信系统，则传输速度将相当于512QAM。那意味着数据传输的有效速度比通过将传输功率加倍所实现的较高速度要低。
称作IP (同相)合成的方法被称为传统上采用盲处理实现的SD方法。IP合成方法包括:对一个分支中的信号执行低频率相位调制；在合成之后检测AM信号分量的同相状态；以及通过利用检测结果来执行对移相器的反馈控制。IP合成方法被用来检测具有低频的振幅分量。能够以高阶执行多级调制的QAM包含由于其调制方法而导致的振幅分量的变化。因此，在将IP合成方法应用到多级QAM中存在问题。应该注意的是，如下所述，IP合成方法中的误差率特性通过频率选择性衰落而被显著地降级。
称作MID合成的方法被称为通过考虑频率选择性衰落采用盲处理实现的SD方法。为了便于解释，将解释其中将MID方法的特性作为与IP合成方法的不同点而示出的干扰消除合成被执行的情况的极端示例。
图4是示出当示出了 MID方法的特性的干扰消除合成被执行时通过两个天线的接收的示例的图。解释了具有无线电波传播的不同条件的两个示例。应该注意的是，在该图中接收到的波被用羽毛旋转的向量记号示出。
在图4中，第一分支(分支I)示出由上侧天线在图3中的右侧接收站上接收到的信号。同样地，第二分支(分支2)示出由下侧天线在图3中的右侧接收站上接收到的信号。所接收到的波通过将延迟反射波(示出为“反射射线”)添加到直达波(在图中示出为“LOS射线”)来获得，如图3中所示。
干扰消除合成的操作将通过调整分支中的移相器来执行合成，使得作为干扰波的每个分支中的延迟反射波的相位彼此相反。因此，如图4中在右列中所示出的，作为干扰波分量的延迟反射波分量被消除；并且分支I中的剩余的直达波分量和分支2中的直达波分量被合成以完成该分集处理。如果该处理被理想地执行，则延迟反射波分量将完全消失并且由于频率选择性衰落而导致的干扰因此被解决。然而，该方法包含以下问题。
微波无线通信系统的波传播环境在天线安装的条件、被作为地面和在穿越海峡的情况下为海面的反射对象反射的条件的基础上被大大地改变。图4中在上边线中示出的示例I示出了波传播环境的幸运情况。在这种幸运情况下，分支中的移相器被调整使得作为干扰波分量的延迟反射波分量被消除，并且因此，每个分支中的直达波被定向在相同的方向上，使得合成之后期望的波的功率提高并且获得分集增益。另一方面，图4中在下边线中示出的示例2示出了具有苛刻条件的情况。分支中的移相器被调整使得作为干扰波分量的延迟反射波分量被消除，并且因此，每个分支中的直达波被定向在几乎彼此相反的方向上，使得合成之后期望的波的功率降低并且分集增益反之降低同时频率选择性被解决。已经在上文以有助于解释的极端形式对MID合成方法进行了解释。MID合成方法在分集效应依照无线电环境显著地改变的点上有问题。
本发明的目的提供微波无线通信装置，该微波无线通信装置即使在其中存在对于以高阶使用高速度多级调制的高容量微波无线通信而言是严重的延迟干扰波的具有频率选择性衰落的环境下，通过使用使用诸如对实际信息的传输没有贡献的导频信号、基准信号或训练信号的降低传送效率的未知序列的盲处理，在对无线传播环境的很少影响情况下给出了经常的良好分集效应。
本发明的无线通信装置包括多个分支、抽头输出合成部、自适应盲处理部以及分集合成部。该多个分支中的每一个都包括抽头处理部，该抽头处理部在基于空间分集方法接收信号和抽头系数的基础上来生成抽头输出信号和接收信号向量。抽头输出合成部通过将抽头输出信号连结为抽头输出合成信号来计算。自适应盲处理部在抽头输出合成信号和接收信号向量的基础上通过自适应盲处理生成抽头系数。分集合成部执行抽头输出信号的分集合成。自适应盲处理部使用评估条件使得抽头输出合成信号为最小。
本发明的无线通信方法包 括在基于空间分集方法接收信号和抽头系数的基础上来生成抽头输出信号和接收信号向量的步骤、通过将抽头输出信号连结为抽头输出合成信号来进行计算的步骤、在抽头输出合成信号和接收信号向量的基础上通过自适应盲处理生成抽头系数的步骤以及执行抽头输出信号的分集合成的步骤。生成抽头系数的步骤包括使用评估条件使得抽头输出合成信号为最小的步骤。
为了在不用使用已知的基准信号情况下在从抽头处理部输入的接收信号向量的基础上生成将提供给抽头处理部的抽头系数，自适应盲均衡处理部使用包括将每个抽头输出信号的总和或差抑制为最小的评估条件。
图1是示意性地示出使用SD方法的无线通信系统的配置示例的图。
图2是示意性地示出在使用SD方法的无线通信系统中执行接收处理的电路的配置示例的电路图。
图3是用于解释关于衰落的图。
图4是示出干扰消除合成操作的示例的图，其示出在通过两个天线接收情况下MID合成方法的特点。
图5A是关于抽头系数的通过在MMSE规范的基础上计算用于评估的条件表达式所获得的3维图形的俯视图。
图5B是关于抽头系数的通过在CMA的基础上计算用于评估的条件表达式所获得的3维图形的俯视图。
图6A是关于抽头系数的通过在MMSE规范的基础上计算用于评估的条件表达式所获得的3维图形的顶视图。
图6B是关于抽头系数的通过在CMA的基础上计算用于评估的条件表达式所获得的3维图形的顶视图。
图7A是关于抽头系数的通过在MMSE规范的基础上计算用于评估的条件表达式所获得的3维图形的俯视图。图7B是关于抽头系数的通过在BUSSGANG算法的基础上计算用于评估的条件表达式所获得的3维图形的俯视图。
图8A是关于抽头系数的通过在MMSE规范的基础上计算用于评估的条件表达式所获得的3维图形的顶视图。
图8B是关于抽头系数的通过在BUSSGANG算法的基础上计算用于评估的条件表达式所获得的3维图形的顶视图。
图9A是在通过利用在自适应天线中使用的CMA对64QAM执行自适应盲均衡处理情况下的抽头输出星座图。
图9B是在通过利用BUSSGANG算法对64QAM执行自适应盲均衡处理情况下的抽头输出星座图。
图1OA是示出关于抽头系数的通过在MMSE规范的基础上计算用于评估的条件表达式所获得的最优解的3维图形的俯视图。
图1OB是示出关于抽头系数的通过在BUSSGANG算法的基础上计算用于评估的条件表达式所获得的最优解的3维图形的俯视图。
图11是图1OB中示出的3维图形的顶视图。
图12A是示出当以BUSSGANG算法为基础的条件表达式(等式78)实际上被应用于抽头输出组信号时第一分支中抽头系数的收敛状态的图形。
图12B是示出当以BUSS GANG算法为基础的条件表达式(等式78)实际上被应用于抽头输出组信号时第二分支中抽头系数的收敛状态的图形。
图13A是通过在MMSE规范的基础上计算用于评估的条件表达式所获得的3维图形的俯视图。
图13B是通过在使用零(NULL)空间应用于抽头输出合成信号的BUSSGANG的基础上计算评估条件表达式所获得的3维图形的俯视图。
图14A是通过在MMSE规范的基础上计算用于评估的条件表达式所获得的3维图形的顶视图。
图14B是通过在使用零空间应用于抽头输出合成信号的BUSSGANG的基础上计算评估条件表达式所获得的3维图形的顶视图。
图15A是通过在BUSSGANG算法基础上计算用于评估的条件表达式所获得的3维图形的俯视图。
图15B是通过计算包括执行抽头控制以最小化每个分支的抽头输出之间的差的要素的用于评估的条件表达式所获得的3维图形的俯视图。
图16A是通过在BUSSGANG算法基础上计算用于评估的条件表达式所获得的3维图形的顶视图。
图16B是通过计算包括执行抽头控制以最小化每个分支的抽头输出之间的差的要素的用于评估的条件表达式所获得的3维图形的顶视图。
图17是示意性地示出本发明的示例性实施例的无线通信装置的配置的电路图。
图18是示意性地示出本发明的另一示例性实施例的无线通信装置的配置的电路图。
图19是示意性地示出本发明的再一示例性实施例的无线通信装置的配置的电路图。
图20是示意性地示出本发明的再一示例性实施例的无线通信装置的配置的电路图。图21A是通过在MMSE规范的基础上计算用于评估的条件表达式(等式131)所获得的3维图形(均方根误差曲面)的俯视图。
图21B是通过在使用合成空间应用于抽头输出合成信号的BUSSGANG的基础上计算用于评估的条件表达式(等式131)所获得的3维图形的俯视图。
图22k是通过在MMSE规范的基础上计算用于评估的条件表达式(等式131)所获得的3维图形(均方根误差曲面)的顶视图。
图22B是通过在使用合成空间应用于抽头输出合成信号的BUSSGANG的基础上计算用于评估的条件表达式(等式131)所获得的3维图形的顶视图。
图23A是在使用合成空间应用于抽头输出合成信号的BUSSGANG的基础上示出用于评估的条件表达式(等式131)中的J^11和J^2的3维图形的俯视图。
图23B是在使用合成空间应用于抽头输出合成信号的BUSSGANG的基础上示出用于评估的条件表达式(等式131)中的Jasbuss的3维图形的俯视图。
图24A是在使用合成空间应用于抽头输出合成信号的BUSSGANG的基础上示出用于评估的条件表达式(等式131)中的J^11和J^2的3维图形的顶视图。
图24B是在使用合成空间应用于抽头输出合成信号的BUSSGANG的基础上示出用于评估的条件表达式(等式131)中的Jasbuss的3维图形的顶视图。
图25是示出本发明的再一示例性实施例的无线通信装置的配置的电路图。
图26是示出本发明的无线通信装置中盲处理的空间分集效应的图形。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细地描述根据本发明的无线通信装置和无线通信方法的若干个示例性实施例。但是，应当很好地理解，该描述不应该被视为使所附权利要求变窄。
为了定量地解释本发明的原理方面，普通的自适应均衡处理的定量分析首先将被示出盲处理的一般概念，并且然后本发明的定量分析将通过利用高阶的统计来示出，以及本发明的效果将通过用简单的示例及其定量分析结果由数值计算来定量地示出。
首先，将在丽SE规范的基础上通过利用均方根误差曲面来解释普通的自适应均衡处理。应该注意的是，理想的分析结果是称作维纳(Wiener)解的最优解。该数值将被用作为以下的盲处理等的数值分析的参考。
(以MMSE规范(均方根误差曲面)为基础的评估条件及其最优解)
传输信号向量S被定义如下。
(等式I)
S1
S= I
s_j.多路中传输路径的脉冲响应向量被定义如下。
(等式2)
Hr= [H1H2 …HJ然后，能够获得合成信道矩阵(卷积矩阵)H如下。
(等式3)
权利要求
1.一种无线通信装置，所述无线通信装置包括: 多个分支，所述多个分支中的每一个包括抽头处理部，所述抽头处理部被配置成基于在空间分集方法中的接收到的信号和抽头系数来生成抽头输出信号和接收到的信号向量; 抽头输出合成部，所述抽头输出合成部被配置成通过将所述抽头输出信号连结为抽头输出合成信号来进行计算； 自适应盲处理部，所述自适应盲处理部被配置成基于所述抽头输出合成信号和所述接收到的信号向量，通过自适应盲处理来生成所述抽头系数；以及 分集合成部，所述分集合成部被配置成执行所述抽头输出信号的分集合成， 其中，所述自适应盲处理部使用评估条件，使得所述抽头输出合成信号为最小。
2.根据权利要求1所述的无线通信装置，进一步包括: AGC (自动增益控制器)，所述AGC连接到所述抽头处理部的上游侧，并且被配置成保持所述接收信号的电平恒定并且生成自动增益控制信号， 其中，所述分集合成部基于所述自动增益控制信号来执行所述分集合成。
3.根据权利要求1所述的无线通信装置， 其中，所述多个分支中的每一个包括: 所述抽头处理部；以及 天线，所述天线连接到所述抽头处理部的上游，并且被配置成输入所述接收到的信号，其中，所述自适应盲处理部生成估计质量信号，所述估计质量信号示出对所述多个分支中的每一个的质量进行估计的结果，并且 其中，所述分集合成部基于所述估计质量信号来执行所述分集合成。
4.根据权利要求1所述的无线通信装置，进一步包括: 自适应均衡处理部，所述自适应均衡处理部被配置成输入来自所述抽头处理部的所述接收到的信号向量，输入来自所述自适应盲处理部的所述抽头系数，并且将所述抽头系数输出到所述抽头处理部， 其中，所述自适应均衡处理部在用于所述抽头系统的收敛的预定时间度过之前输出没有改变的所输入的抽头系数，或者在所述预定时间之后输出自适应均衡处理使用确定输出作为基准信号所生成的信号作为所述抽头系数。
5.根据权利要求2至4中的任何一项所述的无线通信装置， 其中，所述抽头处理部的总数是2，并且 其中，通过计算所述抽头输出信号之间的差来获得所述抽头输出合成信号。
6.根据权利要求1所述的无线通信装置， 其中，通过计算所述抽头输出信号的总和来获得所述抽头输出合成信号。
7.一种无线通信方法，所述无线通信方法包括: 基于在空间分集方法中的接收到的信号和抽头系数来生成抽头输出信号和接收到的信号向量； 通过将所述抽头输出信号连结为抽头输出合成信号来进行计算； 基于所述抽头输出合成信号和所述接收到的信号向量，通过自适应盲处理来生成所述抽头系数；以及执行所述抽头输出信号的分集合成， 其中，所述生成所述抽头系数包括: 使用评估条件，使得所述抽头输出合成信号为最小。
8.根据权利要求7所述的无线通信方法， 其中，所述生成抽头输出信号和接收到的信号向量包括: 保持所述接收到的信号的电平恒定；以及 生成自动增益控制信号，并且 其中，所述执行分集合成包括: 基于所述自动增益控制信号来执行所述分集合成。
9.根据权利要求7所述的无线通信方法， 其中，所述生成抽头输出信号和接收到的信号向量包括: 通过使用多个分支中的每一个都包括的天线来输入所述接收到的信号， 其中，所述生成抽头系数包括: 生成对所述多个分支中的每一个的质量进行估计的结果作为估计质量信号，并且 其中，所述执行分集合成包括: 基于所述估计质量信号来执行分集合成。
10.根据权利要求7所述的无线通信方法，进一步包括: 基于所述接收到的信号向量和所述抽头系数来执行自适应均衡处理， 其中，所述执行自适应均衡处理包括: 在用于所述抽头系数的收敛的预定时间度过之前，输出没有改变的所述抽头系数；以及 在所述预定时间之后，输出自适应均衡处理使用确定输出作为基准信号所生成的信号作为所述抽头系数。
全文摘要
本发明的无线通信装置装备有多个分支、抽头输出合成单元、自适应盲处理单元以及分集合成单元。这里，该多个分支中的每一个都具有抽头处理单元，该抽头处理单元在接收空间分集方法的信号和抽头系数的基础上来生成抽头输出信号和接收信号向量。该抽头输出合成单元与抽头输出信号相关联以执行基于抽头输出合成信号的计算。该自适应盲处理单元通过自适应盲处理在抽头输出合成信号和所接收信号向量的基础上生成抽头系数。该分集合成单元执行基于抽头输出信号的分集合成。该自适应盲处理单元使用评估条件以便最小化抽头输出合成信号。
文档编号H04B7/08GK103250359SQ20118005831
公开日2013年8月14日 申请日期2011年11月24日 优先权日2010年12月3日
发明者丸次夫 申请人:日本电气株式会社