专利名称：无线电通信设备和无线电通信方法
技术领域：
本发明涉及无线电系统中使用的基站设备和无线电通信方法。
首先，说明传统的基站设备。
图1是一方框图，示出了传统基站设备的结构。图2A和图2B是示意图，示出了移动通信环境中的传输模式。图4A和图4B是示意图，示出了自适应阵列天线接收机的接收方向性图。
以下参照图2A和图2B说明无线电通信中的传输模式。作为举例，这里说明无线电通信设备(基站设备)21和30的天线数为3的情况。图2A示出了从终端到基站的上行链路，而图2B示出了从基站到终端的下行链路。
由终端设备25发射的信号经建筑物26或高山27等反射，到达基站设备21的天线22-24。这种传输路径称为“多径传输路径”，而用于补偿多径传输的技术称为“均衡技术”。
一般来说，多径传输补偿失败会导致通信质量劣化。在本例中，假设以极短的延迟(一般为一个码元或更短)接收来自建筑物的信号。因而，包含较大延迟的来自高山27的信号将是通信质量劣化的主要因素。另一方面，通过基站设备30之天线31-33发射的信号经建筑物36或高山37等反射，到达终端设备36的天线。
为了抑制多径传输，希望通过传输路径39传输信号。在多径传输路径中，传输路径40和41的通信质量会随终端的移动而改变。在该情况下，重要的是检测最佳通信质量的方向，并集中在该方向上传输。
以下说明图1所示的传统基站设备的工作情况。作为举例，这里说明基站设备天线数为3的情况。由天线1-3接收到的信号分别通过天线共用装置4-6，无线电接收电路7对信号进行放大、变频以及A/D转换，并从那里抽取基带信号或IF信号。如果发射和接收信号具有相同的频率(TDD传输)，那么可以用开关代替共用装置。
这些信号发送到定时检测部分8。定时检测部分8计算最佳接收定时，其方法是例如将发射机和接收机双方已知的码型嵌入帧中，由发射机将其发射，接收机在一个码元时间的几倍或十几倍的期间对其进行A/D转换后，进行与已知码元的相关运算，并检测相关运算所得功率大的定时t0。
将该定时t0发送给抽取部分9。抽取部分将定时t0的接收信号发送给自适应阵列天线接收机12。自适应阵列天线接收机组合从三副天线接收到的信号，致使所需信号波或SIR达到最大值。输出组合的结果以及用于乘以天线所接收到的信号的加权系数。这些加权系数形成接收的方向性。图4A例示了接收的方向性。由图可见，沿箭头201和202所示方向的接收方向性增益较大，而沿箭头203所示方向的增益较小。图4B画出一曲线，以横轴为方向(角)，纵轴为接收方向性增益。
“数字移动通信的波形均衡技术”(Triceps公司于1996年6月1日出版，书号为ISBN4-88657-801-2，第101-116页)等书籍介绍了自适应阵列天线接收机。
进行自适应阵列天线处理以抽取所需信号可以为所需信号提供强方向性，而对于非所需信号，产生方向性弱的部分(称为“零”)(非所需信号可以是方向与所需信号相同的信号，因其通过不同的传输路径而在不同的时间达到，或者可以是另一发射机发射的信号)。已知零点数为(阵列天线数-1)，因而当天线数为3时，如图4A和4B所示，形成两个零点。
接下来，说明发射方。调制器13对传输数据进行调制。积和计算器14根据接收加权系数，对数据乘以具有相同方向性图的加权系数(通常为复数的乘法)。一般来说，由于TDD(时分双路)传输对发射和接收使用相同的射频，所以用于作乘法的接收加权系数与发射加权系数相同。
另一方面，由于频分双路(FDD)在发射和接收之间使用不同的射频，所以在FDD中，如果使用相同的接收加权系数，方向性图将不同，因此要根据上述加权系数，重建发射加权系数后作乘法。Ohgane在IEICE技术报告(RCS93-8,1993-05)的“对陆地移动蜂窝网系统控制基站天线方向图改善频谱效率”一文中，介绍了上述对发射加权系数的重建。
通过重建发射加权系数，乘以该加权系数，从而获得与接收方向性相同的方向性。然后，用无线电发射电路15对乘法结果进行变频和放大，并通过天线共用装置4-6从天线1-3发射出去。
作为举例，图4C示出了发射的方向性。该图表示发射方向性增益在箭头204和205所示的方向上较大，并且信号的发射方向性图与图4A所示的接收方向性相同。以下说明将省略因发射和接收之间射频频谱的不同而对发射加权系数的重建。
因此，根据自适应阵列天线所组合接收信号的加权系数使发射信号的方向性图与接收方向性图相同，这样做具备以下优点(1)不沿非所需信号已到达的方向进行发送，可使发射方对多径传输路径进行补偿。不必为接收机(终端方)提供高级技术，诸如均衡器。
(2)不沿非所需信号已到达的方向进行发送，可以限制所发射无线电波的到达。这可以改善下行链路的频谱效率。
(3)利用传输路径的可逆性，通过上行链路的传输路径，用较大功率的所需信号波或较大的SIR发射信号，因此所需信号波或SIR的功率在下行链路上也较大。
但是，传统系统存在以下问题；(1)当在下行链路上用与上行链路相同的方向性图发射信号时，由于方向性图的特性，方向将指向多个非零点的方向(该方向可能包含所需信号波)，这意味着，发射功率将分散在那些方向上。结果，与仅沿一特定方向发射信号的情况相比，通信对方(终端)对所需信号波的接收功率变差。
(2)由于方向性图的特性，方向还指向多个可能包含所需信号波的方向，因此与仅沿诸多接收方向性图中具有最佳SIR的特定方向发射信号的情况相比，会对其它基站发生较大的干扰。
此外，在采用扩展频谱通信的CDMA系统中，还存在(3)与仅沿所需信号波具有最佳功率的特定方向发射信号的情况相比，会对其它基站发生较大干扰，从而系统容量变差。
本发明的一个目的是，提供一种基站设备，该基站设备能防止所需无线电波的接收功率变差，减小对其它基站的干扰，同时避免系统容量变差。
用一种基站设备实现上述目的，该基站设备包括用于进行自适应阵列天线接收的接收部分，用于根据接收到的信号形成接收方向性的第一方向性形成部分，以及用于根据上述接收方向性形成限制在特定方向上新方向性的第二方向性形成部分。
结合附图阅读以下举例性描述，将更清楚本发明的上述和其它目的和特点，附图中图1是一方框图，示出了传统的基站设备；图2A和图2B是示意图，示出了无线电传输模式；
图3是一方框图，示出了依照本发明实施例1-3的基站设备；图4A-4C示出了依照本发明实施例1的基站设备之自适应阵列天线的接收方向性，以及传统基站设备之自适应阵列天线的发射方向性；图5A和图5B示出了依照本发明实施例1的基站之自适应阵列天线的方向性图；图6是一方框图，示出了依照本发明实施例4的基站设备；图7是一方框图，示出了依照本发明实施例5的基站设备；图8A和图8B示出了依照本发明一实施例的基站之自适应阵列天线的方向性图；图9是一方框图，示出了依照本发明实施例5的基站设备；图10是一方框图，示出了依照本发明实施例6-8的基站设备；图11是一方框图，示出了依照本发明实施例9的基站设备；图12是一方框图，示出了依照本发明实施例10和15的基站设备；图13是一示意图，示出了依照本发明实施例10的无线电传输模式；图14示出了依照本发明实施例10的基站设备之自适应阵列天线的传输方向性；图15是一方框图，示出了依照本发明实施例11和16的基站设备；图16是一方框图，示出了依照本发明实施例12和17的基站设备；图17是一方框图，示出了依照本发明实施例13和18的基站设备；图18是一方框图，示出了依照本发明实施例14和19的基站设备；图19是一方框图，示出了依照本发明实施例15和17的终端设备；图20是一方框图，示出了依照本发明实施例18和19的终端设备；图21是一方框图，示出了依照本发明实施例18的基站设备。
以下参照附图，详细说明本发明的实施例。(实施例1)图3是一方框图，示出了依照本发明实施例1的基站设备。图4A和4B示出了自适应阵列天线接收机的接收方向性。图5A和5B示出了图3所示基站设备中新的加权系数的方向性图。
参照图3，说明实施例1。作为举例，说明基站设备的天线数为3的情况。用无线电接收电路104对通过天线102-103接收到的信号进行放大、变频以及随后的A/D转换，并且抽取基带信号或IF信号。
将这些信号发送给定时检测部分105。该检测部分计算最佳接收定时，其方法是例如将发射机和接收机双方已知的码型嵌入帧中，通过发射机将其发射，接收机在一个码元时间的几倍或十几倍的期间对其进行A/D转换后，进行与已知码元的相关运算，并检测相关运算所得功率大的定时t0。
将该定时t0发送给抽取部分106-108。在抽取部分中，将定时为t0的接收信号发送给自适应阵列天线接收机109。自适应阵列天线接收机组合三副天线的接收信号，致使所需信号波或SIR达到最大值。另外，自适应阵列天线接收机输出组合的结果和加权系数。该加权系数形成接收方向性。图4A和4B例示了接收方向性。
滤波器形成部分110根据接收加权系数估算所需信号波的输入方向，从而计算并输出一些系数，使方向性指向特定方向。这些系数包括使所在方向具有较大接收方向性增益的系数，以及计算任何方向性所必需的系数，等等。顺便提一下，“天线工程手册”(Ohmsha股份有限公司于1980年10月30日出版，第200-205页)举例描述了方向性形成技术。当仅侧重考虑按规则间隔(d)排成直线状的N副天线时，可用以下(1)-(3)表达式表示方向性E(u)=Σn=0N-1Inexp(jnu)]]>=Σn=0N-1Inexp(-jnkdcosθ)exp(jnkdcosθ)···(1)]]>=Σn=0N-1I′nexp(jnkdcosθ)]]>u=kd(cosθ-cosθ0) …(2)I′n=Inexp(-jnkd cosθ0)…(3)这里，In′是提供给第n副天线的电流(具有振幅和相位的复数)；k是无线电波数；θ0是方向性的指向；θ是描述方向性的变量。为了方便起见，假设In为同相，并且具有相同的振幅，即In=1.0。对每一天线赋予exp(-jnkdcosθ0)，可使方向性指向θ0。因此，为了计算使方向性位于特定方向的滤波器系数，显然不必仅根据由接收加权系数估算出的所需输入波的方向来确定滤波器系数，还可以用诸如本站和干扰站的位置信息以及传输环境来确定它。
加权系数计算部分(W)111和112计算新的加权系数，方法是分别用滤波器系数乘以由来自自适应阵列天线接收机的加权系数获得的方向性。图5A示出了具有方向性图303的新的加权系数，它是通过用方向性滤波器系数302乘以通过自适应阵列接收的加权系数的所接收方向性图301而获得。图5B也示出了具有方向性图306的新的加权系数，它是通过用方向性滤波器系数305乘以通过自适应阵列接收的加权系数的所接收方向性图304而获得的。
上例说明的情况是用方向性滤波器系数乘以所接收方向性来计算具有新的方向性图的加权系数。但是，还存在其它的方向性形成技术的例子，诸如Kanazawa和Iwama等人在“使用环形8单元阵列天线的自适应区配置”(IEICE的技术报告，RCS-96-148,1997-02)一文中描述的方法。即，一种是分析技术，使用傅里叶级数展开，而另一种技术利用最小二乘法估测算法来获得最佳解。当使用这种方向性形成算法时，滤波器形成部分110根据接收加权系数估算每一波瓣和零点的方向，从而计算并输出在特定方向产生方向性(波瓣)所必需的系数。加权系数计算部分111和112通过方向性形成算法，用由来自自适应阵列天线接收机的加权系数获得的方向性和上述系数，计算新的加权系数。
在图3所示的基站设备中，积和计算器(S-P计算器)113和114求得上述接收信号与加权系数的积和。这意味着，用两种新方向性图对接收信号进行阵列接收。电平检测部分115和116测量由阵列天线组合的接收信号中所需信号的接收功率。选择器117选择所需信号波接收电平测得结果较大的加权系数。这里，计算两个新的加权系数，对其进行比较和选择。但是，不言而喻，该数值可以根据阵列天线的数目、传输环境和硬件规模来确定。
另外，当选择器已选择多个加权系数时，还可以对这些加权系数进行组合。也就是说，可以组合多个方向性图，并使用组合所得的方向性图。该情况适用于以下实施例。
Kiyoo和Yasumoto等人在“在DS-CDMA发射功率控制中用导引码元测量接收SIR”(IEICE技术报告，RCS96-74,1996-08)一文中举例描述了如何计算所需信号波的接收功率。也就是说，所需信号波的接收功率可以用以下表达式(4)来表示。S=|1NΣi=0NRi|2···(4)]]>这里，S是所需信号波的接收功率；N是测量部分中的码元数；Ri是象限检测后以复数形式表示的接收码元。
如上所述，根据由自适应阵列天线组合的接收信号的加权系数，计算具有新的方向性图的加权系数，并且选择对应于所需信号波之最大接收功率的加权系数，作为发射用的加权系数，从而具有下述效果(1)该方法可以识别所需输入信号波的方向，换句话说，它从可能包含所需信号波的多个方向中选出一个确实包含所需信号波的方向，并集中于对应所需信号波之最大接收功率的方向发射，从而可以提高通信对方(终端)之所需信号波的接收功率。这可使通信具有最佳的方向性。
(实施例2)依照实施例1的无线电通信方法或基站设备利用对应于所需信号波之最大接收功率进行发射。但是，如果由对应于所需信号波之最大功率的方向获得的接收信号的SIR比未被选择的方向上的SIR差，那么可以提高通信对方(终端)的所需信号波的接收功率，但是接收SIR会变差，从而使线路质量劣化。另外，在SIR劣化的方向上以相同的功率发射会导致对其它基站产生强烈的干扰。
因此，实施例2试图通过使发射方向性对应于最大接收SIR，来改善通信对方(终端)的SIR，同时降低对其它基站的干扰。
依照本发明实施例2的基站设备的结构与图3所示的相同。因此，图3可用于说明实施例2。作为举例，说明基站设备天线数为3的情况。直到加权系数计算器111和112为止的处理过程与实施例1的相同，因此省略其描述。
在图3中，积和计算器113和114获得接收信号与加权系统的积和。这意味着，用两种新的方向性图对接收信号进行阵列接收，电平检测部分115和116测量由阵列天线组合的接收信号中所需信号的接收SIR。选择器117选择接收SIR测得结果较大的加权系数。这里，计算两个新的加权系数，对其进行比较和选择。但是，不言而喻，该数值可以根据阵列天线的数目、传输环境和硬件规模来确定。
Kiyoo和Yasumoto等人在“在DS-CDMA发射功率控制中用导引码元测量接收SIR”(IEICE技术报告，RCS96-74,1996-08)一文中举例描述了如何计算所需信号波的接收功率。也就是说，所需信号波的接收功率可以用表达式(4)来表示，并且干扰功率可以用以下表达式(5)表示。接收SIR可以通过表达式(6)获得。I=1NpΣi=1Np|RAV-Ri|2···(5)]]>SIR=S/I…(6)这里，S是所需信号波的接收功率；N是测量部分中的码元数；Ri是象限检测后以复数形式表示的接收码元。I是干扰功率；Np是已知的导引码元的数目RAV是Ri在导引区间的平均值。
如上所述，根据由自适应阵列天线组合的接收信号的加权系数，计算具有新的方向性图的加权系数，并且选择对应于最大接收SIR的加权系数，作为发射用的加权系数，从而具有下述效果(1)集中在具有最佳SIR的方向上发射，可以减小对其它基站的干扰，提高无线电频谱的利用效率。(实施例3)依照本发明实施例1和2的无线电通信方法或基站设备利用对应于所需信号波之最大接收功率或最大接收SIR的方向性，进行发射。但是，当用所需信号波的功率进行选择时，尽管可以提高通信对方(终端)之所需信号波的接收功率，但是接收SIR会变差，并且会对其它基站发生较强的干扰。另一方面，当用接收SIR进行选择时，尽管可以改善通信对方(终端)的接收SIR，并且能减小对其它基站的干扰，但是相反会降低所需信号波的接收功率，线路质量劣化的可能性增加，其中线路质量用信噪比(SNR)表示。
因此，实施例3试图通过以下方式改善通信对方(终端)的SIR，减小对其它基站的干扰，同时提高所需信号波的接收功率，所述方式是根据所需信号波之接收功率和接收SIR的两种结果，选择方向性，然后进行发射。
依照本发明实施例3的基站设备的结构与图3所示的相同。因此，图3可用于说明实施例3。在图3中，积和计算器113和114与实施例1中的相同，进行直到获得接收信号与加权系统的积之和为止的处理。电平检测部分115和116测量由阵列天线组合的接收信号中所需信号的接收功率以及接收SIR。选择器117根据所需信号波的接收功率以及接收SIR的测量结果，选择一加权系数。假设由电平检测部分115计算的所需信号波的接收功率以及接收SIR分别为S1和SIR1，而由电平检测部分116计算的所需信号波的接收功率以及接收SIR分别为S2和SIR2。还假设加权系数为W1和W2，而要选择的加权系数为Wout。
以下给出一选择例，其中S阈值是接收功率的阈值。
如果｜S1-S2｜≤S阈值，并且SIR1＞SIR2，那么Wout=W1。
如果｜S1-S2｜≤S阈值，并且SIR1≤SIR2，那么Wout=W2。
如果｜S1-S2｜＞S阈值，并且S1＞S2，那么Wout=W1。
如果｜S1-S2｜＞S阈值，并且S1＜S2，那么Wout=W2。
这里，对两个新的加权系数进行计算、比较和选择。但是，不言而喻，该数值可以根据阵列天线的数目、传输环境和硬件规模来确定。
如上所述，根据由自适应阵列天线组合的接收信号的加权系数，计算具有新的方向性图的加权系数，并且根据所需信号波之接收功率以及接收功率SIR的结果选择该加权系数，作为发射用的加权系数。这样做具有下述效果(1)如果所需信号波的接收功率没有明显的差异，那么集中在具有最佳SIR的方向上发射，可以减小对其它基站的干扰，提高无线电频谱的利用效率。
(2)如果所需信号波的接收功率中存在有明显的差异，那么集中在对应于所需信号波之最大接收功率的方向上发射，可以提高通信对方(终端)之所需信号波的接收功率。(实施例4)依照实施例3的无线电通信方法或基站设备根据所需信号波的接收功率和接收SIR，选择最佳方向性，进行发射。但是，例如如果所需信号波之功率的比较结果与接收SIR的比较结果之间存在明显的差异，那么假设
｜S1-S2｜＞S阈值，且S1＞S2，并且｜SIR1-SIR2｜＞SIR阈值，且SIR1＜SIR2。
这里，S阈值是接收功率的阈值，而SIR阈值是SIR阈值。
同时，当用所需信号波的功率进行选择时，尽管通信对方(终端)之所需信号波的接收功率有所提高，但接收SIR会大为劣化，并且会对其它基站发生较强的干扰，另一方面，当用接收SIR进行选择时，尽管可以改善通信对方(终端)的接收SIR，并且能减小对其它基站的干扰，但是会大大降低所需信号波的接收功率，使线路质量劣化。
因此，实施例4试图通过增加方向性图与接收方向性相同的一个加权系数作为待选择的候补加权系数，根据传输环境等变化，由所需信号波之接收功率和接收SIR的结果，选择合适的方向性，从而改善通信对方(终端)的SIR，减小对其它基站的干扰，同时提高所需信号波的接收功率。
图6是一方框图，示出了依照本发明实施例4的基站设备。在图6中，用相同的标号表示与图3相同的部分件，并且省略对它们的说明。
图6所示的基站设备包括电平检测器401，它对来自自适应阵列天线接收机109的接收信号进行电平检测。直至加权系数计算器111和112为止的处理过程与实施例1中的相同，说明省略。
在图6中，积和计算器113和114求出上述接收信号和加权系数的积和。这意味着，用两种新方向性图对接收信号进行阵列接收。电平检测部分115和116测量由阵列天线组合的接收信号中所需信号的接收功率以及由阵列天线组合的接收信号的接收SIR。另一方面，电平检测部分401测量所需信号的接收功率和由阵列天线组合的接收信号的接收SIR。
选择器117根据所需信号波之接收功率以及接收SIR的测量结果，选择加权系数。假设由电平检测部分401计算的所需信号波的接收功率以及接收SIR分别为S0和SIR0，由电平检测部分115计算的所需信号波的接收功率以及接收SIR分别为S1和SIR1，而由电平检测部分116计算的所需信号波的接收功率以及接收SIR分别为S2和SIR2。还假设加权系数为W0、W1和W2，而要选择的加权系数为Wout。以下给出一选择例，其中S阈值是接收功率的阈值，SIR阈值是SIR的阈值。
如果｜S1-S2｜≤S阈值，并且SIR1＞SIR2，那么Wout=W1。
如果｜S1-S2｜≤S阈值，并且SIR1≤SIR2，那么Wout=W2。
如果｜S1-S2｜＞S阈值，并且｜SIR1-SIR2｜≤SIR阈值{如果S1＞S2，那么Wout=W1如果S1＜S2，那么Wout=W2}。
如果｜S1-S2｜＞S阈值，并且｜SIR1-SIR2｜＞SIR阈值{如果S1＞S2，并且SIR1＞SIR2，那么Wout=W1如果S1＜S2，并且SIRI＜SIR2，那么Wout=W2如果S1＞S2，并且SIR1＜SIR2，那么Wout=W0如果S1＜S2，并且SIR1＞SIR2，那么Wout=W0}。
这里，对两个新的加权系数进行计算、比较和选择。但是，不言而喻，该数值可以根据阵列天线的数目、传输环境和硬件规模来确定。
如上所述，根据由自适应阵列天线组合的接收信号的加权系数，计算具有新的方向性图的加权系数，并且根据所需信号波之接收功率以及接收功率SIR的结果选择该加权系数，作为发射用的加权系数。这样做具有下述效果(1)如果所需信号波的接收功率没有明显的差别，那么集中在具有最佳SIR的方向上发射，可以减小对其它基站的干扰，提高无线电频谱的利用效率。
(2)如果所需信号波的接收功率中存在有明显的差异，但SIR中不存在明显差异，那么集中在对应于所需信号波之最大接收功率的方向上发射，可以提高通信对方(终端)之所需信号波的接收功率。
(3)如果所需信号波之接收功率和SIR中都存在明显差异，并且所需信号波之接收功率与SIR之间大小变化趋势一致，那么集中在对应于所需信号波之最大接收功率的方向上发射，而如果不一致，那么用与接收方向性相同的方向性图发射，这将防止所需信号波的接收功率或SIR极度劣化。(实施例5)依照实施例1-4的无线电通信方法或基站设备根据所需信号波的接收功率和接收SIR，选择最佳方向性，进行发射。同时，在加权系数选择器中只选择一个加权系数。
但是，当根据所需信号波的接收功率和接收SIR选择最佳方向性时，不必将方向性限制为仅一个输入方向，最好可以选择方向性处于多个方向的加权系数。自然，还可以使上述选中的一个加权系数所确定的方向性指向多个方向，不必将该加权系数限制在一特定的方向。
但是，通过也考虑具有多个方向的方向性的系数来比较并选择方向性，而不是在一个方向上比较/选择新的方向性，这将增加待比较的候选加权系数的数量，从而导致大量的运算。例如，当天线数为4，因而相对于通过自适应阵列接收而获得的加权系数的方向性，存在3个零点时，如果将新的方向性限制为一个方向，那么通过计算3个新的加权系数并且检测和比较每次阵列接收时的电平，就可选出一个最佳系数。另一方面，如果两个方向可用，而不是将新的方向性限制为一个方向，那么将要求增加3种系数组合(3C2=3)，并需要对总共6个加权系数进行比较和选择。
因此，实施例5不将待选择的加权系数的数目限制为1，而是允许有多个待选择的加权系数，并且可以计算具有组合多个所选加权系数之方向性图而得的方向性的加权系数。用这种方式，将新方向性的比较限制在一个方向上，并且如果选择了不止一个候选加权系数，那么就可以通过计算具有组合方向性的加权系数，来减少上述一系列计算(计算加权系数、阵列接收运算和电平检测与比较)。上例适用于计算限制在一个方向上的3个新的加权系数，并且从电平检测结果中选择2个时，计算并输出方向性处于2个方向的加权系数。
图7是一方框图，示出了依照本发明实施例5的基站设备。参照图7说明实施例5。作为举例，说明基站设备的天线数为4的情况。通过天线501-504接收信号，用无线电接收电路(RRC)505对信号进行放大、变频以及A/D转换，并且抽取基带信号或IF信号。将这些信号发送给定时检测部分506。定时检测部分计算最佳接收定时。如上所述计算最佳接收定时。图8A示出了此时的接收方向性。抽取部分507-510、自适应阵列天线接收机(AAA)551和滤波器形成部分512的工作情况与实施例1中的相同。
加权系数计算器513-515分别通过用滤波器系数乘以由来自自适应阵列天线接收机的加权系数所获得的方向性，来计算新的加权系数。图8A示出了用方向性滤波器系数602-604乘以通过自适应阵列接收获得的接收方向性图601，从而求得具有三种方向性的新加权系数。
上述例子是用方向性滤波器系数乘以接收方向性图，从而计算出具有新的方向性图的加权系数。但是，还存在其它的方向性形成技术，诸如Kanazawa和Iwama等人在“使用环形8单元阵列天线的自适应区配置”(IEICE技术报告，RCS-96-148,1997-02)一文中描述的方法。
也就是说，一种是利用傅里叶级数展开的分析技术，而另一种技术则用最小二乘法估测算法求出最佳解。当使用这种方向性形成算法时，滤波器形成部分512根据接收加权系数估算每个波瓣和零点的方向，从而计算并输出在特定方向产生方向性(波瓣)的系数。加权系数计算部分513-515通过方向性形成算法，利用来自自适应阵列天线接收机的加权系数所获得的方向性和上述系数，计算新的加权系数。
在图7中，积和计算器516-518求出上述接收信号与加权系数的积和。这意味着，用3种新方向性图对接收信号进行阵列接收。电平检测部分519-521测量由阵列天线组合的接收信号中所需信号的接收功率以及接收SIR。
选择器522根据所需信号波之接收功率和接收SIR的测量结果，选择加权系数，这里，假设已选择了两个而不是一个加权系数。至于待选择的加权系数的数目，可以设置一个上限，并根据上述所需信号波之接收功率和接收SIR的测量结果，在该范围内选择一个值。同时，加权系数计算部分523计算并输出具有组合两个所选加权系数而得的方向性的加权系数。例如，如图8B所示，从图8A所示的三个方向性图中选择两个方向，将这两个方向的方向性图605和606组合成方向性图607，并计算具有该方向性图607的加权系数。
图7所示的实施设备还提供加权系数计算部分523作为计算部件，用于计算选中的两个加权系数的方向性图，和方向性图为上述两个方向性图组合而成的加权系数。但是，上述计算也可以在不提供附加结构部分件的情况下进行。
图9例示了一种结构。在图9中，直至选择器522为止的工作过程都与图7中的一样。因此，以下说明选择器522之后的各部分件的工作情况。也就是说，选择器522根据所需信号波之接收功率和接收SIR的结果，选择加权系数。同时，与图7的情况一样，假设已选择了两个系数。至于待选择的加权系数的数目，可以设置一个上限，并根据上述所需信号波之接收功率和接收SIR的测量结果，在该范围内选择一个值，同时，如果选择不止一个加权系数，那么滤波器形成部分512根据选择信息信号计算并输出计算组合上述两个方向性图的滤波器系数或具有组合方向性的加权系数所必需的系数。然后，例如加权系数计算部分513，利用自适应阵列天线接收机根据加权系数求出的方向性以及上述系数，来计算新的加权系数，并通过选择器522输出。
这里，对三个新的加权系数进行计算、比较和选择。但是，不言而喻，该数值可以根据阵列天线的数目、传输环境以及硬件规模来确定。电平检测电路测量所需信号波的接收功率和接收SIR，但显然可以测量其中的一个，并根据测量结果选择加权系数。
如上所述，根据由自适应阵列天线组合的接收信号的加权系数，计算具有新的方向性图的加权系数，并从所需信号波之接收功率和接收SIR的结果中获得不止一个加权系数，用于发射的待选择加权系数的数目不限制为1，而且如果选择多个加权系数，那么可以计算出具有组合各系数方向性图的方向性的加权系数，这样做具有以下效果(1)可以根据所需信号波的接收功率和接收SIR，以最佳方向性进行发射。
(2)当不止一个候选加权系数时，通过将比较限制于一个方向，并且计算具有组合方向性的加权系数，可以减少诸如计算加权系数、阵列接收处理、电平检测和比较等运算。(实施例6)图10是一方框图，示出了依照本发明实施例6的基站设备。参照图10说明实施例6。在图10中，用相同的标号表示与图3相同的部分件，并且省略对它们的说明。作为举例，说明基站设备的天线数为3的情况。
通过天线101-103接收信号，用无线电接收电路(RRC)104对信号进行放大、变频以及A/D转换，并抽取基带信号或IF信号。相关器(或匹配的滤波器)801-803用与根据扩频通信系统进行扩展中相同的扩展码，对这些信号进行去扩展。将这些去扩展的信号发送给定时检测部分105。从定时检测部分105开始以后的工作过程与实施例1的相同，故省略。
因此，在基于扩频系统的通信设备中，根据在自适应阵列天线中组合的接收信号的加权系数，计算具有新的方向性图的加权系数，并且将对应于所需信号波之最大接收功率的加权系数选作发射用的加权系数。这样做有以下效果(1)集中在对应于所需信号波之最大接收功率的方向上发射，可以提高通信对方(终端)之所需信号波的接收功率。(实施例7)依照本发明实施例7的基站设备的结构实际上与图10所示的相同。因此，参照图10说明实施例7。在图10中，直至积和计算器113和114为止的工作过程都与实施例6中的相同，其中积和计算器用于求出接收信号和加权系数的积和。电平检测部分115和116测量接收SIR以及由阵列天线组合的接收信号，而选择器117按检测到的较大的接收SIR，选择加权系数。
这里，对2个新的加权系数进行计算、比较和选择。但是，不言而喻，该数值可以根据阵列天线的数目、传输环境以及硬件规模来确定。所需信号波之接收功率和接收SIR的计算方法与实施例2的相同，这里省略其描述。
如上所述，在基于扩频系统的通信设备中，根据在自适应阵列天线组合的接收信号的加权系数，计算具有新的方向性图的加权系数，并且将具有最大接收SIR的加权系数选作发射用的加权系数。这样做有以下效果(1)集中在具有最佳SIR的方向上发射，减小对其它基站的干扰，提高通信质量。
(2)能减小对其它基站的干扰，因而还可以提高CDMA系统的系统容量。(实施例8)依照本发明实施例6或7的无线电通信方法或基站设备利用对应于所需信号波之最大接收功率或最大接收SIR的方向性，进行发射。但是，如果用所需信号波的功率进行选择时，尽管可以提高通信对方(终端)之所需信号波的接收功率，但是接收SIR会变差，并且会对其它基站发生较强的干扰。
另一方面，如果用接收SIR进行选择时，尽管可以改善通信对方(终端)的接收SIR，并且能减小对其它基站的干扰，但是相反会降低所需信号波的接收功率，线路质量劣化的可能性增加，其中线路质量用信噪比(SNR)表示。因此，实施例8试图根据所需信号波之接收功率和接收SIR两者的结果，选择方向性后，进行发射，从而改善通信对方(终端)的SIR，减小对其它基站的干扰，同时提高所需信号波的接收功率。
依照本发明实施例8的基站设备的结构与图10所示的相同。因此，图10可用于说明实施例8。在图10中，直到积和计算器113和114为止的工作过程都与实施例7中的相同，其中积和计算器113和114用于求出接收信号和加权系数的积和。
电平检测部分115和116测量所需信号波的接收功率以及由阵列天线组合的接收信号的接收SIR。选择器117根据所需信号波的接收功率以及接收SIR的测量结果，选择加权系数。
这里，对两个新的加权系数进行计算、比较和选择。但是，不言而喻，该数值可以根据阵列天线的数目、传输环境和硬件规模来确定。
如上所述，在基于扩频系统的通信设备中，根据由自适应阵列天线组合的接收信号的加权系数，计算具有新的方向性图的加权系数，并且根据所需信号波之接收功率以及接收功率SIR的结果选择该加权系数，作为发射用的加权系数。这样做具有下述效果(1)如果所需信号波的接收功率没有明显的差异，那么集中在具有最佳SIR的方向上发射，可以减小对其它基站的干扰，提高无线电频谱的利用效率。在CDMA系统中，还可以提高系统容量。
(2)如果所需信号波的接收功率中存在明显的差异，那么集中在对应于所需信号波之最大接收功率的方向上发射，可以提高通信对方(终端)之所需信号波的接收功率。(实施例9)依照实施例8的无线电通信方法或基站设备根据所需信号波的接收功率和接收SIR，选择最佳方向性，进行发射。但是，当所需信号波之功率的比较结果与接收SIR的比较结果之间存在明显的差异时，产生问题。也就是说，如果用所需信号波的功率进行选择，那么尽管可以提高通信对方(终端)之所需信号波的接收功率，但是接收SIR会变差，并且会对其它基站发生较强的干扰。
另一方面，如果用接收SIR进行选择，那么尽管可以改善通信对方(终端)的接收SIR，并且能减小对其它基站的干扰，但是会大大降低所需信号波的接收功率，使线路质量劣化。
因此，实施例9试图增加接收方向性与待选择的候选加权系数相同的方向性图，并且根据传输环境等变化，由所需信号波之接收功率和接收SIR的结果，选择合适的方向性后，然后进行发射，从而改善通信对方(终端)的SIR，减小对其它基站的干扰，同时提高所需信号波的接收功率。
图11是一方框图，示出了依照本发明实施例9的基站设备。在图11中，用相同的标号表示与图10相同的部分件，并且省略对它们的说明。参照图11说明实施例9。作为举例，以下说明天线数为3的情况。
直至加权系数计算部分111和112的工作过程都与实施例6中的相同。
在图11，积和计算器113和114求出接收信号和加权系数的积和。这意味着，用两种新方向性图对接收信号进行阵列接收。电平检测部分115和116测量由阵列天线组合的接收信号中所需信号的接收功率以及接收SIR。
另一方面，电平检测部分401测量由阵列天线组合的接收信号中所需信号的接收功率以及接收SIR。选择器117根据所需信号波之接收功率以及接收SIR的测量结果，选择加权系数。
这里，对两个新的加权系数进行计算、比较和选择。但是，不言而喻，该数值可以根据阵列天线的数目、传输环境和硬件规模来确定。
因此，在基于扩频系统的通信设备中，根据由自适应阵列天线组合的接收信号的加权系数，计算具有新的方向性图的加权系数，并且根据所需信号波之接收功率以及接收功率SIR的结果选择该加权系数，作为发射用的加权系数。这样做具有下述效果(1)如果所需信号波的接收功率没有明显的差别，那么集中在具有最佳SIR的方向上发射，可以减小对其它基站的干扰，提高无线电频谱的利用效率。
(2)如果所需信号波的接收功率中存在有明显的差异，但SIR中不存在明显差异，那么集中在对应于所需信号波之最大接收功率的方向上发射，可以提高通信对方(终端)之所需信号波的接收功率。
(3)如果所需信号波之接收功率和SIR中都存在明显差异，并且所需信号波之接收功率与SIR之间大小变化趋势一致，那么集中在对应于所需信号波之最大接收功率的方向上发射，而如果不一致，那么用与接收方向性相同的方向性图发射，这将防止所需信号波的接收功率或SIR极度劣化。(实施例10)图12是一方框图，示出了依照本发明实施例10的基站设备。图13示出一例发射期间的发射模式。图14示出一例发射期间的发射方向性。参照图12说明实施例10。
首先，说明接收方。作为举例，说明基站设备天线数为3的情况。由天线101-103接收的信号通过天线共用装置1001-1003后，由无线电接收电路104进行放大、变频以及A/D转换，并且抽取基带信号或IF信号。将这些信号发送给定时检测部分105。定时检测部分计算最佳接收定时。用于计算最佳接收定时的方法与实施例1中的相同。直至加权系数计算部分111和112为止的工作过程都与实施例1中的相同。
在图12中，积和计算器113和114求得接收信号与加权系数的积和。这意味着，用两种新方向性图对接收信号进行阵列接收。电平检测部分115和116测量由阵列天线组合的接收信号中所需信号的接收功率以及接收SIR。选择器117根据所需信号的接收功率和接收SIR的测量结果选择加权系数。
假设由电平检测部分115计算的所需信号波的接收功率以及接收SIR分别为S1和SIR1，而由电平检测部分116计算的所需信号波的接收功率以及接收SIR分别为S2和SIR2。还假设加权系数为W1和W2，而要选择的加权系数为Wout。以下给出一选择例，其中S阈值是接收功率的阈值。
如果｜S1-S2｜≤S阈值，并且SIR1＞SIR2，那么Wout=W1。
如果｜S1-S2｜≤S阈值，并且SIR1≤SIR2，那么Wout=W2。
如果｜S1-S2｜＞S阈值，并且S1＞S2，那么Wout=W1。
如果｜S1-S2｜＞S阈值，并且S1＜S2，那么Wout=W2。
在上例中，加权系数根据所需信号波之接收功率和接收SIR的结果来选取，显然与实施例1和2的情况一样，加权系数可以根据所需信号波之接收功率或接收SIR的结果来选取。这里，对两个新的加权系数进行计算、比较和选择。但是，不言而喻，该数值可以根据阵列天线的数目、传输环境和硬件规模来确定。另外，用于计算所需信号波之接收功率和接收SIR的方法与上述实施例中的相同。
接下来，说明发射方。调制器1004对发射信号进行调制。积和计算器1005将该信号乘以由选择器117选择的加权系数，用无线电发射电路1006对乘法结果进行变频和放大，然后经天线共用装置1001-1003，从天线101-103发射出去。
图13示出一例发射期间的发射模式。图14示出一例此时的发射方向性。在基站1101，按箭头1201所示的方向性发射用所选加权系数控制的信号，终端1106的天线1105接收该信号，这里不考虑建筑物1107和高山1108。
因此，根据由自适应阵列天线组合的接收信号的加权系数，计算具有新的方向性图的加权系数，并且根据所需信号波之接收功率和接收功率SIR的结果将该加权系数选作发射用的加权系数。这样这样做具有下述效果(1)如果所需信号波的接收功率没有明显的差异，那么集中在具有最佳SIR的方向上发射，可以减小对其它基站的干扰，提高无线电频谱的利用效率。
(2)如果所需信号波的接收功率中存在有明显的差异，那么集中在对应于所需信号波之最大接收功率的方向上发射，可以提高通信对方(终端)之所需信号波的接收功率。(实施例11)图15是一方框图，示出了依照本发明实施例11的基站设备。参照图15说明实施例11。用相同标号表示与图12相同的部分件，并且省略对它们的说明。
首先，说明接收方。直至积和计算器113和114为止的工作过程都与实施例10中的相同。在图15中，积和计算器113和114求得接收信号与加权系数的积和，这意味着，用两种新方向性图对接收信号进行阵列接收，电平检测部分115和116测量由阵列天线组合的接收信号中所需信号的接收功率以及接收SIR。另一方面，电平检测部分401测量由阵列天线组合的接收信号中所需信号的接收功率和接收SIR，选择器117根据所需信号波之接收功率以及接收SIR的测量结果，选择加权系数。假设由电平检测部分401计算的所需信号波的接收功率以及接收SIR分别为S0和SIR0，由电平检测部分115计算的所需信号波的接收功率以及接收SIR分别为S1和SIR1，而由电平检测部分116计算的所需信号波的接收功率以及接收SIR分别为S2和SIR2。还假设加权系数为W0-W2，而要选择的加权系数为Wout。以下给出一选择例，其中S阈值是接收功率的阈值，SIR阈值是SIR的阈值。
如果｜S1-S2｜≤S阈值，并且SIR1＞SIR2，那么Wout=W1。
如果｜S1-S2｜≤S阈值，并且SIR1≤SIR2，那么Wout=W2。
如果｜S1-S2｜＞S阈值，并且｜SIR1-SIR2｜≤SIR阈值{如果S1＞S2，那么Wout=W1
如果S1＜S2，那么Wout=W2}。
如果｜S1-S2｜＞S阈值，并且｜SIR1-SIR2｜＞SIR阈值{如果S1＞S2，并且SIR1＞SIR2，那么Wout=W1如果S1＜S2，并且SIR1＜SIR2，那么Wout=W2如果S1＞S2，并且SIR1＜SIR2，那么Wout=W0如果S1＜S2，并且SIR1＞SIR2，那么Wout=W0}。
这里，对两个新的加权系数进行计算、比较和选择。但是，不言而喻，该数值可以根据阵列天线的数目、传输环境和硬件规模来确定。
接下来，说明发射方。调制器1004对发射信号进行调制。积和计算器1005将该信号乘以由选择器117选择的加权系数。用无线电发射电路1006对乘法结果进行变频和放大，然后经天线共用装置1001-1003，从天线101-103发射出去。
因此，根据由自适应阵列天线组合的接收信号的加权系数，计算具有新的方向性图的加权系数，并且根据所需信号波之接收功率和接收功率SIR的结果将该加权系数选作发射用的加权系数，这样这样做具有下述效果(1)如果所需信号波的接收功率没有明显的差别，那么集中在具有最佳SIR的方向上发射，可以减小对其它基站的干扰，提高无线电频谱的利用效率。
(2)如果所需信号波的接收功率中存在有明显的差异，但SIR中不存在明显差异，那么集中在对应于所需信号波之最大接收功率的方向上发射，可以提高通信对方(终端)之所需信号波的接收功率。
(3)如果所需信号波之接收功率和SIR中都存在明显差异，并且所需信号波之接收功率与SIR之间大小变化趋势，那么集中在对应于所需信号波之最大接收功率的方向上发射，而如果不一致，那么用与接收方向性相同的方向性图发射，这将防止所需信号波的接收功率或SIR极度劣化。(实施例12)图16是一方框图，示出了依照本发明实施例12的基站设备。参照图16说明实施例12。
首先，说明接收方，作为举例，说明基站设备天线数为4的情况。信号由天线1401-1404接收，并经过天线共用装置1405-1408后，由无线电接收电路1409进行放大、变频以及A/D转换，而且抽取基带信号或IF信号。将这些信号发送给定时检测部分1410。定时检测部分计算最佳接收定时。用于计算最佳接收定时的方法与上述实施例相同。
将该定时t0发送给抽取部分1411-1414。在抽取部分中，将具有定时信号t0的接收信号发送给自适应阵列天线接收机1415。自适应阵列天线接收机组合四副天线的接收信号，致使所需信号波或SIR达到最大值。另外，自适应阵列天线接收机1415输出组合结果和加权系数。该加权系数形成接收的方向性。图8A中的601为一例接收的方向性。
滤波器形成部分110根据接收加权系数估算所需信号波的输入方向后，计算并输出具有特定方向的方向性的系数。方向性形成技术与上述实施例的相同。
加权系数计算部分(W)1417-1419计算新的加权系数，方法是用滤波器系数乘以由自适应阵列天线接收机的加权系数获得的方向性，图8A示出了具有三种方向性图的新的加权系数，它是用方向性滤波器系数602-604乘以由自适应阵列接收获得的接收方向性图601而获得。
上例说明的情况是用方向性滤波器系数乘以接收方向性图来计算具有新的方向性图的加权系数。但是，还存在其它的方向性形成技术的例子，诸如Kanazawa和Iwama等人在“使用环形8单元阵列天线的自适应区配置”(IEICE的技术报告，RCS-96-148,1997-02)一文中描述的方法。
也就是说，一种是使用傅里叶级数展开的分析技术，而另一种技术利用最小二乘法估测运算来获得最佳解。当使用这种方向性形成算法时，滤波器形成部分1416根据接收加权系数估算每一波瓣和零点的方向，从而计算并输出在特定方向产生方向性(波瓣)所必需的系数。加权系数计算部分1417-1419通过方向性形成算法，用由自适应阵列天线接收机获得的加权系数求得的方向性和上述系数，计算新的加权系数。
在图16中，积和计算器1420-1422求得接收信号与上述加权系数的积和。这意味着，用三种新方向性图对接收信号进行阵列接收。电平检测部分1423-1425测量由阵列天线组合的接收信号中所需信号的接收功率以及接收SIR。
选择器1426根据所需信号波之接收功率以及接收SIR的测量结果，选择加权系数。这里，假设选择两个而不是一个加权系数。至于待选择的加权系数的数目，可以设置一个上限，并根据上述所需信号波之接收功率和接收SIR的测量结果，在该范围内选择一个值。同时，加权系数计算部分1427计算并输出具有给合两个所选加权系数的方向性图而得的方向性的加权系数。例如，如图8B所示，从图8A所示的三个方向性图中选择两个方向，将这两个方向的方向性图605和606组合成方向性图607，并计算具有该方向性图607的加权系数。
图16所示的实施设备还提供加权系数计算部分1427作为计算部件，用于计算选中的两个加权系数的方向性图，以及方向性图为上述两个方向性图之组合的加权系数。但是，利用与实施例5中相同的部分件，上述计算也可以在不提供附加结构部分件的情况下完成。
这里，对三个新的加权系数进行计算、比较和选择。但是，不言而喻，该数值可以根据阵列天线的数目、传输环境以及硬件规模来确定。电平检测电路测量所需信号波的接收功率和接收SIR，但显然可以测量其中的一个，并根据测量结果选择加权系数。
接下来，说明发射方。调制器1428对发射信号进行调制。积和计算器1429将该信号乘以由加权系数计算器1427计算得的加权系数。用无线电发射电路1430对乘法结果进行变频和放大，然后经天线共用装置1405-1408，从天线1401-1404发射出去。
因此，根据由自适应阵列天线组合的接收信号的加权系数，计算具有新的方向性图的加权系数，并根据所需信号波之接收功率和接收SIR的结果选择多个加权系数(而不是仅一个加权系数)，作为发射用的加权系数。如果选择多个加权系数，那么可计算具有组合各系数方向性图的方向性的加权系数，来进行发射。这样做具有以下效果(1)可以根据所需信号波的接收功率和接收SIR，以最佳方向性进行发射。
(2)将比较限制于一个方向，并且如果存在不止一个候选加权系数，那么计算具有组合方向性的加权系数，这可以减少诸如计算加权系数、阵列接收处理、电平检测和比较等运算。(实施例13)图17是一方框图，示出了依照本发明实施例13的基站设备。参照图17说明实施例13。
在接收方，除了要对接收信号进行去扩展处理之外，其它工作过程与实施例10中的相同。在上例中，加权系数根据所需信号波之接收功率和接收SIR的结果来选取，但显然与实施例6和7的情况一样，加权系数可以根据所需信号波之接收功率或接收SIR的结果来选取。
接下来，说明发射方。调制器1004对发射信号进行调制。这时，不仅进行数据调制，还进行扩展调制。积和计算器1005将该信号乘以由选择器117选择的加权系数。用无线电发射电路1006对乘法结果进行变频和放大，然后经天线共用装置1001-1003，从天线101-103发射出去。
因此，在基于扩频系统的通信设备中，根据由自适应阵列天线组合的接收信号的加权系数，计算具有新的方向性图的加权系数，并且根据所需信号波之接收功率以及接收功率SIR的结果选择该加权系数，作为发射用的加权系数。这样做具有下述效果(1)如果所需信号波的接收功率没有明显的差异，那么集中在具有最佳SIR的方向上发射，可以减小对其它基站的干扰，提高无线电频谱的利用效率。在CDMA系统中，还可以提高系统容量。
(2)如果所需信号波的接收功率中存在明显的差异，那么集中在对应于所需信号波之最大接收功率的方向上发射，可以提高通信对方(终端)之所需信号波的接收功率。(实施例14)图18是一方框图，示出了依照本发明实施例14的基站。参照图18说明实施例14。在接收方，除了要对接收信号进行去扩展处理之外，其它工作过程与实施例11中的相同。
在发射方。调制器1004对发射信号进行调制，这时，不仅进行数据调制，还进行扩展调制。积和计算器1005将该信号乘以由选择器117选择的加权系数，用无线电发射电路1006对乘法结果进行变频和放大，然后经天线共用装置1001-1003，从天线101-103发射出去。
在基于扩频系统的通信设备中，根据由自适应阵列天线组合的接收信号的加权系数，计算具有新的方向性图的加权系数，并且根据所需信号波之接收功率以及接收功率SIR的结果选择该加权系数，作为发射用的加权系数。这样做具有下述效果(1)如果所需信号波的接收功率没有明显的差别，那么集中在具有最佳SIR的方向上发射，可以减小对其它基站的干扰，提高无线电频谱的利用效率。
(2)如果所需信号波的接收功率中存在有明显的差异，但SIR中不存在明显差异，那么集中在对应于所需信号波之最大接收功率的方向上发射，可以提高通信对方(终端)之所需信号波的接收功率。
(3)如果所需信号波之接收功率和SIR中都存在明显差异，并且所需信号波之接收功率与SIR之间大小变化趋势一致，那么集中在对应于所需信号波之最大接收功率的方向上发射，而如果不一致，那么用与接收方向性相同的方向性图发射，这将防止所需信号波的接收功率或SIR极度劣化。(实施例15)参照图12和19说明实施例15。这是一个由具有图12所示结构的通信设备(基站)和具有图19所示结构的通信设备(终端)构成的通信系统。
首先，说明上行链路。发射方的通信设备(终端)用调制器1701对发射信号进行调制，用无线电发射电路1702对调制后的信号进行变频和放大，然后经天线共用装置1703，从天线1704发射出去。
具有图12所示结构的通信设备(基站)的接收与实施例10中说明的情况相同，自适应阵列天线接收机109通过阵列接收获得接收信号，选择器117根据所需信号波之接收功率和接收SIR，选择加权系数，接下来，说明下行链路，发射方的通信终端设备(基站)用调制器1004调制发射信号。积和计算器1005将该信号乘以选择器117选择的加权系数。用无线电发射电路1006对乘法结果进行变频和放大，然后经天线共用装置1001-1003，从天线101-103发射出去。
另一方面，在终端，信号通过天线1704接收，并经过天线共用装置1705后，由无线电接收电路1705进行放大、变频和A/D转换，而且抽取基带信号或IF信号，将该信号发送到定时检测部分1706，定时检测部分计算最佳接收定时，其方法是例如将发射机和接收机双方已知的码型嵌入帧中，由发射机将其发射，接收机在一个码元时间的几倍或十几倍的期间对其进行A/D转换后，进行与已知码元的相关运算，并检测相关运算所得功率大的定时t0。将该定时t0发送给抽取部分1707。抽取部分将定时t0的接收信号发送给解调器1708。解调器对接收信号解调，并将其输出。
因此，在无线电通信系统中，一方的通信设备包括使用自适应阵列天线的发射接收部分，并根据由该自适应阵列天线组合的接收信号的加权系数，计算具有新的方向性图的加权系数，根据所需信号波之接收功率和接收SIR选择发射用的加权系数，进行发射。这样做具有以下效果(1)如果所需信号波的接收功率没有明显的差异，那么集中在具有最佳SIR的方向上发射，可以减小对其它基站的干扰，提高无线电频谱的利用效率。在CDMA系统中，还可以提高系统容量。
(2)如果所需信号波的接收功率中存在明显的差异，那么集中在对应于所需信号波之最大接收功率的方向上发射，可以提高通信对方(终端)之所需信号波的接收功率，(实施例16)参照图15和19说明实施例16。这是一个由具有图15所示结构的通信设备(基站)和具有图19所示结构的通信设备(终端)构成的通信系统。
首先，说明上行链路。发射方的通信设备(终端)用调制器1701对发射信号进行调制。用无线电发射电路1702对调制后的信号进行变频和放大，然后经天线共用装置1703，从天线1704发射出去。
具有图15所示结构的通信设备(基站)的接收与实施例11中说明的情况相同，自适应阵列天线接收机109通过阵列接收获得接收信号。选择器117根据所需信号波之接收功率和接收SIR，选择加权系数。
接下来，说明下行链路，发射方的通信终端设备(基站)用调制器1004调制发射信号。积和计算器1005将该信号乘以选择器117选择的加权系数。用无线电发射电路1006对乘法结果进行变频和放大，然后经天线共用装置1001-1003，从天线101-103发射出去。
另一方面，在终端，信号通过天线1704接收，并经过天线共用装置1703后，由无线电接收电路1705进行放大、变频和A/D转换，而且抽取基带信号或IF信号，将该信号发送到定时检测部分1706。定时检测部分计算最佳接收定时，其方法是例如将发射机和接收机双方已知的码型嵌入帧中，由发射机将其发射，接收机在一个码元时间的几倍或十几倍的期间对其进行A/D转换后，进行与已知码元的相关运算，并检测由相关运算所得功率大的定时t0，将该定时t0发送给抽取部分1707。抽取部分将定时t0的接收信号发送给解调器1708。解调器对接收信号解调，并将其输出。
因此，在无线电通信系统中，一方的通信设备包括使用自适应阵列天线的发射/接收部分，并根据由该自适应阵列天线组合的接收信号的加权系数，计算具有新的方向性图的加权系数，根据所需信号波之接收功率和接收SIR选择发射用的加权系数，进行发射。这样做具有以下效果(1)如果所需信号波的接收功率没有明显的差别，那么集中在具有最佳SIR的方向上发射，可以减小对其它基站的干扰，提高无线电频谱的利用效率。
(2)如果所需信号波的接收功率中存在有明显的差异，但SIR中不存在明显差异，那么集中在对应于所需信号波之最大接收功率的方向上发射，可以提高通信对方(终端)之所需信号波的接收功率，(3)如果所需信号波之接收功率和SIR中都存在明显差异，并且所需信号波之接收功率与SIR之间大小变化趋势一致，那么集中在对应于所需信号波之最大接收功率的方向上发射，而如果不一致，那么用与接收方向性相同的方向性图发射，这将防止所需信号波的接收功率或SIR极度劣化。(实施例17)参照图16和19说明实施例17。这是一个由具有图16所示结构的通信设备(基站)和具有图19所示结构的通信设备(终端)构成的通信系统。
首先，说明上行链路。发射方的通信设备(终端)用调制器1701对发射信号进行调制。用无线电发射电路1702对调制后的信号进行变频和放大，然后经天线共用装置1703，从天线1704发射出去。
具有图16所示结构的通信设备(基站)的接收与实施例12中说明的情况相同。自适应阵列天线接收机1415通过阵列接收获得接收信号。选择器1426根据所需信号波之接收功率和接收SIR，选择加权系数。如果选择多个加权系数，加权系数计算器1427计算并输出具有组合多个所选加权系数之方向性图的方向性的加权系数。显然，还可以用类似于实施例5中的部分件，在不提供附加结构部分件的情况下，计算具有组合方向性的加权系数。
接下来，说明下行链路。发射方的通信终端设备(基站)用调制器1428调制发射信号。积和计算器1429将该信号乘以加权系数计算器1427计算得的加权系数。用无线电发射电路1430对乘法结果进行变频和放大，然后经天线共用装置1405-1408，从天线1401-1404发射出去。
另一方面，在终端，信号通过天线1704接收，并经过天线共用装置1703后，由无线电接收电路1705进行放大、变频和A/D转换，而且抽取基带信号或IF信号。将该信号发送到定时检测部分1706。定时检测部分计算最佳接收定时，其方法是例如将发射机和接收机双方已知的码型嵌入帧中，由发射机将其发射，接收机在一个码元时间的几倍或十几倍的期间对其进行A/D转换后，进行与已知码元的相关运算，并检测相关运算所得功率大的定时t0。将该定时t0发送给抽取部分1707。抽取部分将定时t0的接收信号发送给解调器1708。解调器对接收信号解调，并将其输出。
因此，在无线电通信系统中，一方的通信设备包括使用自适应阵列天线的发射接收部分，并根据由该自适应阵列天线组合的接收信号的加权系数，计算具有新的方向性图的加权系数，根据所需信号波之接收功率和接收SIR选择发射用的加权系数，进行发射，这里为发射选择的加权系数的数目不限制为一个，可以选择多个加权系数。如果选择多个加权系数，那么可计算具有组合各系数方向性图的方向性的加权系数，来进行发射。这样做具有以下作用(1)可以根据所需信号波的接收功率和接收SIR，以最佳方向性进行发射。
(2)将比较限制于一个方向，并且如果存在不止一个候选加权系数，那么计算具有组合方向性的加权系数，这可以减少诸如计算加权系数、阵列接收处理、电平检测和比较等运算。(实施例18)参照图17和20说明实施例18。这是一个由具有图17所示结构的通信设备(基站)和具有图20所示结构的通信设备(终端)构成的扩频方式通信系统。
首先，说明上行链路。发射方的通信设备(终端)用调制器1801对发射信号进行调制，这时，不仅进行数据调制，而且进行扩频调制。用无线电发射电路1802对调制后的信号进行变频和放大，然后经天线共用装置1803，从天线1804发射出去。
具有图17所示结构的通信设备(基站)的接收与实施例13中说明的情况相同，自适应阵列天线接收机109通过阵列接收获得接收信号。选择器117根据所需信号波之接收功率和接收SIR，选择加权系数。
接下来，说明下行链路。发射方的通信终端设备(基站)用调制器1004调制发射信号。这时，不仅进行数据调制，而且进行扩频调制。积和计算器1005将该信号乘以选择器117选择的加权系数。用无线电发射电路1006对乘法结果进行变频和放大，然后经天线共用装置1001-1003，从天线101-103发射出去。
另一方面，在终端，信号通过天线1804接收，并经过天线共用装置1803后，由无线电接收电路1805进行放大、变频和A/D转换，而且抽取基带信号或IF信号，相关器(或匹配的滤波器)1806用与根据扩频通信系统进行扩展中相同的扩展码，对这些信号进行去扩展。将这些去扩展的信号发送给定时检测部分1808。定时检测部分计算相关器输出端的功率，并检测功率为较大的时间t0。将该定时t0发送给抽取部分1809。抽取部分将定时t0的接收信号发送给解调器1810。解调器对接收信号解调，并将其输出。
因此，在扩频方式无线电通信系统中，一方的通信设备包括使用自适应阵列天线的发射/接收部分，并根据由该自适应阵列天线组合的接收信号的加权系数，计算具有新的方向性图的加权系数，根据所需信号波之接收功率和接收SIR将该加权系数选为发射用的加仅系数，进行发射，这样做具有以下效果(1)如果所需信号波的接收功率没有明显的差异，那么集中在具有最佳SIR的方向上发射，可以减小对其它基站的干扰，提高无线电频谱的利用效率。在CDMA系统中，还可以提高系统容量，(2)如果所需信号波的接收功率中存在明显的差异，那么集中在对应于所需信号波之最大接收功率的方向上发射，可以提高通信对方(终端)之所需信号波的接收功率。(实施例19)参照图18和20说明实施例19。这是一个由具有图18所示结构的通信设备(基站)和具有图20所示结构的通信设备(终端)构成的扩频方式通信系统。
首先，说明上行链路。发射方的通信设备(终端)用调制器1801对发射信号进行调制。这时，不仅进行数据调制，而且进行扩频调制。用无线电发射电路1802对调制后的信号进行变频和放大，然后经天线共用装置1803，从天线1804发射出去。
具有图18所示结构的通信设备(基站)的接收与实施例14中说明的情况相同。自适应阵列天线接收机109通过阵列接收获得接收信号。选择器117根据所需信号波之接收功率和接收SIR，选择加权系数。
接下来，说明下行链路。发射方的通信终端设备(基站)用调制器1004调制发射信号。这时，不仅进行数据调制，而且进行扩频调制。积和计算器1005将该信号乘以选择器117选择的加权系数。用无线电发射电路1006对乘法结果进行变频和放大，然后经天线共用装置1001-1003，从天线101-103发射出去。
另一方面，在终端，信号通过天线1804接收，并经过天线共用装置1803后，由无线电接收电路1805进行放大、变频和A/D转换，而且抽取基带信号或IF信号。相关器(或匹配的滤波器)1806用与根据扩频通信系统进行扩展中相同的扩展码，对这些信号进行去扩展。将这些去扩展的信号发送给定时检测部分1808。定时检测部分计算相关器输出端的功率，并检测功率为较大的时间t0。将该定时t0发送给抽取部分1809。抽取部分将定时t0的接收信号发送给解调器1810。解调器对接收信号解调，并将其输出。
因此，在扩频方式无线电通信系统中，一方的通信设备包括使用自适应阵列天线的发射/接收部分，并根据由该自适应阵列天线组合的接收信号的加权系数，计算具有新的方向性图的加权系数，根据所需信号波之接收功率和接收SIR将该加权系数选为发射用的加权系数。这样做具有以下效果(1)如果所需信号波的接收功率没有明显的差别，那么集中在具有最佳SIR的方向上发射，可以减小对其它基站的干扰，提高无线电频谱的利用效率。
(2)如果所需信号波的接收功率中存在有明显的差异，但SIR中不存在明显差异，那么集中在对应于所需信号波之最大接收功率的方向上发射，可以提高通信对方(终端)之所需信号波的接收功率。
(3)如果所需信号波之接收功率和SIR中都存在明显差异，并且所需信号波之接收功率与SIR之间大小变化趋势一致，那么集中在对应于所需信号波之最大接收功率的方向上发射，而如果不一致，那么用与接收方向性相同的方向性图发射，这将防止所需信号波的接收功率或SIR极度劣化。
本发明的基站设备还具有如图21所示的双系统结构。
此基站设备和无线电通信方法适用于无线电通信系统的移动站设备和基站设备。另外，上述各实施例中的基站设备和无线电通信方法可以通过相应组合这些设备和方法加以实施。本发明不仅适应于CDMA，还适应于TDMA和其它系统。
如上所述，基站设备和无线电通信方法根据由自适应阵列天线组合的接收信号的加权系数，计算具有新的方向性图的加权系数，将对应于所需信号波之最大接收功率的加权系数选作发射用的加权系数，进行发射，使发射集中在所需信号波之接收功率达到最大值的方向。这将提高通信对方(终端)之所需信号波的接收功率。
另外，本发明根据由自适应阵列天线组合的接收信号的加权系数，计算具有新的方向性图的加权系数，将具有最大SIR的加权系数选作发射用的加权系数，进行发射，因此发射集中在具有最佳SIR的方向上。这将减小对其它基站的干扰，有助于更有效地利用无线电频谱。
另外，本发明根据由自适应阵列天线组合的接收信号的加权系数，计算具有新的方向性图的加权系数，根据所需信号波之接收功率和接收SIR的结果将该加权系数选作发射用的加权系数。这样做具有以下效果(1)如果所需信号波的接收功率没有明显的差别，那么集中在具有最佳SIR的方向上发射，可以减小对其它基站的干扰，提高无线电频谱的利用效率。
(2)如果所需信号波的接收功率中存在有明显的差异，但SIR中不存在明显差异，那么集中在对应于所需信号波之最大接收功率的方向上发射，可以提高通信对方(终端)之所需信号波的接收功率。
(3)如果所需信号波之接收功率和SIR中都存在明显差异，并且所需信号波之接收功率与SIR之间大小变化趋势一致，那么集中在对应于所需信号波之最大接收功率的方向上发射，而如果不一致，那么用与接收方向性相同的方向性图发射，这将防止所需信号波的接收功率或SIR极度劣化。
另外，本发明根据由自适应阵列天线组合的接收信号的加权系数，计算具有新的方向性图的加权系数，可以根据所需信号波之接收功率和接收SIR为发射不仅选择一个加权系数，而且选择多个加权系数。如果选择多个加权系数，那么可以计算具有组合各方向性图的方向性的加权系数，进行发射。由此，不仅可以根据所需信号波之接收功率和接收SIR进行最佳方向性的发射，而且可以将比较限制于一个方向，如果有多个候选加权系数，还可计算具有组合方向性的加权系数，从而减少加权系数计算、阵列接收处理、电平检测和比较等运算。
在扩频方式通信设备中，本发明还根据由自适应阵列天线组合的接收信号的加权系数，计算具有新的方向性图的加权系数，并将对应于最大接收SIR的加权系数选作发射用的加权系数，进行发射，从而减小对其它基站的干扰，并提高CDMA系统的系统容量。
本发明不限于上述实施例，可以不脱离本发明的范围，进行各种改变和变化。
本申请基于1998年3月31日提交的日本专利申请平10-105747，其整个内容按参考资料在此明确引入。
权利要求
1．一种基站设备，其特征在于，包括接收手段，用于进行自适应阵列天线接收；第一方向性形成手段，用于根据接收信号，形成接收方向性；第二方向性形成手段，用于根据所述接收方向性，形成限制在特定方向的新的方向性。
2．如权利要求1所述的基站设备，其特征在于，所述第二方向性形成手段形成多个新的方向性图。
3．如权利要求2所述的基站设备，其特征在于，还包括电平检测手段，用于检测多个新的方向性图的接收电平；选择手段，用于从多个所述新的方向性图中至少选出一个方向性图，
4．如权利要求3所述的基站设备，其特征在于，还包括组合手段，用于组合由所述选择手段选择的多个方向性图。
5．如权利要求3所述的基站设备，其特征在于，所述电平检测手段至少从所需信号波之接收功率和SIR中选择一个进行检测，
6．如权利要求1所述的基站设备，其特征在于，所述第二方向性形成手段将方向性限制在具有较大接收方向性增益的方向上，
7．如权利要求1所述的基站设备，其特征在于，所述第二方向性形成手段将方向性限制在求得任何方向性所需的方向上。
8．如权利要求1所述的基站设备，其特征在于，还包括发射手段，用于依照新的方向性进行发射，
9．如权利要求3所述的基站设备，其特征在于，所述选择手段根据新的方向性图和接收方向性图，选择接收方向性，
10．一种通信终端设备，其特征在于，与如权利要求1所述的基站设备进行无线电通信，
11．一种无线电通信方法，其特征在于，包括接收步骤，用于进行自适应阵列天线接收；第一方向性形成步骤，用于根据接收信号，形成接收方向性；第二方向性形成步骤，用于根据所述接收方向性，形成限制在特定方向上的新的方向性。
12．如权利要求11所述的无线电通信方法，其特征在于，所述第二方向性形成步骤形成多个新的方向性图。
13．如权利要求11所述的无线电通信方法，其特征在于，还包括；电平检测步骤，用于检测多个新的方向性图的接收电平；选择步骤，用于从多个所述新的方向性图中至少选出一个新的方向性图。
14．如权利要求13所述的无线电通信方法，其特征在于，还包括组合步骤，用于组合在所述选择步骤中选择的多个方向性图。
15．如权利要求13所述的无线电通信方法，其特征在于，在所述电平检测步骤中，至少从所需信号波之接收功率和SIR中选择一个进行检测，
16．如权利要求11所述的无线电通信方法，其特征在于，在第二方向性形成步骤中，将方向性限制在具有较大接收方向性增益的方向上，
17．如权利要求11所述的无线电通信方法，其特征在于，在所述第二方向性形成步骤中，将方向性限制在求得任何方向性所需的方向上。
18．如权利要求13所述的无线电通信方法，其特征在于，在所述选择步骤中，根据新的方向性图和接收方向性图，选择接收方向性。
全文摘要
本发明的无线电通信设备和无线电通信方法检测输入信号波的定时,在该定时进行自适应阵列天线接收,根据接收结果的加权系数计算新的加权系数,根据加权系数和接收信号检测所需信号波接收功率和SIR的电平,选择具有较大电平的加权系数,并用上述选择的加权系数进行发射。
文档编号H04B1/707GK1235498SQ99104748
公开日1999年11月17日 申请日期1999年3月31日 优先权日1998年3月31日
发明者宫和行, 平松胜彦 申请人:松下电器产业株式会社