专利名称：自适应阵列天线的制作方法
技术领域：
本发明涉及自适应阵列天线以及计算自适应阵列天线接收系统定标量的方法和定标方法。
一般来说，自适应阵列天线是用于阵列天线的波束控制。有两种算法用于波束控制，它们是干扰抑制跟踪型和最大增益跟踪型。在干扰抑制跟踪型中，跟踪的完成是使零点到干扰波和使强方向性到所需要的波。在最大增益跟踪型中，跟踪的完成是使天线的接收电平最大。在每种类型中，可以由主波束跟踪移动台。当前，阵列天线单元之间的间隔通常为λ/2，如
图12所示。其理由是，当该间隔大于λ时，如图13所示，可能出现栅瓣。栅瓣可以增大干扰，因为主瓣可能分散到不需要的方向上。虽然波束的宽度变窄，但由此不能获得增益变大。
因为图12中所示阵列天线中各个单元之间的间隔是窄的，各个单元之间的相关非常强。所以，若接收电平因衰落而退化，则该退化影响阵列天线中包含的所有单元1-8，因此不能补偿这种退化。特别是，在有约4个单元的小尺寸阵列天线中，该现象十分显著。此外，在干扰抑制跟踪型算法中，当干扰波来自所需要波的附近方向时，由于在主瓣中存在干扰波，干扰抑制能力显著地退化。
就是说，在窄单元间隔的自适应信号处理中，各个单元之间包络与信号的相关是极强的，相位偏差小于一个波长。在干扰抑制跟踪型算法中，得到每个天线元这样的等待量(相位和幅度)，使干扰波互相抵消，而所需要的波并不互相抵消。来自不同于所需要波方向的干扰波输入到天线中，作为有强的包络与信号相关的信号，类似于所需要的波。然而，由于到达的信号是不同的，各个单元之间干扰波的相差不同于所需要波的相差。其结果是，所需要的波不一定处在等待量的相反相位中，而干扰波处在该等待量的相反相位中。在多数情况下，所需要的波是同相位工作的。另一方面，当干扰波的到达方向接近于所需要波的方向时，所需要波的相移量几乎与干扰波的相移量相同。所以，抵消干扰波的试图可能导致抵消所需要的波，使干扰抑制能力退化。
另一方面，由于分集天线的设计是使各个单元之间的相关变小，单元21-28之间的间隔是大的，如图14所示。由于相关很小，当一个单元的接收电平下降时，另一个单元的接收电平可能是高的。一般来说，我们应用最大比值合并(MRC)算法。根据最大比值合并算法，每个天线元21-28的接收波是在接收波同相之后分配权重给接收波包络电平以后合成的。根据这个算法，波束控制的概念是不适用的，因为各个单元之间的间隔很大，因此在每个单元波束的包络中存在许多纹波。所以，由于存在太多的主波束，不能完成跟踪。因此，不能期望使波束变窄而使增益变大。根据这个算法，在有干扰波时，该影响是直接起作用的。如上所述，因为在此合成方法中，控制幅度和相位，使所有单元的信号可以在最大增益下被接收，因此对干扰波和所需要波的处理是没有区别的。所以，图14中所示最大比值合成分集方法对于提高所要求台的接收特性是有效的，该台是因衰落而引起退化。然而，此方法对于提高干扰特性没有贡献。
如上所述，干扰抑制跟踪型的窄单元间隔自适应阵列天线对于抑制非主波束方向的干扰波是有效的。然而，该天线对于抑制主波束方向和衰落中的干扰波是无效的。另一方面，虽然具有宽单元间隔的分集天线能够补偿因衰落而引起所需要波的特性退化，但分集天线对于干扰波是无效的。
此外，还有两种天线布局(窄单元间隔，宽单元间隔)与算法(最大比值合成，干扰抑制)的组合。首先，该组合是利用图15所示窄单元间隔的最大增益跟踪型与最大比值合成算法的组合。其次，该组合是利用图16所示宽单元间隔的干扰抑制型。在图16所示的方法中，设置的天线是分集式结构，算法是干扰抑制型。按照这个方法，保持干扰波抑制的能力作为算法的基本特征。此外，由于分集式结构中各个单元之间的相关很小，可以补偿衰落。特别是，若到达波的扩散角很大，则该特征是显著的。可以确定等待量(相位和幅度)，使干扰波中许多到达的元波在统计上互相抵消，因为到达角引起的相差是不同的。所以，即使到达角是相同的，可以产生这样的等待量，所需要的波变成同相，而干扰波变成反相。
然而，按照利用图15所示窄单元间隔的最大增益跟踪型与最大比值合成算法的组合方法，能够获得高增益，且可以利用类似于图12所示自适应阵列天线的天线跟踪所需要的波。然而，此方法对于干扰波和衰落无效。此外，按照利用宽单元间隔与图16所示干扰抑制型的组合方法，不能使增益变大，因为单元间隔的宽度阻碍了主波束的跟踪。
本发明的目的之一是解决上述的问题。此目的是提供一种有分集效应的自适应阵列天线，例如，衰落补偿等，消除来自同方向的干扰波和利用主波束跟踪加大增益。
为了得到如衰落补偿等的分集效应，消除来自同方向的干扰波和利用主波束跟踪加大增益，需要对自适应阵列天线精确地定标。以下，我们描述这种定标。
在自适应阵列天线中，把单元天线之间高频带中的幅度比和相位差保持在完成信号处理的基带上是必需的。一般来说，由于电缆，放大器，滤波器，混频器，变频器等有不同的电子特性，使所有单元的幅度和相位相等是很困难的。(以下，各个单元之间的电子特性差别称之为“个体差异”。)此外，除了一般差别之外还有温度差，使幅度和相位都相等在实际上是不可能的。所以，如图17所示，通过给每个天线提供相同的定标信号，测量各个单元之间的幅度比和相位差，并基于该测量事先修正幅度比和相位差，为的是在一段固定的时间内保持幅度比和相位差恒定，这样做是可行的。
定标信号可以这样实现，在一分钟或十分钟的恒定时间间隔内，把信号插入到每个信道的帧格式中。定标信号输入端在以下的描述中可以描述成如图18A所示的转换型。此外，该输入端可以是如图18B所示的类型，用电磁方法连接到天线电缆等。在转换型中，在转换期间通信中断。另一方面，利用电磁铁连接的类型没有这种中断效应。在图18A，18B中，阵列天线连接到终端a和b，定标信号加到终端c。
加定标信号的部分称之为定标信号耦合部分，它包括转换型定标信号输入端和电磁连接型定标信号输入端。
图17表示包含天线元#1至#4的阵列天线。每个天线元接收到的信号经滤波器103-106和高频放大器107-110加到分配合成部分134。在分配合成部分134中，天线接收到的信号分配给各个信道。所以，分配合成部分134之后的信号发射给多个信道。然而，在图17中表示多个信道中的一个信道。分配合成部分134分配的接收信号经混频器111-114，滤波器115-118，中频放大器119-122，A/D转换器(模数转换器)123-126和等待电路128-131到信号加法器132中相加。自适应信号处理装置133控制等待电路128-131中的幅度和相位。所以，接收信号发射给基站信号处理电路。
来自定标信号发生器101的输出被信号分裂器102分成四个信号，与此同时，定标信号经电缆175-178和天线元#1至#4中的定标信号输入端166-169加到滤波器103-106。这些信号按照与接收信号相同的方法发射给基站信号处理电路。此时，来自A/D转换器123-126的输出信号加到定标量计算器127。定标量计算器127比较每个A/D转换器123-126的幅度和相位，并计算均衡天线元#1至#4与接收系统中信号加法器132之间幅度变化和相位变化的定标量。此处的接收系统是这样的一个系统，它包括一系列电路，用于接收连接到天线的输出。就是说，接收系统包含滤波器，高频放大器，混频器，滤波器，中频放大器和A/D转换器。图17中包含四个接收系统。定标量发射给自适应信号处理装置133。自适应信号处理装置133把定标量存储在定标量表中(图中未画出)。当自适应信号处理装置133进行自适应信号处理时，自适应信号处理装置133通过减去定标量控制等待电路128-131。
然而，提供给各个天线被认为是相同的定标信号有个体差异。在图17中，定标信号发生器101需要把输出信号分成与阵列天线单元数量相等的信号，和需要经电缆175-178发射定标信号给定标信号耦合部分。由于电缆175-178和定标终端有个体差异(电缆特性和电缆长度等)，在该定标信号中出现相位差。所以，存在定标误差的问题。
因此，本发明的第二个目的是，通过消除基于定标信号中个体差异的效应实现可靠的定标。
本发明有以下的装置，作为达到第一个目的的装置。
按照权利要求1的本发明是一种自适应阵列天线，其特征是，所述自适应阵列天线是由多个阵列天线组成的，该阵列天线包含多个天线元，天线元之间以表现出强相关的间隔分隔开；其中所述阵列天线以相关可以忽略不计的间隔分隔开；以及所述天线元的输出被转变到基带中以及自适应信号处理是在所述天线元上同时完成的。
按照权利要求1的本发明，阵列天线之间的间隔是这样一个距离，其中相关可以忽略不计以及自适应信号处理是在天线元的所有输出上完成的。所以，该自适应阵列天线具有如衰落补偿等的分集效应，消除来自同方向的干扰波和提高主波束跟踪的增益。
按照权利要求2的本发明是一种自适应阵列天线，其特征是，所述自适应阵列天线是由多个阵列天线组成的，该阵列天线包含多个天线元，天线元之间以表现出强相关的间隔分隔开；其中所述阵列天线以相关可以忽略不计的间隔分隔开；每个所述阵列天线独立地完成自适应信号处理；自适应信号处理处理过的所述阵列天线中的每个输出再由自适应信号处理作进一步的处理。
按照权利要求2的本发明，自适应信号处理是在每个阵列天线中完成的，每个阵列天线有多个天线元，各个天线元之间的间隔距离诱导强相关。所以，主波束跟踪可以进一步提高增益。此外，自适应信号处理是在阵列天线的每个输出上进一步完成的，在该阵列天线上已独立地完成输出自适应信号处理。所以，可更有效地完成衰落补偿。
按照权利要求3的本发明是一种自适应阵列天线，其特征是，所述自适应阵列天线是由多个阵列天线组成的，该阵列天线包含多个天线元，天线元之间以表现出强相关的间隔分隔开；其中所述阵列天线以相关可以忽略不计的间隔分隔开；所述阵列天线中至少一个阵列天线完成自适应信号处理；不进行自适应信号处理的阵列天线参照其他阵列天线的所述自适应信号处理结果和调整不进行自适应信号处理的所述阵列天线中天线元输出的相位和电平，。
按照权利要求3的本发明，不进行自适应信号处理的阵列天线参照其他阵列天线的自适应信号处理结果和调整阵列天线中天线元输出的相位和电平。所以，可减少总的计算量。
按照权利要求4的本发明是权利要求1至3中之一的自适应阵列天线，其中所述自适应信号处理是干扰抑制跟踪型或最大增益跟踪型。
按照权利要求4的本发明规定自适应信号处理的细节。
按照权利要求5的本发明是权利要求1至4中之一的自适应阵列天线，其中所述自适应信号处理分配权重给各个信号，这些带权重的信号是在检测之前或检测之后合成的。
按照权利要求5的本发明，根据通信方法可以在检测之前合成与检测之后合成之间选取合适的方法。
此外，本发明有以下的装置，作为达到第二个目的的装置。
按照权利要求6的本发明是一种自适应阵列天线，其特征是所述自适应阵列天线包括有多个天线元的阵列天线；多波束合成电路，用于合成多个波束；定标信号耦合部分，放置在所述多波束合成电路与所述天线元之间，用于输入定标信号；定标信号发生器；定标量计算器；其中所述定标信号发生器把所述定标信号输出加到所述定标信号耦合部分，从连接到所述多波束合成电路输出的所述接收系统基带信号，所述定标量计算器计算每个接收系统的定标量，并完成所述接收系统的定标。
按照权利要求6的本发明，定标信号加到多波束合成电路与与天线元之间的定标信号耦合部分。而且，从连接到所述多波束合成电路输出的接收系统基带信号，计算每个接收系统的定标量，并完成接收系统的定标。所以，消除各个定标信号之间的个体差异，可以实现可靠的定标。
按照权利要求7的本发明是一种自适应阵列天线，其特征是所述自适应阵列天线包括有多个天线元的阵列天线；多波束合成电路，用于合成多个波束；定标信号耦合部分，放置在所述多波束合成电路与所述天线元之间，用于输入定标信号；定标信号发生器；定标量计算器；其中所述定标信号发生器把所述定标信号输出相继地加到多个所述定标信号耦合部分，每一次所述定标信号输出加到所述定标信号耦合部分，从连接到所述多波束合成电路输出的所述接收系统基带信号，所述定标量计算器计算每个接收系统的定标量，并利用计算的定标量平均值，完成所述接收系统的定标。
按照权利要求7的本发明，多次完成接收系统的定标量计算，并采用平均值作为接收系统的定标量。所以，可实现更可靠的定标。
按照权利要求8的本发明是权利要求6或7中之一的自适应阵列天线，其中提供一个FFT处理电路，用于完成所述阵列天线所述接收系统之外基站内的多波束分辨率计算。
按照权利要求8的本发明，由于提供的FFT处理电路用于完成基站内多波束分辨率计算，可以完成每个天线元的定标和自适应信号处理。
按照权利要求9的本发明是阵列天线接收系统的一种定标量计算方法，该阵列天线有多个天线元，所述定标量计算方法的特征是把定标信号发生器产生的定标信号加到一个天线元中的定标信号耦合部分；由多波束合成电路送出所述定标信号到多个所述接收系统；和根据检测所述接收系统定标信号得到的基带信号，计算每个所述接收系统的定标量。
按照权利要求9的本发明，消除了各个定标信号之间的个体差异，就可以完成可靠的定标。
按照权利要求10的本发明是阵列天线接收系统的一种定标量计算方法，该阵列天线有多个天线元，所述定标量计算方法的特征是把定标信号相继地加到多个天线元中的定标信号耦合部分；由阵列天线中的多波束合成电路同时送出所述定标信号到多个所述接收系统；根据检测所述接收系统定标信号得到的基带信号，利用连接到多个所述接收系统的定标量计算器，计算所述接收系统的定标量；采用所述定标量平均值作为所述接收系统的定标量。
按照权利要求10的本发明，多次完成接收系统的定标量计算，采用平均值作为接收系统的定标量。所以，可实现更可靠的定标。
按照权利要求11的本发明是权利要求9或10中所述阵列天线所述接收系统的定标量计算方法，其中在所述阵列天线所述接收系统之外提供一个FFT处理电路，可以验证定标量的计算，FFT处理电路用于完成基站内多波束分辨率的计算。
按照权利要求11的本发明，由于提供的FFT处理电路是用于完成基站内多波束分辨率的计算，就可以完成每个天线元的定标和自适应信号处理。此外，可以验证定标量的计算。
按照权利要求12的本发明是通过自适应信号处理完成阵列天线接收系统定标的定标方法，所述定标方法的特征是，在进行自适应阵列天线的自适应信号处理时，减去按照权利要求9或10方法计算的所述定标量之后作为自适应信号处理量，完成自适应信号处理。
按照权利要求12的本发明，不利用定标的等待量，在自适应信号处理内可以完成定标。
通过阅读结合附图的以下描述，可以清楚地知道本发明的其他目的，特征和优点。
图1是自适应阵列天线的结构实例(第一例)，按照本发明该阵列天线有宽的单元间隔和窄的单元间隔，并完成自适应信号处理。
图2是自适应阵列天线的结构实例(第二例)，该阵列天线有宽的单元间隔和窄的单元间隔，并完成自适应信号处理。
图3是自适应阵列天线的结构实例(第三例)，该阵列天线有宽的单元间隔和窄的单元间隔，并完成自适应信号处理。
图4是自适应阵列天线的结构实例(第一例)，该阵列天线完成本发明的定标处理。
图5是自适应阵列天线的结构实例(第二例)，该阵列天线完成本发明的定标处理。
图6是自适应阵列天线的结构实例(第三例)，该阵列天线完成本发明的定标处理。
图7是自适应阵列天线的结构实例(第四例)，该阵列天线完成本发明的定标处理。
图8是自适应阵列天线的结构实例，该阵列天线实现本发明的第一个目的和第二个目的。
图9是流程图，用于说明定标量的计算方法(第一方法)。
图10是流程图，用于说明定标量的计算方法(第二方法)。
图11是流程图，用于说明定标量的计算方法(第三方法)。
图12是窄单元间隔的普通自适应阵列天线的结构实例(第一例)。
图13是宽单元间隔的普通自适应阵列天线的结构实例。
图14是宽单元间隔的普通最大比率合成型自适应阵列天线的结构实例。
图15是窄单元间隔的普通自适应阵列天线的结构实例(第二例)。
图16是宽单元间隔的普通干扰抑制型自适应阵列天线的结构实例。
图17是用于说明普通的定标方法。
图18是用于说明定标信号耦合部分。
图19是用于说明多波束合成电路(butler矩阵)的例子。
以下，结合附图描述对应于第一个目的的本发明各个实施例。
(第一个实施例)图1表示8单元阵列天线的第一个实施例。阵列天线#1包含天线元51-54，阵列天线#2包含天线元55-58。阵列天线#1和阵列天线#2的各个阵列天线元之间的间隔约为λ/2。阵列天线#1与阵列天线#2之间的距离(几个λ)使相关足够地小，可以忽略不计。
来自每个天线元51-58的信号经等待电路81-88由信号加法器59合成，该等待电路调节天线输出和输出的相位和幅度。等待电路81-88的等待量是受自适应信号处理装置60的控制。自适应信号处理可以是干扰抑制跟踪型或最大增益跟踪型。
在这个实例中，来自8个单元的全部输出被同时转变成基带并完成自适应处理。涉及本发明第二个目的的定标在每个阵列天线中是必需的。然而，定标不一定是在阵列天线之间。在多路径的环境中，每个阵列天线可以放大增益和可以形成主波束。
关于阵列天线，在这个实例中，我们考虑加入非相关的4单元阵列天线。所以，可以得到与图16中所示相同的干扰特性。就是说，该阵列天线有能力消除来自相同方向的干扰波。此外，由于该阵列天线是非相关的，它具有与衰落有关的分集效应。在阵列天线算法中，可以一起完成分集，主波束跟踪，消除干扰波，不必考虑其差别。
(第二个实施例)图2表示第二个实施例。单元的数目是8，与第一个实施例中的相同。天线的安排是相同的，但信号合成方法是不同的。
阵列天线#1和阵列天线#2中每个阵列天线是按照独立的算法工作的。就是说，来自阵列天线#1中天线元51-54的输出是经等待电路81-84到信号加法器61中合成。等待电路81-84是受自适应信号处理装置63的控制。来自阵列天线#2中天线元55-58的输出是经等待电路85-88到信号加法器62中合成。等待电路85-88是受自适应信号处理装置64的控制。自适应信号处理装置64的操作与自适应信号处理装置63隔离。在此阶段，由于每个阵列天线中各个天线元之间的相关是很强的，不能补偿衰落和不能消除来自同方向的干扰波。
信号加法器61和信号加法器62的基带输出是经等待电路90和91由信号加法器71合成。等待电路90和91是受自适应信号处理装置70的控制。由于自适应阵列天线输入信号的包络是非相关的，因此，信号加法器61和信号加法器62的基带输出是非相关的。所以，在此阶段能够补偿衰落。此外，在此阶段每个自适应阵列天线能够消除来自同方向的干扰波。
(第三个实施例)图3表示第三个实施例。该结构与第二个实施例中的相同。然而，每个4单元自适应阵列天线不是独立地工作的。就是说，同一个自适应信号处理装置69控制自阵列天线#1中天线元51-54的等待电路81-84和阵列天线#2中天线元55-58的等待电路85-88。通过确定阵列天线的功率大小，后阶段二元算法自适应地选取工作的自适应阵列天线。通过参照一侧的等待量，可以减小计算量。
在上述实施例中，天线元之间的间隔为λ/2，这是一个展现很强相关的距离。然而，这个距离不必是准确的λ/2。这个距离可以是λ/2大小附近，只要能够达到本发明的效果。阵列天线之间的间隔是足够地大，使相关足够地小。“相关足够地小”并不意味着没有相关。相关可以足够地小，只要能够达到本发明的效果。
此外，本发明不局限于上述的实施例，就是说，不局限于8个天线元和2个阵列天线的结构。
以下，结合附图描述对应于第二个目的的本发明各个实施例。
(第四个实施例)第四个实施例具有这样的结构，上述多波束合成电路放置在阵列天线之后，信号经电缆发射到基站的室内部分，以及由基带完成上述的FFT以后，取出信号作为单元输出。定标信号是从位于阵列天线与多波束合成电路之间的定标信号耦合部分输入的。
这个方法的特征是，在信号经多波束合成电路分配到所有的电缆以后，输入到天线元的信号发射到基站的室内部分。当信号输入到多波束合成电路中时，具有恒定相差的各个信号在多个输出端输出。就是说，可以利用一个信号对实际信号接收系统进行定标。此处，接收系统是连接到多波束合成电路输出的一系列接收电路。就是说，接收系统是一个包含滤波器，高频放大器，混频器，滤波器，中频放大器和AD转换器的系统。
图4表示第四个实施例。阵列天线的单元数目是4(#1-#4)。来自定标信号发生器101的信号经定标信号输入端150加到多波束合成电路152中。多波束合成电路152是一个如图19所示的4单元butler矩阵。butler矩阵的结构是混合电路181-184。由于它是众所周知的，不再描述它的运行。来自多波束合成电路152的输出加到滤波器103-106，高频放大器107-111和分配合成部分134。此处分配的信号是经混频器111-114，滤波器115-118和中频放大器119-122作AD转换的。此外，FFT(快速傅里叶变换)是在等待电路128-131加上等待量之后的信号上完成的，使该信号转变成自适应阵列天线的正常信号。FFT(快速傅里叶变换)153完成与多波束合成电路变换相反的变换。就是说，定标信号输入端150的信号是由多波束合成电路152变换的，并以恒定的相位输出到滤波器103-106。此处，FFT完成该变换的逆变换。如图4所示，由于定标信号只加到接收系统#4，若定标是准确地完成的，则信号只出现在接收系统#4中。
按照与图17中所示相同的方法，定标量计算器154计算定标量。自适应信号处理装置155在定标量表(图中未画出)中存储该定标量，并通过减去完成自适应信号处理时的定标量，控制等待电路128-131。
定标可以通过给定标一个等待量完成，而不是给自适应信号处理的等待量，并控制定标等待量的相位和幅度。
按照第四个实施例，来自定标信号发生器的信号输入到天线元#4与多波束合成电路152之间的定标信号输入端150，从多波束合成电路152具有不同相位的四个不同输出端输出，并发射到每个接收系统。
所以，由于各个定标信号之间不存在个体差异，通过监测相位关系是否保持在基带部分，可以完成高可靠性的定标。
(第五个实施例)在第四个实施例中，若定标信号加在其余的天线元，则具有另一种相位关系的信号出现在多个终端。在第五个实施例中，按照这样的方法把定标信号加到多个天线，可以得到多个定标值。然后，对此结果求平均可以完成可靠的定标。与第四个实施例中的方法一样，由于多波束输出正好是在阵列天线之后合成的，在保持各个天线元之间相位幅度关系的同时，信号发射到每个接收系统，就是说，保持每个波束的图形不受到干扰。只是各个波束之间的相位比和相位差受到干扰。只是各个波束之间的值需要定标。
图5表示第五个实施例。图5的结构几乎与第四个实施例的结构完全相同。不同的是，定标信号是经第五个实施例中四条路线输入的。就是说，天线元有定标信号输入端166-169。来自定标信号发生器101的输出利用转换电路161相继地加到终端166-169。就是说，来自定标信号发生器101的输出相继地加到定标信号输入端166-169。此时，加到每个定标信号耦合部分的定标信号功能与图4中定标信号的功能相同。基于相继加上的定标信号，定标量计算器170计算定标量，并计算一个周期之后的定标量平均值。该平均值是作为使用的定标量。
在第五个实施例中，四条路线中的每个定标信号加到具有不同相位关系的四个定标信号输入端中的一个定标信号输入端。通过转换四条路线进行定标，提高了可靠性，因为可以得到定标量的平均值。在此情况下，由于不是同时利用四条路线中的定标信号，即使在定标电缆中有个体差异时，定标精确度并不受影响。
(第六个实施例)在按照其原样使用多波束输出的情况下，后级的FFT电路是不需要的，因此结构就变得较简单。
图6表示第六个实施例。该实施例是一个利用多波束合成电路的波束空间型自适应阵列天线的结构例子。与第四个实施例比较，第六个实施例中没有FFT电路。
(第七个实施例)图7表示第七个实施例。类似于第六个实施例，第七个实施例是另一个利用多波束合成电路的波束空间型自适应阵列天线的结构例子。与第五个实施例比较，第七个实施例中没有FFT电路。
以下，描述代表定标量计算方法的流程图。
图9是在定标信号加到一个天线元的情况下定标量计算方法的流程图。
定标信号发生器产生的定标信号加到该天线元中的定标信号耦合部分(S10)。定标信号是由多波束合成电路同时送到多个接收系统(S11)。然后，检测多个接收系统中每一个的定标信号(S12)。最后，计算接收系统的定标量(S13)。
图10是在定标信号加到多个天线元中的情况下定标量计算方法的流程图。
定标信号相继地加到多个天线元中的定标信号耦合部分，并确定该定标信号是否加到每个天线元(S20)。如果不是，则定标信号由多波束合成电路同时送到多个接收系统(S21)。然后，检测多个接收系统中每一个的定标信号，并计算每个接收系统的定标量(S22)。在定标信号加到每个天线元中之前重复那个过程。当定标信号加到每个天线元时(S20中的是)，把定标量的平均值当作定标量(S23)。
图11是在FFT处理电路放置在阵列天线接收系统之外的情况下定标量计算方法的流程图，用于完成基站中多波束分辨率的计算。
例如，如在图9中所示，计算每个天线元的定标量(S30)。此时，检查未定标的阵列天线接收系统的信号，以验证定标量的计算(S31)。
如上所述，按照本发明的各个实施例，就可以获得阵列天线的增益，跟踪波束，有分集效应和抑制来自同方向的干扰波。
此外，可以减少信号处理量。所以，能够扩展阵列天线的应用范围。
而且，按照上述诸实施例，仅仅利用一条定标信号路线，可以对当前传输系统中多个系统定标。利用多条路线的定标信号，能够得到更可靠的定标结果，因为可以对定标数据求平均。在按照其原样使用多波束输出的情况下，后级的FFT电路是不需要的，因此，结构就变得较简单。
其次，图8表示可以达到本发明第一个目的和第二个目的的阵列天线结构。
该结构包括阵列天线#1，#2，多波束电路201，202，接收系统203的#1-#4，接收系统204的#1-#4，定标信号发生器205，206，定标量计算器207，208，自适应信号处理装置209，定标信号耦合部分210，211，等待电路212，和信号加法器213。这种结构不局限于图8所示的结构。可以利用图1-图3和图4-图7的组合。
阵列天线#1，#2是每个阵列天线中有多个天线元的阵列天线，各个天线元之间的间隔有很强的相关。阵列天线#1与#2之间的间隔是这样的距离，其相关可以忽略不计。
该操作可以考虑成图1-图3和图4-图7中操作的组合。所以，不再对此给以描述。
利用减去定标量计算器207，208计算的定标量得到自适应信号处理量，自适应信号处理装置209可以完成自适应信号处理。
本发明不局限于具体公开的诸实施例，在不偏离本发明范围的条件下，可以作各种变化和改动。
权利要求
1.一种自适应阵列天线，其特征是，所述自适应阵列天线是由多个阵列天线组成的，该阵列天线包含多个天线元，天线元之间以表现出强相关的间隔分隔开；其中所述阵列天线以相关可以忽略不计的间隔分隔开；和所述天线元的输出被转变到基带中以及自适应信号处理是在所述天线元上同时完成的。
2.一种自适应阵列天线，其特征是，所述自适应阵列天线是由多个阵列天线组成的，该阵列天线包含多个天线元，天线元之间以表现出强相关的间隔分隔开；所述阵列天线以相关可以忽略不计的间隔分隔开；每个所述阵列天线独立地完成自适应信号处理；自适应信号处理处理过的每个所述阵列天线的输出通过自适应信号处理作进一步的处理。
3.一种自适应阵列天线，其特征是，所述自适应阵列天线是由多个阵列天线组成的，该阵列天线包含多个天线元，天线元之间以表现出强相关的间隔分隔开；所述阵列天线以相关可以忽略不计的间隔分隔开；所述阵列天线中至少一个阵列天线完成自适应信号处理；不进行自适应信号处理的阵列天线参照其他阵列天线的所述自适应信号处理结果并调整不进行自适应信号处理的所述阵列天线中天线元输出的相位和电平。
4.按照权利要求1至3中之一的自适应阵列天线，其中所述自适应信号处理是干扰抑制跟踪型或最大增益跟踪型。
5.按照权利要求1至4中之一的自适应阵列天线，其中所述自适应信号处理分配权重给各个信号，带权重的各个信号是在检测之前或检测之后合成的。
6.一种自适应阵列天线，其特征是，所述自适应阵列天线包括有多个天线元的阵列天线；多波束合成电路，用于合成多个波束；定标信号耦合部分，放置在所述多波束合成电路与所述天线元之间，用于输入定标信号；定标信号发生器；定标量计算器；其中所述定标信号发生器加定标信号输出到所述定标信号耦合部分，从连接到所述多波束合成电路输出的接收系统中基带信号，所述定标量计算器计算每个接收系统的定标量，并完成对所述接收系统的定标。
7.一种自适应阵列天线，其特征是，所述自适应阵列天线包括有多个天线元的阵列天线；多波束合成电路，用于合成多个波束；定标信号耦合部分，放置在所述多波束合成电路与所述天线元之间，用于输入定标信号；定标信号发生器；定标量计算器；其中所述定标信号发生器相继地加定标信号输出到多个所述定标信号耦合部分，每一次所述定标信号输出加到所述定标信号耦合部分，从连接到所述多波束合成电路输出的所述接收系统中基带信号，所述定标量计算器计算每个接收系统的定标量，并利用计算的定标量平均值完成对所述接收系统的定标。
8.按照权利要求6或7的自适应阵列天线，其中有FFT处理电路，用于完成所述阵列天线所述接收系统之外的基站内多波束分辨率的计算。
9.一种在阵列天线接收系统中的定标量计算方法，该阵列天线有多个天线元，所述定标量计算方法的特征是把定标信号发生器产生的定标信号加到一个天线元中的定标信号耦合部分；由多波束合成电路送出所述定标信号到多个所述接收系统；和从检测所述接收系统定标信号得到的基带信号，计算每个所述接收系统的定标量。
10.一种在阵列天线接收系统中的定标量计算方法，该阵列天线有多个天线元，所述定标量计算方法的特征是把定标信号相继地加到多个天线元中的定标信号耦合部分；由阵列天线中的多波束合成电路同时送出所述定标信号到多个所述接收系统；从检测所述接收系统定标信号得到的基带信号，利用连接到多个所述接收系统的定标量计算器，计算所述接收系统的定标量；采用所述定标量的平均值作为所述接收系统的定标量；
11.按照权利要求9或10的所述自适应阵列天线所述接收系统的定标量计算方法，其中定标量计算的验证是在所述阵列天线的所述接收系统之外有一个FFT处理电路，用于完成基站内多波束分辨率的计算。
12.一种定标方法，通过自适应信号处理完成阵列天线接收系统的定标，所述定标方法的特征是，在对自适应阵列天线进行自适应信号处理时，减去按照权利要求9或10方法计算的所述定标量之后作为自适应信号处理量，完成自适应信号处理。
全文摘要
一种由多个阵列天线组成的自适应阵列天线,该阵列天线包含多个天线元,天线元之间以表现出强相关的间隔分隔开,所述阵列天线以相关可以忽略不计的间隔分隔开,其中产生诸如衰落补偿的分集效应,消除来自同方向的干扰波,通过主波束跟踪放大增益,以及有一个或多个定标信号耦合部分和多波束合成电路,为的是消除定标信号中的个体差异和完成高可靠的定标。
文档编号H04B7/08GK1275251SQ99801364
公开日2000年11月29日 申请日期1999年7月9日 优先权日1998年7月13日
发明者山口良 申请人:Ntt移动通信网株式会社