專利名稱：控制天線波束寬的無線接收裝置與方法并基地臺以及移動通信系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線接收裝置與方法，尤其是涉及以根據(jù)接收到的期望波功率與干擾波功率比等接收質(zhì)量控制波束寬可變天線的波束寬(或定向角)寬窄為特征的無線接收裝置與方法。
根據(jù)

圖1，形成各服務(wù)區(qū)1的各基地臺2具備帶定向性3的天線4?；嘏_2之間的無線進(jìn)局網(wǎng)絡(luò)是通過定向天線4而建立的(參照圖1的粗箭頭)。在這種無線臺間進(jìn)局網(wǎng)絡(luò)中，天線4不僅接收通信對方基地臺直接傳送的期望波，還會接收到干擾波，如來自其它基地臺的非期望電波以及經(jīng)建筑物等反射的反射波等。為提高接收質(zhì)量必須要減輕干擾波影響。關(guān)于此的已有技術(shù)如下所述。
圖2示出了一種圓形開口天線。拿已有進(jìn)局網(wǎng)絡(luò)中較多采用的圓形開口天線來講，如圖2所示，除了期望波5而外還有干擾波6入射于天線。天線具有強(qiáng)接收在區(qū)域8(表示天線定向圖)行程長的傳播電波這一特性。當(dāng)因干擾波6而使得期望波功率對干擾波功率比或載波功率對干擾波功率比(CIR)變差時，如圖2右側(cè)天線所示，就將天線口徑7加大、使波束寬或定向角8變窄，以減輕干擾影響。當(dāng)強(qiáng)度相同電波從不同方向入射時，從定向的中心方向入射的電波的接收信號最強(qiáng)，而來自傾斜方向的電波的接收信號較弱，參見波瓣8。在此，以等于從中心方向最強(qiáng)入射的電波之功率一半的功率(減3dB)接收到入射電波的兩方向之夾角就是所謂定向角。
又，在已有技術(shù)中還常采用圖3所示自適應(yīng)陣列天線以減輕干擾影響。自適應(yīng)陣列天線9屬于根據(jù)接收環(huán)境而適應(yīng)性改變天線定向圖10、利用空間上的信號處理來減輕干擾影響的技術(shù)。為了改善接收特性，通常是生成使增益顯著降低的空(NULL)朝向干擾波6到來方向的天線方向圖。
還有時空均衡器，其是將時間上的信號處理結(jié)合于自適應(yīng)陣列天線而成的。通過進(jìn)行時間/空間信號處理也可以減輕以同于期望波5的到來角度而到來的期望波之延遲波7造成的干擾影響。
至于其它減輕干擾技術(shù)，還有圖4所示常見的干擾消除器。在圖4所示干擾消除器中，從接收信號44與過去傳播線路的估計(jì)誤差來估計(jì)傳播線路，利用該傳播線路估計(jì)值生成干擾波46的拷貝(replica)47，通過從接收信號44減去干擾波拷貝47來改善載波(期望波)48對干擾波49之比(CIR)。
上述已有減輕干擾技術(shù)之中，利用圓形開口天線的場合，雖然通過增大天線口徑有望減輕干擾，但是增大波束寬卻會帶來需要較大設(shè)置場所的問題。又，當(dāng)干擾并不嚴(yán)重、欲對多個基地臺自發(fā)地設(shè)置兩個以上鏈路時，有時想加大定向角，但卻無法順應(yīng)這種需求。另外，若波束寬改變則天線本身也要更換。還有一個缺點(diǎn)是在新增設(shè)線路之際，不僅一定要設(shè)置實(shí)在的天線，而且徒增從新線路受到的干擾，甚至必須要更換其它線路的天線。
再拿采用自適應(yīng)陣列天線減輕干擾的方法來說，可以自發(fā)地改變定向方向以及定向角，可通過控制來增設(shè)線路。雖然也可以處置新增干擾，但是卻存在因控制復(fù)雜而導(dǎo)致難以構(gòu)成處理系統(tǒng)、運(yùn)算量增大的問題。
又，畢竟上述圓形天線以及自適應(yīng)陣列天線的波束寬的窄小程度有物理方面以及技術(shù)方面的局限性，所以從同期望波到來方向大自相同方向到來的干擾波的影響余留強(qiáng)烈。
再看一下干擾消除器的情形，雖然從理論上講可以消除所有干擾波，但是，若干擾波數(shù)量變多，因?qū)γ恳桓蓴_波都需要一拷貝生成電路，故電路規(guī)模以及運(yùn)算量會呈指數(shù)式增大，難以實(shí)現(xiàn)處理系統(tǒng)。
又，本發(fā)明目的還在于提供一種采用這一無線接收方法的基地臺以及移動通信系統(tǒng)。
本發(fā)明目的是這樣實(shí)現(xiàn)的——一種無線接收裝置，其中包括接收無線信號并可改變波束寬的波束寬可變天線、從接收無線信號消除干擾波并輸出干擾波消除信號的干擾消除單元、根據(jù)干擾波消除信號測定接收信號接收質(zhì)量的測定單元、以及根據(jù)測定單元所測接收質(zhì)量來控制上述波束寬可變天線的波束寬窄的波束寬控制單元。
又，在所述無線接收裝置中，上述接收質(zhì)量可由期望波對干擾波之比(CIR)來判定。另外，上述接收質(zhì)量還可由接收信號對干擾波之比來判定。
當(dāng)上述接收質(zhì)量低于給定閾值時，上述波束寬控制單元可控制天線波束寬變窄。而當(dāng)上述接收質(zhì)量高于給定閾值時，上述波束寬控制單元可控制天線波束寬變寬。另外，上述波束寬控制單元，當(dāng)上述接收質(zhì)量低于第一給定閾值時可控制天線波束寬變窄，而當(dāng)上述接收質(zhì)量高于比上述第一給定閾值還大的第二給定閾值時則可控制上述天線波束寬變寬。
本發(fā)明目的還可以這樣實(shí)現(xiàn)一種基地臺，可同時與多個其它無線臺通信，其中，具有上述無線接收裝置。
本發(fā)明目的還可以這樣實(shí)現(xiàn)一種移動通信系統(tǒng)，其中，具有多個上述基地臺，構(gòu)成基地臺間無線進(jìn)局網(wǎng)絡(luò)。
本發(fā)明目的還可以這樣實(shí)現(xiàn)一種無線接收方法，其中包括如下步驟利用可改變波束寬的波束寬可變天線來接收無線信號；從所接收無線信號消除干擾波而輸出干擾波消除信號；根據(jù)上述干擾波消除信號測定接收信號的接收質(zhì)量；以及根據(jù)上述測定的接收質(zhì)量來控制上述波束寬可變天線的波束寬窄。
又，在所述無線接收方法中，上述接收質(zhì)量可由期望波對干擾波之比(CIR)來判定，或者，上述接收質(zhì)量還可由接收信號對干擾波之比來判定。
上述控制步驟，當(dāng)上述接收質(zhì)量低于給定閾值時，可控制上述天線波束寬變窄。另外，上述控制步驟，當(dāng)上述接收質(zhì)量高于給定閾值時，可控制上述天線波束寬變寬。進(jìn)一步，上述控制步驟，當(dāng)上述接收質(zhì)量低于第一給定閾值時可控制上述天線波束寬變窄，而當(dāng)上述接收質(zhì)量高于比上述第一給定閾值還大的第二給定閾值時可控制上述天線波束寬變寬。
本發(fā)明特點(diǎn)以及優(yōu)點(diǎn)可以通過下面結(jié)合附圖所作詳細(xì)描述得到理解，或者可以通過根據(jù)所描述的技術(shù)實(shí)施本發(fā)明而掌握。本發(fā)明目的以及其它特點(diǎn)與優(yōu)點(diǎn)還可以通過具體裝置得到實(shí)現(xiàn)與理解，該等裝置將以全面￥清楚￥準(zhǔn)確以及本專業(yè)技術(shù)人員可以實(shí)施程度被詳細(xì)描述。
圖2是利用已有技術(shù)的圓形開口天線減輕干擾波的示意3是利用已有技術(shù)的自適應(yīng)陣列天線減輕干擾波的示意4是利用已有技術(shù)的干擾消除器減輕干擾波的示意5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有相控陣天線的無線接收裝置的框6是示意根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的天線波束寬控制步驟的流程圖。
圖7是示意根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的天線波束寬控制步驟的流程圖。
圖8是示意根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的天線波束寬控制步驟的流程圖。
圖5給出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的無線接收裝置50的框圖。波束寬可變天線56可以是由多個單元構(gòu)成的相控陣天線。相控陣列天線的波束寬或發(fā)射圖主要是借各接收元件激勵因數(shù)相位來控制。相控陣天線不象自適應(yīng)陣列天線那樣進(jìn)行使空(NULL)朝向干擾波到來方向的高度運(yùn)算控制，而只進(jìn)行改變定向方向與波束寬的控制，故其具有處理量少這一優(yōu)異效果。一般，定向性可變天線不僅定向方向可變而且波束寬也可變，但是就本發(fā)明而言只要是可以改變波束寬者任何天線都可采用。
同圖4所示類似的干擾消除器57連接于相控陣天線56，由此天線56獲取接收信號。干擾消除器57如圖4說明中所稱那樣從接收信號消除干擾波。來自干擾波消除器57的干擾波消除信號輸入給解調(diào)器52以及期望波功率對干擾波功率比(CIR)測定器58。解調(diào)器52解調(diào)干擾波消除信號以完成期望通信動作。
CIR測定器58計(jì)算所輸入干擾波消除信號的CIR，將計(jì)算結(jié)果CIR值(譬如dB值)輸入波束寬控制部59。波束寬控制部59是控制天線56波束寬的控制電路，其根據(jù)來自CIR測定器58的CIR值來進(jìn)行天線56波束寬控制。下面描述其控制方法。
參照流程圖6說明第一控制方法首先，從CIR測定器58接收CIR值(步驟S1)。判定一下該CIR值是否低于給定閾值(步驟S2)。若CIR值在閾值以下，則說明接收質(zhì)量不好，故縮小天線波束寬(步驟S3)，以減弱干擾波影響。天線波束寬變窄后，判定一下新設(shè)天線波束寬是否縮小至達(dá)天線定向能力物理下限的程度(步驟S4)。若業(yè)已縮小到下限則結(jié)束縮小處理。若尚未縮小到最窄程度則直接返回至開始。
于步驟S2，當(dāng)CIR值高于閾值時，表明接收質(zhì)量良好，故沒有必要縮小天線波束寬，直接返回至開始。
下面參照流程圖7說明第二控制方法。首先，波束寬控制部59從CIR測定器58接收測定CIR值(步驟S5)。判定一下該CIR值是否高于給定閾值(步驟S6)。若CIR值高于閾值，則說明接收質(zhì)量良好，故擴(kuò)大天線波束寬(步驟S7)。雖然圖中沒有示意但天線波束寬擴(kuò)大后也可以作一下判定，即判定一下新設(shè)天線波束寬是否擴(kuò)大至達(dá)天線定向能力物理上限的程度。此時，若業(yè)已擴(kuò)大到上限則結(jié)束擴(kuò)大處理，返回至開始。
當(dāng)CIR值低于閾值時(步驟S6)，表明接收質(zhì)量不好，故沒有必要擴(kuò)大天線波束寬，直接返回至開始。
下面參照流程圖8說明第三實(shí)施例，它是將上述第一控制方法與第二控制方法組合起來的復(fù)合控制方法或處理。首先，從CIR測定器58接收測定CIR值(步驟S8)。判定一下天線波束寬是否已小至下限(步驟S9)。若業(yè)已小至下限(即FANT＝0)則進(jìn)入步驟S10，判定一下CIR值是否高于第一給定閾值。若判定CIR值高于第一給定閾值，則擴(kuò)大天線波束寬(步驟S12)。此時，將天線最窄標(biāo)志(FANT)設(shè)置為”1”，以示意不是最窄，而后返回開始。若于步驟S10判定CIR值不高于第一給定閾值，則不控制天線波束寬而返回開始。
于步驟S9，若天線定向角尚未小至下限，則進(jìn)入步驟S11，判定一下CIR值是否低于第二給定閾值。若判定CIR值低于第二給定閾值，則縮小天線波束寬(步驟S13)。在波束寬縮小后再判定一下縮小后天線定向角是否達(dá)到最窄(步驟S14)，若是最窄，則將FANT設(shè)置為”0”，而后返回開始。若不是最窄則直接返回開始。
另外，當(dāng)于步驟S11判定CIR值已低于第二給定閾值時，進(jìn)入步驟S10’，于是進(jìn)行同步驟S10、S12一樣的動作。但此時由于FANT值已經(jīng)為”1”，故維持FATN不變。通過重復(fù)這一系列動作即可將天線波束寬保持于最佳狀態(tài)。
可以將步驟S11的第二給定閾值設(shè)得同步驟S10以及S10’的第一給定閾值程度相同。或者，也可將步驟S11的第二給定閾值設(shè)得比步驟S10以及S10’的第一給定閾值低，以便將改變天線定向角的次數(shù)抑制在必要最小限度內(nèi)。
在上述實(shí)施例中，作為接收質(zhì)量的較好例子例舉了CIR，但是本發(fā)明并非受此限制，也可采用接收信號對干擾波比(SIR)以及其它接收質(zhì)量來控制波束寬。
在本說明書中，所謂干擾波包括來自沒有同其通信的其它基地臺的電波、來自移動臺等其它電波傳播源的電波、反射波、其它所有妨礙通信的電波和噪音以及其它因素。
綜上所述，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，來自期望波到來方向以外方向的干擾波受到抑制，只剩下來自天線定向方向的強(qiáng)干擾波。但由于強(qiáng)干擾波數(shù)量有限，故能以可實(shí)現(xiàn)的電路規(guī)模的干擾消除電路抑制之。
又，通過組合干擾消除器和以CIR值控制波束寬的波束寬可變天線，即使天線波束寬上下限比較寬也可以獲得足夠的減輕干擾效果。由于只是相應(yīng)于CIR值進(jìn)行波束寬控制，采用簡單的天線即可，故比起自適應(yīng)陣列天線等復(fù)雜天線來可以在進(jìn)行控制時抑制運(yùn)算量。
根據(jù)本發(fā)明，可以在無線進(jìn)局網(wǎng)絡(luò)中提供處理量少、電路規(guī)模小、干擾抑制效果強(qiáng)的無線接收裝置。又，天線波束寬不會沒必要地過度縮小，故自發(fā)地設(shè)定鏈路變得容易。
本發(fā)明并非僅限于上述實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明范圍情況下可以有變形和修改。
本申請是基于2002年2月15日于日本提出的申請?zhí)枮?002-039236號的在先申請，在此參照了其全部內(nèi)容。
權(quán)利要求
1一種無線接收裝置，其中包括接收無線信號并可改變波束寬的波束寬可變天線、從接收無線信號消除干擾波并輸出干擾波消除信號的干擾消除單元、根據(jù)干擾波消除信號測定接收信號接收質(zhì)量的測定單元、以及根據(jù)測定單元所測接收質(zhì)量來控制上述波束寬可變天線的波束寬窄的波束寬控制單元。
2按權(quán)利要求1所述無線接收裝置，其特征在于上述接收質(zhì)量由期望波對干擾波之比(CIR)來判定。
3按權(quán)利要求1所述無線接收裝置，其特征在于上述接收質(zhì)量由接收信號對干擾波之比來判定。
4按權(quán)利要求1所述無線接收裝置，其特征在于當(dāng)上述接收質(zhì)量低于給定閾值時，上述波束寬控制單元控制天線波束寬變窄。
5按權(quán)利要求1所述無線接收裝置，其特征在于當(dāng)上述接收質(zhì)量高于給定閾值時，上述波束寬控制單元控制天線波束寬變寬。
6按權(quán)利要求1所述無線接收裝置，其特征在于上述波束寬控制單元，當(dāng)上述接收質(zhì)量低于第一給定閾值時控制天線波束寬變窄，而當(dāng)上述接收質(zhì)量高于比上述第一給定閾值還大的第二給定閾值時則控制上述天線波束寬變寬。
7一種基地臺，可同時與多個其它無線臺通信，其中，具有按權(quán)利要求1所述的無線接收裝置。
8一種移動通信系統(tǒng)，其中，具有多個按權(quán)利要求7所述的基地臺，構(gòu)成基地臺間無線進(jìn)局網(wǎng)絡(luò)。
9一種無線接收方法，其中包括如下步驟利用可改變波束寬的波束寬可變天線來接收無線信號；從所接收無線信號消除干擾波而輸出干擾波消除信號；根據(jù)上述干擾波消除信號測定接收信號的接收質(zhì)量；以及根據(jù)上述測定的接收質(zhì)量來控制上述波束寬可變天線的波束寬窄。
10按權(quán)利要求9所述無線接收方法，其特征在于上述接收質(zhì)量由期望波對干擾波之比(CIR)來判定。
11按權(quán)利要求9所述無線接收方法，其特征在于上述接收質(zhì)量由接收信號對干擾波之比來判定。
12按權(quán)利要求9所述無線接收方法，其特征在于上述控制步驟，當(dāng)上述接收質(zhì)量低于給定閾值時，控制上述天線波束寬變窄。
13按權(quán)利要求9所述無線接收方法，其特征在于上述控制步驟，當(dāng)上述接收質(zhì)量高于給定閾值時，控制上述天線波束寬變寬。
14按權(quán)利要求9所述無線接收方法，其特征在于上述控制步驟，當(dāng)上述接收質(zhì)量低于第一給定閾值時控制上述天線波束寬變窄，而當(dāng)上述接收質(zhì)量高于比上述第一給定閾值還大的第二給定閾值時控制上述天線波束寬變寬。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種無線接收裝置，其包括接收無線信號并可改變波束寬的波束寬可變天線、從接收無線信號消除干擾波并輸出干擾波消除信號的干擾消除單元、根據(jù)干擾波消除信號測定接收信號接收質(zhì)量的測定單元、以及根據(jù)測定單元所測接收質(zhì)量來控制上述波束寬可變天線的波束寬窄的波束寬控制單元。
文檔編號H01Q25/00GK1438810SQ0310460
公開日2003年8月27日 申請日期2003年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月15日
發(fā)明者前田浩次, 油川雄司, 大津徹 申請人:株式會社Ntt都科摩