專利名稱：天線信號(hào)處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及改進(jìn)的天線技術(shù)，尤其用于正交頻分復(fù)用(OFDM)通信系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
正交頻分復(fù)用是一種用于傳輸高比特率數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)的公知技術(shù)。并不使用高速數(shù)據(jù)調(diào)制單個(gè)載波，而是將數(shù)據(jù)劃分成多個(gè)較低數(shù)據(jù)速率的信道，并分別在各自獨(dú)立的副載波上傳輸.以這種方式降低了多徑衰落的影響。在一個(gè)OFDM信號(hào)中，設(shè)置各個(gè)副載波的間距使它們相互重疊，如

圖1A的頻譜10中副載波12所示。選擇各副載波的頻率使這些副載波相互正交，從而能夠在接收機(jī)上恢復(fù)在副載波上調(diào)制的各個(gè)信號(hào)。一個(gè)OFDM符號(hào)由一組符號(hào)來確定，每個(gè)符號(hào)被調(diào)制在每個(gè)副載波上(并因此對(duì)應(yīng)于多個(gè)數(shù)據(jù)比特)。如果使各副載波在頻率上間隔1/T間距，其中T是OFDM的符號(hào)周期，則這些副載波是正交的。
通過在一組輸入符號(hào)上執(zhí)行一個(gè)逆傅立葉變換，最好是一個(gè)逆快速傅立葉變換(IFFT)，可以獲得一個(gè)OFDM符號(hào)。通過在OFDM符號(hào)上執(zhí)行一個(gè)傅立葉變換，最好是快速傅立葉變換(FFT)，能夠恢復(fù)所輸入的符號(hào)。FFT有效地相乘OFDM符號(hào)與每個(gè)副載波，并在符號(hào)周期T上積分?？梢钥闯鰧?duì)于一個(gè)給定的副載波來說，通過此過程僅從OFDM符號(hào)中提取出一個(gè)副載波，因?yàn)榕cOFDM符號(hào)的其它副載波的重疊在積分周期T上將平均為零。
通常使用QAM(正交幅度調(diào)制)符號(hào)來調(diào)制副載波，但是也可以使用其它形式的調(diào)制，例如相移鍵控(PSK)或脈沖幅度調(diào)制(PAM)。為了降低多徑效應(yīng)，通常在每個(gè)符號(hào)的啟始部分通過一個(gè)保護(hù)期間來擴(kuò)展OFDM符號(hào)。
假設(shè)兩個(gè)多徑分量的相對(duì)延時(shí)小于這個(gè)保護(hù)時(shí)間間隔，則不存在符號(hào)間干擾(ISI)，至少對(duì)于第一近似值來說是這樣。
圖1B圖示一個(gè)示例性的OFDM發(fā)射機(jī)100(在此在一個(gè)移動(dòng)終端MT內(nèi))和一個(gè)示例性的OFDM接收機(jī)150(在此在一個(gè)接入點(diǎn)AP內(nèi))。在發(fā)射機(jī)100內(nèi)，信源102將數(shù)據(jù)提供給基帶映射單元104，該基帶映射單元104可選地提供前向糾錯(cuò)編碼和交織，并輸出諸如QAM符號(hào)的調(diào)制符號(hào)。這些調(diào)制符號(hào)被提供給復(fù)用器(MUX)108，由其組合這些調(diào)制符號(hào)與來自導(dǎo)頻符號(hào)生成器106的導(dǎo)頻符號(hào)，由導(dǎo)頻符號(hào)生成器106提供用于接收機(jī)內(nèi)的頻率同步和相干檢測(cè)的參考幅度和相位(在其它配置中可以利用差分檢測(cè))。多個(gè)模塊的組合110將來自復(fù)用器108的串行數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換成多個(gè)并行的速率降低的數(shù)據(jù)流(S/P)，對(duì)這些數(shù)據(jù)流執(zhí)行IFFT以提供一個(gè)OFDM符號(hào)，然后將這個(gè)OFDM符號(hào)的多個(gè)副載波轉(zhuǎn)換成單個(gè)串行數(shù)據(jù)流(P/S)。接著，由數(shù)模轉(zhuǎn)換器(D/A)112將這個(gè)串行(數(shù)字)數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換成一個(gè)模擬的時(shí)域信號(hào)，由上變頻器114上變頻，并在濾波和放大(未圖示)之后從天線116輸出。天線116可以包括一個(gè)全向天線、一個(gè)扇區(qū)化天線或者一個(gè)具有波束成形的陣列天線。
由接收機(jī)150的天線152通過“信道”118接收來自發(fā)射機(jī)100的天線116的信號(hào)。信號(hào)一般以多個(gè)多徑分量的形式抵達(dá)天線152，所述多徑分量具有多個(gè)不同的幅度和相位，并已經(jīng)通過多個(gè)不同的信道或者路徑傳播。這些多徑分量在接收機(jī)上組合和相互干擾以提供一個(gè)全面的信道特性，通常具有多個(gè)長(zhǎng)零，更類似于一個(gè)通常隨著時(shí)間變化的梳形(尤其在發(fā)射機(jī)或者接收機(jī)移動(dòng)時(shí))。在同一通用位置上通常會(huì)有多個(gè)發(fā)射機(jī)，例如在辦公室內(nèi)，這增加了同信道干擾，可能產(chǎn)生比多徑更嚴(yán)重的問題。
接收機(jī)150的天線152連接到下變頻器154和模數(shù)轉(zhuǎn)換器(MD)156。然后，由模塊158執(zhí)行串并轉(zhuǎn)換、FFT和并串再轉(zhuǎn)換，將一個(gè)輸出提供給去復(fù)用器(DE-MUX)160，由其分離導(dǎo)頻符號(hào)信號(hào)162和數(shù)據(jù)符號(hào)。接著，由基帶去映射單元164解調(diào)和去映射數(shù)據(jù)符號(hào)以提供一個(gè)檢測(cè)數(shù)據(jù)輸出166。一般來說，接收機(jī)150是發(fā)射機(jī)100的鏡像。發(fā)射機(jī)和接收機(jī)可以組合形成一個(gè)OFDM收發(fā)信機(jī)。
OFDM技術(shù)可以在各種應(yīng)用中使用，例如用于軍事通信系統(tǒng)和高清晰度電視。在此，將具體參考HIPERLAN(高性能無線局域網(wǎng))類型2標(biāo)準(zhǔn)(www.esti.org/technicalactiy/hiperlan2.htm，和DTS/BRAN-0023003v 0.k)討論本發(fā)明的各種應(yīng)用。雖然本發(fā)明的各種應(yīng)用并不限制于這個(gè)環(huán)境，但也可以由公共節(jié)點(diǎn)和接入節(jié)點(diǎn)來管理HIPERLAN 2無線局域網(wǎng)的通信。
圖1B的接收機(jī)稍微地被簡(jiǎn)化，因?yàn)閷?shí)際上需要同步FFT窗口與每個(gè)OFDM符號(hào)，從而避免引入非正交性，進(jìn)而避免了載波間干擾(ICI)。通過自相關(guān)一個(gè)OFDM符號(hào)與該符號(hào)在保護(hù)期間內(nèi)的周期擴(kuò)展可以執(zhí)行這一步驟，但是通常優(yōu)選地，尤其對(duì)于分組數(shù)據(jù)傳輸來說，使用接收機(jī)可以精確地識(shí)別和定位的已知OFDM(訓(xùn)練)符號(hào)，例如使用一個(gè)匹配濾波器。將理解這個(gè)匹配濾波器在時(shí)域內(nèi)操作，即在執(zhí)行FFT之前(與在FFT之后的頻域相反)。在分組數(shù)據(jù)系統(tǒng)內(nèi)，可以向數(shù)據(jù)分組提供一個(gè)前同步碼，其中包括一個(gè)或多個(gè)這樣的訓(xùn)練符號(hào)。
圖2A和圖2B分別圖示一個(gè)HIPERLAN2移動(dòng)終端(MT)OFDM接收機(jī)的接收機(jī)前端200和接收機(jī)信號(hào)處理塊250。接收機(jī)250圖示了模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(ADC)252，同步、信道估計(jì)和控制電路254和去分組化、去交織和糾錯(cuò)電路256的一些細(xì)節(jié)。
前端200包括一個(gè)連接到輸入放大器204和混頻器206的接收天線202，所述混頻器206具有來自中頻(IF)振蕩器208的第二輸入以將射頻信號(hào)混頻到中頻。然后，將該中頻信號(hào)通過帶通濾波器210提供給自動(dòng)增益控制(AGC)放大器212，AGC級(jí)受來自控制電路254的線路226的控制以優(yōu)化隨后的信號(hào)量化。AGC 212的輸出將一個(gè)輸入提供給兩個(gè)混頻器214、216，這兩個(gè)混頻器還被提供有來自振蕩器220和分路器218的正交信號(hào)以生成正交的I和Q信號(hào)222、224。接著，由模數(shù)轉(zhuǎn)換電路252重復(fù)抽樣、濾波和抽取這些I和Q信號(hào)。信號(hào)的重復(fù)抽樣有助于數(shù)字濾波，數(shù)字濾波之后將信號(hào)的速率降低到所希望的抽樣速率。
希望(但不是絕對(duì)必需的)補(bǔ)償傳輸信道的影響?？梢允褂美缭谇巴綌?shù)據(jù)或者一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)頻信號(hào)內(nèi)的已知符號(hào)來執(zhí)行這一步驟。在圖2的接收機(jī)250內(nèi)，使用一個(gè)稱作“C符號(hào)”的已知前同步符號(hào)來確定一個(gè)信道估計(jì)。使接收機(jī)與所接收的信號(hào)同步，并操作開關(guān)258將所接收的C符號(hào)傳送給信道估計(jì)器260。這估計(jì)了信道對(duì)已知的C符號(hào)的影響(符號(hào)在副載波內(nèi)的旋轉(zhuǎn))，因此，通過乘以信道響應(yīng)的復(fù)共軛可以補(bǔ)償信道的影響。另外，也可以使用一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)頻信號(hào)(也包含已知的符號(hào))來確定一個(gè)信道估計(jì)。同樣可以確定將所接收的導(dǎo)頻轉(zhuǎn)換成預(yù)期的符號(hào)所需要的相位旋轉(zhuǎn)和幅度變化，并應(yīng)用于接收到的其它符號(hào)。當(dāng)在多個(gè)頻率上可以獲得多個(gè)導(dǎo)頻時(shí)，通過使用不同頻率的導(dǎo)頻信號(hào)與其它頻率內(nèi)插/外插可以獲得改善的信道補(bǔ)償估計(jì)。
在圖2A和圖2B中，接收機(jī)前端200一般以硬件的方式實(shí)現(xiàn)，而接收機(jī)的處理部250通常以“軟件”的方式實(shí)現(xiàn)，如用閃速RAM262示意性地圖示的，例如使用ASIC、FPGA或者一個(gè)或多個(gè)DSP(數(shù)字信號(hào)處理器)芯片。在發(fā)射機(jī)中通常存在類似的硬件和軟件的劃分。然而，技術(shù)人員將理解圖2A和圖2B的接收機(jī)(或者一個(gè)對(duì)等的發(fā)射機(jī))的所有功能都可以用硬件來實(shí)現(xiàn)。類似地，在軟件無線電中數(shù)字化信號(hào)的確切位置通常將取決于成本/復(fù)雜性/功耗的權(quán)衡，并取決于合適的高速模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器和處理器的可用性，并且射頻信號(hào)可以在中頻或者更高的頻率上數(shù)字化。
圖3圖示一個(gè)分組數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的包括前同步碼序列的媒體訪問控制(MAC)幀300的例子。MAC幀包括廣播信道(BCH)脈沖串302、幀信道(FCH)脈沖串304、接入反饋信道(ACH)脈沖串306、下行鏈路(DL)脈沖串308、上行鏈路(UL)脈沖串310、直接鏈路(DiL)脈沖串312和隨機(jī)接入(RCH)脈沖串314，所有這些脈沖串都包含一個(gè)前同步碼序列。
圖4A至圖4E分別圖示廣播脈沖串、下行鏈路脈沖串、包含一個(gè)短前同步碼的上行鏈路脈沖串、包含一個(gè)長(zhǎng)前同步碼的上行鏈路脈沖串和一個(gè)HIPERLAN 2物理層信號(hào)的直接鏈路脈沖串。這些脈沖串中的每個(gè)脈沖串都包含一個(gè)前同步部分400和一個(gè)數(shù)據(jù)凈荷部分402。前同步部分400包括標(biāo)為A、B或C的三個(gè)基本OFDM符號(hào)中的一個(gè)或多個(gè)。這些符號(hào)的數(shù)值是已知的，并且A和B(如果希望的話，也可以包括C)可以在時(shí)域內(nèi)(在FFT之前)恢復(fù)。這些符號(hào)通常用于建立幀同步和頻率同步，并為這些符號(hào)之后的數(shù)據(jù)設(shè)置FFT窗口；也可以使用它們來控制AGC級(jí)212。在圖2A和圖2B的接收機(jī)中，在時(shí)域內(nèi)恢復(fù)A和B，而C在頻域內(nèi)恢復(fù)，也就是在FFT之后。
圖5示意性地圖示使用這些(已知的)前同步符號(hào)進(jìn)行基于RSSI(接收信號(hào)強(qiáng)度指示)的幀檢測(cè)502、自動(dòng)增益控制504、幀同步506和頻率同步508；同時(shí)還示意性地圖示了一個(gè)MAC幀500的前同步部分來進(jìn)行比較。
圖6圖示一個(gè)頻域和時(shí)域曲線600，說明用于HIPERLAN 2的前同步碼序列602、導(dǎo)頻信號(hào)604和數(shù)據(jù)信號(hào)606的相對(duì)位置，HIPERLAN 2具有48個(gè)數(shù)據(jù)副載波和4個(gè)導(dǎo)頻(和一個(gè)不使用的中心載波信道608)。如從圖6可以看出的，前四個(gè)OFDM符號(hào)包括前同步數(shù)據(jù)，導(dǎo)頻信號(hào)604繼續(xù)承載它們的前同步符號(hào)。然而，在其余的(數(shù)據(jù)承載)副載波上，OFDM符號(hào)5繼續(xù)向前承載數(shù)據(jù)。在其它的OFDM方案中，可以繪制類似的曲線，盡管前同步碼和導(dǎo)頻的位置可能改變(例如，導(dǎo)頻不需要包括連續(xù)的信號(hào))。
前面已經(jīng)提到OFDM是一種減輕多徑導(dǎo)致的頻率選擇性衰落影響的有用技術(shù)。然而，使用非常高的數(shù)據(jù)速率或者在極其嚴(yán)重的多徑環(huán)境中，OFDM通信系統(tǒng)依然可能受到多徑衰落的影響。而且，在室內(nèi)無線環(huán)境下，例如小的辦公室無線LAN，因?yàn)橛邢薜念l譜可用性，通常將存在在同一頻帶內(nèi)同時(shí)操作的多個(gè)類似系統(tǒng)。這可能導(dǎo)致嚴(yán)重的同信道干擾。
一種已經(jīng)推薦的用于克服這種多徑和同信道干擾的技術(shù)是使用扇區(qū)化的發(fā)射和/或接收天線。把將要覆蓋的區(qū)域分割成多個(gè)扇區(qū)，通常是3個(gè)、4個(gè)或者6個(gè)，并為每個(gè)扇區(qū)提供一個(gè)天線(或者在使用分集的情況下使用多個(gè)天線)，設(shè)置這些天線的方向圖，使每個(gè)天線的方向圖恰好主要覆蓋一個(gè)扇區(qū)。實(shí)際上，每個(gè)扇區(qū)天線的主波束指向一個(gè)不同的方向，并通過選擇發(fā)射和/或接收方向，能夠降低來自不希望的方向的多徑分量和/或同信道干擾的影響。例如，HIPERLAN 2支持在接入點(diǎn)上使用最多七個(gè)扇區(qū)。在“使用扇區(qū)化天線的HIPERLAN 2的性能(Performance of HIPERLAN 2 usingSectorised Antennas)”(A.Dufexi，S.Armour，A.Nix，P.Karlsson和D.Bull，lEE Electronics Letters，2001年2月15日，第37卷第4期，第245頁)中描述了在HIPERLAN 2環(huán)境下使用一個(gè)扇區(qū)化轉(zhuǎn)換陣列天線的一些優(yōu)點(diǎn)。
另外一種用于減輕多徑和同信道干擾影響的方法使用一個(gè)波束成形天線陣列，例如天線間間距大約為(載波)波長(zhǎng)一半的天線單元線性陣列。使用適當(dāng)?shù)南辔缓头燃訖?quán)組合來自這些天線的信號(hào)，從而提供一個(gè)具有一個(gè)或多個(gè)波瓣或者波束的組合響應(yīng)。一個(gè)包括n個(gè)單元的陣列可以被安排提供最多n-1個(gè)波束。
存在多種不同的波束成形算法可應(yīng)用于這樣一個(gè)自適應(yīng)天線陣列，它們的具體細(xì)節(jié)是技術(shù)人員所公知的。通常使用的一種算法是恒定模數(shù)算法(CMA)，在J.R.Treichler和B.G.Agee的“一種恒定模數(shù)信號(hào)的多徑校正的新方法(A New Approach to MultipathCorrection of Constant Modulus Signals)”(IEEE聲學(xué)學(xué)報(bào)，話音和信號(hào)處理，第ASSP-31卷，第2期，第459頁，1983年)中描述了這樣一種算法，該文章在此引用作為參考。一般來說，該算法根據(jù)一個(gè)所選擇以使組合信號(hào)的頻譜近似地平坦的代價(jià)函數(shù)迭代地確定組合來自各個(gè)天線單元的信號(hào)所用的加權(quán)。選擇這些加權(quán)的相位角度，從而選擇最大信號(hào)功率方向上的波束點(diǎn)，或者也可以使在不希望的多徑分量或同信道干擾的方向內(nèi)形成零信號(hào)。
為天線陣列單元確定適當(dāng)?shù)募訖?quán)在窄帶系統(tǒng)內(nèi)比較簡(jiǎn)單，但是在一個(gè)OFDM接收機(jī)中，副載波組占據(jù)的帶寬通常大于1MHz，并且在許多情況下大于10MHz，一組加權(quán)不可能在整個(gè)帶寬內(nèi)都是最佳的，例如可能僅僅在頻帶中心是有效的。例如，通過考慮天線單元間距即副載波波長(zhǎng)的分?jǐn)?shù)在整個(gè)OFDM頻帶上變化，就可以理解上述情況。在圖1的接收機(jī)內(nèi)，可以在點(diǎn)168、170或172上應(yīng)用自適應(yīng)陣列加權(quán)，但是在位置168或170(在FFT之前)上應(yīng)用陣列加權(quán)通常將不能產(chǎn)生一組在整個(gè)頻帶上都很好的估計(jì)加權(quán)。
因此，這個(gè)問題的一種解決方法是在FFT之后即在點(diǎn)172上應(yīng)用加權(quán)，在此可以將不同的各組加權(quán)應(yīng)用于每個(gè)副載波。圖7圖示一個(gè)OFDM接收機(jī)700，其中以這種方式將各組加權(quán)分別應(yīng)用于各個(gè)副載波。然而，對(duì)于K個(gè)副載波和L個(gè)天線單元來說，顯然必需確定總共K×L個(gè)加權(quán)，這是一個(gè)耗時(shí)并對(duì)處理器要求很高的任務(wù)，明顯地增加了接收機(jī)的復(fù)雜性。EP 0852407描述了這樣一種配置，其中將一個(gè)工作頻帶分割成四個(gè)相等的子波帶，為每個(gè)子波帶而不是為每個(gè)副載波計(jì)算一組加權(quán)，從而減少了需要計(jì)算的加權(quán)數(shù)量。然而。這依然是一個(gè)比較復(fù)雜的過程，而且，還產(chǎn)生了并非最佳的結(jié)果。在2000年2月IEICE通信學(xué)報(bào)第E 83-B卷第2期第371頁的Fuiimot等人的“一種新的利用頻率特性的自適應(yīng)陣列(A NovelAdaptive Array Utilizing Frequency Characteristics)”中描述了另外一種方法，該文章在此引用作為參考，其中使用在FFT之后的各個(gè)分離副載波來確定一組使用CMA的在FFT之前的時(shí)域加權(quán)。這種方法提供了一種非常簡(jiǎn)單的加權(quán)確定程序，但是加權(quán)依然不是最佳的。
US 6,249,250描述了在時(shí)域或者頻域內(nèi)(但是不能同時(shí)在兩個(gè)域內(nèi))使用的OFDM自適應(yīng)天線加權(quán)確定技術(shù)。在發(fā)明人為HidehiroMatsuoka于2000年12月22日提交的日本專利申請(qǐng)JP2000-391221和名稱為“自適應(yīng)天線(Adaptive Antenna)”的于2001年3月30日提交的英國(guó)專利申請(qǐng)0108026.6中描述了其它的涉及副載波群集的加權(quán)確定技術(shù)。
上面描述的用于陣列天線的加權(quán)計(jì)算技術(shù)都具有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，一些技術(shù)提供比較精確的加權(quán)確定，但是以復(fù)雜和耗時(shí)的處理為代價(jià)，其它的技術(shù)具有較為簡(jiǎn)單和快速的加權(quán)確定算法，但是通常提供較差的加權(quán)估計(jì)。因此，需要改進(jìn)的陣列天線和加權(quán)確定技術(shù)，能夠在不過分地加重信號(hào)處理負(fù)擔(dān)的情況下提供很好的加權(quán)估計(jì)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，根據(jù)本發(fā)明，提供一種信號(hào)處理系統(tǒng)，用于為一個(gè)自適應(yīng)天線確定加權(quán)，該天線具有多個(gè)天線單元，每個(gè)天線單元用于接收一個(gè)包括多個(gè)副載波的信號(hào)，該系統(tǒng)包括多個(gè)輸入，用于從多個(gè)天線單元接收信號(hào)；用于每個(gè)輸入的時(shí)域-頻域轉(zhuǎn)換器，用于將每個(gè)輸入的信號(hào)轉(zhuǎn)換成多個(gè)副載波信號(hào)；連接到輸入的第一加權(quán)確定器，在信號(hào)路徑中時(shí)域-頻域轉(zhuǎn)換器之前，并被配置以確定第一組加權(quán)，每個(gè)加權(quán)用于每個(gè)輸入；和連接到第一加權(quán)確定器的第二加權(quán)確定器，被配置以根據(jù)第一組加權(quán)的確定結(jié)果來確定至少一組第二組加權(quán)，所述第二組加權(quán)包括用于從每個(gè)輸入獲得的一個(gè)副載波信號(hào)的一個(gè)頻域加權(quán)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，該信號(hào)處理系統(tǒng)大大簡(jiǎn)化了在頻域內(nèi)用于每個(gè)副載波(或者用于一組副載波)的加權(quán)的計(jì)算。這樣進(jìn)而又顯著地降低了提供一個(gè)在頻域內(nèi)具有數(shù)字波束成形的自適應(yīng)天線的功耗和/或成本。該系統(tǒng)還足夠靈活地允許在頻域內(nèi)應(yīng)用附加的自適應(yīng)信號(hào)處理方法以便在需要時(shí)進(jìn)一步改善系統(tǒng)的性能。
在一個(gè)實(shí)施例中，確定第一組加權(quán)的時(shí)域或者FFT之前的處理具有定義一個(gè)方向的作用，例如一個(gè)在該頻帶上具有最高信號(hào)與干擾比的方向。也可以通過識(shí)別那些接收功率電平高于一個(gè)閾值的方向來確定一個(gè)或多個(gè)方向。當(dāng)計(jì)算第二組加權(quán)時(shí)，最好基本上維持這個(gè)方向或者這些方向，或者一般來說，由第一組加權(quán)定義的空間特性或波束方向圖。用于確定一組或者多組第二組加權(quán)的算法的目的是維持波束方向或者方向圖，在一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)施例中，包括少量的乘法操作，例如分別用于每個(gè)陣列天線單元的乘法操作。因此，選擇第二組加權(quán)以使每個(gè)副載波的天線波束具有與在計(jì)算第一組加權(quán)時(shí)所確定的相同的方向。因?yàn)楦陛d波在不同的頻率上，所以這些組的加權(quán)的數(shù)值將是不同的。
第一加權(quán)確定器有效地用作一個(gè)抵達(dá)方向(DoA)檢測(cè)器，其輸出由第二加權(quán)確定器使用。因此，在本發(fā)明中，第一加權(quán)確定器的功能可以由任意形式的抵達(dá)方向檢測(cè)器來執(zhí)行。
可以使用多種方法來確定最初的波束方向(或者多個(gè)方向)，例如簡(jiǎn)單地測(cè)量接收功率，但是該系統(tǒng)最好使用第一加權(quán)確定器根據(jù)信號(hào)與干擾比來確定一個(gè)方向(或多個(gè)方向)。這有助于鑒別可能具有一個(gè)很大的接收功率電平的同信道干擾。第一加權(quán)確定器可以確定一組目的在于消除多徑和/或同信道干擾的加權(quán)，即一個(gè)最佳特性化為具有一個(gè)或多個(gè)零值而非一個(gè)或多個(gè)主波瓣的天線響應(yīng)方向圖。然而，這個(gè)實(shí)施例并非最佳的，因?yàn)橛绕湓谝粋€(gè)寬帶系統(tǒng)內(nèi)，可能存在大量的多徑分量被衰減，而一般來說，僅一個(gè)或者幾個(gè)波瓣將用于拾取信號(hào)與干擾比最佳的信號(hào)。常規(guī)上，通過最小化一個(gè)隨著信號(hào)與干擾比下降而遞增的代價(jià)函數(shù)可以確定第一組加權(quán)。
該信號(hào)處理系統(tǒng)可以在一個(gè)接入點(diǎn)、基站或者移動(dòng)終端，例如在一個(gè)移動(dòng)終端內(nèi)應(yīng)用。該系統(tǒng)可以以硬件的形式，例如硅，或者以軟件的形式，或者以兩者之組合的形式來實(shí)現(xiàn)。盡管該系統(tǒng)也可以在副載波并不重疊，因而不需要正交的情況下使用，但是副載波最好基本上是相互正交的。然而，該系統(tǒng)尤其適合于處理OFDM(正交頻分復(fù)用)信號(hào)。
第二加權(quán)確定器最好根據(jù)第一組加權(quán)來計(jì)算第二組加權(quán)，但是在這些實(shí)施例中，它也可以使用一個(gè)中間計(jì)算的結(jié)果，在這種情況下，可能不需要完成確定可用的第一組加權(quán)的計(jì)算。最好為每個(gè)副載波信號(hào)提供一個(gè)第二組加權(quán)(一組加權(quán)包括用于副載波每種形式的加權(quán)，根據(jù)來自每個(gè)天線單元的信號(hào)獲得每種形式)，但是在需要進(jìn)一步簡(jiǎn)化計(jì)算的情況下，多組副載波可以共享多組加權(quán)。因此，可以將副載波安排成多個(gè)組，每組副載波具有一組第二組加權(quán)。然而，通常已經(jīng)根據(jù)從所有的陣列天線單元接收到的信號(hào)獲得第二組加權(quán)中的每個(gè)加權(quán)。優(yōu)選地，使用根據(jù)從每個(gè)天線單元接收到的信號(hào)確定的一個(gè)信道估計(jì)值來修改第二組加權(quán)。
在這些實(shí)施例中，在通過第二組加權(quán)中的多個(gè)加權(quán)之一加權(quán)之后，組合每個(gè)副載波的所有信號(hào)。因而，例如，組合從每個(gè)天線單元獲得的第一載波的加權(quán)形式，從而提供一個(gè)組合的第一副載波輸出，并類似地組合其余的副載波。在一個(gè)或一組副載波的質(zhì)量明顯低于其余副載波的質(zhì)量時(shí)，例如一個(gè)很差的信號(hào)與干擾比，可以對(duì)一個(gè)(或者一組)副載波單獨(dú)地使用一個(gè)FFT之后的窄帶型波束成形算法。在相關(guān)的案例中詳細(xì)描述了用于這種情況的技術(shù)，如2001年3月30日由本申請(qǐng)人提交的英國(guó)專利申請(qǐng)0108026.6“自適應(yīng)天線”，其內(nèi)容在此引用作為參考。
優(yōu)選地，第一加權(quán)確定器執(zhí)行控制天線方向性響應(yīng)的抵達(dá)方向檢測(cè)算法，例如一個(gè)數(shù)字波束成形或者波束引導(dǎo)算法。在天線單元是定向的實(shí)施例中，抵達(dá)方向檢測(cè)可以簡(jiǎn)單地包括根據(jù)功率或者信號(hào)與干擾比閾值來選擇一個(gè)單元。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例包括一個(gè)信號(hào)和干擾檢測(cè)器，它可以提供獨(dú)立的信號(hào)和干擾輸出或者一個(gè)組合輸出，所述組合輸出例如包括一個(gè)信號(hào)與干擾比。該信號(hào)和干擾檢測(cè)器最好在時(shí)域內(nèi)操作，即在所接收的信號(hào)已經(jīng)從時(shí)域轉(zhuǎn)換到頻域之前，對(duì)于一個(gè)OFDM信號(hào)來說一般是通過一個(gè)傅立葉變換。可以為每個(gè)天線單元提供一個(gè)信號(hào)和干擾檢測(cè)器，也可以在多個(gè)單元之間共享單個(gè)信號(hào)和干擾檢測(cè)器，例如在時(shí)間復(fù)用的基礎(chǔ)上。
優(yōu)選地，該信號(hào)和干擾檢測(cè)器使用一種相關(guān)技術(shù)來確定有用信號(hào)和有害干擾的強(qiáng)度。所接收信號(hào)的一個(gè)已知部分可以與一個(gè)干擾信號(hào)相關(guān)以確定有用信號(hào)的強(qiáng)度，并和一個(gè)與該參考信號(hào)正交的信號(hào)相關(guān)以確定干擾的強(qiáng)度。所接收信號(hào)的已知部分例如可以包括一個(gè)前同步碼序列，例如一個(gè)偽噪聲序列。在時(shí)域內(nèi)執(zhí)行相關(guān)-即在兩個(gè)OFDM符號(hào)之間執(zhí)行相關(guān)，因而在相關(guān)之前對(duì)已知的(前同步或者偽噪聲)數(shù)據(jù)執(zhí)行逆傅立葉變換。因此，優(yōu)選地，天線單元選擇器包括一個(gè)生成參考信號(hào)和與該參考信號(hào)正交的信號(hào)的信號(hào)生成器，盡管因?yàn)榭梢詮乃邮盏男盘?hào)中提取出一個(gè)合適的參考信號(hào)，這并不是必需的。
該信號(hào)處理系統(tǒng)可以包括用于角分集接收、組合從不同方向接收的具有高信號(hào)與干擾比的信號(hào)的裝置。因此，可以為每個(gè)副載波和為每個(gè)波束方向確定多個(gè)FFT之后的第二組加權(quán)，然后可以使用分集接收技術(shù)組合從每個(gè)方向接收到的相應(yīng)副載波。如前面所描述的，F(xiàn)FT之后的副載波加權(quán)可以根據(jù)用于定義波束方向的FFT之前的加權(quán)確定結(jié)果來獲得。
在一些情況下，最好可以將輸入OFDM信號(hào)劃分成多個(gè)子帶，每個(gè)子帶最好包括多個(gè)副載波。然后，可以為每個(gè)子帶分別地執(zhí)行FFT之前的加權(quán)計(jì)算，這允許提高在FFT之后的加權(quán)確定中的精確度，尤其在接收機(jī)響應(yīng)在所關(guān)心的帶寬內(nèi)不平坦的情況下。因此，最好將多個(gè)副載波分配給每個(gè)子帶，用于一個(gè)子帶內(nèi)副載波的FFT之后的加權(quán)使用為該子帶確定的FFT之前的加權(quán)。該信號(hào)處理系統(tǒng)可以包括裝置，用于將OFDM信號(hào)帶寬再分成子帶，例如根據(jù)OFDM導(dǎo)頻信號(hào)。
在一個(gè)有關(guān)的方面，本發(fā)明提供一種為一個(gè)自適應(yīng)天線確定加權(quán)的方法，該天線具有多個(gè)天線單元，每個(gè)天線單元用于接收一個(gè)包括多個(gè)副載波的信號(hào)，該方法包括從多個(gè)天線單元接收多個(gè)信號(hào)，將多個(gè)接收信號(hào)中的每個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)換成多個(gè)副載波信號(hào)，確定第一組加權(quán)，每組加權(quán)用于每個(gè)接收信號(hào)，并使用第一組加權(quán)的確定結(jié)果確定至少一個(gè)第二組加權(quán)，該第二組加權(quán)包括用于從每個(gè)所接收信號(hào)的輸入信號(hào)獲得的一個(gè)副載波信號(hào)的頻域加權(quán)。
本發(fā)明還提供一種用于一個(gè)包括多個(gè)天線單元的OFDM天線的自適應(yīng)波束成形的方法，該方法包括在時(shí)域內(nèi)使用第一波束成形算法來確定至少一個(gè)天線波束方向，并計(jì)算一組加權(quán)以在頻域內(nèi)應(yīng)用于至少一個(gè)副載波的各種形式，該副載波的每種形式由一個(gè)相應(yīng)的天線單元接收，使用至少一個(gè)天線波束方向來計(jì)算該組加權(quán)。
本發(fā)明還提供一種為用于接收一個(gè)包括多個(gè)副載波的正交頻分復(fù)用(OFDM)信號(hào)的一個(gè)陣列天線計(jì)算加權(quán)的方法，該方法包括在時(shí)域內(nèi)確定OFDM信號(hào)在該陣列天線上的抵達(dá)方向，使用該抵達(dá)方向計(jì)算至少一組加權(quán)，用于在頻域內(nèi)應(yīng)用于該OFDM信號(hào)的副載波。
在這里，“時(shí)域”用于指在時(shí)間到頻率轉(zhuǎn)換或者傅立葉變換之前的一部分信號(hào)路徑，“頻域”用于指在所接收的OFDM信號(hào)的時(shí)間到頻率轉(zhuǎn)換或者傅立葉變換之后的一部分信號(hào)路徑。
在一個(gè)相關(guān)的方面，本發(fā)明提供一種承載用于實(shí)現(xiàn)上述信號(hào)處理系統(tǒng)和方法的處理器控制代碼的載體。這種處理器控制代碼可以包括計(jì)算機(jī)程序代碼，例如用于控制一個(gè)數(shù)字信號(hào)處理器，或者其它的代碼，例如建立一個(gè)實(shí)現(xiàn)選擇器或者方法的通用集成電路的多個(gè)寄存器數(shù)值。所述載體可以包括一個(gè)數(shù)據(jù)載體或者存儲(chǔ)媒體，例如硬盤或軟盤、CD-ROM或DVD-ROM，或者一個(gè)編程存儲(chǔ)器，例如只讀存儲(chǔ)器、或者一個(gè)光或電信號(hào)載體。如技術(shù)人員將理解的，控制代碼也可以分布在多個(gè)互連的組件之間，例如在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上。技術(shù)人員將進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到本發(fā)明可以通過專用硬件和在軟件中實(shí)現(xiàn)的功能的組合方式來實(shí)現(xiàn)。
附圖的簡(jiǎn)要描述現(xiàn)在，將參考附圖，僅通過例子，進(jìn)一步描述本發(fā)明的這些和其它方面，在附圖中圖1A和圖1B分別圖示一個(gè)OFDM符號(hào)和一個(gè)示例性的OFDM發(fā)射機(jī)。
圖2A和圖2B分別圖示一個(gè)HIPERLAN 2 OFDM接收機(jī)的接收機(jī)前端和信號(hào)處理模塊；圖3圖示一個(gè)分組數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的示例性的媒體訪間控制幀；圖4A至圖4E分別圖示一個(gè)HIPERLAN 2物理層信號(hào)的廣播脈沖串、下行鏈路脈沖串、具有一個(gè)短的前同步碼的上行鏈路脈沖串、具有一個(gè)長(zhǎng)的前同步碼的上行鏈路脈沖串和一個(gè)直接鏈路脈沖串；圖5示意性地圖示在移動(dòng)終端的OFDM接收機(jī)中使用一個(gè)HIPERLAN 2廣播脈沖串的前同步碼部分；圖6圖示包括前同步碼和導(dǎo)頻信號(hào)的HIPERLAN 2 OFDM信號(hào)的一個(gè)頻率-時(shí)間曲線；圖7圖示一個(gè)OFDM接收機(jī)，其中將各組加權(quán)應(yīng)用于頻域內(nèi)的各個(gè)副載波；圖8圖示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的一個(gè)天線信號(hào)處理系統(tǒng)的示意圖；圖9A和圖9B分別地圖示一個(gè)信號(hào)和干擾檢測(cè)器的示意圖和用于圖9A的信號(hào)和干擾檢測(cè)器的一個(gè)信號(hào)生成器的示意圖；圖10圖示一個(gè)具有FFT之前數(shù)字波束成形和FFT之后分集的OFDM接收機(jī)的結(jié)構(gòu)；和圖11A和圖11B圖示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于波束方向分集接收的一個(gè)OFDM接收機(jī)。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最佳方式現(xiàn)在參見圖8，該示用于為一個(gè)OFDM接收機(jī)的自適應(yīng)天線計(jì)算加權(quán)的天線處理系統(tǒng)800的示意圖。
一個(gè)陣列天線802包括n個(gè)定向天線單元，圖示了其中的四個(gè)802a、b、c和d。每個(gè)相應(yīng)的天線單元連接有一個(gè)下變頻器804a-d，這些下變頻器又為一組快速傅立葉變換(FFT)模塊806a-d提供所接收的信號(hào)輸入。因此，在該信號(hào)處理結(jié)構(gòu)內(nèi)直到這個(gè)位置上，實(shí)際上存在一個(gè)用于每個(gè)天線單元802的常規(guī)OFDM接收機(jī)前端。每個(gè)FFT模塊806提供多個(gè)頻域輸出，分別用于每個(gè)副載波。為了簡(jiǎn)化，在圖8中，僅圖示了用于四個(gè)這樣的副載波的輸出，但是實(shí)際上，通常存在十個(gè)以上的這樣的副載波，經(jīng)常是一百個(gè)以上的副載波，有時(shí)超過一千個(gè)副載波。
在圖8中，線路808a-d承載根據(jù)分別從天線單元802a-d接收到的信號(hào)獲得的第一副載波各種形式的頻域信號(hào)。類似地，線路810a-d承載來自各個(gè)天線單元802a-d的第二副載波的各種形式，線路812a-d承載來自這些天線單元的第三副載波信號(hào)，和線路814a-d承載第四副載波的各種形式，各個(gè)信號(hào)形式來自各個(gè)天線單元802a-d。每個(gè)副載波的每組形式具有一組相關(guān)的乘法器，用于在組合它們之前加權(quán)這些副載波的各種形式。在第一副載波的情況下，提供乘法器816a-d，用于在加法器818內(nèi)求第一副載波的各加權(quán)形式之和之前，將來自每個(gè)天線單元的第一副載波的形式乘以一個(gè)合適的加權(quán)。類似地，提供乘法器820a-d，用于將加權(quán)應(yīng)用于線路814a-d上的第四副載波，由加法器822組合第四副載波的各加權(quán)形式。為OFDM信號(hào)的每個(gè)副載波的每組形式提供一組乘法器和一個(gè)相應(yīng)的加法器，但是，為了簡(jiǎn)化，在圖8中僅圖示了用于第一和第四副載波的加法器。
與一個(gè)副載波的每種形式相乘的加權(quán)通常是復(fù)數(shù)，包括一個(gè)幅度和一個(gè)相位。選擇這些加權(quán)值以提供一個(gè)具有一個(gè)或多個(gè)波束或者波瓣的天線響應(yīng)，所述波束或者波瓣指向接收信號(hào)功率最大或者最好是信號(hào)與干擾比最大的方向(或者多個(gè)方向)。
對(duì)于僅具有一個(gè)信號(hào)路徑和一個(gè)干擾路徑的理想窄帶系統(tǒng)來說，一個(gè)自適應(yīng)陣列天線處理系統(tǒng)通過使用一組加權(quán)消除空間域內(nèi)的干擾來最大化有用信號(hào)是很簡(jiǎn)單的。然而，在相關(guān)頻帶較寬的情況下，在整個(gè)頻帶上僅使用一組系數(shù)導(dǎo)致該天線的空間響應(yīng)在整個(gè)頻帶上變化。解決這個(gè)問題的常規(guī)方式是將一個(gè)OFDM系統(tǒng)內(nèi)的每個(gè)副載波分別視為一個(gè)窄帶信號(hào)，并相應(yīng)地為乘法器816和820計(jì)算加權(quán)。然而，這種方法很復(fù)雜，并且對(duì)處理器有較高的要求。
申請(qǐng)人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，在理論上，應(yīng)當(dāng)選擇副載波(或子帶)的加權(quán)以在每個(gè)副載波的頻率上再生天線的空間特性，從而減輕干擾。當(dāng)以這種方式考慮時(shí)，能夠認(rèn)識(shí)到?jīng)]有必要從頭開始為每個(gè)副載波或者每組副載波(即子帶)分別計(jì)算一組加權(quán)，因?yàn)橹貜?fù)地使用空間信息，即在每個(gè)副載波頻率上的空間特性理想地應(yīng)當(dāng)是相同的。因此，如果分級(jí)地計(jì)算加權(quán)，則能夠簡(jiǎn)化該信號(hào)處理系統(tǒng)，在第一級(jí)中確定所需要的天線空間響應(yīng)，在第二級(jí)中使用所希望的空間響應(yīng)為每個(gè)副載波(或者每組副載波)的各種形式確定各組加權(quán)。
在圖8的結(jié)構(gòu)中，如下文中將進(jìn)一步描述的，使用一個(gè)時(shí)域處理來確定自適應(yīng)天線所需要的一個(gè)近似空間響應(yīng)，然后，修改通過這一處理過程確定的該組加權(quán)以提供一組適合于每個(gè)副載波的加權(quán)。這顯著地減少了在現(xiàn)有技術(shù)的加權(quán)計(jì)算處理過程中存在的冗余。
再次參見圖8，在點(diǎn)824a-d上分接出輸入給FFT模塊806a-d的信號(hào)，以提供輸入給另一組乘法器826a-d。由加法器828組合這些乘法器的輸出，并提供一個(gè)輸入830給常規(guī)的波束引導(dǎo)算法832。波束引導(dǎo)算法提供一組包含加權(quán)的的輸出834以輸入給乘法器826a-d，每個(gè)輸入用于每個(gè)天線單元802a-d。這樣，在FFT操作之前，將一個(gè)常規(guī)的波束引導(dǎo)算法應(yīng)用于來自每個(gè)天線單元的寬帶時(shí)域OFDM信號(hào)。
時(shí)域自適應(yīng)天線處理的目的在于通過控制天線波束方向圖在空間上分離有用信號(hào)與任何干擾。使用在窄帶系統(tǒng)中用于DoA確定的相同的常規(guī)算法和過程可以確定信號(hào)的抵達(dá)方向(DoA)信息。這樣的方法包括傅立葉方法(FM)、最小均方(LMS)方法、多信號(hào)分類(MUSIC)方法和ESPRIT(通過旋轉(zhuǎn)不變性技術(shù)的信號(hào)參數(shù)估計(jì))方法。
算法832的目的是在存在多徑時(shí)檢測(cè)一個(gè)信號(hào)或者一組信號(hào)的抵達(dá)方向，并在空間上分離該信號(hào)與干擾。假設(shè)信號(hào)和干擾的空間特性在可用的頻帶上是近乎恒定的。通過進(jìn)行這一假設(shè)，可以在頻域內(nèi)計(jì)算用于每個(gè)副載波(或者一組副載波)的一個(gè)加權(quán)或系數(shù)矩陣，從而基本上維持天線的空間特性。
在一種優(yōu)選實(shí)施例中，天線的波束引導(dǎo)以一個(gè)確定的信號(hào)與干擾比而不是一個(gè)所接收功率的絕對(duì)電平為基礎(chǔ)。如下文中更詳細(xì)地解釋的，通過使用一個(gè)已知的發(fā)射數(shù)據(jù)序列，例如一個(gè)OFDM信號(hào)的前同步部分，相關(guān)該已知信號(hào)和所接收的信號(hào)，可以計(jì)算出這樣一個(gè)信號(hào)與干擾比。因此，該信號(hào)處理系統(tǒng)最好包括一個(gè)信號(hào)生成器836，用于提供一種形式的已知序列，與所發(fā)射的那樣?？梢赃x擇波束引導(dǎo)算法以最大化信號(hào)與干擾比(或者，也可以是最小化干擾與信號(hào)比)，例如，如在1991年IEICE學(xué)報(bào)第J74-B-II卷第11期第599頁上M Fujimoto、N Kikuma和N Inagaki的“通過馬夸特方法優(yōu)化以抑制多徑波的CMA自適應(yīng)陣列的性能(Performance of CMAadaptive array optimized by Marquar method for uppressingmultipath waves)”中所描述的，該文在此引用作為參考。因?yàn)橐栽贠FDM數(shù)據(jù)幀開始位置上的前同步碼為基礎(chǔ)的信號(hào)與干擾比的測(cè)量不是一個(gè)連續(xù)的測(cè)量，所以假設(shè)有用信號(hào)和干擾所用的信道(即幅度和相位)是準(zhǔn)靜態(tài)的。
現(xiàn)在參見圖9A，該示了用于圖8的信號(hào)處理系統(tǒng)的一個(gè)示例性的信號(hào)和干擾檢測(cè)器900。在線路903上的輸入信號(hào)被提供給第一和第二互相關(guān)器901、902，其輸出被分別提供給信號(hào)強(qiáng)度檢測(cè)器904和干擾強(qiáng)度檢測(cè)器906，以提供用于計(jì)算一個(gè)信號(hào)與干擾強(qiáng)度比的信號(hào)908和干擾910的強(qiáng)度輸出。互相關(guān)器901互相關(guān)輸入信號(hào)與一個(gè)已知的參考信號(hào)，所述已知的參考信號(hào)包括例如根據(jù)一個(gè)分組數(shù)據(jù)幀前同步碼序列生成的一個(gè)時(shí)域OFDM信號(hào)?；ハ嚓P(guān)器902互相關(guān)輸入信號(hào)與一個(gè)至少部分地與已知參考信號(hào)正交的信號(hào)，從而從輸入信號(hào)中提取出一個(gè)干擾分量，如下文中將更詳細(xì)地解釋的。在根據(jù)一個(gè)前同步數(shù)據(jù)序列獲得參考信號(hào)的情況下，僅當(dāng)出現(xiàn)前同步碼序列時(shí)，信號(hào)和干擾強(qiáng)度檢測(cè)器900的輸出才是有效的。在這種情況下，可以安排互相關(guān)器901和902在前同步碼序列出現(xiàn)的一個(gè)時(shí)間窗口上操作。例如，可以通過諸如一個(gè)FFT窗口控制處理的同步處理(在圖8中未圖示)來確定該時(shí)間窗口。另外，也可以從所接收的信號(hào)中提取基本上連續(xù)地發(fā)送一個(gè)已知數(shù)據(jù)序列的一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)頻信號(hào)，并在互相關(guān)處理中使用。
圖9B圖示一個(gè)示例性的信號(hào)生成器920，用于提供參考(REF)和正交參考信號(hào)912、914。在所圖示的例子中，信號(hào)生成器920包括一個(gè)前同步碼序列生成器922，用于生成一個(gè)前同步碼序列924和一個(gè)與該前同步碼序列正交的信號(hào)926。然后，由IFFT 928逆快速傅立葉變換這兩個(gè)信號(hào)從而提供參考信號(hào)912和914。在HIPERLAN 2系統(tǒng)中，可以使用最初為全1狀態(tài)的多項(xiàng)式s(x)＝x7+x4+1，使用-1替換所有的“1”和使用1替換所有的“0”，可以生成前同步碼序列p。
通過考慮一個(gè)信號(hào)(R+I)，其中R是一個(gè)已知的參考符號(hào)，I是一個(gè)干擾量，可以理解所述信號(hào)和干擾檢測(cè)器的操作。假設(shè)參考信號(hào)與干擾之間的互相關(guān)性很低，(R+I)和R的相關(guān)是R2，即結(jié)果是有用信號(hào)強(qiáng)度的測(cè)量值。(R+I)與R*之間的互相關(guān)，其中R*是一個(gè)與R正交的信號(hào)，等于R*與I的互相關(guān)，因?yàn)楦鶕?jù)定義R*與R的互相關(guān)等于零。R*與I的互相關(guān)是干擾強(qiáng)度的測(cè)量值。因此，信號(hào)和干擾強(qiáng)度檢測(cè)器900的輸出可以用于計(jì)算一種形式的信號(hào)與干擾比，然后，波束引導(dǎo)算法832可以使用該信號(hào)與干擾比將一個(gè)或多個(gè)天線波束指向?qū)τ杏眯盘?hào)的干擾最小的接收信號(hào)。
在數(shù)學(xué)術(shù)語上可以將兩個(gè)正交序列的相關(guān)稱為零值相關(guān)，Σi=1Nai*bi=0;]]>(等式1)其中ai是第一相關(guān)序列，bi是第二相關(guān)序列(兩者的長(zhǎng)度均為N)。當(dāng)?shù)诙嚓P(guān)序列與噪聲、同信道或多徑干擾相關(guān)時(shí)，結(jié)果不是零。將序列ai插入在數(shù)據(jù)幀內(nèi)，例如在前同步碼內(nèi)。一種形成一個(gè)零值相關(guān)序列的方式是格式化一對(duì)非常相關(guān)的序列。一個(gè)非常相關(guān)的序列具有下述屬性
(等式2)通過組合這樣一對(duì)非常相關(guān)的序列，可以定義零值相關(guān)序列。通過計(jì)算接收功率可以獲得接收信號(hào)的總能量，無用干擾能量電平的一種量度是用零值相關(guān)信號(hào)的峰值電平來表示。
可以在數(shù)據(jù)接收開始時(shí)，和/或在每個(gè)連續(xù)的分組上，或者逐幀地執(zhí)行信號(hào)和干擾檢測(cè)操作。這種波束成形方法允許形成靈活的波束方向圖，在組合來自三個(gè)或者更多單元的信號(hào)時(shí)，允許形成多個(gè)定向波瓣。在1981年P(guān)eter Peregrinus有限公司J.E.Hudson的“自適應(yīng)陣列原理(Adaptive Array Principles)”中更詳細(xì)地描述了適當(dāng)?shù)牟ㄊ尚畏椒?，該文章在此引用作為參考?br> 再次參見圖8，將來自波束引導(dǎo)算法832的線路834上的加權(quán)提供給一個(gè)頻域(即在FFT之后)加權(quán)計(jì)算程序838。同樣輸入到程序838內(nèi)的是來自信道信息計(jì)算模塊840的信道信息。信道信息模塊840具有來自FFT模塊806a-d的多個(gè)輸入，并提供每個(gè)副載波的幅度和相位值。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所知道的，存在多種用于OFDM的常規(guī)信道估計(jì)技術(shù)，例如基于使用一個(gè)包括一個(gè)或多個(gè)已知OFDM訓(xùn)練符號(hào)的前同步碼和/或?qū)ьl副載波。
系數(shù)加權(quán)計(jì)算程序838確定將應(yīng)用于每個(gè)副載波每一形式的加權(quán)，在圖8中，利用了示例性的乘法器816a-d和820a-d。然而，沒有必要再次使用諸如算法832的迭代處理過程，因?yàn)檫x擇頻域加權(quán)來再生在時(shí)域內(nèi)確定的相同物理方向(或者多個(gè)方向)，一個(gè)簡(jiǎn)單的矩陣相乘是足夠的。因此，例如一個(gè)八單元的陣列天線，僅需要八次乘法。
FFT之前的抵達(dá)方向(DoA)計(jì)算確定一組加權(quán)，假設(shè)每個(gè)陣列天線單元之間的距離大約是波長(zhǎng)的一半。這一假設(shè)在一個(gè)頻率上，通常在中心頻率上是正確的，但是在這個(gè)頻率的任意一側(cè)上，單元間距不再是波長(zhǎng)的一半。因此，可以在需要一組加權(quán)的波長(zhǎng)上根據(jù)(用波長(zhǎng)表示的)天線陣列單元間距進(jìn)行重新計(jì)算來調(diào)整這些加權(quán)。在一個(gè)實(shí)施例中，由程序838執(zhí)行這一計(jì)算。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解為每個(gè)副載波確定一組加權(quán)并不需要使用任何特定的矩陣等式。
在圖8中，由去復(fù)用器840提取用于每個(gè)副載波的加權(quán)組，并將(復(fù)數(shù))輸入提供給乘法器816a-d和820a-d。圖8的功能單元顯然可以以硬件或軟件的形式實(shí)現(xiàn)。通常用硬件來實(shí)現(xiàn)下變頻器804，此后由模數(shù)轉(zhuǎn)換器(未圖示)數(shù)字化所接收的信號(hào)，最好在數(shù)字域內(nèi)執(zhí)行其余的信號(hào)處理。因此，單元806-840的功能通常用在數(shù)字信號(hào)處理集成電路上運(yùn)行的軟件來實(shí)現(xiàn)，所述數(shù)字信號(hào)處理集成電路通常是一個(gè)適合于射頻應(yīng)用的DSP。
上面描述的用于從FFT之前加權(quán)外推到FFT之后加權(quán)的方法假設(shè)了一個(gè)在整個(gè)寬帶OFDM信號(hào)上的近似線性的接收機(jī)響應(yīng)。然而，實(shí)際上，這一假設(shè)并不必是完全正確的，因?yàn)樵诮邮真溌分蟹糯笃骱推渌盘?hào)處理單元的頻率響應(yīng)通常不是完全平坦的。例如，一個(gè)放大器在5GHz上可以提供10dB的增益，但是在4.5GHz和5.5GHz上僅提供7dB的增益。因此，最好提供用于補(bǔ)償在整個(gè)寬帶信道上響應(yīng)中的這種增益以及其它變化的裝置。這可以通過下述步驟進(jìn)行將寬帶OFDM信道劃分成多個(gè)子帶，并在FFT之前的域內(nèi)根據(jù)先前所描述的抵達(dá)方向技術(shù)為每個(gè)子帶確定一組加權(quán)。然后，通過將每個(gè)副載波分配給一個(gè)子帶，可以使用這些多組加權(quán)中的每組加權(quán)來得到在FFT之后的域內(nèi)使用的加權(quán)。這些子帶中的每個(gè)子帶顯然通常將包括多個(gè)副載波，例如100個(gè)副載波，因而實(shí)際上，將寬帶OFDM信號(hào)再分，并在每個(gè)子帶上應(yīng)用上面所描述的技術(shù)。因此，例如，可以將寬帶OFDM信號(hào)細(xì)分成4到10個(gè)子帶，從而能夠?yàn)檫@些子帶中的每個(gè)子帶計(jì)算一組不同的FFT之前的加權(quán)。這樣，在并不嚴(yán)格地假設(shè)一組加權(quán)在整個(gè)寬帶帶寬上的適用性的情況下，依然顯著地降低了FFT之后加權(quán)計(jì)算的負(fù)擔(dān)，因?yàn)槊總€(gè)子帶通常將包含幾十個(gè)副載波。子帶可以被靜態(tài)地或者動(dòng)態(tài)地分配，例如，可以根據(jù)OFDM信號(hào)中的導(dǎo)頻頻率。
下面的等式3表示了用于一個(gè)波束方向即方向i的加權(quán)矢量Vweights的格式。第一波束方向用i＝1標(biāo)記，第二波束方向用i＝2標(biāo)記，依此類推。下面將參考圖10和圖11更詳細(xì)地討論在定義多個(gè)抵達(dá)方向的情況下上述技術(shù)的應(yīng)用。
在等式3中，上標(biāo)f表示一個(gè)子帶的頻率，所以f1表示第一個(gè)子帶的頻率，而fm表示第m個(gè)子帶的頻率。下標(biāo)1至n表示天線陣列單元。因此，例如XXX表示用于第i個(gè)成形波束的在第一子帶中心頻率上用于第一天線單元的FFT之前的加權(quán)。
(等式3)參見圖10，該示了一個(gè)具有FFT之前數(shù)字波束成形(DBF)和FFT之后分集的OFDM接收機(jī)1000的結(jié)構(gòu)，有助于理解圖11的接收機(jī)的操作。圖10的混合結(jié)構(gòu)包括用于形成兩個(gè)波束的時(shí)域DoA 1002和DBF 1004處理，每個(gè)波束都位于一個(gè)信號(hào)與干擾比很高的方向上。與圖8的結(jié)構(gòu)相同，使用一個(gè)包括n個(gè)單元的陣列天線，因此可以定義最多n-1個(gè)方向，盡管在圖10的結(jié)構(gòu)中僅定義了兩個(gè)方向。DoA處理過程1002以傅立葉方法為基礎(chǔ)，并以與窄帶系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)的方式操作。
在圖10的結(jié)構(gòu)中，DoA 1002和DBF 1004的處理過程在FFT之前的域內(nèi)操作以生成兩組加權(quán)1006、1008，每組加權(quán)乘以1010、1012來自每個(gè)天線單元的信號(hào)，以便在這些信號(hào)的求和1014和1016之后，定義兩個(gè)獨(dú)立的波束方向。然后以常規(guī)的方式FFT處理1022和1024來自每個(gè)波束方向的信號(hào)1018和1020以提供兩個(gè)副載波信號(hào)組1026和1028，一組副載波來自一個(gè)波束方向。根據(jù)角分集處理過程1034加權(quán)1030和1032這些副載波，并通過求和1036來自每個(gè)波束方向的每個(gè)副載波的一個(gè)形式來組合分集。然后，以常規(guī)的方式處理1038這些副載波。將理解副載波加權(quán)1030和1032通常很復(fù)雜，即包括幅度和相位值。
現(xiàn)在參見圖11，該示了一個(gè)接收機(jī)的結(jié)構(gòu)1100，總體上類似于圖8，但是包含沿著圖10的接收機(jī)中所示線路的角分集。在虛線1102之上的接收機(jī)1100的部分基本上對(duì)應(yīng)于圖8的接收機(jī)。因此，相同的單元用相同的參考號(hào)表示，具體而言，DoA和DBF處理模塊對(duì)應(yīng)于圖8的波束引導(dǎo)處理832。然而，與圖8不同，類似于圖10，這些處理模塊計(jì)算定義第一和第二波束的兩組加權(quán)矢量1104和1106。以與圖8的結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)的方式計(jì)算加權(quán)矢量1104來定義第一波束，但是，除此之外，還確定第二加權(quán)矢量1106來定義第二波束抵達(dá)方向。這通過加權(quán)1108示意性地圖示，雖然DoA處理832的單個(gè)輸入就足以確定多個(gè)波束方向，所以用第二加權(quán)矢量1106加權(quán)的概念地圖示的來自陣列天線單元802的信號(hào)被標(biāo)記為是DoA和DBF處理所需要的。與前面相同，確定波束方向以最大化信號(hào)與干擾比，因而兩個(gè)加權(quán)矢量1104和1106最好分別定義一個(gè)信號(hào)與干擾比很高的波束方向，例如信號(hào)與干擾比最高和第二高的方向。盡管圖11的結(jié)構(gòu)僅確定兩個(gè)不同的波束方向，但是分集接收顯然可以使用多個(gè)這樣的波束方向，最多n-1個(gè)方向，其中n是天線單元的數(shù)量。
如先前所描述的，兩個(gè)加權(quán)矢量1104和1106分別用于生成一組FFT之后的加權(quán)，用于所處理的每個(gè)波束方向內(nèi)的每個(gè)副載波。因此，在虛線1102之下，該接收機(jī)安裝有與圖8的接收機(jī)相對(duì)應(yīng)的單元816’、818’和840’，為了簡(jiǎn)明，不再描述。因此，為每個(gè)波束方向獲得了一組副載波信號(hào)1109和1110(為了簡(jiǎn)化，在圖11中僅圖示了三個(gè)副載波信號(hào))。通過應(yīng)用分集處理單元1116所確定的(復(fù)數(shù))加權(quán)使用相應(yīng)的乘法器1112和1114加權(quán)這些信號(hào)，所述分集處理單元1116以基本上類似于圖10的分集處理單元1034的方式操作。然后，在以常規(guī)的方式進(jìn)一步處理之前，在加法器1118內(nèi)組合來自一個(gè)波束方向的每個(gè)加權(quán)的副載波與它的來自一個(gè)或多個(gè)其它的確定波束方向的對(duì)應(yīng)部分，所述常規(guī)方式處理開始于并串轉(zhuǎn)換1120以提供一個(gè)用于解碼的數(shù)據(jù)輸出1122。盡管為了簡(jiǎn)化圖11A和11B圖示了用于兩個(gè)波束方向所需要的處理，為了更大的分集增益顯然也可以組合來自兩個(gè)以上波束方向的副載波。
已經(jīng)參考一個(gè)接收機(jī)描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解一旦在頻域內(nèi)確定了一組(或者多組)加權(quán)，則在發(fā)射信號(hào)時(shí)也可以使用這一組(或者多組)相同的加權(quán)。換句話說，可以使用這些加權(quán)來提供用于一個(gè)發(fā)射天線的減輕同信道干擾的空間方向圖，因?yàn)榫蜔o線電信道而言，發(fā)射和接收是對(duì)稱的。當(dāng)發(fā)射和接收在同一頻率上時(shí)，例如在時(shí)分雙工(TDD)系統(tǒng)中，尤其是這種情況。
毫無疑問地，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說將存在許多有效的替換方式，本發(fā)明并不限制于所描述的實(shí)施例，而涵蓋了在權(quán)利要求的精神和保護(hù)范圍內(nèi)的各種修改。
權(quán)利要求
1.一種用于為一個(gè)自適應(yīng)天線確定加權(quán)的信號(hào)處理系統(tǒng)，該天線具有多個(gè)天線單元，每個(gè)天線單元用于接收一個(gè)包括多個(gè)副載波的信號(hào)，該系統(tǒng)包括多個(gè)輸入端，用于從所述的多個(gè)天線單元接收信號(hào)；用于每個(gè)輸入的時(shí)域-頻域轉(zhuǎn)換器，用于將來自每個(gè)輸入的信號(hào)轉(zhuǎn)換成多個(gè)副載波信號(hào)；連接到所述輸入端的第一加權(quán)確定器，在信號(hào)路徑中時(shí)域-頻域轉(zhuǎn)換器之前，并被配置以確定第一組加權(quán)，每個(gè)加權(quán)用于每個(gè)輸入；和連接到所述第一加權(quán)確定器的第二加權(quán)確定器，配置以根據(jù)所述第一組加權(quán)的確定結(jié)果來確定至少一個(gè)第二組加權(quán)，所述第二組加權(quán)包括用于從每個(gè)所述輸入獲得的副載波信號(hào)的頻域加權(quán)。
2.如權(quán)利要求1所要求保護(hù)的信號(hào)處理系統(tǒng)，其中所述第二加權(quán)確定器被配置以確定多組第二組加權(quán)，每組第二組加權(quán)用于每個(gè)副載波信號(hào)。
3.如權(quán)利要求1或2所要求保護(hù)的信號(hào)處理系統(tǒng)，還包括用于每個(gè)所述輸入的一個(gè)信道估計(jì)器，用于向第二加權(quán)確定器提供用于來自每個(gè)輸入的信號(hào)的至少一個(gè)信道估計(jì)。
4.如權(quán)利要求1、2或3所要求保護(hù)的信號(hào)處理系統(tǒng)，還包括一個(gè)組合器，用于對(duì)每個(gè)所述的副載波信號(hào)組合該副載波信號(hào)的一組加權(quán)形式，通過將一組所述的第二組加權(quán)應(yīng)用于所述副載波信號(hào)的一組形式獲得該副載波信號(hào)的該組加權(quán)形式，每個(gè)形式來自每個(gè)所述輸入。
5.如前面的任一權(quán)利要求所要求保護(hù)的信號(hào)處理系統(tǒng)，其中所述第一組加權(quán)確定至少一個(gè)天線波束方向，和其中每組第二組加權(quán)為一個(gè)所述副載波確定基本上相同的天線波束方向。
6.如權(quán)利要求5所要求保護(hù)的信號(hào)處理系統(tǒng)，其中所述第一組加權(quán)確定多個(gè)天線波束方向，并且其中每組第二組加權(quán)為一個(gè)所述副載波確定基本上相同的多個(gè)波束方向。
7.如前面的任一權(quán)利要求所要求保護(hù)的信號(hào)處理系統(tǒng)，其中所述第一加權(quán)確定器執(zhí)行一個(gè)確定所述天線的方向性響應(yīng)的算法。
8.如權(quán)利要求7所要求保護(hù)的信號(hào)處理系統(tǒng)，還包括一個(gè)信號(hào)和干擾檢測(cè)器，用于為每個(gè)所述接收信號(hào)輸入確定一個(gè)信號(hào)與干擾比，和其中所述算法使用所述信號(hào)與干擾比確定所述方向性響應(yīng)。
9.如權(quán)利要求8所要求保護(hù)的信號(hào)處理系統(tǒng)，其中所述信號(hào)和干擾檢測(cè)器包括至少一個(gè)互相關(guān)器，用于確定一個(gè)所述接收信號(hào)與第一參考信號(hào)之間的相關(guān)性和該接收信號(hào)與至少部分地與第一參考信號(hào)正交的第二參考信號(hào)之間的相關(guān)性，以提供所述信號(hào)和干擾輸出。
10.如權(quán)利要求9所要求保護(hù)的信號(hào)處理系統(tǒng)，其中所述第一和第二參考信號(hào)各包括一組基本上正交的載波。
11.如權(quán)利要求9或10所要求保護(hù)的信號(hào)處理系統(tǒng)，還包括一個(gè)參考信號(hào)生成器，用于為所述信號(hào)和干擾檢測(cè)器生成所述第一和第二參考信號(hào)。
12.如前面的任一權(quán)利要求所要求保護(hù)的信號(hào)處理系統(tǒng)，還包括第三加權(quán)確定器，連接到所述時(shí)域-頻域轉(zhuǎn)換器以接收從每個(gè)所述的接收信號(hào)輸入轉(zhuǎn)換來的一個(gè)或一組所述副載波信號(hào)，和配置以確定用于所述一個(gè)或所述一組副載波信號(hào)的第三組加權(quán)。
13.如權(quán)利要求1所要求保護(hù)的信號(hào)處理系統(tǒng)，其中所述第一加權(quán)確定器被配置以確定多組所述第一組加權(quán)，每組加權(quán)用于所述信號(hào)的多個(gè)子帶中的每個(gè)子帶，所述信號(hào)包括多個(gè)副載波。
14.如權(quán)利要求13所要求保護(hù)的信號(hào)處理系統(tǒng)，其中所述第二加權(quán)確定器被配置以使用所述多組第一組加權(quán)來確定多組第二組加權(quán)，每組加權(quán)用于每個(gè)副載波。
15.如權(quán)利要求14所要求保護(hù)的信號(hào)處理系統(tǒng)，其中將每個(gè)所述副載波分配給一個(gè)所述子帶，和其中所述第二加權(quán)確定器被配置以使用用于該副載波所分配到的子帶的第一組加權(quán)來確定所述第二組加權(quán)。
16.如權(quán)利要求1所要求保護(hù)的信號(hào)處理系統(tǒng)，其中所述第一加權(quán)確定器被配置以確定多組所述第一組加權(quán)，這些加權(quán)確定多個(gè)相應(yīng)的天線波束方向。
17.如權(quán)利要求16所要求保護(hù)的信號(hào)處理系統(tǒng)，其中所述第二加權(quán)確定器被配置以確定多組所述第二組加權(quán)，每組加權(quán)用于每個(gè)所述波束方向。
18.如權(quán)利要求17所要求保護(hù)的信號(hào)處理系統(tǒng)，還包括一個(gè)分集處理器和一個(gè)連接到所述分集處理器的組合器，所述組合器組合使用所述多組第二組加權(quán)的每組加權(quán)中的一個(gè)加權(quán)所加權(quán)的所述副載波信號(hào)的各種形式。
19.如前面的任一權(quán)利要求所要求保護(hù)的信號(hào)處理系統(tǒng)，其中所述接收信號(hào)包括一個(gè)OFDM信號(hào)，和其中所述轉(zhuǎn)換器被配置以傅立葉變換該接收信號(hào)。
20.如權(quán)利要求1所要求保護(hù)的信號(hào)處理系統(tǒng)，其中用一個(gè)天線信號(hào)處理器替換所述第一加權(quán)確定器，所述天線信號(hào)處理器被配置以確定一個(gè)在天線上接收到的信號(hào)的抵達(dá)方向，和其中所述第二加權(quán)確定器被配置以使用所述抵達(dá)方向確定第二組加權(quán)。
21.一種為一個(gè)自適應(yīng)天線確定加權(quán)的方法，該天線具有多個(gè)天線單元，每個(gè)天線單元用于接收一個(gè)包括多個(gè)副載波的信號(hào)，該方法包括從所述的多個(gè)天線單元接收多個(gè)信號(hào)；將所述的多個(gè)接收信號(hào)中的每個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)換成多個(gè)副載波信號(hào)；確定第一組加權(quán)，每個(gè)加權(quán)用于每個(gè)接收信號(hào)；和使用所述第一組加權(quán)的確定結(jié)果來確定至少一組第二組加權(quán)，該第二組加權(quán)包括用于從每個(gè)所述接收的輸入信號(hào)獲得的副載波信號(hào)的頻域加權(quán)。
22.如權(quán)利要求21所要求保護(hù)的方法，包括確定多組第二組加權(quán)，每組第二組加權(quán)用于每個(gè)副載波信號(hào)。
23.如權(quán)利要求21或22所要求保護(hù)的方法，還包括為每個(gè)所述接收信號(hào)估計(jì)一個(gè)信道響應(yīng)；和使用所述信道響應(yīng)來確定所述第二組加權(quán)。
24.如權(quán)利要求21、22或23所要求保護(hù)的方法，還包括為每個(gè)所述副載波信號(hào)組合所述副載波信號(hào)的一組加權(quán)形式，通過將一組所述的第二組加權(quán)應(yīng)用于所述副載波信號(hào)的一組形式獲得所述副載波信號(hào)的該組加權(quán)形式，每個(gè)形式來自每個(gè)所述接收信號(hào)。
25.如權(quán)利要求21至24中任一權(quán)利要求所要求保護(hù)的方法，其中所述第一組加權(quán)確定至少一個(gè)天線波束方向，和其中每組第二組加權(quán)為一個(gè)所述副載波確定基本上相同的天線波束方向。
26.如權(quán)利要求21至24中任一權(quán)利要求所要求保護(hù)的方法，其中所述第一組加權(quán)確定多個(gè)天線波束方向，和其中每組第二組加權(quán)為一個(gè)所述副載波確定基本上相同的多個(gè)波束方向。
27.如權(quán)利要求21至26中任一權(quán)利要求所要求保護(hù)的方法，其中所述確定第一組加權(quán)包括執(zhí)行一個(gè)確定所述天線的方向性響應(yīng)的算法。
28.如權(quán)利要求27所要求保護(hù)的方法，還包括為每個(gè)所述接收信號(hào)確定一個(gè)信號(hào)與干擾比；和其中所述算法使用所述信號(hào)與干擾比確定所述方向性響應(yīng)。
29.如權(quán)利要求28所要求保護(hù)的方法，其中通過相關(guān)由一個(gè)天線單元接收到的一個(gè)信號(hào)的一部分與第一參考信號(hào)和至少部分地與第一參考信號(hào)正交的第二參考信號(hào)來確定每個(gè)所述的信號(hào)與干擾比。
30.如權(quán)利要求29所要求保護(hù)的方法，其中所述第一參考信號(hào)包括一組基本上正交的載波。
31.如權(quán)利要求30所要求保護(hù)的方法，其中使用一個(gè)已知的數(shù)據(jù)序列來調(diào)制所述第一參考信號(hào)的載波。
32.如權(quán)利要求21至31中任一權(quán)利要求所要求保護(hù)的方法，還包括為一個(gè)或一組所述副載波信號(hào)確定第三組加權(quán)。
33.如權(quán)利要求21所要求保護(hù)的方法，包括確定多組所述第一組加權(quán)，每組加權(quán)用于所述信號(hào)的多個(gè)子帶中的每個(gè)子帶，所述信號(hào)包括多個(gè)副載波。
34.如權(quán)利要求33所要求保護(hù)的方法，包括使用所述多組第一組加權(quán)確定多組第二組加權(quán)，每組加權(quán)用于每個(gè)副載波。
35.如權(quán)利要求34所要求保護(hù)的方法，其中將每個(gè)所述副載波分配給一個(gè)所述子帶，以及還包括使用用于該副載波所分配到的子帶的第一組加權(quán)來確定所述第二組加權(quán)。
36.如權(quán)利要求21所要求保護(hù)的方法，包括確定多組所述第一組加權(quán)，這些加權(quán)確定多個(gè)相應(yīng)的天線波束方向。
37.如權(quán)利要求36所要求保護(hù)的方法，包括確定多組所述第一組加權(quán)，每組加權(quán)用于每個(gè)所述波束方向。
38.如權(quán)利要求37所要求保護(hù)的方法，還包括組合使用所述多組第二組加權(quán)的每組加權(quán)中的一個(gè)加權(quán)所加權(quán)的所述副載波信號(hào)的各種形式。
39.如權(quán)利要求21至38中任一權(quán)利要求所要求保護(hù)的方法，其中所述接收信號(hào)包括一個(gè)OFDM信號(hào)，和其中所述轉(zhuǎn)換執(zhí)行一個(gè)傅立葉變換。
40.一種用于一個(gè)包括多個(gè)天線單元的OFDM天線的自適應(yīng)波束成形的方法，該方法包括在時(shí)域內(nèi)使用第一波束成形算法來確定至少一個(gè)天線波束方向；和計(jì)算一組加權(quán)以在頻域內(nèi)應(yīng)用于至少一個(gè)副載波的各種形式，該副載波的每種形式由一個(gè)相應(yīng)的天線單元接收；使用所述的至少一個(gè)天線波束方向來計(jì)算所述一組加權(quán)。
41.一種為用于接收包括多個(gè)副載波的正交頻分復(fù)用OFDM信號(hào)的一個(gè)陣列天線計(jì)算加權(quán)的方法，該方法包括在時(shí)域內(nèi)確定該OFDM信號(hào)在該陣列天線上的抵達(dá)方向；使用所述抵達(dá)方向計(jì)算至少一組加權(quán)，以在頻域內(nèi)應(yīng)用于該OFDM信號(hào)的副載波。
42.如權(quán)利要求41所要求保護(hù)的方法，使用所述抵達(dá)方向計(jì)算多組所述成組的加權(quán)，每組用于每個(gè)副載波。
43.一種用于一個(gè)自適應(yīng)天線、配置以執(zhí)行權(quán)利要求41或42的方法的處理系統(tǒng)。
44.處理器控制代碼，當(dāng)運(yùn)行時(shí)，實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1至20中任一權(quán)利要求的信號(hào)處理系統(tǒng)或權(quán)利要求21至42中任一權(quán)利要求的方法。
45.一種承載權(quán)利要求44的處理器控制代碼的載體。
全文摘要
本發(fā)明涉及尤其用于正交頻分復(fù)用(OFDM)通信系統(tǒng)的改進(jìn)的天線技術(shù)。一種用于為一個(gè)自適應(yīng)天線確定加權(quán)的信號(hào)處理系統(tǒng)(800)，該天線具有多個(gè)天線單元(802a－d)，每個(gè)天線單元用于接收一個(gè)包括多個(gè)副載波的信號(hào)，該系統(tǒng)包括多個(gè)輸入，用于從所述的多個(gè)天線單元接收信號(hào)；用于每個(gè)輸入的時(shí)域－頻域轉(zhuǎn)換器(806)，用于將來自每個(gè)輸入的信號(hào)轉(zhuǎn)換成多個(gè)副載波信號(hào)；連接到所述輸入的第一加權(quán)確定器(832)，在信號(hào)路徑中時(shí)域－頻域轉(zhuǎn)換器之前，并被配置以確定第一組加權(quán)，每個(gè)加權(quán)用于每個(gè)輸入；和連接到所述第一加權(quán)確定器的第二加權(quán)確定器(838)，被配置以根據(jù)所述第一組加權(quán)的確定結(jié)果來確定至少一個(gè)第二組加權(quán)，所述第二組加權(quán)包括用于從每個(gè)所述輸入獲得的副載波信號(hào)的頻域加權(quán)。通過在時(shí)域內(nèi)計(jì)算第一組加權(quán)，然后為每個(gè)副載波修改這些加權(quán)以在頻域內(nèi)使用，簡(jiǎn)化了加權(quán)計(jì)算處理，并可以更快地執(zhí)行。
文檔編號(hào)H04B7/08GK1509556SQ0380026
公開日2004年6月30日 申請(qǐng)日期2003年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月14日
發(fā)明者松岡秀浩, 孫勇 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝