專利名稱：具有多傳感器接收臺(tái)和多個(gè)發(fā)送發(fā)射臺(tái)的無線通信系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括多個(gè)發(fā)射臺(tái)，該發(fā)射臺(tái)在無線鏈路的預(yù)定信道中向一個(gè)接收臺(tái)發(fā)送數(shù)據(jù)包，所述接收臺(tái)具有傳感器陣列用以捕獲所發(fā)送的數(shù)據(jù)，和接收機(jī)裝置，與所述傳感器陣列相連接，并在所述接收臺(tái)的陣列輸出端產(chǎn)生陣列輸出信號(hào)，所述接收機(jī)裝置包括一個(gè)與所述傳感器陣列連接的加權(quán)矢量供給器裝置，從被捕獲的數(shù)據(jù)中獲取加權(quán)矢量和與所述傳感器陣列和所述加權(quán)矢量供給器裝置連接的多個(gè)乘法器裝置，用于提供作為所述捕獲數(shù)據(jù)和加權(quán)矢量的乘積的函數(shù)的所述陣列輸出信號(hào)。
這樣的無線電通信系統(tǒng)在本領(lǐng)域已是公知的，例如可以由J.Ward和R，T Compton于1992年9月發(fā)表在IEEE TRANSAC-TIONS ON COMMUNICATION VOL.40，NO2，第292至300頁上題目為“改進(jìn)具有自適應(yīng)陣列的時(shí)隙ALOHA系統(tǒng)數(shù)據(jù)包無線網(wǎng)絡(luò)的性能”(“Improving the performance of a slotted ALOHApacket Radio Network with an Adaptie Array”)一文中了解到。其中，數(shù)據(jù)包按照公知的時(shí)隙ALOHA系統(tǒng)(slotted—ALOHA)(S—ALOHA)方案發(fā)送，該方案例如在B.Sklar的“數(shù)字通信—基礎(chǔ)和應(yīng)用”一書(edited by prentice—Hall International.InC.，1988)中作了描述，具體地參見其第9章中第475—505頁。S—ALOHA存在的一個(gè)問題是當(dāng)兩個(gè)或更多的發(fā)射臺(tái)在一個(gè)相同的信道同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)包時(shí)，將發(fā)生沖突以使接收臺(tái)再也不能夠在由其接收數(shù)據(jù)包的各發(fā)射臺(tái)之間進(jìn)行區(qū)分。結(jié)果，所有這些數(shù)據(jù)包此時(shí)統(tǒng)統(tǒng)被拒絕，各發(fā)射臺(tái)不得不再次發(fā)送它們。顯然，這導(dǎo)致在無線鏈路上業(yè)務(wù)負(fù)荷的大量增加。
S—ALOHA方案的這一問題在按照上述文章的系統(tǒng)中通過使用傳感器自適應(yīng)陣列或天線而不是通常使用的不定向天線部分地解決。正如將在下面描述的，由此該無線電通信系統(tǒng)的性能得到了改進(jìn)。
當(dāng)發(fā)射臺(tái)不發(fā)送數(shù)據(jù)包時(shí)，傳感器陣列作為一個(gè)不定向天線工作，這樣適于捕獲來自任何方向即來自任何發(fā)射臺(tái)的任何數(shù)據(jù)包。檢測(cè)到這樣一個(gè)由一發(fā)射臺(tái)發(fā)送的數(shù)據(jù)包的開始即一個(gè)比特的訓(xùn)練序列之后，接收臺(tái)以正發(fā)送的發(fā)射臺(tái)的方向?qū)?zhǔn)它的天線陣，由此忽略此時(shí)由其它發(fā)射臺(tái)發(fā)送的其它數(shù)據(jù)包。然而，如果兩個(gè)(多個(gè))同時(shí)發(fā)送的數(shù)據(jù)包在地理上和時(shí)間上被分開，即它們正從不同的方向輸入和在一定數(shù)量的比特互相移動(dòng)，則上述這種按正確方向的指向是一可能的。如果在這種情況下，只有最初到達(dá)的數(shù)據(jù)包被接收臺(tái)接收，而任何隨后的由另一發(fā)射臺(tái)以同一信道發(fā)送的數(shù)據(jù)包則被忽略。
在上述文章中提出的改進(jìn)大大地提高了一些無線電通信應(yīng)用的容量，因?yàn)椋跊_突的情況下，沖突數(shù)據(jù)包并不是系統(tǒng)地全部被拒絕，而是它們中的第一個(gè)數(shù)據(jù)包通常接收。此外，由于沖突在第一預(yù)定信道期間沒被接收的一個(gè)數(shù)據(jù)包通常將在其它信道中的幾個(gè)發(fā)送恢復(fù)它后被接收。這意味著即使在上述已知的無線電通信系統(tǒng)中無線鏈路的一個(gè)時(shí)間幀的所有信道都可用發(fā)送和接收數(shù)據(jù)包時(shí)，沖突的會(huì)導(dǎo)致業(yè)務(wù)是過載。
這一遺留的業(yè)務(wù)量增加的缺陷在如下的那種無線移動(dòng)通信系統(tǒng)的情況下變得更為顯著，所述的這種無線移動(dòng)通信系統(tǒng)，其中無線鏈路的每一時(shí)間幀通常僅有單個(gè)預(yù)定信道可由移動(dòng)發(fā)射臺(tái)使用，以發(fā)送一個(gè)所謂“呼叫建立數(shù)據(jù)包”給固定的接收基站，以便與其建立通信。在這樣一種移動(dòng)通信系統(tǒng)中，該無線鏈路的其它信道或者被用于發(fā)送信令信息，或者由基站單獨(dú)地分配，以通過“用戶信息包”區(qū)別是與其通信的移動(dòng)臺(tái)。
剛才所描述的問題例如發(fā)生在泛歐“移動(dòng)通信全球系統(tǒng)”GSM中，GSM是一個(gè)數(shù)字蜂窩網(wǎng)絡(luò)，其中每個(gè)網(wǎng)孔包括一個(gè)基站和在該網(wǎng)孔中移動(dòng)的多個(gè)移動(dòng)臺(tái)。因?yàn)楦饕苿?dòng)臺(tái)僅在允許在無線鏈路的單個(gè)預(yù)定信道，即以該無線鏈路的一個(gè)預(yù)定頻率和在一個(gè)預(yù)定時(shí)隙期間發(fā)送呼叫建立數(shù)據(jù)包給所述基站，所述對(duì)那些由各移動(dòng)臺(tái)發(fā)送并同時(shí)嘗試接通基站的數(shù)據(jù)包來說，它們發(fā)生沖突的危險(xiǎn)是相當(dāng)大的。
減少?zèng)_突可能性的一個(gè)可能的方法是增加各移動(dòng)臺(tái)允許發(fā)送呼叫建立數(shù)據(jù)包所使用的預(yù)定信道的數(shù)量。然而，這種方法導(dǎo)致該基站資源的使用效率低，因?yàn)檫@些信道此時(shí)不能用于其它諸如上面所述的信令正常通信業(yè)務(wù)的目的。
即使在上面文章中所公開的改進(jìn)被應(yīng)用到一個(gè)移動(dòng)通信系統(tǒng)例如GSM的特定情況中，但由于必須重發(fā)被基站忽略的即在預(yù)定信道中不是首先到達(dá)的沖突數(shù)據(jù)包，則該基站的業(yè)務(wù)負(fù)荷仍然很高。此外，在公知系統(tǒng)中，僅有一些沖突呼叫建立數(shù)據(jù)包可被恢復(fù)，而沖突用戶信息包不可能得到挽救。這是因?yàn)橐粋€(gè)呼叫建立數(shù)據(jù)包的持續(xù)時(shí)間短于該預(yù)定信道的持續(xù)時(shí)間。由此，如上所述，在同一預(yù)定信道中接收但在時(shí)間上充分錯(cuò)開的幾個(gè)呼叫建立數(shù)據(jù)包中的第一個(gè)數(shù)據(jù)包可能被接收臺(tái)識(shí)別出。另一方面，一個(gè)用戶信息包的持續(xù)時(shí)間基本上與該信道的持續(xù)時(shí)間相對(duì)應(yīng)，因此在同一信道中接收的兩個(gè)或更多用戶信息包的時(shí)間錯(cuò)開對(duì)于接收機(jī)站將它們分開是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。
本發(fā)明的目的是提供一種上述公知類型的無線電通信系統(tǒng)，但其中所獲得的即由接收臺(tái)捕獲和處理的數(shù)據(jù)包的數(shù)量相對(duì)大的多，并且它特別適于使用在移動(dòng)通信領(lǐng)域中。
按照本發(fā)明，這個(gè)目的的實(shí)現(xiàn)是基于這樣的事實(shí)，即所述接收機(jī)裝置還包括信號(hào)處理裝置連接在所述傳感器陣列與所述加權(quán)矢量供給器裝置和所述多個(gè)乘法器裝置之間，適于從所述捕獲的數(shù)據(jù)中產(chǎn)生一信號(hào)矢量所述加權(quán)矢量供給器裝置從該信號(hào)矢量中獲得多個(gè)加權(quán)矢量，這些加權(quán)矢量被用于區(qū)別所述乘法器裝置中的各乘法器裝置。
按照這種方式，每個(gè)乘法器裝置接收信號(hào)矢量和與由一個(gè)特定發(fā)射臺(tái)發(fā)送的與數(shù)據(jù)包相對(duì)應(yīng)的一個(gè)加權(quán)矢量。這樣可能同時(shí)在同一預(yù)定信道中獲得幾個(gè)被發(fā)送的數(shù)據(jù)包，即從不同的發(fā)射臺(tái)獲得數(shù)據(jù)包。對(duì)于呼叫建立數(shù)據(jù)包以及用戶信息包這是有效的。
在呼叫建立數(shù)據(jù)包特定情況下，一旦該數(shù)據(jù)包的最被比特被基站接收，信號(hào)處理裝置就產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的信號(hào)矢量。從這個(gè)信號(hào)矢量中加權(quán)矢量供給裝置獲得一個(gè)第一加權(quán)矢量，它與所述信號(hào)矢旺一起被提供給乘法器裝置之一。然后該乘法器裝置產(chǎn)生一個(gè)陣列輸出信號(hào)，該信號(hào)與所述信號(hào)矢量和加權(quán)矢量的乘積相對(duì)應(yīng)。如果由另一發(fā)射臺(tái)發(fā)送的一個(gè)第二數(shù)據(jù)包比第一個(gè)接收的數(shù)據(jù)包稍遲但仍在該同一預(yù)定信道期間并從另一方向到達(dá)，則信號(hào)處理裝置產(chǎn)生另一個(gè)信號(hào)矢量，加權(quán)矢量供給裝置從該信號(hào)矢量中獲得兩個(gè)加權(quán)矢量，它們被分別加給多個(gè)乘法器裝置中上述的一個(gè)和另一個(gè)。結(jié)果，兩個(gè)陣列輸出信號(hào)的每一個(gè)信號(hào)對(duì)應(yīng)于接收數(shù)據(jù)包中的一個(gè)數(shù)據(jù)包，它們?cè)诮邮张_(tái)的兩個(gè)不同的陣列輸出端是有效的。上述情況也適用于同一預(yù)定信道中接收的一個(gè)第三、第四、…數(shù)據(jù)包。此外，在數(shù)據(jù)包內(nèi)不需要特別的訓(xùn)練比特序列，并且能夠證明在GSM信號(hào)的情況下，各數(shù)據(jù)包僅需要分開約1.5比特。
如已提及的，在同一預(yù)定信道中由不同發(fā)射臺(tái)發(fā)送的幾個(gè)數(shù)據(jù)包可以被接收，并由該無線電通信系統(tǒng)的接收臺(tái)有效地處理。結(jié)果，上面提到的由于數(shù)據(jù)包，尤其是呼叫建立數(shù)據(jù)包的沖突導(dǎo)致的業(yè)務(wù)量增加則不再發(fā)生，即便是在移動(dòng)通信系統(tǒng)例如GSM的特定情況下，即其中那些呼叫建立數(shù)據(jù)包可以僅在時(shí)間幀的單個(gè)預(yù)定信道中被發(fā)送。
本發(fā)明的另一個(gè)特征性的特點(diǎn)是每個(gè)所述預(yù)定信道是在所述無線鏈路的預(yù)定頻率的一個(gè)預(yù)時(shí)隙，以及所述加權(quán)矢量供給器裝置包括串聯(lián)連接的一個(gè)加權(quán)參數(shù)估計(jì)器和一個(gè)加權(quán)矢量發(fā)生器，所述加權(quán)參數(shù)估計(jì)器從所述信號(hào)矢量中獲得多個(gè)加權(quán)參數(shù)，而所述加權(quán)矢量發(fā)生器根據(jù)所述獲得的加權(quán)參數(shù)計(jì)算所述多個(gè)加權(quán)矢量。
發(fā)射臺(tái)的加權(quán)參數(shù)例如是與傳感器相應(yīng)的其數(shù)據(jù)包的到達(dá)方向和捕獲數(shù)據(jù)的信號(hào)功率。根據(jù)這些參數(shù)，加權(quán)矢量發(fā)生器可以為每個(gè)具體的發(fā)送發(fā)射臺(tái)計(jì)算加權(quán)矢量。
此外，所述加權(quán)矢量供給裝置還包括一個(gè)參數(shù)數(shù)據(jù)庫，它連接在所述加權(quán)矢量發(fā)生器和所述乘法器裝置之間，用于存貯所述獲取的加權(quán)參數(shù)和計(jì)算出的加權(quán)矢量。
一旦由加權(quán)參數(shù)估計(jì)器提供了，每個(gè)發(fā)送發(fā)射臺(tái)把其加權(quán)參數(shù)存貯在參數(shù)數(shù)據(jù)庫中。然而，如將在后面說明的，加權(quán)參數(shù)以在同一信道中發(fā)送用主戶信息包的所有發(fā)射臺(tái)的加權(quán)參數(shù)的函數(shù)來進(jìn)行計(jì)算，并因此進(jìn)行可能的修正。
本發(fā)明的又一特征性的特點(diǎn)是所述加權(quán)矢量供給器裝置還包括一個(gè)時(shí)間窗口濾波器裝置，它連接在所述信號(hào)處理裝置和所述加權(quán)參數(shù)估計(jì)器之間，并由也包含在所述加權(quán)矢量供給器裝置中的一個(gè)定時(shí)控制裝置控制，所述時(shí)間窗口濾波器裝置允許所述信號(hào)矢量?jī)H在所述預(yù)定信道的第一預(yù)定信道期間發(fā)送給所述加權(quán)參數(shù)估計(jì)器，從而允許所述加權(quán)參數(shù)估計(jì)器僅在所述第一預(yù)定信道期間，從所述捕獲的數(shù)據(jù)中獲取所述多個(gè)加權(quán)參數(shù)。
據(jù)此，僅在這些第一預(yù)定信道期間計(jì)算加權(quán)矢量，所述的第一預(yù)定信道是其中發(fā)送上述呼叫建立數(shù)據(jù)包的預(yù)定信道。
從一方面來看，在所述第一預(yù)定信道期間，由所述加權(quán)矢量發(fā)生器計(jì)算的所述加權(quán)矢量加到所述乘法器裝置，并且所述的加權(quán)參數(shù)被存貯在所述參數(shù)數(shù)據(jù)庫中。
從另一方面來看，在不同于所述第一預(yù)定信道的第二預(yù)定信道期間，加權(quán)矢量加給所述乘法器裝置。
第二預(yù)定信道是發(fā)送用戶信息包的預(yù)定信道。因此本接收機(jī)裝置不僅能夠在相同的第一信道中獲得幾個(gè)呼叫建立數(shù)據(jù)包，而且也能夠在一個(gè)相同的第二信道中獲得幾個(gè)用戶信息包。這樣大大增加了無線電通信系統(tǒng)的業(yè)務(wù)容量。
本發(fā)明還有一個(gè)特征性的特點(diǎn)是所述陣列輸出端被連接到一個(gè)信道控制器，適于在一個(gè)所述第一預(yù)定信道期間把一個(gè)所述第二預(yù)定信道分配給發(fā)送所述呼叫建立數(shù)據(jù)包的每個(gè)發(fā)射臺(tái)，并且所述信道控制器連接到所述參數(shù)數(shù)據(jù)庫，該參數(shù)數(shù)據(jù)庫存貯所述分配的第二預(yù)定信道的標(biāo)識(shí)。
再者，所述信道控制器經(jīng)所述加權(quán)矢量發(fā)生器連接到所述參數(shù)數(shù)據(jù)庫，該加權(quán)矢量發(fā)生器在所述分配的第二預(yù)定信道中按存貯在所述參數(shù)數(shù)據(jù)庫中并與所述分配的第二預(yù)定信道相關(guān)的數(shù)據(jù)的函數(shù)為所述發(fā)射臺(tái)計(jì)算加權(quán)矢量。
鑒此，該參數(shù)數(shù)據(jù)庫為每個(gè)發(fā)射臺(tái)存貯它的識(shí)別碼、它的所分配信道的標(biāo)識(shí)、它的加權(quán)參數(shù)、以及它的加權(quán)矢量，通過考慮與也在同一分配信道中發(fā)送用戶信息包的其它發(fā)射臺(tái)相關(guān)的存儲(chǔ)信息對(duì)后者進(jìn)行計(jì)算。
本發(fā)明又有一個(gè)特征性的特點(diǎn)是所述信道控制器進(jìn)一步適于當(dāng)所述發(fā)射臺(tái)的通信質(zhì)量低于一個(gè)預(yù)等級(jí)時(shí)分配另一個(gè)所述第二預(yù)定信道給所述發(fā)射臺(tái)，然后所述加權(quán)矢量發(fā)生器在先前和所述分配給所述發(fā)射臺(tái)的其它第二預(yù)定信道中為所有發(fā)射臺(tái)計(jì)算新的加權(quán)矢量，該新加權(quán)矢量的計(jì)算是按存貯在所述參數(shù)數(shù)據(jù)庫中并與所述發(fā)射臺(tái)和所述先前和所述其它被分配的第二預(yù)定信道相關(guān)的數(shù)據(jù)的函數(shù)進(jìn)行的。
當(dāng)發(fā)射臺(tái)和接收臺(tái)之間的通信質(zhì)量變得很壞時(shí)，例如由于使用同一被分配信道的其它發(fā)射臺(tái)的可能干擾造成的，另一信道被分配給該發(fā)射臺(tái)。這種操作被稱作“網(wǎng)孔內(nèi)切換”。
本發(fā)明的另一個(gè)特征性的特點(diǎn)在于當(dāng)利用所述基站建立通信時(shí)，所述發(fā)射臺(tái)在所述各第一預(yù)定信道中發(fā)送所述跟蹤數(shù)據(jù)包，和所述加權(quán)參數(shù)估計(jì)器從所述跟蹤數(shù)據(jù)包中獲取新的加權(quán)參數(shù)，新的加權(quán)參數(shù)被存貯在所述參數(shù)數(shù)據(jù)庫中，所述加權(quán)矢量發(fā)生器由此在分配給發(fā)送所述跟蹤數(shù)據(jù)包的所述發(fā)射臺(tái)的第二預(yù)定信道中為所有發(fā)射臺(tái)計(jì)算新的加權(quán)矢量，并且所述的新的加權(quán)矢量也存貯在所述參數(shù)數(shù)據(jù)庫中。
這些跟蹤數(shù)據(jù)包與上述呼叫建立數(shù)據(jù)包類似，但它們是在通信已建立時(shí)使用，用于連續(xù)地更新存貯在參數(shù)數(shù)據(jù)庫中的發(fā)射臺(tái)的數(shù)據(jù)，以便優(yōu)化通信的質(zhì)量。
本發(fā)明還有一個(gè)特征性的特點(diǎn)是所述傳感器陣列包括N個(gè)天線單元，所述加權(quán)矢量供給器裝置產(chǎn)生最大N—1個(gè)加權(quán)矢量，以及所述多個(gè)乘法器裝置包括與N—1個(gè)所述陣列輸出端連接的N—1個(gè)乘法器裝置。
按照這種方式，多達(dá)N—1個(gè)數(shù)據(jù)包能夠被接收臺(tái)獲得，作為響應(yīng)它這時(shí)產(chǎn)生N—1個(gè)不同陣列輸出信號(hào)。因而呼叫建立數(shù)據(jù)包之間沖突的可能性通過在第一信道中把多達(dá)N—1個(gè)數(shù)據(jù)包分開而得到降低，并且多達(dá)N—1個(gè)用戶被同時(shí)允許接入一個(gè)相同的第二信道。
雖然可以使用任何一種的陣列結(jié)構(gòu)，但在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中所述傳感器陣列是一個(gè)均勻線性陣列(ULA)，而所述N個(gè)天線單元是相同的被均勻分開的各向同性傳感器。
本發(fā)明再有一個(gè)特征性的特點(diǎn)是所述加權(quán)參數(shù)估計(jì)器是一個(gè)維納濾波器估計(jì)器(wiener filterestimater)。
通過利用存貯在參數(shù)數(shù)據(jù)庫中的加權(quán)矢量，傳感器陣列中可被看作指向一個(gè)預(yù)定方向，例如朝著一個(gè)發(fā)射臺(tái)，而不是以一種不定向輻射的方式覆蓋一個(gè)區(qū)域。然后可按相對(duì)高的精度對(duì)從該發(fā)射臺(tái)接收的信號(hào)進(jìn)行測(cè)量。例如可采用比利用一個(gè)不定向天線的情況中的精度還高的精度對(duì)數(shù)據(jù)包的到達(dá)時(shí)間TOA進(jìn)行測(cè)量。
本無線電通信系統(tǒng)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于只要由干擾源產(chǎn)生的干擾和發(fā)射臺(tái)之一相對(duì)于傳感器陣列不具有相同的到達(dá)方向，則它對(duì)噪聲和干擾源不敏感。
通過參考下列實(shí)施例的描述并參考附圖，本發(fā)明的上述和其它目的及其特點(diǎn)將更清楚了，其中

圖1示出了按照本發(fā)明構(gòu)成一無線電通信系統(tǒng)一部分的移動(dòng)臺(tái)MS1至MS4和一個(gè)基站BTS。
圖2示出由圖1的移動(dòng)臺(tái)MS1至MS4發(fā)送的選址脈沖串(access bursts)SUP1至SUP3的一種可能的重疊。
圖3示出圖1的基站BTS中使用的一個(gè)接收電絡(luò)RM的簡(jiǎn)圖。
圖1所示的無線電通信系統(tǒng)是一個(gè)移動(dòng)通信系統(tǒng)，它構(gòu)成了公知的泛歐數(shù)字蜂窩“移動(dòng)通信全球系統(tǒng)”(GSM)網(wǎng)絡(luò)的一部分。這個(gè)移動(dòng)通信系統(tǒng)GSM包括構(gòu)成公共電話網(wǎng)(未示出)的一部分固定基站諸如BTS，和經(jīng)無線鏈路鏈接到基站的便攜電話機(jī)即移動(dòng)臺(tái)，諸如MS1至MS4，下面統(tǒng)稱為MS。每個(gè)基站BTS被定位在被稱叫“網(wǎng)孔”的自己的區(qū)域內(nèi)，并能夠與在其網(wǎng)孔內(nèi)移動(dòng)的任何移動(dòng)臺(tái)MS通信。
在GSM的每個(gè)網(wǎng)孔中，移動(dòng)臺(tái)MS可以在無線鏈路的預(yù)定信道中發(fā)送數(shù)據(jù)包給基站BTS，反之亦然。每個(gè)信道與一個(gè)預(yù)定時(shí)隙相對(duì)應(yīng)，并具有一個(gè)預(yù)定載波頻率。用于從移動(dòng)臺(tái)MS向基站BTS發(fā)送的上行鏈路頻帶范圍從890至915MHz，而用于從基站BTS向移動(dòng)臺(tái)MS發(fā)送的下行鏈路頻帶范圍從935到960MHZ。在這兩個(gè)頻帶中共使用124個(gè)載波頻率。這些載波頻率彼此隔開200KHz，并且在上行鏈路中的相應(yīng)載波頻率和下行鏈路的頻帶隔開45MHz。該無線鏈路的8個(gè)時(shí)隙構(gòu)成一個(gè)時(shí)間幀，其中每個(gè)時(shí)隙具有156.25比特的長度或?qū)挾龋?個(gè)時(shí)隙被操作TSO至TS7。于是，這樣的一個(gè)時(shí)間幀具有一個(gè)1250比特的長度。
如已經(jīng)提及的，在一個(gè)網(wǎng)孔內(nèi)，基站BTS和移動(dòng)臺(tái)MS通過在上述信道中發(fā)送/接收的數(shù)據(jù)包相互通信。對(duì)于與一個(gè)移動(dòng)臺(tái)MS的任何特定通信來說，基站BTS在上行鏈路和在下行鏈路中分配一個(gè)或多個(gè)業(yè)務(wù)信道TCH。當(dāng)該通信結(jié)束時(shí)，這些TCH信道是空閑的。
此外，基站BTS在每個(gè)頻帶按一特定的載波頻率保留時(shí)間幀的時(shí)隙，用于發(fā)送/接收信令和其它業(yè)務(wù)控制信息。所保留的頻率被稱作廣播公共控制信道”或BCCH頻率。例如，在下行鏈路頻帶中，基站BTS以BCCH頻率廣播同步脈沖。這些同步脈沖是由在該網(wǎng)孔中移動(dòng)的所有移動(dòng)臺(tái)MS使用的幀脈沖，作為同步它們的傳輸?shù)膮⒖夹盘?hào)。為了避免干擾問題，相鄰網(wǎng)孔的各基站使用不同的BCCH頻率。
在上行鏈路頻帶內(nèi)僅BCCH頻率的一個(gè)時(shí)隙通常是第一時(shí)隙TSO由在一個(gè)網(wǎng)孔中移動(dòng)的移動(dòng)臺(tái)MS使用以向該網(wǎng)孔的基站BTS發(fā)送呼叫建立數(shù)據(jù)包。在BCCH頻率的這個(gè)特定時(shí)隙TSO被稱作“隨機(jī)選取信道”RACH，而每個(gè)移動(dòng)臺(tái)MS被允許發(fā)送的呼叫建立數(shù)據(jù)包被稱作“RACH脈沖串”或選址脈沖串，并且在下面通常被稱作SUP。
當(dāng)由基站BTS接收時(shí)，這樣一個(gè)呼叫建立數(shù)據(jù)包即選址脈沖串SUP被用于開始與發(fā)送移動(dòng)臺(tái)MS進(jìn)行通信。換句話說，要建立與該基站BTS通信的每個(gè)移動(dòng)臺(tái)，比方說MS1在該RACH信道發(fā)送一個(gè)呼叫建立數(shù)據(jù)包SUP1。
上行鏈路頻帶的隨機(jī)選取信道RACH和選址脈沖串結(jié)構(gòu)均在“ETSI/TC GSM建議GSM05.02”題目為“關(guān)于無線通路的復(fù)用和多址連接”，1990年1月版本3，4，1中進(jìn)行了描述。此外，選址脈沖串SUP按照公知的時(shí)隙ALOHA”(S—ALOHA)發(fā)送方案發(fā)送，它在上面提及的B.Sklar所著的書中給予了詳細(xì)的描述。
一個(gè)選址脈沖串SUP具有96比特的長度或?qū)挾龋@樣其發(fā)送的持續(xù)時(shí)間比以BCCH頻率的時(shí)隙TSO(156.25比特)的持續(xù)時(shí)間短。結(jié)果，只要在RACH信道內(nèi)由基站BTS執(zhí)行的選址脈沖串的接收結(jié)束，則該選址脈沖串SUP的開端即第一比特可以在與該時(shí)隙TSO的開始相應(yīng)的不同時(shí)刻被接收。
因?yàn)橐灰苿?dòng)臺(tái)例如正發(fā)送呼叫建立數(shù)據(jù)包SUP1的MS1不能夠知道在同一網(wǎng)孔中移動(dòng)的一個(gè)或多個(gè)移動(dòng)臺(tái)MS2至MS4是否也正在發(fā)送一選址脈中串，所以兩個(gè)或多個(gè)移動(dòng)臺(tái)MS同時(shí)試圖接入基站BTS是可能發(fā)生的。在這種情況下，沖突在由各發(fā)送移動(dòng)臺(tái)共同使用的RACH信道中發(fā)生。
這樣的情況在下面的例子中進(jìn)行了描述，并由圖2示出。其中，三個(gè)移動(dòng)臺(tái)MS1、MS2和MS3同時(shí)試圖接入基站BTS。所有的三個(gè)移動(dòng)臺(tái)MS1至MS3正在RACH信道(即在時(shí)隙TSO期間分別發(fā)送一個(gè)選址脈沖串或呼叫建立數(shù)據(jù)包SUP1至SUP3，并且與基站BTS同步。這些選址脈沖串的每一個(gè)都具有小于TSO持續(xù)時(shí)間的持續(xù)時(shí)間b。此外，假設(shè)MS1靠近BTS，MS2較遠(yuǎn)離BTS，而MS3距BTS最遠(yuǎn)。
當(dāng)發(fā)送移動(dòng)臺(tái)MS1至MS3與基站BTS之間的距離不同時(shí)，顯然相應(yīng)的呼叫建立數(shù)據(jù)包SUP1至SUP3在RACH信道中以不同的時(shí)刻或時(shí)間位置到達(dá)。例如，由MS1發(fā)送的呼叫建立數(shù)據(jù)包SUP1的開始在to之后的時(shí)刻t1即時(shí)隙TSO的開始，在基站BTS中被接收。由于其到達(dá)基站BTS的距離較長，移動(dòng)臺(tái)MS2和MS3的呼叫建立數(shù)據(jù)包SUP2和SUP3分別在稍后的時(shí)刻t2和t3被接收。
為了獲得即捕獲和正確處理一個(gè)以上的呼叫建立數(shù)據(jù)包SUP，基站BTS配備一個(gè)傳感器或天線陣列和在下面關(guān)于圖3所描述的一個(gè)接收器電路。可以證明，如果在不同的角度由傳感器陣列來觀察移動(dòng)臺(tái)MS1至MS3，并且如果時(shí)刻t1和t2之間的距離以及t2和t3之間的距離至少等于1.5比特，則由于上述的這些裝置，所有三個(gè)呼叫建立數(shù)據(jù)包SUP1、SUP2和SUP3都可被捕獲到。如果t1—t2或t2—t3的距離小于1.5比特，則沖突選址脈沖串(colliding accessbursts)或呼叫建立數(shù)據(jù)包SUP1、SUP2和SUP3的干擾使得基站BTS不能再對(duì)它們進(jìn)行區(qū)分。因此，這時(shí)它們都會(huì)被拒絕，并且三個(gè)移動(dòng)臺(tái)MS1至MS3都必須在另一個(gè)RACH信道重發(fā)另一個(gè)選址脈沖串。
應(yīng)注意，在本GSM應(yīng)用中，大約1.5比特的距離對(duì)應(yīng)著5μs暫短的隔開，并且如將在后面描述的，這一時(shí)間期間用地估計(jì)來話信號(hào)的特性是充裕的。此外，還將就接收器電路RM允許幾個(gè)移動(dòng)臺(tái)MS經(jīng)過相同的業(yè)務(wù)信道與基站BTS通信進(jìn)行描述。
為了獲得間隔大于1.5比特的呼叫建立數(shù)據(jù)包SUP1至SUP3，并允許幾個(gè)移動(dòng)臺(tái)在相同信道TCH上通信，基站BTS配備傳感器或可具有任何幾何圖形天線的陣列。但是，在優(yōu)選的實(shí)施例中這個(gè)陣列是一個(gè)均勻線性陣列(ULA)，它包括隔開相等的d厘米距離的相同的各向同性傳感器A1至AN，N是等于或大于2的整數(shù)。這個(gè)簡(jiǎn)單的幾何圖形使得接收機(jī)電路RM的處理算法相當(dāng)簡(jiǎn)單和迅速。此外，假設(shè)傳感器陣列看見移動(dòng)臺(tái)的角度稱為θk，k分別是發(fā)送移動(dòng)站MS1、MS2或MS3的標(biāo)號(hào)1、2或3，且假設(shè)接收信號(hào)的功率以σk表示。
N個(gè)傳感器A1至AN連接到單個(gè)處理器SP，處理器SP是由連接到不同的傳感器的N個(gè)無線接收機(jī)(未示出)構(gòu)成的。這些無線接收機(jī)適于在SP的輸出提供信號(hào)矢量X，它表示在傳感器A1至AN收到的信號(hào)。信號(hào)矢量X加到時(shí)間窗口濾波器TWF和N—1個(gè)乘法器M1至MN-1的第一輸入端。
時(shí)間窗口濾波器TWF是由定時(shí)控制電路CTL控制的，定時(shí)控制電路CTL與上述信道同步地工作。時(shí)間窗口濾波器TWF連接到一個(gè)加權(quán)參數(shù)估計(jì)器WDE和該定時(shí)控制電路CTL以這樣的方法控制TWF在RACH信并期間TWF才打開一個(gè)時(shí)間窗口，即，只在RACH信道的時(shí)隙期間才允許信號(hào)矢量X傳送到WPE。
加權(quán)參數(shù)估計(jì)器WPE主要由維納(Wiener)濾波器估計(jì)器構(gòu)成的，適用于在其輸出提供發(fā)送移動(dòng)臺(tái)MSK的標(biāo)識(shí)和相應(yīng)的加權(quán)參數(shù)如到達(dá)的θk的方向和所有從信號(hào)矢量X得到的信號(hào)功率σk。WPE的輸出接到加權(quán)矢量發(fā)生器WVG，它本身以雙向方式連接到一個(gè)參數(shù)據(jù)庫PDB、WVG和PDB都由定時(shí)控制電路CTL控制。
如加權(quán)參數(shù)估計(jì)器WPE和加權(quán)矢量發(fā)生器WVG這樣的設(shè)備在本領(lǐng)域中例如從Mc.Graw Hill編輯的J.C.Candy的“信號(hào)處理—基于模型的方法”一書中是公知的，因此下面不再詳細(xì)地?cái)⑹觥?br> 由加權(quán)參數(shù)估計(jì)器WPE估計(jì)的標(biāo)識(shí)MSK、角度θk和功率σk經(jīng)過加權(quán)矢量發(fā)生器WVG傳送到參數(shù)數(shù)據(jù)庫PDB。PDB存儲(chǔ)這些參數(shù)，而WVG利用加權(quán)矢量WK計(jì)算，然后加權(quán)矢量WK也存儲(chǔ)在PDB中。參數(shù)數(shù)據(jù)庫PDB的輸出連接到乘法器M1至MN—1的第二輸入端，加以矢量是通過參數(shù)數(shù)據(jù)庫的輸出提供的。
N—1個(gè)乘法器的輸出構(gòu)成N—1個(gè)陣列輸出端X1至XN—1，在此提供類似名稱的陣列輸出信號(hào)，該陣列輸出信號(hào)等于加在這些乘法器的第一和第二輸入的矢量的乘積。
陣列輸出端X1至XN—1還連接到一個(gè)信道控制器CHC，根據(jù)在這些端子收集的信息，信道控制器CHC給發(fā)射臺(tái)MS分配或再分配業(yè)務(wù)信道，如在下面說明的。信道控制器CHC的輸出IHO連接到加權(quán)矢量發(fā)生器WVG，當(dāng)CHC分配另一條TCH信道給發(fā)射臺(tái)MS時(shí)，加權(quán)矢量發(fā)生器WVG重新計(jì)算加權(quán)矢量。
必須指出，由CHC分配給每個(gè)發(fā)射臺(tái)MS1至NS3的TCH信道的標(biāo)識(shí)也存儲(chǔ)在參數(shù)數(shù)據(jù)庫PDB中。
接收機(jī)電路RM包括信號(hào)處理器SP、加權(quán)參數(shù)估計(jì)器WPE、一加權(quán)定量發(fā)生器WVG、參數(shù)數(shù)據(jù)庫、N—1個(gè)乘法器M1至MN-1和信道控制器CHC，其工作情況如下。
在RACH信道期間，只有一個(gè)移動(dòng)臺(tái)例如MS1在發(fā)送呼叫建立數(shù)據(jù)包SUP1，這個(gè)數(shù)據(jù)包在時(shí)刻t1和以角度θ1到達(dá)傳感器陣列。然后信號(hào)處理器SP產(chǎn)生代表接收的呼叫建立數(shù)據(jù)包SUP1的信號(hào)矢量X1。由于這是在RACH信道期間發(fā)生的，所以時(shí)間窗口濾波TWF打開而且信號(hào)矢量X1被發(fā)送到加權(quán)參數(shù)估計(jì)器WPE，由此得到表示接收信號(hào)質(zhì)量的加權(quán)參數(shù)θ1和σ1。這些參數(shù)加到加權(quán)矢量發(fā)生器WVG，它計(jì)算第一加權(quán)矢量W1。后者與發(fā)射臺(tái)的標(biāo)識(shí)MS1及這些加權(quán)參數(shù)一起傳送到參數(shù)數(shù)據(jù)庫PDB。所有這些信息都存儲(chǔ)在PDB中，而加權(quán)矢量W1同時(shí)還加到乘法器M1的第二輸入端。因?yàn)樵谶@個(gè)乘法器M1的第一輸入仍然可得到信號(hào)矢量X1，所以乘法器M1產(chǎn)生相應(yīng)于信號(hào)矢量X1和加權(quán)矢量W1的乘積的一個(gè)陣列輸出信號(hào)X1。然后由傳感器A1至AN的陣列獲得的呼叫建立數(shù)據(jù)包SUP1中得到的這個(gè)陣列輸出信號(hào)X1也在基站BTS中再被發(fā)送到信道控制器CHC。因?yàn)檫@個(gè)呼叫建立數(shù)據(jù)包是從移動(dòng)臺(tái)MS1接收的第一數(shù)據(jù)包，信道控制器CHC給這個(gè)臺(tái)分配一條業(yè)務(wù)信道TCH，其標(biāo)識(shí)經(jīng)過端子IHO發(fā)送到加權(quán)矢量發(fā)生器WVG。然后這個(gè)信道標(biāo)識(shí)又發(fā)送到參數(shù)數(shù)據(jù)庫PDB，其中存儲(chǔ)有關(guān)該移動(dòng)臺(tái)MS1的上述信息。
由于在相同的RACH信道中沒有其它移動(dòng)臺(tái)在發(fā)送，所以加到乘法器M2至MN—1的其它加權(quán)矢量W2至WN—1為零，使得在陣列輸出端X2至XN—1的陣列輸出信號(hào)也等于零。
如果第二呼叫建立數(shù)據(jù)包SUP2由另一個(gè)發(fā)射臺(tái)MS2在相同的RACH信道中發(fā)送，并且以不同于θ1的角度θ1在時(shí)刻t2到達(dá)傳感器陣列，時(shí)刻t2至少比t1晚5微秒，則信號(hào)處理器SP產(chǎn)生代表兩個(gè)接收的呼叫建立數(shù)據(jù)包SUP1和SUP2的另一個(gè)信號(hào)矢量X2。從這個(gè)信號(hào)矢量X2，加權(quán)參數(shù)估計(jì)器WPE得到兩組參數(shù)MS1、θ1、σ1和MS2、θ2、σ2。加權(quán)矢量發(fā)生器WVG使用這兩組參數(shù)計(jì)算兩個(gè)加權(quán)矢量W1和W2，這兩個(gè)加權(quán)矢量Wj和W2存儲(chǔ)在參數(shù)數(shù)據(jù)庫PDB中，同時(shí)分別發(fā)送到乘法器M1和M2的第二輸入端。由于信號(hào)矢量還加在乘法器M1和M2的第一輸入端，M1還產(chǎn)生一個(gè)陣列輸出信號(hào)X1，它是從由傳感器A1至AN的陣列接收的呼叫建立數(shù)據(jù)包SUP1中得到的，同時(shí)M2這時(shí)產(chǎn)生一個(gè)陣列輸出信號(hào)X2，它也是從由這個(gè)傳感器陣列接收的呼叫建立數(shù)據(jù)包SUP2中得到的。根據(jù)陣列輸出信號(hào)X1和X2信道控制器CHC分配一條業(yè)務(wù)信道TCH給每個(gè)發(fā)射臺(tái)MS1和MS2。然后這些信號(hào)的標(biāo)識(shí)經(jīng)過加權(quán)矢量發(fā)生器WVG被發(fā)送并存儲(chǔ)在參數(shù)數(shù)據(jù)庫PDB中。這些信道標(biāo)識(shí)顯然是與相應(yīng)的發(fā)射臺(tái)MS1和MS2的其它已存儲(chǔ)的參數(shù)一起分別存儲(chǔ)。
總之，相應(yīng)于在相同的RACH信道中接收的所接收呼叫建立數(shù)據(jù)包SUP1和SUP2的各自數(shù)據(jù)包的兩個(gè)不同的陣列輸出信號(hào)X1和X2由基站BTS獲得，并且可在接收機(jī)電路RM的兩個(gè)不同的陣列輸出端X1和X2得到。更一般地說，由基站BTS獲得的N—1個(gè)不同呼叫建立數(shù)據(jù)中得到的多達(dá)N—1個(gè)陣列輸出信號(hào)X1至XN—1可在接收電路RM的陣列輸出端產(chǎn)生，假定它們以不同的角度θk和在至少分開5微秒的不同時(shí)刻到達(dá)傳感器陣列。如已經(jīng)提到的，在目前的GSM應(yīng)用中，相應(yīng)于270kb/s比特率的1.5比特的這5微秒允許已知的Wiener濾波器估計(jì)器收集足夠數(shù)量的信號(hào)樣值(抽點(diǎn)打印(snapshot))以便正確地估計(jì)輸入信號(hào)的特性。
對(duì)于到達(dá)傳感器A1至AN的陣列的K個(gè)信號(hào)，每個(gè)信號(hào)有一個(gè)角度θk，在信號(hào)處理器SP輸出端的矢量信號(hào)X可寫成X=Σk=1kSk.dk+n]]>式中K是K個(gè)發(fā)射移動(dòng)臺(tái)之一的標(biāo)號(hào)；SK是接收的信號(hào)的復(fù)合幅度，等于Sk=ej2πfct·sk(t)]]>式中dK是相對(duì)位矢量，它等于sk(t)∈[-1，+1]dk=(1,...,e-jkφk,...,e-j(N-1)φk)T]]>其中T表示“移項(xiàng)”(transpose)，而φk=2πdsinθkλc]]>d是傳感器A1至AN陣列的兩個(gè)相鄰單元之間的間隔；而n是噪聲矢量，等于n＝(n1、…、nN)由加權(quán)矢量發(fā)生器WVG產(chǎn)生并用于分開不同輸入信號(hào)的“Wiener濾波器矢量”WK可寫成WK＝(WK1，…，WKN)因而一個(gè)陣列輸出信號(hào)Xi等于Xi=Wi.X=(Widi)Si+Σk=1/k=iN-1WidkSk+Win]]>由于由加權(quán)矢量發(fā)生器WVG產(chǎn)生的加權(quán)矢量是這樣的即相應(yīng)的信號(hào)噪聲/干擾比是最大的，所以最后式子的末尾兩項(xiàng)分別代表可能的干擾和噪聲，在下列情況下它們可被忽略當(dāng)發(fā)送呼叫建立數(shù)據(jù)包的移動(dòng)臺(tái)不能由傳感器陣列從相同的角度看到時(shí)；和當(dāng)噪聲是空白的和/或當(dāng)從發(fā)送移動(dòng)臺(tái)之一的相同角度沒有看到干擾源時(shí)。
使用上述的接收機(jī)電路，因而能夠顯著地增加上面敘述的時(shí)隙ALOHA協(xié)議的能力而不增加所用信道的數(shù)量。而且，對(duì)于由N—1個(gè)不同的移動(dòng)臺(tái)在相同的業(yè)務(wù)信道TCH中發(fā)送的分開的N—1個(gè)用戶信息數(shù)據(jù)包，該相同的原理是有效的。
如已經(jīng)提到的，一個(gè)相同的業(yè)務(wù)信道TCH可分配給幾個(gè)移動(dòng)臺(tái)，一旦業(yè)務(wù)信道TCH分配給這樣的發(fā)射臺(tái)，該發(fā)射臺(tái)被授權(quán)使用它傳送用戶信息數(shù)據(jù)包到基站，而且再傳送到另一個(gè)用戶。對(duì)于呼叫建立數(shù)據(jù)包，處理處理器SP產(chǎn)生對(duì)于在傳感器A1至AN陣列收到的用戶信息數(shù)據(jù)包的一個(gè)信號(hào)矢量X。但是，在TCH信道期間，時(shí)間窗口濾波器TWF關(guān)閉，在加權(quán)參數(shù)估計(jì)器WPE的輸出無參數(shù)提供。在這種情況下，相應(yīng)于目前信道TCH和允許在那條信道發(fā)送的發(fā)射移動(dòng)臺(tái)的加權(quán)矢量由參數(shù)據(jù)庫PDB加到乘法器的第二輸入端。這些加權(quán)矢量是在前一RACH信道期間由加權(quán)矢量發(fā)生器WVG事先計(jì)算的并且由于與那條特定TCH信道及移動(dòng)臺(tái)MS相關(guān)而存儲(chǔ)在參數(shù)數(shù)據(jù)庫PDB中。
由于它可從上面的公式中得到，所以允許多達(dá)N—1個(gè)移動(dòng)臺(tái)在相同的信道TCH中傳送用戶信息數(shù)據(jù)包，而相應(yīng)的輸出信息出現(xiàn)在N—1陣列輸出端X1至XN—1。雖然在理論上這是正確的，但是目前技術(shù)的限制寧可限制允許N/2個(gè)移動(dòng)臺(tái)使用相同的信道。
因?yàn)榘l(fā)射臺(tái)是移動(dòng)的，因而在由基站BTS覆蓋的網(wǎng)孔內(nèi)移動(dòng)，如果移動(dòng)臺(tái)的位置改變，它們相關(guān)的加權(quán)矢量可需要更新，例如以加權(quán)參數(shù)變化的函數(shù)進(jìn)行更新。因此，為了保持最佳的通信質(zhì)量，發(fā)送的移動(dòng)臺(tái)在RACH信道中周期地發(fā)送跟蹤數(shù)據(jù)包。這些跟蹤數(shù)據(jù)包類似于上面的呼叫建立數(shù)據(jù)包，而且由于它們也在時(shí)間窗口濾波器打開的RACH信道中發(fā)送，加權(quán)參數(shù)估算器WPE由此得到更新的加權(quán)參數(shù)，這些參數(shù)被傳到加權(quán)矢量發(fā)生器WVG。然后后者使用發(fā)送跟蹤數(shù)據(jù)包該臺(tái)的業(yè)務(wù)信道TCH計(jì)算所有移動(dòng)臺(tái)的新的加權(quán)矢量。由使用從WPE收到的參數(shù)和已存儲(chǔ)在PDB中的參數(shù)構(gòu)成的這些新加權(quán)矢量被存儲(chǔ)在這個(gè)參數(shù)數(shù)據(jù)庫PDB中，以代替現(xiàn)有的加權(quán)矢量。
在特定的業(yè)務(wù)信道TCH收到的陣列輸出信號(hào)變得使基站BTS再也不能將它們中的一個(gè)與其它的區(qū)別開來，即來話信號(hào)再也不能分開，這也是可能的。這些“干擾”例如可能是由于兩個(gè)或幾個(gè)發(fā)射移動(dòng)臺(tái)的相對(duì)位置變化。當(dāng)信道控制器CHC檢測(cè)這樣的干擾時(shí)，它分配另一個(gè)TCH信道給其中的至少一個(gè)發(fā)射移動(dòng)臺(tái)。信道的再分配稱為“網(wǎng)孔內(nèi)切換”(hand over)，并且地致加權(quán)矢量發(fā)生器WVG使用其先前的或新的業(yè)務(wù)信道TCH不僅計(jì)算有關(guān)的移動(dòng)臺(tái)而且計(jì)算所有的移動(dòng)臺(tái)的新的加權(quán)矢量。
應(yīng)指出，上面已經(jīng)對(duì)裝備傳感器陣列的基站BTS進(jìn)行了敘述，該基站執(zhí)行網(wǎng)孔的全向覆蓋，但是同樣的推理可應(yīng)用于網(wǎng)孔的扇形覆蓋，每個(gè)扇區(qū)按上面敘述的方法進(jìn)行處理。
雖然在上面結(jié)合特定的裝置已經(jīng)敘述了本發(fā)明的原理，但是可以清楚地懂得這只是通過舉例進(jìn)行說明，而不是對(duì)本發(fā)明范圍的限定。
權(quán)利要求
1.一種無線通信系統(tǒng)，包括多個(gè)發(fā)射臺(tái)(MS1—MS4)，適于在無線鏈路的預(yù)定信道(RACH、TCH)發(fā)送數(shù)據(jù)包給一個(gè)接收臺(tái)(BTS)，該接收臺(tái)配備了用于獲得發(fā)送的數(shù)據(jù)的傳感器(A1—AN)陣列和連接到所述傳感器陣列的接收裝置(SP、TWF、WPE、WVG、PDB、CTL、M1—MN—1、CHC)，和適于在所述接收臺(tái)的陣列輸出端(X1—XN—1)產(chǎn)生陣列輸出信號(hào)，所述接收裝置包括連接到所述傳感器陣列的一個(gè)加權(quán)矢量供給裝置(TWF、WPE、WVG、PDB、CTL)并且適于從獲得的數(shù)據(jù)中得到加權(quán)矢量(W1—WN—1)，和連接到所述傳感器陣列和所述加權(quán)矢量供給裝置的多個(gè)乘法器裝置(M1—MN—1)，用于按照所述獲得的數(shù)據(jù)與加權(quán)矢量的乘積的函數(shù)提供所述的陣列輸出信號(hào)，其特征在于所述接收裝置(SP、TWF、WPE、WVG、PDB、CTL、M1—MN－1、CHC)還包括連接在所述傳感器(A1—AN)陣列和所述加權(quán)矢量供給裝置(TWF、WPE、WVG、PDB、CTL)及所述多個(gè)乘法器裝置(M1—MN—1)二者之間的信號(hào)處理裝置(SP)，并且適用于從所述獲得的數(shù)據(jù)中產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)矢量(X)，所述加權(quán)矢量供給裝置從該信號(hào)矢量得到多個(gè)加權(quán)矢量(W1—WN—1)；這些加權(quán)矢量加到所述乘法器裝置中的不同的乘法器裝置上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的無線通信系統(tǒng)，其特征在于，每條所述的預(yù)定信號(hào)(RACH、TCH)是在所述無線鏈路的預(yù)定頻率上的一個(gè)預(yù)定時(shí)隙(TS0—TS7)；和所述加權(quán)矢量供給裝置(TWF、WPE、WVG、PDB、CTL)包括串連連接的一個(gè)加權(quán)參數(shù)估計(jì)器(WPE)和一個(gè)加權(quán)矢量發(fā)生器，該加權(quán)參數(shù)估計(jì)器(WPE)從所述的信號(hào)矢量(X)得到多個(gè)加權(quán)參數(shù)(θk、σk)數(shù)該加權(quán)矢量發(fā)生器(WVG)從所述得到的加權(quán)參數(shù)計(jì)算所述多個(gè)加權(quán)矢量(W1—WN—1)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的無線通信系統(tǒng)，其特征在于，所述加權(quán)矢量供給裝置(TWF、WPE、WVG、PDB、CTL)還包括連接在所述加權(quán)矢量發(fā)生器(WVG)和所述乘法器裝置(M1—MN1)之間的一個(gè)參數(shù)數(shù)據(jù)庫(PDB)，用于存儲(chǔ)所述得到的加權(quán)參數(shù)(θk、σk)和計(jì)算的加權(quán)矢量(W1—WN—1)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的無線通信系統(tǒng)，其特征在于，所述加權(quán)矢量供給裝置(TWF、WPE、WVG、PDB、CTL)還包括連接在所述信號(hào)處理(SP)和所述加權(quán)參數(shù)估計(jì)器(WPE)之間的一個(gè)時(shí)間窗口濾波器裝置(TWF)，它是由也包括在所述加權(quán)矢量供給裝置中的一個(gè)定時(shí)控制裝置(CTL)控制的，所述時(shí)間窗口濾波器裝置是在所述預(yù)定信道(RACH、TGH)的第一信道(RACH)期間才允許所述信號(hào)矢量(X)被發(fā)送到所述加權(quán)參數(shù)估計(jì)器，因而只在所述第一預(yù)定信道期間才允許所述加權(quán)參數(shù)估計(jì)器從所述獲得的數(shù)據(jù)中得到所述多個(gè)加權(quán)參數(shù)(θk、σk)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的無線通信系統(tǒng)，其特征在于，在所述第一預(yù)定信道(RACH)期間，由所述加權(quán)矢量發(fā)生器(WVG)計(jì)算的所述加權(quán)矢量(W1—WN—1)被施加給所述乘法器裝置(M1—MN—1)，且所述加權(quán)參數(shù)(θk、σk)存儲(chǔ)在所述參數(shù)數(shù)據(jù)庫(PDB)中。
6.根據(jù)權(quán)利要求3的無線通信系統(tǒng)，其特征在于，在與所述第一預(yù)定的信道(RACH)不同的第二預(yù)定的信道(TCH)期間，加權(quán)矢量(W1—WN—1)被施加給所述乘法器裝置(M1—MN—1)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4的無線通信系統(tǒng)，其特征在于，所述第一預(yù)定信道(RACH)的預(yù)定時(shí)隙(TSO)的持續(xù)時(shí)間比數(shù)據(jù)包傳輸?shù)某掷m(xù)時(shí)間長；所述第一預(yù)定信道(RACH)的所述時(shí)隙(TSO)內(nèi)的數(shù)據(jù)包的相對(duì)時(shí)間位置(t1—t3)對(duì)于所述發(fā)射臺(tái)(MS1—MS4)中的每個(gè)發(fā)射臺(tái)(MS1—MS3)是不同的；并且所述數(shù)據(jù)包對(duì)于所述傳感器(A1—AN)陣列具有不同的到達(dá)方向(θk)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的無線通信系統(tǒng)，其特征在于，所述接收站是一個(gè)固定的基站(BTS)；所述發(fā)射臺(tái)是移動(dòng)臺(tái)(MS1—MS4)；由所述移動(dòng)臺(tái)在所述第一預(yù)定的信道(RACH)發(fā)送的數(shù)據(jù)是用于建立/保持與所述基站的通信的呼叫建立/跟蹤數(shù)據(jù)包。
9.根據(jù)權(quán)利要求6的無線通信系統(tǒng)，其特征在于，所述第二預(yù)定的信道(TCH)的預(yù)定時(shí)隙(TS1—TS7)的持續(xù)時(shí)間基本上等于一個(gè)數(shù)據(jù)包傳輸?shù)某掷m(xù)時(shí)間；所述第一(RACH)和所述第二(TCH)預(yù)定的信道的所述預(yù)定時(shí)隙(TS0—TS7)都具有相同的持續(xù)時(shí)間。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的無線通信系統(tǒng)，其特征在于，由所述移動(dòng)臺(tái)在所述第二預(yù)定的信道(TCH)中以送的數(shù)據(jù)包是用戶信息數(shù)據(jù)包。
11.根據(jù)權(quán)利要求8的無線通信系統(tǒng)，其特征在于，所述陣列輸出端(X1—XN—1)連接到一個(gè)信道控制器(CHC)，它適于分配所述第二預(yù)定信道(TCH)給在所述第一預(yù)定信道(RACH)期間發(fā)送所述呼叫建立數(shù)據(jù)包的每個(gè)發(fā)射臺(tái)(MS1—MS3)；和所述信道控制器連接到所述參數(shù)數(shù)據(jù)庫(PDB)，該參數(shù)數(shù)據(jù)庫(PDB)存儲(chǔ)所述分配的第二預(yù)定信道的識(shí)別。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的無線通信系統(tǒng)，其特征在于，所述信道控制(CHC)是經(jīng)過所述加權(quán)矢量發(fā)生器(WVG)連接到所述參數(shù)數(shù)據(jù)庫(PDB)，所述加權(quán)矢量發(fā)生器(WVG)在所述分配的第二預(yù)定信道中根據(jù)存儲(chǔ)在所述參數(shù)數(shù)據(jù)函數(shù)為所述的發(fā)射臺(tái)計(jì)算加權(quán)矢量(W1—WN—1)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的無線通信系統(tǒng)，其特征在于，所述信道控制器(CHC)還適用于在所述發(fā)射臺(tái)的通信質(zhì)量低于預(yù)定等級(jí)時(shí)，分配所述第二預(yù)定信道(TCH)的另一個(gè)信道給所述發(fā)射臺(tái)；和所述加權(quán)矢量發(fā)生器(WVG)在分配給所述發(fā)射臺(tái)的先前的和所述其它的第二預(yù)定信道中對(duì)所有的發(fā)射臺(tái)計(jì)算新的加權(quán)矢量(W1—WN—1)，這是按照存儲(chǔ)在所述參數(shù)數(shù)據(jù)庫(PDB)中并與所述發(fā)射臺(tái)和所述先前的與所述其它分配的第二預(yù)定信道有關(guān)的數(shù)據(jù)的函數(shù)進(jìn)行計(jì)算的。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13的無線通信系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述基站(BTS)的通信建立時(shí)，所述發(fā)射臺(tái)(MS1—MS3)在所述第一預(yù)定信道(RACH)中發(fā)送所述跟蹤數(shù)據(jù)包；所述加權(quán)參數(shù)估計(jì)器(WPE)從所述跟蹤數(shù)據(jù)包中得到新的加權(quán)參數(shù)，(θk、σk)，它們被存儲(chǔ)在所述參數(shù)數(shù)據(jù)庫(PDB)中；因此所述加權(quán)矢量發(fā)生器(WVG)在分配給發(fā)送所述跟蹤數(shù)據(jù)的所述發(fā)射臺(tái)的第二預(yù)定信道中對(duì)所有的發(fā)射臺(tái)計(jì)算新的加權(quán)矢量；和所述新的加權(quán)矢量也存儲(chǔ)在所述參數(shù)數(shù)據(jù)庫中。
15.根據(jù)權(quán)利要求1的無線通信系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器(A1—AN)陣列包括N個(gè)無線單元；所述加權(quán)矢量供給裝置(TWF、WPE、WVG、PDB、CTL)產(chǎn)生量多N—1加權(quán)矢量(W1—WN—1)和所述多個(gè)乘法器裝置(M1—MN—1)包括連接到N—1個(gè)所述陣列輸出端(X1—XN—1)的N—1個(gè)乘法器裝置。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的無線通信系統(tǒng)，其特征在于，所述的傳感器(A1—AN)陣列是一個(gè)均勻性陣列(ULA)，和所述N個(gè)無線單元是均勻地分開(d)的相同的各向同性傳感器。
17.根據(jù)權(quán)利要求2的無線通信系統(tǒng)，其特征在于，所述的信號(hào)矢量(X)加在所述多個(gè)的所述乘法器裝置(M1—MN—1)中的每一個(gè)乘法器第一輸入端上；所述加述矢量(W1—WN—1)加在所述乘法器裝置的第二輸入端上；和每一個(gè)所述乘法器裝置連接到所述陣列輸出端(X1—XN—1)的不同的輸出端，以及在該輸出端提供一個(gè)所述的陣列輸出信號(hào)(X1—XN—1)，所述的陣列輸出信號(hào)等于所述信號(hào)矢量和所述加權(quán)矢量的乘積。
18.根據(jù)權(quán)利要求2的無線通信系統(tǒng)，其特征在于所述加權(quán)參數(shù)估計(jì)器(WPE)是一個(gè)Wiener(維納)濾波器估計(jì)器。
全文摘要
多個(gè)發(fā)射臺(tái)(MS1-MS4)向接收臺(tái)(BTS)在RACH信道中發(fā)送呼叫建立數(shù)據(jù)包和在TCH信道中發(fā)送用戶信息數(shù)據(jù)包，該接收臺(tái)設(shè)置N個(gè)傳感器陣列和一個(gè)接收機(jī)，從發(fā)射臺(tái)同時(shí)地獲得N-1個(gè)數(shù)據(jù)包并由此得到N-1個(gè)不同的陣列輸出信號(hào)。在RACH信道期間，發(fā)射臺(tái)的標(biāo)識(shí)以及其信號(hào)到達(dá)的方向和功率與計(jì)算的其加權(quán)矢量和分配給它的TCH信道一起存儲(chǔ)在參數(shù)數(shù)據(jù)庫中。該加權(quán)矢量提供給乘法器以產(chǎn)生N-1個(gè)陣列輸出信號(hào)。
文檔編號(hào)H04B7/08GK1117677SQ9410951
公開日1996年2月28日 申請(qǐng)日期1994年8月2日 優(yōu)先權(quán)日1993年8月3日
發(fā)明者蘇爾德·布魯諾·皮埃爾, 庫馬爾·維諾德 申請(qǐng)人:阿爾卡塔爾有限公司