專利名稱：偏差補償單元的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種偏差補償單元，更具體地說，涉及這樣一種偏差補償單元，用以補償在經由傳輸路徑來傳輸信號的情況下發(fā)生的幅度偏差和相位偏差中至少一種偏差。
背景技術：
近年來，人們已經把注意力集中在蜂窩移動通信系統(tǒng)，在這些通信系統(tǒng)中通過在一個無線基站設置多個天線部件，例如多波束天線或自適應陣列天線，對準備發(fā)送或接收的信號進行數(shù)字信號處理。
圖18是一份示意圖，表示一個使用自適應陣列天線的系統(tǒng)的結構。圖18表示接收部分的結構。在這個實例中，在多個傳輸路徑上分別設置了4部天線101a至101d。在第一傳輸路徑上，設置了低噪聲放大器(LNA)102a、變頻器103和105、放大器104a、A/D轉換器106a、乘法器107a以及組合部分108。在第二傳輸路徑上，設置了低噪聲放大器(LNA)102b、變頻器103和105、放大器104b、A/D轉換器106b、乘法器107b以及組合部分108。在第三傳輸路徑上，設置了低噪聲放大器(LNA)102c、變頻器103和105、放大器104c、A/D轉換器106c、乘法器107c以及組合部分108。在第四傳輸路徑上，設置了低噪聲放大器(LNA)102d、變頻器103和105、放大器104d、A/D轉換器106d、乘法器107d以及組合部分108。變頻器103和105都包括一個本機振蕩器(LO)以及多個混頻器。
信號被天線101a接收，并被送往低噪聲放大器(LNA)102a，從LNA 102a輸出的信號，其幅度遠大于原始信號幅度，由變頻器103將其從RF(射頻)信號變換為IF(中頻)信號，由放大器104a對這些中頻信號進行放大，再由變頻器105將其變換為基帶信號，由A/D轉換器106a將其轉換為數(shù)字信號，并由乘法器107a給出加權值W。天線101b至101d與此相同。由組合部分108對已加權信號進行組合。所接收(或發(fā)送)的信號被表示為具有幅度a和相位角θ的復變量函數(shù)。
圖19是表示由陣列天線所獲得的波瓣圖。如圖18所示，假定被接收的無線信號是成角度φ的方向到達天線101a至101d。在天線101a至101d之間存在路徑差異。以天線101a為基準，這些路徑差異被分別地表示為A1至A3。這些路徑差異將導致相位差異。這些無線信號由乘法器107a至107d進行加權，使得這些相位差異將被抵消掉，并且隨后由組合部分108加以組合。從組合部分108輸出的信號等效于如圖19所示波瓣圖B1被接收的信號。
現(xiàn)在對通過用自適應陣列天線接收而獲得的波瓣圖B1以及通過用單一的天線接收而獲得的波瓣圖B2進行比較。假定有用的用戶信號以角度φ到達，干擾的用戶信號以角度η到達，并假定按照波瓣圖B1接收的有用的和干擾的用戶信號的電平分別為P1和P2，按照波瓣圖B2接收的有用的和干擾的用戶信號的電平各為P3和P4。在波瓣圖B2中，P3和P4之間的電平差異(La)很小，而在波瓣圖B1中，P1和P2之間的電平差異(Lb)則是很顯著的。因此，波瓣圖B1給出的信號/干擾比(S/I)大于波瓣圖B2。
這就是說，在使用多波束天線、自適應陣列天線等的蜂窩移動通信系統(tǒng)中，波瓣圖相當于被銳化。其結果是，可以減少服務區(qū)域內的干擾。此外，還可獲得高增益，使得在一個小區(qū)中能夠容納的用戶數(shù)目可以增加。
為了實現(xiàn)由上述系統(tǒng)形成的波瓣，在接收端需要配置非線性組件，諸如低噪聲放大器102a至102d以及多個混頻器，以便將天線101a至101d接收的射頻信號變換為基帶信號，如圖18所示。
而且，在發(fā)送端(發(fā)送部分未示出)，在每個天線分支上都需要配置非線性組件，諸如多個混頻器，用于將基帶信號轉換為中頻信號，然后轉換為射頻信號，以及用于射頻信號的大功率放大器(HPA)。
然而，這些配置在每個電路之中的非線性組件在性能上各不相同。它們的性能還隨環(huán)境條件(例如溫度)和輸入電平而發(fā)生變化，并且受到老化的影響。其結果是，在不同的天線分支中的幅度和相位偏差各不相同，這樣就不能進行有效的波瓣形成。這將導致性能下降。
因此，若要采用多波束天線或自適應陣列天線，對這些幅度和相位偏差進行補償是很重要的。
按常規(guī)方法，通常定期對各天線分支進行校準(例如，每天一次)。
此外，在現(xiàn)有技術中，還有一種方法是通過發(fā)送一個導頻信號來對每一個天線分支上的幅度和相位偏差進行補償。圖20是說明這種現(xiàn)有技術的示意圖。
包括有多種非線性組件(低噪聲放大器、混頻器等)的電路110a至110d被分別配置在4條傳輸路徑之中。天線101a至101d也被分別配置在這些傳輸路徑之中。
如圖20所示，為了不產生相位差，從某個方向向天線101a至101d發(fā)送導頻信號a·exp(jθ)。假定在電路110a至110d中被處理，并且從電路110a至110d輸出的信號為a1·exp(jθ1)至a4·exp(jθ4)。
從天線101a所在的分支輸出的信號a1·exp(jθ1)與從天線101b所在的分支輸出的信號a2·exp(jθ2)的比值為(a1/a2)·exp[j(θ1-θ2)]。通過將這個數(shù)值乘以從天線101b所在的分支輸出的原始信號a2·exp(jθ2)，就能得到a1·exp(jθ1)。這就是說，天線101a所在的分支與天線101b所在的分支之間的幅度和相位偏差得以補償。因此，這個數(shù)值應當被用來作為對天線101b所在的分支的一個補償值。對其他各分支來說也是如此。
按常規(guī)來說，通過使用導頻信號為每一個天線分支計算出來的這樣一個補償數(shù)值可以用來對幅度偏差和相位偏差進行補償。
然而，采用上述的定期在各天線分支之間進行校準的常規(guī)方法，由于動態(tài)的幅度和相位偏差，使得波瓣的形成將在不確定的補償條件的基礎上進行。其結果是，系統(tǒng)的可靠性很低。
另一方面，采用上述使用導頻信號的常規(guī)方法，在所有小區(qū)或扇區(qū)中，都必須安裝一個產生導頻信號的專用單元，這將導致沉重的經濟負擔。
還有，導頻信號將成為一個干擾源。在這種情況下，需要安裝一個用以執(zhí)行上述操作的電路，以便處理導頻信號，這個電路也成為一個干擾源。這將使得系統(tǒng)變?yōu)榈托У摹?br>
發(fā)明內容
本發(fā)明是在上述背景情況下作出的。本發(fā)明的一個目標就是提供一種偏差補償單元，通過對幅度和相位偏差進行有效地補償，以提高系統(tǒng)的可靠性以及通信的質量。
為了解決上述問題，提供一種偏差補償單元10，如圖1所示，用于補償在經由多個傳輸路徑來傳輸信號Xn(t)的情況下將會發(fā)生的幅度偏差和相位偏差中至少一種偏差，根據(jù)本發(fā)明，本單元包括第一組合裝置11-1，通過對不同傳輸路徑上還沒有發(fā)生偏差的信號Xn(t)進行組合，來產生第一組合信號r(t)；第二組合裝置11-2，通過對不同傳輸路徑上已經發(fā)生偏差的的信號Zn(t)進行組合，來產生第二組合信號Y(t)；補償值計算裝置12，基于第一組合信號r(t)、第二組合信號Y(t)，以及不同傳輸路徑上沒有發(fā)生偏差或已經發(fā)生偏差的信號Un(t)，計算補償值Wn(t)，以補償相應傳輸路徑上的偏差；以及補償裝置13，根據(jù)補償值Wn(t)，對偏差進行動態(tài)地補償。
第一組合裝置11-1，通過對不同傳輸路徑上沒有發(fā)生偏差的信號Xn(t)進行組合，來產生第一組合信號r(t)。第二組合裝置11-2，通過對不同傳輸路徑上已經發(fā)生偏差的信號Zn(t)進行組合，來產生第二組合信號Y(t)。補償值計算裝置12，基于第一組合信號r(t)、第二組合信號Y(t)以及沒有發(fā)生偏差或已經發(fā)生偏差的各個傳輸路徑上的信號Un(t)，計算補償值Wn(t)，以補償相應傳輸路徑上的偏差。補償裝置13根據(jù)補償值Wn(t)對偏差進行動態(tài)地補償。
通過以下結合附圖進行的說明，將使本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點變得更加明顯，在諸附圖中，通過實例對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行描述。


圖1是說明根據(jù)本發(fā)明的偏差補償單元的原理的示意圖。
圖2是說明本發(fā)明的第一實施例的示意圖。
圖3是說明本發(fā)明的第二實施例的示意圖。
圖4是說明本發(fā)明的第三實施例的示意圖。
圖5是說明本發(fā)明的第四實施例的示意圖。
圖6是說明本發(fā)明的第五實施例的示意圖。
圖7是說明第一和第二組合裝置的結構的示意圖。
圖8是說明第一和第二組合裝置的第一修改方案的結構的示意圖。
圖9是說明第一和第二組合裝置的第二修改方案的結構的示意圖。
圖10是說明第一和第二組合裝置的第三修改方案的結構示意圖。
圖11是說明第一和第二組合裝置的第四修改方案的結構示意圖。
圖12是說明本發(fā)明的第六實施例的示意圖。
圖13是說明本發(fā)明的第七實施例的示意圖。
圖14是說明本發(fā)明的第七實施例的示意圖。
圖15是說明本發(fā)明的第八實施例的示意圖。
圖16是說明本發(fā)明的第九實施例的示意圖。
圖17是說明本發(fā)明的第九實施例的示意圖。
圖18是表示一種使用自適應陣列天線的系統(tǒng)的結構的示意圖。
圖19是表示由一組陣列天線獲得的波瓣圖。
圖20是說明現(xiàn)有技術的示意圖。
實施本發(fā)明的最佳方式現(xiàn)在將參照諸附圖來說明本發(fā)明的各實施例。圖1是一份圖，說明根據(jù)本發(fā)明的偏差補償單元所依據(jù)的原理。偏差補償單元10所補償?shù)钠畎ㄅc各傳輸路徑相應的幅度偏差和相位偏差，在通過各傳輸路徑并行傳輸多個信號的情況下，多個傳輸路徑(分支)上將會出現(xiàn)這些偏差。
分支裝置14a使在每一條沒有發(fā)生偏差的傳輸路徑上的信號分接出來，并將信號Xn(t)(這里的n和t分別表示分支號和時間)輸出到第一組合裝置11-1。第一組合裝置11-1組合信號Xn(t)，以產生第一組合信號r(t)。
分支裝置14c使在每一條已經發(fā)生偏差的傳輸路徑上的信號分接出來，并將信號Zn(t)輸出到第二組合裝置11-2。第二組合裝置11-2組合信號Zn(t)，以產生第二組合信號Y(t)。第一和第二組合裝置11-1和11-2使用同一種組合方法。
分支裝置14b使在每一條傳輸路徑上的信號都分接出來，并輸出信號Un(t)。補償值計算裝置12根據(jù)第一組合信號r(t)、第二組合信號Y(t)，以及在其中沒有發(fā)生偏差或已經發(fā)生偏差的信號Un(t)，計算補償值Wn(t)，以補償與各傳輸路徑相應的偏差。
補償裝置13基于針對每條傳輸路徑的補償值Wn(t)，動態(tài)地補償對應于每一條傳輸路徑的偏差。在圖1所示的區(qū)域R1至R3中，至少有一個區(qū)域會發(fā)生偏差。在本發(fā)明中，在這些區(qū)域中的任何區(qū)域所發(fā)生的偏差都可以得到補償。
現(xiàn)在說明其操作。分支裝置14a使在每個傳輸路徑上的信號被分接，并將信號Xn(t)輸出到第一組合裝置11-1。這時，在每一條傳輸路徑上沒有發(fā)生偏差。第一組合裝置11-1通過使用加權值Vn來組合信號Xn(t)，以生成信號r(t)。信號r(t)按照下面公式給出r(t)=Σn=1NXn(t)·Vn···(1)]]>其中N是分支數(shù)目，n是分支號。分支裝置14c使在每一條傳輸路徑上的信號被分接，并向第二組合裝置11-2輸入信號Zn(t)。信號Zn(t)受到了圖1所示的區(qū)域R1至R3其中之一的偏差的影響，并通過針對每一條傳輸路徑的校準加權進行補償。
第二組合裝置11-2通過使用加權值Vn對信號Zn(t)進行組合以生成信號Y(t)，這里的Vn與第一組合裝置11-1所使用的Vn相同。信號Y(t)按照下面公式給出(t)=Σn=1NZn(t)·Vn···(2)]]>分支裝置14b使在每一條傳輸路徑上的信號被分接，并將在其中沒有發(fā)生偏差或已經發(fā)生偏差的信號Un(t)送往補償值計算裝置12。
補償值計算裝置12通過使用上述的輸入信號r(t)、Y(t)和Un(t)來執(zhí)行方程式(3)和(4)所示的運算，計算出補償加權值，該加權值對應于各傳輸路徑上所發(fā)生的偏差，并把該加權值輸出到補償裝置13。
Wn(t+Δt)＝Wn(t)+μ·U*n(t)·e(t)…(3)e(t)＝r(t)-Y(t) …(4)其中μ是步長，Δt是補償間隔，A*表示A的共軛復數(shù)。
補償裝置13通過使用由補償值計算裝置12計算出的補償值Wn(t)來進行方程式(5)所示的補償。
Xn(t)＝Wn(t)·Pn(t) …(5)其中，Xn(t)是通過第n條路徑傳輸?shù)男盘?，在該路徑上的偏差已經獲得了補償，而Pn(t)是各傳輸路徑上輸入到補償裝置13的信號。Pn(t)是否已經發(fā)生偏差則取決于補償裝置13在系統(tǒng)中的位置。
如上所述，按照本發(fā)明，偏差補償單元10根據(jù)一種算法來更新補償加權值，該算法使介于沒有發(fā)生偏差的第一組合的信號r(t)與已發(fā)生偏差的第二組合信號Y(t)之間的誤差e(t)為最小。這就是說，在本發(fā)明中，可以使用最小均方誤差(MMSE)方法，例如最小均方(LMS)作為算法。
通常在傳輸路徑上的非線性組件中存在個體差異，包括制造時的誤差，非線性組件例如用于變頻、放大的電路等等。另外，這些非線性組件可能會發(fā)生老化，并且它們的性能還要隨著例如溫度而改變。結果，在不同的傳輸路徑中，所產生的偏差是不同的。然而，在本發(fā)明中，這些動態(tài)的偏差可以被有效地實時加以補償。
現(xiàn)在，將說明采用本發(fā)明的偏差補償單元10的一個陣列天線系統(tǒng)的實施例。
圖2是一份圖，說明本發(fā)明的第一實施例。圖中示出了一個具有內置式偏差補償單元10的下行鏈路(發(fā)送系統(tǒng))陣列天線系統(tǒng)。與上面已經描述過的裝置相同的裝置將用相同的數(shù)字作出標記，并且其說明從略。
用戶信號產生裝置2-1到2-n在每個分支上產生用戶信號。多路復用裝置3-1至3-n通過對每個分支上的用戶信號進行多路復用來產生多路復用信號。發(fā)送裝置4-1至4-n對多路復用的信號進行D/A變換、變頻、放大等處理過程。經過發(fā)送裝置4-1至4-n處理的信號分別經由天線1-1至1-n發(fā)送出去。
在這種情況下，發(fā)送裝置4-1到4-n中使用了一些非線性組件，因此在不同的天線分支中，所產生的偏差是不同的。這些偏差根據(jù)輸入信號電平并隨著時間而動態(tài)地出現(xiàn)，所以，需要以實時方式對它們進行補償。
在進入發(fā)送裝置4-1至4-n之前，在各分支上的多路復用信號中還沒有發(fā)生偏差。另外，在進入發(fā)送裝置4-1至4-n之前，這些多路復用的信號都是數(shù)字信號。分支裝置14a使每個天線分支中的信號被分接。第一組合裝置11-1通過對所有天線分支上的信號加以組合來產生信號，所用的方法是例如用相同相位和相等幅度對信號加以組合。這個組合的信號是一個參考信號r(t)(方程式(1))，其中沒有幅度偏差，也沒有相位偏差。
另一方面，第二組合裝置11-2對從各天線分支中的定向耦合器14c-1到14c-n上被分接出來的信號加以組合，以產生組合信號Y(t)(方程式(2))。在這種情況下，將使用第一組合裝置11-1所使用的同樣方法。
通過把在各天線分支上的已經發(fā)生偏差的所有信號加以組合來產生組合信號Y(t)。如果在發(fā)送裝置4-1至4-n中的信號沒有發(fā)生偏差，那么在Y(t)與組合信號r(t)之間存在強相關性。這就是說，相關系數(shù)值為1。
在這種情況下，發(fā)送裝置4-1至4-n進行變頻。因此，變頻裝置5a把組合信號Y(t)變換成數(shù)字基帶信號，以便將組合信號Y(t)與組合信號r(t)加以比較。
補償值計算裝置12包括一個減法運算裝置12a和一個補償值運算裝置12b。減法運算裝置12a計算組合信號r(t)與通過轉換組合信號Y(t)而獲得的數(shù)字基帶信號之間的差值，并把它作為誤差信號e(t)輸出(方程式(4))。
補償值運算裝置12b按照方程式(3)，利用誤差信號e(t)和信號Un(t)(從分支裝置14b各天線分支上分接出來的信號)計算出在每一個天線分支上對偏差的補償值Wn(t)。
包括乘法器13-1至13-n的補償裝置13通過使用補償值Wn(t)來進行方程式(5)所示的補償，以補償幅度和相位偏差。
現(xiàn)在，將介紹第二實施例。圖3是一份圖，說明本發(fā)明的第二實施例。圖中示出了具有內置式偏差補償單元10的下行鏈路(發(fā)送系統(tǒng))陣列天線系統(tǒng)。與上面已經描述過的裝置相同的裝置將用相同的數(shù)字作出標記，并且其說明從略。
第二實施例與圖2中的第一實施例不同之處在于，補償裝置13被設置在發(fā)送裝置4-1至4-n的輸出級。這就是說，將在發(fā)生偏差之后進行補償。
在這種情況下，補償裝置13對射頻信號進行處理，而補償值運算裝置12b對數(shù)字基帶信進行計算補償值的處理。因此，變頻裝置6-1至6-n被設置在補償值運算裝置12b的輸出級，以便將補償值Wn(t)轉換為射頻信號。
現(xiàn)在將說明第三實施例。圖4是一份圖，說明本發(fā)明的第三實施例。圖中示出了具有內置式偏差補償單元10的上行鏈路(接收系統(tǒng))陣列天線系統(tǒng)。與上面已經描述過的裝置相同的裝置將用相同的數(shù)字作出標記，并且其說明從略。
天線1-1至1-n接收信號。接收裝置7-1至7-n通過執(zhí)行放大、變頻、A/D轉換等處理過程把信號變換成數(shù)字基帶信號，并把它們輸入到一個解調電路(未示出)。
在這種情況下，非線性組件被用于接收裝置7-1至7-n，因此在不同的天線分支中所發(fā)生的偏差是不同的。這些偏差是動態(tài)出現(xiàn)的，隨著輸入信號電平和時間的不同而不同，因而它們需要以實時方式進行補償。
定向耦合器14a-1至14a-n使得由天線1-1至1-n接收的信號被分接。第一組合裝置11-1對所有天線分支上的信號進行組合，以產生一個信號，所用的方法是例如用相同相位和相等幅度對信號加以組合。這個組合的信號就是參考信號r(t)(方程式(1))，其中沒有幅度偏差，也沒有相位偏差。
另一方面，在分支裝置14c上，各天線分支的信號被分接到第二組合裝置11-2。第二組合裝置11-2使用與第一組合裝置11-1所使用的相同方法對信號加以組合，以產生組合信號Y(t)(公式(2))。
在接收裝置7-1到7-n輸入級的信號是射頻信號。因此，通過把變頻裝置5b設置到第一組合裝置11-1的輸出級，就能將這些射頻信號轉換成數(shù)字基帶信號，以便將參考信號r(t)與由第二組合裝置11-2輸出的組合信號Y(t)進行比較。從計算補償值到進行補償?shù)囊幌盗刑幚磉^程已在上面作了說明，因此它們的描述被省略。
現(xiàn)在，將介紹第四實施例。圖5是一份圖，說明本發(fā)明的第四實施例。圖中示出了具有內置式偏差補償單元10的上行鏈路(接收系統(tǒng))陣列天線系統(tǒng)。與上面已經描述過的裝置相同的裝置將用相同的數(shù)字作出標記，并且其說明從略。
在第四實施例中，第一組合裝置11-1將它用于組合的加權值通知加權值設定裝置8a和8b以及第二組合裝置11-2。
加權值設定裝置8a把第一組合裝置11-1通知給它的加權值輸出到乘法裝置9a-1至9a-n。加權值設定裝置8b把第一組合裝置11-1通知給它的加權值的倒數(shù)輸出到(對應于逆運算裝置的)乘法裝置9b-1至9b-n。
乘法裝置9a-1至9a-n中的每一個都被設置在一個分支上，并把加權值設定裝置8a輸出的加權值與在該分支上的信號相乘。乘法裝置9b-1至9b-n中的每一個都被設置在一個分支上，并執(zhí)行逆運算，其方法是把加權值設定裝置8b輸出的加權值的倒數(shù)與在該分支上的信號相乘。
第二組合裝置11-2在第一組合裝置11-1通知給它的加權值的基礎上生成一個組合的信號。第一和第二組合裝置11-1和11-2將使用相同的組合方法。
如上所述，為了補償偏差，第一組合裝置11-1將它所使用的組合方法(組合加權值)通知加權值設定裝置8a和8b以及第二組合裝置11-2。這使得有可能靈活地處理任何組合方法。
將加權值設定裝置8a以及乘法裝置9a-1至9a-n設置到接收裝置7-1至7-n的輸入級，可以獲得相同的效果。在這種情況下，將對射頻信號進行乘法過程。
現(xiàn)在，將說明第五實施例，圖6是一份圖，說明本發(fā)明的第五實施例。在第五實施例中，將圖5所示的第四實施例應用于發(fā)送系統(tǒng)陣列天線系統(tǒng)。其基本結構和操作相同于第四實施例，因此其說明從略。
現(xiàn)在，將說明第一和第二組合裝置11-1和11-2。圖7是一份圖，說明第一和第二組合裝置11-1和11-2的結構。
加權值計算裝置11a-1對準備送往加權乘法裝置11b-1的加權值進行計算，使得組合的輸出將大于或等于一定的電平。加權乘法裝置11b-1將由加權值計算裝置11a-1給出的加權值與信號Xn(t)相乘。加法裝置11c-1對由加權乘法裝置11b-1計算出來的信號進行相加，并將其結果輸出到補償值計算裝置12中的減法運算裝置12a。
加權值接收裝置11a-2從加權值計算裝置11a-1接收加權值。加權乘法裝置11b-2將由加權值接收裝置11a-2給出的加權值與信號Zn(t)相乘。加法裝置11c-2對由加權乘法裝置11b-2計算出來的信號進行相加，并將其結果輸出到補償值計算裝置12中的減法運算裝置12a。
現(xiàn)在將說明更新加權值的步驟。與各天線分支相應的信號X1(t)至XN(t)輸入第一組合裝置11-1，其定義如下X1(t)＝A1(t)·exp[jα1(t)] …(6-1)X2(t)＝A2(t)·exp[jα2(t)] …(6-2)XN(t)＝AN(t)·exp[jαN(t)] …(6-n)其中，A1(t)至AN(t)分別是在各傳輸路徑上的幅度，α1(t)至αN(t)分別是在各傳輸路徑上的相位，并且N是分支數(shù)。
現(xiàn)在，以X1(t)為參照，按照以下方程式進行計算Y1n(t)＝Xn(t)·X*1(t)＝AN(t)·A1(t)·exp[j(αN(t)-α1(t))] …(7)其中，n表示第n個分支。對應于第n個分支的相位項被表示為φn(t)＝arg(Y1n(t))＝αn(t)-α1(t) …(8)加權計算裝置11a-1通過使用方程式(8)來計算對應于每一條傳輸路徑的相位值，如方程式(9)所示，并將其輸出。
βn(t)＝exp[-jφn(t)]…(9)這個相位旋轉角被賦予每一個分支，并且由加法裝置11c-1按照下列方程式對各傳輸路徑上的信號進行組合G(t)=Σn=1NXn(t)·βn(t)···(10)]]>這個有關組合加權值的信息被送往加權值接收裝置11a-2。加權值接收裝置11a-2向加權值乘法裝置11b-2給出相同的組合加權值。加權值乘法裝置11b-2將組合加權值乘以已經出現(xiàn)偏差的每一個分支上的信號。加法裝置11c-2對從加權值乘法裝置11b-2輸出的信號加以組合。這個信息也被送往加權值設定裝置8a和8b，并進行相同或相反的運算。
現(xiàn)在，將說明第一和第二組合裝置11-1和11-2的第一修改方案。圖8是一份圖，說明第一和第二組合裝置11-1和11-2的第一修改方案的結構。在第一修改方案中，假定任意用戶信號的到達角度為已知。
可以容易地實現(xiàn)主要用于下行鏈路的波束成形。通常按照如下方式來進行下行鏈路的波束成形。從上行鏈路中的用戶信號來估計到達角度。這樣來確定形成下行鏈路的波形的加權值，使得波束將沿著該方向被發(fā)送。用于下行鏈路的這個方向為基站所知。
加權值計算裝置11a-1根據(jù)涉及到達角度的信息來計算方程式(11)所示的加權值，并向加權乘法裝置11b-1給出該加權值。
W(t)＝[1，exp(-jkdsinθ(t)，exp(-jk2dsinθ(t)，…，exp(-jk(N-1)dsinθ(t)] …(11)其中，K為2π/λ(λ為下行鏈路的自由空間波長)，d為各天線之間的間隔，θ(t)為任意用戶信號的到達角度，以及N為天線的數(shù)量。
有關組合加權值的這個信息被送往加權值接收裝置11a-2。加權值接收裝置11a-2向加權乘法裝置11b-2給出相同的組合加權值。加權乘法裝置11b-2將此組合加權值乘以已經出現(xiàn)偏差的每一個分支上的信號。加法裝置11c-2對從加權乘法裝置11b-2輸出的信號加以組合。這個信息也被送往加權值設定裝置8a和8b，并進行相同或相反的運算。
這將使來自第一和第二組合裝置11-1和11-2的組合輸出保持高電平，并且減法運算裝置12a通過使用這些信號來計算誤差信號。因此，與使用固定組合方法的系統(tǒng)相比，可以更可靠地補償幅度和相位偏差。
現(xiàn)在，將說明第一和第二組合裝置11-1和11-2的第二修改方案。圖9是一份圖，說明第一和第二組合裝置11-1和11-2的第二修改方案的結構。組合處理裝置111-1至111-n用不同方法來對信號Xn(t)進行組合。
組合處理裝置112-1至112-n分別對應于組合處理裝置111-1至111-n的各組合處理模塊，并對信號Zn(t)進行組合。
選擇器111a從組合處理裝置111-1至111-n輸出的組合信號中選擇例如具有最高電平的一個信號，并將其輸出到減法運算裝置12a。而且，選擇器111a將這個信息通知選擇器112a，以及加權值設定裝置8a和8b。
選擇器112a基于已給出的信息，從組合處理裝置112-1至112-n中選擇一個與從組合處理裝置111-1至111-n中所選擇的組合處理裝置相對應(相同)的一個組合處理模塊，并將該模塊輸出的一個組合信號送往減法運算裝置12a。
其結果是，可以從多個組合處理中選擇任何組合輸出，由此導致更加靈活的組合處理。
現(xiàn)在，將說明第一和第二組合裝置11-1和11-2的第三修改方案。圖10是說明第一和第二組合裝置11-1和11-2的第三修改方案的結構。組合處理裝置111和112都是組合電路，多個信號被輸入到該電路，從該電路輸出，并且將采用快速傅里葉變換(FFT)、巴特勒矩陣等等。
選擇器111a從組合處理裝置111輸出的多個組合信號中選擇例如具有最高電平的一個信號，并將其輸出到減法運算裝置12a。而且，選擇器111a將這個信息通知選擇器112a以及加權值設定裝置8a和8b。
選擇器112a基于已給出的信息，從組合處理裝置112輸出的多個組合信號中，選擇與組合處理裝置111相對應的一個組合信號，并將其送往減法運算裝置12a。
其結果是，可以從多個組合處理中選擇任何組合的輸出，由此導致更加靈活的組合處理。
現(xiàn)在，將說明第一和第二組合裝置11-1和11-2的第四修改方案。圖11是說明第一和第二組合裝置11-1和11-2的第四修改方案的結構。在第四修改方案中，第一組合裝置11-1的結構基于如圖10所示的第三修改方案，并且第二組合裝置11-2的結構是基于如圖8所示的第一修改方案。
使用這種方法可以使電路簡化，還可以使用圖9或圖10所示的方法，并將獲得相同的效果。
現(xiàn)在，將說明偏差補償單元10的第六實施例。圖12是一份圖，說明本發(fā)明的第六實施例。圖中示出了一個具有內置式偏差補償單元10的上行鏈路(接收系統(tǒng))陣列天線系統(tǒng)。上述的相同裝置將用相同的號碼加以標記，并且其說明從略。
第六實施例不同于圖5所示的第四實施例之處在于，乘法裝置9b-1至9b-n被設置在分支裝置14c的后面。其結果是，第二組合裝置11-2不必使用如同第一組合裝置11-1那樣的組合方法。在這種情況下，僅需要一個用相同相位及相等幅度進行組合的簡單的電路。而且，第一組合裝置11-1不需要向第二組合裝置11-2給出信息。
將加權值設定裝置8a以及乘法裝置9a-1至9a-n設置到接收裝置7-1至7-n的輸入級，可以獲得相同的效果。在這種情況下，將對射頻信號進行一次乘法運算。
現(xiàn)在，將說明偏差補償單元10的第七實施例。圖13和14這兩份圖說明本發(fā)明的第七實施例。圖中示出了一個具有內置式偏差補償單元10的上行鏈路(接收系統(tǒng))陣列天線系統(tǒng)。上述的相同裝置將用相同的號碼加以標記，并且其說明從略。
定向耦合器14a-1至14a-n被分別地設置在接收裝置7-1至7-n的前面。通過第一組合裝置11-1以及補償值計算裝置12來計算針對已經出現(xiàn)在信號中的偏差的補償值，并且連續(xù)地更新待送往補償裝置13的加權值。
而且，延遲裝置15-1至15-n被設置在分支裝置14b的后面。在每一個分支上，信號通過主線上的延遲裝置15-1至15-n。乘法裝置9b-1至9b-n將這個信號乘以與被送到補償裝置13的加權值相同的加權值，以補償幅度偏差和相位偏差。
使用這種分支方法來處理信號，以及使用一個簡單的電路，如同第二組合裝置11-2那樣用相同相位和相等幅度對信號加以組合，將使加權值設定裝置8b成為不必要。在這種情況下，不可能將定向耦合器14a-1至14a-n分別設置在接收裝置7-1至7-n的輸出級。
現(xiàn)在，將說明偏差補償單元10的第八實施例，圖15是一份圖，說明本發(fā)明的第八實施例。在第八實施例中，將示于圖12的第六實施例應用于發(fā)送系統(tǒng)陣列天線系統(tǒng)。其基本結構和操作相同于第六實施例，因此其說明從略。
現(xiàn)在，將說明偏差補償單元10的第九實施例，圖16和圖17這兩份圖說明本發(fā)明的第九實施例。圖中示出了一個具有內置式偏差補償單元10的上行鏈路(接收系統(tǒng))陣列天線系統(tǒng)。上述的相同裝置將用相同的號碼加以標記，并且其說明從略。
從各定向耦合器14a-1至14a-n中分接出沒有發(fā)生偏差的信號。這些信號被輸入到具有多種組合方法的第一組合裝置11-1，例如圖9或10所示那樣。多個補償控制部分20-1至20-n都具有相同的功能并且被這樣設置，使得它們對應于第一組合裝置111-1中的一個選擇器的輸出。從分支裝置14b分接出來的信號也被輸入到補償控制部分20-1至20-n。
從補償控制部分20-1至20-n中的補償值計算裝置12輸出的信號被輸入到補償值控制裝置30。最后，補償值控制裝置30通過執(zhí)行一個處理過程，例如將來自補償控制部分20-1至20-n的各補償值加以平均，來計算出對應于每一個分支的、用于偏差補償?shù)囊粋€數(shù)值，并將這些平均值輸出到乘法裝置9b-1至9b-n。
通過延遲裝置15-1至15-n對沿著各主線輸入到乘法裝置9b-1至9b-n的信號進行延遲，使得這些延遲對應于由補償控制部分20-1至20-n以及補償值控制裝置30的處理所產生的延遲。
其結果是，與使用單一補償值的補償方法相比，可靠性得以提高。這就是說，可以更精確地對偏差進行補償。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的偏差補償單元10通過使用在信號沒有發(fā)生偏差的每個傳輸路徑上的一個組合的信號作為一個參考信號進行連續(xù)的處理，來計算一個補償值，并補償幅度偏差和相位偏差。
其結果是，不需要專用的導頻信號以及用以產生該信號的單元，并且能夠實時處理動態(tài)偏差。而且，通過使用已對其偏差進行補償?shù)男盘杹磉M行自適應處理，使得可靠性得以提高，并且對上行和下行鏈路來說，都能實現(xiàn)有效的波束成形。
因此，根據(jù)本發(fā)明的偏差補償單元10，對于在數(shù)字區(qū)域中使用了多波束天線或自適應陣列天線的蜂窩移動通信系統(tǒng)，在無線基站配置方面有很大作用。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的偏差補償單元計算一個用于補償偏差的補償值，該計算基于通過組合沒有發(fā)生偏差的不同傳輸路徑上的信號而產生的第一組合信號、通過組合已經發(fā)生偏差的不同傳輸路徑上的信號而產生的第二組合信號，以及沒有發(fā)生偏差或已經發(fā)生偏差的每一條傳輸路徑上的信號，并在此補償值的基礎上對偏差進行補償。其結果是，幅度偏差和相位偏差得以有效地補償，同時，系統(tǒng)可靠性和通信質量得以提高。
以上所述應被看作僅是用于說明本發(fā)明的原理。此外，由于專業(yè)人士可以很容易地對它作出各種修改和變更，因而本發(fā)明并不局限于這里所展示和描述的具體結構和應用的范圍，所有適當?shù)男薷暮偷韧薷亩伎梢员徽J為是屬于所附權利要求及等同所述的本發(fā)明的范圍內。
權利要求
1.一種偏差補償單元，用于補償在經由多個傳輸路徑來傳輸信號的情況下會發(fā)生的幅度偏差和相位偏差中至少一種偏差，該單元包括第一組合裝置，通過對不同傳輸路徑上還沒有發(fā)生偏差的的信號進行組合，來產生第一組合信號；第二組合裝置，通過對不同傳輸路徑上已經發(fā)生偏差的的信號進行組合，來產生第二組合信號；補償值計算裝置，基于第一組合信號、第二組合信號，以及不同傳輸路徑上沒有發(fā)生偏差或已經發(fā)生偏差的信號，計算補償值，以補償相應傳輸路徑上的偏差；以及補償裝置，根據(jù)補償值對偏差進行動態(tài)地補償。
2.根據(jù)權利要求1所述的偏差補償單元，其中，第一組合裝置和第二組合裝置執(zhí)行用相等幅度和相同相位對信號進行組合的過程。
3.根據(jù)權利要求1所述的偏差補償單元，其中，第二組合裝置通過使用與第一組合裝置所使用的加權值相同的組合加權值，來進行組合過程。
4.根據(jù)權利要求1所述的偏差補償單元，其中，補償裝置通過使用補償值對在沒有發(fā)生偏差的每一條傳輸路徑上的信號進行一次運算過程來補償偏差。
5.根據(jù)權利要求1所述的偏差補償單元，其中，補償裝置通過使用補償值對在已經發(fā)生偏差的每一條傳輸路徑上的信號進行一次運算過程來補償偏差。
6.根據(jù)權利要求1所述的偏差補償單元，在每一條傳輸路徑上還包括乘法裝置，通過將信號乘以一個加權值，向該信號賦予任意的幅度和相位移；以及逆運算裝置，用以進行乘法裝置所進行的乘法運算的逆運算。
7.根據(jù)權利要求1所述的偏差補償單元，其中，第一組合裝置這樣來更新組合加權值，使得對沒有發(fā)生偏差的不同傳輸路徑上的信號進行組合所獲得的輸出將高于或等于一定的電平。
8.根據(jù)權利要求7所述的偏差補償單元，其中，乘法裝置將信號乘以高于或等于一定電平的一個組合加權值。
9.根據(jù)權利要求7所述的偏差補償單元，其中，第二組合裝置通過使用高于或等于一定電平的組合加權值，對已經發(fā)生偏差的不同傳輸路徑上的信號進行組合。
10.根據(jù)權利要求1所述的偏差補償單元，其中，第一組合裝置包括具有不同組合方法的多個組合電路，并從多個組合電路的輸出中選擇其中之一。
11.根據(jù)權利要求10所述的偏差補償單元，其中，乘法裝置將信號乘以被選定的組合電路所使用的一個加權值。
12.根據(jù)權利要求10所述的偏差補償單元，其中，第二組合裝置包括具有不同組合方法的多個組合電路，并從中選擇一個組合電路，它執(zhí)行與由第一組合裝置選定的組合電路所執(zhí)行的處理過程相同的處理過程。
13.根據(jù)權利要求1所述的偏差補償單元，其中，第一組合裝置包括一個組合電路，向該電路輸入多個信號，并從該電路輸出多個信號，以及從中選擇一個輸出信號。
14.根據(jù)權利要求13所述的偏差補償單元，其中，乘法裝置將信號乘以對應于被選定的輸出的一個加權值。
15.根據(jù)權利要求13所述的偏差補償單元，其中，第二組合裝置包括一個組合電路，向該電路輸入多個信號，并從該電路輸出多個信號，以及選擇與第一組合裝置所選擇的輸出相同的輸出。
16.根據(jù)權利要求1所述的偏差補償單元，還包括多個補償控制部分，每一個部分都包括補償值計算裝置以及通過使用多個補償值對偏差進行補償?shù)难a償裝置。
17.根據(jù)權利要求1所述的偏差補償單元，其中，補償值計算裝置通過連續(xù)處理來更新加權值。
18.根據(jù)權利要求1所述的偏差補償單元，還包括變頻裝置，為用于計算補償值等運算的信號確立頻帶。
全文摘要
一種偏差補償單元,可以有效地對幅度偏差和相位偏差進行補償,以提高系統(tǒng)可靠性和通信質量。第一組合裝置(11－1),通過對沒有發(fā)生偏差的不同傳輸路徑上的信號(Xn(t))進行組合,產生第一組合信號(r(t))。第二組合裝置(11－2),通過對已經發(fā)生偏差的不同傳輸路徑上的信號(Zn(t))進行組合,產生第二組合信號(Y(t))。補償值計算裝置(12),基于第一組合信號(r(t))、第二組合信號(Y(t)),以及沒有發(fā)生偏差或已經發(fā)生偏差的不同傳輸路徑上的信號(Un(t)),計算補償值(Wn(t)),以補償相應傳輸路徑上的偏差。補償裝置(13)根據(jù)補償值(Wn(t))對偏差進行動態(tài)地補償。
文檔編號H04B7/06GK1373915SQ99816930
公開日2002年10月9日 申請日期1999年10月28日 優(yōu)先權日1999年10月28日
發(fā)明者小早川周磁 申請人:富士通株式會社