[發(fā)明專利]波束形成方法和裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 00805588.2
• 申請日: 2000-03-24
• 公開（公告）號: CN1346525A
• 公開（公告）日: 2002-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 厄恩斯特·伯奈克;克勞斯·休爾
• 申請（專利權(quán)）人: 諾基亞網(wǎng)絡(luò)有限公司
• 主分類號: H01Q25/00
• 分類號: H01Q25/00;H01Q3/26
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 李德山

本發(fā)明涉及自適應(yīng)天線陣列的波束形成方法，所述自適應(yīng)天線陣列包括頻率雙工系統(tǒng)的下行鏈路中的幾個天線單元，其中根據(jù)上行鏈路的方向信息，確定用于下行鏈路傳輸?shù)奶炀€單元的天線權(quán)重。

此外，本發(fā)明還涉及用于自適應(yīng)天線陣列的波束形成裝置，所述自適應(yīng)天線陣列包括頻率雙工系統(tǒng)的下行鏈路中的幾個天線單元，所述裝置包括根據(jù)上行鏈路的方向信息，確定用于下行鏈路傳輸?shù)奶炀€單元的天線權(quán)重的信號處理部件。

以電子學(xué)方法改進(jìn)由幾個單獨(dú)天線組成的陣列天線的方向特性，以使所述陣列天線以最佳方式自適應(yīng)于相應(yīng)的信道狀況已為人們所知。自適應(yīng)天線最初用在雷達(dá)技術(shù)中，但是自適應(yīng)天線在移動通信系統(tǒng)中的應(yīng)用也研究了相當(dāng)長的一段時間了。自適應(yīng)天線的使用可降低定向接收引起的接收干擾，降低定向傳輸產(chǎn)生的干擾，降低移動無線電信道的時間離散，從而降低決定性地共同確定誤碼率的符號間干擾。

這些改進(jìn)可用于增大容量，提高頻譜效率，降低天線陣列增益所需的傳輸功率，提高傳輸質(zhì)量(降低誤碼率)，增大數(shù)據(jù)速率，并擴(kuò)展作用范圍。????

雖然不能同時利用所有這些優(yōu)點(diǎn)，但是在所有情況下，仍然能夠?qū)崿F(xiàn)上面提及的某些改進(jìn)。從而，對于更高效地利用可用頻譜，同時在相同的頻帶和相同數(shù)目的基站的情況下，增大容量，從而增大小區(qū)中可能的用戶數(shù)目來說，借助自適應(yīng)天線是必不可少的。

一般說來，一方面，移動蜂窩無線通信網(wǎng)在干擾方面，即同一無線電信道的空間使用方面受到限制，另一方面，頻譜效率受公用信道干擾的限制。無線電信道由其頻率和/或其時隙(在時間多路復(fù)用-TDMA-時分多址訪問中)或者其代碼(在代碼多路復(fù)用-CDMA-碼分多址訪問中)確定。在TDMA和FDMA(頻分多址訪問)系統(tǒng)中，為了使同一個無線電信道支持一個以上的用戶，提出了基于空間可分性和上行鏈路(移動站發(fā)射，基站接收)中的選擇性方向接收，以及下行鏈路(基站發(fā)射，移動站接收)中用戶信號的選擇性方向發(fā)射的方法(所謂的SDMA-空分多址訪問系統(tǒng))。CDMA系統(tǒng)中的選擇性方向發(fā)射/接收還可用于增大同一頻率下，可能的用戶數(shù)目，從而提高頻譜效率和移動蜂窩無線電系統(tǒng)的容量。從而，在干擾保持不變的情況下，增大了基站通過線性自適應(yīng)天線陣列可檢測的，并可在下行鏈路中提供的通信信道上的用戶的可能數(shù)目。

借助公用信道干擾抑制，劃分單獨(dú)用戶的信號，并檢測所述信號的基本方法已知有三種：(1)以天線陣列的空間結(jié)構(gòu)的知識為基礎(chǔ)的方法(所謂的空間比較法)，參見R.Roy和R.Kailrath，“ESPRIT-Estimation?ofSignal?Parameters?via?Rotational?Invariance?Techniques”，IEEE?Trans.Acoust.，Speech?and?Signal?Processing，Vol.37，1989年7月，pp.984-995；(2)以已知信號時序的知識為基礎(chǔ)的方法(所謂的時序比較法)，參見S.Ratnavel，A.Paulraj和A.B.Constantinides，“MMSE?Space-TimeEqualization?for?GSM?Cellular?Systems”，Proc.IEEE，VehicularTechnology?Conference，1996，VTC96，Atlanta，Georgia，pp.331-335；和(3)把已知的結(jié)構(gòu)信號特性用于信號劃分和檢測的所謂的“盲(blind)”方法，參見A-J.van?der?Veen，S.Talwar，A.Paulraj，“A?SubspaceApproach?to?Blind?Space-Time?Signal?Processing?for?WirelessCommunication?Systems”，IEEE?Transactions?on?Signal?Processing，Vol.45，No.1，1997年1月，pp.173-190。

基于移動無線電信道的不同估計的各種方法被應(yīng)用于下行鏈路。原則上，移動站的信號的入射方向(例如參見，US-5515378A或者EP-755090A)，或者空間協(xié)方差矩陣(空間相關(guān)矩陣)被用于波束形成(參見US5634199A)。