[发明专利]自适应阵列无线通信设备及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及具有由多个天线元件配置的阵列天线的自适应阵列无线通信设备及其方法。

背景技术

作为具有由多个天线元件配置的阵列天线的自适应阵列无线通信设备，提出了多个设备(例如，见专利文献1至3)。

例如，专利文献1的通信设备在应用自适应阵列时，通过使用配置阵列的所有阵列元件来计算阵列权重，并将阵列权重应用于所有元件。

此外，专利文献2和3的通信设备根据每个阵列元件的接收功率的顺序(order)和/或阵列元件的相关值的顺序来选择所有阵列元件的一部分，并在此之后通过所选阵列元件发送和接收信号。

专利文献1：日本专利公开(A)No.11-504159

专利文献2：日本专利公开(A)No.10-154952

专利文献3：日本专利公开(A)No.2004-289407

发明内容

本发明要解决的问题

然而，专利文献1至3中所公开的通信设备具有以下缺点。

在专利文献1中公开的通信设备中，由于实际环境中的衰落和阵列元件的设置位置，不同阵列元件的接收电平对于特定用户来说是不同的。因此，在使用具有低接收电平的阵列元件时，这些天线元件甚至仅对于信号质量有微小的改进。随着处理量增加，收敛速度变慢。

此外，对于处理量，尽管取决于自适应算法，但是通常，当元件个数为N时，处理量与N**2(**指示幂)成正比。例如，当N＝8时，处理量与8**2＝64成正比。此外，对于收敛速度，尽管取决于自适应算法，但是通常，收敛速度与N的倍数成正比。例如，当N＝8时，必须执行至少16次(2乘以8)的重复运算。此外，同样地，有时16或更多的接收采样非常必要。

如在该专利文献1中所示，当通过使用配置了阵列的所有阵列元件计算阵列权重、并向所有元件应用阵列权重时，当元件个数很大时，处理量也很大，并且收敛变慢。此外，为了实际完成该处理量，需要大量DSP。功耗也变大。

此外，由于利用了所有阵列元件，所以需要无方向性阵列元件，从而所有阵列元件可以接收随机出现在所有方向上的用户信号，因而不再能显示出方向性阵列元件的优点。因此，传送/接收所覆盖的距离变小。

此外，在专利文献2和3中公开的通信设备根据接收功率的顺序和/或相关值的顺序(从最小一个开始)来选择天线，但是该天线选择方法存在不能完全应对复杂环境的问题。

例如，在仅有期望信号的环境中，可以根据接收功率的顺序和/或相关值的顺序(从最小一个开始)来正确地选择阵列元件。然而，在还存在干扰信号的环境中，接收功率还包括干扰信号的分量。因此，即使在接收功率最大时，也不知道该功率是期望信号的功率还是干扰信号的功率，所以存在将会失去接收功率的顺序的意义、并且不能够正确地选择天线阵列的可能性。

此外，对于相关值的顺序(从最小一个开始)，由于存在干扰分量，所以干扰信号影响了相关值，并且不能正确地选择阵列元件。此外，即使在通过同时使用接收功率的顺序和相关值的顺序来选择阵列元件时，干扰分量也会影响功率值和相关值自身，因而失去了清楚的含义，不能正确地选择阵列元件。

此外，在信号传送环境中出现了大量用户信号、大量多路径信号和大量干扰信号、特别是未知干扰信号的复杂情况下，即使假设可以测量和计算期望信号的功率和清楚定义的相关值，通过功率值和相关值来确定适合的选择标准自身也会变得非常困难。

例如，如果通过使用消除干扰信号的标准来选择阵列元件，则存在将会选择具有期望信号的低接收电平的阵列元件的可能性。

相反，当通过使用能够最大限度地接收期望信号的标准来选择阵列元件时，存在干扰消除效果变差的可能性。

接下来，在选择了天线之后，所选天线元件固定。因此，当信号条件随传送/接收的另一方而改变时(例如，当移动站的用户高速移动时)，不能够再跟踪另一方，不能很好地执行传送/接收，有时不可能进行传送/接收本身。

此外，在专利文献2和3中公开的通信设备中，需要处理每个天线的功率和天线自身之间的相关值的计算。

具体地，当计算天线之间的相关值时，例如当存在八根天线时，必须进行相关性的(8*7)/2＝28次计算。假设对于单个相关性运算必须进行16次复数乘法运算，则必须进行28*16＝448次复数乘法运算。当利用所有元件时，这已经超出了处理量。