CN1488204A - 移动体通信装置 - Google Patents

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Abstract

一种光学用户系统包括：具有多个天线振子的自适应天线，能够通过控制各天线振子上的加权来辐射适应无线电波环境的波束；位置估算器，用于估算移动体的位置；波束复用器，用于对通过天线振子从移动体接收的信号加权的同时将波束复用；以及加权系数产生器，用于根据位置估算器估算的移动体的位置，为不同于移动体方位的方位给出初始权，作为形成零值的权，并且校正适应无线电波环境的加权系数，从而缩短收敛所需的时间。

Description

移动体通信装置
技术领域
本发明涉及移动体通信装置，更具体地说，涉及能够在遇到来自移动体的断续通信会话的移动通信、如分组通信中提供极佳通信质量的移动体通信装置。
背景技术
根据一般的移动无线电通信技术，已经实现了具有无线电小区或(小区)的无线接入系统，通过该系统，基站能够在该基站周围定义的区域内通信，无线接入系统容纳多个移动终端。通过使用不同频率和为了再用频率而在相邻小区间使用扩频码，从而提高无线接入系统的总通信容量。
在日本公开特许公报7-87011中公开了在传统移动通信中采用自适应天线的无线电通信系统的一个例子。附图中的图1表示在以上特许公报中公开的无线电通信系统的天线装置中、从基站辐射的波束图案。如图1所示，在方向性控制下，在所需方向上产生预定的窄角度波束，以便覆盖所有方位。在以上特许公报中公开的无线电通信系统检查正在通信的移动体(本说明书中也称作“终端站”)移动时出现的接收电功率的强度变化，并且在方向性控制下使其自身适应移动体的移动。
日本公开特许公报2000-22618公开了一种无线接入系统中的基站，它根据移动终端的位置信息来改变天线方向和波束角度，从而使无线电链路之间的干扰减至最小，并且增加基站小区可容纳的移动终端的数量。虽然日本公开特许公报7-87011和2000-22618中公开的系统预测位置并且控制波束方向和波束宽度，但它们选择预定波束特性的波束，而不自适应地控制波束特性，以便通过使其自身适应无线电波环境而在给定干扰信号的方向上形成零值。
发明的公开
本发明的一个目的是提供一种移动体通信装置，它能够通过使自适应天线的波束方向性适应遇到来自移动体的断续通信会话的移动通信、如分组通信中的移动体，从而提供极佳的通信质量。
根据解决以上问题的本申请的第一发明，提供一种移动体通信装置，它包括：具有多个天线振子的自适应天线，用于控制天线振子上的加权从而辐射适应无线电波环境的波束；位置估算器，用于估算移动体的位置；波束组合器，用于对通过天线振子从移动体接收的信号进行加权并组合波束；以及加权系数产生器，用于校正适应无线电波环境的加权系数，它根据位置估算器估算的移动体的位置，给出初始权作为在不同于移动体的方位上形成零值的权，从而减小收敛所需的时间。
通过以上配置，根据位置估算器已估算的移动体的位置，给出初始权作为在不同于移动体的方位上形成零值的权，并且校正了适应无线电波环境的加权系数。即使在比如分组通信中从移动体进行断续通信会话时，通过使自适应天线的波束方向性适应与之通信的终端站，并且为充当干扰源的其它移动体形成零值，也能够获得极佳的通信质量。
根据本申请的第二发明，在根据第一发明的移动体通信装置中，位置估算器具有速度估算器，为速度估算器提供通过天线振子从移动体接收的信号，速度估算器根据与预定导频信号分量的参考值之间的相移来估算移动体的速度。
通过以上配置，由于即使移动体在进行断续通信会话时也可以估算移动体的速度，因此有可能根据终端站的位置执行自适应波束控制过程，以便使正在处理的终端站的信噪比/信干比最大并使对于其它终端站的干扰最小。
根据本申请的第三发明，在根据第一发明的移动体通信装置中，位置估算器具有速度估算器，用于根据从波束组合器输出的导频信号的变化，估算移动体的速度。
通过以上配置，由于即使在移动体进行断续通信会话时，也可以估算移动体的速度，因此有可能根据终端站的位置执行自适应波束控制过程，以便使正在处理的终端站的信噪比/信干比最大并使对于其它终端站的干扰最小。
根据本申请的第四发明，根据第一到第三发明中任一个的移动体通信装置还包括权校正器，用于通过移动体移动的速度和移动体移动的方向的估算值来校正权。
通过以上配置，即使当终端站移动时以及当终端站进行断续通信会话、如分组通信时，也可以执行在短时间内能够收敛的自适应控制过程。
根据本申请的第五发明，提供一种包括根据第一到第四发明中任一个的移动体通信装置的移动体通信系统，其中，位置估算器具有距离预测器，发射电功率控制器用于根据预测距离控制发射电功率；以及安装在移动体上的发射电功率控制器，用于向移动体发送预测距离并且根据预测距离来控制移动体的发射电功率。
通过以上配置，自基站和移动体之间的无线电链路初始建立开始，可以适当设置发射电功率，减少获得最佳发射电功率所需的时间，并且为高速移动体提供最佳通信环境。
附图简介
图1是说明先有技术中公开的无线电通信系统的天线装置中、从基站辐射的波束图案的示意图；
图2是说明根据本发明的移动体通信装置的配置及其操作的示意图；
图3是说明根据本发明的移动体通信装置中的位置估算器的配置和操作的示意图；
图4是说明根据本发明的移动体通信装置中使用的另一位置估算器的配置和操作的示意图；以及
图5是说明根据本发明的另一移动体通信装置的配置和操作的示意图。
实施本发明的最佳方式
以下参考附图描述根据本发明的实施例的移动体通信装置。
图2是说明根据本发明的移动体通信装置的配置及其操作的示意图。如图2所示，根据本发明的移动体通信装置包括：自适应天线，它具有多个天线振子101到10N，以便控制天线振子101到10N上的加权，从而辐射适应无线电波环境的波束；位置估算器601，用于估算移动体的位置；波束组合器401，用于对通过天线振子101到10N从移动体接收的信号加权并组合各波束；以及加权系数产生器501，用于校正适应无线电波环境的加权系数，根据位置估算器601已估算的移动体的位置，给出初始权作为在不同于移动体的方位上形成零值的权。
图2所示的移动体通信装置还具有收发信机201到20N，用于将从移动体接收的信号转换成具有预定频率的信号；以及解扩器301到30N，用于解调已转换为具有预定频率的信号的接收信号。天线振子101到10N接收的信号经由各个收发信机201到20N提供到相应的解扩器301到30N。
然后，将各个解扩器301到30N解调的接收信号提供给波束组合器401、加权系数产生器501以及位置估算器601。
波束组合器401根据系数产生器501输出的加权系数，对各个天线振子101到10N所接收的并通过各个解扩器301到30N解调的信号加权，并且将加权信号组合成所需的接收自适应波束图。
各个解扩器301到30N解调的接收信号、从波束组合器401输出的波束、参考信号701以及从位置估算器601输出的估算位置都提供给加权系数产生器501，加权系数产生器501计算表示参考信号701和波束组合器401输出的波束之间误差的误差信号，并且将误差信号乘以各个解扩器301到30N解调的接收信号，从而计算加权系数。加权系数产生器501还将加权系数乘以取决于估算位置的校正系数，从而产生要输出到波束组合器401的已适应无线电波环境的加权系数，这给出初始权作为在不同于移动体的方位上形成零值的权。这样产生的加权系数用于减少收敛所需的时间。
以下参考附图描述位置估算器601的实施例。图3表示位置估算器601的实施例的配置和操作。
如图3所示，位置估算器601包括：速度估算器611到61N，用于接收由各个解扩器301到30N解调的接收信号并估算终端站的当前速度；速度存储器621到62N，用于接收从速度估算器611到61N输入的估算速度并存储终端站过去的速度；方位存储器630，用于接收由各个解扩器301到30N解调的接收信号，计算终端站的方位并且存储终端站的当前和过去的方位；以及位置预测器640，用于接收从速度估算器611到61N、速度存储器621到62N以及方位存储器630输出的信号。
由于位置估算器601具有速度估算器611到61N，因此它可估算移动体的移动速度。因此，即使在移动体进行断续通信会话时，也可能根据终端站的位置执行自适应波束控制过程，以便使信噪比/信干比最大并使对其它终端站的干扰最小。
来自相应解扩器301到30N的接收信号提供给速度估算器611到61N，速度估算器611到61N根据导频信号660与参考值之间的相移来计算终端站的速度。信号估算器611到61N输出的信号提供给相应的速度存储器621到62N以及位置预测器640。
根据由天线振子101到10N接收并且由解扩器301到30N解调的信号之间的相关过程所产生的固有值，方位存储器630计算接收信号到达的方位。
速度估算器611到61N、速度存储器621到62N以及方位存储器630输出的信号提供给位置预测器640，位置预测器640根据速度的变化和方位的变化来估算终端站将要移动到的未来位置。
下面描述图3中所示的位置估算器601的操作。
本领域中众所周知，当终端站处于运动中时，从移动体辐射的无线电波受到多普勒效应的影响。因此，天线振子101到10N接收的信号包含由多普勒效应导致的附加相移。可以通过提取多普勒量来估算终端站的速度。
具体地说，假定在时间t(0)导频信号的各比特的相位由θ(0)表示，在时间t(1)导频信号的各比特的相位由θ(1)表示，依此类推，并且计算两个时间之间的相移Δθ。在示例中，时间t(0)和时间t(1)之间的相移Δθ表示为Δθ＝θ(1)-θ(0)。根据多普勒频率和角速度之间的关系以及多普勒频率和终端站速度之间的关系，通过以下公式计算速度V：
         V＝f*λ其中λ为波长，f为多普勒频率，f＝(Δθ/Δt)2π以及Δt＝t(1)-t(0)。
根据假定的终端站速度来选择Δt。例如，如果移动体通信装置采用CDMA系统，则Δt从最短编码调制的一个码片、一个时隙或一帧中选择。根据移动体的速度变化，可选择一种类型或不同类型之间可以切换。然后，位置预测器640对速度估算器611到61N为各个从天线振子101到10N接收的信号计算的估算速度取平均值。估算速度可被平均为简单的相加平均值或者按天线振子接收的信号的强度进行加权的加权平均值。
根据天线振子101到10N接收的信号之间的相关过程(相关矩阵的固有值的分析，所谓的MUSIC过程)，方位存储器630计算接收信号到达的方位，并存储所计算的方位。所计算的方位和所存储方位的按时间顺序的数据提供给位置预测器640。
根据预定时间(Δt)内估算速度的变化和终端站移动的方位，以及根据速度性质的正或负和方位的按时序的数据，位置预测器640计算加速度并且使用包括加速度、速度和移动方位的三个参数来估算终端站将会移动到的位置。为了使方向性适应终端站会移动到的估算位置(方向)，用于组合目前产生的光束的加权系数乘以校正系数(例如，exp(-Δθd)，其中-Δθd表示当前方位与估算方位之差)。如果不同于正在处理的终端站的终端站充当强干扰源，则计算加权系数以给出限制条件，使得当前产生的波束图在作为强干扰源的终端站将要移至的估算位置上会具有新零值，并具有用于正在处理的终端站的方向性。
在此情况下，加权系数简单地乘以exp(-Δθd)会移动零点并且无法产生最佳加权系数。在很多文献中已知为给出限制条件而计算加权系数的过程。
由于根据本发明的移动通信装置估计终端站将会移动到的位置，所以即使比如在分组通信中当从移动体进行断续通信会话时，也可以总是产生在干扰方位具有零值并且对于正在处理的终端站具有方向性的自适应波束。
根据本实施例的移动通信装置可具有权校正器，用于利用移动体移动的速度和移动体移动的方位的估算值校正权。权校正器使执行一种自适应控制过程成为可能，这种过程即使当终端站移动以及当终端站进行断续通信会话、如分组通信时也能够在短时间内收敛。
以下描述根据本发明的移动通信装置的另一实施例。
对于根据本发明的另一实施例的移动通信装置，位置估算器601具有速度估算器611到61N，用于根据波束组合器401输出的导频信号的变化，估算终端站移动的速度。
通过这种配置，即使正在进行断续通信会话、如分组通信，也可以估算终端站的速度，因此可以根据终端站的位置执行自适应波束控制过程，以便使正在处理的终端站的信噪比/信干比最大并使对于其它终端站的干扰最小。
以下参考图4描述根据本发明的移动通信装置的又一实施例。
图4是说明根据本发明的移动体通信装置中使用的另一位置估算器的配置和操作的示意图。图4中所示的移动体通信装置中的位置估算器与图3中所示的位置估算器不同之处在于，它具有距离预测器650。距离预测器650利用方位存储器630输出的估算方位和从连接到多个基站的主机设备发送的另一基站所计算的估算方位，根据三角学测量方法计算到基站的估算距离。距离预测器650计算的估算距离输出到位置预测器640用于位置预测。
通过以上配置，表示终端站到基站的距离的距离信息是根据三角学测量方法从来自多个基站的计算方位来计算的。因此，基站能够不仅根据方位而且根据距离来预测终端站的移动，从而能够更精确地预测终端站的位置。由于已知从基站到终端站的距离，因此可根据从基站到终端站的距离来控制发射电功率。
以下参考附图描述根据本发明的移动通信装置的再一个实施例。
图5是说明根据本发明的另一移动体通信装置的配置和操作的示意图。图5所示的移动体通信装置与图2所示的移动体通信装置不同之处在于，它具有发射电功率控制器901。为发射电功率控制器901提供从位置估算器601输出的终端站和基站之间的估算距离，发射电功率控制器901增加或减小发射到终端站的电功率。发射电功率控制器901还能够通过向终端站发送发射电功率控制信息而控制从终端站发射的电功率。由于移动体通信装置可控制从基站发射的电功率，也可控制从终端站发射的电功率，因此有可能以最佳电功率进行通信并且减小与其它终端站之间的干扰。
工业适用性
如上所述，根据本发明的移动体通信装置通过使自适应天线的波束方向性适应遇到来自移动体的断续通信会话的移动通信、如分组通信中的终端站，从而能够提供极佳的通信质量。

Claims (12)

1.一种移动体通信装置，它包括：
具有多个天线振子的自适应天线，用于控制所述天线振子上的加权从而辐射适应无线电波环境的波束；
位置估算器，用于估算移动体的位置；
波束组合器，用于对通过所述天线振子从所述移动体接收的信号进行加权并且组合波束；以及
加权系数产生器，用于校正适应无线电波环境的加权系数，它根据所述位置估算器已估算的所述移动体的位置，给出初始权作为在不同于所述移动体的方位上形成零值的权，从而减少收敛所需的时间。
2.如权利要求1所述的移动体通信装置，其特征在于，所述位置估算器具有速度估算器，为所述速度估算器提供通过所述天线振子从所述移动体接收的信号，而且所述速度估算器根据与预定导频信号分量的参考值之间的相移来估算所述移动体的速度。
3.如权利要求1所述的移动体通信装置，其特征在于，所述位置估算器具有速度估算器，用于根据所述波束组合器输出的导频信号的变化来估算所述移动体的速度。
4.如权利要求1所述的移动体通信装置，其特征在于，它还包括权校正器，用于利用所述移动体移动的速度和所述移动体移动的方向的估算值来校正所述权。
5.如权利要求2所述的移动体通信装置，其特征在于，它还包括权校正器，用于利用所述移动体移动的速度和所述移动体移动的方向的估算值来校正所述权。
6.如权利要求3所述的移动体通信装置，其特征在于，它还包括权校正器，用于利用所述移动体移动的速度和所述移动体移动的方向的估算值来校正所述权。
7.一种移动体通信系统，它包括如权利要求1所述的移动体通信装置，其中所述位置估算器具有距离预测器；发射电功率控制器，用于根据预测距离控制发射电功率；以及安装在移动体上的发射电功率控制器，用于向所述移动体发送预测距离并根据所述预测距离来控制所述移动体的发射电功率。
8.一种移动体通信系统，它包括如权利要求2所述的移动体通信装置，其中所述位置估算器具有距离预测器；发射电功率控制器，用于根据预测距离控制发射电功率；以及安装在移动体上的发射电功率控制器，用于向所述移动体发送预测距离并根据所述预测距离来控制所述移动体的发射电功率。
9.一种移动体通信系统，它包括如权利要求3所述的移动体通信装置，其中所述位置估算器具有距离预测器；发射电功率控制器，用于根据预测距离控制发射电功率；以及安装在移动体上的发射电功率控制器，用于向所述移动体发送预测距离并根据所述预测距离来控制所述移动体的发射电功率。
10.一种移动体通信系统，它包括如权利要求4所述的移动体通信装置，其中所述位置估算器具有距离预测器；发射电功率控制器，用于根据预测距离控制发射电功率；以及安装在移动体上的发射电功率控制器，用于向所述移动体发送预测距离并根据所述预测距离来控制所述移动体的发射电功率。
11.一种移动体通信系统，它包括如权利要求5所述的移动体通信装置，其中所述位置估算器具有距离预测器；发射电功率控制器，用于根据预测距离控制发射电功率；以及安装在移动体上的发射电功率控制器，用于向所述移动体发送预测距离并根据所述预测距离来控制所述移动体的发射电功率。
12.一种移动体通信系统，它包括如权利要求6所述的移动体通信装置，其中所述位置估算器具有距离预测器；发射电功率控制器，用于根据预测距离控制发射电功率；以及安装在移动体上的发射电功率控制器，用于向所述移动体发送预测距离并根据所述预测距离来控制所述移动体的发射电功率。
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