[发明专利]用于天线阵列的自适应信号处理方法和系统

说明书

本发明涉及用于无线通信系统的天线阵列的自适应信号处理方法和系统。

自适应算法可以用于改进天线阵列的上行链路性能，下行链路性能或者二者。自适应算法评估一个或多个上行链路信号的接收特性，以在改变与天线性能相关的信号处理时提供导引。例如，上行波束可以被滤掉，或者指向提供被接收的上行链路的最佳信噪比的方向。随着阵列天线的天线阵子数量的增加，执行自适应算法所需要的处理资源或者处理时间也随之增加。在天线阵列使用精密自适应算法的地方，超限的处理资源将会缓慢地响应，而不能补偿衰落或者出现在无线通信系统中的移动站的移动。尽管较大的数据处理资源可以补偿较大数量的天线阵子或者更复杂的自适应算法，但增加的制造成本将使这种扩展设计修改不切实际。因此，需要减少与执行天线阵列的自适应算法相关的处理资源或者处理时间。

根据本发明的一个实施例，用于天线阵列自适应信号处理的方法以及系统减少了执行组合或者数字过滤基带接收信号的自适应算法的必需计算。该系统在接收由移动站所传送的电磁信号期间，接收来自相控阵的M个上行链路电磁信号，以及来自分集阵的N个上行链路电磁信号，其中M和N具有正整数值。上述M个和N个信号被转换为基带信号，用于数字信号处理。基带信号可以以一系列的续时的方式观测到。该系统确定与上行链路基带信号相关的M个上行链路粗组合加权，以及与相控阵的下行链路基带信号相关的M个下行链路粗组合加权。在向M个基带上行链路信号应用M个粗组合加权期间或者之后，M个基带上行链路信号被累加成最少为一个的合成基带信号。该系统在逐个符号的基础上，或者在任何比一个时隙大的持续时间的基础上，确定用于一个合成基带信号和N个基带上行链路信号的最少为N+1个的细组合加权，以将最少为N+1个的信号组合成一个用于符号检测的增强基带信号。由于来自分集增益的潜在增强以及来自自适应信号处理的干扰减少，该增强基带信号非常适合于解码。

图1是根据本发明的耦合到天线阵列的信号处理系统的方框图；

图2更加详细地示出了根据本发明的图1系统的方框图；

图3是根据本发明的天线阵列信号处理方法的流程图。

根据本发明的一个实施例，图1示出了耦合到无线装置17的天线阵列10。该天线阵列10包括一个相控阵12以及一个与相控阵12间隔开的分集阵14。无线装置17向较低频率上的基带信号提供一个无线电频率或者微波频率的信号接口。电磁信号是指无线电频率信号，微波频率信号，或者比基带信号频率高的其他信号。无线装置17也可以提供双工，以提供分离的传送信号路径和接收信号路径，并且放大传送信号路径和接收信号路径。无线装置17耦合到信号处理系统15，用以处理基带信号，以增强移动站19和无线装置17之间下行链路和上行链路信号的性能。

图2示出了比图1更详细的无线装置17和信号处理系统15的示例性实例。对于上行链路路径来说，双工器装置16耦合到前置放大器18，并且前置放大器18耦合到下转换器25。对于下行链路路径来说，上转换器22耦合到射频功率放大器20，并且该射频功率放大器20耦合到双工器装置16。

对于上行链路信号路径，从需要的移动站19接收的接收信号投射到天线阵列的相控阵12以及分集阵14。该接收信号也可以包含来自其他移动站的同信道干扰。天线阵列10以及信号处理系统15有利于改进对于需要移动站19的接收信号的信干比，或者改进对于需要移动站19的上行链路性能。相控阵12提供来自接收信号的M个电磁上行链路信号，分集阵14提供来自接收信号的N个电磁上行链路信号，其中M和N通常比零大，且M优选地比N大。来自相控阵12的M个上行链路信号被馈送到与前置放大器16通信的双工器装置16，而来自分集阵14的N个上行链路信号被直接馈送到前置放大器16。前置放大器18连接到与信号处理系统15耦合的下转换器25。

对于下行链路信号路径，信号处理系统15耦合到上转换器22，接着，上转换器11耦合到至少一个射频功率放大器20。射频功率放大器11耦合到双工器装置16。双工器装置16向相控阵12提供M个电磁下行链路信号，用以传送到移动站19。

在一个实施例中，信号处理系统15包括一个数据处理器，用于处理软件指令，并且提供到无线装置17的适当硬件接口，以便图2所示的上行链路过滤加权管理器26，累加器28，上行链路自适应基带信号处理器30，下行链路过滤加权管理器24，基站解码器32以及基站编码器之间的互连表示前述软件指令之间的逻辑通信。然而，在备选实施例中，图2所示的互连可以表示数据处理系统的硬件部件之间的实际电互连。