專利名稱：用于陣列天線的零方向控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種陣列天線系統(tǒng)，特別涉及一種用于零方向控制的計(jì)算天線加權(quán)的技術(shù)。
然而，在諸如使用ADSL(異步數(shù)字用戶線路)服務(wù)作為環(huán)球網(wǎng)接入的異步通信情況下，從接收的信號(hào)中獲得的零方向圖也并不總是適用于傳輸。在這種情況下，有必要以某種方法確定零方向并且在所確定的方向上形成零。
當(dāng)計(jì)算天線加權(quán)以及在指定的方向接收信號(hào)波和干擾波時(shí)，通過(guò)在所形成的模式中使用豪厄爾斯-阿普爾鮑姆(Howells-Applebaum)自適應(yīng)陣列控制算法，可以在所要求的方向上獲得形成零的天線加權(quán)。豪厄爾斯-阿普爾鮑姆自適應(yīng)陣列控制算法在例如由SciTech Press(科技出版社)出版的，由Nobuo Kikuma編寫(xiě)的，題目為“陣列天線的自適應(yīng)信號(hào)處理”一書(shū)的第四章(第67-86頁(yè))MSN自適應(yīng)陣列中有詳細(xì)討論。


圖1是顯示采用了豪厄爾斯-阿普爾鮑姆自適應(yīng)陣列控制算法的傳統(tǒng)的零方向控制方法的流程圖。當(dāng)零和波束形成方向時(shí)，θbeam，θnull(1)，θnull(2)，…θnull(M)被指定，在形成方向的零和波束中產(chǎn)生控制矢量Abeam，ANULL_1，…，ANULL_M，然后被組合以產(chǎn)生Asum。該組合的控制矢量Asum被用于計(jì)算協(xié)方差矩陣RAA。RAA的逆矩陣被用于計(jì)算陣列天線的最佳加權(quán)Wbeam。
然而根據(jù)上述現(xiàn)有技術(shù)的最佳加權(quán)計(jì)算需要逆矩陣的計(jì)算，這樣造成了處理時(shí)間和計(jì)算量的增加，導(dǎo)致了更低的處理速度和硬件數(shù)量的增加。
在N單元陣列天線中，通過(guò)處理在M個(gè)指定的零方向中順序地選擇一個(gè)零方向而形成零的2單元天線加權(quán)矢量，以及處理在指定的束方向中形成束的N-M單元天線加權(quán)矢量而產(chǎn)生N單元陣列天線的天線加權(quán)矢量來(lái)獲得指定的零束天線方向圖。每當(dāng)在M個(gè)指定的零方向中順序地選擇的一個(gè)零方向形成一個(gè)零，通過(guò)增加工作天線加權(quán)矢量的單元數(shù)量來(lái)計(jì)算最后的天線加權(quán)矢量。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，一種用于產(chǎn)生N單元陣列天線的天線加權(quán)矢量以形成具有單個(gè)束方向θbeam和M個(gè)零方向θnull(1)-θnull(M)(1≤M≤N-2)所指定的天線方向圖的方法，該方法包括下列步驟a)產(chǎn)生(N-M)單元陣列天線的工作天線加權(quán)矢量，以在單個(gè)束方向中形成一束；b)順序地選擇M個(gè)零方向中的一個(gè)零方向；c)產(chǎn)生2單元陣列天線的2單元天線加權(quán)矢量，以在選擇的零方向上形成零；d)用2單元天線加權(quán)矢量的第一個(gè)加權(quán)和第二個(gè)加權(quán)乘以工作天線加權(quán)矢量，以產(chǎn)生第一工作天線加權(quán)矢量和第二工作天線加權(quán)矢量；e)將0附加到第一工作加權(quán)矢量的尾部及第二工作加權(quán)矢量的頭部，以產(chǎn)生第一個(gè)擴(kuò)展的加權(quán)矢量和第二個(gè)擴(kuò)展的加權(quán)矢量，并且將第一個(gè)擴(kuò)展的加權(quán)矢量和第二個(gè)擴(kuò)展的加權(quán)矢量加起來(lái)，以產(chǎn)生工作天線加權(quán)矢量；以及f)重復(fù)步驟(c)-(e)直到選擇了M個(gè)零方向，以產(chǎn)生最后的工作天線加權(quán)矢量作為N單元陣列天線的天線加權(quán)矢量。
步驟(a)可包括使用下列公式計(jì)算工作天線加權(quán)矢量Wpattern[Wbeam(1)，...，Wbeam(N-M)]的步驟δWbeam＝exp{-j·k·d·sin(θbeam)}，Wbeam(1)＝1 以及Wbeam(i)＝Wbeam(i-1)·δwbeam(i＝2，3，...，N-M)，這里d是N單元陣列天線兩天線單元之間的距離，k是自由空間的傳輸常數(shù)(k＝2π/λ)，λ是自由空間的波長(zhǎng)。
步驟(c)可包括使用下列公式計(jì)算2單元天線加權(quán)矢量Wnull(m)＝[Wnull_1(m)，Wnull_2(m)]的步驟δwnull(m)＝-exp{-j·k·d·sin(θnull(m))}，Wnull_1(m)＝1 以及Wnull_2(m)＝Wnull_1(m)·δwnull(m)＝-exp{-j·k·d·sin(θnull(m))}，其中m＝1，2，...，M。
步驟(d)包括使用下列公式計(jì)算第一工作加權(quán)矢量Wbeam1和第二工作天線加權(quán)矢量Wbeam2的步驟Wbeam1＝Wnull_l(m)·Wpattern＝1·Wpattern以及Wbeam2＝Wnull_2(m)·Wpattern＝exp{-j·k·d·cos(θnull(m))}·Wpattern。
步驟(e)包括下列步驟將0附加到第一工作加權(quán)矢量Wbeam1的尾部和附加到第二工作加權(quán)矢量Wbeam2的頭部，以產(chǎn)生第一個(gè)擴(kuò)展的加權(quán)矢量[Wbeam1，0]和第二個(gè)擴(kuò)展的加權(quán)矢量
；以及將第一擴(kuò)展的加權(quán)矢量和第二擴(kuò)展的加權(quán)矢量加起來(lái)，以產(chǎn)生工作天線加權(quán)矢量Wpattern＝[Wbeam1，0]+
。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，一種用于產(chǎn)生N單元陣列天線的天線加權(quán)矢量以形成具有M個(gè)零方向θnull(1)-θnull(M)(1≤M≤N-1)的指定天線方向圖的方法，該方法包括下列步驟a)給N-M單元陣列天線任意準(zhǔn)備一工作天線加權(quán)矢量；b)順序地選擇M個(gè)零方向中的一個(gè)零方向；c)產(chǎn)生2單元陣列天線的2單元天線加權(quán)矢量，以在選擇的零方向上形成零；d)用2單元天線加權(quán)矢量的第一個(gè)加權(quán)和第二個(gè)加權(quán)乘以工作天線加權(quán)矢量，以產(chǎn)生第一工作加權(quán)矢量和第二工作天線加權(quán)矢量；e)將0附加到第一工作加權(quán)矢量的尾部和第二工作加權(quán)矢量的頭部，以產(chǎn)生第一個(gè)擴(kuò)展的加權(quán)矢量和第二個(gè)擴(kuò)展的加權(quán)矢量，并且將第一擴(kuò)展的加權(quán)矢量和第二擴(kuò)展的加權(quán)矢量加起來(lái)，以產(chǎn)生工作天線加權(quán)矢量；以及f)重復(fù)步驟(c)-(e)直到已選擇了M個(gè)零方向，以產(chǎn)生最后的工作天線加權(quán)矢量作為N單元陣列天線的天線加權(quán)矢量。
參考圖2，陣列天線包括N個(gè)天線單元1.1-1.N，它們間隔均勻而且排成一行。將各個(gè)天線單元1.1-1.N連接到N個(gè)發(fā)射機(jī)2.1-2.N，將該發(fā)射機(jī)通過(guò)N個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器(D/A)3.1-3.N依次連接到信號(hào)處理器4。
信號(hào)處理器4包括N個(gè)乘法器9.1-9.N和天線加權(quán)計(jì)算器5。將乘法器9.1-9.N分別連接到D/A轉(zhuǎn)換器3.1-3.N，并將天線加權(quán)Wbeam(1)-Wbeam(N)分配給傳輸數(shù)據(jù)。該天線加權(quán)Wbeam(1)-Wbeam(N)是通過(guò)天線加權(quán)計(jì)算器5從指定的束方向θbeam和零方向θnull(1)，...，θnull(M)計(jì)算得來(lái)的。
包括乘法器9.1-9.N和天線加權(quán)計(jì)算器5的信號(hào)處理器4是由運(yùn)行天線加權(quán)計(jì)算程序的數(shù)字信號(hào)處理器實(shí)現(xiàn)的，這將在后面描述。
在上述電路中，當(dāng)傳輸數(shù)據(jù)輸入信號(hào)處理器4時(shí)，乘法器9.1-9.N將各自的由天線加權(quán)計(jì)算器5產(chǎn)生Wbeam(1)-Wbeam(N)乘以傳輸數(shù)據(jù)。以這種方法，通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換器3.1-3.N將N個(gè)加權(quán)的傳輸數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)流從數(shù)字信號(hào)分別轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)。由發(fā)射機(jī)2.1-2.N通過(guò)天線單元1.1-1.N將相應(yīng)的模擬傳輸信號(hào)發(fā)射出去。
天線加權(quán)計(jì)算(1)參考圖3，將形成束的方向θbeam和形成零的方向θnull(1)，...，θnull(M)輸入到天線加權(quán)計(jì)算器5(步驟S101)。這里，M是其方向被指定為零的數(shù)目，并且M被限定為N-2或更小。
當(dāng)輸入這些方向時(shí)，天線加權(quán)計(jì)算器5計(jì)算加權(quán)矢量Wbeam以將其分配給用下列公式(1)-(4)表示的具有形成方向θbeam的束的(N-M)單元陣列天線Wbeam[Wbeam(1)，...，Wbeam(N-M)] (1)，δwbeam＝exp{-j·k·d·sin(θbeam)} (2)，Wbeam(1)＝1 (3)，以及Wbeam(1)＝Wbeam(i-1)·δwbeam；i＝2，3，...，N-M (4)，這里d是天線單元之間的距離，k是自由空間的傳輸常數(shù)(k＝2π/λ)，λ是自由空間的波長(zhǎng)(步驟S102)。然后Wpattern＝Wbeam(5)以及m＝1(步驟S103，S104)和重復(fù)執(zhí)行下列步驟8105-S109直到m＝M，這里m＝1，2，...，M。
步驟S105通過(guò)下面公式(6)-(9)，在方向θnull(m)形成零的2單元陣列天線的天線加權(quán)Wnull(m)計(jì)算如下Wnull(m)＝[Wnull_1(m)，Wnull_2(m)] (6)，δwnull(m)＝-exp{-j·k·d·sin(θnull(m))} (7)，Wnull_1(m)＝1(8)，以及Wnull_2(m)＝Wnull_1(m)·δwnull(m)＝-exp{-j·k·d·sin(θnull(m))} (9)。
步驟S106使用Wpattern和Wnull(m)，通過(guò)下面公式(10)和(11)計(jì)算(N-M)單元陣列天線的兩個(gè)天線加權(quán)矢量Wbeam1和Wbeam2Wbeam1＝Wnull_1(m)·Wpattern＝1·Wpattern(10)；以及Wbeam2＝Wnull_2(m)·Wpattern＝exp{-j·k·d·cos(θnull(m))}·Wpattern(11)。
步驟S107通過(guò)在Wbeam1的尾部和Wbeam2的頭部附加0，計(jì)算和累加(N-M+1)單元陣列天線的天線加權(quán)矢量，以使用下列公式產(chǎn)生WpatternWpattern＝[Wbeam1，0]+
(12)。
此后，m是逐步增加的(步驟S108)，并且判斷是否m＝M(步驟S109)。如果m沒(méi)有達(dá)到M(在步驟S109中的“否”)，則控制返回到步驟S105，并且重復(fù)步驟S105-S108直到m＝M。
以這種方法，可獲得最后的天線加權(quán)矢量Wpattern＝[Wbeam(1)，...，Wbeam(N)]，并且將這些天線加權(quán)輸出到乘法器9.1-9.N中相應(yīng)的一個(gè)乘法器。換句話說(shuō)，通過(guò)單個(gè)的復(fù)數(shù)加權(quán)指定束和零方向中的每個(gè)，而且這些復(fù)數(shù)加權(quán)僅被相乘和相加，以產(chǎn)生一最后的具有指定的束方向θbeam和零方向θnull(1)，...，θnull(M)的天線方向圖，導(dǎo)致計(jì)算數(shù)量的減少。
例子作為例子，下面說(shuō)明N＝6和M＝3的情況。在這個(gè)例子中，在6單元陣列天線系統(tǒng)中指定了單個(gè)束方向θbeam和三個(gè)零方向θnull(1)，θnull(2)，θnull(3)。
因?yàn)镹-M＝3，如圖4(a)所示，具有束方向θbeam的3單元陣列天線的天線加權(quán)矢量Wbeam0首先通過(guò)公式(1)-(4)來(lái)計(jì)算。
隨后，公式(6)-(9)首先被用于計(jì)算在方向θnull(1)上形成零的2單元陣列天線的天線加權(quán)矢量Wnull(1)。使用這個(gè)Wnull(1)和上述的Wbeam0，根據(jù)公式(10)和(11)可以計(jì)算出3單元陣列天線的兩個(gè)天線加權(quán)矢量Wbeam1(1)和Wbeam2(1)。通過(guò)將0附加到Wbeam1(1)的尾部和Wbeam2(1)頭部，可以計(jì)算和累加4單元陣列天線的兩個(gè)天線加權(quán)矢量，以產(chǎn)生如圖4(b)所示的使用公式(12)表示的Wpattern。
同樣地，公式(6)-(9)可用于計(jì)算在方向θnull(2)形成零的2單元陣列天線的天線加權(quán)矢量Wnull(2)。使用這個(gè)Wnull(2)和上述的Wpattern，根據(jù)公式(10)和(11)可以計(jì)算出4單元陣列天線的兩個(gè)天線加權(quán)矢量Wbeam1(2)和Wbeam2(2)。通過(guò)將0附加到Wbeam1(2)的尾部和Wbeam2(2)頭部，計(jì)算和累加出5單元陣列天線的兩個(gè)天線加權(quán)矢量，以產(chǎn)生如圖4(c)所示的使用公式(12)表示的Wpattern(2)。
由于m沒(méi)有達(dá)到M＝3，公式(6)-(9)同樣可被用于計(jì)算在方向θnull(3)形成零的2單元陣列天線的天線加權(quán)矢量Wnull(3)。使用這個(gè)Wnull(3)和上述的Wpattern(2)，根據(jù)公式(10)和(11)可以計(jì)算出5單元陣列天線的兩個(gè)天線加權(quán)矢量Wbeam1(3)和Wbeam2(3)。通過(guò)將0附加到Wbeam1(3)的尾部和Wbeam2(3)頭部，計(jì)算和累加出6單元陣列天線的兩個(gè)天線加權(quán)矢量，以產(chǎn)生如圖4(d)所示的使用公式(12)表示的Wpattern(3)。
以這種方法，可獲得最后的天線加權(quán)矢量Wpattern(3)＝[Wbeam(1)，...，Wbeam(6)]，并且將這些天線加權(quán)Wbeam(1)，…，Wbeam(6)輸出到乘法器9.1-9N中相應(yīng)的一些乘法器，以控制傳輸數(shù)據(jù)的幅度和相位。因此，可以獲得具有指定束方向θbeam的單個(gè)束和具有方向θnull(1)，θnull(2)，θnull(3)的三個(gè)零方向，而不用計(jì)算逆矩陣。在這個(gè)例子中，三個(gè)復(fù)數(shù)加權(quán)Wnull(1)，Wnull(2)，Wnull(3)被用于指定相應(yīng)的零方向。
圖5A-5D給出了對(duì)應(yīng)于圖4(a)，圖4(b)，圖4(c)，圖4(d)所示的3單元，4單元，5單元，6單元陣列天線的相應(yīng)天線方向圖。在圖5A-5D，虛線表示對(duì)應(yīng)于公式(6)的天線方向圖，實(shí)線表示對(duì)應(yīng)于公式(5)和(12)的天線方向圖。
以這種方法，可獲得最后的復(fù)數(shù)天線加權(quán)Wpattern＝[Wbeam(1)，...，Wbeam(6)]，并且將這些天線加權(quán)輸出到乘法器9.1-9.6中相應(yīng)的一個(gè)乘法器。換句話說(shuō)，通過(guò)單個(gè)的復(fù)數(shù)加權(quán)指定束和零方向中的每一個(gè)，而且這些復(fù)數(shù)加權(quán)僅被乘和加，以產(chǎn)生一最后的具有指定的束方向θbeam和零方向θnull(1)，θnull(2)，θnull(3)的天線方向圖。因此，不需要計(jì)算逆矩陣，從而導(dǎo)致計(jì)算數(shù)量的減少。
天線加權(quán)計(jì)算(2)下面參考圖6詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的第二實(shí)施例。在第二實(shí)施例中，僅指定了零方向θnull(1)，...，θnull(M)以產(chǎn)生形成指定的零方向的天線加權(quán)。
參考圖6，將形成零的方向θnull(1)，...，θnull(M)輸入到天線加權(quán)計(jì)算器5(步驟S201)。這里，M是那些指定了方向的零的數(shù)目，并且M被限定為N-1或更小。
然后，將任一個(gè)天線加權(quán)矢量Wbeam分配給由下列公式(13)表示的(N-M)單元陣列天線Wbeam＝[Wbeam(1)，...，Wbeam(N-M)](13)(步驟S202)。由此，Wpattern＝Wbeam并且m＝1(步驟S203，S204)以及重復(fù)執(zhí)行下列步驟S205-S209直到m＝M，這里m＝1，2，...，M。
步驟S205通過(guò)下面公式(14)-(17)，在方向θnull(m)形成零的2單元陣列天線的天線加權(quán)Wnull(m)計(jì)算如下Wnull(m)＝[Wnull_1(m)，Wnull_2(m)] (14)，δwnull(m)＝exp{-j·k·d·cos(θnull(m))} (15)，Wnull_1(m)＝1 (16)，以及Wnull_2(m)＝Wnull_1(m)·δwnull(m)＝exp{-j·k·d·cos(θnull(m))} (17)。
步驟S206使用Wpattern和Wnull(m)，通過(guò)下面公式(18)和(19)可計(jì)算(N-M)-單元陣列天線的兩個(gè)天線加權(quán)矢量Wbeam1和Wbeam2Wbeam1＝Wnull_1(m)·Wpattern＝1·Wpattern(18)；以及Wbeam2＝Wnull_2(m)·Wpattern＝exp{-j·k·d·cos(θnull(m))}·Wpattern(19)。
步驟S207通過(guò)在Wbeam1的尾部和Wbeam2的頭部附加0，計(jì)算和累加(N-M+1)單元陣列天線的天線加權(quán)矢量，以產(chǎn)生使用下列公式表示的WpatternWpattern＝[Wbeam1，0]+
(20)。
然后，m逐步增加(步驟S208)，并且判斷是否m＝M(步驟S209)。如果m沒(méi)有達(dá)到M(在步驟S209中的“否”)，則控制返回到步驟S205，并且重復(fù)步驟S205-S208直到m＝M。
以這種方法，可獲得最后的天線加權(quán)矢量Wpattern＝[Wbeam(1)，...，Wbeam(N)]，并且將這些天線加權(quán)輸出到乘法器9.1-9.N中相應(yīng)的一個(gè)乘法器。換句話說(shuō)，通過(guò)單個(gè)的復(fù)數(shù)加權(quán)可指定束和零方向中的每一個(gè)，而且這些復(fù)數(shù)加權(quán)僅被相乘和相加，以產(chǎn)生最后的具有指定的零方向θnull(1)，...，θnull(M)的天線方向圖，導(dǎo)致計(jì)算數(shù)量的減少。
參考圖7，陣列天線包括N個(gè)天線單元1.1-1.N，它們間隔均勻而且排成一條直線。將各個(gè)天線單元1.1-1.N連接到N個(gè)接收機(jī)6.1-6.N，將該接收機(jī)通過(guò)N個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)7.1-7.N依次連接到信號(hào)處理器8。
信號(hào)處理器8包括N個(gè)乘法器9.1-9.N，天線加權(quán)計(jì)算器5和組合器10。將乘法器9.1-9.N連接到A/D轉(zhuǎn)換器7.1-7.N和組合器10，并將天線加權(quán)Wbeam(1)-Wbeam(N)分別分配到相應(yīng)的所接收的數(shù)據(jù)流中的一個(gè)。該天線加權(quán)Wbeam(1)-Wbeam(N)是通過(guò)天線加權(quán)計(jì)算器5從指定的束方向θbeam和零方向θnull(1)，...，θnull(M)計(jì)算得來(lái)的。天線加權(quán)計(jì)算方法和第一實(shí)施例是相同的，因此省略詳細(xì)說(shuō)明。
包括乘法器9.1-9.N和天線加權(quán)計(jì)算器5的信號(hào)處理器8是由運(yùn)行天線加權(quán)計(jì)算程序的數(shù)字信號(hào)處理器實(shí)現(xiàn)的。
在上述電路中，由N個(gè)接收機(jī)6.1-6.N通過(guò)N個(gè)天線單元1.1-1.N接收的N個(gè)接收信號(hào)分別通過(guò)N個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器7.1-7.N從模擬轉(zhuǎn)換為數(shù)字。根據(jù)天線加權(quán)Wbeam(1)-Wbeam(N)，通過(guò)乘法器9.1-9.N將各個(gè)所接收的數(shù)據(jù)流加權(quán)。由組合器10將加權(quán)的所接收的數(shù)據(jù)流組合，以產(chǎn)生接收的數(shù)據(jù)。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，可以獲得形成指定的束零方向圖的天線加權(quán)，而不需要計(jì)算逆矩陣，從而顯著地減少計(jì)算量。
權(quán)利要求
1.一種用于產(chǎn)生N單元陣列天線的天線加權(quán)矢量以形成具有單個(gè)束方向θbeam和M個(gè)零方向θnull(1)-θnull(M)的指定的天線方向圖的方法，1≤M≤N-2，該方法包括下列步驟a)產(chǎn)生N-M單元陣列天線的工作天線加權(quán)矢量，以在單個(gè)束方向中形成束；b)順序地選擇M個(gè)零方向中的一個(gè)零方向；c)產(chǎn)生2單元陣列天線的2單元天線加權(quán)矢量，以在選擇的零方向上形成零；d)用2單元天線加權(quán)矢量的第一個(gè)加權(quán)和第二個(gè)加權(quán)乘以工作天線加權(quán)矢量，以產(chǎn)生第一工作加權(quán)矢量和第二工作天線加權(quán)矢量；e)將0附加到第一工作加權(quán)矢量的尾部和第二工作加權(quán)矢量的頭部，以產(chǎn)生第一個(gè)擴(kuò)展的加權(quán)矢量和第二個(gè)擴(kuò)展的加權(quán)矢量，并且將第一個(gè)擴(kuò)展的加權(quán)矢量和第二個(gè)擴(kuò)展的加權(quán)矢量加起來(lái)，以產(chǎn)生工作天線加權(quán)矢量；以及f)重復(fù)步驟(c)-(e)直到選擇了M個(gè)零方向，以產(chǎn)生最后的工作天線加權(quán)矢量作為N單元陣列天線的天線加權(quán)矢量。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟(a)包括使用下列公式計(jì)算工作天線加權(quán)矢量Wpattern＝[Wbeam(1)，...，Wbeam(N-M)]的步驟δwbeam＝exp{-j·k·d·sin(θbeam)}，Wbeam(1)＝1 以及Wbeam(i)＝Wbeam(i-1)·δwbeam(i＝2，3，...，N-M)，這里d是N單元陣列天線兩天線單元之間的距離，k是自由空間的傳輸常數(shù)(k＝2π/λ)，λ是自由空間的波長(zhǎng)。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中步驟(c)包括使用下列公式計(jì)算2單元天線加權(quán)矢量Wnull(m)＝[Wnull_1(m)，Wnull_2(m)]的步驟δwnull(m)＝-exp{-j·k·d·sin(θnull(m))}，Wnull_1(m)＝1 以及Wnull_2(m)＝Wnull_1(m)·δwnull(m)＝-exp{-j·k·d·sin(θnull(m))}，其中m＝1，2，…，M。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中步驟(d)包括使用下列公式計(jì)算第一工作加權(quán)矢量Wbeam1和第二工作天線加權(quán)矢量Wbeam2的步驟Wbeam1＝Wnull_1(m)·Wpattern＝1·Wpattern以及Wbeam2＝Wnull_2(m)·Wpattern＝exp{-j·k·d·cos(θnull(m))}·Wpattern。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中步驟(e)包括下列步驟將0附加到第一工作加權(quán)矢量Wbeam1的尾部和附加到第二工作加權(quán)矢量Wbeam2的頭部，以產(chǎn)生第一個(gè)擴(kuò)展的加權(quán)矢量[Wbeam1，0]和第二個(gè)擴(kuò)展的加權(quán)矢量
；以及將第一個(gè)擴(kuò)展的加權(quán)矢量和第二個(gè)擴(kuò)展的加權(quán)矢量加起來(lái)，以產(chǎn)生工作天線加權(quán)矢量Wpattern＝[Wbeam1，0]+
。
6.一種用于產(chǎn)生N單元陣列天線的天線加權(quán)矢量以形成具有M個(gè)零方向θnull(1)-θnull(M)的指定天線方向圖的方法，1≤M≤N-1，該方法包括下列步驟a)給N-M單元陣列天線任意準(zhǔn)備一工作天線加權(quán)矢量；b)順序地選擇M個(gè)零方向中的一個(gè)零方向；c)產(chǎn)生2單元陣列天線的2單元天線加權(quán)矢量，以在選擇的零方向上形成零；d)用2單元天線加權(quán)矢量的第一個(gè)加權(quán)和第二個(gè)加權(quán)乘以工作天線加權(quán)矢量，以產(chǎn)生第一工作加權(quán)矢量和第二工作天線加權(quán)矢量；e)將0附加到第一工作加權(quán)矢量的尾部和第二工作加權(quán)矢量的頭部，以產(chǎn)生第一個(gè)擴(kuò)展的加權(quán)矢量和第二個(gè)擴(kuò)展的加權(quán)矢量，并且將第一個(gè)擴(kuò)展的加權(quán)矢量和第二個(gè)擴(kuò)展的加權(quán)矢量加起來(lái)，以產(chǎn)生工作天線加權(quán)矢量；以及f)重復(fù)步驟(c)-(e)直到選擇了M個(gè)零方向，以產(chǎn)生最后的工作天線加權(quán)矢量作為N單元陣列天線的天線加權(quán)矢量。
7.一種用于指示計(jì)算機(jī)產(chǎn)生N單元陣列天線的天線加權(quán)矢量、以形成具有單個(gè)束方向θbeam和M個(gè)零方向θnull(1)-θnull(M)的指定的天線方向圖的程序，1≤M≤N-2，該程序包括下列步驟a)產(chǎn)生N-M單元陣列天線的工作天線加權(quán)矢量，以在單個(gè)束方向中形成束；b)順序地選擇M個(gè)零方向中的一個(gè)零方向；c)產(chǎn)生2單元陣列天線的2單元天線加權(quán)矢量，以在選擇的零方向上形成零；d)用2單元天線加權(quán)矢量的第一個(gè)加權(quán)和第二個(gè)加權(quán)乘以工作天線加權(quán)矢量，以產(chǎn)生第一工作加權(quán)矢量和第二工作天線加權(quán)矢量；e)將0附加到第一工作加權(quán)矢量的尾部和第二工作加權(quán)矢量的頭部，以產(chǎn)生第一個(gè)擴(kuò)展的加權(quán)矢量和第二個(gè)擴(kuò)展的加權(quán)矢量，并且將第一個(gè)擴(kuò)展的加權(quán)矢量和第二個(gè)擴(kuò)展的加權(quán)矢量加起來(lái)，以產(chǎn)生工作天線加權(quán)矢量；以及f)重復(fù)步驟(c)-(e)直到選擇了M個(gè)零方向，以產(chǎn)生最后的工作天線加權(quán)矢量作為N單元陣列天線的天線加權(quán)矢量。
8.一種用于指示計(jì)算機(jī)產(chǎn)生N單元陣列天線的天線加權(quán)矢量、以形成具有M個(gè)零方向θnull(1)-θnull(M)的指定的天線方向圖的程序，1≤M≤N-1，該程序包括下列步驟a)給N-M單元陣列天線任意準(zhǔn)備一工作天線加權(quán)矢量；b)順序地選擇M個(gè)零方向中的一個(gè)零方向；c)產(chǎn)生2單元陣列天線的2單元天線加權(quán)矢量，以在選擇的零方向上形成零；d)用2單元天線加權(quán)矢量的第一個(gè)加權(quán)和第二個(gè)加權(quán)乘以工作天線加權(quán)矢量，以產(chǎn)生第一工作加權(quán)矢量和第二工作天線加權(quán)矢量；e)將0附加到第一工作加權(quán)矢量的尾部和第二工作加權(quán)矢量的頭部，以產(chǎn)生第一個(gè)擴(kuò)展的加權(quán)矢量和第二個(gè)擴(kuò)展的加權(quán)矢量，并且將第一個(gè)擴(kuò)展的加權(quán)矢量和第二個(gè)擴(kuò)展的加權(quán)矢量加起來(lái)，以產(chǎn)生工作天線加權(quán)矢量；以及f)重復(fù)步驟(c)-(e)直到選擇了M個(gè)零方向，以產(chǎn)生最后的工作天線加權(quán)矢量作為N單元陣列天線的天線加權(quán)矢量。
9.一種用于形成指定的天線方向圖的裝置，該裝置包括N單元陣列天線，其具有間隔均勻且排列成一行的N個(gè)天線單元；N個(gè)發(fā)射機(jī)，將其連接到N個(gè)天線單元中的相對(duì)應(yīng)的一個(gè)天線單元；N個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器，它們中的每一個(gè)將對(duì)應(yīng)的傳輸數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換為輸出給對(duì)應(yīng)的發(fā)射機(jī)的模擬信號(hào)；以及一信號(hào)處理器，用于處理傳輸?shù)臄?shù)據(jù)以產(chǎn)生根據(jù)N個(gè)天線加權(quán)而被分別加權(quán)的N個(gè)傳輸數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)流，其中信號(hào)處理器輸入單個(gè)束方向θbeam和M個(gè)零方向θnull(1)-θnull(M)，1≤M≤N-2，并執(zhí)行下列步驟a)產(chǎn)生N-M單元陣列天線的工作天線加權(quán)矢量，以在單個(gè)束方向中形成束；b)順序地選擇M個(gè)零方向中的一個(gè)零方向；c)產(chǎn)生2單元陣列天線的2單元天線加權(quán)矢量，以在選擇的零方向上形成零；d)用2單元天線加權(quán)矢量的第一個(gè)加權(quán)和第二個(gè)加權(quán)乘以工作天線加權(quán)矢量，以產(chǎn)生第一工作加權(quán)矢量和第二工作天線加權(quán)矢量；e)將0附加到第一工作加權(quán)矢量的尾部和第二工作加權(quán)矢量的頭部，以產(chǎn)生第一個(gè)擴(kuò)展的加權(quán)矢量和第二個(gè)擴(kuò)展的加權(quán)矢量，并且將第一個(gè)擴(kuò)展的加權(quán)矢量和第二個(gè)擴(kuò)展的加權(quán)矢量加起來(lái)，以產(chǎn)生工作天線加權(quán)矢量；以及f)重復(fù)步驟(c)-(e)直到選擇了M個(gè)零方向，以產(chǎn)生最后的工作天線加權(quán)矢量作為N單元陣列天線的天線加權(quán)矢量。
10.一種用于形成指定的天線方向圖的裝置，該裝置包括N單元陣列天線，其具有間隔均勻且排列成一行的N個(gè)天線單元；N個(gè)發(fā)射機(jī)，將其連接到N個(gè)天線單元中的相對(duì)應(yīng)的一些天線單元；N個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器，它們中的每一個(gè)將對(duì)應(yīng)的傳輸數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換為輸出給對(duì)應(yīng)的發(fā)射機(jī)的模擬信號(hào)；以及一信號(hào)處理器，用于處理傳輸?shù)臄?shù)據(jù)以產(chǎn)生根據(jù)N個(gè)天線加權(quán)而被分別加權(quán)的N個(gè)傳輸數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)流，其中信號(hào)處理器輸入M個(gè)零方向θnull(1)-θnull(M)，1≤M≤N-1，包括下列步驟a)給N-M單元陣列天線任意準(zhǔn)備一工作天線加權(quán)矢量；b)順序地選擇M個(gè)零方向中的一個(gè)零方向；c)產(chǎn)生2單元陣列天線的2單元天線加權(quán)矢量，以在選擇的零方向上形成零；d)用2單元天線加權(quán)矢量的第一個(gè)加權(quán)和第二個(gè)加權(quán)乘以工作天線加權(quán)矢量，以產(chǎn)生第一工作加權(quán)矢量和第二工作天線加權(quán)矢量；e)將0附加到第一工作加權(quán)矢量的尾部和第二工作加權(quán)矢量的頭部，以產(chǎn)生第一個(gè)擴(kuò)展的加權(quán)矢量和第二個(gè)擴(kuò)展的加權(quán)矢量，并且將第一個(gè)擴(kuò)展的加權(quán)矢量和第二個(gè)擴(kuò)展的加權(quán)矢量加起來(lái)，以產(chǎn)生工作天線加權(quán)矢量；以及f)重復(fù)步驟(c)-(e)直到選擇了M個(gè)零方向，以產(chǎn)生最后的工作天線加權(quán)矢量作為N單元陣列天線的天線加權(quán)矢量。
11.一種用于形成指定的天線方向圖的裝置，該裝置包括N單元陣列天線，其具有間隔均勻并且排列成一行的N個(gè)天線單元；N個(gè)接收機(jī)，將其連接到N個(gè)天線單元中的相對(duì)應(yīng)的一些天線單元；N個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器，它們中的每一個(gè)將對(duì)應(yīng)的所接收信號(hào)轉(zhuǎn)換為所接收數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)流；以及一信號(hào)處理器，用于根據(jù)N個(gè)天線加權(quán)的相應(yīng)一些天線加權(quán)來(lái)加權(quán)所接收的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)流以產(chǎn)生所接收的數(shù)據(jù)，其中信號(hào)處理器輸入單個(gè)束方向θbeam和M個(gè)零方向θnull(1)-θnull(M)，1≤M≤N-2，并執(zhí)行下列步驟a)產(chǎn)生N-M單元陣列天線的工作天線加權(quán)矢量，以在單個(gè)束方向中形成束；b)順序地選擇M個(gè)零方向中的一個(gè)零方向；c)產(chǎn)生2單元陣列天線的2單元天線加權(quán)矢量，以在選擇的零方向上形成零；d)用2單元天線加權(quán)矢量的第一個(gè)加權(quán)和第二個(gè)加權(quán)乘以工作天線加權(quán)矢量，以產(chǎn)生第一工作加權(quán)矢量和第二工作天線加權(quán)矢量；e)將0附加到第一工作加權(quán)矢量的尾部和第二工作加權(quán)矢量的頭部，以產(chǎn)生第一個(gè)擴(kuò)展的加權(quán)矢量和第二個(gè)擴(kuò)展的加權(quán)矢量，并且將第一個(gè)擴(kuò)展的加權(quán)矢量和第二個(gè)擴(kuò)展的加權(quán)矢量加起來(lái)，以產(chǎn)生工作天線加權(quán)矢量；以及f)重復(fù)步驟(c)-(e)直到選擇了M個(gè)零方向，以產(chǎn)生最后的工作天線加權(quán)矢量作為N單元陣列天線的天線加權(quán)矢量。
12.一種用于形成指定的天線方向圖的裝置，該裝置包括N單元陣列天線，其具有間隔均勻且排列成一行的N個(gè)天線單元；N個(gè)接收機(jī)，將其連接到N個(gè)天線單元中的相對(duì)應(yīng)的一個(gè)天線單元；N個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器，它們中的每一個(gè)將對(duì)應(yīng)的所接收信號(hào)轉(zhuǎn)換為所接收數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)流；以及一信號(hào)處理器，用于根據(jù)N個(gè)天線加權(quán)的相應(yīng)一個(gè)天線加權(quán)來(lái)加權(quán)所接收的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)流以產(chǎn)生所接收的數(shù)據(jù)，其中信號(hào)處理器輸入M個(gè)零方向θnull(1)-θnull(M)，1≤M≤N-1，包括下列步驟a)給N-M單元陣列天線任意準(zhǔn)備一工作天線加權(quán)矢量；b)順序地選擇M個(gè)零方向中的一個(gè)零方向；c)產(chǎn)生2單元陣列天線的2單元天線加權(quán)矢量，以在選擇的零方向上形成零；d)用2單元天線加權(quán)矢量的第一個(gè)加權(quán)和第二個(gè)加權(quán)乘以工作天線加權(quán)矢量，以產(chǎn)生第一工作加權(quán)矢量和第二工作天線加權(quán)矢量；e)將0附加到第一工作加權(quán)矢量的尾部和第二工作加權(quán)矢量的頭部，以產(chǎn)生第一個(gè)擴(kuò)展的加權(quán)矢量和第二個(gè)擴(kuò)展的加權(quán)矢量，并且將第一個(gè)擴(kuò)展的加權(quán)矢量和第二個(gè)擴(kuò)展的加權(quán)矢量加起來(lái)，以產(chǎn)生工作天線加權(quán)矢量；以及f)重復(fù)步驟(c)-(e)直到選擇了M個(gè)零方向，以產(chǎn)生最后的工作天線加權(quán)矢量作為N單元陣列天線的天線加權(quán)矢量。
全文摘要
一種零方向控制方法,其允許優(yōu)化形成指定的零束方向的天線加權(quán)而不用計(jì)算逆矩陣。在N單元陣列天線中,通過(guò)處理在順序地選擇M個(gè)指定的零方向中的一個(gè)零方向來(lái)形成零的2單元天線加權(quán)矢量,以及處理在指定的束方向形成束的(N－M)單元天線加權(quán)矢量以產(chǎn)生N個(gè)單元陣列天線的天線加權(quán)矢量,可獲得指定的零束天線方向圖。每當(dāng)在M個(gè)指定的零方向中順序地選擇的一個(gè)零方向形成一個(gè)零,則通過(guò)增加工作天線加權(quán)矢量的單元數(shù)目來(lái)計(jì)算最后的天線加權(quán)矢量。
文檔編號(hào)H01Q3/26GK1380722SQ0210591
公開(kāi)日2002年11月20日 申請(qǐng)日期2002年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月9日
發(fā)明者平部正司 申請(qǐng)人:日本電氣株式會(huì)社