專利名稱：用于干擾拒絕的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于標(biāo)識電信系統(tǒng)中的分量(component)的方法，該方法包括以 下步驟由陣列因子多項式來表示具有至少兩個天線單元的均勻線性陣列ULA天線，所述 多項式包括至少兩個項，每個項具有某個權(quán)重，并且將所述權(quán)重設(shè)置成期望的值，以便為 ULA天線獲取對應(yīng)于期望的陣列因子多項式的期望的天線輻射圖。
背景技術(shù)：
在電信中，一個或多個基站與例如移動電話和膝上型計算機的移動臺通信。通 常，通過所謂的本地散射體(scatterer)的簇(cluster)來對移動臺建模。此簇是靠近發(fā) 射移動臺的散射體的集合，其中術(shù)語“靠近”應(yīng)解釋為遠(yuǎn)比符號時間小的時間所對應(yīng)的距 離。構(gòu)成簇的散射體將隨著其數(shù)量增長而創(chuàng)建信號分布，此處稱為方位角擴展(azimuth spread)0接收基站將從散射體接收信號，從而產(chǎn)生信號的角相關(guān)分布。通常，此類分布稱為 功率方位角擴展(PAS)。特定方向可以例如由干擾信號組成，從而產(chǎn)生發(fā)射的信號的角相關(guān) 分布。這導(dǎo)致無線多用戶通信系統(tǒng)中的與干擾有關(guān)的普遍問題。此干擾常常限制了系統(tǒng) 的容量。存在若干公知的方法來處理干擾，例如通過使用波束形成。但是，波束形成主要涉及關(guān)注于某個方向中的增益函數(shù)。此函數(shù)是以某個方向為 條件而推導(dǎo)的，假定某個期望的信號在此方向中。干擾信號可能與期望的信號(在方位角 上)緊密相鄰，從而導(dǎo)致問題。因此存在對于減少此類干擾且沒有現(xiàn)有技術(shù)解決方案的缺點的需要。為了實現(xiàn)此 目的，需要一種簡單且有效的分析信道的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是公開一種簡單且有效的方法以用于分析電信系統(tǒng)中的信道，這又 使得減少例如由于其他發(fā)射器而引起的干擾成為可能。此目的通過如最初提及的方法來解決。而且，該方法包括以下步驟改變期望的權(quán) 重以便獲取期望的權(quán)重的多個集合，以使ULA天線掃描空間部分，某次掃描對應(yīng)于期望的 權(quán)重的某個集合，并且掃描的次數(shù)至少等于ULA天線中的天線單元的數(shù)量；分析從所述掃 描獲得的接收的信號，該接收的信號由包含至少兩個項的接收的陣列因子多項式來表示， 每個項具有某個接收的權(quán)重，以便獲取權(quán)重的接收集合，權(quán)重的所述接收集合由縮放并旋 轉(zhuǎn)的權(quán)重的期望集合來構(gòu)成，接收的陣列因子多項式進一步由至少一個極點來參數(shù)化；以 及使用接收的權(quán)重和期望權(quán)重的每個對應(yīng)集合來確定極點參數(shù)化。根據(jù)一優(yōu)選實施例，由至少兩個零點來對期望的陣列因子多項式參數(shù)化，其中使 用至少一個零點通過改變期望的權(quán)重以使所述零點移動到極點來抵消所述極點。優(yōu)選的是，每個極點對應(yīng)于干擾，從而使得能夠通過抵消其對應(yīng)的極點來抵消每個干擾。根據(jù)另一個優(yōu)選實施例，通過最小二乘法或傅立葉變換來推導(dǎo)空間域中的用于接 收的信號的表達式。通過本發(fā)明獲取多個優(yōu)點。例如，獲得一種用于分析電信系統(tǒng)中的信道的簡單且 有效的方法。


現(xiàn)在將參考附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明，其中圖1示出簇中的基站；圖2示出方位角平面的坐標(biāo)圖；圖3示出天線圖的第一集合的坐標(biāo)圖；圖4示出天線圖的第二集合的坐標(biāo)圖；以及圖5示出描述用于執(zhí)行本發(fā)明的方法步驟的優(yōu)選集合的流程圖。
具體實施例方式一般，一種用于來自散射體的干擾信號的備選模型是角譜中的功率的源。該源能 通過在角域中引入極點模型來建模。從系統(tǒng)函數(shù)的觀點，天線陣列能通過復(fù)平面中的零點 來表示。同樣地，能將極點插入該平面中。這意味著，對于單個極點，相對于實軸的角定義 方向，并且與原點的距離定義擴展。極點模型中的本質(zhì)在于以下事實它表示具有無限多散 射體的簇，而仍由一個參數(shù)來建?！，F(xiàn)在將參考圖1，更詳細(xì)地給出本發(fā)明的一實施例的描述。在某個區(qū)域中，存在第一基站1和第二基站2?；?、2布置成與移動臺3、4通 信。第一基站1和第二基站分別包括均勻線性陣列ULA天線5、6。每個天線5、6包括具有 上側(cè)和下側(cè)的多個線性布置的天線單元7、8，其中地平面位于天線單元的下側(cè)的下方。第一基站1經(jīng)受干擾，既有移動又有非移動干擾，其中第二基站2構(gòu)成非移動干 擾。實踐中，第一基站的ULA天線5中的每個單元直接從相應(yīng)的無線電鏈來饋送，從而 布置成用于發(fā)射和接收。通過將信號延遲并賦予它們某些量值，對ULA天線5進行電控制。 在模型中，ULA天線的陣列因子H能寫為 其中d是ULA天線中的天線單元之間的間距，λ是當(dāng)前波長，θ是圍繞著水平布 置的ULA天線的方位角中的當(dāng)前角度，Wk各自是對于每個天線單元的權(quán)重，定義其電控制， 以及K是ULA天線中的天線單元的數(shù)量。在等式(1)中，項cos θ可以被替換成更通用的函數(shù)trig θ，其中trig θ是取決 于在設(shè)置權(quán)重Wk時使用的坐標(biāo)系的θ的三角函數(shù)。根據(jù)以下等式，能將陣列因子H寫為和之積H = (z-z0) (Z-Z1). . . (Z-Zih)，(2)其對應(yīng)于陣列因子H具有多個空值Z(l、Zl.....Zim，其中每個空值對應(yīng)于與該空值對應(yīng)的方位角方向中的低覆蓋度。如果通過逆ζ變換將陣列因子H寫為空間函數(shù)，則得到根據(jù)以下等式的脈沖函數(shù) h(n) 其中η是空間變量，并且對于η = k，δ (n-k) = 1，否則δ (n-k) = 0。因此，h(0) =W0 ；h(l) = W1 等。通過恰當(dāng)?shù)卦O(shè)置權(quán)重wK，對于權(quán)重的某個集合Wih.....W0獲得期望的天線輻射圖。根據(jù)本發(fā)明，在空間區(qū)域中掃描ULA天線5，優(yōu)選地在從-90°到90°的方位角中 進行掃描，其中到天線單元的上側(cè)的法線在方位角方向0°中延伸，因為天線的地平面之后 的周圍較不受關(guān)注。該掃描包括多次掃描，并且通過以使期望的天線輻射圖在方位角平面
中圍繞ULA天線5旋轉(zhuǎn)的方式改變權(quán)重集合Wih.....Wtl來進行。對于每次掃描，使用權(quán)重
的某個集合，并且對于權(quán)重的每個集合，理想、期望的天線輻射圖是已知的。實現(xiàn)此目的的 一種方式是使用權(quán)重wK = ejke，其中β是指向方向(pointing direction)。
掃描在接收中進行，即ULA天線5用作接收天線，并且對于每次掃描(例如，用于 β的新值)，獲得復(fù)數(shù)接收的結(jié)果。復(fù)數(shù)接收的結(jié)果的匯集生成稱為總接收結(jié)果的復(fù)數(shù)曲 線。將總接收結(jié)果與理論天線圖比較。基于比較，可以確定干擾。通過確定干擾，在本發(fā)明的優(yōu)選方面中，通過改變權(quán)重的集合以使得對于每個檢 測的干擾的位置、將ULA天線的空值定位在那里來或多或少地消除干擾。因此，以此方式可 消除的干擾的最大數(shù)量等于單元的數(shù)量減一?，F(xiàn)在將更詳細(xì)地公開根據(jù)本發(fā)明的過程。ULA天線5掃描某個空間區(qū)域。方位角掃描意味著將ULA天線的天線圖與信道的 角譜卷積(convolve)。將該問題變換到空間域意味著獲得觀察的空間脈沖響應(yīng)?？梢詫⒏蓴_建模為無限陣列天線。在一實施例的示例中，干擾的第二基站2可以 由以下空間干擾表達式來表示 接收的信號稱為觀察的信號Iitl (η)。假如干擾具有角擴展，則在空間域中，觀察的
信號h 視為陣列因子h(n) = ￡(wk6(n-k))與干擾h。(n) =cn之間的相乘。在角域中，
這意味著將天線圖與干擾的角譜卷積，這對原天線圖有拖尾效應(yīng)(smearing effect)。此處，在空間域中，對于由于設(shè)置權(quán)重wK而具有某個已知外觀和指向?qū)τ谄渲鞑?束的角的某個天線圖，用于觀察的總接收信號hdn)的表達式是 當(dāng)將hdri)變換到ζ平面中時，對應(yīng)的信號Iitl(Z)寫為
其中
和ζ是角域的復(fù)變量。
表達式H0(2)包括由Icl來縮放并且由arg c來旋轉(zhuǎn)的因子wK。|c|與干擾的寬 度有關(guān)，以及arg c對應(yīng)于到干擾的方位角方向。為了發(fā)現(xiàn)這些參數(shù)，將計算C。所描述的 方法是許多可能的系統(tǒng)識別方法之一并作為一個示例。等式(5)中的表達式與一個單個極點有關(guān)。一般，本發(fā)明可應(yīng)用于其的極點的數(shù) 量是L，其中L彡K-2。因此，對于極點的通用表達式是Σcf，其中L彡K-2。將此通用表達
I-O
式插入到等式(5)中，得到空間域中用于觀察的總接收信號Iitl(Ii)的更通用等式 其中L<K-2。下文中，論述其中存在一個極點的示例。為了使用等式(5)來確定Iv插入多個觀察值。h0 (0) = W0C0 = W0h。(l) = W1C1相除得到 其中右邊的所有項都是已知的。給定已知的指向方向β以及例如 =Z0，從插 入得出結(jié)論c的角度與指向方向相關(guān)。以同樣的方式，對于以下兩個觀察值，對應(yīng)的相除得到 理論項Iltl (k)通常包含某個數(shù)量的噪聲。這意味著依賴于觀察的項S^k)的c的計 算值將隨噪聲而變化。為了更精確地計算c，優(yōu)選地執(zhí)行最大似然估計。假定噪聲是白高斯 噪聲，則可以使用以下表達式
(10)此處，函數(shù)L是對數(shù)似然函數(shù)。顯然，此等式是非線性的，并且解該等式的一種方 式是通過牛頓搜索(Newton search)。在圖2和圖3中，以圖形方式示出干擾對理想天線圖具有的影響。圖2示出其中 理想的ULA由符號。指示的其零點來表示的方位角平面。在圖3中，將對應(yīng)的天線圖示出 為點曲線9。此曲線9對應(yīng)于根據(jù)等式(1)的理想陣列因子。建模為極點的干擾在圖2中示出為X標(biāo)記，并且對應(yīng)的角譜是圖3中的虛曲線 10。該干擾對應(yīng)于等式(4)中的表達式。當(dāng)執(zhí)行方位角中的掃描時，如上文以等式(5)中的脈沖函數(shù)在空間域中描述的， 這導(dǎo)致圖3中實曲線11所示的角譜，即它是觀察的總接收信號。該譜對應(yīng)于圖2中以符號 +示出的陣列零點。與觀察的總接收信號11對應(yīng)的零點的結(jié)果配置是原配置的縮減。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方面，一般，由于天線5由零點的集合來表示，所以能移動一個 或一些零點來消除一個或多個極點。換言之，將零點置于始于第二干擾基站2的每個極點上來排除干擾基站2的影響。由一個或多個復(fù)數(shù)將所需的信息推導(dǎo)為c，其是根據(jù)上文針對一個干擾PAS的情況推導(dǎo)的，參見等式(7)和(8)。通過ζ變換，能將等式(4)寫為 以及當(dāng)c已知時，可以將等式(1)寫為 這意味著對于觀察的接收信號，可以寫出與等式(6)對應(yīng)的以下表達式 此處，當(dāng)已使用一個零點來抵消一個極點時，等式(11)右邊的最后一個項與結(jié)果 的天線輻射圖有關(guān)。因為消除極點的每個零點能視為丟失，所以剩余的零點構(gòu)成用于天線圖的基礎(chǔ)。 使用圖2和圖3中示出的示例，圖5中示出結(jié)果的天線圖。此處，以點曲線12示出理想的 期望天線圖，并且以虛曲線13示出觀察的接收信號。此虛曲線13對應(yīng)于圖3中的實曲線 11。以實曲線14示出根據(jù)上文的方法已經(jīng)排除干擾之后的結(jié)果天線圖的外觀。如從圖4顯見的，理想的天線圖12與結(jié)果天線圖偏離，因為零點之一已被去除，結(jié) 果天線圖14將與理想天線圖12偏離。該偏離通過主波束指向方向中的偏置來表現(xiàn)；結(jié)果 天線圖14具有比理想天線圖12更低值的主波束指向角。在圖4中，概述用于干擾消除方法的流程圖。15 首先，使用極點模型來標(biāo)識由簇表現(xiàn)的干擾信號。16 然后，參考圖2，計算零點與極點之間的距離d。其原因是，最靠近考慮中的極 點的零點將用于消除，這實際在下文步驟17中執(zhí)行。17 對于要消除的每個簇，將匹配函數(shù)V(X)最小化。作為結(jié)果，匹配函數(shù)V(X)產(chǎn) 生哪些零點最靠近考慮中的極點。因此，根據(jù)匹配函數(shù)V(X)來匹配零點和極點。更確切地 來說，對于某個極點，匹配函數(shù)V(X)將產(chǎn)生對于不同零點的距離d的不同值。選取對應(yīng)于 具有最小量值的距離d的零點。此處，χ表示包含零點和極點的矢量。18 然后，使用新零點來計算新陣列權(quán)重。19 最后，使用新陣列權(quán)重來消除由簇表現(xiàn)的非期望的干擾方。本發(fā)明并不局限于上述實施例，而是可在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)自由變化。例如， 包括干擾信號的簇可以包括任何源，其中任何簇是靠近發(fā)射移動臺的散射體的匯集，其中 術(shù)語“靠近”應(yīng)解釋為遠(yuǎn)比符號時間小的時間所對應(yīng)的距離。所使用的這些基站可以是任何適合種類的，并且可以各自包括若干ULA天線，以 使得某些扇區(qū)由這些ULA天線覆蓋。ULA天線可以是任何適合種類的，例如貼片天線、縫隙天線、縫隙饋電貼片(slot fed patch)或偶極天線。等式(5)可以通過最小二乘法或傅立葉變換來推導(dǎo)。
權(quán)利要求
一種用于標(biāo)識電信系統(tǒng)中的分量的方法，所述方法包括以下步驟由陣列因子多項式來表示具有至少兩個天線單元的均勻線性陣列ULA天線(5)，所述多項式包括至少兩個項，每個項具有某個權(quán)重(wK)；將所述權(quán)重(wK)設(shè)置成期望的值，以便為所述ULA天線(5)獲取對應(yīng)于期望的陣列因子多項式的期望天線輻射圖；其特征在于，所述方法包括以下步驟改變所述期望的權(quán)重以便獲取期望的權(quán)重(wK)的多個集合，以使所述ULA天線(5)掃描空間部分，某次掃描對應(yīng)于期望的權(quán)重的某個集合，并且掃描的次數(shù)至少等于所述ULA天線(5)中的天線單元的數(shù)量；分析從所述掃描獲得的接收的信號(h0)，所述接收的信號(h0)由包括至少兩個項的接收的陣列因子多項式來表示，每個項具有某個接收的權(quán)重，以便獲取權(quán)重的接收集合，權(quán)重的所述接收集合由縮放并旋轉(zhuǎn)的權(quán)重(wK)的期望集合來構(gòu)成，所述接收的陣列因子多項式進一步由至少一個極點來參數(shù)化；以及使用接收的權(quán)重和期望的權(quán)重(wK)的每個對應(yīng)集合來確定所述極點參數(shù)化。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述期望的陣列因子多項式由至少兩個零 點來參數(shù)化，其中使用至少一個零點通過改變所述期望的權(quán)重(Wk)以使所述零點移動到極 點來抵消所述極點。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，極點消除過程包括以下步驟(15)標(biāo)識極點模型中的極點；(16)計算零點與極點之間的距離(d)；(17)對于每個極點消除，將匹配函數(shù)V(X)最小化，作為結(jié)果，所述匹配函數(shù)(VOO)產(chǎn) 生哪些零點最靠近考慮中的極點，從而允許根據(jù)所述匹配函數(shù)(VOO)來匹配零點和極點， 這意味著，對于某個極點，所述匹配函數(shù)(VOO)將產(chǎn)生對于不同零點的距離(d)的不同值， 以及選取對應(yīng)于具有最小量值的距離(d)的零點；(18)使用新零點來計算新陣列權(quán)重；以及(19)使用所述新陣列權(quán)重來消除所述考慮中的極點。
4.如權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，每個極點對應(yīng)于干擾，從而使得能夠通 過抵消其對應(yīng)的極點來抵消每個干擾。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述接收的信號Qlci(Ii))在空間域中可寫為 其中每個C1是對應(yīng)于某個極點的復(fù)數(shù)值，其中Ic1I與所述干擾的寬度有關(guān)，以及arg C1對應(yīng)于到所述干擾的相對方位角方向，并且其中η是空間變量，對于n = k，δ (n-k) = 1， 否則δ (n-k) = 0，K是所述ULA天線(5)中的天線單元的數(shù)量，并且L是滿足L ( K-2的整數(shù)。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，通過最小二乘法或傅立葉變換來推導(dǎo)空間 域中用于所述接收的信號Oitl(η))的表達式。
7.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，為了確定所述極點參數(shù)化，使用最大似然估計來計算每個復(fù)數(shù)值(C1)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于標(biāo)識電信網(wǎng)絡(luò)中的分量的方法，該方法包括以下步驟由陣列因子多項式來表示具有至少兩個天線單元的均勻線性陣列ULA天線(5)，所述多項式包括至少兩個項，每個項具有某個權(quán)重(wK)；將所述權(quán)重(wK)設(shè)置成期望值，以便獲取期望的天線輻射圖。而且，該方法包括以下步驟改變所述期望的權(quán)重以便獲取期望的權(quán)重(wK)的多個集合，以使ULA天線(5)掃描空間部分，某次掃描對應(yīng)于期望的權(quán)重的某個集合，分析由接收的陣列因子多項式來表示的接收的信號(h0)，該接收的陣列因子多項式具有帶某些接收的權(quán)重的項，其通過至少一個極點來參數(shù)化；以及使用接收的權(quán)重和期望的權(quán)重(wK)的每個對應(yīng)集合來確定極點參數(shù)化。
文檔編號H01Q3/26GK101884136SQ200780101847
公開日2010年11月10日 申請日期2007年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月3日
發(fā)明者U·林德格倫 申請人:愛立信電話股份有限公司