用于阵列天线的零方向控制方法技术

一种零方向控制方法，其允许优化形成指定的零束方向的天线加权而不用计算逆矩阵。在Ｎ单元阵列天线中，通过处理在顺序地选择Ｍ个指定的零方向中的一个零方向来形成零的２单元天线加权矢量，以及处理在指定的束方向形成束的（Ｎ－Ｍ）单元天线加权矢量以产生Ｎ个单元阵列天线的天线加权矢量，可获得指定的零束天线方向图。每当在Ｍ个指定的零方向中顺序地选择的一个零方向形成一个零，则通过增加工作天线加权矢量的单元数目来计算最后的天线加权矢量。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
用于阵列天线的零方向控制方法
本专利技术涉及一种阵列天线系统，特别涉及一种用于零方向控制的计算天线加权的技术。
技术介绍
在移动通信系统的基站中，由阵列天线的各个天线单元所接收的信号在干扰波的入射方向经过适当的信号处理而形成为零，从而用于抑制该干扰。此外，从接收的信号中获得的零方向图也被用作信号传输。然而，在诸如使用ADSL(异步数字用户线路)服务作为环球网接入的异步通信情况下，从接收的信号中获得的零方向图也并不总是适用于传输。在这种情况下，有必要以某种方法确定零方向并且在所确定的方向上形成零。当计算天线加权以及在指定的方向接收信号波和干扰波时，通过在所形成的模式中使用豪厄尔斯-阿普尔鲍姆(Howells-Applebaum)自适应阵列控制算法，可以在所要求的方向上获得形成零的天线加权。豪厄尔斯-阿普尔鲍姆自适应阵列控制算法在例如由SciTech Press(科技出版社)出版的，由Nobuo Kikuma编写的，题目为“阵列天线的自适应信号处理”一书的第四章(第67-86页)MSN自适应阵列中有详细讨论。图1是显示采用了豪厄尔斯-阿普尔鲍姆自适应阵列控制算法的传统的零方向控制方法的流程图。当零和波束形成方向时，θbeam，θnull(1)，θnull(2)，…θnull(M)被指定，在形成方向的零和波束中产生控制-->矢量Abeam，ANULL_1，…，ANULL_M，然后被组合以产生Asum。该组合的控制矢量Asum被用于计算协方差矩阵RAA。RAA的逆矩阵被用于计算阵列天线的最佳加权Wbeam。然而根据上述现有技术的最佳加权计算需要逆矩阵的计算，这样造成了处理时间和计算量的增加，导致了更低的处理速度和硬件数量的增加。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种零方向控制方法，其可以获得形成指定的零束方向的最优天线加权而不用计算逆矩阵。在N单元阵列天线中，通过处理在M个指定的零方向中顺序地选择一个零方向而形成零的2单元天线加权矢量，以及处理在指定的束方向中形成束的N-M单元天线加权矢量而产生N单元阵列天线的天线加权矢量来获得指定的零束天线方向图。每当在M个指定的零方向中顺序地选择的一个零方向形成一个零，通过增加工作天线加权矢量的单元数量来计算最后的天线加权矢量。根据本专利技术的一个方面，一种用于产生N单元阵列天线的天线加权矢量以形成具有单个束方向θbeam和M个零方向θnull(1)-θnull(M)(1≤M≤N-2)所指定的天线方向图的方法，该方法包括下列步骤：a)产生(N-M)单元阵列天线的工作天线加权矢量，以在单个束方向中形成一束；b)顺序地选择M个零方向中的一个零方向；c)产生2单元阵列天线的2单元天线加权矢量，以在选择的零方向上形成零；d)用2单元天线加权矢量的第一个加权和第二个加权乘以工作天线加权矢量，以产生第一工作天线加权矢量和第二工作天线加权矢量；e)将0附加到第一工作加权矢量的尾部及第二工作加权矢量的头部，以产生第一个扩展的加权矢量和第二个扩展的加权矢量，并且将第一个扩展的加权矢量和第二个扩展的加权矢量加起来，以产生工作天线加-->权矢量；以及f)重复步骤(c)-(e)直到选择了M个零方向，以产生最后的工作天线加权矢量作为N单元阵列天线的天线加权矢量。步骤(a)可包括使用下列公式计算工作天线加权矢量Wpattern[Wbeam(1)，...，Wbeam(N-M)]的步骤：δWbeam＝exp{-j·k·d·sin(θbeam)}，Wbeam(1)＝1  以及Wbeam(i)＝Wbeam(i-1)·δwbeam(i＝2，3，...，N-M)，这里d是N单元阵列天线两天线单元之间的距离，k是自由空间的传输常数(k＝2π/λ)，λ是自由空间的波长。步骤(c)可包括使用下列公式计算2单元天线加权矢量Wnull(m)＝[Wnull_1(m)，Wnull_2(m)]的步骤：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。步骤(d)包括使用下列公式计算第一工作加权矢量Wbeam1和第二工作天线加权矢量Wbeam2的步骤：      Wbeam1＝Wnull_l(m)·Wpattern＝1·Wpattern以及      Wbeam2＝Wnull_2(m)·Wpattern            ＝exp{-j·k·d·cos(θnull(m))}·Wpattern。步骤(e)包括下列步骤：将0附加到第一工作加权矢量Wbeam1的尾部和附加到第二工作加权矢量Wbeam2的头部，以产生第一个扩展的加权矢量[Wbeam1，0]和第二个扩展的加权矢量[0，Wbeam2]；以及将第一扩展的加权矢量和第二扩展的加权矢量加起来，以产生工作天线加权矢量Wpattern＝[Wbeam1，0]+[0，Wbeam2]。-->根据本专利技术的另一个方面，一种用于产生N单元阵列天线的天线加权矢量以形成具有M个零方向θnull(1)-θnull(M)(1≤M≤N-1)的指定天线方向图的方法，该方法包括下列步骤：a)给N-M单元阵列天线任意准备一工作天线加权矢量；b)顺序地选择M个零方向中的一个零方向；c)产生2单元阵列天线的2单元天线加权矢量，以在选择的零方向上形成零；d)用2单元天线加权矢量的第一个加权和第二个加权乘以工作天线加权矢量，以产生第一工作加权矢量和第二工作天线加权矢量；e)将0附加到第一工作加权矢量的尾部和第二工作加权矢量的头部，以产生第一个扩展的加权矢量和第二个扩展的加权矢量，并且将第一扩展的加权矢量和第二扩展的加权矢量加起来，以产生工作天线加权矢量；以及f)重复步骤(c)-(e)直到已选择了M个零方向，以产生最后的工作天线加权矢量作为N单元阵列天线的天线加权矢量。附图说明图1显示的是使用豪厄尔斯-阿普尔鲍姆自适应阵列控制算法的传统的零方向控制方法的流程图；图2显示的是使用了根据本专利技术的零方向控制方法的传输数字束形成装置的方框图；图3是根据本专利技术的第一实施例显示零方向控制方法的流程图；图4是根据第一实施例在将零方向控制方法应用于6单元阵列天线的情况下，产生单个信号束和3个零的流程的示意图；图5A显示的是在如图4(a)所示的3单元阵列天线阶段的天线方向图；图5B显示的是在如图4(b)所示的4单元阵列天线阶段的天线方向图；图5C显示的是在如图4(c)所示的5单元阵列天线阶段的天线方向图；图5D显示的是在如图4(d)所示的6单元阵列天线阶段的天线-->方向图；图6是根据本专利技术的第二实施例显示零方向控制方法的流程图；图7显示的是使用根据本专利技术的零方向控制方法的接收数字束形成装置的方框图。具体实施方式下面参考附图详细说明本专利技术的实施例。参考图2，阵列天线包括N个天线单元1.1-1.N，它们间隔均匀而且排成一行。将各个天线单元1.1-1.N连接到N个发射机2.1-2.N，将该发射机通过N个数模转换器(D/A)3.1-3.N依次连接到信号处理器4。信号处理器4包括N个乘法器9.1-9.N和天线加权计算器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于产生Ｎ单元阵列天线的天线加权矢量以形成具有单个束方向θ↓［ｂｅａｍ］和Ｍ个零方向θ↓［ｎｕｌｌ（ｌ）］－θ↓［ｎｕｌｌ（Ｍ）］的指定的天线方向图的方法，１≤Ｍ≤Ｎ－２，该方法包括下列步骤： ａ）产生Ｎ－Ｍ单元阵列天线的工作天线加权矢量，以在单个束方向中形成束； ｂ）顺序地选择Ｍ个零方向中的一个零方向； ｃ）产生２单元阵列天线的２单元天线加权矢量，以在选择的零方向上形成零； ｄ）用２单元天线加权矢量的第一个加权和第二个加权乘以工作天线加权矢量，以产生第一工作加权矢量和第二工作天线加权矢量； ｅ）将０附加到第一工作加权矢量的尾部和第二工作加权矢量的头部，以产生第一个扩展的加权矢量和第二个扩展的加权矢量，并且将第一个扩展的加权矢量和第二个扩展的加权矢量加起来，以产生工作天线加权矢量；以及 ｆ）重复步骤（ｃ）－（ｅ）直到选择了Ｍ个零方向，以产生最后的工作天线加权矢量作为Ｎ单元阵列天线的天线加权矢量。

【技术特征摘要】
JP 2001-4-9 110539/20011.一种用于产生N单元阵列天线的天线加权矢量以形成具有单个束方向θbeam和M个零方向θnull(1)-θnull(M)的指定的天线方向图的方法，1≤M≤N-2，该方法包括下列步骤：a)产生N-M单元阵列天线的工作天线加权矢量，以在单个束方向中形成束；b)顺序地选择M个零方向中的一个零方向；c)产生2单元阵列天线的2单元天线加权矢量，以在选择的零方向上形成零；d)用2单元天线加权矢量的第一个加权和第二个加权乘以工作天线加权矢量，以产生第一工作加权...

【专利技术属性】
技术研发人员：平部正司，
申请(专利权)人：日本电气株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]