專利名稱：無線電轉(zhuǎn)發(fā)器和無線電中繼傳輸方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在一般無線電通信系統(tǒng)中的無線電中繼傳輸，更具體地涉及一種適合在移動(dòng)無線電通信系統(tǒng)無線電中繼傳輸中使用的無線電轉(zhuǎn)發(fā)器和無線電中繼傳輸方法。
背景技術(shù)：
在常規(guī)的無線電中繼傳輸方法中，例如，發(fā)射機(jī)發(fā)射一個(gè)具有垂直極化的無線電信號(hào)，無線電轉(zhuǎn)發(fā)器接收從發(fā)射機(jī)發(fā)射的無線電信號(hào)，并且放大接收的無線電信號(hào)，將它當(dāng)作具有垂直極化的無線電信號(hào)發(fā)射給接收機(jī)。因而，無線電轉(zhuǎn)發(fā)器放大接收的無線電信號(hào)，并且將它當(dāng)作與接收的無線電信號(hào)的極化一樣具有相同極化的無線電信號(hào)進(jìn)行發(fā)射。從而，接收機(jī)接收與通過發(fā)射機(jī)發(fā)射的無線電信號(hào)的極化一樣具有相同極化的無線電信號(hào)。
在這種無線電轉(zhuǎn)發(fā)器，其中，接收天線及其發(fā)射天線具有同樣的極化特性。從而，采用環(huán)路干擾方式，通過轉(zhuǎn)發(fā)器的接收天線接收從無線電轉(zhuǎn)發(fā)器的發(fā)射天線發(fā)射的無線電信號(hào)。采用環(huán)路干擾方式接收的信號(hào)，此后將被稱為環(huán)路干擾信號(hào)。當(dāng)轉(zhuǎn)發(fā)器具有的接收頻率等于發(fā)射頻率時(shí)，如果增大無線電轉(zhuǎn)發(fā)器的放大增益，環(huán)路干擾信號(hào)的存在引起振蕩。這樣限制了放大增益的增大。
例如，在H.Hamazumi等人的”Astudy of loop interference canceller for therelay stations in an SFN for digital terrestrial broadcating”，GlobalTelecommnunication Conference 2000，GLOBECOM’00.IEEE，vol.1，PR167-171，27 Nov.-1 Dec.200(《關(guān)于數(shù)字地面廣播SFN轉(zhuǎn)播中繼站的環(huán)路干擾消除器的研究》，全球無線電通訊會(huì)議2000，全球通信系統(tǒng)’00.電氣和電子工程師協(xié)會(huì)，卷1，PR167-171，2000年11月27日-12月1日)(此后稱為文獻(xiàn)1)，提出一種估算和抑制無線電轉(zhuǎn)發(fā)器環(huán)路干擾信號(hào)的技術(shù)。如圖1所示，例如，在安裝有現(xiàn)有技術(shù)的環(huán)路干擾抑制器的無線電轉(zhuǎn)發(fā)器中，通過垂直極化接收天線1接收的無線電信號(hào)，經(jīng)過環(huán)路干擾抑制器2饋給放大器3，并且從垂直極化發(fā)射天線4發(fā)射通過放大器3放大的無線電信號(hào)。將從接收天線1接收的無線電信號(hào)輸入到環(huán)路干擾信道估算器5，估算從發(fā)射天線4到接收天線1的環(huán)路干擾信號(hào)的傳輸路徑8的傳輸路徑特性(脈沖響應(yīng))。在FIR濾波器6中，設(shè)置估算的傳輸路徑特性，其中將環(huán)路干擾傳輸路徑8的傳輸特性卷積到從接收天線1接收的無線電信號(hào)，產(chǎn)生環(huán)路干擾信號(hào)的復(fù)制信號(hào)。在輸入到放大器3之前，在減法器7將該復(fù)制信號(hào)從接收天線1接收的無線電信號(hào)中減去。
在日本已公開專利申請(qǐng)(26735/80)(此后稱為文獻(xiàn)2)中披露，使用包括水平(或垂直)極化天線和垂直(或水平)極化天線的復(fù)合天線的多路無線電轉(zhuǎn)發(fā)器，為了分離發(fā)射波和接收波，使用其中一個(gè)天線接收來自配套站的發(fā)射波，同時(shí)使用另一個(gè)天線發(fā)射給配套站，以在等于或大于40dB的不同極化之間實(shí)現(xiàn)耦合。這種無線電轉(zhuǎn)發(fā)器的接收天線具有包括在發(fā)射天線方向選擇狹窄寬度主波束的天線方向性模式。
在圖2摘要顯示的電子學(xué)院信息與通信工程師Katsumi Sakai等人的”Multipoint relay transmission system”，The Institute of Electronics，Information and Communication Engineers，Techincal Report of IEICE RCS2001-263(IEICE RCS 2001-263技術(shù)報(bào)告《多點(diǎn)中繼傳輸系統(tǒng)》)(此后稱為文獻(xiàn)3)s披露，在多輸入多輸出(MIMO)系統(tǒng)，多個(gè)信息序列從公共頻帶的無線電發(fā)射機(jī)發(fā)射，并且在相同頻帶的無線電信號(hào)通過接收機(jī)接收，分離成為各個(gè)信息序列。作為公共頻帶上具有垂直極化的無線電信號(hào)，發(fā)射機(jī)10從發(fā)射天線AS1...，ASM發(fā)射M個(gè)信息序列S1...，SM(這里M是一個(gè)等于或大于2的整數(shù))。通過L個(gè)無線電轉(zhuǎn)發(fā)器201，...，20L(這里L(fēng)是一個(gè)等于或大于1的整數(shù))接收M個(gè)無線電信號(hào)，并且一次存儲(chǔ)在其中。在發(fā)射機(jī)10發(fā)射終止的情況下，諸如一個(gè)呼叫、一個(gè)脈沖等，響應(yīng)于發(fā)射機(jī)10發(fā)射暫時(shí)停止，無線電轉(zhuǎn)發(fā)器201，...，20L放大存儲(chǔ)的無線電信號(hào)，形成向接收機(jī)30發(fā)射的具有垂直極化的無線電信號(hào)。接收機(jī)30包括N個(gè)從無線電轉(zhuǎn)發(fā)器接收無線電信號(hào)的線性極化接收天線Ar1，...，ArN(這里N是一個(gè)等于或大于M的整數(shù))。接收的信號(hào)經(jīng)過MIMO的均衡處理，分離成為M個(gè)信息序列S1...，SM。如果發(fā)射機(jī)10和接收機(jī)30位于視線環(huán)境之內(nèi)，則除連接發(fā)射機(jī)10和接收機(jī)30的線性傳輸路徑之外，無線電轉(zhuǎn)發(fā)器20的裝置通過增加經(jīng)過無線電轉(zhuǎn)發(fā)器20的傳輸路徑來提高信道容量。

發(fā)明內(nèi)容
在常規(guī)的無線電轉(zhuǎn)發(fā)器，因?yàn)榻邮仗炀€和發(fā)射天線具有同樣的極化特性，為了防止由于環(huán)路干擾信號(hào)產(chǎn)生的振蕩，所以中繼放大增益不能得到增大。另外，在常規(guī)的無線電轉(zhuǎn)發(fā)器，其接收天線的方向波束要對(duì)準(zhǔn)在發(fā)射天線的方向上，并且這在移動(dòng)無線電轉(zhuǎn)發(fā)器的位置方面產(chǎn)生困難。如在引用的日本公開專利申請(qǐng)披露的，在不同極化之間的分離涉及到在對(duì)接站之間的通信，并不適合在諸如移動(dòng)通信等通信系統(tǒng)的中繼傳輸。
在MIMO類型的常規(guī)無線電中繼傳輸方法，例如，圖2所示的方法，為了避免在無線電轉(zhuǎn)發(fā)器產(chǎn)生環(huán)路干擾的問題，即使當(dāng)發(fā)射機(jī)發(fā)射中斷時(shí)傳輸路徑的數(shù)量能夠增加，無線電轉(zhuǎn)發(fā)器一次存儲(chǔ)接收的無線電信號(hào)，然后發(fā)射存儲(chǔ)的無線電信號(hào)，或采用時(shí)間分隔的方式，在無線電轉(zhuǎn)發(fā)器進(jìn)行接收和發(fā)射，從而與連續(xù)中繼傳輸操作相比較，導(dǎo)致能夠被傳輸?shù)男盘?hào)數(shù)量幾乎減少了一半的缺陷。
用依照本發(fā)明的無線電轉(zhuǎn)發(fā)器，通過具有相互正交極化特性的第一和第二接收天線接收無線電信號(hào)。在第一和第二環(huán)路干擾抑制器，至少一個(gè)來自第一和第二發(fā)射天線的環(huán)路干擾信號(hào)，在通過第一和第二接收天線接收的第一和第二無線電信號(hào)中得到抑制。在第一和第二放大器，分別放大環(huán)路干擾被抑制的第一和第二無線電信號(hào)，并且通過相對(duì)第一和第二接收天線正交極化特性的第二和第一發(fā)射天線，發(fā)射放大的第一和第二無線電信號(hào)。
依照本發(fā)明的無線電中繼傳輸方法，公共頻帶的無線電信號(hào)，通過具有相互正交的極化特性的多個(gè)天線同時(shí)發(fā)射，具有與一個(gè)正交極化相應(yīng)的極化的無線電信號(hào)，通過相應(yīng)無線電轉(zhuǎn)發(fā)器接收，并且放大并當(dāng)作具有另一個(gè)正交極化的無線電信號(hào)，在公共頻帶發(fā)射接收的無線電信號(hào)。
用依照本發(fā)明的無線電轉(zhuǎn)發(fā)器，接收的無線電信號(hào)從與接收天線極化正交的發(fā)射天線發(fā)射，從而在發(fā)射天線和接收天線之間去耦合。另外，至少一個(gè)來自具有相互正交的極化的第一和第二發(fā)射天線的環(huán)路干擾信號(hào)，能夠在天線接收的無線電信號(hào)中得到抑制，從而，減小了發(fā)射天線和接收天線之間的耦合。
用依照本發(fā)明的無線電中繼傳輸方法，無線電轉(zhuǎn)發(fā)器的使用增加了從發(fā)射機(jī)到接收機(jī)的傳輸路徑數(shù)量，并且對(duì)于具有正交極化的接收天線和發(fā)射天線，可以使無線電轉(zhuǎn)發(fā)器同時(shí)進(jìn)行接收和發(fā)送，允許實(shí)現(xiàn)連續(xù)中繼和放大操作，從而，增大了信道容量。這里不需要為無線電轉(zhuǎn)發(fā)器提供狹窄方向性波束，并且無線電轉(zhuǎn)發(fā)器能夠移動(dòng)。


圖1是包括環(huán)路干擾抑制器的現(xiàn)有技術(shù)的典型無線電轉(zhuǎn)發(fā)器的功能圖；圖2舉例說明了依照常規(guī)MIMO系統(tǒng)的多點(diǎn)中繼傳輸系統(tǒng)；圖3顯示了能夠在依照本發(fā)明的無線電中繼傳輸方法中使用的無線電轉(zhuǎn)發(fā)器的一個(gè)實(shí)例；圖4顯示了能夠在依照本發(fā)明的無線電中繼傳輸方法中使用的無線電轉(zhuǎn)發(fā)器的另一個(gè)實(shí)例；圖5顯示了能夠在依照本發(fā)明的無線電中繼傳輸方法中使用的無線電轉(zhuǎn)發(fā)器的另一個(gè)實(shí)例；圖6顯示了依照本發(fā)明的典型無線電轉(zhuǎn)發(fā)器的功能裝置；圖7顯示了圖6所示無線電轉(zhuǎn)發(fā)器的環(huán)路干擾抑制器271和272的特殊實(shí)例的功能裝置；圖8顯示了能夠應(yīng)用依照本發(fā)明的無線電中繼傳輸方法的無線電中繼傳輸系統(tǒng)的典型裝置；圖9顯示了能夠應(yīng)用依照本發(fā)明的無線電中繼傳輸方法的無線電中繼傳輸系統(tǒng)的另一個(gè)裝置；圖10顯示了能夠應(yīng)用依照本發(fā)明的無線電中繼傳輸方法的的無線電中繼傳輸系統(tǒng)的另一個(gè)裝置；圖11顯示了應(yīng)用依照本發(fā)明無線電中繼傳輸方法的實(shí)施方式的無線電中繼傳輸系統(tǒng)的典型裝置；圖12顯示了圖11所示系統(tǒng)的變型；圖13顯示了本發(fā)明在MIMO中繼傳輸方法中應(yīng)用的典型系統(tǒng)裝置；圖14顯示了依照本發(fā)明的無線電轉(zhuǎn)發(fā)器的另一個(gè)實(shí)施方式的功能裝置；圖15是用于通過圖1 4所示的信道估算器51a檢測(cè)的環(huán)路干擾信號(hào)的傳輸路徑的脈沖響應(yīng)實(shí)例圖；圖16顯示了圖14所示干擾抑制器應(yīng)用到包括兩個(gè)放大和中繼系統(tǒng)的無線電轉(zhuǎn)發(fā)器的實(shí)例的功能裝置；
圖17顯示了圖7和圖14舉例說明的抑制應(yīng)用到包括兩個(gè)放大和中繼系統(tǒng)的無線電轉(zhuǎn)發(fā)器的實(shí)例的功能裝置；和圖18顯示了依照本發(fā)明使用陣列天線的無線電轉(zhuǎn)發(fā)器的實(shí)施方式的功能裝置。
具體實(shí)施例方式
在描述實(shí)現(xiàn)依照本發(fā)明的無線電轉(zhuǎn)發(fā)器的模式之前，將說明在執(zhí)行依照本發(fā)明的無線電通信方法中使用的各種無線電轉(zhuǎn)發(fā)器。
假定的轉(zhuǎn)發(fā)器使用假定具有相互正交極化的接收天線和發(fā)射天線的轉(zhuǎn)發(fā)器。圖3舉例說明了水平極化天線和垂直極化天線的使用。在圖3所示的實(shí)例中，接收天線21包含通過在水平面安裝的繞桿式(turnstile)天線形成的水平極化天線，發(fā)射天線22包含通過垂直豎立的套筒(雙極)天線形成的垂直極化天線。這些天線都架設(shè)在支柱29上，在上面安裝有繞桿式天線21。安裝在機(jī)殼23里面的放大器24，放大通過水平極化接收天線21接收的無線電信號(hào)，但是，因?yàn)樵谶@個(gè)實(shí)例中，繞桿式天線當(dāng)作接收天線21使用，在輸入到放大器24之前，在移相器和合成器25中，來自兩個(gè)雙極單元的一個(gè)接收信號(hào)相位相互之間被偏移90°，然后進(jìn)行合成。放大的無線電信號(hào)25從發(fā)射天線22發(fā)射。
從發(fā)射天線22發(fā)射的無線電信號(hào)(無線電波)具有垂直極化，因此，該信號(hào)不能通過水平極化接收天線21接收。這種基于正交極化或所謂交叉極化區(qū)分的分離非常充分，能夠用滿意的方式抑制環(huán)路干擾信號(hào)，從而與對(duì)接收和發(fā)射使用相同極化的裝置比較，允許中繼放大的增益增大相應(yīng)量。值得注意的是，至于在水平面上的方向性，天線21和22兩者都是全方向性的。然而，在這個(gè)實(shí)例中，盡管在垂直面的繞桿式天線21的方向性是定向朝著套筒天線22或向下，在繞桿式天線21的方向上，垂直面的套筒天線22的方向性是無效的，可以看到在這方面，通過接收天線21接收的信號(hào)受來自發(fā)射天線22發(fā)射信號(hào)的影響是比較小的。
可以看到，垂直極化天線可以當(dāng)作接收天線21使用，同時(shí)水平極化天線可以當(dāng)作發(fā)射天線22使用。與繞桿式天線類似，對(duì)于水平極化天線，另一選擇將是在水平面上幾乎是全方向性的微波傳輸帶天線(microstripantenna)，并且與套筒天線類似，對(duì)于垂直極化天線，另一選擇將是在水平面上幾乎是全方向性的單極天線。如圖3所示，使用水平極化天線和垂直極化天線的無線電轉(zhuǎn)發(fā)器在今后將稱為轉(zhuǎn)發(fā)器1。
圖4顯示了使用具有相互正交圓極化的接收天線和發(fā)射天線的轉(zhuǎn)發(fā)器2的實(shí)例。作為接收天線21，使用相對(duì)位于垂直面41內(nèi)的垂直線42順時(shí)針傾斜45°的套筒(雙極)天線。作為發(fā)射天線22，使用相對(duì)位于與垂直面41平行的垂直面43內(nèi)的垂直線44逆時(shí)針傾斜45°的套筒(雙極)天線。當(dāng)垂直面41和43互相疊加時(shí)，接收天線21和發(fā)射天線22的極化相互正交。
再者，從發(fā)射天線22發(fā)射的無線電信號(hào)的極化與從接收天線21接收的無線電波的極化正交，使環(huán)路干擾信號(hào)得到抑制，從而允許增大中繼放大增益。可以看到，接收天線21可以相對(duì)垂直線逆時(shí)針傾斜，同時(shí)發(fā)射天線22可以相對(duì)垂直線順時(shí)針傾斜。所要求的是，在接收天線21和發(fā)射天線22之間存在正交關(guān)系。上述雙極天線可以被不對(duì)稱的極化天線所代替，諸如在與其中另一個(gè)極化正交的平面上是全方向性的單極天線。
圖5顯示了轉(zhuǎn)發(fā)器3的實(shí)例，作為具有正交極化特性的天線，該轉(zhuǎn)發(fā)器使用右旋圓極化天線和左旋圓極化天線。將垂直安裝的右旋繞桿式天線當(dāng)作接收天線21使用，同時(shí)將垂直安裝的左旋繞桿式天線當(dāng)作發(fā)射天線22使用，并且兩個(gè)繞桿式天線是彼此完全相反地安裝。將從定義為接收天線21的繞桿式天線的兩個(gè)單元接收的無線電信號(hào)饋給移相器和合成器25進(jìn)行合成，以便在饋給放大器24之前，使來自垂直單元的信號(hào)相對(duì)來自水平單元的信號(hào)滯后90°。另一方面，在分路器和移相器26，將從放大器24放大的無線電信號(hào)分解成為兩部分，并且一部分被延遲，使其相對(duì)另一部分相位滯后90°，以便將具有滯后相位的信號(hào)饋給定義為發(fā)射天線22的繞桿式天線的水平單元，并且將沒有滯后相位的信號(hào)饋給垂直單元。
既然從發(fā)射天線22發(fā)射的無線電信號(hào)(無線電波)的圓極化在與接收天線21的極化旋轉(zhuǎn)方向相反的方向上旋轉(zhuǎn)，所以環(huán)路干擾信號(hào)能夠被抑制，從而允許增大中繼放大增益相應(yīng)量。對(duì)于接收天線21，可以使用左旋圓極化天線，同時(shí)對(duì)于天射天線22，可以使用右旋圓極化天線。該圓極化天線不局限于繞桿式天線，而是也可以包含交叉的八木天線、微波傳輸帶天線等。
下面將參照附圖描述實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的模式，但是值得注意的是，貫穿附圖的相應(yīng)部分用相同的標(biāo)號(hào)標(biāo)明，以便省略重復(fù)描述。
模式1
依照本發(fā)明實(shí)現(xiàn)無線電轉(zhuǎn)發(fā)器的模式1，包含U第一極化接收天線，具有相對(duì)第一極化接收天線的極化特性正交的極化特性的V第二極化接收天線，極化特性與第一極化接收天線和第二極化接收天線的極化特性分別正交的U第二極化發(fā)射天線和V第一極化發(fā)射天線，這里的U和V是等于或大于1的整數(shù)。
圖6顯示了在U＝V＝1的情況下的實(shí)施方式。極化特性相互正交的兩個(gè)天線可以包含在圖3至圖5舉例說明的一對(duì)中的一個(gè)。在隨后的描述中，兩個(gè)極化特性相互正交的天線中的一個(gè)，用頂點(diǎn)在與垂直線連接的它的底部的三角形(倒三角形)來表示，同時(shí)另一個(gè)用置于垂直線上并且它的頂點(diǎn)置于它的頂部的三角形來表示。
無線電轉(zhuǎn)發(fā)器包含第一極化接收天線211和第二極化接收天線212，并且將通過第一極化接收天線211和第二極化接收天線212接收的無線電信號(hào)，分別饋給環(huán)路干擾抑制器271和272，在無線電信號(hào)饋給放大器241和242之前，在這里抑制環(huán)路干擾信號(hào)。通過放大器241和242放大、并被抑制環(huán)路干擾信號(hào)的無線電信號(hào)，分別從第二極化發(fā)射天線221和第一極化發(fā)射天線222發(fā)射。環(huán)路干擾抑制器271和272可以包含例如在文獻(xiàn)1中披露的抑制器。
用描述的裝置，從第二極化發(fā)射天線221發(fā)射的無線電信號(hào)(無線電波)，具有與第一接收天線211的極化特性正交的極化，并且很少通過第一極化接收天線211作為環(huán)路干擾信號(hào)接收，但是，具有與第二極化接收天線212相同的極化，從而環(huán)路干擾信號(hào)通過第二極化接收天線212接收。在饋給放大器242之前，通過環(huán)路干擾抑制器272抑制這種環(huán)路干擾信號(hào)，由此能夠防止通過環(huán)路干擾信號(hào)可能引起的振蕩，同時(shí)允許增大放大器242的增益。同樣，來自從第一極化發(fā)射天線222發(fā)射的無線電信號(hào)的環(huán)路干擾信號(hào)，通過第一極化接收天線211被接收，但是，通過環(huán)路干擾抑制器271被抑制，再次允許增大放大器241的增益。
在這種方式中，多個(gè)在公共頻帶和極化相互正交的無線電信號(hào)，可以同時(shí)被中繼傳輸并用相對(duì)較高的增益放大，從而允許增大圖2所示的無線電轉(zhuǎn)發(fā)器能夠進(jìn)行中繼傳輸?shù)男诺廊萘俊?br> 實(shí)施方式1在圖6所示的轉(zhuǎn)發(fā)器中產(chǎn)生振蕩的可能性由隨后的原因引起例如，通過第一極化接收天線211接收的無線電信號(hào)，從第二極化發(fā)射天線221發(fā)射，并且該無線電信號(hào)經(jīng)過環(huán)路干擾傳輸路徑41，通過第二極化接收天線212接收。接收的環(huán)路干擾信號(hào)通過放大器242放大，從第一極化發(fā)射天線222發(fā)射，發(fā)射的環(huán)路干擾信號(hào)經(jīng)過環(huán)路干擾傳輸路徑42，通過第一極化接收天線211接收，并且接收的環(huán)路干擾信號(hào)通過放大器241放大，從第二極化發(fā)射天線221再次發(fā)射。從而，出現(xiàn)經(jīng)過下面的封閉路徑環(huán)路干擾信號(hào)可能循環(huán)的可能性發(fā)射天線221-傳輸路徑41-接收天線212-放大器242-發(fā)射天線222-傳輸路徑42-接收天線211-放大器241-發(fā)射天線221，從而引起振蕩。
如果意識(shí)到這種復(fù)雜的交叉環(huán)路干擾，并且考慮到采用像圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)的環(huán)路干擾抑制器271實(shí)現(xiàn)的相似方式，來抑制環(huán)路干擾信號(hào)，則環(huán)路干擾抑制器271將抑制通過放大器241和也通過放大器242放大的環(huán)路干擾信號(hào)。然而，因?yàn)槊看瓮ㄟ^放大器放大時(shí)都將噪聲加入到信號(hào)，所以可以看到環(huán)路干擾抑制器271將不得不抑制已經(jīng)過兩個(gè)放大器的環(huán)路干擾信號(hào)。從而，從通過第一極化接收天線211接收的無線電信號(hào)產(chǎn)生的環(huán)路干擾信號(hào)有當(dāng)經(jīng)過放大器242時(shí)加入到那里的噪聲，并且這意味著環(huán)路干擾抑制器271的輸出信號(hào)有噪聲加入到那里。由于通過第二極化接收天線212接收的無線電信號(hào)產(chǎn)生的環(huán)路干擾信號(hào)而發(fā)生振蕩的可能性，基于經(jīng)過上述封閉路徑的循環(huán)，唯一不同的是在第一極化發(fā)射天線222進(jìn)入封閉路徑。現(xiàn)在，考慮到以上的環(huán)路干擾抑制器271和272的優(yōu)選實(shí)施例將參照?qǐng)D7進(jìn)行描述。
在本實(shí)施方式中，假定通過第二極化接收天線212接收的無線電信號(hào)，從第一極化發(fā)射天線222發(fā)射，當(dāng)發(fā)射的信號(hào)當(dāng)作環(huán)路干擾信號(hào)通過第一極化接收天線211接收時(shí)，抑制該環(huán)路干擾信號(hào)。換句話講，當(dāng)環(huán)路干擾信號(hào)進(jìn)入封閉環(huán)路時(shí)，在經(jīng)過第二放大器前它被抑制。為此，通過第一極化發(fā)射天線222發(fā)射并通過第一極化接收天線211接收的信號(hào)經(jīng)過的環(huán)路干擾傳輸路徑42的傳輸路徑特性(可以稱為信道特性的脈沖響應(yīng))，通過環(huán)路干擾信道估算器431估算。因而，環(huán)路干擾信道估算器431給另一中繼傳輸系統(tǒng)估算環(huán)路干擾傳輸路徑42的傳輸路徑特性。自身中繼傳輸系統(tǒng)指以下中繼傳輸系統(tǒng)其中，通過第一極化接收天線211接收的無線電信號(hào)，經(jīng)過放大器241放大，然后從第二極化傳輸天線221發(fā)射。
雖然可以設(shè)想多種技術(shù)給另一中繼傳輸系統(tǒng)估算環(huán)路干擾特性時(shí)，但是舉例講，可以通過導(dǎo)頻生成器441產(chǎn)生導(dǎo)頻信號(hào)，饋給放大它的放大器242，并且例如在接收的無線電信號(hào)暫時(shí)中斷的時(shí)間內(nèi)，根據(jù)導(dǎo)頻信號(hào)和從第一極化傳輸天線222發(fā)射并由經(jīng)過環(huán)路干擾傳輸路徑42由第一極化接收天線211接收產(chǎn)生的環(huán)路干擾信號(hào)，估算環(huán)路干擾傳輸路徑42的傳輸路徑特性。可替換地，在不用等待接收的無線電信號(hào)中斷的時(shí)間間隔的情況下，通過使用與接收的無線電信號(hào)頻帶些微偏移的導(dǎo)頻信號(hào)，也可以進(jìn)行信道特性的估算。
通過第二極化接收天線212接收的信號(hào)或放大器242的輸入信號(hào)，在FIR濾波器451與通過環(huán)路干擾信道估算器431估算的環(huán)路干擾傳輸路徑42的特性進(jìn)行卷積，從而產(chǎn)生來自環(huán)路干擾傳輸路徑42的環(huán)路干擾信號(hào)模型。在減法器461，從通過第一極化接收天線211接收的無線電信號(hào)中減去環(huán)路干擾信號(hào)的模型，并且將來自減法器461的輸出信號(hào)輸入到放大器241。
用這種方式，由通過第二極化接收天線212接收的無線電信號(hào)產(chǎn)生，經(jīng)過環(huán)路干擾傳輸路徑42，通過第一極化接收天線211接收和包含在通過第一極化接收天線211接收的無線電信號(hào)中的環(huán)路干擾信號(hào)，通過使用FIR濾波器451饋給的環(huán)路干擾信號(hào)模型被抑制。從而，由通過第二極化接收天線212接收的無線電信號(hào)產(chǎn)生、并從第一極化發(fā)射天線22經(jīng)過環(huán)路干擾傳輸路徑42的這種環(huán)路干擾信號(hào)，在輸入到封閉路徑的這一點(diǎn)被抑制，從而避免環(huán)路干擾信號(hào)經(jīng)過放大器241放大而增加噪聲的問題。
與環(huán)路干擾抑制器271類似，環(huán)路干擾抑制器272也包含環(huán)路干擾信道估算器432，該估算器估算環(huán)路干擾傳輸路徑41的特性；FIR濾波器452，該濾波器將估算的傳輸路徑特性與通過第一極化接收天線211接收的無線電信號(hào)進(jìn)行卷積；以及減法器462，在輸入到放大器242之前，該減法器從通過第二極化接收天線212接收的無線電信號(hào)中減去由FIR濾波器452產(chǎn)生的環(huán)路干擾信號(hào)模型。結(jié)果，可以在封閉路徑的入口處，防止通過第一極化接收天線211接收的無線電信號(hào)經(jīng)過環(huán)路干擾傳輸路徑41輸入到封閉路徑?？梢钥吹?，通過環(huán)路干擾信道估算器431和432的環(huán)路干擾傳輸路徑42和41的估算接連發(fā)生。可替換地，環(huán)路干擾信號(hào)的封閉環(huán)路的傳輸路徑特性可以被估算，并且通過第一極化接收天線211接收的無線電信號(hào)，例如可以與估算的傳輸路徑特性進(jìn)行卷積，產(chǎn)生環(huán)路干擾信號(hào)模型，并且在饋給放大器241之前，該模型可以從通過第一極化接收天線211接收的無線電信號(hào)中被減去。
模式2現(xiàn)在，將描述實(shí)現(xiàn)依照本發(fā)明的無線電中繼傳輸方法的模式。
系統(tǒng)實(shí)例1圖8示意性地顯示了能夠應(yīng)用模式2的通信系統(tǒng)的典型裝置。發(fā)射機(jī)10配備有極化正交的第一極化和第二極化發(fā)射天線111、112。公共頻帶的無線電信號(hào)同時(shí)從第一極化和第二極化發(fā)射天線111、112發(fā)射。當(dāng)作無線電信號(hào)從第一極化和第二極化發(fā)射天線111、112發(fā)射的信息序列S1和S2，可以是相同的或不同的。
的無線電轉(zhuǎn)發(fā)器20配備有第一極化接收天線21和第二極化發(fā)射天線22，該第一極化接收天線21與發(fā)射天線111第一極化和第二極化天線112中的一個(gè)具有相同的極化特性，在所示例子中，其為發(fā)射天線111的極化特性，該第二極化發(fā)射天線22具有與第一極化接收天線21的極化特性正交的極化特性。換句話講，使用的無線電轉(zhuǎn)發(fā)器20可以是先前參照?qǐng)D3至5描述的無線電轉(zhuǎn)發(fā)器中的一個(gè)。在對(duì)無線電轉(zhuǎn)發(fā)器20的第一極化接收天線21和第二極化發(fā)射天線22的極化特性進(jìn)行正交的過程中使用的極化類型，與在發(fā)射天線111和112中使用的極化類型相似，也就是右旋極化和左旋極化、兩個(gè)線性極化、兩個(gè)圓極化中的任何一個(gè)或兩個(gè)圓極化。
來自第一極化發(fā)射天線111的無線電信號(hào)，通過第一極化接收天線21接收，并且接收的無線電信號(hào)被放大，作為極化和接收的無線電信號(hào)的極化正交的無線電信號(hào)從第二極化發(fā)射天線22發(fā)射。
接收機(jī)30配備有兩個(gè)接收天線311和312，該接收天線具有與包含正交類型的、無線電轉(zhuǎn)發(fā)器20的發(fā)射天線22相同的極化特性，或在這個(gè)實(shí)例中具有第二極化。
在接收機(jī)30，從發(fā)射機(jī)10的第二極化發(fā)射天線112發(fā)射的無線電信號(hào)和從無線電轉(zhuǎn)發(fā)器20發(fā)射的無線電信號(hào)，通過第二極化接收天線311和312接收。
從發(fā)射機(jī)10的第一極化發(fā)射天線111發(fā)送的無線電信號(hào)，通過無線電轉(zhuǎn)發(fā)器20進(jìn)行中繼和放大，并且將它的極化改變成為正交方式，通過接收機(jī)30的兩個(gè)第二極化接收天線311和312接收，如用實(shí)線611、612和613表示。具體地講，來自第一極化發(fā)射天線111的無線電信號(hào)通過接收機(jī)30接收，當(dāng)作經(jīng)過兩個(gè)傳播路徑的信號(hào)。從第二極化發(fā)射天線112發(fā)射的無線電信號(hào)，在沒有通過無線電轉(zhuǎn)發(fā)器20中繼傳輸?shù)那闆r下，通過接收機(jī)30的兩個(gè)第二極化接收天線311和312接收，如用虛線621和622表示，再次經(jīng)過兩個(gè)傳播路徑。
在這種方式中，通過接收機(jī)30接收的信號(hào)經(jīng)過相互不同的傳播路徑。因?yàn)檫@些傳播路徑具有不同的傳播特性(脈沖響應(yīng))，所以通過接收機(jī)30的兩個(gè)天線311和312接收的無線電信號(hào)，在均衡器32經(jīng)過均衡和分離處理，由此從發(fā)射機(jī)10的發(fā)射天線111和112發(fā)射的信息序列按分離的形式產(chǎn)生。均衡器32可以執(zhí)行與在文獻(xiàn)3中披露MIMO(多輸入多輸出)系統(tǒng)中信號(hào)分離處理相似的分離處理過程。這里從發(fā)射天線111和112發(fā)射的信息序列是一樣的，在合成器33，在均衡器32分離的兩個(gè)信息序列被加到一起成為單一信息序列。
既然無線電轉(zhuǎn)發(fā)器20的接收天線21和發(fā)射天線22具有相互正交的極化特性，因而接收和發(fā)射能夠同時(shí)和連續(xù)地發(fā)生，并且無線電轉(zhuǎn)發(fā)器20的裝置增加了傳播路徑的數(shù)量，使信道容量得到增加。如圖8虛線所示，發(fā)射機(jī)10可以有多個(gè)第一極化發(fā)射天線111，并且也可以有多個(gè)第二極化發(fā)射天線112。同樣，可以提供多個(gè)無線電轉(zhuǎn)發(fā)器20，并且可以為接收機(jī)30配備三個(gè)或更多個(gè)第二極化天線。
系統(tǒng)實(shí)例2能夠應(yīng)用依照本發(fā)明無線電中繼傳輸方法的系統(tǒng)裝置，將參照舉例說明系統(tǒng)裝置的圖9用簡(jiǎn)要的方式進(jìn)行描述。
無線電信號(hào)從發(fā)射機(jī)10的第一極化發(fā)射天線11發(fā)射，并且通過具有與第一極化發(fā)射天線11相同極化特性的無線電轉(zhuǎn)發(fā)器20的第一極化接收天線21接收。放大接收的無線電信號(hào)，并且從與接收天線21極化特性正交的第二極化發(fā)射天線22發(fā)射，或當(dāng)作極化與接收的無線電信號(hào)極化正交的無線電信號(hào)發(fā)射。在接收機(jī)30，無線電信號(hào)通過極化特性與無線電轉(zhuǎn)發(fā)器20的第二極化天線22一樣的第二極化接收天線311和極化特性與第二極化天線22正交的第一極化接收天線312接收。
從發(fā)射機(jī)10的第一極化發(fā)射天線11發(fā)射的無線電信號(hào)，通過無線電轉(zhuǎn)發(fā)器20進(jìn)行中繼傳輸和放大，并通過接收機(jī)30的第二極化接收天線311接收，如用實(shí)線611和612表示，并且也在沒有通過無線電轉(zhuǎn)發(fā)器20進(jìn)行中繼傳輸?shù)那闆r下，通過接收機(jī)30的第一極化接收天線312接收，如用虛線614表示。
在合成器33，通過接收機(jī)30的兩個(gè)接收天線311和312接收的信號(hào)被合成。既然通過接收天線311和312接收的信號(hào)的傳播路徑具有不同的特性，或既然傳播路徑的數(shù)量增加，并且無線電轉(zhuǎn)發(fā)器20對(duì)接收信號(hào)的極化進(jìn)行正交以在公共頻帶發(fā)射，所以接收和發(fā)射能夠同時(shí)和連續(xù)地發(fā)生，從而允許增加信道容量。如圖9虛線所示，發(fā)射機(jī)10可以有多個(gè)第一極化發(fā)射天線11，可以提供多個(gè)無線電轉(zhuǎn)發(fā)器20，并且接收機(jī)30可以有多個(gè)第二極化接收天線311。同樣，可以提供多個(gè)第一極化接收天線312。
系統(tǒng)實(shí)例3能夠應(yīng)用依照本發(fā)明方法的系統(tǒng)實(shí)例的簡(jiǎn)化裝置，將參照?qǐng)D10進(jìn)行描述。發(fā)射機(jī)10從極化特性相互正交的第一極化發(fā)射天線111和第二極化發(fā)射天線112同時(shí)發(fā)射獨(dú)立(或不同)的信息序列或同樣的信息序列。
無線電轉(zhuǎn)發(fā)器20包括接收無線電信號(hào)的第一極化接收天線21。接收的無線電信號(hào)，被當(dāng)作相對(duì)接收信號(hào)極化正交的無線電信號(hào)，從第二極化發(fā)射天線22發(fā)射。接收機(jī)30通過第二極化接收天線311接收無線電信號(hào)，也通過第一極化接收天線312接收無線電信號(hào)。
考慮到從發(fā)射機(jī)10的第一極化天線111發(fā)射的無線電信號(hào)，可以看到，這里有兩個(gè)具有相互不同的傳播特性的傳播路徑，包括如圖10用實(shí)線611和612表示的傳播路徑，經(jīng)過該傳播路徑，無線電信號(hào)通過無線電轉(zhuǎn)發(fā)器30進(jìn)行中繼傳輸，并且通過接收機(jī)30的第二極化接收天線311接收，和用實(shí)線613表示的傳播路徑，經(jīng)過該傳播路徑，在沒有通過無線電轉(zhuǎn)發(fā)器20進(jìn)行中繼傳輸?shù)那闆r下，無線電信號(hào)通過第一極化接收天線312接收。考慮到從發(fā)射機(jī)10的第二極化天線112發(fā)射的無線電信號(hào)，如用虛線621表示，在沒有通過無線電轉(zhuǎn)發(fā)器20進(jìn)行中繼傳輸?shù)那闆r下，通過接收機(jī)30的第二極化接收天線311接收。在接收機(jī)30，通過兩個(gè)接收天線311和312接收的無線電信號(hào)，經(jīng)過依照MIMO系統(tǒng)的均衡和信號(hào)分離技術(shù)的均衡器32進(jìn)行處理，分離成為從發(fā)射機(jī)10的發(fā)射天線111和112發(fā)射的信息序列。通過這種方式，通過增加傳播路徑的數(shù)量，以及通過無線電轉(zhuǎn)發(fā)器20的同時(shí)接收和發(fā)射來增加信道容量。再者，發(fā)射機(jī)10可以有多個(gè)第一極化發(fā)射天線111，或多個(gè)第二極化發(fā)射天線112，并且同樣地，接收機(jī)30可以有多個(gè)第一極化接收天線312，或多個(gè)第二極化接收天線311。
實(shí)施方式2依照本發(fā)明方法的實(shí)施方式2，現(xiàn)在將參照?qǐng)D11所示的系統(tǒng)裝置進(jìn)行描述。發(fā)射機(jī)10從極化特性相互正交的第一極化發(fā)射天線111和第二極化發(fā)射天線112，同時(shí)在公共頻帶上發(fā)射獨(dú)立或同樣的信息序列。
在無線電轉(zhuǎn)發(fā)器20，第一極化接收天線211和第二極化接收天線212接收無線電信號(hào)。通過接收天線211接收的信號(hào)，在環(huán)路干擾抑制器271中抑制其環(huán)路干擾信號(hào)，然后通過放大器241放大，并被當(dāng)作極化相對(duì)接收信號(hào)正交的無線電信號(hào)從第二極化發(fā)射天線221發(fā)射。來自第二極化接收天線212的接收信號(hào)，通過環(huán)路抑制器272抑制環(huán)路干擾信號(hào)，然后通過放大器242放大，并被當(dāng)作極化相對(duì)接收信號(hào)正交的無線電信號(hào)，從第一極化發(fā)射天線212發(fā)射。換句話講，無線電轉(zhuǎn)發(fā)器20與圖6或圖7所示的情況相似。
在接收機(jī)30，第二極化接收天線311和313接收無線電信號(hào)，同時(shí)第一極化接收天線312和314接收無線電信號(hào)?？紤]到從發(fā)射機(jī)10的第一極化天線111發(fā)射的無線電信號(hào)，這里有四個(gè)具有相互不同的傳播特性的傳播路徑，包括如圖11用實(shí)線611、612和613表示的兩個(gè)傳播路徑，經(jīng)過該傳播路徑，無線電信號(hào)通過無線電轉(zhuǎn)發(fā)器20進(jìn)行中繼傳輸，并且通過接收機(jī)30的兩個(gè)第二極化接收天線311和313接收，和用實(shí)線614和615表示的兩個(gè)傳播路徑，經(jīng)過該傳播路徑，在沒有通過無線電轉(zhuǎn)發(fā)器20進(jìn)行中繼傳輸?shù)那闆r下，無線電信號(hào)通過第一極化接收天線312和314接收。同樣，考慮到從發(fā)射機(jī)10的第二極化天線112發(fā)射的無線電信號(hào)，這里有四個(gè)具有相互不同的傳播特性的傳播路徑，包括如用虛線623、624和625表示的兩個(gè)傳播路徑，經(jīng)過該傳播路徑，無線電信號(hào)通過無線電轉(zhuǎn)發(fā)器20進(jìn)行中繼傳輸，并且通過接收機(jī)30的第一極化接收天線312和314接收，和用虛線621和622表示的兩個(gè)傳播路徑，經(jīng)過該傳播路徑，在沒有通過無線電轉(zhuǎn)發(fā)器20進(jìn)行中繼傳輸?shù)那闆r下，無線電信號(hào)通過第二極化接收天線311和313接收。在接收機(jī)30，來自四個(gè)接收天線311至314的接收信號(hào)，在依照MIMO的均衡和信號(hào)分離技術(shù)的均衡器32中進(jìn)行處理，分離成為從發(fā)射機(jī)10的發(fā)射天線111和112發(fā)射的兩組信息序列。在無線電轉(zhuǎn)發(fā)器20，將通過第一極化接收天線211和第二極化接收天線212接收的無線電信號(hào)進(jìn)行放大，并且當(dāng)作極化相對(duì)各個(gè)接收的無線電信號(hào)正交的無線電信號(hào)進(jìn)行發(fā)射，從而使接收和發(fā)射能夠同時(shí)和連續(xù)地進(jìn)行。通過增加傳播路徑以及通過轉(zhuǎn)發(fā)器20同時(shí)進(jìn)行接收和發(fā)射，能夠增加信道容量，。
如圖12所示，這里相應(yīng)的部分由與圖11類似的標(biāo)號(hào)標(biāo)明，無線電轉(zhuǎn)發(fā)器20可以分離的形式包含具有第一極化接收天線211和第二極化發(fā)射天線221的無線電轉(zhuǎn)發(fā)器201，和具有第二極化接收天線212和第一極化發(fā)射天線222的無線電轉(zhuǎn)發(fā)器202。在這種情況下，第二極化發(fā)射天線221與第二極化接收天線212之間的耦合和第一極化發(fā)射天線222與第一極化接收天線211之間的耦合，都小于圖11所示裝置的情況，因此，可以省略安裝在無線電轉(zhuǎn)發(fā)器201和202中的環(huán)路干擾抑制器271和272。當(dāng)從發(fā)射機(jī)10的發(fā)射天線111和112發(fā)射同樣的信息序列時(shí)，在接收機(jī)30分離的兩組信息序列被加在一起以在合成器33合成。接收機(jī)30的接收天線可以只包含第二極化接收天線311和第一極化接收天線312。
發(fā)射機(jī)10可以有數(shù)量等于Ma(這里Ma是一個(gè)等于或大于1的整數(shù))的第一極化發(fā)射天線和數(shù)量等于Mb(這里Mb是一個(gè)等于或大于1的整數(shù)，最好|Ma-Mb|≤1)的第二極化發(fā)射天線，這里可以提供每個(gè)具有第一極化接收天線和第二極化發(fā)射天線的、數(shù)量等于La(這里L(fēng)a是一個(gè)等于或大于1的整數(shù))的無線電轉(zhuǎn)發(fā)器和每個(gè)具有第二極化接收天線和第一極化發(fā)射天線的、數(shù)量等于Lb(這里L(fēng)b是一個(gè)等于或大于1的整數(shù)，最好|La-Lb|≤1)的無線電轉(zhuǎn)發(fā)器，并且接收機(jī)30可以有數(shù)量等于Na(這里Na是一個(gè)等于或大于1的整數(shù)，最好從2到4或更多，最好Na≥Ma)的第一極化接收天線和數(shù)量等于Nb(這里Nb是一個(gè)等于或大于1的整數(shù)，最好Nb≥Mb)的第二極化接收天線。作為實(shí)例，圖13顯示Ma＝Mb＝2、Na＝Nb＝3和La＝Lb＝2的裝置，也就是，兩套無線電轉(zhuǎn)發(fā)器(圖11所示無線電轉(zhuǎn)發(fā)器20)，每一套具有兩個(gè)接收天線和發(fā)射天線設(shè)備?？梢钥吹?，當(dāng)計(jì)算La和Lb時(shí)，一套一個(gè)接收天線和一個(gè)發(fā)射天線當(dāng)作一個(gè)無線電轉(zhuǎn)發(fā)器計(jì)算。
在圖13所示的無線電轉(zhuǎn)發(fā)器系統(tǒng)和La、Lb、Ma、Mb、Na和Nb是普通的無線電轉(zhuǎn)發(fā)器系統(tǒng)中，無線電轉(zhuǎn)發(fā)器20可以包含極化特性相互正交的一套接收天線和發(fā)射天線，或圖12所示的無線電轉(zhuǎn)發(fā)器。可替換地，具有一套極化特性相互正交的接收天線和發(fā)射天線的無線電轉(zhuǎn)發(fā)器和具有多個(gè)此套設(shè)備的無線電轉(zhuǎn)發(fā)器，可以是分散的，如圖13虛線所示。另外，發(fā)射機(jī)10可以是劃分并分離為多個(gè)部分，同時(shí)無線電轉(zhuǎn)發(fā)器20可以結(jié)合成為一個(gè)。接收機(jī)30也可以是劃分并分離為多個(gè)部分。在這種情況下，普遍理想的是，接收機(jī)30具有兩套到四套第一極化接收天線和第二極化接收天線以及均衡器32，該均衡器進(jìn)行信號(hào)均衡，并且分離處理只要求分離成一個(gè)或多個(gè)接收機(jī)30所需要的信號(hào)。
模式3模式3描述的是實(shí)現(xiàn)依照本發(fā)明的無線電轉(zhuǎn)發(fā)器的模式。
在圖12所示的無線電轉(zhuǎn)發(fā)器和在圖13所示的系統(tǒng)，這里一套接收天線和發(fā)射天線存在于一個(gè)或多個(gè)無線電轉(zhuǎn)發(fā)器中，在反射波面前，如果在反射過程中，在從一個(gè)無線電轉(zhuǎn)發(fā)器接收的無線電信號(hào)(無線電波)和從同一個(gè)無線電轉(zhuǎn)發(fā)器發(fā)射然后反射的另一個(gè)無線電信號(hào)(無線電波)之間的極化正交被改變，再次使通過同一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器接收的反射無線電信號(hào)(無線電波)的情況發(fā)生，則在無線電轉(zhuǎn)發(fā)器有產(chǎn)生振蕩的可能性。另外，如果無線電轉(zhuǎn)發(fā)器201和202遠(yuǎn)距離定位，則經(jīng)過與上述關(guān)于圖6的相似的封閉路徑，有產(chǎn)生振蕩的可能性，即從發(fā)射機(jī)10的第二極化發(fā)射天線112發(fā)射的無線電信號(hào)，通過無線電轉(zhuǎn)發(fā)器201的第二極化接收天線211接收，并且接收的無線電信號(hào)被放大后從第一極化發(fā)射天線221發(fā)射，并且經(jīng)過圖12單點(diǎn)劃線所示的環(huán)路干擾傳輸路徑35，通過無線電轉(zhuǎn)發(fā)器202的第一極化接收天線212接收發(fā)射的無線電信號(hào)，接收的環(huán)路干擾信號(hào)被放大后從第二極化發(fā)射天線222發(fā)射，并且發(fā)射的環(huán)路干擾信號(hào)通過轉(zhuǎn)發(fā)器201的第二極化接收天線211接收，然后被放大后從第一極化發(fā)射天線221發(fā)射。
為了防止由于反射波產(chǎn)生的、或涉及不同無線電轉(zhuǎn)發(fā)器的振蕩出現(xiàn)，圖1所示的常規(guī)環(huán)路干擾抑制器2，能夠在如圖12或13所示的含有一套接收天線和發(fā)射天線的無線電轉(zhuǎn)發(fā)器中使用。在這種情況下，與不經(jīng)過無線電轉(zhuǎn)發(fā)器的環(huán)路干擾信號(hào)相比，涉及無線電轉(zhuǎn)發(fā)器的環(huán)路干擾信號(hào)將在有相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間延遲的情況下通過公共接收天線接收，尤其當(dāng)在轉(zhuǎn)發(fā)器中的中繼傳輸操作復(fù)雜時(shí)。因?yàn)檫@個(gè)原因，用于產(chǎn)生環(huán)路干擾信號(hào)模型的FIR濾波器，將會(huì)增加分接的數(shù)量?，F(xiàn)在，依照本發(fā)明解決這個(gè)問題的無線電轉(zhuǎn)發(fā)器的實(shí)施方式將在下面進(jìn)行描述。
實(shí)施方式3圖14所示的實(shí)施方式3，在這里，在輸入到放大器24之前，來自第一極化接收天線21的接收信號(hào)經(jīng)過環(huán)路干擾抑制器27，并且來自放大器24的放大信號(hào)從第二極化發(fā)射天線22發(fā)射。在環(huán)路干擾抑制器27，將來自接收天線21的接收信號(hào)輸入到包括信道估算器51a的信道估算/延遲判決單元51，在信道估算/延遲判決單元51中，例如依照如文獻(xiàn)1披露的技術(shù)，估算環(huán)路干擾信號(hào)的傳輸特性。例如，估算的傳輸特性表示環(huán)路干擾信號(hào)的脈沖響應(yīng)，并且如圖15所示，它提供由于沒有經(jīng)過不同無線電轉(zhuǎn)發(fā)器的反射波產(chǎn)生的環(huán)路干擾信號(hào)的傳輸路徑的脈沖響應(yīng)52，和經(jīng)過不同無線電轉(zhuǎn)發(fā)器的、相對(duì)脈沖響應(yīng)52有延遲關(guān)系的環(huán)路干擾信號(hào)的傳輸路徑的脈沖響應(yīng)53。
該單元還包括信道分離器51b，在這里分離最初的脈沖響應(yīng)52和后來的脈沖響應(yīng)53。例如，分離通過以下進(jìn)行檢測(cè)超過給定數(shù)值并且在最初的脈沖響應(yīng)52的數(shù)值減少到給定數(shù)值之后出現(xiàn)的脈沖響應(yīng)數(shù)值。在FIR濾波器54設(shè)置分離的最初的脈沖響應(yīng)52或不涉及無線電轉(zhuǎn)發(fā)器的環(huán)路干擾信號(hào)的傳輸路徑特性的估算值，同時(shí)在FIR濾波器55設(shè)置后面獲得的脈沖響應(yīng)53或經(jīng)過無線電轉(zhuǎn)發(fā)器的環(huán)路干擾信號(hào)的傳輸路徑特性。延遲判決單元51c檢測(cè)從最初的脈沖響應(yīng)開始到后面的脈沖響應(yīng)53開始的時(shí)間間隔D，并且在可變延遲單元57將這個(gè)時(shí)間間隔設(shè)置為延遲時(shí)間。
從接收天線21接收的無線電信號(hào)，該信號(hào)是放大器24的輸入信號(hào)，在FIR濾波器54，與最初的脈沖52脈沖進(jìn)行卷積，產(chǎn)生不涉及無線電轉(zhuǎn)發(fā)器的環(huán)路干擾信號(hào)的模型。在減法器56，從接收的無線電信號(hào)減去該環(huán)路干擾信號(hào)的模型。在輸入到FIR濾波器55之前，在可變延遲單元57，按時(shí)間間隔D延遲放大器24的輸入信號(hào)。在FIR濾波器55，延遲的輸入信號(hào)與后面的脈沖響應(yīng)5 3進(jìn)行卷積，產(chǎn)生涉及無線電轉(zhuǎn)發(fā)器的環(huán)路干擾信號(hào)的模型。在減法器56，從接收的無線電信號(hào)減去該環(huán)路干擾信號(hào)的模型。在減法器56，接收的無線電信號(hào)減去兩個(gè)環(huán)路干擾信號(hào)的模型，然后輸入到放大器24。
在脈沖響應(yīng)52和脈沖響應(yīng)53之間的時(shí)間差D，與不涉及無線電轉(zhuǎn)發(fā)器的環(huán)路干擾信號(hào)和涉及無線電轉(zhuǎn)發(fā)器的環(huán)路干擾信號(hào)之間的時(shí)間差是一致的。因而，接收的無線電信號(hào)用抑制兩個(gè)環(huán)路干擾信號(hào)的方式，輸入到放大器24?？梢钥吹?，兩個(gè)FIR濾波器54和55，只要求具有與相應(yīng)脈沖響應(yīng)52和53的長(zhǎng)度相應(yīng)的分接數(shù)量。然而，在常規(guī)的環(huán)路干擾抑制器的FIR濾波器，要求濾波器具有與從最初的脈沖響應(yīng)52開始到后面的脈沖響應(yīng)53結(jié)束的時(shí)間間隔相應(yīng)的分接數(shù)量。可以看到，與常規(guī)裝置要求的分接數(shù)量相比較，在實(shí)施方式3中，F(xiàn)IR濾波器54和55的分接數(shù)量的總和大大減少。環(huán)路干擾信號(hào)的傳輸路徑特性的估算用適當(dāng)?shù)姆绞蕉〞r(shí)實(shí)施，并且在環(huán)路干擾抑制器27中的每一個(gè)，以及如圖7所示的無線電轉(zhuǎn)發(fā)器的環(huán)路干擾抑制器271和272，依照估算的傳輸路徑特性(脈沖響應(yīng)系數(shù))，設(shè)置相應(yīng)的FIR濾波器的系數(shù)。
實(shí)施方式4例如，圖14所示的無線電轉(zhuǎn)發(fā)器描繪了本發(fā)明應(yīng)用到如圖12所示的無線電轉(zhuǎn)發(fā)器201，但是，也可用于圖11所示的無線電轉(zhuǎn)發(fā)器20，或圖13所示的無線電轉(zhuǎn)發(fā)器201或202。圖16舉例說明了這樣的實(shí)例，這里與圖14相應(yīng)的部分用相同的標(biāo)號(hào)標(biāo)明，每個(gè)下標(biāo)“1”的標(biāo)號(hào)表示從接收天線211到發(fā)射天線221的中繼傳輸系統(tǒng)，下標(biāo)“2”表示從接收天線212到發(fā)射天線222的中繼傳輸系統(tǒng)，以便省略重復(fù)的描述。
實(shí)施方式5在圖16的裝置中，自身中繼傳輸系統(tǒng)的環(huán)路干擾信號(hào)或由于發(fā)射天線221發(fā)射的信號(hào)產(chǎn)生、并通過接收天線211接收的環(huán)路干擾信號(hào)被抑制，并且從發(fā)射天線222到接收天線212的自身中繼傳輸系統(tǒng)的環(huán)路干擾信號(hào)被抑制?，F(xiàn)在將參照?qǐng)D17對(duì)實(shí)施方式5進(jìn)行描述，在這里，從發(fā)射天線221通過反射等等環(huán)繞到接收天線211(自身中繼傳輸系統(tǒng))的信號(hào)以及如圖7所示傳播環(huán)繞到接收天線212(不同中繼傳輸系統(tǒng))的信號(hào)兩個(gè)都被抑制。來自減法器561和562的每一個(gè)輸出信號(hào)的一部分都輸入到信道估算器/延遲判決單元581，以便估算到接收天線211(自身中繼傳輸系統(tǒng))的環(huán)路干擾傳輸路徑的特性，該環(huán)路干擾為如由于反射出現(xiàn)極化特性改變而產(chǎn)生的結(jié)果，或估算到接收天線212(不同中繼傳輸系統(tǒng))(或圖7所示環(huán)路干擾傳輸路徑41)的環(huán)路干擾傳輸路徑的特性。在FIR濾波器541設(shè)置估算的前一個(gè)環(huán)路干擾路徑特性，同時(shí)在FIR濾波器452設(shè)置估算的后一個(gè)環(huán)路傳輸路徑特性，并且在可變延遲單元572設(shè)置確定的延遲。輸入到放大器241的輸入信號(hào)的一部分，經(jīng)過可變延遲單元572輸入到FIR濾波器452，將濾波器的輸出輸入到減法器562。
用同樣的方式，來自每個(gè)減法器561和562的輸出信號(hào)一部分，輸入到信道估算器/延遲判決單元582，以便估算由于反射而通過接收天線212(自身中繼傳輸系統(tǒng))接收來自發(fā)射天線222的發(fā)射的環(huán)路干擾傳輸路徑的特性，并且估算通過接收天線211(不同中繼傳輸系統(tǒng))接收相同的發(fā)射的環(huán)路干擾傳輸路徑的特性。在FIR濾波器542設(shè)置估算的前一個(gè)環(huán)路干擾傳輸路徑特性，在FIR濾波器451設(shè)置估算的后一個(gè)環(huán)路干擾傳輸路徑的特性，并且在可變延遲單元571設(shè)置確定的延遲。
放大器242的輸入信號(hào)的一部分，經(jīng)過可變延遲單元571輸入到FIR濾波器451，并且將FIR濾波器451的輸出輸入到減法器561。為了防止產(chǎn)生振蕩，在發(fā)送導(dǎo)頻信號(hào)期間，來自減法器561的輸出信號(hào)不輸入到放大器241。
在實(shí)施方式1、4、5和系統(tǒng)實(shí)例1、2所示的無線電轉(zhuǎn)發(fā)器及實(shí)施方式3所描述的無線電轉(zhuǎn)發(fā)器中，每個(gè)天線都當(dāng)作單一天線單元來說明。然而，每個(gè)天線可以包含陣列天線。圖18顯示這樣的實(shí)施方式5。
包含多個(gè)第一極化天線單元21e1的陣列天線組成第一極化接收天線211，包含多個(gè)第二極化天線單元21e2的接收陣列天線組成第二極化接收天線212，包含多個(gè)第二極化天線單元22e1的陣列天線組成第二極化發(fā)射天線221，并且包含多個(gè)第一極化天線單元22e2的陣列天線組成第一極化發(fā)射天線222。
通過第一極化接收天線211的各第一極化天線單元22e1接收的無線電信號(hào)，在安裝在加權(quán)加法器711中的乘法器71a，依照它們的幅度和相位進(jìn)行加權(quán)，然后在加法器71b加在一起后輸入到環(huán)路干擾抑制器271。同樣，通過第二極化接收天線212的各第二極化天線單元21e2接收的無線電信號(hào)，在加權(quán)加法器712進(jìn)行加權(quán)并加在一起后輸入到環(huán)路干擾抑制器272。
來自放大器241的放大輸出信號(hào)，在加權(quán)單元721分支成為多個(gè)部分，在各自的乘法器72a，依照它們的幅度和相位進(jìn)行加權(quán)，隨后饋給第二極化發(fā)射天線221相應(yīng)的第二極化天線單元22e1，當(dāng)作無線電波發(fā)射。同樣，來自放大器242的放大輸出信號(hào)，在加權(quán)單元722被分支和加權(quán)，饋給相應(yīng)的第一極化天線單元22e2，當(dāng)作無線電波發(fā)射。
天線權(quán)生成器73生成在加權(quán)加法器711和712的各自的乘法器71a中設(shè)置的權(quán)，從而控制第一極化接收天211和第二極化接收天線212的天線方向性模式，以便減少通過第一極化接收天線211和第二極化接收天線212接收的環(huán)路干擾信號(hào)的大小。同樣，天線權(quán)生成器73生成在加權(quán)加法器721和722的各自的乘法器中設(shè)置的權(quán)，控制第二和第一極化發(fā)射天線221、222的天線方向性模式，以便減少通過第一和第二極化接收天線211、212接收的環(huán)路干擾信號(hào)的大小。
可以計(jì)算在加權(quán)加法器711、712和加權(quán)單元721、722中使用的權(quán)，以便在無線電轉(zhuǎn)發(fā)器的制造期間，調(diào)整每個(gè)陣列天線的方向性模式，以起到抑制各環(huán)路干擾信號(hào)的作用，并且可以按照所調(diào)整的固定權(quán)。可替換地，在無線電轉(zhuǎn)發(fā)器工作期間，權(quán)可以依照周圍的環(huán)境定時(shí)地進(jìn)行修正，例如，當(dāng)通過第一和第二極化接收天線211和212的無線電信號(hào)的接收暫時(shí)中斷時(shí)，通過從第二和第一極化發(fā)射天線221和222發(fā)射一個(gè)監(jiān)控信號(hào)并進(jìn)行權(quán)修正，以便減少通過第一和第二極化天線211和212接收的環(huán)路干擾信號(hào)的大小?？梢钥吹?，加權(quán)加法器711、712和加權(quán)單元721、722組成用于確定相應(yīng)陣列天線的各天線單元權(quán)的權(quán)應(yīng)用裝置。
具體地講，確定在加權(quán)加法器711、712中使用的權(quán)，使得在至少第一和第二極化接收天線211和212的天線方向性模式上，在希望接收的無線電信號(hào)的進(jìn)入方向(oncoming direction)上的增益，大于在環(huán)路干擾信號(hào)入射方向上(direction of incidence)的增益。同樣，確定在加權(quán)加法器721、722中使用的權(quán)，使得在至少第二和第一極化發(fā)射天線221和222的天線方向性模式上，在發(fā)射方向上的增益，大于希望第一和第二極化接收天線211和212接收的無線電信號(hào)的進(jìn)入方向上的增益。
用這個(gè)裝置，可以通過控制第一極化接收陣列天線211的方向性，減少來自具有相同極化的第一極化發(fā)射陣列天線222的環(huán)路干擾信號(hào)的影響，并減少由基于極化正交的分離缺陷引起的、來自第二極化發(fā)射陣列天線221的環(huán)路干擾的影響。同樣，可以通過控制第二極化接收陣列天線212的方向性，減少來自與陣列天線212具有相同極化的第二極化發(fā)射陣列天線221的環(huán)路干擾信號(hào)的影響，并減少由基于極化正交的分離缺陷引起的、來自第一極化發(fā)射陣列天線222的環(huán)路干擾的影響。還可以通過控制第二極化發(fā)射陣列天線221的方向性，減少對(duì)與陣列天線221具有相同極化的第二極化接收陣列天線212的環(huán)路干擾信號(hào)的影響，并減少由基于極化正交的分離缺陷引起的、對(duì)第一極化接收陣列天線211的環(huán)路干擾的影響。用同樣的方式，可以通過控制第一極化發(fā)射陣列天線222的方向性，減少對(duì)與陣列天線222具有相同極化的第一極化接收陣列天線221的環(huán)路干擾信號(hào)的影響，并減少由于基于極化正交的分離缺陷引起的、對(duì)第二極化接收陣列天線212的環(huán)路干擾的影響。
如上所述，因?yàn)樵趯?shí)施方式5，通過利用陣列天線的方向性和環(huán)路干擾抑制器，減少了環(huán)路干擾信號(hào)的影響，所以由于環(huán)路干擾信號(hào)引起的振蕩的情況能夠抑制，同時(shí)允許增大放大器的增益。陣列天線可以僅用于接收天線211和212，或僅用于發(fā)射天線221和222。
可以看到，圖8至13所示的每個(gè)無線電轉(zhuǎn)發(fā)器都具有非常簡(jiǎn)單的裝置，從而能夠用緊湊的形式和便宜的價(jià)格制造。因此，無線電轉(zhuǎn)發(fā)器20能夠在移動(dòng)通信系統(tǒng)或廣播系統(tǒng)使用，通過將無線電轉(zhuǎn)發(fā)器20安裝在以下地點(diǎn)例如外部無線電波能夠比較容易接收并且中繼的無線電波能夠傳播進(jìn)入建筑物內(nèi)部的建筑物，或通過將無線電轉(zhuǎn)發(fā)器20安裝在有人或人口密集的出租車的車身里面、家庭送貨車輛、或公共汽車，用簡(jiǎn)單的方式提供有限區(qū)域的中繼服務(wù)范圍。假如無線電轉(zhuǎn)發(fā)器20安裝在移動(dòng)的交通工具上，并且這種無線電轉(zhuǎn)發(fā)器20利用如圖4所示的圓極化，如果圖4所示的平面41和43與發(fā)射機(jī)10的發(fā)射天線相應(yīng)的平面是平行的，則在通過接收天線21接收的無線電信號(hào)和從發(fā)射天線22發(fā)射的無線電信號(hào)之間能夠保持極化正交，但是，如果平面41和43與發(fā)射機(jī)10的發(fā)射天線相應(yīng)的平面是垂直的，則通過接收天線21接收的無線電信號(hào)和從發(fā)射天線22發(fā)射的無線電信號(hào)將有完全相同的垂直極化。同樣，如果使用圖5所示采用圓極化的無線電轉(zhuǎn)發(fā)器，當(dāng)無線電轉(zhuǎn)發(fā)器的天線和發(fā)射機(jī)10的發(fā)射天線正好是相對(duì)關(guān)系安裝時(shí)，則通過接收天線21接收的無線電信號(hào)和從發(fā)射天線22發(fā)射的無線電信號(hào)，具有在彼此相反的方向旋轉(zhuǎn)的圓極化，但是，當(dāng)無線電轉(zhuǎn)發(fā)器的天線和發(fā)射機(jī)的發(fā)射天線在相互垂直的平面上安裝時(shí)，則通過無線電轉(zhuǎn)發(fā)器的接收天線21接收的無線電信號(hào)和從發(fā)射天線22發(fā)射的無線電信號(hào)，兩個(gè)都具有垂直極化，并且在極化之間的正交性不再得到保持。在任何這些情況下，環(huán)路干擾抑制器的裝置，在沒有失去由于使用無線電轉(zhuǎn)發(fā)器使傳播路徑數(shù)量增加的優(yōu)勢(shì)情況下，使中繼放大得以實(shí)現(xiàn)。
從上面的描述可以看到，通過無線電轉(zhuǎn)發(fā)器的環(huán)路干擾抑制器估算的環(huán)路干擾信號(hào)的傳輸特性或者為以下任何一個(gè)(1)如由于反射引起的發(fā)射的無線電信號(hào)的極化改變，例如從第二極化發(fā)射天線221發(fā)射，直到通過第一極化接收天線211接收為止的無線電信號(hào)的傳輸路徑特性(2)直到同樣的發(fā)射信號(hào)通過第二極化接收天線212接收為止的傳輸路徑特性，(3)在通過第二極化接收天線212接收之后通過放大器14放大并從第一極化發(fā)射天線222發(fā)射，直到通過第一極化接收天線211接收的同樣的發(fā)射的無線電信號(hào)的傳輸路徑特性，或著為(1)和(2)或(3)的兩個(gè)組合。
權(quán)利要求
1.一種無線電轉(zhuǎn)發(fā)器，包含至少一個(gè)具有第一極化特性的第一接收天線；至少一個(gè)具有相對(duì)第一極化特性正交的第二極化特性的第二接收天線；至少兩個(gè)與每個(gè)接收天線相連接的環(huán)路干擾抑制器，用于從接收的無線電信號(hào)中抑制來自發(fā)射的無線電信號(hào)的環(huán)路干擾信號(hào)；至少兩個(gè)放大器，用于放大來自每個(gè)環(huán)路干擾抑制器的每個(gè)環(huán)路干擾被抑制的無線電信號(hào)；和至少一個(gè)每個(gè)分別具有第一和第二極化的第一和第二發(fā)射天線被饋給已經(jīng)通過第一和第二接收天線接收并經(jīng)過相應(yīng)環(huán)路干擾抑制器和相應(yīng)放大器的無線電信號(hào)，用于發(fā)射無線電信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1的無線電轉(zhuǎn)發(fā)器，其中將從發(fā)射天線發(fā)射通過接收天線接收的并經(jīng)過環(huán)路干擾抑制器和放大器的無線電信號(hào)的系統(tǒng)當(dāng)作中繼傳輸系統(tǒng)表示，，每個(gè)環(huán)路干擾抑制器包含信道估算器，用于接收通過自身中繼傳輸系統(tǒng)的接收天線接收的無線電信號(hào)，當(dāng)作輸入，以估算從不同中繼傳輸系統(tǒng)的發(fā)射天線到自身中繼傳輸系統(tǒng)的接收天線的環(huán)路干擾信號(hào)的第一傳輸路徑特性；FIR濾波器，用于將估算的第一傳輸路徑特性與通過不同中繼傳輸系統(tǒng)的接收天線接收的無線電信號(hào)進(jìn)行卷積；和減法器，用于從通過自身中繼傳輸系統(tǒng)的接收天線接收的無線電信號(hào)中減去FIR濾波器的輸出，并將其饋給自身中繼傳輸系統(tǒng)的放大器。
3.如權(quán)利要求2的無線電轉(zhuǎn)發(fā)器，其中，通過不同中繼傳輸系統(tǒng)的接收天線接收的無線電信號(hào)，也輸入到信道估算器，用于估算從自身中繼傳輸系統(tǒng)的發(fā)射天線到自身中繼傳輸系統(tǒng)的接收天線的環(huán)路干擾信號(hào)的第二傳輸路徑特性，信道估算器包含可變延遲，用于按照與檢測(cè)的延遲相應(yīng)的數(shù)量，使通過自身中繼傳輸系統(tǒng)的接收天線接收的無線電信號(hào)產(chǎn)生延遲；和第二FIR濾波器，用于將第二傳輸路徑特性與接收和延遲的無線電信號(hào)進(jìn)行卷積，減法器從通過自身中繼傳輸系統(tǒng)的接收天線接收的無線電信號(hào)中，減去第二FIR濾波器的每個(gè)輸出信號(hào)。
4.如權(quán)利要求1的無線電轉(zhuǎn)發(fā)器，其中，每個(gè)環(huán)路干擾抑制器包含信道估算器，用于估算通過與環(huán)路干擾抑制器相連接的接收天線接收的環(huán)路干擾信號(hào)的傳輸路徑特性；信道分離器，用于從延遲的第二傳輸路徑特性，識(shí)別和分離包含在估算的傳輸路徑特性中的第一傳輸路徑特性；延遲判決單元，用于相對(duì)第一傳輸路徑特性檢測(cè)第二傳輸路徑特性的延遲；第一FIR濾波器，用于將通過和環(huán)路干擾抑制器相連接的接收天線接收的無線電信號(hào)與第一傳輸路徑特性進(jìn)行卷積；可變延遲，用于按照檢測(cè)到的延遲，使通過與環(huán)路干擾抑制器相連接的接收天線接收的無線電信號(hào)延遲；第二FIR濾波器，用于將接收和延遲的無線電信號(hào)與第二傳輸路徑特性進(jìn)行卷積；和減法器，用于從通過與環(huán)路干擾抑制器相連接的接收天線接收的無線電信號(hào)中，減去來自第一FIR濾波器和第二FIR濾波器的每個(gè)輸出信號(hào)，并饋給放大器。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)的無線電轉(zhuǎn)發(fā)器，其中，具有第一極化特性的第一接收天線和具有第二極化特性的第二接收天線中的至少一個(gè)，以及具有第二極化特性的第一發(fā)射天線和具有第一極化特性的第二發(fā)射天線中的至少一個(gè)包含陣列天線，進(jìn)一步包含權(quán)應(yīng)用裝置，用于給陣列天線的每個(gè)天線單元確定權(quán)，以便測(cè)定抑制環(huán)路干擾信號(hào)的方向性。
6.一種無線電中繼傳輸方法，包含以下步驟使用至少一個(gè)具有第一極化特性的第一天線和至少一個(gè)具有與第一極化特性正交的第二極化特性的第二天線，從發(fā)射機(jī)發(fā)射無線電信號(hào)；通過至少一個(gè)具有第一極化特性和第二極化特性之一的極化特性的接收天線，接收發(fā)射的無線電信號(hào)；和為了無線電中繼傳輸?shù)哪康模糯蠼邮盏臒o線電信號(hào)，并且從極化特性與接收天線的極化特性正交的發(fā)射天線發(fā)射該無線電信號(hào)。
7.如權(quán)利要求6的無線電中繼傳輸方法，進(jìn)一步包含步驟通過在接收機(jī)中至少一個(gè)具有第一極化特性的天線和至少一個(gè)具有第二極化特性的天線，接收中繼傳輸?shù)臒o線電信號(hào)。
全文摘要
通過使用MIMO(多輸入多輸出)無線電中繼傳輸系統(tǒng)，增大信道容量。使用具有相互正交極化特性的第一天線1文檔編號(hào)H04B7/26GK1625069SQ200410100349
公開日2005年6月8日 申請(qǐng)日期2004年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月5日
發(fā)明者須田博人, 淺井孝浩, 藤井啟正, 田中哲 申請(qǐng)人:株式會(huì)社Ntt都科摩