可實現移動臺天線智能化的數字空間窄波束跟蹤濾波器的製作方法
2023-06-11 21:18:11 2
專利名稱：可實現移動臺天線智能化的數字空間窄波束跟蹤濾波器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種濾波器，尤指一種可實現移動臺天線智能化的數字空間窄波束跟蹤濾波器。
背景技術：
無線移動通信網絡一般分為兩大類型一類是公用的無線移動通信網，如目前的GSM無線移動通信網，CDMA無線移動通信網，以及未來的第三代(3G)無線移動通信網；另一類是專用的無線移動通信網，如公安、交通運輸無線區域網以及軍事通信等專用的無線移動通信網。這些無線電移動通信網主要由無線交換系統、基站系統、操作和維護系統及移動終端幾大部分所組成。
目前，在無線電移動通信系統中，如GSM系統，CDMA系統以及專用移動網中的移動臺(如手機)天線的電波是以全方位(即360度範圍)方式輻射的，但移動臺與基站的通信是以點對點的方式進行的，這樣移動臺輻射在空間中的大部分電磁能量都浪費掉了，並形成了對其他通信體的幹擾，從而對空間環境形成了電磁汙染。人們在使用手機時，手機貼近人耳，其天線離人腦最近，近乎一半的電磁能量要通過使用者的頭部，使用手機給人體，尤其是頭部的電磁輻射的影響，愈來愈引起人們的關注。
發明內容
為了克服上述現有技術的缺陷，本發明的目的是提供一種可實現移動臺天線智能化的數字空間窄波束跟蹤濾波器，該濾波器能夠隨著移動臺的位置變動自適應地調整發送和接收空間波束的方位，使移動臺能夠自動跟蹤與其通信的基站。為了實現上述目的，本發明採用以下技術方案一種可實現移動臺天線智能化的數字空間窄波束跟蹤濾波器，其結構由數字空間窄波束接收濾波器模塊、數字空間窄波束跟蹤控制器和數字空間窄波束髮送濾波器所組成；數字空間窄波束接收濾波器模塊與數字空間窄波束跟蹤控制器之間以總線方式連接，數字空間窄波束跟蹤控制器與數字空間窄波束髮送濾波器之間以總線方式連接；所述數字空間窄波束接收濾波器模塊由參數加權電路、零陷波電路和功率最小化波束合成及四/六路選一路信號輸出電路構成；所述數字空間窄波束跟蹤控制器由快閃記憶體、專用處理器和I/O接口構成；
所述數字空間窄波束髮送濾波器由參數加權電路、零陷波電路和功率最小化波束合成電路構成。
所述數字空間窄波束接收濾波器模塊和數字空間窄波束髮送濾波器所接收和發送的波束的水平方向空間方位劃分是以移動臺為中心將整個空間垂直劃分為人腦佔用空間和自由空間，在自由空間內以移動臺為中心沿水平方向將整個自由空間均勻劃分為四或六個夾角相同的扇形波束區；其垂直方向的空間方位劃分是以移動臺為中心，在自由空間內沿水平面向上的一個波瓣寬度為90度的空間範圍。
所述數字空間窄波束跟蹤濾波器在移動臺中的硬體位置可位於射頻部分或中頻部分或基帶部分。
所述數字空間窄波束接收濾波器模塊是由並聯在自由空間內指向不同扇區的空間濾波器所構成，這些空間濾波器覆蓋了整個自由空間內沿水平面向上仰角小於90度的空間範圍。
一種採用數字空間窄波束跟蹤濾波器自適應地調整發送和接收的空間波束的方法，具體包括以下步驟1)數字空間窄波束接收濾波器模塊對輸入信號進行加權、零陷波、陣列輸出功率最小化和波束合成處理，從輸出信號中選取出一路最佳有用信號送入數字下變頻或基帶處理器，同時將接收有效基站信號的空間濾波器的空間方位序號數據送到與數字空間窄波束跟蹤控制器相連接的數據總線上；2)數字空間窄波束跟蹤控制器將數字空間窄波束接收濾波器模塊所檢測到的有效信號波束的空間方位信息實時地送到與數字空間窄波束髮送濾波器相連接的數據總線上，自適應地控制數字空間窄波束髮送濾波器的發送波束的空間方位，使得當移動臺空間方位改變時，移動臺發送的電磁波波束會自適應地瞄準已激活的基站方位；3)數字空間窄波束髮送濾波器根據數字空間窄波束跟蹤控制器送來的數據設置其加權參數、零陷波參數和陣列輸出功率最小化參數，然後將上變頻或基帶處理器輸出的數位訊號進行加權、零陷波、陣列輸出功率最小化處理，形成一個瞄準通信基站的數字空間窄波束信號後送D/A變換器作為數字空間窄波束髮送濾波器的輸出信號。
在所述步驟1中若並行的輸出信號中有兩路以上不同基站的信號時，則選取信噪比最優者作為通信的激活基站，其它列為鄰近基站，同時將接收激活基站信號的該空間濾波器的有關空間方位序號的數據送到與數字空間窄波束跟蹤控制器相連接的數據總線上。
由於本發明採用了以上技術方案，故具有以下優點1)採用了本發明可以使移動臺使用者完全避免了移動臺天線對人體(特別是頭部)的電磁輻射，實現了移動臺與基站間以窄波束方式點對點的自適應跟蹤通信，從而實現了天線輻射的強方向性；2)採用本發明可獲得10分貝以上的信噪比增益，可降低移動臺的發射功率或增大移動臺與基站之間的通信距離，可以淨化空間的電磁幹擾，提高無線電波在空間中的利用率，其技術性能和環保性能都優於目前市場上的現有產品。
圖1A、圖1B、圖1C為本發明採用的空間波束水平面區域劃分方式的示意2為數字空間窄波束跟蹤濾波器的電路結構示意3A、圖3B為數字空間窄波束接收濾波器模塊和數字空間窄波束髮送濾波器的二維空間形成邏輯電路4為數字空間窄波束接收濾波器模塊的四/六路選擇電路和邏輯運算電路的邏輯電路5為數字空間窄波束接收濾波器模塊的功率最小化波束形成電路和四/六路選一路信號輸出電路的邏輯電路6為數字空間窄波束跟蹤濾波器的基站選擇示意7為數字空間窄波束跟蹤濾波器位於移動臺硬體系統射頻部位的結構方框8為數字空間窄波束跟蹤濾波器位於移動臺硬體系統中頻部位的結構方框9為數字空間窄波束跟蹤濾波器位於移動臺硬體系統中基帶部位的結構方框圖具體實施方式
如圖1A所示，本發明以移動臺1為中心以YY′和ZZ′所形成的面為切面，將整個空間垂直劃分為兩個子空間其中移動臺使用者的頭部2所在的一側，既X軸的負半軸所在的空間稱為人腦佔用空間，另一個子空間既X軸的正半軸所在的空間稱為自由空間。如圖1B所示，在自由空間內垂直於移動臺的水平面上，以該移動臺為一中心點，將該水平面均勻劃分為四或六個夾角相同的扇形，即將整個自由空間均勻劃分為四或六個夾角相同的扇形波束區。如圖1C所示，無線電磁輻射的空間方向性圖常採用水平方向圖和垂直方向圖來描述，按上述方法形成的是一個強方向性窄波束的空間信號，該波束的垂直面方向圖是以移動臺為中心點，從水平面向上的一個波瓣寬度為90度的一個波束。與移動臺相通信的基站可能位於自由空間內的任一扇形空間波束區內，數字空間窄波束跟蹤濾波器就是使該移動臺所接收和發送的電磁波束能相應地位於該波束區，例如當基站5位於圖1B中的扇形波束區42內時，移動臺就將其接收和發送的電磁波束相應地對應在扇形波束區42內，當移動臺位置發生移動時，基站所在的扇形波束區就要相應的發生變化，移動臺接收和發送的電磁波束也相應的變動到其對應的空間扇形波束區內。
如圖2所示，數字空間窄波束跟蹤濾波器是由數字空間窄波束接收濾波器模塊101，數字空間窄波束跟蹤控制器102和數字空間窄波束髮送濾波器103三部分組成。數字空間窄波束接收濾波器模塊101是由四/六路並列的指向不同方向空間扇區的空間濾波器所構成，它們覆蓋了自由空間水平面的全部方位範圍。數字空間窄波束接收濾波器模塊101主要負責將A/D變換器輸出的數位訊號進行加權、零陷波、陣列輸出功率最小化處理和波束合成，從中搜索出一路最佳有用信號，送到數字下變頻或基帶處理器。同時，當移動臺變化方位時，它會自動跟蹤該波束的方位，調整自身參數值，將波束方位的變動信息實時通知數字空間窄波束跟蹤控制器102。數字空間窄波束接收濾波器模塊101具有對通信基站發送的電波自適應地搜索和跟蹤的功能。
數字空間窄波束接收濾波器模塊101由三個部份組成，它們是參數加權電路104、零陷波電路105和功率最小化波束合成及四/六路選一路信號輸出電路106。
參數加權電路104是由二維空間(M*S)形成電路141、四/六路選擇電路142和邏輯運算電路143所組成。輸入並行的N位一維空間的數據信號，首先經過N個二維空間(M*S)形成電路141，通過二維空間形成電路141將一維空間並行的N位數據信號轉換為N位並行的二維空間的數據信號，這些信號經四/六路選擇電路142，形成了四或六路N位並行的二維空間的數據信號，供邏輯運算電路143進行邏輯加權運算，其目的是將接收到的信號進行空間波束分割，即空間濾波，其輸出的信號將是四或六路不同空間方位的窄波束信號，以四路為例，輸出的信號分別是0-45度，45-90度，90-135度，135-180度四個不同空間方位的窄波束信號。
零陷波電路105是由四/六路N位參數加權邏輯運算電路151構成，其目的是濾掉本空間方位外的所有信號，即濾掉本空間波束外的信號。
功率最小化波束合成及四/六路選一路信號輸出電路106是由四/六路N位功率最小化波束合成電路161和一個四/六路選一路信號輸出電路162構成，從零陷波電路105輸出的四/六路N位二維(M*Y)信號，經功率最小化波束合成電路161對自身空間波束內的有用信號進行邏輯運算，即進行參數加權邏輯運算，其目的是使本空間波束內的信號獲得最大的信噪比，四/六路選一路信號輸出電路162是從其輸入的四或六路不同空間方位的窄波束信號中，選取一路信噪比最佳者，作為數字空間窄波束接收濾波器模塊101的輸出信號，以N位並行數據的方式輸出。
數字空間窄波束接收濾波器模塊101與數字空間窄波束跟蹤控制器102以總線BUSA方式連接，數字空間窄波束接收濾波器模塊101受數字空間窄波束跟蹤控制器102中的CPU的控制，以確定數字空間窄波束接收濾波器模塊101的不同空間方位的扇區數，同時負責對各加權電路的參數值進行控制及設置，CPU可從數字空間窄波束接收濾波器模塊101中實時獲知其輸出的信號是屬於那一路空間方位的信號。
數字空間窄波束跟蹤控制器102是由快閃記憶體RAM1121、專用處理器CPU122、存儲器RAM2124、I/O1接口123和I/O2接口125所組成。數字空間窄波束跟蹤控制器102定時從數字空間窄波束接收濾波器模塊101中讀取數據，該數據包含有通信基站在自由空間內的波束方位區號等有關信息，當它從獲取的數據中分析出基站發送的波束空間方位有所變動時，就會實時地通知數字空間窄波束髮送濾波器103變更其發送波束的空間方位，即數字空間窄波束跟蹤控制器102是根據數字空間窄波束接收濾波器模塊101的有效波束的方位，自適應地控制數字空間窄波束髮送濾波器103，使得當移動臺的位置發生變化時，發送波束會自動地瞄準基站方位，以保證移動臺與基站的正常通信，數字空間窄波束跟蹤控制器102可根據實際需要修改窄波束的寬度，如由45度變為30度，或反之。
數字空間窄波束髮送濾波器103是由參數加權電路109、零陷波電路108和功率最小化波束合成電路107構成。輸入的N位並行的一維空間數據信號，首先進入加權電路109的二維空間(M*S)形成電路192，將一維空間數據信號轉換為二維空間(M*S)的數據信號，二維空間形成電路192共有N個二維空間形成器，N位並行的二維空間的數據信號再經N個邏輯加權電路191進行邏輯加權運算，完成空間窄波束的濾波功能，形成一個空間窄波束信號，該信號送入零陷波電路108中的零陷波邏輯加權電路181進行參數加權邏輯運算，濾掉本空間窄波束外的多餘信號，再經過功率最小化波束合成電路107的邏輯參數加權求乘求和電路171，最終形成一個信噪比最佳的空間窄波束信號，作為數字空間窄波束髮送濾波器103的輸出信號。數字空間窄波束髮送濾波器103與數字空間窄波束跟蹤控制器102之間以BUSB總線方式通信，數字空間窄波束髮送濾波器103通過BUSB接收指令，決定發送信號的空間窄波束的空間方位，以及是採用幾路的方式發送。
數字空間窄波束跟蹤控制器102的CPU122負責控制數字空間窄波束髮送濾波器103的參數加權電路109、零陷波電路108和功率最小化波束合成電路107內所有參數值的設置和更改等。數字空間窄波束髮送濾波器103首先根據數字空間窄波束跟蹤控制器102給定的數據，對其各類參數進行設置，然後對基帶處理器或數字上變頻輸出的數位訊號進行加權、零陷波、輸出功率最小化處理及波束合成等等，形成一個瞄準基站的數字窄波束送D/A變換器。當移動臺方位變動時，根據數字空間窄波束跟蹤控制器102通知的方位數據，數字空間窄波束髮送濾波器103會實時修改其相應的參數，使得發送的窄波束自適應地跟蹤通信基站的方位。
圖3A、圖3B為數字空間窄波束接收濾波器模塊101和數字空間窄波束髮送濾波器103的二維空間形成邏輯電路圖，圖3A是單端輸入信號(不對稱信號)構成的二維空間形成邏輯電路，圖3B是平衡輸入信號(對稱信號)構成的二維空間形成邏輯電路。在數字空間窄波束接收濾波器模塊101和數字空間窄波束髮送濾波器103的電路中，都有一個二維空間(M*S)形成電路141和192，這兩個電路是本發明的一個核心電路，這兩個邏輯電路在硬體方面是完全相同的，不同之處僅是外接信號，因此可通過對一個邏輯電路圖的描述來進行概括。
在圖3A中並行的N位一維空間數據信號，同時送到與之相對應的並行的N個二維空間(M*S)形成邏輯電路71、72、7N等的輸入端，每個二維空間形成電路的矩陣(M*S)都是由相同的基本時延單元Z-1構成的，當Z-1用於數字空間窄波束接收濾波器模塊中時，其移位速率是接收信號載頻fCR的2倍頻，即2fCR，用於數字空間窄波束髮送濾波器中時，其移位速率是發送信號載頻fCT的2倍頻，即2fCT，即數字空間窄波束接收濾波器模塊中的Z-1的移位時鐘為1/2fCR，數字空間窄波束髮送濾波器中的Z-1的移位時鐘為1/2fCT。每個二維空間形成電路共有M*S個基本時延單元Z-1，可提供M*S個空間方位的數據輸出信號，用這些數據信號與加權參數電路進行邏輯運算。時鐘和BUS總線選取電路70負責進行時鐘fCR或fCT的選取，四/六路具體數值的選取等。圖3A與圖3B相對應的邏輯關係圖是71對應於81，72對應於82，7N對應於8N，70對應於80。
圖4為數字空間窄波束接收濾波器模塊101的四/六路選擇電路142和邏輯運算電路143的邏輯電路圖，數字空間窄波束接收濾波器模塊101的四/六路選擇電路142是由四組並行的N個與門和兩組並行的N個三態門組成，由四/六選擇信號決定該接收濾波器模塊是工作在四路空間波束方式還是六路空間波束方式，當四/六選擇信號為1時，該數字空間窄波束接收濾波器模塊工作在四路空間波束方式，當四/六選擇信號為0時，該數字空間窄波束接收濾波器模塊工作在六路空間波束方式。該數字空間窄波束接收濾波器模塊的邏輯運算電路143是由六個獨立的電路144、145、146、147、148和149構成，這六個獨立電路的硬體邏輯電路完全相同，不同之處僅是它們中的加權網絡的參數值不等，這些參數都在它們各自的快閃記憶體RAM中存放，由這六組或四組不同的參數值，決定了它們的空間濾波器的不同空間方位。以第一路144為例，它由矩形(M*S)加權參數控制電路1440、快閃記憶體RAM1441、矩形(M*S)加權求積電路1442和驅動輸出電路1443構成，快閃記憶體RAM1441內存儲有四路方式和六路方式中第一路的兩組相關加權參數值，CPU通過總線BUSA通知該電路，將內存RAM中四路方式中或六路方式中的相關參數值，送矩形(M*S)加權參數控制電路1440，然後將這些參數值設置在相應的位置中，所謂的設置，即控制矩形(M*S)加權參數控制電路1440的門輸入信號是「1」或是「0」，矩陣(M*S)加權求積電路1442是由M*S個邏輯與門組成，它們的輸入信號分為兩類信號，一類是二維空間(M*S)的數據信號，另一類是已設置的加權參數信號，求積之後的信號經驅動輸出電路1443以同步的方式輸出N位M*S1信號。
圖5為數字空間窄波束接收濾波器模塊101的功率最小化波束形成電路161和四/六路信號選一路信號輸出電路162的邏輯電路圖，數字空間窄波束接收濾波器模塊101的功率最小化波束形成電路161由六個在硬體上相同的並行電路610、611、612、613、614和615構成，以第一路610為例，它是由M*S1個矩陣加權參數控制電路6101、快閃記憶體RAM6103、矩陣加權求積再求和的波束形成電路6102和驅動輸出電路6104構成，這六個並行電路的硬體相同，僅其快閃記憶體RAM中設置的加權參數值不相等，這樣就決定了四個或六個不同空間波束的方位。
四/六路信號選一路信號輸出電路162是由六個相同的誤碼率計算電路620、621、622、623、624、625，最佳一路信噪比判決電路627和最佳一路信號選通輸出電路626所構成。誤碼率計算電路以第一路620為例，它是由數據緩衝器RAM6201、幀塊識別電路6202和幀塊誤碼計數電路6203所構成。輸入的數據並行分為三路，第一路數據至緩衝器RAM6201，第二路數據到幀塊識別電路6202，該電路能從輸入數據中識別出幀字頭和塊間隔，並將該信息送幀塊誤碼計數電路6203，第三路數據到幀塊誤碼計數電路6203，該電路按幀、按塊計算誤碼率，並將計算結果告知最佳一路信噪比判決電路627，它首先將第一路和第二路信號的誤碼率比較，從中選取出誤碼率小的一路，再與第三路信號的誤碼率相比較，這樣逐次比較，淘汰誤碼率大的路數信號，直到六路信號比較完，將最佳信噪比的一路信號選出，並通知最佳一路信號選通輸出電路626，將該路信號作為數字空間窄波束接收濾波器模塊101的輸出信號輸出，同時最佳一路信號信噪比判斷電路627將數字空間窄波束接收濾波器模塊101輸出信號所在的空間方位信息通過BUSA總線通知CPU，CPU根據該信息通過BUSB總線，通知數字空間窄波束髮送濾波器103其發送信號的空間窄波束應該處的空間方位。
數字空間窄波束接收濾波器模塊101中的邏輯運算電路143、參數加權邏輯運算電路151和數字空間窄波束髮送濾波器的零陷波邏輯加權電路181、邏輯加權電路191的硬體電路都由相同的基本單元構成，數字空間窄波束接收濾波器模塊中的142、151是由六個基本單元並列工作，數字空間窄波束髮送濾波器中的181、191是由一個基本單元完成的，它們的不同之處僅在其參數值的設置方面，由該電路的參數值決定其功能特性。
數字空間窄波束接收濾波器模塊101的功率最小化波束合成電路161的基本硬體電路與數字空間窄波束髮送濾波器103的功率模塊的邏輯參數加權求乘求和電路171的硬體電路相同，僅其設置的參數值不同。
為了移動臺的使用者免受電磁輻射的影響，採用本發明後，移動臺與基站的通信的可選範圍由原來的360度範圍縮小到180度範圍，即減少了一半空間範圍內的基站的可選性。在這種情況下，有可能出現下面的情況參照圖6，以移動臺為中心面劃分，如果基站A506處於使用者所佔空間範圍內，並且離移動臺較近，但該基站A506不在移動臺天線波束所接收和發送的範圍，如果該基站A506發射的電磁波的反射波信號在自由空間內，並且該反射波信號比自由空間內其它基站(如B507)的信號強，那麼，該移動臺與最近的基站A506的反射波通信，如果該基站A506的反射波信號小於自由空間內的基站B507的信號，則移動臺與自由空間內的基站B507通信。
採用本發明使天線服務空間的範圍減少了一半，使得有時不能與其距離最近的基站通信，而要與其距離遠的基站通信，這完全靠智能化天線的強方向性，因為其強方向性，可以獲得約10分貝以上的信噪比增益。
採用這種智能化天線後，基站控制器在與移動臺交換信息時，應告知移動臺所在位置區內360度範圍內的所有基站的相關信息，移動臺應將其使用者佔有空間範圍內的一些基站列為其鄰近基站的名單內，以供移動臺轉向或漫遊時進行切換。
由於在移動臺中採用了數字空間窄波束跟蹤濾波器，實現了移動臺與基站的點對點的定向通信，移動臺的接收機大約可提高10dB以上的信噪比增益，因此提高了接收機的靈敏度和抗幹擾能力。對於該移動臺的發送天線，由於是定向窄波束髮射，其發射天線可獲得約10dB以上的增益，因此可降低移動臺的發射功率，由於其功耗降低了，移動臺電池的待機時間也就延長了；同時，由於發射信號的定向輻射，使移動臺使用者完全避免了移動臺天線的電磁輻射影響。
本發明的數字空間窄波束跟蹤濾波器在移動臺的接收和發送系統硬體中的位置可以是在射頻，中頻或基帶部分，分別示於圖7，圖8和圖9中，選用哪種方案，由實現的技術可行性和經濟性等決定，一般選用在中頻或基帶位置。
圖7所示是數字空間窄波束跟蹤濾波器200位於移動臺硬體系統射頻部位的方框圖，它的數字空間窄波束接收濾波器模塊205位於射頻A/D變換器204之後，數字下變頻206之前；數字空間窄波束髮送濾波器210位於射頻D/A變換器211之後，數字上變頻209之前。其餘部件分別是數字空間窄波束跟蹤控制器207，雙工器201，接收濾波器202，接收放大器203，基帶處理器208，功放212，發送濾波器213。
圖8所示是數字空間窄波束跟蹤濾波器300位於移動臺硬體系統中頻部位的方框圖，移動臺從天線接收的信號，首先經雙工器301輸出到接收端濾波器302，接收端濾波器302的輸出信號送入放大器303，放大後的信號送下變頻器304，變頻之後的信號經放大器305到帶通濾波器306，帶通濾波器輸出為中頻模擬信號，該中頻信號經A/D變換器307，轉換為數字中頻信號，該數字中頻信號輸入到數字空間窄波束接收濾波器模塊308，該數字空間窄波束接收濾波器模塊308有兩路輸出，一路是從接收的信號中提取出所需的有用信號，送到數字下變頻器309，另一路是與移動臺通信的基站空間方位數據，送至數字空間窄波束跟蹤控制器310，數字下變頻的輸出送到基帶處理器311，基帶處理器311將接收信號分別分解還原為信令，語音或數據信號。移動臺用戶發送的信息(含信令，語音和數據)經基帶處理器311處理後，送到數字上變頻器312，它的輸出送到數字空間窄波束髮送濾波器313，經加權、波束形成等形成直對通信基站的窄波束數位訊號送D/A變換器314，數字空間窄波束髮送濾波器313還受數字空間窄波束跟蹤控制器310的控制，它根據數字空間窄波束跟蹤控制器310的指令隨時修改其各種參數，使發送的窄波束自適應地跟蹤基站的方向。D/A變換器314輸出為模擬中頻信號，該信號經中頻濾波器315，再經放大器316，輸出到上變頻317，該信號與本振318產生的高頻信號混頻，轉換為射頻信號，輸出到功放319，功放之後的信號經發送濾波器320至雙工器301，再經天線以窄波束方式發送至基站。
圖9所示是數字空間窄波束跟蹤濾波器400位於移動臺硬體系統中基帶部位的方框圖，它的數字空間窄波束接收濾波器模塊409位於數字下變頻408之後，基帶處理器411之前，數字空間窄波束髮送濾波器412位於數字上變頻413之後，基帶處理器之前，接收支路的主要部件還有接收濾波器402，接收放大器403，接收變頻器404，接收中頻放大器405，接收中頻濾波器406，中頻A/D變換器407。發送支路的主要部件還有發送中頻D/A變換器414，中頻濾波器415，中頻放大器416，上變頻器417，功放419，發送濾波器420，公共部件是雙工器401，本振器418，數字空間窄波束跟蹤控制器410。
無線電移動通信領域中的公用網和專用網的移動臺都可以採用本發明的數字空間窄波束跟蹤濾波器，首先要根據具體網絡對數字空間窄波束跟蹤濾波器的有關參數值進行優化，然後實現微型化集成化。
權利要求
1.一種可實現移動臺天線智能化的數字空間窄波束跟蹤濾波器，其特徵在於其結構由數字空間窄波束接收濾波器模塊、數字空間窄波束跟蹤控制器和數字空間窄波束髮送濾波器所組成；數字空間窄波束接收濾波器模塊與數字空間窄波束跟蹤控制器之間以總線方式連接，數字空間窄波束跟蹤控制器與數字空間窄波束髮送濾波器之間以總線方式連接；所述數字空間窄波束接收濾波器模塊由參數加權電路、零陷波電路和功率最小化波束合成及四/六路選一路信號輸出電路構成；所述數字空間窄波束跟蹤控制器由快閃記憶體、專用處理器和I/O接口構成；所述數字空間窄波束髮送濾波器由參數加權電路、零陷波電路和功率最小化波束合成電路構成。
2.根據權利要求1所述的可實現移動臺天線智能化的數字空間窄波束跟蹤濾波器，其特徵在於所述數字空間窄波束接收濾波器模塊和數字空間窄波束髮送濾波器所接收和發送的波束的水平方向空間方位劃分是以移動臺為中心將整個空間垂直劃分為人腦佔用空間和自由空間，在自由空間內以移動臺為中心沿水平方向將整個自由空間均勻劃分為四或六個夾角相同的扇形波束區；其垂直方向的空間方位劃分是以移動臺為中心，在自由空間內沿水平面向上的一個波瓣寬度為90度的空間範圍。
3.根據權利要求1所述的用在移動臺中的數字空間窄波束跟蹤濾波器，其特徵在於所述數字空間窄波束跟蹤濾波器在移動臺中的硬體位置可位於射頻部分或中頻部分或基帶部分。
4.根據權利要求1所述的用在移動臺中的數字空間窄波束跟蹤濾波器，其特徵在於所述數字空間窄波束接收濾波器模塊是由並聯在自由空間內指向不同扇區的空間濾波器所構成，這些空間濾波器覆蓋了整個自由空間內沿水平面向上仰角小於90度的空間範圍。
5.一種採用如權利要求1所述的數字空間窄波束跟蹤濾波器自適應地調整發送和接收的空間波束的方法，其特徵在於具體包括以下步驟1)數字空間窄波束接收濾波器模塊對輸入信號進行加權、零陷波、陣列輸出功率最小化和波束合成處理，從輸出信號中選取出一路最佳有用信號送入數字下變頻或基帶處理器，同時將接收有效基站信號的空間濾波器的空間方位序號數據送到與數字空間窄波束跟蹤控制器相連接的數據總線上；2)數字空間窄波束跟蹤控制器將數字空間窄波束接收濾波器模塊所檢測到的有效信號波束的空間方位信息實時地送到與數字空間窄波束髮送濾波器相連接的數據總線上，自適應地控制數字空間窄波束髮送濾波器的發送波束的空間方位，使得當移動臺空間方位改變時，移動臺發送的電磁波波束會自適應地瞄準已激活的基站方位；3)數字空間窄波束髮送濾波器根據數字空間窄波束跟蹤控制器送來的數據設置其加權參數、零陷波參數和陣列輸出功率最小化參數，然後將上變頻或基帶處理器輸出的數位訊號進行加權、零陷波、陣列輸出功率最小化處理，形成一個瞄準通信基站的數字空間窄波束信號後送D/A變換器作為數字空間窄波束髮送濾波器的輸出信號。
6.根據權利要求5所述的自適應地調整發送和接收的空間波束的方法，其特徵在於在所述步驟1中若並行的輸出信號中有兩路以上不同基站的信號時，則選取信噪比最優者作為通信的激活基站，其它列為鄰近基站，同時將接收激活基站信號的該空間濾波器的有關空間方位序號的數據送到與數字空間窄波束跟蹤控制器相連接的數據總線上。
全文摘要
本發明公開了一種用在移動臺中的具有搜索和跟蹤功能的數字空間窄波束跟蹤濾波器，它由數字空間窄波束接收濾波器模塊、數字空間窄波束跟蹤控制器和數字空間窄波束髮送濾波器構成，它是以數位訊號處理的方式，結合軟體無線電技術對信號進行加權、零陷波、陣列輸出功率最小化等一系列變換，從接收的多路波束的信號中提取出一路有效的接收信號，並判決出該信號所在的空間方位，根據該信號的空間方位，自適應地控制發送波束的空間方位，實現了自適應的數位化窄波束的發送和接收，保證移動臺與基站點對點的定向通信，採用本發明可使移動臺天線的電磁波輻射方向背離使用者的大腦部位，使其免受電磁輻射。
文檔編號H04B7/26GK1508987SQ20031010324
公開日2004年6月30日 申請日期2003年11月3日 優先權日2002年12月13日
發明者武法正 申請人:武法正