CN1879318A - 用于分集合并的天线选择 - Google Patents

Abstract

一种分集合并接收器可采用允许多个接收器链耦合到多个天线的交换架构。

Description

用于分集合并的天线选择

背景技术

许多无线通信系统可使用一个以上的天线用于分集。在这种情况下，接收器装置会选择处理一个天线的输出(例如，它会从任一个天线中选择处理“最佳”信号；用于选择“最佳”信号的标准可以包括，但不限于，信噪比、接收的信号强度、噪声水平等)。或者，如果接收器装置中有多个接收器链，则多个接收器链中的每一个都可以处理一具体天线的输出。这些接收器链的输出随后可以根据某一模拟或数字合并方法合并，从而获得改善了的接收。

一些接收装置可包括比接收器链更多的天线。在这种情况中，必需选择接收器链应耦合到哪些天线，以便处理来自天线的信号。

附图说明

现在将联系附图描述本发明的较佳实施例，其中：

图1描绘了实现本发明第一示例性实施例的系统的概念框图。

图2描绘了实现本发明第二示例性实施例的系统的概念框图。

图3描绘了实现本发明第三示例性实施例的系统的概念框图。

图4描绘了实现本发明第四示例性实施例的系统的概念框图。

图5描绘了实现本发明第五示例性实施例的系统的概念框图。

图6描绘了实现本发明第六示例性实施例的系统的概念框图。

图7描绘了实现本发明第七示例性实施例的系统的概念框图。

图8描绘了本发明实施例的进一步实现的概念框图。

图9描绘了实现本发明进一步实施例的系统的概念框图。

具体实施方式

在以下描述中，阐述了许多特定细节。但可以理解，本发明的实施例可以在没有这些特定细节的情况下实施。在其它实例中，公知的电路、结构和/或技术未详细示出以不影响本描述的理解。

对“一个实施例”、“一实施例”、“示例实施例”、“各种实施例”等的引用表示如此描述的本发明的实施例可包括特殊的部件、结构或特征，但并非所有的实施例都必需包括该特殊的部件、结构或特征。此外，短语“在一个实施例中”的重复使用不必定涉及同一实施例，尽管这也是可以的。

在以下的描述和权利要求中，可以使用术语“耦合”和“连接”连同它们的衍生。应理解，这些术语不旨在作为彼此的同义词。相反，在具体实施例中，“连接”可用于表示两个或更多元件彼此直接的物理或电气接触。“耦合”可表示两个或更多元件直接的物理或电气接触。但是，“耦合”也可表示两个或更多元件不直接彼此接触，但仍协同操作或相互作用。

这里，算法一般被认为是导致期望结果的动作或操作的自洽序列。这些包括物理量的物理处理。通常，尽管非必要，这些量采取电或磁信号的形式，它们能存储、传递、合并、比较和另外地处理。有时将这些信号表示为比特、值、元素、符号、字符、项、数量等被证明是方便的，特别是出于普通使用的原因。但是应理解，所有这些和类似术语都与适当的物理量相关联且仅仅是应用于这些量的方便的标记。

除非另外特别声明，如以下讨论中显而易见的，可以理解，贯穿说明书使用诸如“处理”、“计算”、“核算”、“确定”等的讨论表示计算机或计算系统或者类似电子计算装置的动作和/或处理，它们将计算系统的寄存器和/或存储器内作为物理(诸如电子)量的数据处理和/或变换为类似地表示为计算机系统的存储器、寄存器或其它这种信息存储、传输或显示装置内的物理量的其它数据。

按类似的方式，术语“处理器”可表示处理来自寄存器和/或存储器的电子数据以将该电子数据变换为可在寄存器和/或存储器中存储的其它电子数据的任何装置或装置的一部分。“计算平台”可包括一个或多个处理器。

本发明的实施例可包括用于执行这里的操作的装置。一装置可为期望的用途而专门构建，或者它可以包括通过装置中存储的程序而选择性启动或重新配置的通用装置。

本发明的实施例可在硬件、固件和软件之一或其组合中实现。本发明的实施例也可以实现为机器可读媒介上存储的指令，它可由计算平台读取并执行以执行这里所述的操作。机器可读媒介可以包括用于按机器(例如，计算机)可读形式存储或传送信息的任何机制。例如，机器可读媒介可包括只读存储器(ROM)；随机存取存储器(RAM)；磁盘存储媒体；光存储媒体；闪存装置；电、光、声或其它形式的传播信号(例如，载波、红外线信号、数字信号等)及其它。

图1描绘了包括本发明实施例的示例性实现的概念框图。根据本发明实施例的接收器系统可包括与交换机2相连的多个天线1(1a、1b、1c、1d)。交换机2也连接到两个或更多接收器链，图中示出了它们中的两个7a和7b。例如，接收器链7a可包括一个或多个低噪声放大器(LNA)3a、自动增益控制(AGC)4a、混合器5a和模数转换器(ADC)6a。接收器链7a和7b中的每一个都可以连接到合并器8，它适于根据分集合并方法合并接收器链7a和7b的输出。这种分集合并方法的一个示例(本发明不限于此)是最大比率合并。在分集合并8之后，可以对所获得(合并)的信号进行正常的解调和/或解码9。通过使用交换机2，根据某一预定标准或某些预定标准(其示例可以是，但不限于，信噪比、接收的信号强度和噪声水平)选择的两个信号可被选择用于在接收器链7a和7b中进行处理。

图1中，合并器8被示为连接在ADC6a和6b之后。但是，在可选实施例中，合并器8可以连接到模拟信号(即，在ADC6a和6b之前)，且可以在合并后使用单个ADC以将模拟信号转变为数字信号。或者，如果解调器/解码器9被设计为能处理模拟信号，则可以完全省去ADC。

图2示出了本发明的另一实施例，它包括交换机2的第一实施例。在该实施例中，交换机2可以包括两个4×2子交换机，每一个都适于将接收器链7a、7b之一耦合到天线1中的每一个。在更一般的设置中，其中有K个天线和N个接收器链，这将等效于使用N K×1子开关。在该结构中，任何接收器链7a、7b都可以连接到天线1中的任何一个。

图2的实施例还可以包括通常用于传输的功率放大器10。为了适合传输，交换机2可进一步包括4×1子开关，它适于将功率放大器10的输出耦合到四个天线1中的任何一个。例如在包含交换机2作为收发机的一部分的情况下这种结构会是有用的。

图3示出了本发明的另一实施例。在该实施例中，交换机2可以包括两个3×1子开关，每一个都适于将四个天线输出中的三个切换到接收器链7a、7b之一。例如，如图3所示，一个3×1交换机可适合于将天线1a、1b和1c之一耦合到接收器链7a，且另一3×1子交换机可适合于将天线1b、1c和1d之一耦合到接收器链7b。注意，这仅仅是示例性结构，且本发明不被理解为限于该结构。交换机2可以进一步包括4×1子交换机，如在前面实施例中那样，它适合于将功率放大器10的输出耦合到四个天线1之一。

在图3的实施例中，尽管每个接收器链7a、7b不能耦合到所有天线1，但交换结构使得每个接收器链7a和7b可以按能接收四个天线1中的两个的所有组合的方式耦合到天线1中的不同一个。

图3的实施例可以一般化为K个天线和N个接收器链的情况。在这种情况中，交换机2可以包括N(K-N+1)×1个子交换机，每一个都耦合到N个接收器链之一并适于耦合一特定的接收器链与K个天线的K-N+1个之一。

图4示出了本发明的另一实施例。在该实施例中，交换机2可包括级联的交换结构，它可以包括交换机2a和2b。交换机2a可包括3×1子交换机和4×1子交换机，而交换机2b可包括可耦合到4×1子交换机的2×1交换机。在该结构中，交换机2b可耦合到功率放大器10和接收器链7b。交换机2b可适于将功率放大器10和接收器链7b之一耦合到交换机2a的4×1子交换机。交换机2a的4×1子交换机接着可以适于将功率放大器10或接收器链7b(无论哪个由2×1交换机2b耦合到4×1子交换机)耦合到四个天线1之一。交换机2a的3×1子交换机可适于将接收器链7a耦合到四个天线中的三个之一，例如但不限于，天线1a、1b、1c。如同在图3的实施例中，尽管图4实施例中的每个接收器链7a和7b不能耦合达到所有天线1，但交换结构使得每个接收器链7a、7b可以按能接收四个天线1中的两个的所有组合的方式耦合到天线1中的不同一个。

注意，图4的实施例可一般化为K个天线和N个接收器链的情况。在这种情况中，接收器链中的N-1个可经由交换机2a中的(N-1)(K-1)×1个子交换机耦合到K个天线中K-1个之一，而功率放大器和第N个接收器链可耦合到2×1交换机2b，该交换机2b还耦合到交换机2a中的K×1个子交换机。

图4的实施例可允许比图2和3的实施例更简单的交换结构。另一方面，使用级联的交换机网络会引入插入损耗。但一般，这种插入损耗可能相当小(例如，对于0-6GHz频带中的信号约0.4dB)。

图5示出可采用级联交换的本发明的另一实施例。在该实施例中，接收器链7b和功率放大器10可再一次通过2×1交换机2b耦合到交换机2a。但在该实施例中，交换机2a可以包括可耦合到交换机2b的4×1子交换机，以及可与接收器链7a耦合的2×1子交换机。按此方式，功率放大器10或接收器链7b可耦合到天线1中的任一个。另一方面，接收器链7a仅可耦合到四个天线1中的两个之一；图5中，这两个天线是天线1a和1b(但，这仅仅是示例，且本发明不被理解为限于该情况)。结果，在图5所示的示例性实现中，除了一个(天线1c和1d的组合)之外，两个天线的所有组合都可连接到接收器链7a和7b。结果，图5的交换结构可以更简单，但它也可能是次最佳的，因为一种可能的天线组合不可能实现。

如在先前的实施例中，如需要，图5的实施例可一般化为K个天线和N个接收器链的情况。此外，如以上联系图4实施例所讨论的，使用级联交换会增加附加的插入损耗。

图6示出了没有级联交换的本发明的另一实施例。在该实施例中，交换机2可具有用于每个接收器链7a、7b和用于功率放大器10的分开的子交换机。在所示实施例中，与功率放大器10相连的交换机可以是4×1子交换机，它可以允许功率放大器10耦合到四个天线1中的任一个。每个接收器链7a、7b可耦合到交换机2中的2×1子交换机，它因此可以允许接收器链7a、7b中的每一个耦合到四个天线1中的两个之一。图6中，接收器链7a可以耦合到天线1a或天线1b，且接收器链7b可耦合到天线1c或天线1d。注意，这些耦合是示例性的，且本发明不因此受到限制。因此，在该示例中，接收器链7a、7b可耦合到天线组合{(1a，1c)，(1a，1d)，(1b，1c)，(1b，1c)}，但它们不会耦合到组合{(1a，1b)，(1c，1d)}。结果，不可能实现两种可能的天线组合。

再一次，如在先前的实施例中，图6的实施例可一般化为K个天线和N个接收器链。

图7示出了本发明另一实施例的示例性实现，其中可以有K个天线和K-1个接收器链。如图7的示例性实现中所示的，可以有四个天线1和三个接收器链7a、7b、7c。在这种情况中，交换机2可包括三个2×1子交换机，每一个都耦合到接收链7a、7b、7c之一以及与功率放大器10耦合的一个4×1子交换机。在这种结构中，功率放大器10可耦合到四个天线1中的任一个，且接收器链7a、7b、7c中的每一个都可以连接到四个天线1中的两个。使用这种交换机结构，可以从四个天线1中选出任意三个天线用于由三个接收器链7a、7b、7c处理。

当一般化为用于K个天线和K-1个接收器链的图7的实施例时，交换机2可包括K-1个2×1子交换机，它们每一个都可以耦合到K-1个接收器链之一。

以上实施例可在对称或不对称上行链路—下行链路组合中使用。这里，在对称组合中，上行链路和下行链路两者都在它们的接收器中采用相同的分集结构，例如可以是以上实施例之一中所讨论的。在不对称组合中，上行链路和下行链路接收器的分集结构不同。因为分集一般会导致处理增益，在不对称信道中，分集处理增益可能在一个方向上存在而在另一个上不存在(或者可能存在不同的处理增益)。

作为一示例，如图9所示，信道可以在一端处有收发机91，它可以采用导致例如9dB(以有效的信噪比)的处理增益的分集，同时信道另一端处的收发机92可以不采用分集。使用分集的收发机91可利用知道该处理增益差来降低其传输数据速率以补偿其没有相同处理增益的对应收发机92。换句话说，具有分集的收发机91可降低其数据率使得支持期望的误码率(或比特误差率)的必要信噪比可减小9dB(使用以上示例；这不应理解为限制本发明的范围)，对应于缺少分集的收发机92中处理增益的缺少。例如可以利用作为信噪比的函数计算误差率的公知方法来确定这种数据率补偿量。

以上算法也可使用例如关于天线和/或收发机链的数量、输出功率和/或接收器灵敏度的信息。例如，当建立通信链接时，这种信息可在收发机之间交换。

如以上所讨论的，本发明的一些实施例可按机器可读媒介上的软件指令的形式体现。图8示出了这种实施例。图8的计算机系统可包括至少一个处理器82，它具有例如可以存储操作系统软件等的相应的系统存储器81。该系统可进一步包括附加存储器83，它例如可以包括软件指令来执行各种应用程序。该系统还可以包括一个或多个输入/输出(I/O)装置84，例如(但不限于)键盘、鼠标、轨迹球、打印机、显示器、网络连接等。本发明可作为系统存储器81或附加存储器83中存储的软件指令而体现。这种软件指令也可存储在可拆卸或远程媒体(例如，但不限于，光盘、软盘等)，它们可以通过I/O装置84(例如，但不限于，软盘驱动器)被读取。此外，软件指令也可经由例如网络连接的I/O装置84被发送到计算机系统；在这种情况中，包含软件指令的信号可被认为是机器可读媒介。

此外，本发明可在包含但不限于无线局域网(WLAN)、蜂窝网络、个人通信网络等的系统中使用。本发明可结合入收发机、网络接口卡(NIC)等，它们旨在是非限制性的示例。

已参考较佳实施例详细描述了本发明，现在本领域熟练技术人员显而易见的是，可以进行变化和修改而不在其较宽范围内背离本发明。因此，如所附权利要求书中所定义的，本发明旨在覆盖所有这种变化和修改，只要它们落在本发明的真实精神内。

Claims (34)

1.一种装置，包括：

交换机，它适于将至少两个接收器链中的每一个耦合到多个天线中的至少两个之一，所述交换机可进一步适于将所述接收器链耦合到所述多个天线使得每个接收器链耦合到所述多个天线中的不同一个，所述交换机包括至少两个子交换机，每个子交换机都适于耦合到所述至少两个接收器链中的不同一个。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，根据预定的标准选择将通过所述交换机耦合到所述接收器链中的每一个的所述多个天线之一。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述接收器链的输出将被合并以形成合并的输出。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，每个子交换机都适于耦合到所述多个天线中的至少两个。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，至少一个子交换机适于耦合到所有所述多个天线。

6.如权利要求4所述的装置，其特征在于，至少一个子交换机适于耦合到除一个之外的所有所述多个天线。

7.如权利要求4所述的装置，其特征在于，每个子交换机都适于耦合到所述多个天线中的两个。

8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：

第二交换机，它适于耦合到功率放大器和耦合到接收器链和耦合到所述子交换机之一，使得所述子交换机的所述一个通过所述第二交换机耦合到所述接收器链和所述功率放大器。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述子交换机中的所述一个适于耦合到所有所述多个天线。

10.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述交换机还包括适于要耦合到功率放大器和所有所述多个天线的子交换机，所述子交换机适于将所述功率放大器耦合到所述多个天线中的所选一个。

11.一种系统，包括：

多个天线；

至少两个接收器链；以及

交换机，它适于将所述至少两个接收器链中的每一个耦合到所述多个天线中的至少两个之一，所述交换机还适于将所述接收器链耦合到所述多个天线使得每个接收器链耦合到所述多个天线的不同一个，所述交换机包括至少两个子交换机，每个子交换机都适于耦合到所述至少两个接收器链的不同一个。

12.如权利要求11所述的系统，其特征在于，还包括：

合并器，它适于接收来自所述至少两个接收器链的信号并适于将所述信号合并为合并信号。

13.如权利要求12所述的系统，其特征在于，还包括：

解调器/解码器，它适于从所述合并器接收所述合并信号并适于执行所述合并信号的解调和解码中的至少一个。

14.如权利要求11所述的系统，其特征在于，将根据预定标准选择要通过所述交换机耦合到所述接收器链中的每一个的所述多个天线之一。

15.如权利要求11所述的系统，其特征在于，每个子交换机适于耦合到所述多个天线中的至少两个。

16.如权利要求11所述的系统，其特征在于，还包括：

第二交换机，它适于耦合到功率放大器和耦合到接收器链和耦合到所述子交换机之一，使得所述子交换机中的所述一个通过所述第二交换机耦合到所述接收器链和所述功率放大器。

17.如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述交换机还包括耦合到功率放大器并适于耦合到所有所述多个天线的子交换机，所述子交换机适于将所述功率放大器耦合到所述多个天线中的所选一个。

18.如权利要求11所述的系统，其特征在于，还包括：

第二收发机，它适于与第一收发机通信，所述第一收发机包括所述多个天线、所述至少两个接收器链和所述交换机，所述第二收发机缺少天线分集，其中所述第一收发机适于以补偿第二收发机的天线分集缺乏的数据率将信号发送到所述第二收发机。

19.一种方法，包括：

利用预定标准来从多个天线中确定天线的子集；以及

将信号从所述天线子集交换到相应数量的接收器链，每个接收器链从所述最佳天线子集接收所述信号的不同一个，其中每个接收器链仅可以从所述多个天线的预定子集接收信号。

20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，还包括：

根据分集合并技术合并由所述接收器链处理的信号。

21.如权利要求19所述的方法，其特征在于，每个接收器链可以从所述多个天线中的任一个接收信号。

22.如权利要求19所述的方法，其特征在于，每个接收器链可以从由除了一个之外的所有所述多个天线构成的所述多个天线的子集接收信号。

23.如权利要求19所述的方法，其特征在于，还包括：

交换发送功率放大器以便被连接到所述多个天线中的任一个。

24.如权利要求23所述的方法，其特征在于，还包括：

调节所述功率放大器传送的信号的数据率以补偿远程接收器处的分集缺乏。

25.一种机器可读媒介，它提供在由计算平台执行时使得所述计算平台执行操作的指令，所述操作包括以下方法：

利用预定标准从多个天线中确定出天线子集；以及

将信号从所述天线子集交换到相应数量的接收器链，每个接收器链从所述最佳天线子集接收所述信号的不同一个，其中每个接收器链仅可以从所述多个天线的预定子集接收信号。

26.如权利要求25所述的机器可读媒介，还包括在由计算平台执行时使得所述计算平台执行操作的指令，还包括：

根据分集合并技术合并由所述接收器链处理的信号。

27.如权利要求25所述的机器可读媒介，其特征在于，每个接收器链可从所述多个天线中的任一个接收信号。

28.如权利要求25所述的机器可读媒介，其特征在于，每个接收器链可从由除一个以外的所有所述多个天线构成的所述多个天线的子集接收信号。

29.如权利要求25所述的机器可读媒介，还包括在由计算平台执行时使得所述计算平台执行操作的指令，还包括：

交换发送功率放大器以便被连接到所述多个天线中的任一个。

30.如权利要求29所述的机器可读媒介，还包括在由计算平台执行时使得所述计算平台执行操作的指令，还包括：

调节使用所述发送功率放大器传送的信号的数据率，以补偿远程接收器处分集的缺乏。

31.一种方法，包括：

调节采用分集合并的第一收发机所发送的信号的数据率以补偿第二收发机处分集合并使用的缺乏。

32.如权利要求31所述的方法，其特征在于，所述调节包括：

确定信噪比以支持预定误差率下的通信；以及

使用所述信噪比来确定合适的传输数据率。

33.一种提供指令的机器可读媒介，所述指令在由计算平台执行时使得所述计算平台执行操作，所述操作包括以下方法：

调节采用分集合并的第一收发机所传送的信号的数据率，以补偿第二收发机处分集合并使用的缺乏。

34.如权利要求33所述的机器可读媒介，其特征在于，所述调节包括：

确定信噪比以支持预定误差率下的通信；以及

使用所述信噪比来确定合适的传输数据率。

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