專利名稱：采用多路復(fù)用接收鏈處理的降低復(fù)雜度的天線系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于無線電通信系統(tǒng)的天線分集接收器，特別涉及利用聯(lián)合分集接收器的信號(hào)處理鏈來降低復(fù)雜度的天線裝置。
背景技術(shù)：
最近有提議現(xiàn)有的無線系統(tǒng)的性能和容量通過使用所謂的“智能”天線技術(shù)可以得到提高。特別的，結(jié)合時(shí)空信號(hào)處理這樣的技術(shù)已經(jīng)有提出，可以用于抵抗想要得到的引入信號(hào)的多路徑衰減的有害的效應(yīng)，以及用于抑制干擾信號(hào)。這樣在現(xiàn)有的或?qū)⒁归_的(例如，以CDMA為基礎(chǔ)的系統(tǒng)、TDMA為基礎(chǔ)的系統(tǒng)、WLAN系統(tǒng)和OFDM為基礎(chǔ)的系統(tǒng)這樣的IEEE802.11a/g系統(tǒng))數(shù)字無線系統(tǒng)的性能以及容量可以得到提高。
可以預(yù)期的，智能天線技術(shù)將會(huì)越來越多的應(yīng)用到連接蜂窩系統(tǒng)中的基站設(shè)施的配置以及移動(dòng)用戶個(gè)體(例如手機(jī))，為了定位配置在這樣的系統(tǒng)中的增長的需求。這些需求部分起因于使用中的從當(dāng)前的以聲音為基礎(chǔ)的服務(wù)轉(zhuǎn)換成下一代的無線多媒體服務(wù)，以及在聲音、圖像和數(shù)據(jù)傳送模式之間的差異附隨的模糊。用戶個(gè)體利用這樣的下一代系統(tǒng)將必須展示相對(duì)于現(xiàn)有的蜂窩移動(dòng)無線電標(biāo)準(zhǔn)更高的聲音質(zhì)量以及提供高速的數(shù)據(jù)服務(wù)(例如10Mbits/s的高速)。然而，要獲得高速和高質(zhì)量的服務(wù)是復(fù)雜的，因?yàn)橐苿?dòng)用戶個(gè)體想要得到小巧和輕便，以及在各種環(huán)境下(例如蜂窩/百分之一蜂窩/兆分之一蜂窩，市內(nèi)/郊區(qū)/鄉(xiāng)下以及室內(nèi)/室外)穩(wěn)定的運(yùn)行能力。此外，除了提供高質(zhì)量的通訊和覆蓋外，下一代系統(tǒng)期望得到更多有效的使用可用帶寬以及可接受的價(jià)格以保證廣泛的市場(chǎng)采納。
在一些無線系統(tǒng)中，三個(gè)主要的因數(shù)往往占用大半的性能和降低容量多路徑衰減，在接收到多路徑信號(hào)元件之間延時(shí)傳播，以及同頻干擾(CCI)。眾所周知的，多路徑衰減由于一個(gè)發(fā)射的信號(hào)到達(dá)接收天線的途中來回穿行多個(gè)路徑而產(chǎn)生。從這些路徑來的具有不同相位的信號(hào)疊加到一起，導(dǎo)致接收到的信號(hào)的振幅和相位隨著天線的位置、方向和偏振，以及時(shí)間(如在環(huán)境中穿行導(dǎo)致的)而改變。為了消除多路徑衰減的影響而提高質(zhì)量或者減少有影響的錯(cuò)誤率已經(jīng)被證明是非常的困難的。雖然，通過利用更高的發(fā)生能量或者增加帶寬來減少多路徑衰減的影響在理論上是可行的，但是，這些方法通常與下一代系統(tǒng)的要求是相矛盾的。
如上所述，“延時(shí)傳播”或者在接收多路徑信號(hào)的復(fù)合元件中的傳播延時(shí)的差異趨向于構(gòu)成提高無線通訊系統(tǒng)的容量和性能的主要的阻礙。有報(bào)道，當(dāng)延時(shí)傳播的超過符號(hào)周期的大約百分之十(10％)，因而發(fā)生的重要的碼間干擾(ISI)通常限制最大的數(shù)據(jù)速度。已經(jīng)注意到這類型的麻煩頻繁發(fā)生在窄帶寬系統(tǒng)，例如全球移動(dòng)通訊系統(tǒng)(GSM)。
同頻干擾的存在同樣對(duì)蜂窩系統(tǒng)的性能和容量有不利的影響?，F(xiàn)有的蜂窩系統(tǒng)的運(yùn)作是通過劃分可用的頻道為頻道組，每一單元用一個(gè)頻道組，頻率復(fù)用。時(shí)分多路復(fù)用訪問(TDMA)系統(tǒng)使用一個(gè)使用因子為7的頻率復(fù)用，而大多碼分多路(CDMA)系統(tǒng)使用一個(gè)使用因子為1的頻率復(fù)用。這些頻率復(fù)用導(dǎo)致了CCI，在頻道組減少(比如，每一單元的容量增加)時(shí)CCI增加。在TDMA系統(tǒng)中，CCI主要來自一個(gè)或兩個(gè)不同使用者；而在CDMA系統(tǒng)中，可能在單元內(nèi)和來自相鄰單元存在一些強(qiáng)干擾。對(duì)于一個(gè)給定的CCI水平，容量可以通過縮短單元的大小來提高，但是增加了增加基站的成本。
上面描述的蜂窩系統(tǒng)的性能的損害可通過使用設(shè)計(jì)引入分集增益到信號(hào)接收處理的多元件天線系統(tǒng)來部分的改善。至少存在三種主要的實(shí)現(xiàn)分集增益通過每一天線元件的接收信號(hào)的抗相關(guān)干擾的方法空間分集、極化分集和角度分集。為了了解空間分集，天線元件充分的分離而能夠得到較低的衰減關(guān)聯(lián)。分離的要求取決于角展度，角展度是指信號(hào)到達(dá)接收天線的角度。
在移動(dòng)用戶單元(例如手機(jī))被其他散開的物體包圍的情況下，天線的間隔只有四分之一波長通常充分的獲得較低的衰減關(guān)聯(lián)。這樣允許多個(gè)空間分集天線合成到一個(gè)手機(jī)上，特別的更高的頻率(由于天線尺寸的減少是提高頻率的函數(shù))。更進(jìn)一步的，雙極化天線可以靠近放置到一起，具有較低的衰減關(guān)聯(lián)，可以看作天線具有不同的式樣(為角度或方向分集)。然而，每一天線元件配置在無線電話中需要一個(gè)單獨(dú)的電子處理信號(hào)的鏈，從而提高了手機(jī)的成本和消耗的能量。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明的表現(xiàn)為一種接收信號(hào)的方法以及實(shí)現(xiàn)該方法的裝置。所述方法包括以下步驟通過對(duì)應(yīng)的多數(shù)天線元件的每一個(gè)來接收多個(gè)副本中的每一個(gè)，使得從而生成多個(gè)接收信號(hào)副本；正交多路復(fù)用所述多個(gè)接收信號(hào)副本到一個(gè)供給信號(hào)處理鏈的多路復(fù)用信號(hào)；在信號(hào)處理鏈中，變換多路復(fù)用信號(hào)為多個(gè)單獨(dú)的信號(hào)，其中每一單獨(dú)信號(hào)與所述信號(hào)的副本之一相對(duì)應(yīng)。
可替換的，正交多路復(fù)用根據(jù)復(fù)雜沃爾什編碼調(diào)度來實(shí)現(xiàn)。其他可替換的，各自的將信號(hào)轉(zhuǎn)換為多路復(fù)用信號(hào)副本，信號(hào)副本相互之間偏移90度。
在另一實(shí)施例中，本發(fā)明表現(xiàn)為一種用于接收信號(hào)的方法，包括步驟通過對(duì)應(yīng)的天線元件的一個(gè)接收大量信號(hào)副本的每一個(gè)，從而生成多個(gè)接收信號(hào)副本；從多個(gè)天線元件的第一子網(wǎng)中的天線交換信號(hào)能量以生成一個(gè)第一信號(hào)，所述第一信號(hào)包括來自多個(gè)天線元件的第一子網(wǎng)的每一天線的信號(hào)能量；從多個(gè)天線元件的第二子網(wǎng)中的天線交換信號(hào)能量以生成一個(gè)第二信號(hào)，所述第二信號(hào)包括來自多個(gè)天線元件的第二子網(wǎng)的每一天線的信號(hào)能量；將第二信號(hào)從第一信號(hào)的相位偏移；將第二信號(hào)與第一信號(hào)合并，以形成一個(gè)包括信號(hào)的每一獨(dú)立副本的信息表達(dá)的多路復(fù)用信號(hào)；以及在信號(hào)處理鏈中將所述多路復(fù)用信號(hào)變換為多個(gè)獨(dú)立的信號(hào)，其中每一獨(dú)立信號(hào)與所述信號(hào)的副本之一對(duì)應(yīng)。
在再一實(shí)施例中，本發(fā)明可以表現(xiàn)為一種用于接收信號(hào)的裝置，包括多個(gè)天線元件被作空間排列以接收信號(hào)的對(duì)應(yīng)多個(gè)副本之一，從而可生成多個(gè)接收信號(hào)副本；信號(hào)處理鏈；以及正交多路復(fù)用器，其連接在多個(gè)天線元件以及信號(hào)處理鏈之間，其中所述正交多路復(fù)用器用于接收所述多個(gè)接收信號(hào)副本以及正交地多路復(fù)用所述多個(gè)的接收信號(hào)副本，作為信號(hào)處理鏈上的多路復(fù)用信號(hào)；其中所述信號(hào)處理鏈包括用于將多路復(fù)用信號(hào)轉(zhuǎn)換為多個(gè)獨(dú)立信號(hào)的信號(hào)分離器，其中每一獨(dú)立信號(hào)與信號(hào)的副本之一對(duì)應(yīng)。
在再一實(shí)施例中，本發(fā)明可以表現(xiàn)為一種用于正交復(fù)用信號(hào)的方法，包括以下步驟生成多個(gè)正交信號(hào)；通過對(duì)應(yīng)的多個(gè)信號(hào)副本的一個(gè)復(fù)用所述多個(gè)正交信號(hào)的每一個(gè)，從而生成多個(gè)編碼信號(hào)副本，其中每一多個(gè)信號(hào)副本通過對(duì)應(yīng)的多個(gè)天線元件的一個(gè)來接收；以及結(jié)合多個(gè)編碼信號(hào)副本成為一個(gè)多路復(fù)用信號(hào)。


在附圖中圖1是傳統(tǒng)的分集接收器的框圖，其中通過多個(gè)天線元件接收的信號(hào)加權(quán)和組合以產(chǎn)生輸出信號(hào)；圖2是傳統(tǒng)的空間時(shí)間(spatial-temporal，st)濾波裝置的框圖；圖3是在無線通訊系統(tǒng)中多路輸入/多路輸出天線裝置的示意圖；圖4是描述現(xiàn)有在RF領(lǐng)域的多路接收天線系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的框圖；圖5是表現(xiàn)等同于圖4的電路形式的數(shù)字形式的框圖；圖6是依照本發(fā)明第一實(shí)施例的多個(gè)元件的天線處理模組的框圖；圖7是依照本發(fā)明第一實(shí)施例接到信號(hào)時(shí)通過圖6的多個(gè)元件的天線處理模組通過步驟(steps traversed)的流程圖；圖8A和圖8B是表現(xiàn)了依據(jù)一個(gè)實(shí)施例各自在時(shí)域和頻域中的如圖6中的多個(gè)元件的天線處理模組的多路轉(zhuǎn)換輸出的曲線圖；圖9是表現(xiàn)依據(jù)一個(gè)實(shí)施例如圖6中的多個(gè)元件的天線處理模組的多路轉(zhuǎn)換輸出的波形曲線圖；圖10是描繪當(dāng)轉(zhuǎn)換音調(diào)和下一個(gè)諧波準(zhǔn)入時(shí)，如圖6的多個(gè)元件的天線處理模組的一個(gè)低通濾波器的輸出的曲線圖；
圖11是描繪當(dāng)只有基本的轉(zhuǎn)換音調(diào)準(zhǔn)入時(shí)，如圖6的多個(gè)元件的天線處理模組的一個(gè)低通濾波器的輸出的曲線圖；圖12A和圖12B是描繪各自在時(shí)域和頻域中的如圖6中的多個(gè)元件的天線處理模組的可仿效執(zhí)行匹配濾波器的脈沖形狀曲線圖；圖13A和圖13B是描繪各自在時(shí)域和頻域中的如圖6中的多個(gè)元件的天線處理模組的可仿效執(zhí)行匹配濾波器的輸出的曲線圖；圖14是描繪當(dāng)轉(zhuǎn)換圖6中的多個(gè)元件的天線處理模組實(shí)現(xiàn)每個(gè)符號(hào)進(jìn)行五次轉(zhuǎn)換操作的一群預(yù)算(constellation estimate)曲線圖；圖15是描繪當(dāng)轉(zhuǎn)換圖6中的多個(gè)元件的天線處理模組實(shí)現(xiàn)每個(gè)符號(hào)進(jìn)行二十次轉(zhuǎn)換操作的另一群預(yù)算的曲線圖；圖16是描繪當(dāng)轉(zhuǎn)換圖6中的多個(gè)元件的天線處理模組實(shí)現(xiàn)每個(gè)符號(hào)進(jìn)行五十次轉(zhuǎn)換操作的再一群預(yù)算的曲線圖；圖17是描繪單獨(dú)天線系統(tǒng)的平均比特誤差率的曲線圖；圖18是描繪圖6中的天線處理模組在可用符號(hào)速率(symbol rate)的20倍(20X)的轉(zhuǎn)換頻率fs下運(yùn)作的平均比特誤差率的曲線圖；圖19是描繪圖6中的天線處理模組在可用符號(hào)速率的2倍(2X)的轉(zhuǎn)換頻率fs下運(yùn)作的平均比特誤差率的曲線圖；圖20是配置具有多于兩個(gè)天線元件運(yùn)作的天線處理模組的另一實(shí)施例；圖21是描繪依照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例在接收到信號(hào)時(shí)，通過圖20中的多個(gè)元件天線處理模組通過步驟的流程圖；圖22是依照一個(gè)實(shí)施例將轉(zhuǎn)換信號(hào)應(yīng)用于圖6和圖21中的兩個(gè)天線元件的時(shí)間矢量圖；圖23是依照一個(gè)實(shí)施例將轉(zhuǎn)換信號(hào)應(yīng)用于圖6和圖21中的兩個(gè)天線元件的時(shí)間矢量圖；圖24是配置具有多于兩個(gè)天線元件運(yùn)作的天線處理模組的再一實(shí)施例；圖25A和圖25B是依照一個(gè)實(shí)施例的復(fù)雜沃爾什編碼矩陣和聯(lián)合時(shí)間矢量圖，用于提供轉(zhuǎn)換信號(hào)到圖24中的天線處理模組的混頻器中；以及圖26A和圖26B依照另一個(gè)實(shí)施例的復(fù)雜沃爾什編碼矩陣和聯(lián)合時(shí)間矢量圖，用于提供轉(zhuǎn)換信號(hào)到圖24中的天線處理模組的混頻器中。
具體實(shí)施例方式
在下面的說明中，將會(huì)描述本發(fā)明的多個(gè)不同的方面(aspects)。然而，對(duì)本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易知的是，本發(fā)明可以只是實(shí)施本發(fā)明的一些或全部方面。為了說明的目的，特殊的數(shù)字、材料和外形的說明是為了提供本發(fā)明的透徹理解。然而，對(duì)本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易知的本發(fā)明沒有特別的細(xì)節(jié)也可以實(shí)現(xiàn)。在另一實(shí)例中，為了不使本發(fā)明變得模糊，省略或簡(jiǎn)化公知的特征。
多樣的運(yùn)轉(zhuǎn)將被描述為按順序執(zhí)行的多個(gè)不連續(xù)的步驟，從而更有助于理解本發(fā)明，然而，描述的順序不會(huì)進(jìn)行解釋，意味著這些運(yùn)轉(zhuǎn)必須依賴順序，特別的，體現(xiàn)步驟的順序。更進(jìn)一步的，詞組“在一個(gè)實(shí)施例中”將會(huì)重復(fù)的被用到，然而這個(gè)詞組不是指定為相同的實(shí)施例，盡管可能是指相同的。
為了配置移動(dòng)裝置來處理從多個(gè)天線元件而來的信號(hào)，在裝置內(nèi)的聯(lián)合的電子元件的成本和消耗的能量期望通過有成本效益的方法來執(zhí)行。在這點(diǎn)上本發(fā)明致力于一個(gè)系統(tǒng)和方法為了實(shí)現(xiàn)以潛在的鍵低成本的手段在移動(dòng)裝置內(nèi)設(shè)置多個(gè)天線元件，特別是多元件天線裝置。本發(fā)明不限于移動(dòng)裝置，也可以應(yīng)用于基礎(chǔ)設(shè)施元件(例如基站和接入點(diǎn))。另外，本發(fā)明可以應(yīng)用于幾乎所有已知的無線標(biāo)準(zhǔn)和調(diào)制裝置(例如，GSM、CDMA2000、WCDMA、WLAN、固定無線標(biāo)準(zhǔn)、OFDM和CDMA)。如下面所述，本發(fā)明提供的多個(gè)優(yōu)點(diǎn)來源于接收來自多個(gè)天線元件的信號(hào)到普通的接收鏈處理路徑的多路技術(shù)，為了減少消耗的能量和成本。
例如，根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例提供降低復(fù)雜度、設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)低成本的多個(gè)元件天線裝置和聯(lián)合接收器。在一些實(shí)施例中，天線裝置和接收器的設(shè)計(jì)相對(duì)于單個(gè)元件的方法沒有在本質(zhì)上提高消耗的能量，因而表現(xiàn)出其能夠很好的在無線手機(jī)中應(yīng)用。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，多個(gè)天線元件的例子是使用正交轉(zhuǎn)換函數(shù)時(shí)分多路到一單個(gè)RF處理路徑上。然后伴隨著信道選擇和空間和時(shí)間的處理，在數(shù)字域內(nèi)執(zhí)行解多工。
為了容易正確評(píng)價(jià)本發(fā)明的主要任務(wù)，簡(jiǎn)短的縱覽多種設(shè)計(jì)用于減短延時(shí)傳播、干擾和衰減的影響的現(xiàn)有的多元件天線系統(tǒng)，請(qǐng)參閱圖1至圖4。
首先請(qǐng)參閱圖1，示出了現(xiàn)有分集接收器100的框圖，其中為了產(chǎn)生輸出信號(hào)，通過多個(gè)天線元件接收的信號(hào)進(jìn)行加權(quán)和組合。圖中現(xiàn)有的分集接收器100為M形天線元件102的集合、和連接于每一個(gè)單獨(dú)的天線元件平行的包括加權(quán)部分110、112、114的接收鏈104、106、108。所述接收鏈104、106、108全部連接于組合器116和從連接起116伸出的混合信號(hào)118。
設(shè)有M形天線元件，這樣的安排通常在天線元件之間的關(guān)聯(lián)衰減上提供對(duì)抗多路徑衰減的“M”的天線增益和分集增益。在上下文中天線增益定義為用于給定平均輸出信噪比(SNR)的所需接收信號(hào)能量中的縮減量；而分集增益定義為在用于給定具有衰減的比特誤差率(BER)的所需平均輸出信噪比的縮減量。
為了緩解干擾，每一M形天線元件102在各自的加權(quán)部分110、112、114中加權(quán)，并且結(jié)合到組合器116中以使信號(hào)與干擾及噪聲比(SINR)最大化。這個(gè)加權(quán)過程通常通過(minimizes mean squared error，MMSE)的方法和利用相關(guān)的干擾來減少干擾的能量。
現(xiàn)請(qǐng)參閱圖2，框圖示出了現(xiàn)有的空間時(shí)間(spatial-temporal，st)濾波裝置200。圖中所示第一天線202和第二天線204分別連接第一線性均衡器206和第二線性均衡器208。每個(gè)第一和第二均衡器206、208的輸出端連接到組合器210，以及組合其10的輸出端連接到MLSE/DFE部分212。
圖2的過濾裝置設(shè)計(jì)為利用聯(lián)合的實(shí)時(shí)空間處理來消除延時(shí)傳播。通常，由于CCI不被接收器、最理想的實(shí)時(shí)空間(ST)均衡器知曉，或者被最小化中誤差(MMSE)或信號(hào)與干擾及噪聲比(SINR)感知，典型的包括一個(gè)白化過濾器(whitening filter)，例如線性均衡器(LE)206、208在時(shí)間和空間上白化CCI，和圖2中的過濾裝置是典型的這樣一個(gè)系統(tǒng)。如圖2所示，緊接著線性均衡器(LE)206、208為一個(gè)非線性的過濾器，表現(xiàn)為MLSE/DFE部分212，使用決策回饋等化器(DFE)或者最大概似序列評(píng)估器(MLSE)來實(shí)現(xiàn)。
在本領(lǐng)域中知道一種普通的技術(shù)，具有較高性能的渦輪原理(TurboPeinciple)也可以用于替代非線性過濾器，但是需要更高的計(jì)算復(fù)雜度。使用ST處理(STP)技術(shù)，SNR增益達(dá)到4dB和SINR增益達(dá)到21dB已經(jīng)報(bào)到具有適中數(shù)量的天線元件可以得到。
接著請(qǐng)參閱圖3，示出了一般的在無線通訊系統(tǒng)中多路輸入/多路輸出的天線裝置。圖中的發(fā)報(bào)機(jī)(TX)302連接到多個(gè)發(fā)射天線304，并且多個(gè)發(fā)射天線304通過時(shí)間變化排障器(time varying obstructions)306發(fā)射信號(hào)到連接到接收器(RX)310的多個(gè)接收天線308。如圖示，多個(gè)天線元件配置在無線通訊系統(tǒng)的發(fā)報(bào)機(jī)(TX)302和接收器(RX)310上。
除了多個(gè)輸入/多個(gè)輸出天線(MIMO)裝置外，其他天線裝置可以基于“輸入”和“輸出”到連接發(fā)射機(jī)和接收器的信道的數(shù)量而加以分類，如下●單獨(dú)的輸入/單獨(dú)的輸出(SISO)系統(tǒng)，包括具有用于上行和下行通訊的單獨(dú)的天線的收發(fā)器(例如移動(dòng)單元和基站)。
●多個(gè)輸入/單獨(dú)的輸出(MISO)系統(tǒng)，包括一個(gè)或多個(gè)接收器，通過多個(gè)天線輸入下行，和一個(gè)或多個(gè)發(fā)射機(jī)，通過單獨(dú)的天線輸出上行。
●單獨(dú)的輸入/多個(gè)輸出(SIMO)系統(tǒng)，包括一個(gè)或多個(gè)接收器，通過單個(gè)天線輸入下行，和一個(gè)或多個(gè)發(fā)射機(jī)，通過多個(gè)天線輸出上行。
特別是MIMO系統(tǒng)中，多個(gè)元件天線裝置最吸引人的一個(gè)方面在于可以通過使用這些配置來獲得系統(tǒng)容量的顯著提高。在發(fā)射機(jī)和接收器的可用信道的優(yōu)越的評(píng)價(jià)可以得到，在一個(gè)具有M接收天線的MIMO系統(tǒng)中接收到的信號(hào)分解到M獨(dú)立的信道。M形折疊的結(jié)果使得SISO系統(tǒng)的容量增加。為了一個(gè)固定的所有發(fā)射能量，MIMO系統(tǒng)提供的容量按比例用于增大SNR，不過實(shí)際中，受限于天線元件的M形的數(shù)量。
在多路徑信道衰減的特殊情況下，發(fā)現(xiàn)使用MIMO裝置允許由用于在SNR中每增加3dB的差不多M的額外比特/周波來限制容量。這個(gè)MIMO范圍特性和基線配置對(duì)比的，當(dāng)M＝1時(shí)，通過香農(nóng)經(jīng)典方程依每提高3dB的SNR改變一個(gè)或多個(gè)比特/周波。注意得到MIMO系統(tǒng)的容量的增加無需任何的相關(guān)單獨(dú)元件的基線裝置的額外帶寬即可得到。
然而，在無線通訊系統(tǒng)(特別在無線手機(jī)中)廣泛地配置的多個(gè)元件天線裝置由于復(fù)雜度的提高、和相關(guān)消耗的能量、成本和尺寸的提高而受到制約。在一些由每一天線元件提供分離接收鏈的推薦結(jié)構(gòu)的需求導(dǎo)致至少一部分這些參數(shù)的提高。
例如，圖4描繪了現(xiàn)有在RF領(lǐng)域的多路接收天線系統(tǒng)。如圖所示，圖4的執(zhí)行包括對(duì)應(yīng)于每一M形天線元件的分開的接收鏈402、404、406，和每一接收鏈402、404、406包括執(zhí)行放大、過濾和混合的元件。因而，實(shí)現(xiàn)這樣結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)的成本高于只有一個(gè)接收鏈的系統(tǒng)的成本。
這樣的方法進(jìn)一步的缺點(diǎn)由于模擬相位調(diào)整器和變?cè)鲆娣糯笃鞯氖褂?，致使相?duì)的昂貴和受到由于老化、溫度的變化和背離指定的公差帶來的性能退化的影響。另外，由于圖4的執(zhí)行利用接收和發(fā)射天線元件的相位關(guān)系(例如，通道的差分延時(shí)貫穿在每一接收處理鏈中)，在每一RF處理鏈中需要硬性黏附到公差和精確校準(zhǔn)。
下面請(qǐng)參閱圖5，示出了等同于圖4的電路形式的數(shù)字形式的框圖。通常，圖5中的數(shù)字電路裝置的性能的退化與上面結(jié)合圖4所描述的原因基本相同。就是說，整個(gè)接收鏈(例如從RF到基帶)的加倍器相關(guān)的每一天線元件導(dǎo)致相對(duì)于單個(gè)天線方法的尺寸、成本、復(fù)雜度和消耗的能量的增加。因而，多個(gè)元件天線結(jié)構(gòu)到目前為止不適合展開應(yīng)用于在無線通訊系統(tǒng)中使用的手機(jī)和其他移動(dòng)終端。
綜述和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如以下的詳細(xì)描述中，提出了本發(fā)明的幾個(gè)降低復(fù)雜度的天線裝置和接收器的實(shí)施例，以將與每一天線單元關(guān)聯(lián)的射頻處理合并到信號(hào)處理鏈中，在某些實(shí)施例中射頻處理一旦可用，就被合并到信號(hào)處理鏈中。
在一些實(shí)施例中，該合并通過將樣本多路復(fù)用到一個(gè)單射頻處理鏈上實(shí)現(xiàn)，所述樣本來自與一對(duì)天線元件連接的交換器元件。一旦單射頻處理鏈完成射頻處理，關(guān)聯(lián)信號(hào)穿過匹配的過濾器，所述過濾器用于減少適當(dāng)?shù)幕鶐П嚷实目捎脴颖绢l率。一旦數(shù)字域中每一天線元件最初接收的信號(hào)恢復(fù)，則恢復(fù)信號(hào)被做常規(guī)的空間處理。該結(jié)構(gòu)可通過改變多路復(fù)用器/信號(hào)分離器及提供給匹配過濾器(與每一天線關(guān)聯(lián))的信號(hào)流的樣本間隔，被推廣到使用多于一對(duì)天線元件的系統(tǒng)。
圖6為一個(gè)框圖，其例示了依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)合一個(gè)復(fù)數(shù)元件(plural-element)天線處理模塊600的接收器前端。復(fù)數(shù)元件天線處理模塊600包括第一及第二天線元件602和604，所述第一及第二天線元件602和604通過多路復(fù)用器交換器608連接到射頻處理鏈610。參考圖6時(shí)，同時(shí)參考圖7，其中圖7為例示通過復(fù)數(shù)元件天線處理模塊600執(zhí)行步驟的流程圖。
在操作中，第一及第二天線元件602和604首先從兩個(gè)空間位置接收信號(hào)。這樣，第一及第二天線元件602和604中的每一個(gè)接收到信號(hào)的副本(replica)(步驟702)。在一些實(shí)施例中，第一及第二天線元件602和604接收的副本為信號(hào)的無關(guān)聯(lián)的副本。
然后，第一及第二天線元件602和604接收的信號(hào)的副本被正交地多路復(fù)用到處理鏈610(步驟704)。在一些實(shí)施例中，通過將第一接收信號(hào)乘以接收的信號(hào)的一個(gè)副本(如第一天線602)，以及將第二交換信號(hào)乘以接收的信號(hào)的另一個(gè)副本(如第二天線604)實(shí)現(xiàn)正交多路復(fù)用，其中第二交換信號(hào)與第一交換信號(hào)的相位相差90度。
簡(jiǎn)要參考圖23，示出了兩方波，相位相距90度，其為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于第一和第二天線602、604接收的多個(gè)信號(hào)副本的交換信號(hào)的示例性方波。如圖23所示，每一方波在每一循環(huán)期間倒轉(zhuǎn)極性。然而公知地，交換方波在每一循環(huán)期間無需倒轉(zhuǎn)，而通過使用在每一循環(huán)周期內(nèi)倒轉(zhuǎn)極性的方波(即與正弦波更接近)，在多路復(fù)用處理時(shí)產(chǎn)生較少的諧波，從而僅需要要求較低的多路復(fù)用信號(hào)的過濾。
在一些實(shí)施例中(其將參考圖24和25進(jìn)一步描述)，將根據(jù)復(fù)雜沃爾什編碼規(guī)則(complex Walsh coding principals)進(jìn)行頻率傳播。
作為本技術(shù)領(lǐng)域人員公知的，多路服用起608可以使用不同的硬件和軟件/固件(firmware)實(shí)現(xiàn)。例如在一個(gè)實(shí)施例中，使用單刀雙擲(Single-PoleDouble-Throw，SPDT)交換器連同頻率偏移技術(shù)，以正交多路復(fù)用信號(hào)的副本?；蛘?，如將在圖24中詳細(xì)描述地，使用混頻器提供交換信號(hào)到接收信號(hào)的副本。
簡(jiǎn)要參考圖8A和圖8B，示出了作為一個(gè)例示實(shí)施例的多路復(fù)用交換器608分別在時(shí)間域和頻率域的輸出的表達(dá)，其中信號(hào)的副本沒有相位偏移，而實(shí)現(xiàn)交換處理的振蕩所需的基本音調(diào)則從載波fc偏移218kHz。在圖8A的時(shí)間域表達(dá)中，接收自射頻處理鏈610的第一和第二天線元件602、604的信號(hào)的時(shí)間多路復(fù)用是明顯的，且在本例中需弄清楚所接收的信號(hào)主要僅強(qiáng)度不同。由于多路復(fù)用器608的操作而由天線元件602和604接收的信號(hào)的發(fā)射通過圖8B中的能量頻譜圖清楚顯示。圖8B的能量頻譜圖中的高階諧波也是清晰的，且總的說來僅中心頻率和那些218kHz中的每一偏移傳送到ADC(模數(shù)轉(zhuǎn)換器)634、636。
多路復(fù)用可用數(shù)學(xué)方式表示為交換信號(hào)s1(t)和s2(t)到由第一天線元件602“Ant 1”接收的信號(hào)能量r1(t)的應(yīng)用，以及到第二天線元件604“Ant2”接收的信號(hào)能量r2(t)的應(yīng)用，結(jié)果是m(t)＝r1(t)s1(t)+r2(t)s2(t)其中s1(t)＝1+cos(2πfs/2t)s2(t)＝1+cos(2πfs/2t+π)r1(t)＝sin(2πfct+p1(t))r2(t)＝sin(2πfct+p2(t))p1(t)＝Ant 1上接收的基帶相位過程p2(t)＝Ant 2上接收的基帶相位過程上述數(shù)學(xué)表達(dá)中需注意的是，正弦波而不是方波用作交換函數(shù)。結(jié)果是，由于正弦曲線波相對(duì)于方波的低諧波含量，使得計(jì)算簡(jiǎn)化。
如前所述的，在某些實(shí)施例中，在每一循環(huán)周期內(nèi)倒換極性的交換信號(hào)(比如方波)通常更接近地逼近正弦波。其充分地減少或者消除了潛在生成地假諧波能量再次返回到數(shù)學(xué)表達(dá)式，m(t)輸出的展開m(t)＝r1(t)+r2(t)+sin(2π(fc-fs/2)t+p1(t))/2+sin(2π(fc-fs/2+π)t+p2(t))/2+sin(2π(fc+fs/2)t+p1(t))/2+sin(2π(fc+fs/2+π)t+p2(t))/2信號(hào)m(t)的頻譜顯現(xiàn)為在載波頻率fc的中心波峰，并且具有在fc的兩邊的fs/2的恒等的副瓣(side lobe)偏移。
在一個(gè)示例性的實(shí)施例中，多路復(fù)用器608以至少20倍于天線元件602和604接收的信息的符號(hào)率的速率進(jìn)行交換。然而，在天線的實(shí)施例中，正交多路復(fù)用器608的交換率的涵蓋從大約兩倍于可用符號(hào)率到超過20倍符號(hào)率的范圍。
接著，來自多路復(fù)用器608的多路復(fù)用信號(hào)從射頻頻率降頻轉(zhuǎn)換(步驟706)。本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可知，單個(gè)上述的副瓣包括帶有π弧度的相位偏移信號(hào)的兩興趣信號(hào)(signal of interest)的總和，并且一個(gè)副瓣使可用表達(dá)減少到兩正弦曲線相位偏移的總和，為sin(2π(fc-fs/2)t+p1(t))/2+sin(2π(fc-fs/2+π)t+p2(t))/2當(dāng)p1(t)＝p2(t)時(shí)，則該部分為零，且不可實(shí)際使用。這樣，在一些實(shí)施例中，由于m(t)為興趣信號(hào)，因此接收的信號(hào)能量被向下混合到載波頻率。
在一個(gè)實(shí)施例中，例如圖6中所示，射頻處理鏈610包括相位內(nèi)(in-phase)(I)分支614和正交相位(quadrature-phase)(Q)分支618，其分別包括第一混合裝置620和第二混合裝置624。如圖所示，提供混合信號(hào)cos(fc)給第一混合裝置620，其中fc表示接收的載波信號(hào)的頻率。類似地，提供混合信號(hào)sin(fc)給第二混合裝置624。混合裝置620及624用于向下混合接收信號(hào)能量到載波頻率fc，其導(dǎo)致在DC的中心波峰的生成，以及在多路復(fù)用器608的交換頻率的一半處(fs/2)一對(duì)副瓣互相在頂點(diǎn)“疊加”。
如圖6所示，來自第一混合裝置620和第二混合裝置624的信號(hào)能量被分別提供到第一低通過濾器630及第二低通過濾器632，而在一個(gè)實(shí)施例中，在相位內(nèi)(I)分支614和正交相位(Q)分支618中的信號(hào)能量在fs的分離點(diǎn)(cut-off)被過濾。
在fs的分離點(diǎn)低通過濾后(其保持s1(t)和s2(t)完整)，獲得如下的所述m(t)的I和Q部分m_b_I(t)＝m(t)*cos(2πfct)＝s1(t)r1(t)cos(2πfct)+s2(t)r2(t)cos(2πfct)＝s1(t)sin(p1(t))+s2(t)sin(p2(t))m_b_Q(t)＝m(t)*sin(2πfct)＝s1(t)r1(t)sin(2πfct)+s2(t)r2(t)sin(2πfct)＝s1(t)cos(p1(t))+s2(t)cos(p2(t))這些結(jié)果是所期望的，因?yàn)楹瘮?shù)s1(t)和s2(t)可被認(rèn)為是方形。
圖9-11提供了存在的最接近低通過濾器630和632的不同信號(hào)的示例性表達(dá)。特別地，圖9表示在多路復(fù)用交換器608的輸出在被低通過濾器630和632之一過濾前的波形。
圖10描述在交換音調(diào)(tone)和下一諧波被接納的情況下，低通過濾器630和632之一的輸出。
相反地，圖11表示在僅有基礎(chǔ)交換音調(diào)被接納的情況下，低通過濾器之一的輸出處的信號(hào)。
來自第一和第二低通過濾器630和632的過濾信號(hào)通過第一模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)634和第二ADC 636被提供到信號(hào)分離器638，在ADC中過濾信號(hào)被從模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)(步驟708)。然后，來自第一模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)634和第二ADC 636的數(shù)字信號(hào)被通過信號(hào)分離器638分離。
信號(hào)分離器638用于將樣本從第一天線元件602路由到第一槽緩沖器(slot buffer)642，以及將樣本從第二天線元件604路由到第二槽緩沖器644。這樣，信號(hào)分離器638提供獨(dú)立的信號(hào)，所述獨(dú)立的信號(hào)為第一和第二天線元件602、604接收的信號(hào)副本的代表。然后，來自第一槽緩沖器642和第二槽緩沖器644的緩沖樣本被分別通過第一匹配過濾器650和第二匹配過濾器654進(jìn)行脈沖匹配過濾(步驟712)。在脈沖匹配過濾后，來自第一和第二脈沖匹配過濾器650、654的獨(dú)立信號(hào)被通過空間處理模塊660進(jìn)行空間處理(步驟714)。在一個(gè)示例性的實(shí)施例中，空間處理模塊660在數(shù)據(jù)域中執(zhí)行已知的空間操作算法。
圖12A和圖12B描述了匹配過濾器650和654分別在時(shí)間域和頻率域的一個(gè)示例性操作的脈沖形狀。圖13A和圖13B描述了匹配過濾器650和654在時(shí)間域和頻率域的輸出。
在一個(gè)實(shí)施例中，脈沖匹配過濾器650和654不以考慮在獨(dú)立的信號(hào)分離器信號(hào)中中斷的方式被配置，所述中斷為由多路復(fù)用交換器608在執(zhí)行多路復(fù)用操作期間的接收信號(hào)r1(t)及r2(t)的采樣的結(jié)果。當(dāng)交換頻率fs增長為次序大小超過接收能量的符號(hào)頻率時(shí)，然而，在該有效采樣處理期間出現(xiàn)的任何損失趨于可忽略。
例如，圖14-16描述了分別以基于操作的每信號(hào)5、20和50的交換操作生成的基帶組估算。如圖所示，當(dāng)交換頻率提高時(shí)，由于采樣處理的丟失變得可忽略。
在其他實(shí)施例中，脈沖匹配過濾器650、654被以考慮在獨(dú)立的信號(hào)分離器信號(hào)中中斷的方式被配置，所述中斷為由多路復(fù)用交換器608在執(zhí)行多路復(fù)用操作期間的接收信號(hào)r1(t)及r2(t)的采樣的結(jié)果。在這些實(shí)施例中的脈沖匹配過濾器650、654合成來自第一槽緩沖器642和第二槽緩沖器644的緩沖樣本(即低通過濾、信號(hào)分離、緩沖后的分散低通信號(hào))，以在采樣瞬間集中最大數(shù)量的能量。這通過與獨(dú)立的低通信號(hào)匹配的過濾器650、654實(shí)現(xiàn)，作為獨(dú)立的低通信號(hào)的復(fù)雜共軛。
帶有處理模塊(如配置有兩諸如第一和第二天線元件602、604的處理模塊600)的接收器的信號(hào)到噪音的特性被與使用包括僅單個(gè)天線元件接收器獲得的特性作比較?？傮w上，可發(fā)現(xiàn)由本發(fā)明配置形成的空間相異性的輸出上級(jí)導(dǎo)致信號(hào)衰落的出現(xiàn)。在這種具有線性獨(dú)立空間符號(hào)差的干涉存在的情況下，可發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的用于為信號(hào)到噪音特性中提供實(shí)質(zhì)的改進(jìn)的配置。
接著參考圖17-19，例如，分別描述了模擬情況(1)單個(gè)天線，(2)配置有兩個(gè)天線并以20倍(20X)于可用符號(hào)率的交換頻率fs運(yùn)行的天線操作模塊600，以及(3)配置有兩個(gè)天線并以2倍(2X)于可用符號(hào)率的交換頻率fs運(yùn)行的天線操作模塊600中的平均錯(cuò)誤率。
接著參考圖18，可觀察到，在20X符號(hào)率的中等交換頻率fs中的顯著優(yōu)點(diǎn)可通過單一天線情況獲得(圖17)。相反，圖19表示在2X符號(hào)率的交換頻率fs中，性能相對(duì)于圖18中的情況會(huì)下降。盡管如此，在2X符號(hào)率的交換頻率fs中的性能呈現(xiàn)比單個(gè)天線情況(圖17)高。需注意的是，每一匹配過濾器650、654的適當(dāng)設(shè)計(jì)可實(shí)質(zhì)減少或消除性能中的任何不同，所述性能為交換頻率fs的函數(shù)。
接著參考圖20，示出了天線處理模塊2000的另一實(shí)施例，天線處理模塊2000配置有超過兩個(gè)的天線元件。如圖所示，多元件天線處理模塊2000包括連接到多路復(fù)用器2001的第一、第二、第三和第四天線元件2002、2004、2006及2008，其中多路復(fù)用器2001連接到射頻處理鏈2016。在參考圖20時(shí)，同時(shí)參考圖21，其中圖21為例示通過天線處理模塊2000執(zhí)行步驟的流程圖。
在操作中，天線2002、2004、2006及2008在不同空間位置接收信號(hào)，且結(jié)果是，每一天線2002、2004、2006及2008接收信號(hào)的各副本(步驟2102)。在一些實(shí)施例中，天線2002、2004、2006及2008被調(diào)整，從而每一個(gè)接收信號(hào)的無關(guān)聯(lián)的副本。
在一些實(shí)施例中，如圖20所示，多路復(fù)用器2001包括第一和第二多路復(fù)用交換器2010、2012，其作為單刀雙擲交換器操作。第一和第二天線2002、2004作為四個(gè)天線2002、2004、2006及2008的第一子網(wǎng)(subnet)連接到第一多路復(fù)用交換器2010，而第三第四天線2006、2008作為四個(gè)天線2002、2004、2006及2008的第二子網(wǎng)連接到第二多路復(fù)用交換器2012。
在當(dāng)前實(shí)施例中，第一多路復(fù)用交換器2010在第一和第二天線元件2002、2004間以fs/2的速率交換，以生成第一信號(hào)2014(步驟2104)。類似地，第二多路復(fù)用交換器2012在第三和第四天線元件2006、2008間以相同的fs/2的速率交換，以生成第二信號(hào)2016(步驟2106)。然后第二信號(hào)2016進(jìn)行相位漂移，從第一信號(hào)漂移90度(步驟2108)。
簡(jiǎn)要參考圖22，示出了一個(gè)實(shí)施例中的兩個(gè)交換信號(hào)，所述交換信號(hào)用于在第一和第二天線元件2002、2004(以及在第三和第四天線元件2006、2008間)提供交換，以分別形成圖20中的第一和第二信號(hào)2014、2016。在本實(shí)施例中，第一信號(hào)的格式通過將在第一天線2002接收的信號(hào)副本乘以第一方波，以及將第二天線2004接收的信號(hào)副本乘以第二方波實(shí)現(xiàn)，其中第二方波與第一方波的相位相差180度。將同一交換調(diào)度應(yīng)用到第二和第三天線，以形成第二信號(hào)，然后如上所述，第二信號(hào)2016從第一信號(hào)偏移90度。
簡(jiǎn)要參考圖13，示出了另一實(shí)施例中的兩個(gè)交換信號(hào)，所述交換信號(hào)用于在第一和第二天線元件2002、2004，以及在第三和第四天線元件2006、2008間提供交換，以分別形成圖20中的第一和第二信號(hào)2014、2016。如圖23所示，兩個(gè)交換信號(hào)轉(zhuǎn)換為彼此相位相差90度且在每一循環(huán)周期轉(zhuǎn)換極性的方形波。
在本實(shí)施例中，第一信號(hào)的格式通過將在第一天線2002接收的信號(hào)副本乘以第一方波，以及將第二天線2004接收的信號(hào)副本乘以第二方波實(shí)現(xiàn)，其中第二方波與第一方波的相位相差90度。應(yīng)用到第二和第三天線以形成第二信號(hào)的同一交換調(diào)度從第一信號(hào)偏移90度。
接著，第一和第二信號(hào)2014、2016被合并形成處理鏈2016上的一個(gè)正交多路復(fù)用信號(hào)(步驟2110)。通過這種方式，四個(gè)天線元件被多路復(fù)用到一個(gè)具有理想帶寬的通用接收器鏈，如在一個(gè)兩天線元件實(shí)施例。從而，當(dāng)前實(shí)施例能以相對(duì)其他設(shè)計(jì)更低的成本實(shí)現(xiàn)。
例如，相對(duì)于一個(gè)包括單刀四擲(single-pole four-throw)交換器以在四個(gè)天線間提供交換，當(dāng)前實(shí)施例使用半帶寬，從而當(dāng)前實(shí)施例更為合算。
然后多路復(fù)用信號(hào)通過混合裝置2018進(jìn)行降頻轉(zhuǎn)換(步驟2112)，并在被由數(shù)字轉(zhuǎn)換器2022從模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)之前通過低通過濾器2020被過濾。
在轉(zhuǎn)換為數(shù)字表達(dá)后，多路復(fù)用信號(hào)被一個(gè)信號(hào)分離器2024分為四個(gè)獨(dú)立的信號(hào)，每一信號(hào)代表一個(gè)對(duì)應(yīng)的信號(hào)的副本，所述副本被四個(gè)天線元件2002、2004、2006和2008中對(duì)應(yīng)的一個(gè)所接收(步驟2114)。然后，四個(gè)獨(dú)立的信號(hào)在被空間處理部分2034接收前被各脈沖匹配過濾器2026、2028、2030、2032脈沖匹配過濾。
參考圖24，示出了天線處理模塊2400的另一實(shí)施例，所述天線處理模塊2400使用兩個(gè)以上的天線元件操作。如圖所示，多元件天線處理模塊2400包括與多路復(fù)用器2410連接的第一、第二、第三和第四天線元件2402、2404、2406、2408，多路復(fù)用器2410與射頻處理鏈2016連接。
在操作中，天線2402、2404、2406及2408在不同空間位置接收信號(hào)。結(jié)果是，每一天線2402、2404、2406及2408接收信號(hào)的各副本(步驟2102)。在一些實(shí)施例中，天線2402、2404、2406及2408被調(diào)整，從而每一個(gè)天線接收信號(hào)的無關(guān)聯(lián)的副本。
如圖24所示，多路復(fù)用器2410包括分別與天線2402、2404、2406、2408連接的第一、第二、第三及第四混合單元2412、2414、2416、2418?；旌蠁卧?412、2414、2416、2418用于將交換信號(hào)注入每一由各天線2402、2404、2406、2408接收的信號(hào)副本。在一些實(shí)施例中，由每一混合器提供的交換信號(hào)是正交交換信號(hào)。
例如在一個(gè)實(shí)施例中，交換信號(hào)根據(jù)一個(gè)復(fù)雜沃爾什編碼調(diào)度執(zhí)行。例如簡(jiǎn)要參考圖25A和25B，分別示出了一個(gè)復(fù)雜沃爾什編碼矩陣以及一個(gè)對(duì)應(yīng)的信號(hào)時(shí)序圖。需注意的是，圖25的復(fù)雜編碼矩陣中的每一元素為一個(gè)復(fù)數(shù)，單在本實(shí)施例中，為了簡(jiǎn)化的原因，每一元素的虛部為零。需注意的是，在本實(shí)施例中，矩陣中的元素可以是零或一，分別對(duì)應(yīng)“關(guān)”或“開”狀態(tài)。
在操作中，復(fù)雜沃爾什矩陣中的每一行被諸如CPU(未示出)解譯，且生成相應(yīng)的交換信號(hào)，如圖25B所示，其提供給一個(gè)對(duì)應(yīng)的混合單元2412、2414、2416、2418。然后混合單元2412、2414、2416、2418使用天線2402、2404、2406及2408接收的各信號(hào)副本混合交換信號(hào)。例如，圖25A的復(fù)雜沃爾什矩陣中的第一行為0，0，0，1，結(jié)果在第一個(gè)三個(gè)循環(huán)周期中(如圖25B所示)，混合器2412通過第一天線2402接收的信號(hào)副本混合出一個(gè)“關(guān)”信號(hào)。
參考圖26A和26B，分別示出了復(fù)雜沃爾什編碼矩陣和對(duì)應(yīng)的信號(hào)時(shí)序圖的另一個(gè)實(shí)施例。如圖26A所示，復(fù)雜沃爾什編碼矩陣的元素為1或-1，結(jié)果是，對(duì)應(yīng)信號(hào)(如圖26B所示)從循環(huán)周期到循環(huán)周期倒轉(zhuǎn)極性。結(jié)果，當(dāng)混合如圖26B所示的信號(hào)時(shí)，生成相對(duì)于圖25B的信號(hào)少的諧波。
在來自天線信號(hào)2402、2404、2406及2408的信號(hào)副本被通過個(gè)交換信號(hào)(如參考圖25B和26B描述的交換信號(hào))混合后，編碼信號(hào)副本2420、2422、2424、2426被信號(hào)合成器2428合并，以產(chǎn)生一個(gè)處理鏈2430上的正交多路復(fù)用信號(hào)。
需注意的是，本實(shí)施例的正交多路復(fù)用調(diào)度是一個(gè)實(shí)現(xiàn)圖7中步驟704的實(shí)施例。
在多路復(fù)用后，在一些實(shí)施例中，多路復(fù)用信號(hào)通過混合器2430被降頻，通過低通濾波器2432過濾，通過模擬到數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器2434轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，然后通過信號(hào)分離器2436分離為天線2402、2404、2406、2408接收的四個(gè)原始信號(hào)副本的表達(dá)。然后獨(dú)立信號(hào)在被通過空間處理單元2446作空間處理前被通過各脈沖匹配過濾器2438、2440、2442、2444作脈沖匹配過濾。
描述的和其他實(shí)施例可在包括但不限于時(shí)分多路訪問(TDMA)、碼分多路方位(CDMA)、頻分多路訪問(FDMA)、正交頻分多路復(fù)用訪問(OFDMA)或任何這些合成的系統(tǒng)中使用。其還可包括使用任何類型調(diào)制以編碼數(shù)據(jù)信號(hào)的系統(tǒng)。
前述的描述，圍了解釋，使用了特定術(shù)語以提供一個(gè)完整的對(duì)本發(fā)明的理解。然而，對(duì)于熟知本技術(shù)領(lǐng)域的人員來說明顯的是，為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的特定的細(xì)節(jié)是不需要的。在其他實(shí)例中，公知的電路和設(shè)備顯示為框圖，以避免對(duì)發(fā)明本質(zhì)的不必要的干擾。因此，本發(fā)明前述特定實(shí)施例的描述用于例示和描述的目的。它們不用于窮舉或限制本發(fā)明到揭露的精確形式，顯然根據(jù)上述的教授可作許多修改和變化。選出和描述的實(shí)施例用于最好地解釋本發(fā)明的原理和它的實(shí)際應(yīng)用，從而使其他熟知本領(lǐng)域的人員最好地使用本發(fā)明和具有不同修改的不同實(shí)施例，以適應(yīng)特定使用目的。
權(quán)利要求
1.一種接收信號(hào)的方法，其特征在于，包括接收信號(hào)的多個(gè)副本，所述多個(gè)副本中的每一個(gè)通過一個(gè)對(duì)應(yīng)的天線元件接收從而生成多個(gè)接收信號(hào)副本；正交多路復(fù)用所述多個(gè)接收信號(hào)副本到一個(gè)提供給信號(hào)處理鏈的多路復(fù)用信號(hào)；在信號(hào)處理鏈中將所述多路復(fù)用信號(hào)轉(zhuǎn)換為多個(gè)獨(dú)立的信號(hào)，其中每一獨(dú)立信號(hào)與所述信號(hào)的副本之一對(duì)應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述轉(zhuǎn)換包括將多路復(fù)用信號(hào)降頻從而生成降頻多路復(fù)用信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于還包括將降頻多路復(fù)用信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字多路復(fù)用信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于還包括分離所述數(shù)字多路復(fù)用信號(hào)為多個(gè)獨(dú)立信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述正交多路復(fù)用包括根據(jù)正交編碼調(diào)度頻率傳播所述多個(gè)副本到信號(hào)處理鏈。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于所述頻率傳播根據(jù)沃爾什編碼調(diào)度實(shí)現(xiàn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于所述頻率傳播根據(jù)復(fù)雜沃爾什編碼調(diào)度實(shí)現(xiàn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述正交多路復(fù)用包括將多個(gè)副本中的一個(gè)相對(duì)另一個(gè)副本相位偏移90度。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于還包括將多個(gè)副本中的另外一個(gè)乘以第一方波；將多個(gè)副本中的一個(gè)乘以第二方波，所述第二方波相對(duì)于第一方波偏移90度。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于所述第一和第二方波在每一循環(huán)周期內(nèi)倒轉(zhuǎn)極性。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于還包括脈沖匹配過濾每一獨(dú)立信號(hào)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述接收包括接收多個(gè)信號(hào)的多個(gè)副本，作為信號(hào)的不相關(guān)聯(lián)的副本。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述正交多路復(fù)用多個(gè)副本包括在多個(gè)天線元件的第一子網(wǎng)間進(jìn)行交換，以生成來自多個(gè)天線元件的第一子網(wǎng)的信號(hào)的各副本的第一信號(hào)；在多個(gè)天線元件的第二子網(wǎng)間進(jìn)行交換，以生成來自多個(gè)天線元件的第二子網(wǎng)的信號(hào)的各副本的第二信號(hào)；將第二信號(hào)從第一信號(hào)的相位偏移；以及將第二信號(hào)與第一信號(hào)合并，以形成多路復(fù)用信號(hào)。
14.一種接收信號(hào)的方法，其特征在于包括接收信號(hào)的多個(gè)副本，所述多個(gè)副本中的每一個(gè)通過一個(gè)對(duì)應(yīng)的天線元件接收從而生成多個(gè)接收信號(hào)副本；從多個(gè)天線元件的第一子網(wǎng)中的天線交換信號(hào)能量以生成一個(gè)第一信號(hào)，所述第一信號(hào)包括來自多個(gè)天線元件的第一子網(wǎng)的每一天線的信號(hào)能量；從多個(gè)天線元件的第二子網(wǎng)中的天線交換信號(hào)能量以生成一個(gè)第二信號(hào)，所述第二信號(hào)包括來自多個(gè)天線元件的第二子網(wǎng)的每一天線的信號(hào)能量；將第二信號(hào)從第一信號(hào)的相位偏移；將第二信號(hào)與第一信號(hào)合并，以形成一個(gè)包括信號(hào)的每一獨(dú)立副本的信息表達(dá)的多路復(fù)用信號(hào)；以及在信號(hào)處理鏈中將所述多路復(fù)用信號(hào)轉(zhuǎn)換為多個(gè)獨(dú)立的信號(hào)，其中每一獨(dú)立信號(hào)與所述信號(hào)的副本之一對(duì)應(yīng)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于所述轉(zhuǎn)換包括將多路復(fù)用信號(hào)降頻從而生成降頻多路復(fù)用信號(hào)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于還包括將降頻多路復(fù)用信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字多路復(fù)用信號(hào)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于還包括分離所述數(shù)字多路復(fù)用信號(hào)為多個(gè)獨(dú)立信號(hào)。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于從多個(gè)天線元件的第一子網(wǎng)中的天線交換信號(hào)能量包括在第一對(duì)多個(gè)天線元件間交換以生成第一信號(hào)，其中多個(gè)天線元件的第二子網(wǎng)中的天線交換信號(hào)能量包括在第二對(duì)多個(gè)天線元件間交換以生成第二信號(hào)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于在第一對(duì)多個(gè)天線元件間交換包括將多個(gè)天線元件的第一對(duì)的每一個(gè)接收的信號(hào)的每一獨(dú)立副本乘以獨(dú)立的方波，其中每一獨(dú)立的方波的相位相差180度。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于所述獨(dú)立方波在一個(gè)循環(huán)周期內(nèi)倒轉(zhuǎn)極性。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于在第一對(duì)多個(gè)天線元件間交換包括將多個(gè)天線元件的第一對(duì)的每一個(gè)接收的信號(hào)的每一獨(dú)立副本乘以獨(dú)立的方波，其中每一獨(dú)立的方波的相位相差90度。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于所述獨(dú)立方波在一個(gè)循環(huán)周期內(nèi)倒轉(zhuǎn)極性。
23.一種接收信號(hào)的裝置，其特征在于包括多個(gè)天線元件，其中所述多個(gè)天線元件被作空間排列以接收信號(hào)的對(duì)應(yīng)多個(gè)副本之一，從而可生成多個(gè)接收信號(hào)副本；信號(hào)處理鏈；以及正交多路復(fù)用器，其連接在多個(gè)天線元件以及信號(hào)處理鏈之間，其中所述正交多路復(fù)用器用于接收所述多個(gè)接收信號(hào)副本以及正交地多路復(fù)用所述多個(gè)的接收信號(hào)副本，作為信號(hào)處理鏈上的多路復(fù)用信號(hào)；其中所述信號(hào)處理鏈包括用于將多路復(fù)用信號(hào)轉(zhuǎn)換為多個(gè)獨(dú)立信號(hào)的信號(hào)分離器，其中每一獨(dú)立信號(hào)與信號(hào)的副本之一對(duì)應(yīng)。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的裝置，其特征在于其中正交多路復(fù)用器包括與多個(gè)天線元件的第一子網(wǎng)連接的第一交換器，其中所述第一交換器用于在所述多個(gè)天線元件的第一子網(wǎng)間進(jìn)行交換以在第一交換器的輸出端生成來自多個(gè)天線元件的第一子網(wǎng)的信號(hào)的各副本的第一信號(hào)；與多個(gè)天線元件的第二子網(wǎng)連接的第二交換器，其中所述第二交換器用于在所述多個(gè)天線元件的第二子網(wǎng)間進(jìn)行交換以在第二交換器的輸出端生成來自多個(gè)天線元件的第二子網(wǎng)的信號(hào)的各副本的第二信號(hào)；與所述第二交換器的輸出連接的相位偏移部分，其中相位偏移部分用于在偏移輸出生成偏移信號(hào)，所述偏移信號(hào)的相位從第一信號(hào)偏移；以及與第一交換器的輸出及偏移輸出連接的信號(hào)合成器，其用于接收和合并所述第一信號(hào)和偏移信號(hào)以形成信號(hào)處理鏈上的多路復(fù)用信號(hào)。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的裝置，其特征在于所述第一和第二交換器為單刀雙擲交換器。
26.根據(jù)權(quán)利要求23所述的裝置，其特征在于所述正交多路復(fù)用器包括多個(gè)用于提供多個(gè)混合信號(hào)的混合器，其中多個(gè)混合器中的每一個(gè)連接到多個(gè)天線元件之一，其中每一混合器用于通過將多個(gè)正交交換信號(hào)之一與對(duì)應(yīng)多個(gè)每一天線元件接收的信號(hào)的多個(gè)對(duì)應(yīng)副本之一，生成多個(gè)混合信號(hào)之一；以及與所述多個(gè)混合器連接的合成器，其用于接收和合并所述多個(gè)混合信號(hào)，從而形成所述多路復(fù)用信號(hào)。
27.根據(jù)權(quán)利要求23所述的裝置，其特征在于所述信號(hào)處理鏈包括與正交混合器連接的降頻混合器，其中所述降頻混合器用于將多路復(fù)用信號(hào)降頻為降頻的多路復(fù)用信號(hào)。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的裝置，其特征在于所述信號(hào)處理鏈包括與所述降頻混合器連接的模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)換器，其中所述模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)換器用于將降頻的多路復(fù)用信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字多路復(fù)用信號(hào)，其中所述信號(hào)分離器用于將數(shù)字多路復(fù)用信號(hào)轉(zhuǎn)換為多個(gè)獨(dú)立信號(hào)。
29.一種接收信號(hào)的裝置，其特征在于包括接收信號(hào)的多個(gè)副本的裝置；信號(hào)處理鏈；用于正交復(fù)用所述多個(gè)接收的信號(hào)副本到多路復(fù)用信號(hào)的裝置，所述多路復(fù)用信號(hào)提供給信號(hào)處理鏈；用于在信號(hào)處理鏈中將多路復(fù)用信號(hào)轉(zhuǎn)換為多個(gè)獨(dú)立信號(hào)的裝置，其中每一所述獨(dú)立信號(hào)對(duì)應(yīng)于信號(hào)的副本之一。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的裝置，其特征在于所述轉(zhuǎn)換裝置包括將多路復(fù)用信號(hào)降頻為降頻的多路復(fù)用信號(hào)的裝置。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的裝置，其特征在于還包括將降頻的多路復(fù)用信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字多路復(fù)用信號(hào)的裝置。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的裝置，其特征在于還包括將所述數(shù)字多路復(fù)用信號(hào)分離為多個(gè)獨(dú)立信號(hào)的裝置。
33.根據(jù)權(quán)利要求29所述的裝置，其特征在于所述正交多路復(fù)用裝置包括根據(jù)正交編碼調(diào)度將所述多個(gè)副本頻率發(fā)送到所述信號(hào)處理鏈的裝置。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的裝置，其特征在于所述頻率發(fā)送裝置包括根據(jù)沃爾什編碼調(diào)度實(shí)現(xiàn)頻率發(fā)送的裝置。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的裝置，其特征在于所述頻率發(fā)送裝置包括根據(jù)復(fù)雜沃爾什編碼調(diào)度實(shí)現(xiàn)頻率發(fā)送的裝置。
36.根據(jù)權(quán)利要求29所述的裝置，其特征在于所述正交多路復(fù)用裝置包括將多個(gè)副本之一的相位相對(duì)另一副本偏移90度的裝置。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的裝置，其特征在于還包括將多個(gè)副本中的另一個(gè)乘以第一方波的裝置；將多個(gè)副本之一乘以第二方波的裝置，所述第二方波的相位從第一方波偏移90度。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的裝置，其特征在于所述將另一副本乘以及將一個(gè)副本乘以的裝置包括分別將多個(gè)副本中的另一個(gè)和一個(gè)乘以第一方波和第二方波的裝置，所述第二方波和第一方波在每一循環(huán)周期內(nèi)倒轉(zhuǎn)極性。
39.根據(jù)權(quán)利要求29所述的裝置，其特征在于還包括脈沖匹配過濾每一獨(dú)立信號(hào)的裝置。
40.根據(jù)權(quán)利要求29所述的裝置，其特征在于所述接收裝置包括接收信號(hào)的多個(gè)副本作為信號(hào)的不相關(guān)聯(lián)的副本的裝置。
41.根據(jù)權(quán)利要求29所述的裝置，其特征在于所述正交多路復(fù)用多個(gè)副本的裝置包括在多個(gè)天線元件的第一子網(wǎng)間進(jìn)行交換，以生成來自多個(gè)天線元件的第一子網(wǎng)的信號(hào)的各副本的第一信號(hào)的裝置；在多個(gè)天線元件的第二子網(wǎng)間進(jìn)行交換，以生成來自多個(gè)天線元件的第二子網(wǎng)的信號(hào)的各副本的第二信號(hào)的裝置；將第二信號(hào)的相位從第一信號(hào)偏移的裝置；將第二信號(hào)與第一信號(hào)合并以形成多路復(fù)用信號(hào)的裝置。
42.一種正交多路復(fù)用信號(hào)的方法，其特征在于包括生成多個(gè)正交信號(hào)；將所述多個(gè)正交信號(hào)的每一個(gè)乘以一個(gè)對(duì)應(yīng)的所述信號(hào)的多個(gè)副本，以生成多個(gè)編碼信號(hào)副本，其中所述多個(gè)信號(hào)副本的每一個(gè)由多個(gè)天線元件中對(duì)應(yīng)的一個(gè)接收；以及將所述多個(gè)編碼信號(hào)副本合并以形成一個(gè)正交多路信號(hào)。
43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的方法，其特征在于所述生成步驟包括根據(jù)沃爾什編碼調(diào)度生成多個(gè)正交信號(hào)。
44.根據(jù)權(quán)利要求42所述的方法，其特征在于所述生成步驟包括生成至少兩個(gè)正交信號(hào)作為在每一循環(huán)周期內(nèi)倒轉(zhuǎn)極性的正交信號(hào)。
45.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于所述從組中選出的遵從通訊協(xié)議的信號(hào)由正交頻分多路復(fù)用、時(shí)分多路訪問、碼分多路訪問、最小頻移鍵控、補(bǔ)碼鍵控、四相移相鍵控、頻移鍵控、相移鍵控、以及正交振幅調(diào)制組成。
全文摘要
一種在信號(hào)處理鏈中處理信號(hào)的多個(gè)副本的方法及相關(guān)系統(tǒng)(圖6)，所述方法包括接收在對(duì)應(yīng)多個(gè)天線元件(602、604)之一的信號(hào)的每一個(gè)副本，以及正交多路復(fù)用(608)所述信號(hào)的副本到一個(gè)信號(hào)處理鏈。所述多路復(fù)用副本從RIF降頻到基帶，并從模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字多路復(fù)用信號(hào)(634和636)。然后所述數(shù)字多路復(fù)用副本分離(638)為多個(gè)獨(dú)立信號(hào)，所述獨(dú)立信號(hào)對(duì)應(yīng)于在各天線之一處接收的信號(hào)的副本。在不同變化中，正交多路復(fù)用包括根據(jù)復(fù)雜沃爾什編碼將信號(hào)的副本頻率發(fā)送到信號(hào)處理鏈。在其他變化中，信號(hào)副本相位偏移90度(見圖20中的90度)以及在信號(hào)處理鏈上時(shí)間多路復(fù)用。
文檔編號(hào)H04L1/02GK1663138SQ03814762
公開日2005年8月31日 申請(qǐng)日期2003年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月24日
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