專利名稱：分集接收機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般而言涉及一種具有多個(gè)接收支路的分集接收機(jī)，更具體地，涉及一種適合于在接收機(jī)高速運(yùn)動(dòng)時(shí)接收高速率無(wú)線電信號(hào)的分集接收機(jī)。此外，本發(fā)明涉及一種用于消除或至少降低由運(yùn)動(dòng)的分集接收機(jī)接收的無(wú)線電信號(hào)的信號(hào)失真的方法，還涉及一種存儲(chǔ)在記錄載體上或能夠下載的計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序適于執(zhí)行一種用于消除或至少降低由運(yùn)動(dòng)的分集接收機(jī)接收的無(wú)線電信號(hào)的信號(hào)失真的方法，以及涉及一種天線系統(tǒng)。
在移動(dòng)接收中，無(wú)線電信號(hào)經(jīng)受隨時(shí)間(常常是快速地)變化的信道條件。這主要是由多徑無(wú)線電信號(hào)傳播引起的，其中反射波可能在一個(gè)位置相互抵消，而可能在別處相互增強(qiáng)。描述該效應(yīng)的公知模型被稱為“衰落”，它是假設(shè)所接收的信號(hào)由多個(gè)反射波構(gòu)成，每個(gè)從不同角度到達(dá)運(yùn)動(dòng)的接收天線。這導(dǎo)致每個(gè)波的輕微不同的多譜勒頻移。多普勒頻移的集合被稱為信號(hào)的多普勒展寬。
通常，運(yùn)動(dòng)的接收機(jī)的衰落效應(yīng)被看作是無(wú)線電信道的時(shí)間變化。
分集是一種改善無(wú)線電信號(hào)接收可靠性的已知方法。在分集系統(tǒng)中，至少兩個(gè)天線用于接收無(wú)線電信號(hào)。組合來(lái)自至少兩個(gè)天線的信號(hào)，以改善接收的可靠性。如果信道正在衰落，則使用自適應(yīng)方法來(lái)持續(xù)地確保來(lái)自多個(gè)天線的信號(hào)被以相長(zhǎng)的(constructive)方式進(jìn)行組合。
JP-A-04-185130公開(kāi)了上述類型的分集接收機(jī)。為了降低多徑影響并獲得穩(wěn)定的發(fā)送接收，提供了相對(duì)于第一天線空間分離的第二天線。兩個(gè)天線之間的距離以λ/3(其中λ是載波的波長(zhǎng))或以上進(jìn)行空間分離，以使來(lái)自一個(gè)天線的接收信號(hào)與來(lái)自另一個(gè)天線的接收信號(hào)幾乎是不相關(guān)的。
另一種用于改善接收可靠性的方法是處理所接收的信號(hào)，以便減輕信道變化的影響。特別是對(duì)于正交頻分復(fù)用(OFDM)調(diào)制方法，已知的是快速的信道變化導(dǎo)致了無(wú)線電鏈路可靠性的降低。OFDM是一種在其中使用不同的副載波并行傳輸多個(gè)用戶碼元的調(diào)制方法。該OFDM接收機(jī)結(jié)構(gòu)允許相對(duì)直接的信號(hào)處理。
OFDM調(diào)制方法的實(shí)際實(shí)施典型地涉及在無(wú)線電傳輸之前及之后的用戶比特的(快速)傅里葉變換。因此，數(shù)據(jù)被分成許多并行流。每個(gè)流均在不同的副載波頻率上進(jìn)行調(diào)制。通常，設(shè)計(jì)OFDM系統(tǒng)以使當(dāng)在(適度地)頻率選擇性信道上接收信號(hào)時(shí)，每個(gè)數(shù)據(jù)碼元波形均位于特定副載波頻率附近，并且其帶寬小得足以經(jīng)受頻率平坦性衰落。調(diào)制的副載波包括重疊的旁瓣。在許多現(xiàn)有系統(tǒng)中，矩形脈沖形狀根據(jù)sinc函數(shù)產(chǎn)生頻譜。這些信號(hào)波形在頻率上被細(xì)致地隔開(kāi)，并由此被設(shè)計(jì)為正交的，即互相不干擾。例如由衰落產(chǎn)生的多普勒展寬對(duì)于OFDM副載波信號(hào)的此正交性是有害的，因?yàn)榈竭_(dá)波將干擾具有不同頻率偏移的其它波。這被稱為載波間干擾(ICI)。
盡管對(duì)于例如JP-A-04-185130中所公開(kāi)類型的分集接收機(jī)而言，與只包括一個(gè)天線的系統(tǒng)相比，接收的可靠性可以被改善，但是仍存在一個(gè)問(wèn)題，即信道條件隨時(shí)間的快速變化引起了失真，例如由于ICI，特別是在高速率無(wú)線電信號(hào)的接收和以高速運(yùn)動(dòng)的接收機(jī)的情況下。
因此本發(fā)明的目的是提供一種分集接收機(jī)、一種方法和一種計(jì)算機(jī)程序，其能夠消除或至少降低由(快速的)信道變化引起的信號(hào)失真。此外，本發(fā)明的目的是提供一種適于與根據(jù)本發(fā)明的分集接收機(jī)和方法一起使用的天線系統(tǒng)。
上述目的是由獨(dú)立權(quán)利要求的特征來(lái)解決的。本發(fā)明的進(jìn)一步發(fā)展和優(yōu)選實(shí)施例在從屬權(quán)利要求中進(jìn)行了概述。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，上述第一目的是由一種分集接收機(jī)來(lái)解決的，所述分集接收機(jī)包括第一接收支路和至少第二接收支路，所述第一接收支路具有與其相關(guān)聯(lián)的第一天線元件，所述第二接收支路具有與其相關(guān)聯(lián)的第二天線元件，所述分集接收機(jī)包括用于從第一接收支路的第一信號(hào)和第二接收支路的第二信號(hào)獲得第三信號(hào)的第一裝置，所述第三信號(hào)表示至少一個(gè)接收信道參數(shù)的空間導(dǎo)數(shù)的估計(jì)，其中所述第三信號(hào)用于消除或至少降低由于接收信道的時(shí)間變化而出現(xiàn)的信號(hào)失真。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，上述第一目的是由一種方法來(lái)解決的，所述方法用于消除或至少降低由運(yùn)動(dòng)的分集接收機(jī)、尤其是根據(jù)本發(fā)明的運(yùn)動(dòng)的分集接收機(jī)接收的無(wú)線電信號(hào)的信號(hào)失真，其中信號(hào)失真是由于無(wú)線電系統(tǒng)中接收信道的時(shí)間變化而出現(xiàn)的，所述方法包括以下步驟接收位于在運(yùn)動(dòng)方向上不同的兩個(gè)緊密間隔的(closelyspaced)位置上的無(wú)線電信號(hào)；基于在兩個(gè)位置上接收的無(wú)線電信號(hào)，估計(jì)至少一個(gè)接收信道參數(shù)的空間導(dǎo)數(shù)；將至少一個(gè)接收信道參數(shù)的空間導(dǎo)數(shù)解析(interpret)為至少一個(gè)接收信道參數(shù)的時(shí)間導(dǎo)數(shù)；并且利用至少一個(gè)接收信道參數(shù)的時(shí)間導(dǎo)數(shù)來(lái)消除或至少降低信號(hào)失真。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，上述第一目的是由一種存儲(chǔ)在記錄載體上或可下載的計(jì)算機(jī)程序來(lái)解決的，所述計(jì)算機(jī)程序適于執(zhí)行用于消除或至少降低由運(yùn)動(dòng)的分集接收機(jī)接收的無(wú)線電信號(hào)的信號(hào)失真的以下方法基于在運(yùn)動(dòng)方向上不同的兩個(gè)緊密間隔的位置上接收的無(wú)線電信號(hào)，估計(jì)至少一個(gè)接收信道參數(shù)的空間導(dǎo)數(shù)；將至少一個(gè)接收信道參數(shù)的空間導(dǎo)數(shù)解析為至少一個(gè)接收信道參數(shù)的時(shí)間導(dǎo)數(shù)；并且利用至少一個(gè)接收信道參數(shù)的時(shí)間導(dǎo)數(shù)來(lái)消除或至少降低信號(hào)失真。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，上述第二目的是由一種天線系統(tǒng)來(lái)解決的，所述天線系統(tǒng)用于接收位于在運(yùn)動(dòng)方向上不同的至少兩個(gè)緊密間隔的位置上的無(wú)線電信號(hào)，其中所述天線系統(tǒng)包括至少第一天線元件和第二天線元件，其被排列以使輻射圖的相互作用是小的。就此而言，第一和第二天線優(yōu)選是平行排列的垂直鞭狀天線(whip)，優(yōu)選是從共同的基礎(chǔ)(basis)開(kāi)始在相反方向上延伸。
本發(fā)明的上述方面是基于下述發(fā)現(xiàn)，即通過(guò)估計(jì)和利用至少一個(gè)接收信道參數(shù)、尤其是接收信道傳遞函數(shù)的空間導(dǎo)數(shù)，除了簡(jiǎn)化跟蹤和估計(jì)的優(yōu)點(diǎn)以外，還可以實(shí)現(xiàn)失真的有效消除或至少降低失真。這尤其歸因于下述事實(shí)，即對(duì)于移動(dòng)的接收機(jī)而言，空間導(dǎo)數(shù)包含關(guān)于時(shí)間導(dǎo)數(shù)的信息。例如，在ICI的對(duì)策方面，存在基于對(duì)需要的和不需要的信號(hào)分量進(jìn)行分離的解決方案。這可涉及各個(gè)頻移分量的分離、或者(正交)副載波幅度和幅度導(dǎo)數(shù)(干擾和/或串?dāng)_)的分離。用于消除或至少降低ICI的技術(shù)的重要部分基于下述思想，即副載波的幅度描述了接收信道參數(shù)，尤其是需要的信號(hào)的傳遞函數(shù)，而這些幅度的時(shí)間導(dǎo)數(shù)(即變化)造成了ICI。
盡管下述特征的大部分僅僅在分集接收機(jī)方面提出了權(quán)利要求，但應(yīng)該注意到，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以毫無(wú)問(wèn)題地適當(dāng)?shù)匦薷?adapt)這些特征，以使它們也可以有利地用于根據(jù)本發(fā)明的方法和/或計(jì)算機(jī)程序。
第一天線元件和第二天線元件優(yōu)選是緊密間隔的，并且在分集接收機(jī)的運(yùn)動(dòng)方向上相互背對(duì)地進(jìn)行排列。運(yùn)動(dòng)方向尤其可以是包含該接收機(jī)的車(chē)輛的運(yùn)動(dòng)方向。優(yōu)選的是將第一天線元件看作接收主信號(hào)分量的主天線，其中第二天線元件沿著與第一天線元件至少基本上相同的空間路徑，但具有輕微的時(shí)間滯后。
此外，第一裝置優(yōu)選地獲得第三信號(hào)以作為第一信號(hào)與第二信號(hào)之間的差。這歸因于下述事實(shí)，即接收信道參數(shù)的空間導(dǎo)數(shù)，尤其是信道傳遞函數(shù)的空間導(dǎo)數(shù)可以被估計(jì)為(緊密)間隔的天線之間的差。對(duì)于許多實(shí)施例，優(yōu)選的是該差信號(hào)緊密地接近由信號(hào)的用戶數(shù)據(jù)所調(diào)制的空間導(dǎo)數(shù)。在這種情況下，進(jìn)一步優(yōu)選的是，該調(diào)制的導(dǎo)數(shù)被直接用于減輕主信號(hào)中的ICI。然而，利用空間導(dǎo)數(shù)的基本思想也可以應(yīng)用于更復(fù)雜的接收機(jī)體系結(jié)構(gòu)，由此根據(jù)所述差信號(hào)來(lái)估計(jì)干凈的(clean)導(dǎo)數(shù)，即沒(méi)有調(diào)制，并且該干凈的導(dǎo)數(shù)可以用來(lái)增強(qiáng)信道估計(jì)、同步和/或ICI減輕算法的性能。
同樣優(yōu)選的是，至少在分集接收機(jī)運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，將第三信號(hào)(優(yōu)選是沒(méi)有進(jìn)一步處理)解析為至少一個(gè)接收信道參數(shù)的時(shí)間導(dǎo)數(shù)。
對(duì)于多個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，根據(jù)本發(fā)明的分集接收機(jī)還包括第二裝置，用于處理第三信號(hào)以獲得第四信號(hào)；第三裝置，用于處理第一信號(hào)以獲得第五信號(hào)；以及第四裝置，用于組合第四信號(hào)和第五信號(hào)。第四信號(hào)和第五信號(hào)的組合可以但不限于通過(guò)加法器來(lái)實(shí)現(xiàn)。
在這種情況下進(jìn)一步優(yōu)選的是，第一裝置、第二裝置、第三裝置和第四裝置中的一個(gè)或多個(gè)完全地或部分地通過(guò)與軟件相互配合(interact)的硬件和/或通過(guò)分立部件來(lái)實(shí)現(xiàn)。不限于此，優(yōu)選的是，第一、第二、第三和第四裝置至少部分地通過(guò)軟件控制的微處理器來(lái)實(shí)現(xiàn)。
同樣優(yōu)選的是，第二裝置執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)下列功能濾波，采樣，A/D轉(zhuǎn)換，串并轉(zhuǎn)換，與斜坡函數(shù)相乘，(快速)傅里葉變換，與串?dāng)_矩陣相乘，以及信號(hào)加權(quán)。
在這種情況下，如果第二裝置執(zhí)行包括乘以加權(quán)因子的信號(hào)加權(quán)功能則是尤其有利的，其中控制所述加權(quán)因子以最小化信號(hào)失真。例如，自適應(yīng)控制回路可以用來(lái)設(shè)置加權(quán)因子，以確保所得到的輸出信號(hào)與相應(yīng)的導(dǎo)數(shù)之間的相關(guān)為零。
根據(jù)相應(yīng)的實(shí)施例，第三裝置優(yōu)選地執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)下列功能濾波，采樣，A/D轉(zhuǎn)換，串并轉(zhuǎn)換，以及(快速)傅里葉變換。
不限于此，對(duì)于本發(fā)明的所有實(shí)施例優(yōu)選的是，至少一個(gè)接收信道參數(shù)是接收信道傳遞函數(shù)。然而，也可以考慮不同或相關(guān)的參數(shù)，例如衰減、增益、相移等。
根據(jù)本發(fā)明的又一發(fā)展，為了創(chuàng)建虛擬的第三天線，提供了用于從第一接收支路上的信號(hào)切換到第二接收支路上相應(yīng)信號(hào)的切換裝置。該切換優(yōu)選是線性且平滑地進(jìn)行。通過(guò)適當(dāng)?shù)剡x擇轉(zhuǎn)變速率，虛擬天線的位置可以在空間上固定，而不管第一和第二天線如何運(yùn)動(dòng)。
第一天線元件和第二天線元件可以平行地排列，但在不同的方向上延伸。對(duì)于多個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，天線從共同的基礎(chǔ)延伸。通常，專用的結(jié)構(gòu)有可能創(chuàng)建下述天線系統(tǒng)，其在兩個(gè)緊密間隔的位置上接收信號(hào)，同時(shí)輻射圖的相互作用是小的。
不限于此，本發(fā)明可以被有利地用于一個(gè)或多個(gè)下列系統(tǒng)中正交頻分復(fù)用(OFDM)系統(tǒng)，數(shù)字音頻廣播(DAB)系統(tǒng)，數(shù)字視頻廣播(DVB)系統(tǒng)(例如DVB-T系統(tǒng))，數(shù)字地面電視廣播(DTTB)系統(tǒng)，碼分多址(CDMA)系統(tǒng)(例如蜂窩CDMA系統(tǒng))，通用移動(dòng)電信系統(tǒng)(UMTS)，全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(GSM)，增強(qiáng)數(shù)字無(wú)繩電信(DECT)系統(tǒng)，無(wú)線局域網(wǎng)系統(tǒng)(例如根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)802.11a、802.11g或HIPERLANII)。
本發(fā)明的要旨在于認(rèn)識(shí)到造成失真的時(shí)間導(dǎo)數(shù)(尤其是ICI)對(duì)于移動(dòng)的接收機(jī)實(shí)際上是空間導(dǎo)數(shù)。也就是，主要發(fā)生信號(hào)的時(shí)間變化，因?yàn)樘炀€在空間上變化而時(shí)間上不變的環(huán)境中運(yùn)動(dòng)。因此，有可能將信道傳遞函數(shù)的空間導(dǎo)數(shù)估計(jì)為來(lái)自兩個(gè)緊密間隔的天線的信號(hào)之間的差。對(duì)于移動(dòng)的天線，有可能將時(shí)間導(dǎo)數(shù)估計(jì)為空間導(dǎo)數(shù)，因此是通過(guò)減去兩個(gè)天線信號(hào)。條件是兩個(gè)天線在與運(yùn)動(dòng)方向相同的方向上在空間上被分開(kāi)。
根據(jù)下文所述以及在附圖中所示的實(shí)施例，本發(fā)明的上述及更多的方面和優(yōu)點(diǎn)將是顯而易見(jiàn)的，并將參考所述實(shí)施例對(duì)其進(jìn)行闡明。


圖1示出依照本發(fā)明的分集接收機(jī)的第一實(shí)施例的簡(jiǎn)化示意框圖；圖2示出依照本發(fā)明的分集接收機(jī)的第一實(shí)施例的簡(jiǎn)化示意框圖；圖3示出說(shuō)明一個(gè)依照本發(fā)明的方法的實(shí)施例以及還有一個(gè)可以利用依照本發(fā)明的計(jì)算機(jī)程序來(lái)執(zhí)行的方法的實(shí)施例的流程圖；以及圖4示出依照本發(fā)明的天線排列以及用于創(chuàng)建虛擬天線的切換裝置的使用的簡(jiǎn)化示意框圖。
圖1示出依照本發(fā)明的分集接收機(jī)的第一實(shí)施例的簡(jiǎn)化示意框圖。圖1所示的分集接收機(jī)包括第一接收支路10和第二接收支路14。第一接收支路10包括第一(前部)天線12，以及第二接收支路14包括第二(后部)天線16。第一天線元件12和第二天線元件16以距離d緊密間隔開(kāi)，并且在該分集接收機(jī)的運(yùn)動(dòng)方向v上相互背對(duì)地進(jìn)行排列。優(yōu)選地，距離d將小于λ/2(或者甚至小于λ/3)，因?yàn)閷?duì)于超過(guò)λ/3的間隔，僅考慮一階導(dǎo)數(shù)的近似將變得較不精確，并且這可能降低本發(fā)明的有效性。例如，如稍后參考圖4所描述的，第一天線元件12和第二天線元件16可以被安裝到小汽車(chē)上，并且可以由依照本發(fā)明的天線系統(tǒng)來(lái)形成。優(yōu)選地，用圖中未示出的RF前置濾波器來(lái)限制天線信號(hào)的帶寬。依照?qǐng)D1，提供了第一裝置18，用于從第一接收支路10上的第一信號(hào)20(S1(t))和第二接收支路14上的第二信號(hào)22(S2(t))獲得第三信號(hào)24。在圖1所示的實(shí)施例中，第一裝置是由加法器/減法器18構(gòu)成的，為了獲得第三信號(hào)24，所述加法器/減法器18計(jì)算第二信號(hào)22和第一信號(hào)20之間的差，即S2(t)-S1(t)。第三信號(hào)24，即第二信號(hào)22和第一信號(hào)20之間的差表示接收信道傳遞函數(shù)的空間導(dǎo)數(shù)的估計(jì)。本發(fā)明的基本思想是將接收信道參數(shù)、尤其是信道傳遞函數(shù)的空間導(dǎo)數(shù)解析為相應(yīng)接收信道參數(shù)的時(shí)間導(dǎo)數(shù)，并且使用該時(shí)間導(dǎo)數(shù)來(lái)消除或至少降低ICI或其它失真。依照?qǐng)D1所示的實(shí)施例，提供了第二裝置26、28、30、32，用于從第三信號(hào)24獲得第四信號(hào)34，并提供了第三裝置36，用于從第一信號(hào)20獲得第五信號(hào)38。在本實(shí)施例中，第二裝置26、28、30、32以及第三裝置36分別包括采樣和串并轉(zhuǎn)換單元26和36?？?6、36、28、38、30、40之間的互連優(yōu)選地傳送數(shù)字的實(shí)向量或復(fù)向量信號(hào)。也就是，例如使用現(xiàn)有技術(shù)的總線技術(shù)來(lái)復(fù)用多個(gè)值，優(yōu)選是N個(gè)值。這些單元26和36以速率T分別對(duì)第三信號(hào)24和第一信號(hào)20進(jìn)行采樣和數(shù)字化，并對(duì)相應(yīng)于由分集接收機(jī)所用的典型數(shù)量的數(shù)據(jù)的多個(gè)采樣N執(zhí)行串并轉(zhuǎn)換。例如，對(duì)于DVB-T，采樣數(shù)N將優(yōu)選地對(duì)應(yīng)于OFDM碼元或幀。在圖1所示的實(shí)施例中，來(lái)自接收機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)SYNC用于將所述串并轉(zhuǎn)換與例如N·T周期的OFDM信號(hào)定時(shí)結(jié)構(gòu)同步，并且優(yōu)選地也與周期T同步?？商鎿Q地，有可能獲得必需的同步而不用來(lái)自主接收機(jī)的反饋SYNC。例如，所述同步可以從第一自激振蕩器和第二振蕩器獲得，第一自激振蕩器在N·T的時(shí)刻提供脈沖，其中N＝0，1，...，第二振蕩器在Na·T的時(shí)刻提供脈沖，其中Na＝0.5，1.5，2.5，...。在這種情況下，優(yōu)選地，復(fù)制連接至第一信號(hào)20即S1(t)的電路36以及連接至第三信號(hào)24即S2(t)-S1(t)的電路26、28、40(下面將描述元件28和40)，以建立發(fā)送給第二接收機(jī)(未在附圖中示出)的第二輸出信號(hào)ra(k·T)(也未在附圖中示出)。因此，看到r(k·T)的主接收機(jī)和看到ra(k·T)的第二接收機(jī)將在N·T和NaT的時(shí)刻分別經(jīng)受同步中斷以及因此的突發(fā)錯(cuò)誤。由于在這種情況下N·T和Na·T出現(xiàn)在不同的情況，因此兩個(gè)接收支路的突發(fā)錯(cuò)誤可以被組合成一個(gè)新數(shù)據(jù)流，而在切換情況期間沒(méi)有過(guò)多的錯(cuò)誤。依照?qǐng)D1，數(shù)字化且串并轉(zhuǎn)換的第三信號(hào)24包含在框28中乘以線性漸增斜坡函數(shù)k/N的采樣S2(k·T)-S1(k·T)以獲得(k/N)·(S2(k·T)-S1(k·T))。隨后在框30中執(zhí)行與加權(quán)因子-α的乘法以獲得-α·(k/N)·(S2(k·T)-S1(k·T))來(lái)作為第四信號(hào)34。以圖1的加法器40的形式示出的組合裝置然后獲得第四信號(hào)34和第五信號(hào)38的和，即S1(k·T)-α·(k/N)·(S2(k·T)-S1(k·T))，以作為由依照?qǐng)D1的分集接收機(jī)所處理的輸出信號(hào)r(k·T)。優(yōu)選地控制加權(quán)因子α，以使接收信道的變化最小化。在α＝v/d的實(shí)施例中，α可以從測(cè)量例如小汽車(chē)速度v的速度計(jì)信號(hào)獲得。然而，在圖1的實(shí)施例中，自適應(yīng)控制回路用來(lái)設(shè)置α，以確保例如在r(t)＝α·t·S1(t)+(1-α·t)·S2(t)與導(dǎo)數(shù)[S2(k·T)-S1(k·T)]之間的相關(guān)為零?？商鎿Q地，該控制回路能夠解相關(guān)r(k·T)＝S1(k·T)-α·(k/N)·(S2(k·T)-S1(k·T))和(k/N)·[S2(k·T)-S1(k·T)]。圖1所示的解相關(guān)器32計(jì)算被定義為相關(guān)＝∑k＝1，N輸入1(k·T)·輸入2(k·T)的它兩個(gè)輸入之間的相關(guān)，并從這些相關(guān)值計(jì)算α值。優(yōu)選地，在積分回路中，α是在最后幾個(gè)碼元周期期間計(jì)算的相關(guān)值的累加。與第一信號(hào)S1(t)相比，輸出信號(hào)r(t)包含至少降低的失真如ICI。
圖2示出依照本發(fā)明的分集接收機(jī)的第二實(shí)施例的簡(jiǎn)化示意框圖，其中該第二實(shí)施例執(zhí)行頻域的變換。由與第一接收支路110相關(guān)聯(lián)的第一天線元件112和與第二接收支路114相關(guān)聯(lián)的第二天線元件116接收無(wú)線電信號(hào)。由以加法器/減法器118形式的第一裝置獲得第三信號(hào)124，以作為第二接收支路114上的第二信號(hào)122與第一接收支路110上的第一信號(hào)120之間的差。盡管在圖2中未示出，但是這些信號(hào)由本領(lǐng)域已知的適當(dāng)設(shè)備來(lái)饋送給RF前端、進(jìn)行濾波、采樣成為數(shù)字采樣并進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換，所述適當(dāng)設(shè)備至少部分地被稱作本發(fā)明用語(yǔ)的第二裝置。例如作為OFDM接收機(jī)結(jié)構(gòu)的一部分，在框126(第二裝置的部件)和136(第三裝置的部件)中分別執(zhí)行快速傅里葉變換(FFT)。在本領(lǐng)域已知的是，ICI的效應(yīng)能夠被精確地描述為固定串?dāng)_矩陣 。對(duì)于圖2所示的分集接收機(jī)，兩個(gè)信號(hào)支路都根據(jù)通常的OFDM接收機(jī)設(shè)計(jì)進(jìn)行處理。在處理第三信號(hào)124的信號(hào)支路中，在框128(第二裝置的部件)執(zhí)行矩陣運(yùn)算 。在框130(第二裝置的部件)用因子α＝-v/d加權(quán)所得到的信號(hào)以生成第四信號(hào)134。在圖1的實(shí)施例中已經(jīng)給出推導(dǎo)α的方法的例子。以加法器140形式的第四裝置組合第四信號(hào)134和從框136輸出的第五信號(hào)138，以獲得輸出信號(hào)H0S。
圖3示出說(shuō)明一個(gè)依照本發(fā)明的方法的實(shí)施例(步驟S1～S6)以及還有一個(gè)可以利用依照本發(fā)明的計(jì)算機(jī)程序來(lái)執(zhí)行的方法的實(shí)施例(步驟S2～S6)的流程圖。
兩種方法都打算用來(lái)消除或至少降低由運(yùn)動(dòng)的分集接收機(jī)接收的無(wú)線電信號(hào)的信號(hào)失真，以及兩種方法都可以用于例如上述分集接收機(jī)。在步驟S1，通過(guò)前部天線獲得第一信號(hào)S1(t)，以及通過(guò)后部天線獲得第二信號(hào)S2(t)。前部天線例如可以被認(rèn)為是接收主信號(hào)分量的主天線。后部天線沿著與前部天線相同的空間路徑，但具有輕微的時(shí)間滯后。在步驟S2，通過(guò)S3(t)＝S2(t)-S1(t)得到第三信號(hào)S3(t)，該第三信號(hào)被解析為時(shí)間導(dǎo)數(shù)，并由以下步驟來(lái)利用以消除或至少降低例如由ICI造成的失真。在步驟S3，以速率T對(duì)第一信號(hào)S1(t)和第三信號(hào)S3(t)進(jìn)行采樣、數(shù)字化，并且對(duì)多個(gè)采樣N進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換以獲得第一采樣S1(k·T)和第二采樣S2(k·T)。在步驟S4，將采樣[S2(k·T)-S1(k·T)]乘以(線性漸增)斜坡函數(shù)k/N以得到(k/N)·[S2(k·T)-S1(k·T)]。在步驟S5，計(jì)算加權(quán)因子α以作為在最后幾個(gè)碼元周期期間計(jì)算的以下相關(guān)值∑k＝1，N{S1(k·t)-α·(k/N)·[(S2(k·T)-S1(kT)]}·{(k/N)·[S2(k·T)-S1(k·T)]}的累加。由此當(dāng)在步驟S6中分別獲得以下輸出信號(hào)r(k·T)＝S1(k·T)-α·(k/N)·[S2(k·T)-S1(k·T)]和r(t)＝α·t·S1(t)+(1-α·t)·S2(t)時(shí)，控制加權(quán)因子α以最小化失真。
圖4示出依照本發(fā)明的天線排列以及用于創(chuàng)建虛擬天線的切換裝置的使用的示意框圖。圖4所示的天線系統(tǒng)包括第一天線元件12和第二天線元件16。第一天線元件12和第二天線元件16以距離d緊密間隔開(kāi)，并且在運(yùn)動(dòng)方向v上相互背對(duì)地進(jìn)行排列。第一天線元件12和第二天線元件16平行地排列，但是相對(duì)于共同的基礎(chǔ)在相反方向上延伸。這導(dǎo)致了輻射圖的小的相互作用。在圖4中還示出切換裝置42，用于線性地、平滑地從第一接收支路10上的信號(hào)S1(t)切換到第二接收支路14上的信號(hào)S2(t)。在良好的近似下，這創(chuàng)建了位于第一天線元件12和第二天線元件16之間某處的虛擬第三天線。通過(guò)適當(dāng)?shù)剡x擇轉(zhuǎn)變速率，該虛擬天線元件的位置可以在空間上固定，而不管兩個(gè)天線元件如何運(yùn)動(dòng)。
利用以上描述的本發(fā)明，通過(guò)將空間導(dǎo)數(shù)解析為時(shí)間導(dǎo)數(shù)并利用該時(shí)間導(dǎo)數(shù)，有可能有效地消除或至少降低例如由ICI引起的信號(hào)失真。由此，例如有可能用以高速運(yùn)動(dòng)的接收機(jī)(例如位于小汽車(chē)中的接收機(jī))來(lái)接收高速率無(wú)線電信號(hào)(例如速率為5Mbit/sec的視頻信號(hào))。
在說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)中所提到的所有裝置都可以根據(jù)特定實(shí)施例通過(guò)本領(lǐng)域已知的部件來(lái)實(shí)現(xiàn)。就此而言，分立部件和/或與軟件相互配合的硬件可以部分地或全部地構(gòu)成一個(gè)或多個(gè)所述裝置。此外，權(quán)利要求書(shū)中所包含的任何參考標(biāo)記均不應(yīng)作為對(duì)所述范圍的限制。
權(quán)利要求
1.一種分集接收機(jī)，包括第一接收支路(10；110)和至少第二接收支路(14；114)，所述第一接收支路具有與其相關(guān)聯(lián)的第一天線元件(12；112)，所述第二接收支路具有與其相關(guān)聯(lián)的第二天線元件(16；116)，所述分集接收機(jī)包括第一裝置(18；180)，用于從第一接收支路(10；110)上的第一信號(hào)(20；120)和第二接收支路(14；114)上的第二信號(hào)(22；122)獲得第三信號(hào)(24；124)，所述第三信號(hào)表示至少一個(gè)接收信道參數(shù)的空間導(dǎo)數(shù)的估計(jì)，其中所述第三信號(hào)(24；124)用于消除或至少降低由于所述接收信道的時(shí)間變化而出現(xiàn)的信號(hào)失真。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分集接收機(jī)，其中所述第一天線元件(12；112)和所述第二天線元件(16；116)被緊密間隔開(kāi)，并且在該分集接收機(jī)的運(yùn)動(dòng)方向(v)上相互背對(duì)地進(jìn)行排列。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分集接收機(jī)，其中所述第一裝置(18；118)獲得所述第三信號(hào)(24；124)以作為所述第一信號(hào)(20；120)與所述第二信號(hào)(22；122)之間的差。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分集接收機(jī)，其中至少在該分集接收機(jī)運(yùn)動(dòng)時(shí)，將所述第三信號(hào)(24；124)解析為所述至少一個(gè)接收信道參數(shù)的時(shí)間導(dǎo)數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分集接收機(jī)，還包括-第二裝置(26，28，30，32；126，128，130)，用于處理所述第三信號(hào)(24；124)以獲得第四信號(hào)(34；134)；-第三裝置(36；136)，用于處理所述第一信號(hào)(20；230)以獲得第五信號(hào)(38；138)；以及-第四裝置(40；140)，用于組合所述第四信號(hào)(34；134)和所述第五信號(hào)(38；138)以獲得輸出信號(hào)(r(t)；H0S)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的分集接收機(jī)，其中所述第一裝置(18；118)、所述第二裝置(26，28，30，32；126，128，130)、所述第三裝置(36；136)和所述第四裝置(40；140)中的一個(gè)或多個(gè)完全地或部分地通過(guò)與軟件相互配合的硬件或通過(guò)分立部件來(lái)實(shí)現(xiàn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的分集接收機(jī)，其中所述第二裝置(26，28，30，32；126，128，130)執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)以下功能濾波，采樣，A/D轉(zhuǎn)換，串并轉(zhuǎn)換，與斜坡函數(shù)相乘，(快速)傅里葉變換，與串?dāng)_矩陣相乘，以及信號(hào)加權(quán)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的分集接收機(jī)，其中所述第二裝置(26，28，30，32；126，128，130)執(zhí)行包括與加權(quán)因子(α；d/v)的乘法的信號(hào)加權(quán)功能，該加權(quán)因子被控制以最小化信號(hào)失真。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的分集接收機(jī)，其中所述第三裝置(36；136)執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)以下功能濾波，采樣，A/D轉(zhuǎn)換，串并轉(zhuǎn)換，以及(快速)傅里葉變換。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分集接收機(jī)，其中所述至少一個(gè)接收信道參數(shù)是接收信道傳遞函數(shù)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分集接收機(jī)，其中為了創(chuàng)建虛擬的第三天線元件，提供從所述第一接收支路(10)上的信號(hào)切換到所述第二接收支路(14)上的相應(yīng)信號(hào)的切換裝置(42)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分集接收機(jī)，其中所述第一天線元件(12)和第二天線元件(16)平行地排列，但在不同方向上延伸。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分集接收機(jī)，其中所述分集接收機(jī)適合用于一個(gè)或多個(gè)以下系統(tǒng)正交頻分復(fù)用(OFDM)系統(tǒng)，數(shù)字音頻廣播(DAB)系統(tǒng)，數(shù)字視頻廣播(DVB)系統(tǒng)、例如DVB-T系統(tǒng)，數(shù)字地面電視廣播(DTTB)系統(tǒng)，碼分多址(CDMA)系統(tǒng)、例如蜂窩CDMA系統(tǒng)，通用移動(dòng)電信系統(tǒng)(UMTS)，全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(GSM)，增強(qiáng)數(shù)字無(wú)繩電信(DECT)系統(tǒng)，無(wú)線局域網(wǎng)系統(tǒng)、例如根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)802.11a、802.11g或HIPERLAN II。
14.一種用于消除或至少降低由運(yùn)動(dòng)的分集接收機(jī)、尤其是根據(jù)權(quán)利要求1至13之一的運(yùn)動(dòng)的分集接收機(jī)所接收的無(wú)線電信號(hào)的信號(hào)失真的方法，其中所述信號(hào)失真是由于無(wú)線電系統(tǒng)中接收信道的時(shí)間變化而出現(xiàn)的，所述方法包括以下步驟-接收位于在運(yùn)動(dòng)方向上不同的兩個(gè)緊密間隔的位置上的無(wú)線電信號(hào)；-基于在所述兩個(gè)位置上接收的所述無(wú)線電信號(hào)，估計(jì)至少一個(gè)接收信道參數(shù)的空間導(dǎo)數(shù)；-將所述至少一個(gè)接收信道參數(shù)的空間導(dǎo)數(shù)解析為至少一個(gè)接收信道參數(shù)的時(shí)間導(dǎo)數(shù)；以及-利用所述至少一個(gè)接收信道參數(shù)的所述時(shí)間導(dǎo)數(shù)來(lái)消除或至少降低信號(hào)失真。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中估計(jì)所述空間導(dǎo)數(shù)的步驟包括計(jì)算在所述兩個(gè)緊密間隔的位置中的第一位置處接收的所述無(wú)線電信號(hào)與在所述兩個(gè)緊密間隔的位置中的第二位置處接收的所述無(wú)線電信號(hào)之間的差。
16.一種存儲(chǔ)在記錄載體上或可下載的計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序適于執(zhí)行用于消除或至少降低由運(yùn)動(dòng)的分集接收機(jī)所接收的無(wú)線電信號(hào)的信號(hào)失真的下述方法-基于在所述運(yùn)動(dòng)方向上不同的兩個(gè)緊密間隔的位置上接收的無(wú)線電信號(hào)，估計(jì)所述至少一個(gè)接收信道參數(shù)的空間導(dǎo)數(shù)；-將所述至少一個(gè)接收信道參數(shù)的所述空間導(dǎo)數(shù)解析為所述至少一個(gè)接收信道參數(shù)的時(shí)間導(dǎo)數(shù)；以及-利用所述至少一個(gè)接收信道參數(shù)的所述時(shí)間導(dǎo)數(shù)來(lái)消除或至少降低信號(hào)失真。
17.一種用于接收位于在運(yùn)動(dòng)方向上不同的至少兩個(gè)緊密間隔的位置上的無(wú)線電信號(hào)的天線系統(tǒng)，其中所述天線系統(tǒng)包括至少第一天線元件(12)和第二天線元件(16)，其被排列以使輻射圖的相互作用是小的。
全文摘要
本發(fā)明涉及在接收機(jī)以高速運(yùn)動(dòng)時(shí)(例如在小轎車(chē)中或隨小轎車(chē)一起)對(duì)高速率無(wú)線電信號(hào)(例如DVB－T信號(hào))的接收。兩個(gè)或更多個(gè)天線(12，16)是緊密隔開(kāi)的，并且在運(yùn)動(dòng)方向(v)上相互背對(duì)地排列以用于接收無(wú)線電信號(hào)。經(jīng)由第一天線(12)獲得的信號(hào)(S
文檔編號(hào)H04L1/06GK1846370SQ200480025161
公開(kāi)日2006年10月11日 申請(qǐng)日期2004年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月3日
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