CN101019399A - 用于多载波无线通信系统的中继器 - Google Patents

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CN101019399A CNA2005800310914A CN200580031091A CN101019399A CN 101019399 A CN101019399 A CN 101019399A CN A2005800310914 A CNA2005800310914 A CN A2005800310914A CN 200580031091 A CN200580031091 A CN 200580031091A CN 101019399 A CN101019399 A CN 101019399A
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Abstract

一种在室内多载波射频无线通信系统中使用的中继器，其存储了多个预定相位调整轮廓。接收机选择所存储的相位调整轮廓中的最好的一个，向中继器发送指示要使用的轮廓的消息。然后将选择的存储的相位调整轮廓施加于在中继器处接收的多载波信号，以形成相位调整后的多载波信号，然后从中继器发送该相位调整后的信号。

Description

用于多载波无线通信系统的中继器
技术领域
本发明涉及一种用在多载波无线通信系统中的中继器，更具体地，涉及一种可用于调节发送信号的相位的中继器。
技术背景
基于多载波调制的无线通信系统是已知的。
例如，IEEE 802.11a标准正在被广泛应用。该系统基于具有64个子载波的正交频分复用(OFDM)。
还已知的是，在多载波无线传输系统中可以提供中继器，其接收从发射机发送的信号，并转发该信号，由预期接收机接收。
EP-A-1039716公开了一种转发器，其用在使用OFDM的广播数字地面电视系统中。该转发器中，对射频输入信号进行下变频和模数变换，以形成复基带信号。然后对该数字基带信号的幅度和相位进行补偿，以补偿发射机和转发器之间的路径中的失真，将补偿过的信号变换成模拟信号，进行上变频，然后从转发器转发出去。
该系统的缺点是需要转发器具有大的数据处理能力。
另外，该现有技术中的转发器只能够补偿发射机和转发器之间的路径中的失真。
发明内容
根据本发明，提供了一种中继器，其具有用于存储多个相位调整轮廓的存储器。将这些存储的相位调整轮廓中的一个施加于接收的多载波信号，以形成相位调整后的多载波信号，然后发送该相位调整后的信号。
优点是，中继器中不需要大量的数据处理能力，就可以提供足够精确的相位调整，以降低接收机处的误差概率，尤其是对于短距离或室内传输。
在本发明的一个优选实施例中，将存储的相位调整轮廓施加于处于射频频率的接收的多载波信号，以形成相位调整后的多载波信号，然后发送该相位调整后的射频频率信号。
在本发明的另一个优选实施例中，根据从接收机接收的信号，选择施加于接收的多载波信号的存储的相位调整轮廓，以改进接收机处的信号接收。
根据本发明的另一个方面，提供了一种无线通信系统操作方法，其中，在中继器中存储多个相位调整轮廓，接收机指示将哪个存储的相位调整轮廓施加于信号。之后，中继器将选择的存储的相位调整轮廓施加于接收信号，并将调整后的信号发送到接收机。
附图说明
为了更好的理解本发明，并说明如何实现本发明，现在通过举例的方式参考附图，其中
图1是示出了根据本发明的无线电通信系统的示意性框图；
图2的一系列曲线图示出了图1的系统中传输路径的相位特性；
图3是示出了图1的系统中的中继器的结构的示意性框图；
图4是示出了根据本发明一个方面的过程的流程图。
具体实施方式
图1的示意性框图示出了使用OFDM运行的无线通信系统的组成元素。该示出的本发明实施例中，系统是室内多载波传输系统，其例如按照IEEE 802.11a运行。
发射机10向接收机12发射射频信号。另外，由于发射机10和接收机12的布置使得接收数据中具有大的误差概率，所以还提供了中继器14。例如，这可能是由于接收机位于发射机的最远距离附近。然而，在室内多载波传输系统的情况下，发射机和接收机之间的发送信号的多次反射是很常见的，本发明能够减少由这种多次反射导致的问题。
中继器14具有接收天线16和发射天线18，接收从发射机10发送的信号，然后调整这些信号，以补偿下面将更详细描述的不同传输路径中的相位差，然后转发调整过的信号，由接收机12来接收。
图2更详细地示出了图1的系统中传输路径的相位特性，图2(a)-(b)中的每一个均示出了64个可用子载波的每一个的相移。
这里，图2(a)示出了从发射机10到接收机12的传输路径的相位特性，即图1中的传输路径X-Y的相位特性。图2(b)示出了从发射机10到中继器14的传输路径的相位特性，即图1中的传输路径X-Yr的相位特性。图2(c)示出了从中继器14到接收机12的传输路径的相位特性，即图1中的传输路径Xr-Y的相位特性。
然后图2(d)示出了从发射机10到接收机12的直接路径X-Y与间接路径X-Yr、Xr-Y之间的差异。
理想情况下，直接路径和间接路径之间应该没有相位差。这样的结果是，间接路径上发送的信号相长地加到直接路径上发送的信号上，提高了接收机12处接收到的信号的信号强度，并允许接收机12以较低的误差概率检测出所发送的数据。
为了实现上述目的，中继器14需要施加相位补偿，其完全抵消图2(d)中所示的相位差特性。
然而，现在已经发现通过施加简单的多的相位补偿，也可以显著降低在接收机12中恢复所发送数据时的误差概率。
图3的示意性框图更详细地示出了用于实现上述改进的中继器14和接收机12的结构。这里，图3示出了与前面的描述一样具有接收天线16和发射天线18的中继器14。
接收信号从接收天线16传递到可控相位调整块30，可控相位调整块30在控制器32的控制下运行，下面将更详细地说明。将相位调整后的信号传递到功率放大器34，并将放大信号传递到发射天线18。
接收机12包括天线42、传统的收发机电路44、和控制器46。
如上所述，可控相位调整块30中实施的适当相位调整将提高从中继器14发送的信号与从发射机10直接发送的信号在接收机12处被接收时发生相长干涉的概率，从而降低接收机12检测出的数据中出现误差的概率。然而，根据本发明，控制器32没有试图确定要在相位调整块30中施加于不同子载波的理想的相位调整轮廓(profile)。
而是，控制器32从存储器36取出选中的预存的相位调整轮廓，然后控制相位调整块30将该存储的相位调整轮廓施加于在天线16处接收的信号的子载波。
图4的流程图示出了中继器14和接收机12中执行的过程。优选地，在从发射机10到接收机12的连接的初始化期间执行图4中所示的过程。之后，可以在连接期间，或者以预定间隔，或者当确定环境改变已经使连接的质量不满意时，再次执行该过程。
在步骤60中，中继器从发射机10接收信号，并将所存储的相位调整轮廓中的一个施加于所接收的信号。下面更详细地描述可用的所存储的相位调整轮廓。
在步骤62中，接收机12中的控制器46监视接收信号的质量。应该理解，该接收信号是在来自接收机10的直接路径上和在来自中继器14的间接路径上接收到的信号的叠加产生的。
重复步骤60和62，直到中继器14已经依次应用了所有存储的相位调整轮廓为止。例如，可能有四到八个存储的相位调整轮廓。或者，如果确定这些相位调整轮廓中的一个产生了可接受的信号质量，那么该算法可以继续进行，而不用测试所有存储的相位调整轮廓。
然后，在步骤64，接收机64确定所应用的相位调整轮廓中的哪一个产生了最好的接收信号质量。有很多传统技术可以用于监视接收信号质量，可以根据任何希望的标准来选择最好的信号。
在步骤66中，接收机12向中继器14发送信号，通知中继器14该选中的产生了最好的接收信号质量的相位调整轮廓。按照IEEE802.11运行的设备能够发送和接收数据，因此接收机12能够使用该协议向中继器14发送信号。
在步骤68中，中继器14处理从接收机12接收的消息，之后将选中的相位调整轮廓施加于从发射机10接收的所有信号。
在本发明的第一实施例中，相位调整块30对64个子载波中的每一个施加等相位调整。
另外，在本发明的该优选实施例中，存储器36包含四个存储的相位调整轮廓。根据这些存储的轮廓中的第一个轮廓，没有相移被施加于任何子载波。根据第二个轮廓，将相移π/2施加于64个子载波中的每一个。根据第三个轮廓，将相移π施加于64个子载波中的每一个。根据第四个轮廓，将相移3π/2施加于64个子载波中的每一个。
基于来自接收机12的反馈，控制器32选择这些存储的轮廓中的最好的轮廓，并控制相位调整块30将该轮廓施加于接收信号的子载波。
根据本发明的第二实施例，相位调整块30对64个子载波中的每一个施加恒定延时。本领域技术人员将意识到，施加于所有64个子载波的相等延时相当于在64个子载波上线性变化的相位延迟。在这种情况下，相位调整块30可以包括抽头延迟线，它们可以分接在不同点，以提供不同延迟。这样，选择一个延迟就相当于选择这些点中的一个。
根据本发明的第三实施例，存储器36包含多个存储的伪随机轮廓。根据这些存储的轮廓中的每一个，将某个特定的相位延迟施加于每个子载波，使得这些子载波形成通常类似于图2(d)中所示的轮廓。也就是，在所存储的轮廓的每一个中，相位调整在64个子信道上连续的变化，但是在各个存储的轮廓之间不需要任何其他的相似性。例如，在所存储的轮廓的一个或多个中，相位调整在这些子信道上可以是单调增或单调减的，而在一个或多个所存储的其他轮廓中，它可以类似于正弦波形。
如上所述，控制器32根据来自接收机的反馈，选择所存储的轮廓中最好的轮廓，相位调整块将该需要的相位调整施加于接收信号。
在上述各实施例中，通过接收已经被施加了所存储轮廓的信号，然后选择能得到最好接收信号的轮廓，接收机12在初始化期间识别出所存储的轮廓中最好的轮廓。然而，接收机12还可以获得与直接的发射机-接收机信道和间接的中继器-接收机信道相关的信息。基于该信息，接收机可以理论上确定哪个存储的轮廓带来最好的结果，然后可以向中继器14发送消息，要求应用这个存储的轮廓。
上面已经结合实施例描述了本发明，其中，不需要对接收信号进行数字化以及将其下变频到基带，而是直接对接收信号施加相位调整。但是，还可以将接收信号下变频到中频无线电频率，然后对下变频后的接收信号施加相位调整，然后将相位调整后的信号变频到其原始发送频率。只要中继器能够在可用时间段中进行所需的处理，还可以将接收信号下变频到基带，然后对下变频后的接收信号施加相位调整，然后将相位调整后的信号上变频到其原始发送频率。

Claims (18)

1、一种中继器，包括：
用于接收多载波信号的装置；
用于存储多个相位调整轮廓的装置；
用于对所接收的多载波信号施加从所存储的多个相位调整轮廓中选出的一个相位调整轮廓，以形成相位调整后的多载波信号的装置；以及
用于发送所述相位调整后的多载波信号的装置。
2、如权利要求1所述的中继器，包括用于在某个射频频率下对所接收的信号施加从所存储的多个相位调整轮廓中选出的所述一个相位调整轮廓的装置。
3、如权利要求2所述的中继器，包括用于在所接收的信号的频率下对所接收的信号施加从所存储的多个相位调整轮廓中选出的所述一个相位调整轮廓的装置。
4、如权利要求2所述的中继器，包括：
用于将所接收的信号从第一射频频率下变频到第二射频频率的装置；
用于在所述第二射频频率下对所接收的信号施加从所存储的多个相位调整轮廓中选出的所述一个相位调整轮廓的装置；以及
用于将所述相位调整后的信号从所述第二射频频率上变频到所述第二射频频率的装置。
5、如权利要求1-4中的一项所述的中继器，包括：
用于从所发送的相位调整后的多载波信号的接收机接收消息的装置；以及
用于根据所述消息从所存储的多个相位调整轮廓中选出所述一个相位调整轮廓的装置。
6、如权利要求1-5中的一项所述的中继器，其中所述多载波信号包括多个子载波，并且，根据多个存储的相位调整轮廓，将相应的恒定相位调整施加于所述子载波中的每一个。
7、如权利要求1-5中的一项所述的中继器，其中所述多载波信号包括多个子载波，并且，根据多个存储的相位调整轮廓，将相应的恒定延迟施加于所述子载波中的每一个。
8、一种无线通信系统，包括：
接收机，用于接收从发射机发送的多载波信号；以及
中继器，用于接收从所述发射机发送的所述多载波信号；
其中，所述中继器存储多个相位调整轮廓；
其中，所述接收机从所存储的多个相位调整轮廓中选择一个相位调整轮廓，并向所述中继器发送识别从所存储的多个相位调整轮廓中选出的所述一个相位调整轮廓的消息；以及
其中，所述中继器适于对所接收的多载波信号施加从所存储的多个相位调整轮廓中选出的一个所述相位调整轮廓，并发送所述相位调整后的多载波信号。
9、如权利要求8所述的无线通信系统，其中所述中继器在初始化期间将所存储的多个相位调整轮廓依次施加于所接收的多载波信号，并发送所述相位调整后的多载波信号；并且所述接收机在所述初始化期间根据接收信号的信号质量从所存储的多个相位调整轮廓中选择一个相位调整轮廓。
10、一种在多载波无线通信系统中从发射机向接收机发送数据的方法，所述方法包括：
在中继器中接收包含发送数据的多载波信号；对所接收的多载波信号施加从多个存储的相位调整轮廓中选出的一个相位调整轮廓，以形成相位调整后的多载波信号；以及
向所述接收机发送所述相位调整后的多载波信号。
11、如权利要求10所述的方法，包括在某个射频频率下对所接收的信号施加从所述多个存储的相位调整轮廓中选出的所述一个相位调整轮廓。
12、如权利要求11所述的方法，包括在所接收的信号的频率下对所接收的信号施加从所述多个存储的相位调整轮廓中选出的所述一个相位调整轮廓。
13、如权利要求11所述的方法，包括：
将所接收的信号从第一射频频率下变频到第二射频频率；
在所述第二射频频率下对所接收的信号施加从所述多个存储的相位调整轮廓中选出的所述一个相位调整轮廓；以及
将所述相位调整后的信号从所述第二射频频率上变频到所述第二射频频率。
14、如权利要求10-13中的一项所述的方法，包括：
从所发送的相位调整后的多载波信号的接收机接收消息；以及
根据所述消息从所述多个存储的相位调整轮廓中选择所述一个相位调整轮廓。
15、如权利要求10-14中的一项所述的方法，其中，所述多载波信号包括多个子载波，并且，根据多个存储的相位调整轮廓，将相应的恒定相位调整施加于所述子载波中的每一个。
16、如权利要求10-14中的一项所述的方法，其中，所述多载波信号包括多个子载波，并且，根据多个存储的相位调整轮廓，将相应的恒定延迟施加于所述子载波中的每一个。
17、如权利要求10-16中的一项所述的方法，包括：
在所述接收机中，从所述多个存储的相位调整轮廓中选择一个相位调整轮廓，并向所述中继器发送识别从所述多个存储的相位调整轮廓中选出的所述一个相位调整轮廓的消息；以及
在所述中继器中，将从所述多个存储的相位调整轮廓中选出的所述一个相位调整轮廓施加于所接收的多载波信号，并发送所述相位调整后的多载波信号。
18、如权利要求17所述的方法，包括：
在所述中继器中，在初始化期间，将所述多个存储的相位调整轮廓依次施加于所接收的多载波信号，并发送各个所述相位调整后的多载波信号，以及
在所述接收机中，在所述初始化期间，根据接收信号的信号质量从所述多个存储的相位调整轮廓中选择一个相位调整轮廓。
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