CN101632240B - 用于发射分集中的相位差调整的方法、装置和系统 - Google Patents

用于发射分集中的相位差调整的方法、装置和系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于使用天线选择信号来选择发射分集参数的方法和装置，所述发射分集参数包括同时发射的天线之间的相位差和/或功率比。

Description

用于发射分集中的相位差调整的方法、装置和系统
相关申请的交叉引用
本申请要求在2007年3月14日提出的申请号为60/906,826的美国临时专利申请的优先权，在此以引用方式将该申请的全部内容并入本文。
技术领域
本发明一般涉及无线通信领域，更具体地涉及确定、调整和/或优化在具有多个天线元件的发射机中的两个天线之间的相位差。
背景技术
发射通信设备(例如移动发射机)可具有多个天线元件，所述天线元件可被用于发射信号以传递信息。在一些多天线发射机中，在任一时刻只有一个天线元件或天线可以发射信号，例如使用转换单元将信号定向到一个天线或另一个天线。接收机(例如基站)可以向移动发射机提供关于哪一个天线提供更好的发射的反馈。
可在2006年11月发表的“Closed Loop-Based AntennaSwitching Transmit Diversity in E-UTRA Uplink”中找到已知的天线选择发射分集的实例。该论文描述了E-UTRA，其中，用户设备(UE)具有两分支天线分集接收和使用天线转换发射分集的能力。在已知解决方案(例如该论文中所描述的解决方案)的上下文中，在任一时刻只有一个天线发射，并且天线选择方法被用来仅选择一个用于进行发射的天线。还可参见“Adaptation between Closed-loop and Open-loopSwitching Transmit Diversities for UL MIMO”(2007年2月)。
发明内容
本发明涉及天线选择信号的使用，例如，在天线转换发射分集(ASTD)协议的上下文中，为了波束形成的目的，例如，确定、调整或另外优化发射分集系统中两个天线之间的相位差。
可由具有多个天线元件的发射通信设备(例如移动单元)进行通信。可从接收通信设备(例如基站)接收天线选择信号。可基于天线选择信号计算复权重。可基于所述复权重，修改调制后的预发射信号，以产生一组修改后的预发射信号。可将该组修改后的预发射信号中的每个修改后预发射信号与多个天线元件中的一个天线元件唯一地相关联。可从所述多个天线元件发送该组修改后的预发射信号，以产生发射信号。可将所述复权重与发射信号的总功率以及与所述多个天线元件中的每个天线元件相关联的相位旋转和功率比中的至少一个相关联。
附图说明
在本说明书的结尾部分特别指出了被视为本发明的主题并明确地要求保护该主题。然而，通过结合附图和参考下面的详细描述，将在组织和操作方法，连同目的、特征及其优点方面最佳地理解本发明，在附图中：
图1描述了从多个天线中选择用于进行发射的天线的已知方法的流程图；以及
图2是按照本发明，使用天线选择信号来选择发射分集中的相位差的方法的示意流程图。
应当了解，为了简单和清楚地示例起见，附图中所示的元件不一定按比例绘制。例如，为了清楚起见，可能将一些元件的尺寸相对于其他元件而放大。此外，在认为适当的情况下，可能在各附图中重复使用附图标记来表示相应或类似的元件。
具体实施方式
在下面的详细描述中阐述了很多具体细节，以便全面理解本发明。然而，本域技术人员将会理解，本发明可在没有这些具体细节的情况下实施。在其他情况下，没有对众所周知的方法、过程和组件进行详细的描述，以免使本发明不明显。
与本发明有关的通信系统的一个实施例可包括移动发射机(也被称为“修改通信设备”)，所述移动发射机调整发射分集参数(例如第一天线和第二天线上发射的信号之间的相位差和/或功率比)的额定值。尽管本申请中所描述的实施例被描述为使用两个天线，但是应当认识到，本发明同样适用于具有两个以上天线的发射分集系统和设备。
按照实施例，发射机例如可以以干扰速率干扰信号并将该信号发射给接收通信设备(也被称为“反馈通信设备”)。反馈通信设备可在天线和发射/接收模块处接收发射分集信号，使用处理器处理所接收的信号，并发射描述反馈通信设备所接收的信号质量的反馈信息。应当认识到，对于反馈设备来说，可能存在很多种方式提供这种信号质量指示。在本文描述的一个实施例中，可使用功率控制比特(PCB)作为信号质量指示符。在其他实施例中，可另外或可替代地使用一个或多个反馈参数，包括天线选择和/或专用发射分集反馈参数。修改通信设备可基于反馈信息，以额定值调整速率调整至少一个发射分集参数的额定值。
按照所示的实施例，网络可用来提供诸如通信会话的服务。通信会话可以指端点之间的有效通信(从端点至端点地度量)。在通信会话期间传递信息。信息可以指语音、数据、文本、音频、视频、多媒体、控制、信令、其他信息或者上述内容的任意组合。
可以以分组来传递信息。分组可包括按照用于发射的特定方式组织的一组数据，帧可包括按照用于发射的特定方式组织的一个或多个分组的有效载荷。可使用诸如因特网协议(IP)的基于分组的通信协议来传递分组。
通信网络可利用通信协议和技术来提供通信会话。通信协议和技术的实例包括由电气和电子工程师协会(IEEE)设定的那些802.xx标准、国际电信联盟(ITU-T)标准、欧洲电信标准协会(ETSI)标准、因特网工程任务组(IETF)标准或者其他标准。
网络100的设备可使用任何适当的多址接入技术，例如，码分多址(CDMA)技术。按照一个实施例，网络100可按照使用单个CDMA信道的CDMA 2000电信技术来运行。例如，可使用诸如“发展-只是数据”(Evolution Data Only，EvDO)技术的CDMA 2000高速率数据分组技术。
与本发明有关的通信网络可包括任何适当的通信网络。通信网络可包括公用交换电话网(PSTN)、公用或专用数据网、局域网(LAN)、城域网(MAN)、广域网(WAN)、诸如因特网的全球计算机网络、无线网络、本地、区域或全球通信网、企业内部网的全部或其中一部分，其他适当的通信链路，或者前述各项的任意组合。
网络的组件可包括逻辑、接口、存储器、其他组件或者前述各项的任何适当组合。“逻辑”可以指硬件、软件、其他逻辑或者前述各项的任何适当组合。特定逻辑可管理设备的操作，并且例如可包括处理器。“接口”可以指用来接收用于设备的输入、从设备发送输出、对输入或输出或者两者进行适当的处理或者前述各项的任意组合的设备的逻辑，并且可包括一个或多个端口、转换软件或者两者。“存储器”可以指用来存储信息并且便于信息检索的逻辑，并可包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、磁性驱动器、磁盘驱动器、光盘(CD)驱动器、数字视频光盘(DVD)驱动器、可拆卸介质存储器、任何其他适当的数据存储介质或者前述各项的任意组合。
通信网络可包括一个或多个修改通信设备和一个或多个反馈通信设备，它们通过无线链路进行通信。修改通信设备和反馈通信设备之一或两者可以是用来通过信号与一个或多个其他通信设备传递信息的任何设备。例如，所述通信设备中的任何一个可包括移动订户单元或基站。订户单元可包括用来与基站通信的任何设备，例如个人数字助理、蜂窝电话、移动手持机、计算机或者适合于向和从基站传递信号的任何其他设备。订户单元可支持例如会话启动协议(SIP)、因特网协议(IP)或者任何其他适当的通信协议。
基站可使订户单元访问允许订户单元与其他网络或设备通信的通信网络。基站通常包括基站收发台和基站控制器。基站收发台向和从一个或多个订户单元传递信号。基站控制器管理基站收发台的操作。
在本发明的一些实施例中，反馈通信设备可以是基站，而修改通信设备可以是订户单元。
所述通信设备之一或者两个可包括一个或多个天线元件，其中每个天线元件用来接收信号、发射信号或者既接收又发射信号。多个天线元件可实现被称为空间滤波的分离过程，该分离过程可提高谱效率，使更多的用户能够在给定频带上同时得到服务。
诸如无线链路的通信设备之间的通信链路可以是在网络组织上为蜂窝式的射频链路。无线链路可被用于在通信设备之间传递信号。
如下文更充分地描述的，按照本发明的实施例，修改通信设备可包括处理器和发射/接收模块，它们计算并产生用于经由至少第一和第二天线进行发射的一个或多个信号。
反馈通信设备可包括处理器和发射/接收模块，它们生成并发射反馈信号，所述反馈信号指示在反馈通信设备处接收的经修改信号的质量。然后，修改通信设备可根据对应于反馈信号的反馈信息，修改发射信号。
按照一个实施例，修改信号可以指修改信号的特征。发射信号的特征，或者在本发明的一些实施例中，发射分集参数，可以指(但不限于)发射的任何特征，例如相对相位、相对振幅、相对功率、绝对功率、频率、计时、可被调制的其他适当信号特征、或者前述各项的任意组合。相对相位可以指第一发射天线元件的第一信号的相位和第二发射天线元件的第二信号的相位之间的相位差。相对功率可以指第一发射天线元件的第一信号的功率和第二发射天线元件的第二信号的功率之比，可以以线性或对数尺度来定义该比率。相对振幅可以指第一发射天线元件的第一信号的振幅和第二发射天线元件的第二信号的振幅之比。绝对功率可以指修改通信设备的所有天线发射的总功率。按照一个实施例，修改信号可被描述为调整发射分集参数的额定值。如这里更充分地描述的，按照本发明的实施例，在一个干扰周期期间调制发射分集参数可包括：在该干扰周期的第一部分期间，使用在第一方向上偏离额定值的发射分集参数发射，然后在该干扰周期的第二部分期间，使用在第二方向上偏离额定值的发射分集参数发射。
按照本发明的操作的一个实施例，修改通信设备可通过对信号进行干扰来修改该信号。对信号进行干扰可以指对信号的与信号的额定值有关的信号特征进行调制，例如，在第一反馈间隔，在第一方向上修改信号特征，而在另一反馈间隔，在第二方向上修改信号特征。干扰周期可以指第一方向上的第一调制和第二方向上的第二调制。在本发明的一些实施例中，干扰周期可包括不同的，例如，较长或较复杂的调制序列。就相位来举例，干扰可包括在第一方向上调制相位差以及在第二方向上调制相位差。如果反馈通信设备所提供的反馈信息表明，与使用一个干扰调制方向接收的信号相比，使用另一干扰调制方向接收的信号得到增强，则可以小于或等于该调制的量在该增强方向上进行下一次额定值调整。
按照本发明的实施例，可以以第一速率(记为“干扰速率”)干扰发射分集参数的额定值，而可以以第二速率(记为“额定值调整速率”)调整发射分集参数的额定值。干扰速率和额定值调整速率可以基本上相同，也可以不同，并且每一个可以与反馈速率基本上相同或与其不同。
在本发明的实施例中，反馈通信设备可向修改通信设备发射功率控制信号，例如一个或多个功率控制比特，也可使用任何类型的功率控制信号或者功率控制信号组。功率控制信号可向修改通信设备指示该修改通信设备应当提高还是降低其功率。例如，基于正调制的参数，“提高质量”结果值可指令修改通信设备提高其发射信号的总功率，而“降低质量”结果值可指令修改通信设备降低总功率。结果值可包括例如CDMA功率控制信号的功率控制比特，其中“0”代表提高功率的命令，而“1”代表降低功率的命令。从而，例如请求降低功率的比特值“1”可指示“降低质量”，而请求提高功率的比特值“0”可指示“提高质量”。一些CDMA或W-CDMA协议可允许另外的结果，例如功率不变。
通过参照附图中的图1-2，将最佳地理解本发明的实施例及其优点，在附图中，使用相同的附图标记来表示各图中相同和相应的部件。
图1描述了选择用于进行发射的天线的已知方法的流程图(100)，其中，发射机可在测试时期使用第一和第二天线交替地发射信号(110)，从接收机接收指示哪个天线为优选的天线选择信号(120)，然后使用由天线选择信号指示的选定天线来发射数据信号(130)。根据天线选择协议的需要，可例如每帧地、每个时隙地、每N个时隙地等等，重复该过程(140)。
图2是使用天线选择信号选择发射分集通信系统中的相位差的方法(200)的示意流程图。可由至少两个天线交替地使用两个相位差，例如相位差A和B，使用天线选择协议来发射一个或多个信号(210)。应当理解，具有这里所用相位差的发射分集信号指经由两个或更多天线同时发射的信号，其中相位差代表在各天线上发射的信号的相位之差。从而，在两个天线的情况下，一个以20°相位发射，而另一个以100°相位发射，则其相位差是80°。
从而，按照本发明的实施例，在天线选择协议需要使用第一天线进行发射的情况下，本发明的发射机可使用第一相位差来发射分集信号。在天线选择协议需要使用第二天线进行发射的情况下，本发明的发射机可使用第二相位差来发射分集信号。接收机可将使用第一和第二相位差的这些发射看作使用两个不同天线的发射，并且发射天线选择信号。应当理解，按照本发明的方法，不需要对天线选择协议进行大量的修改，以可使用该协议来选择发射分集参数值，例如相位差。
因此，天线选择反馈信号可被发射机用作相位差选择反馈，并使用由该相位差选择反馈确定的、被基站指示为优选的相位差来开始发射数据。在确定将使用第一还是第二相位差来进行发射时，本发明的方法可使用多种计算中的任何一种。例如，第一和第二相位差可代表干扰，那么可参考调整后的额定值，以干扰速率来执行本发明的方法。可结合本发明使用2003年1月2日公布的、题为“Communication Device with Smart Antenna Using aQuality-Indication Signal”的美国专利公布No.2003/0002594中描述的技术，在此将其全部内容并入本文。
可从接收机接收指示哪个“天线”，即发射分集信号，为优选的天线选择信号(220)。
根据由接收机发送的天线选择信号的指示，发射机可计算所需相位差(230)。例如可使用处理器来执行该计算。本发明的方法的实施例可使用多种方法中的任何一种来计算相位差。在一个实施例中，所述计算可选择对应于被接收机选为优选的天线的相位差。在另一个实施例中，所述计算可在优选相位差的方向上以一定的间隔选择相位差。例如，如果天线选择信号表现出对于40°相位差而不是30°相位差的偏好，那么所述计算可以以一定的间隔来设置相位差，例如在40°的方向上以10°的间隔来设置相位差，即相位差可被设置为50°。一些实施例可基于所存储的以前的相位差和/或天线选择信号，使用内插法或其他计算方法来计算相位差。其他实施例也可基于天线选择信号来计算相位差。
在计算所需相位差之后，发射机可使用所计算的相位差来发射数据信号(240)。根据天线选择协议的需要，可例如每帧地、每个时隙地、每N个时隙地等等，重复该过程(250)。
实现本发明的装置可包括用于接收天线选择信号并计算所需相位差的处理器。该装置可包括用于存储以前的相位差和/或响应于此而接收的天线选择信号的存储器。该装置还可包括用于实现处理器所需的相位差的相位差模块。该装置可包括用于每个传输路径的功率放大器和天线。
按照本发明的系统可包括接收机，所述接收机使用第一和第二相位差来接收第一和第二发射分集信号，进行计算以确定所述第一和第二分集信号中的哪一个为优选的，并且向发射机发射指示所述第一和第二分集信号中的哪一个为优选的天线选择信号。
上文对实施例的描述可使得本领域技术人员能够实施或使用本发明。尽管已参考本发明的实施例具体示出和描述了本发明，但是本领域技术人员应当理解，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可在形式上和细节上对本发明进行各种修改。例如，可使用任何移动通信协议，例如CDMA或其他类型的协议。例如，类似于上文描述的通信设备的通信设备可以和时分多址(TDMA)或频分多址(FDMA)协议一起使用。这种TDMA协议可包括例如全球移动通信系统(GSM)协议。
尽管上文已经描述了本发明的各种实施例，但是应当理解，它们仅用于举例说明，而不是限制。因此，不应当由上述实施例中的任何一个来限制本发明的范围，而是应当仅根据下面的权利要求及其等同权利要求来限定。

Claims (6)

1.一种由具有第一和第二天线的移动通信设备选择发射分集参数的值的方法，包括：
同时在第一和第二天线上发射第一信号，其中，所述第一信号从所述第一和第二天线的发射相差发射分集参数的第一值；
发射在第一天线上发射所述第一信号的指示；
同时在所述第一和第二天线上发射第二信号，其中，所述第二信号从所述第一和第二天线的发射相差所述发射分集参数的第二值；
发射在第二天线上发射所述第二信号的指示；
从第二通信设备接收指示所述第一信号和所述第二信号之间的优选的天线选择信号；以及
基于接收的所述天线选择信号，选择发射分集参数的值。
2.权利要求1所述的方法，其中，所述发射分集参数是所述第一和第二天线之间的相位差。
3.权利要求1所述的方法，其中，所述发射分集参数是所述第一和第二天线之间的功率比。
4.一种通信设备，包括：
第一和第二天线；
发射分集调整模块，用于接收发射分集参数值，并向第一和第二天线发送相差所述发射分集参数值的信号；以及
处理器，用于控制所述发射分集参数值，其中，所述处理器用于：
使得同时在所述第一和第二天线上发射第一信号，其中，所述第一信号从所述第一和第二天线的发射相差发射分集参数的第一值；
使得发射在第一天线上发射所述第一信号的指示；
使得同时在所述第一和第二天线上发射第二信号，其中，所述第二信号从所述第一和第二天线的发射相差所述发射分集参数的第二值；
使得发射在第二天线上发射所述第二信号的指示；
从第二通信设备接收指示所述第一信号和所述第二信号之间的优选的天线选择信号；以及
基于接收的所述天线选择信号，选择发射分集参数的值。
5.权利要求4所述的通信设备，其中，所述发射分集参数是所述第一和第二天线之间的相位差。
6.权利要求4所述的通信设备，其中，所述发射分集参数是所述第一和第二天线之间的功率比。
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