CN101911528A - 具有接收分集的无线接收器 - Google Patents

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Abstract

用于接收由发射器发射的信号的无线接收器和对应的方法。该接收器包括：多个天线，每个天线用于经由不同的传播信道接收信号的版本并且在相应的输入处提供该版本；以及信号处理装置，被配置成操作供应数量的输入的分集处理以用于执行信号的检测。该接收器还包括：信道参数估计装置，被配置成估计关于传播信道的一个或多个信道参数；以及选择装置，被配置成依据关于传播信道的指示信道条件的一个或多个信道参数来仅选择所述输入的子集以实施特定维度的接收器分集处理。

Description

具有接收分集的无线接收器
技术领域
本发明涉及无线接收器中的接收分集。
背景技术
在无线通信系统中，通过发射器发射要由接收器收集的射频(RF)信号来实现通信。
在信号通过多个传播路径从发射器行进到接收器的情况下发生多径衰落，导致接收到彼此干扰的相同信号的多个副本。图1是多径衰落的效应的(高度示意性)图解。这里，发射天线2在包括许多建筑物6或其它妨碍和/或反射信号的障碍物的区域3上广播信号。结果是在任何给定点，所接收的信号将是经由多个传播路径接收的信号的多个副本的叠加。在位置范围上，所接收的信号强度因而显示由不同传播路径的相长和相消干涉所造成的波峰和波谷的图案。
注意，图1不是按比例绘制的。在快衰落的条件中，信号强度可能由于衰落效应而根据障碍物和信号波长在大约几米或甚至几厘米上适度地变化。这意味着当接收器四处移动时信号质量可能存在显著的波动。在其中接收器是诸如移动电话或膝上型电脑之类的用户设备(UE)终端的情况下，用户将经历信号质量的显著差别。当比较两个接收天线处的信号时，重要的不仅有信号强度还有构成信道响应的复抽头权重的振幅和相位(以及统计分布)。
空间接收分集是借助其给接收器提供多个物理上分开的天线(例如如图1所示的天线41和42)的一种技术。每个接收天线对应于相应的传播信道，所述相应的传播信道关于这点由在给定接收天线处所经历的从发射天线2起的多个传播路径产生。再次注意，图1不是按比例绘制的：两个接收天线41和42典型地被容纳在相同的终端内，例如在相同的移动终端内。
空间分集接收是用于改进无线通信系统的性能的公知手段，如例如在J.G.Proakis，″Digital Communications″，New York：McGraw-Hill，1995、P.Balaban和J.Salz“Optimum Diversity Combining andEqualization in Digital Data Transmission with Application to CellularMobile Radio-Part I：Theoretical Considerations″，IEEE Transactions onCommunications，vol.40，no.5，pp.885-894，1992年5月、以及J.H.Winters，J.Salz和R.D.Gitlin，″The Impact of Antenna Diversity on theCapacity of Wireless Communication Systems″，IEEE Transactions onCommunications，vol.42，no.2/3/4，pp.1740-1751，1994年2月中所描述的。多个接收天线的存在给接收器提供通过不同传播信道而传输的期望信号的多个副本。对于接收天线之间的充分空间隔离(相对于无线电传输的载波波长)，在不同天线处接收的信号由不相关的信道(即，具有独立衰落抽头权重的信道脉冲响应)表征。这个系统实现分集增益，其可以被采用来改进接收器的误差性能。
对于分集信道之间的相关性的增加而言，分集增益和对应的性能优势降低。然而，即使存在相关信道，天线分集仍然可以在功率增益方面提供性能优势，当不同分集支路上的信号受不相关骚扰(disturbance)(噪声与干扰之和)影响时功率增益最大。例如，具有完全相关分集信道和两个分集信号上的不相关噪声的双天线接收器在信噪功率比(SNR)方面提供3dB增益。同样，对于不同分集支路上的骚扰的相关性的增加而言，这个增益降低。
已考虑把多个接收天线用于无线蜂窝系统如3GPP宽带码分多址(WCDMA)和高速下行链路分组接入(HSDPA)。在R.Love，K.Stewart，R.Bachu和A.Ghosh，″MMSE Equalization for UMTS HSDPA″，IEEEVehicular Technology Conference，vol.4，Orlando，FL，2003年10月，pp.2416-2420、以及M.J.Heikkila和K.Majonen，″Increasing HSDPAThroughput by Employing Space-Time Equalization″，IEEE InternationalSymposium on Personal，Indoor and Mobile Radio Communications，vol.4，Barcelona，Spain，2004年9月，pp.2328-2332中给出示例。
尽管空间分集提供接收器的误差性能的改进，但是接收器的增加“维度”也引起计算成本的增加。例如尤其在移动终端接收器的情况下，重要的是考虑由接收分集所提供的性能优势以额外的复杂度和功耗为代价，不仅源于要求多个天线单元和RF链而且源于执行信号检测所需的接收器处理功能的增加维度。
在避免一些计算成本的同时受益于接收分集的改进性能将是有利的。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种用于接收由发射器发射的信号的无线接收器，该接收器包括：
多个天线，每个天线用于经由不同的传播信道接收信号的版本并且在相应的输入处提供该版本；
信号处理装置，被配置成操作供应数量的所述输入的分集处理以用于执行所述信号的检测；
信道参数估计装置，被配置成估计关于传播信道的一个或多个信道参数；以及
选择装置，被配置成依据关于所述传播信道的指示信道条件的一个或多个信道参数来仅选择所述输入的子集以实施特定维度的接收器分集处理。
分集处理可以是线性的或非线性的。
因而，本发明提供了一种接收器结构，其能够基于特定信道参数的估计来选择使用通过所有接收分集支路或接收分集支路的子集而接收的信号以便实现接收器性能与相关联的计算成本和功耗之间的最佳折衷。要明白，本发明的原理扩展到其它类型的分集处理，例如极化分集。
根据本发明的另一个方面，提供了一种处理经由无线网络发射的信号的方法，该方法包括：
在多个天线中的每一个处经由不同的传播信道接收信号的版本并且在相应的输入处提供该版本；
操作供应数量的输入的分集处理以用于执行所述信号的检测；
估计关于传播信道的一个或多个信道参数；以及
依据关于所述传播信道的指示信道条件的一个或多个信道参数，仅选择所述输入的子集以实施特定维度的接收器分集处理
根据本发明的另一个方面，提供一种计算机程序产品，包括：
被配置成操作供应数量的输入的分集处理以用于执行在所述输入处被作为版本接收的所述信号的检测的程序代码装置；
用于估计关于已经通过其传输所述版本的传播信道的一个或多个信道参数的程序代码装置；以及
用于依据关于所述传播信道的指示信道条件的一个或多个信道参数来仅选择所述输入的输入子集以实施特定维度的接收器分集处理的程序代码装置。
本发明的再一个方面提供了一种在无线通信系统中接收信号的方法，该方法包括：
经由多个不同的传播信道接收信号的不同版本并且产生多个相应的输入；
将供应数量的所述输入用于分集处理以执行所述信号的检测；
估计关于所述传播信道的指示信道条件的一个或多个信道参数；以及
依据所述一个或多个信道参数，选择性地防止所述输入中的一个或多个被供应用于所述分集处理步骤。
本发明的另一个方面提供了一种具有无线接收器的移动终端，包括：
多个天线，每个天线用于经由不同的传播信道接收信号的版本并且在相应的输入处提供该版本；
信号处理装置，被配置成操作供应数量的所述输入的分集处理以用于所述信号的检测；
信道参数估计装置，被配置成估计关于传播信道的一个或多个信道参数；以及
选择装置，被配置成依据关于所述传播信道的指示信道条件的一个或多个信道参数来仅选择所述输入的子集以实施特定维度的接收分集处理。
信道参数估计装置优选地被配置成估计所述信道中的每一个的信号骚扰比。这然后可以用来确定选择输入的子集的决策是否基于一对分集信道之间的相关性或者基于一对分集支路之间的骚扰相关性。信号骚扰比可以与阈值进行比较。如果其大于第一阈值，则可以基于至少一对分集信道之间的相关性来选择输入的子集。如果SDR比小于第二阈值，则可以基于一对分集支路之间的骚扰相关性来选择输入的子集。
第一和第二阈值可以为相同或不同。
可替换地，选择装置可以被配置成计算作为所述信道参数的函数的结果并且依据所述结果与阈值的比较来选择输入的所述子集。信道参数关于这点可以是所述信道中的每一个的信号骚扰比、至少一对分集信道之间的相关性以及至少一对分集支路之间的骚扰相关性。
在可替换的布置中，以下准则可以用来确定是否应当使用来自一对天线中的两个天线的输入：
对于高信号骚扰比，如果信道相关性在阈值TH1之下，则应当使用来自一对天线中的两个天线的输入。
对于低信号骚扰比，如果骚扰相关性在阈值TH2之下，则应当使用来自一对天线中的两个天线的输入。
对于中等的(中间的)信号骚扰比，如果信道相关性在阈值TH1’之下或者骚扰相关性在阈值TH2’之下，则应当使用来自一对天线中的两个天线的输入。
低/中等/高信号骚扰比区域之间的区分可以包括仅中等的信号骚扰比区域和仅低/高信号骚扰比区域。
发明人已观测到：在高信号骚扰比下通过使用多个接收天线而提供的性能优势源于分集增益，对于分集信道之间的相关性的增加而言该分集增益降低；而在低信号骚扰比下由天线分集提供的优势源于功率增益，该功率增益因不同分集支路上的骚扰相关性的增加(即存在空间有色骚扰)而减小。
本发明对于接收器的软件实施方式而言尤其有吸引力，其中可以在不要求额外硬件的成本的情况下支持对不同信号处理算法的使用。
附图说明
图1是多径衰落传播的示意图，
图2是针对两个接收天线的情况的二维接收分集处理的框图，
图3是针对M个接收天线的情况的M维接收分集处理的框图，
图4是具有M个接收天线的可变维度接收分集处理的框图，以及
图5是示出用于选择接收分集处理的维度的方法的流程图。
具体实施方式
图2是用于实现二维接收分集方案的示例无线接收器的示意性框图。接收器包括两个空间分开的天线41和42。这些天线典型地被隔开1/4到1个波长。例如，在2GHz下波长是大约5cm，因此这个范围内的隔离在移动电话等内是可实现的。在大约1/4波长之下，分集效应趋向于变得可忽略，因为这些信道变得更相关并且经历类似的骚扰(噪声和/或干扰)。
接收器还包括第一射频(RF)及中间频率(IF)级块81、第二RF及IF级块82、以及接收器前端10。第一天线41耦合到第一RF/IF级块81的输入，而第二天线42耦合到第二RF/IF级块82的输入。每个RF/IF级块81和82的输出耦合到接收器前端10的输入。
接收器还包括信号检测块12，其被布置成接收来自接收器前端10的对应于第一天线41和第一RF/IF级块81的第一输入r1(k)，并且接收来自接收器前端10的对应于第二天线42和第二RF/IF级块82的第二输入r2(k)。从第一天线41到信号检测块12的路线定义对应于第一传播信道的第一接收器支路，而从第二天线42到信号检测块12的路线定义对应于第二传播信道的第二接收器支路。
如下面更详细讨论的，信号检测块12的功能优选地以在被编程为软调制解调器的处理器上执行的软件来实施。在信号检测块12中实施的功能之一可以被认为是关于每个所接收的分集信号(输入)提供具有改进质量(例如降低的信号骚扰比)的传输信号的重构版本。在M.VClark，L.J.Greenstein，W，K.Kennedy和M.Shafi，″Optimum LinearDiversity receivers for Mobile Communications″，IEEE Transactions onVehicular Technology，vol.43，no.1，pp.47-56，1994年2月中描述了示例。
在操作中，从发射天线2发射信号。第一接收天线41经由第一传播信道接收信号的第一版本，而第二天线42经由第二传播信道接收信号的第二版本。即，信号的第一版本是在第一接收天线41处所经历的从发射天线2起的多个传播路径的净效应，而信号的第二版本是在第二接收天线42处所经历的从发射天线2起的多个传播路径的净效应。信号的每个版本都包含相同的信息(所传输的信息)，但将具有振幅、相位、失真，包括热噪声和干扰以及其它信道特性。
从第一天线41接收的版本被传送到第一RF/IF级块81的输入，而从第二天线42接收的版本被传送到第二RF/IF级块82的输入。每个RF/IF级块81、82的输出被传送到接收器前端10。RF及IF级81、82包含用于滤波、放大和混合的电路；并且前端10包含用于校正DC偏移、模数转换、进一步的滤波和缓冲的电路。对于每个分集支路，存在一系列的RF/IF级，其包括RF滤波级、从RF到IF的降频、以及IF滤波级，后面是到基带的降频。这样的部件及其对所接收的信号版本的操作将为本领域的技术人员所理解并且不被进一步详细讨论。
信号检测块12经由第一RF/IF级81和接收器前端10接收来自第一天线41的第一输入r1(k)并且经由第二RF/IF级82和接收器前端10接收来自第二天线42的第二输入r2(k)。每个输入r1(k)和r2(k)在这里被示为时间索引k的函数。信号检测块12对输入进行操作以产生单个输出y(k)，以用于后级的信号处理(例如解调、去交织以及信道解码)。在此注意，信号检测可以涵盖本领域已知的均衡技术。
在信号检测块12中实施的功能可以实施例如基于最小均方误差(MMSE)准则、最小平方(LS)准则、迫零(ZF)准则、最大比合并(MRC)准则、最大似然(ML)准则或最大后验概率(MAP)准则的信号处理算法。合适的接收分集处理方案的细节将为本领域的技术人员所已知，并且同样在这里不被进一步详细讨论。
图3是扩展到M维接收分集方案的示例无线接收器的更一般框图，其中M可为大于二。所用的天线的数量(以及因此传播信道的数量)被称为接收器的“维度”。
类似于图2但扩展到M个传播信道，接收器包括分别耦合到每个天线41...4M的RF及IF级81...8M、耦合到每个RF/IF级81...8M的接收器前端10、以及信号检测块12，该信号检测块12被布置成接收来自接收器前端10的分别对应于每个天线41...4M及其相关联的RF/IF级81...8M的输入r1(k)...rM(k)。从天线41...4M到信号检测块12的每个路线定义对应于相应传播信道1...M(至少针对单个发射天线的情况)的相应接收器支路1...M。再次注意，如在图2的示例中那样，实际中信号检测块12的功能优选地以软件来实施。
在操作中，每个接收天线41...4M经由不同的相应传播信道接收不同的相应信号版本。再次，信号的每个版本都包含相同的信息，但将具有不同的功率电平、振幅和相位失真，热噪声和干扰级以及其它信道特性。从每个天线41...4M接收的版本被传送到相应RF/IF级81...8M的输入并且每个RF/IF级81...8M的输出被传送到接收器前端10。信号检测块12经由相应的RF/IF级81...8N和接收器前端10接收来自天线41...4M的输入r1(k)...rM(k)，并且产生单个输出y(k)以用于后级的接收器信号处理功能。
同样，信号检测块实施例如基于最小均方误差(MMSE)准则、最小平方(LS)准则、迫零(ZF)准则、最大比合并(MRC)准则、最大似然(ML)准则或最大后验概率(MAP)准则的信号处理算法。
图4是示出根据本发明实施例的适于分集选择的接收器(诸如图2或3的接收器)示例的示意性框图。接收器具有用于通过M个可能的相应传播信道接收信号的M个天线，从M个可能的相应传播信道中选择N个以实际用于产生组合的输出y(k)，其中N小于或等于M。即，M-N信道被丢弃并且从未被供应到信号检测块。
类似于图2或3，接收器包括分别耦合到每个天线41...4M的RF及IF级81...8M、以及耦合到每个RF/IF级81...8M的接收器前端10。然而，代替直接输入到信号检测块12，来自前端10的对应于M个相应传播信道的每个输入r1(k)...rM(k)被输入到分集信号选择块20以及还输入到参数估计块18，这两个块18和20也形成接收器的一部分。信号检测块12和分集信号选择块20被布置成从参数估计块18接收关于维度N的决策。信号检测块12被布置成接收来自分集信号选择块20的N个输入r1’(k)...rN’(k)，这些输入仅仅是来自前端10的M个可能输入r1(k)...rM(k)的所选子集N。无关输入被丢弃。
在操作中，每个接收天线41...4M经由不同的相应传播信道接收不同的相应信号版本。从每个天线41...4M接收的版本被传送到相应RF/IF级81...8N的输入并且每个RF/IF级81...8M的输出被传送到接收器前端10。参数估计块18和分集信号选择块20两者经由相应的RF/IF级81...8M和接收器前端10接收来自天线41...4M的输入r1(k)...rM(k)。参数估计块18估计信道的参数并且基于那些参数向分集信号选择块20输出关于在分集方案中要使用哪些传播信道的决策。响应于来自参数估计块的决策，分集信号选择块20经由相应的RF/IF级81...8N和接收器前端10把N个输入r1’(k)...rN’(k)从天线41...4N传送到信号检测块12，这些输入是M个可能输入r1(k)...rM(k)中的N个。信号检测块12仅处理N个选择的输入r1’(k)...rN’(k)，如关于图2或3所讨论的。天线的数量M可为从2向上的任何数量，并且选择的维度N可为从1直到M且包括M的任何数量。
当然注意，在其中N被选择为1(即所有其它输入被丢弃)的情况下，信号检测块实际上不执行任何分集处理，而是代替地基于选择的检测准则对所选择的输入r’(k)执行单信道处理，并且生成输出y(k)到后续的接收器处理功能。
如下面讨论的，与信号检测块12一样，参数估计块18和分集信号选择块20以在被编程为软调制解调器的处理器上执行的软件来实施，在这种情况下这些“块”是有点示意性的并且表示由软件执行的功能。
下面描述用于确定参数估计块18中的特定维度N的接收器分集处理的示例技术。
为了接收天线之间的充分空间隔离(相对于无线电传输的载波波长)，在不同天线处接收的信号版本由不相关的信道(即，具有独立衰落抽头权重的信道脉冲响应)表征。如果在不同天线处接收的信号由不相关的信道表征，则这个系统实现分集增益，这可以被采用来改进接收器的误差性能。对于分集信道之间的相关性的增加而言，分集增益和对应的性能优势降低。
本文讨论的自适应接收器结构(基于信道条件)动态地选择以执行依赖于所有可用接收分集信号或依赖于可用接收分集信号的子集的信号检测--下至可能使用单个接收信号来执行信号检测，在这种情况下接收器处理不采用天线分集。执行信号检测的接收器处理功能的维度和成本是基于特定信道参数的估计来选择的，优选地：
-一个或多个接收分集支路上的信号骚扰功率比的估计(这在蜂窝系统中可从小区几何形状的估计得到)-如例如在我们的申请号....(Page White与Farrer Ref 316036GB)中所描述的；
-分集信道之间的相关性的估计；以及
-不同分集支路上的骚扰相关性的估计。
术语‘信道’用来表示建模从发射器到接收器的通信的系统部分(其往往包括发射器和接收器链的部分--例如发射滤波器和接收滤波器和前端)。术语‘支路’在这里用来表示与M个接收天线之一有关的接收器链。
在以下示例中，所估计的信号骚扰比(SDR)用来识别特定维度的选择是应当由不同分集信道之间的估计相关性(在高SDR下)还是由不同分集支路上的骚扰的估计相关性(在低SDR下)驱动。所估计的SDR可以用来设定分集信道之间的相关性的阈值以及分集支路上的骚扰的相关性的阈值的不同值。
现在关于图5描述示例，图5是示出用于确定在接收分集方案中是否应当一起使用两个天线及其相关联的信道/支路的过程的流程图。该过程是基于这样的思想：两个信道/支路之间的接收分集的使用提供值得的性能优势，如果：
(a)传播信道之间的相关性低；或者
(b)传播信道之间的相关性高，但是每个信道上的SDR低；或者
每个支路上的骚扰之间的相关性高，但是每个信道上的SDR高；
但在其它情况下性能优势却未胜过由分集引起的增加的计算成本和功耗。
可替换的实施例可以使用其中可以考虑到这两个相关性的中等SDR区域。
在步骤100，参数估计块18测量两个信道中的每一个的信号骚扰比(SDR)。“骚扰”是在这里用来指代噪声或干扰且优选地是噪声与干扰两者之和的一般术语。在步骤102，参数估计块18确定每个信道上的SDR是否在特定阈值thSDR之上。所选择的实际阈值是设计选择的问题，并且可以根据所讨论的特定应用或情形进行校准。
如果任一信道上的SDR很高，即大于thSDR，则确定维度的选择应当主要由两个信道之间的估计相关性来驱动。因而，在步骤104，参数估计块18估计两个信道之间的相关性。用于计算两个信道之间的统计相关性的技术在本领域中是已知的。这可以基于抽头延迟线滤波器的抽头权重，由此抽头权重代表信道脉冲响应h(k)。计算相关性于是可以包括取两个信道的抽头权重的协方差，除以每个信道的抽头权重的标准偏差的乘积。这产生对于完全相关信道为1、对于完全独立信道为0以及对于中间相关度为其间某处的结果(或相关系数)。
在步骤106，参数估计块18确定两个信道之间的相关性是否在特定阈值thch-cor之上。所选择的实际阈值是设计选择的问题，并且可根据所讨论的特定应用或情形进行校准。如果两个传播信道之间的相关性足够低，即小于thch-cor，则系统将显著受益于由那两个信道的组合所引起的分集增益。参数估计块18因而在步骤108确定：这些信道可以被组合。在其中M＝2的情况下，在步骤108，参数估计块18选择分别来自两个接收天线41和42的电路支路的两个输入r1(k)和r2(k)以输入到信号检测块12。
如果另一方面信道之间的相关性太高而不能提供显著的分集增益，即大于thch-cor，则不组合这些信道。参数估计块18因而在步骤110确定不应当组合这些信道。在其中M＝2的情况下，在步骤110，参数估计块18选择输入r1(k)或r2(k)中的仅一个以输入到信号检测块12(优选地选择最高SDR信道)。
然而，如果这两个信道上的SDR在步骤102被确定为足够低，即小于thSDR，则过程进行到步骤112，其中参数估计块18估计每个分集支路上的骚扰之间的统计相关性。该相关性可被计算为两个支路上的骚扰的协方差除以每个支路上的骚扰的标准偏差的乘积。在步骤114，参数估计块18确定骚扰相关性是否在特定阈值thSDR-cor之下。同样，所选择的实际阈值是设计选择的问题，并且可根据所讨论的特定应用或情形进行校准。如果两个支路的骚扰之间的相关性足够低，即小于thSDR-cor，则系统将显著受益于由那两个支路的组合所引起的分集增益。参数估计块18然后在步骤116确定应当组合这些信道。在其中M＝2的情况下，在步骤116，参数估计块18选择分别来自两个接收天线41和42的电路支路的两个输入r1(k)和r2(k)以输入到信号检测块12。但如果骚扰相关性太高，即大于thSDR-cor，则系统将不显著受益于功率增益并且参数估计块18在步骤118确定不应当组合这两个信道。在其中M＝2的情况下，在步骤110，参数估计块18选择输入r1(k)或r2(k)中的仅一个以输入到信号检测块12(优选地选择最高SDR信道)。
注意，其中所说的‘显著受益’，其意思是该受益被认为胜过或至少补偿由分集方案所引起的增加的计算成本和功耗。这种评价对设计者而言是主观的并且取决于可用的资源。
而且，注意上面的过程仅仅是作为示例。如已经提及的，不同的版本可以利用其中考虑到这两种相关性的中等SDR区域。
而且，代替如图5中的逐步过程，参数估计块18可以在做出决策之前估计所有相关参数，诸如信道相关性、SDR以及骚扰相关性，然后计算作为用于决策过程的所有那些参数的函数的结果q，例如：
q＝f1(信道相关性i，j)+f2(SDRi，SDRj)+f3(骚扰相关性i，j)
然后如果q在特定阈值thq之下，则参数估计块18确定可以组合两个信道i和j以提供胜过其组合的计算成本和功耗的显著性能优势，并且如果q在thq之上，则参数估计块18确定不应当组合信道i和j。函数f1、f2、f3和阈值是设计选择的问题并且可以被校准到所讨论的特定应用或情形。
为把该过程扩展到三个天线41、42和43以及其对应的传播信道，上面描述的双信道过程可用来将来自第一天线41的第一信道与来自第二天线42的第二信道进行比较并且将第一信道与来自第三天线43的第三信道进行比较，或者使用多维(矩阵)处理办法。例如，参数估计块18可以比较来自天线41和43的信道并且基于图5的决策过程来确定在接收分集方案中信道41和43适合于组合。参数估计块18然后也可比较来自天线41和42的信道并且基于图5的决策过程来确定第一和第二信道不适合于组合。参数估计块18然后将控制分集信号选择块20以仅传送r1(k)和r3(k)到信号检测块12以供处理。对于M＞2，相关性决策可以基于多维处理(多维相关性矩阵的子矩阵)。
然而，在不同信道条件下，参数估计块可能确定邻近天线适合于一起用于接收分集，在这种情况下其将控制分集信号选择块以传送所有三个输入r1(k)、r2(k)和r3(k)到信号检测块12以供处理。然后再次，在其它信道条件下，参数估计块18可能确定使用任何分集都没有显著受益，在这种情况下其将仅选择一个传播信道(优选地选择最佳质量信道)。
注意，是否可以在分集处理中有用地组合两个信道主要与对应天线的物理隔离(以及与信道条件)有关。因此如果已经确定不应当组合来自天线41和42的第一和第二信道，则来自天线42和43的第二和第三信道的组合不大可能会产生比来自天线41和43的第一和第三天线的组合更好的结果(假设第二天线42空间上位于第一和第三天线41和43之间)。因此，参数估计块18可以优选地不比较来自天线42和43的第二和第三信道，不过不排除这种可能性。
在排成从41到44的一行的四个天线的情况下，参数估计块18可确定第一和第四天线充分隔离以供一起使用但是第一和第二天线隔离不足以供一起使用。基于此，可假设第三和第四天线隔离不足以供一起使用。参数估计块18然后将控制分集信号选择块20以仅传送两个输入r1(k)和r4(k)到信号检测块12进行组合。然而，在不同的信道条件下，参数估计块可能确定任何两个邻近天线被充分隔开以一起用于接收分集，在这种情况下其将控制分集信号选择块以传送所有四个输入r1(k)、r2(k)、r3(k)和r4(k)到信号检测块12进行组合。然后再次，在其它信道条件下，参数估计块18可能确定使用任何分集都没有显著受益，在这种情况下其将仅选择一个传播信道(优选地选择最佳质量信道)。
在排成从41到45的一行的五个天线的情况下，参数估计块18可确定第一和第五天线充分隔离以供一起使用、第一和第三天线充分隔离以供一起使用，但是第一和第二天线隔离不足以供一起使用。基于此，可假设第三和第五天线充分隔离，并且第四和第五天线未充分隔离。但是在不同的信道条件下，其可以确定所有五个信道可以被组合或者应当仅组合第一和第五信道或者应当仅使用一个信道。
为把该过程扩展到其中M＞2且1≤N≤M的一般情况，再次如上面描述的双信道过程可用来比较来自M个天线的阵列的各对信道。例如通过比较第一信道与第M信道、然后比较第一信道与第(M/2)信道、然后比较第一信道与第(M/4)信道等等，优选地按照对应天线的空间隔离减小的次序进行信道之间的比较。不一定需要比较天线的所有可能排列，不过不排除这种可能性。
如已经提及的，参数估计块18、分集信号选择块20和信号检测块12的功能优选地以由被编程为软件调制解调器或“软调制解调器”的处理器所执行的软件来实施。软件调制解调器背后的原理是在通用可编程可重配置处理器诸如处理器34而不是专用硬件中执行无线通信所需的信号处理的很大一部分。优选地，软件调制解调器是软基带调制解调器。即在接收侧，从接收RF信号直到且包括下混频至基带的所有无线电功能性都在专用硬件中实施，但是基带域中的所有功能性都以由处理器执行的软件来实施。除了所描述的参数估计和分集选择之外，软件调制解调器也可处理诸如调制及解调、信道编码及解码、信道估计、均衡、RAKE接收器算法、MIMO算法、语音编解码器、小区测量以及功率控制之类的功能。
本发明对于接收器的软件实施而言尤其有吸引力，其中可以支持不同信号处理算法的使用而不要求额外硬件的成本。对于无线蜂窝终端，所提出的方法具有提供操作条件中减小的计算复杂度和功耗的优势，其中与全分集接收器相比使用可用分集信号的子集的接收器处理可以获得类似的性能。用于实施本发明的优选芯片是根据商标由Icera出售的。
要明白，上面的实施例仅作为示例进行描述。在其它实施例中，也可以使接收器的维度基于指示信道条件的其它信道参数。可使用任何数量的天线，并且天线不需要以任何特定的空间布置来放置。而且，本发明的概念可以应用于其它形式的接收分集，诸如极化分集。本发明可以使用除了Icera 8020软调制解调器之外的其它平台来实施。接收器可以是接收从基站发射的信号的移动终端、接收由移动站发射的信号的基站、或者任何其它类型的无线系统(蜂窝或非蜂窝)的一部分。其它应用和配置对于本领域的技术人员是显而易见的。本发明的范围不受所描述的实施例限制而是仅由所附权利要求来限制。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种用于接收由发射器发射的信号的无线接收器，所述接收器包括：
多个天线，每个天线用于经由对应于相应分集信道的不同的传播信道接收信号的版本，并且在相应的输入处提供该版本；
信号处理装置，被配置成操作供应数量的所述输入的分集处理以用于执行所述信号的检测；
信道参数估计装置，被配置成估计关于不同分集信道的指示信道条件的一个或多个信道参数，其中所述信道参数包括以下中的至少一个：i)至少一对分集信道之间的相关性，和ii)至少一对相关联的分集支路之间的骚扰相关性；以及
选择装置，被配置成依据关于所述分集信道的指示信道条件的一个或多个信道参数来仅选择所述输入的子集以实施特定维度的接收器分集处理。
2.根据权利要求1的接收器，其中所述信道参数估计装置被配置成估计所述信道中的每一个的信号骚扰比。
3.根据权利要求1或2的接收器，其中所述一个或多个信道参数包括至少一对分集信道之间的所述相关性。
4.根据权利要求1的接收器，其中所述一个或多个信道参数包括至少一对分集支路之间的所述骚扰相关性。
5.根据权利要求2的接收器，包括用于将信号骚扰比与阈值进行比较的装置。
6.根据权利要求5的接收器，其中如果信号骚扰比大于第一阈值，则选择装置基于至少一对分集信道之间的相关性来选择输入的子集。
7.根据权利要求5的接收器，其中如果信号骚扰比小于第二阈值，则选择装置基于至少一对分集支路之间的骚扰相关性来选择输入的子集。
8.根据权利要求6的接收器，其中选择装置被配置成确定输入的分集信道之间的相关性是否在阈值之上，并且如果否，则选择所述输入。
9.根据权利要求7的接收器，其中选择装置被配置成确定骚扰相关性是否在阈值之上，并且如果否，则选择所述输入。
10.根据权利要求1-4中任一项的接收器，其中选择装置被配置成计算作为所述信道参数的函数的结果，并且依据所述结果与阈值的比较来选择输入的所述子集。
11.根据任一前述权利要求的接收器，其中接收器包括处理器和存储器，并且所述选择装置、所述估计装置和所述组合装置均包括存储在所述存储器中以供处理器执行的代码序列。
12.根据任一前述权利要求的接收器，其中处理器被编程为软调制解调器。
13.根据权利要求9的接收器，其中所述函数中的信道参数是所述信道中的每一个的信号骚扰比；
一对信道之间的相关性；以及
一对分集支路上的骚扰之间的相关性。
14.一种处理经由无线网络发射的信号的方法，所述方法包括：
在多个天线中的每一个处经由对应于相应分集信道的不同的传播信道接收信号的版本并且在相应的输入处提供该版本；
操作供应数量的输入的分集处理以用于执行所述信号的检测；
估计关于不同分集信道的指示信道条件的一个或多个信道参数；其中所述信道参数包括以下中的至少一个：i)至少一对分集信道之间的相关性，和ii)至少一对相关联的分集支路之间的骚扰相关性；以及
依据关于所述分集信道的指示信道条件的一个或多个信道参数，仅选择所述输入的子集以实施特定维度的接收器分集处理。
15.根据权利要求14的方法，包括以下步骤：估计所述信道中的每一个的信号骚扰比以及将信号骚扰比与阈值进行比较。
16.根据权利要求15的方法，包括以下步骤：如果信号骚扰比超过阈值则使用至少一对分集信道之间的所述信道相关性来确定是否供应输入进行分集处理。
17.根据权利要求15的方法，包括以下步骤：如果信号骚扰比小于所述阈值则使用至少一对分集支路中的每一个上的骚扰之间的所述骚扰相关性来确定是否选择输入进行分集处理。
18.根据权利要求16或17的方法，其中确定相关性或骚扰相关性的步骤基于多维处理。
19.一种计算机程序产品，包括：
被配置成操作对应于不同分集信道的供应数量的输入的分集处理以用于执行在所述输入处被作为版本接收的所述信号的检测的程序代码装置；
用于估计关于已经通过其传输所述版本的分集信道的指示信道条件的一个或多个信道参数的程序代码装置，其中所述信道参数包括以下中的至少一个：i)至少一对分集信道之间的相关性，和ii)至少一对相关联的分集支路之间的骚扰相关性；以及
用于依据关于所述分集信道的指示信道条件的一个或多个信道参数来仅选择所述输入的输入子集以实施特定维度的接收器分集处理的程序代码装置。
20.一种在无线通信系统中接收信号的方法，包括：
经由对应于相应分集信道的多个不同的传播信道接收信号的不同版本并且产生多个相应的输入；
将供应数量的所述输入用于分集处理以执行所述信号的检测；
估计关于不同分集信道的指示信道条件的一个或多个信道参数，其中所述信道参数包括以下中的至少一个：i)至少一对分集信道之间的相关性，和ii)至少一对分集支路之间的骚扰相关性；以及
依据所述一个或多个信道参数，选择性地防止所述输入中的一个或多个被供应用于所述分集处理步骤。
21.一种具有无线接收器的移动终端，包括：
多个天线，每个天线用于经由对应于相应分集信道的不同的传播信道接收信号的版本并且在相应的输入处提供该版本；
信号处理装置，被配置成操作供应数量的所述输入的分集处理以用于所述信号的检测；
信道参数估计装置，被配置成估计关于不同分集信道的指示信道条件的一个或多个信道参数，其中所述信道参数包括以下中的至少一个：i)至少一对分集信道之间的相关性，和ii)至少一对分集支路之间的骚扰相关性；以及
选择装置，被配置成依据关于所述分集信道的指示信道条件的一个或多个信道参数来仅选择所述输入的子集以实施特定维度的接收分集处理。
22.一种用于检测经由多个不同的传播信道在无线接收器处接收的信号的计算机程序产品，所述程序包括代码，所述代码在由处理器执行时执行以下步骤：
将来自对应于相应分集信道的所述多个传播信道的供应数量的输入用于分集处理以执行所述信号的检测；
估计关于不同分集信道的指示信道条件的一个或多个信道参数，其中所述信道参数包括以下中的至少一个：i)至少一对分集信道之间的相关性，和ii)至少一对分集支路之间的骚扰相关性；以及
依据关于所述分集信道的指示信道条件的一个或多个信道参数，选择性地防止所述输入中的一个或多个被供应用于所述分集处理步骤。
23.一种无线蜂窝通信系统，包括：
多个基站；以及
多个移动终端；
多个天线，每个天线用于经由对应于相应分集信道的不同的传播信道接收信号的版本并且在相应的输入处提供该版本；
信号处理装置，被配置成操作供应数量的所述输入的分集处理以用于所述信号的检测；
信道参数估计装置，被配置成估计不同分集信道的一个或多个信道参数，其中所述信道参数包括以下中的至少一个：i)至少一对分集信道之间的相关性，和ii)至少一对相关联的分集支路之间的骚扰相关性；以及
选择装置，被配置成依据关于所述分集信道的指示信道条件的一个或多个信道参数来仅选择所述输入的子集以实施特定维度的接收分集处理。
24.一种无线接收器，包括：
多个天线，每个天线用于经由对应于相应分集信道的不同的相应传播信道接收信号并且提供相应输入；
信号处理装置，被配置成操作供应数量的所述输入的分集处理以用于所述信号的检测；以及
选择装置，被配置成通过如下方式来仅选择所述输入的子集以实施特定维度的接收分集处理：确定一对所述信道之间的相关性是否低于阈值，并且如果是，则选择对应于所述信道对的输入以供应到组合装置，而如果否，则依据一个或多个其它信道参数选择性地防止对应于所述信道对的所述输入被供应到分集处理装置。

Claims (24)

1.一种用于接收由发射器发射的信号的无线接收器，所述接收器包括：
多个天线，每个天线用于经由不同的传播信道接收信号的版本并且在相应的输入处提供该版本；
信号处理装置，被配置成操作供应数量的所述输入的分集处理以用于执行所述信号的检测；
信道参数估计装置，被配置成估计关于传播信道的一个或多个信道参数；以及
选择装置，被配置成依据关于所述传播信道的指示信道条件的一个或多个信道参数来仅选择所述输入的子集以实施特定维度的接收器分集处理。
2.根据权利要求1的接收器，其中所述信道参数估计装置被配置成估计所述信道中的每一个的信号骚扰比。
3.根据权利要求1或2的接收器，其中所述信道参数估计装置被配置成确定至少一对分集信道之间的相关性。
4.根据权利要求1的接收器，其中所述信道参数估计装置被配置成确定至少一对分集支路之间的骚扰相关性。
5.根据权利要求2的接收器，包括用于将信号骚扰比与阈值进行比较的装置。
6.根据权利要求5的接收器，其中如果信号骚扰比大于第一阈值，则选择装置基于至少一对分集信道之间的相关性来选择输入的子集。
7.根据权利要求5的接收器，其中如果信号骚扰比小于第二阈值，则选择装置基于至少一对分集支路之间的骚扰相关性来选择输入的子集。
8.根据权利要求6的接收器，其中选择装置被配置成确定输入的分集信道之间的相关性是否在阈值之上，并且如果否，则选择所述输入。
9.根据权利要求7的接收器，其中选择装置被配置成确定骚扰相关性是否在阈值之上，并且如果否，则选择所述输入。
10.根据权利要求1-4中任一项的接收器，其中选择装置被配置成计算作为所述信道参数的函数的结果，并且依据所述结果与阈值的比较来选择输入的所述子集。
11.根据任一前述权利要求的接收器，其中接收器包括处理器和存储器，并且所述选择装置、所述估计装置和所述组合装置均包括存储在所述存储器中以供处理器执行的代码序列。
12.根据任一前述权利要求的接收器，其中处理器被编程为软调制解调器。
13.根据权利要求9的接收器，其中所述函数中的信道参数是所述信道中的每一个的信号骚扰比；
一对信道之间的相关性；以及
一对分集支路上的骚扰之间的相关性。
14.一种处理经由无线网络发射的信号的方法，所述方法包括：
在多个天线中的每一个处经由不同的传播信道接收信号的版本并且在相应的输入处提供该版本；
操作供应数量的输入的分集处理以用于执行所述信号的检测；
估计关于传播信道的一个或多个信道参数；以及
依据关于所述传播信道的指示信道条件的一个或多个信道参数，仅选择所述输入的子集以实施特定维度的接收器分集处理。
15.根据权利要求14的方法，包括以下步骤：估计所述信道中的每一个的信号骚扰比以及将信号骚扰比与阈值进行比较。
16.根据权利要求15的方法，包括以下步骤：确定至少一对分集信道之间的相关性并且如果信号骚扰比超过阈值则使用所述信道相关性来确定是否供应输入进行分集处理。
17.根据权利要求15的方法，包括以下步骤：确定至少一对分集支路中的每一个上的骚扰之间的骚扰相关性并且如果信号骚扰比小于所述阈值则使用所述骚扰相关性来确定是否选择输入进行分集处理。
18.根据权利要求16或17的方法，其中确定相关性或骚扰相关性的步骤基于多维处理。
19.一种计算机程序产品，包括：
被配置成操作供应数量的输入的分集处理以用于执行在所述输入处被作为版本接收的所述信号的检测的程序代码装置；
用于估计关于已经通过其传输所述版本的传播信道的一个或多个信道参数的程序代码装置；以及
用于依据关于所述传播信道的指示信道条件的一个或多个信道参数来仅选择所述输入的输入子集以实施特定维度的接收器分集处理的程序代码装置。
20.一种在无线通信系统中接收信号的方法，包括：
经由多个不同的传播信道接收信号的不同版本并且产生多个相应的输入；
将供应数量的所述输入用于分集处理以执行所述信号的检测；
估计关于所述传播信道的指示信道条件的一个或多个信道参数；以及
依据所述一个或多个信道参数，选择性地防止所述输入中的一个或多个被供应用于所述分集处理步骤。
21.一种具有无线接收器的移动终端，包括：
多个天线，每个天线用于经由不同的传播信道接收信号的版本并且在相应的输入处提供该版本；
信号处理装置，被配置成操作供应数量的所述输入的分集处理以用于所述信号的检测；
信道参数估计装置，被配置成估计关于传播信道的一个或多个信道参数；以及
选择装置，被配置成依据关于所述传播信道的指示信道条件的一个或多个信道参数来仅选择所述输入的子集以实施特定维度的接收分集处理。
22.一种用于检测经由多个不同的传播信道在无线接收器处接收的信号的计算机程序产品，所述程序包括代码，所述代码在由处理器执行时执行以下步骤：
将来自所述多个传播信道的供应数量的输入用于分集处理以执行所述信号的检测；
估计关于所述传播信道的指示信道条件的一个或多个信道参数；以及
依据关于所述传播信道的指示信道条件的一个或多个信道参数，选择性地防止所述输入中的一个或多个被供应用于所述分集处理步骤。
23.一种无线蜂窝通信系统，包括：
多个基站；以及
多个移动终端；
多个天线，每个天线用于经由不同的传播信道接收信号的版本并且在相应的输入处提供该版本；
信号处理装置，被配置成操作供应数量的所述输入的分集处理以用于所述信号的检测；
信道参数估计装置，被配置成估计关于传播信道的一个或多个信道参数；以及
选择装置，被配置成依据关于所述传播信道的指示信道条件的一个或多个信道参数来仅选择所述输入的子集以实施特定维度的接收分集处理。
24.一种无线接收器，包括：
多个天线，每个天线用于经由不同的相应传播信道接收信号并且提供相应输入；
信号处理装置，被配置成操作供应数量的所述输入的分集处理以用于所述信号的检测；以及
选择装置，被配置成通过如下方式来仅选择所述输入的子集以实施特定维度的接收分集处理：确定一对所述信道之间的相关性是否大于阈值，并且如果是，则选择对应于所述信道对的输入以供应到组合装置，而如果否，则依据一个或多个其它信道参数选择性地防止对应于所述信道对的所述输入被供应到分集处理装置。
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