CN103039015A - 多路径无线电系统 - Google Patents

Abstract

呈现了具有天线信号合并器的MIMO无线电装置的系统和方法。在一个实施例中介绍了在多路径环境中使用的（MIMO）无线电系统。所述系统包括多个天线子系统，每个子系统包括两个或更多天线以及被配置为把经由所述两个或更多天线接收的信号按比例合并的合并器。所述系统进一步包括用于所述多个天线子系统的每一个的无线电装置，被配置为解调所合并的信号，以及MIMO处理器，被配置为从所解调的信号产生单一数据流。

Description

多路径无线电系统

技术领域

本发明一般地涉及在多路径环境中使用的无线电系统以及涉及MIMO天线系统。

背景技术

无线通信系统能够促进固定的或可变的网络基础设施中多个顾客或站点之间的双向通信。这些无线通信系统提供这些站点与其相应基站或接入点之间的通信通道，以便使站点的单位终端用户与固定的网络基础设施（通常为有线系统）连接。对于某些类型的无线通信系统已经采用和提出了若干标准。例如，IEEE 802.11标准定义了无线通信系统的某些操作方面，正如所提出的IEEE 802.16标准所定义。

发明内容

在多路径环境中，比如室内，根据接收机和/或发射机的位置，无线电系统的性能特征可能引人注目地变化。本文介绍的系统和方法减少了多路径环境中所述接收机和/或发射机的性能下降。

在一个实施例中提供了在多路径环境中使用的多入多出（MIMO）无线电系统。所述系统包括多个天线子系统。每个子系统包括两个或更多天线以及被配置为把经由所述两个或更多天线接收的信号按比例合并的合并器。所述系统也包括用于所述多个天线子系统的每一个的无线电装置，被配置为解调所合并的信号，以及MIMO处理器，被配置为从所解调的信号产生单一数据流。

在另一个实施例中提供了在多路径环境中使用的多入多出（MIMO）无线电系统。所述系统包括多个天线子系统。每个子系统包括两个或更多天线、改变经由所述两个或更多天线之一接收的信号的增益的控制器以及被配置为把经由所述两个或更多天线接收的信号按比例合并的合并器。所述系统进一步包括用于所述多个天线子系统的每一个的无线电装置，被配置为解调所合并的信号，MIMO处理器，被配置为从所解调的信号产生单一数据流，以及处理器。所述处理器被配置为根据来自所述MIMO处理器的处理后信号确定质量度量以及至少部分地根据所述质量度量修改所述比例。

在另一个实施例中提供了操作在多路径环境中使用的多入多出（MIMO）无线电系统的方法。所述MIMO无线电系统包括第一组天线，连接到第一合并器，该第一合并器连接到第一无线电装置；第二组天线，连接到第二合并器，该第二合并器连接到第二无线电装置；以及MIMO处理器，用于处理来自所述第一和第二无线电装置的信号。所述方法包括经由所述第一组天线接收信号，使用第一比例把来自所述第一组天线的信号合并为第一合并的信号，解调所述第一合并的信号，经由所述第二组天线接收信号，使用第二比例把来自所述第二组天线的信号合并为第二合并的信号，解调所述第二合并的信号，以及把所解调的信号处理为单一数据流。

附图说明

本发明的若干方面、优点和细节，既包括其结构也包括其操作，都可以通过研究附图部分地收集，其中相同的附图标记是指相同的部件。这些附图不一定按比例，但是强调重于展示本发明的原理。

图1是无线网络的功能框图；

图2是无线通信设备实例的功能框图；

图3是无线通信设备实施例的功能框图；

图4是图3中天线系统的天线子系统实施例的功能框图；

图5是图3中天线系统的天线子系统实施例的功能框图。

具体实施方式

本文公开的某些实施例提供了MIMO无线电系统中信号合并器的方法和系统。阅读本说明书后，如何在多个替代实施例和替代应用中实施本发明将变得显而易见。不过，尽管本文将介绍本发明的多个实施例，但是应当理解，这些实施例仅仅作为举例呈现，而不是限制。因此，多个替代实施例的这种详细说明不应当解释为限制本发明在附带的权利要求中所阐述的范围或广度。

图1是无线网络的框图。该网络包括无线接入点（AP）110。无线接入点可以是例如无线路由器、蜂窝电话基站或其他类型的无线通信设备。接入点110典型情况下与回程连接通信。例如，它可以与数字用户线路（DSL）通信。接入点可以包括多于一个无线发射机和多于一个无线接收机。一般来说，接入点具有与多于一个其他设备通信的能力。接入点110可以采用全方位天线、定向天线或者可配置的天线系统比如方向灵活的天线。

在一个实施例中，接入点110包括可配置的天线系统，可以选择地将其配置为创建不同的天线增益模式（天线模式）和/或极化。例如，可配置的天线系统可以包括若干天线，能够将这些天线配置为对于接入点的无线电发射机和接收机的每一个具有离散数量的天线模式。作为替代，可配置的天线系统能够被配置为以不同的极化方向发射和/或接收。在一个实施例中，可配置的天线系统对于接入点的无线电发射机和接收机的每一个能够被配置为具有离散数量的天线模式以及不同的极化方向。天线配置可以包括天线增益模式和极化。在一个实施例中，可配置的天线系统包括一个或多个定向天线系统，其允许接入点对无线电发射机和接收机的每一个以多于一个方向或模式定向或操纵天线系统的增益（对于发射和接收双方）。这样的类型的天线系统有时被称为方向灵活的天线。作为替代，接入点可以包括与单定向天线系统通信的单无线电收发机。

无线网络还包括相关联的客户机或站点（STA）120A-D。为了易于说明图1仅仅描绘了四个站点。不过，可以使用更多或更少的站点。站点120A-D的每一个包括一个或多个天线，经由通信链接125a-d，与接入点110之间发射或接收无线信号。尽管每个通信链接都被描绘为单线，但是应当理解，这些链接能够包括多个信号通道、多个频率，并且能够使用多个无线电装置实施。站点120A-D可以采用全方位天线、方向电线或可配置的天线系统比如方向灵活的天线。本文介绍的系统和方法可以应用到接入点110和站点120A-D。

本文介绍的系统和方法可以应用到在任何一个时段期间，接入点110能够或者发送无线信号或者接收无线信号的系统。不过，所述系统和方法也能够应用到允许接入点110和/或站点120A-D同时发送和接收无线信号的系统。例如，本文介绍的系统和方法能够应用到具有多个同时发送和接收路径的系统。例如，所述系统和方法能够应用到MIMO（多入多出）系统。MIMO系统使用组合信号的多路传输和其他技术增加无线带宽和范围。在一个实施例中，MIMO系统在两个或多个天线上将信息发出，并且也经由多个天线接收该信息。MIMO系统使用附加通路发射更多的信息，然后在接收端将该信号重新组合。

图2是无线通信设备200的实例功能框图，它能够被用作接入点（图1中的110）和/或站点（图1中的120A-D）。例如，无线设备可以是无线路由器、固定的或移动的接入点、客户机或站点设备或者其他类型的无线通信设备。通信设备200包括可配置的天线系统202，它与无线电系统204通信。控制线206可通信地将天线系统连接到无线电系统，以提供用于控制信号的路径。发射和接收线208连接天线系统和无线电系统，用于到达和来自其他无线设备的发射的和接收的信号的传输。

可配置的天线系统202可以选择地被配置为创建不同的天线配置，包括增益模式和/或极化。例如，可配置的天线系统可以包括若干天线，这些天线能够被配置为具有离散数量的天线模式。在一个实施例中，可配置的天线系统202包括一个或多个定向天线，它们允许该天线系统以多于一个方向或模式，管理或操纵天线系统的增益（对于发射和接收双方）。作为替代，天线系统202可以是多个可切换的全方位天线，能够选择地连接到无线电系统204的发射和接收连接线路208。

无线电系统204包括无线电发射机/接收机210，它与无线电控制器212通信。本文介绍的无线电发射机/接收机210和无线电控制器212的功能和系统也统称为无线电子系统222。无线电装置产生由天线系统202发射的无线电信号并从天线系统202接收无线电信号。在一个实施例中，无线电系统204将接收的无线电信号转换为被传送到无线电控制器212的数字信号。

无线电控制器212可以实现无线电系统的某些或全部的媒体存取控制（MAC）功能。一般来说，MAC功能用于在向和从通信设备传输时分配一个或多个物理信道上的可用带宽。MAC功能可以在各种服务之间分配可用带宽，取决于由其服务质量（QoS）需求所释加的优先级和规则。此外，MAC功能用于在更高层比如TCP/IP与物理层比如物理信道之间传输数据。不过，本文介绍的若干功能与特定功能块的相关联仅仅是为了易于说明。各种功能可以在若干块当中移动、横跨若干块共享并以多种方式分组。

中央处理单元（CPU）214与无线电控制器212通信。CPU 214可以与无线电控制器共享某些MAC功能。此外，CPU 214执行更高级别的功能，一般指数据通信量控制并由数据通信量控制模块215表示。数据通信量控制可以包括例如与回程连接比如DSL连接上数据通信量相关联的路由，以及/或者TCP/IP路由。

在一个实施例中，CPU或处理器214在多个配置中为具有第一可配置天线系统的多个无线电装置的第一个确定无线通信设备与多个站点之间连接的多个发射和接收信号的质量度量。该处理器在多个配置中为具有第二可配置天线系统的所述多个无线电装置的第二个确定无线通信设备与所述多个站点之间连接的多个发射和接收信号的质量度量。该处理器确定了连接矩阵，该连接矩阵包括所述第一和第二无线电装置的发射和接收信号质量度量以及所述第一和第二可配置天线的多个配置。存储器216存储着连接矩阵。天线控制模块221根据连接矩阵为第一和第二天线配置选择天线配置。

在一个实施例中，数据通信量控制模块215控制到第一和第二无线电装置的数据流，使其对某站点发送和接收独立数据流。在另一个实施例中，数据通信量控制模块215控制到第一和第二无线电装置的数据流，使其向某站点发送相同的数据流。在再一个实施例中，数据通信量模块215控制数据通信量流，使第一无线电装置能够向第一站点发送第一数据流，而第二无线电装置同时向第二站点发送第二数据流。在又一个实施例中，数据通信量控制模块215控制数据流，使第一无线电装置能够向第一站点发送数据，而第二无线电装置接收第一站点的数据。

无线电控制器212和CPU 214都能够存取公共或共享存储器216。这就允许CPU与无线电控制器之间数据包的高效传输。

在一个实施例中，天线系统202的控制与无线设备的操作集成，包括MAC功能和QoS（如果提供）。不过，可配置天线系统的优点和益处可以被合并到无线设备中，而与这样的系统集成非常少。在一个实施例中，无线电卡（图2中虚线方框220中的元件）除了将其连接到可配置天线系统而不是全方位天线以外未被修改。天线控制模块221能够包括在CPU 214中。天线控制模块221确定所期望的天线配置并产生要发送到天线系统202的控制信号。天线系统响应该控制信号，改变到所期望的配置。在一个实施例中，为天线控制模块221提供了每个收到信号的信号质量度量，或者具有对每个收到信号的信号质量度量的访问权限。能够从无线电装置210或无线电控制器212提供信号质量度量。正如以下进一步介绍，信号质量度量可以由另一个设备测量或确定并传送到设备200。信号质量度量可以用于确定或选择天线的配置，正如以下更全面地解释。

天线控制模块221配备了与天线系统202的直接或间接通信，例如经由控制线206。在一个实施例中，天线控制模块在系统的MAC层之上运行。来自天线控制模块221的控制信号能够从CPU直接发送到天线系统202，也能够经由无线电系统204的其他元件发送，比如无线电控制器212或无线电装置210。作为替代，天线控制模块221能够驻留在无线电控制器212或无线电装置210上。以下将介绍天线控制模块的一个实施例的运行。

在图2的各种功能块内能够实施本文介绍的方法。此外，能够将这些方法或功能分解到由多个块所执行的组件或模块中。在一个实施例中，在图2中虚线方框220内的元件是无线电卡（例如，WLAN PCI卡），由PCI（外围组件互连）总线连接到处理器。

图3是无线通信设备实施例300的功能框图。例如，无线设备可以是无线路由器、站点或客户机设备比如设备120A-D、固定或移动接入点比如设备110或者其他类型的无线通信设备。无线通信设备300是图2中设备200的一个实施例，相似的附图标记表示相似的组件。无线设备300实施MIMO（多入多出）技术。在一个实施例中，通信设备300包括天线系统302，它与无线电系统304通信。天线系统将连同图4进一步介绍。尽管描绘了三个天线子系统303a-n，但是可以使用更多或更少的这样的天线子系统。多个控制线306a-n将天线系统302通信地连接到无线电系统304，以提供控制信号的通路，用于控制天线子系统303a-n。虽然对每个天线子系统显示了单一控制，但是应当认识到对每个天线子系统可以使用多个控制线。

多个发射和接收线308a-n将天线系统与无线电系统连接，以便传送发射和接收的无线电信号。尽管描绘的发射和接收线的数量和控制线的数量与描绘的天线子系统的数量对应，但是未必如此。可以使用更多或更少的这样的线，因为多路传输和切换技术能够实现。在一个实施例中，天线系统包括控制器324，它接收这些控制信号以及这些发射和接收信号。控制器能够将信号路由到适宜的天线子系统和无线电装置。本文使用术语“线”是为了标识通信路径而未必表示物理连接。

无线电系统304包括无线电子系统322。无线电子系统322包括多个无线电发射机/接收机（无线电装置）310a-n和MIMO信号处理模块（信号处理模块）312。多个无线电装置310a-n与MIMO信号处理模块通信。无线电装置产生由天线系统302发射的无线电信号并接收来自该天线系统的无线电信号。在一个实施例中，每个天线子系统303a-n都被连接到单个对应的无线电装置310a-n。尽管每个无线电装置都被描绘为由发射和接收线与对应的天线元件通信，但是可以使用更多或更少这样的线。此外，在一个实施例中，若干无线电装置通过多路传输或切换能够受控地连接到若干天线子系统的多个。

信号处理模块312执行MIMO处理。MIMO处理包括在两个或更多天线上的两个或更多无线电信道上将信息发出以及经由多个无线电信道以及天线接收信息的处理。信号处理模块312能够将经由多个天线子系统接收的信息组合到单一数据流中。信号处理模块312可以实现无线电系统的某些或全部的媒体存取控制（MAC）功能，并且控制这些无线电装置的运行使其用作MIMO系统。

中央处理单元（CPU）314或处理器与信号处理模块312通信。CPU 314可以与信号处理模块312共享某些MAC功能。此外，CPU可以包括数据通信量控制模块315，它执行能够包括例如与回程连接比如DSL连接上数据通信量相关联的路由以及/或者TCP/IP路由的数据通信量控制。

在一个实施例中，为天线控制模块321提供通信链接上每个收到信号和/或发射信号的信号质量度量，或者具有对信号质量度量的访问权限。能够从MIMO信号处理模块312提供信号质量度量。MIMO信号处理模块有能力先考虑MIMO处理，再提供无线通信设备300与另一个设备比如站点之间的通信链接的信号质量度量。例如，对于每个通信链接，MIMO信号处理模块112能够从一项或多项MIMO技术中选择，比如接收多样性、最大比值合并、空间多路传输等。从信号处理模块接收的信号质量度量，例如数据吞吐量或误码率，能够根据所使用的MIMO技术而改变。信号质量度量，比如接收的信号强度，也能够从一个或多个无线电装置310a-n提供。典型情况下，无线电装置将不考虑MIMO技术，比如空间多路传输。天线控制器321使用该信息产生经由控制线106a-n传送的对天线子系统的控制信号。作为替代，无线电系统304的其他元件也能够产生控制信号。

在一个实施例中，正如以上叙述，由无线电装置310a-n收到和/或发射的信号在MIMO信号处理器312中或由控制器324合并，例如通过最大比值合并。例如，当条件不允许在每个无线电装置上接收（或发射）不同数据时，由每个无线电装置发射（或接收）相同的数据。不是从无线电装置之一选择信号，MIMO信号处理器312和/或控制器324能够以加权的方式合并某些或全部接收的信号。在某些情况下，分配到一个无线电装置中信号的权重可以是零。

在图3的几个功能块内能够实施所介绍的方法，例如，在MIMO信号处理模块312或CPU 314中。此外，能够将这些方法或功能分解到由图3中描绘的多个块所执行的组件或模块中。在一个实施例中，图3中由320表明的元件被实施为无线电卡（例如，MIMO WLAN PCI卡），由PCI（外围组件互连）总线连接到处理器。

在一个实施例中，在通信设备300中实施了多个控制层或反馈环路以增强该设备的性能。在一个实例中，自动增益控制（AGC）由无线电系统304实施以便改进通信质量。一般来说，AGC由无线电系统304实施，其方式使得对通信的调整以微秒的数量级进行。

在另一个实例中，基于MIMO信道估计的反馈环路由无线电系统304实施。确切地说，MIMO信道估计是基于在图1的网络中发射和接收的校准数据包。一般来说，由无线电系统304根据这样的信道估计所进行的调整发生的速率低于根据AGC进行的调整。该差异可以是幅度等级或更高。

在另一个实例中，速率设置反馈环路由无线电系统304实施。例如，根据诸如数据包丢失、误码率的度量或其他质量度量，无线电系统304可以调整编码模式或其他速率影响变量，以确保数据速率与接收品质之间的适当平衡。一般来说，根据速率设置反馈环路进行的调整以毫秒的数量级发生。

正如指出，以上介绍的每个反馈环路、AGC、MIMO信道估计以及速率设置，导致以显著不同的时间差的调整，即以秒为大小的数量级。优选情况下，这允许多变的方式反馈控制，其中不同的控制机制彼此不直接干扰。在一个实施例中，正如本文介绍，无线电系统304实施附加的合并反馈控制环路。以下关于图4和图5介绍这个附加的反馈控制环路。一般来说，这个附加的反馈控制环路基于对应于单个无线电装置的多个天线所接收的合并信号。虽然本文也介绍了使用固定无线电装置对收到信号进行合并的优点，但是通过选择地改变对信号合并的方式提供了其他优点。在一个实施例中，这些调整按秒的数量级进行。因此，优选情况下，无线电系统304实施了具有不同调整时间幅度数量级的附加反馈环路。应当认识到，这些反馈环路的每一个都可以实施为无线电系统304中的模块，比如在CPU 314中。

图4是图3中天线系统302的天线子系统303a-n实施例的功能框图。每个天线子系统包括第一天线402和第二天线404。第二天线404被连接到受控的移相器406。在一个实施例中，移相器406是在模拟域中运行的模拟组件。图3的控制线306a-n被连接到并控制着受控移相器406a-n的每一个。尽管为每个天线子系统描绘了两个天线，但是在其他实施例中使用了多于两个天线。在这些实施例之一中，每个补充天线包括相关联的控制移相器。此外，也能够控制每个天线的振幅和频率特征，比如电容量能够是可调整的。受控移相器406a-n的每一个和第一天线402a-n的每一个都被连接到其各自的合并器408a-n。在一个实施例中，合并器408是在模拟域中运行的模拟组件。图3的发射和接收线308a-n都与其各自合并器408a-n的每一个通信。

在一个实施例中，例如，合并来自第一天线和第二天线的两个信号导致大约三dB的功率损失加上合并器自身的损失。移相器被控制以避免来自第一和第二天线的两个信号在合并时抵消。在一个实施例中，每一个无线电装置的第一和第二天线在物理上彼此分开，并且如果无线通信设备的物理约束允许的话也与其他无线电装置的天线分开。由于第一和第二天线的不同位置，每个天线能够收到同一发射信号的不同本征模式。使用移相器避免了抵消，来自两个天线的本征模式在合并器中合并。这未必产生更强的信号。不过，由于增加了被合并的本征模式的数量所以能够改进吞吐量，即使合成信号更弱。

在一个实施例中，所有的天线都是全方位天线。作为替代，每个天线都是定向天线，聚焦或指向与其他天线不同的方向或区域。一般来说，对于每个无线电装置，每个天线都暴露于不同的空间模式。这些暴露可以通过天线的距离模式（天线的分离）以及/或者天线的极化而不同。

某些实施例包括天线的多样性，其中该系统受益的方式为包括具有不同增益模式的天线，不像典型情况下包括具有共同增益模式的一致天线元件的阵列的常规系统。例如，在某些实施例中，天线子系统303可以包括一种天线类型的第一天线402和第二种天线类型的第二天线404。例如，根据某些实施例，每个天线子系统303a-n都可以包括若干天线类型的同一组合，而在其他实施例中，每个天线子系统303a-n都可以包括若干天线类型的不同组合。

在天线子系统303中可以采用多种类型的天线，包括全方位天线、定向天线或可配置的天线系统，比如方向灵活的天线。在一个实施例中，天线子系统包括一个或多个定向天线系统，能够被定向或操纵到多于一个方向或模式（发射和接收都包括）。这样的天线系统类型有时被称为方向灵活的天线。作为替代，天线子系统能够包括一个或多个单方向的天线。

例如，在一个实施例中，天线子系统303a-n中每一个的天线402都可以是定向天线，而天线404是全方位天线。在其他实施例中，天线子系统303a-n可以包括具有天线类型的不止一种组合的若干天线子系统。例如，天线子系统303a-g可以包括天线402（它是定向的）和天线404（它是全方位天线），而天线子系统303h-n可以包括天线402和404（都是定向天线）。这些组合仅仅是可能天线组合的若干实例。其他类型的组合也是可能的。

某些实施例也受益于天线子系统和/或每个天线子系统的天线的地理多样性。例如，天线子系统303a-n中包括的天线402和404的位置可以改变。例如，某些天线子系统能够具有放置在第一配置中的天线402和404，而其他天线子系统能够具有放置在一个或多个不同配置中的天线402和404。例如，在一个实施例中，第一组天线子系统303能够沿着无线通信设备300的外壳的第一面安装，而第二组天线子系统303能够沿着无线通信设备300的外壳的第二面安装。在一个实施例中，天线402和404以预定波长的至少八分之一分开。在某些实施例中，天线子系统303的天线能够以不同的配置安装。例如，天线402有可能沿着无线通信设备300的外壳的一面安装，而天线404能够沿着无线通信设备300的外壳的第二面（例如，第一面的对面）安装。这些实施例仅仅是利用地理多样性的可能配置的若干实例。其他配置也是可能的。

本文介绍的天线多样性和/或地理多样性能够在室内环境中提供改进的性能，其中可能存在着会干扰无线信号的墙壁、家具和其他障碍物。不像在自由空间中，在这样的环境中，空间多变的天线将有可能收到从若干反射产生的同一信号的具有不同振幅和相位的事例。这样的多样性允许同一无线电装置所对应的不同天线有差异地经历该多路径环境。正如以上指出，经历的差异，如接收不同的本征模式，能够引起性能的提高，即使在合并信号在能量方面不是更强的情况下。

例如，优选情况下，本系统和方法可以用在正交频分多路传输（OFDM）通信中，其中通信包括多个亚音调（subtone）。一个无线电装置所对应的多个天线接收同一亚音调，并且接收的信号被合并。具有同一亚音调的多重效果提供了更丰富的经历并允许通信得到改进。特别是，由于每个天线处的信号被合并，所以来自具有不同位置的若干天线的贡献被合并以产生某虚拟位置。实际上，合并后贡献的虚拟位置缓和了作出贡献的天线的实际位置。应当认识到，这样的有益效果不限于OFDM系统。

在本文介绍的实施例中，其中天线的振幅、相位和频率特征是可调整的，本系统和方法允许定制虚拟位置。例如，虚拟位置能够被改变以响应多路径环境或其他因素比如质量度量的变化。这种响应性消除了以不同的静态配置提供大量昂贵组件的需要。而是能够通过较少量的可配置天线子系统的操作而实现改进的功能。这种定制能力促进了本文介绍的合并反馈环路。

在一个具体实例中，本文介绍的通信设备接收包括多个亚音调的OFDM信号。由于多路径环境，所以与某具体合并器和无线电装置相关联的若干天线之一在更高亚音调中经历了衰减。对应于具体合并器和无线电装置的第二个天线以预定距离分开，如预定波长的一半。因为该位置，所以第二个天线在更低亚音调上经历了衰减。在这种情况下，所有亚音调都被同时收到。因此，基于时间的多路传输是不可能的。如果只取一个或另一个天线的信号，结果信号将丢失或者高音调的信息或者低音调的信息。不过，如果按照本文的讨论合并这些信号，就可以从合并后信号中导出这些音调的任何一种上的信息。虽然合并后信号可能功率更低，但是它比通过选择一个或另一个提供了更多的信息。

在一个实施例中，将来自第一个天线402和第二个天线404的信号进行合并的比例是固定的。例如，预定比例，比如50/50，可以用于合并来自每个天线的信号。也可以使用其他比例。同样，对每个天线子系统可以选择不同的比例，多个天线子系统也可以使用相同的预定比例。正如本文指出，优选情况下可以使用固定比例，即使在结果信号还不如从单个天线接收的信号强时。这源自高度多路径环境中由不同天线接收不同的模式。若干天线之间的相位偏移量也可以是预定和固定的。这些偏移量和比例可以对于不同的信道优化，也可以根据其他设计准则优化。

图5是图3中天线系统302的天线子系统303a-n的实施例的功能框图。与图4中附图标记相同的元件的作用方式与连同图4中介绍的方式相同。

图5表现了更一般情况下的实施例，其中每个天线的相位、振幅和频率特征都能够受控于相位、频率和/或振幅控制器502，它响应控制线506或507。在一个实施例中，控制器502是在模拟域中运行的模拟组件。控制线506或507提供控制信号的方式与图3的控制线306相同。在一个实例实施例中，相位/频率/振幅控制器不存在。尽管每个天线子系统以两个天线显示，但是可以使用多于两个天线。优选情况下，在天线对（或组）中的每个天线都具有与其他成员的空间多样性。

相位/频率/振幅控制器502的存在允许无线电系统304从若干天线对中选择最佳的信号混合。定义所述最佳混合时，能够根据功率、位误码率和/或数据吞吐量或者由系统用户或系统设计师所选择的其他准则。在一种情况下，相位/频率/振幅控制器能够用作开关，允许选择两个天线之一而关断另一个天线。在相反的情况下，来自两个天线的信号被合并而不改变其信号的相位或振幅。此外，对于每个天线，仅仅相位、仅仅频率、仅仅振幅或某种组合能够被可控制地调整。在某些实施例中，在一起成对天线的每一个都具有一种或多种不同的特征。例如，天线对的成员可以具有不同的频率特征。作为替代，对成对天线的一个或双方能够在一个或多个以下特征中可调：相位、增益和频率响应。

在进一步的实施例中，成对（或组）天线的每个天线都对信道的不同子集进行了优化。例如，在具有36个频率信道的系统中，可以把信道分成两组并且成对天线的每个天线都能够对两组之一进行优化。作为替代，能够将信道分成更小的组并能够使用更多的天线。在一个实施例中，每个天线都能够经由控制线506和507接通或关断。作为替代，在另一个型式中信号能够用合并器合并。

在一个实施例中，控制器502和合并器408用于实施以上介绍的合并反馈环路。例如，CPU或处理器314使用特定合并设置或比例，如50/50的比例，确定一个或多个接收信号质量度量，如数据包丢失、误码率或其他度量。在一个实施例中，处理器314响应这一个或多个质量度量的数值，改变合并设置。例如，在一个实施例中，当质量度量超过或低于预定阈值时，处理器便改变该合并设置以补偿。在另一个实施例中，处理器在一段时间对合并设置进行扫描，以便确定产生可接受质量度量的一个或多个合并设置。这种扫描操作可以定期地执行或响应质量度量的改变而执行。优选情况下，这样的扫描操作会允许通信设备调整到高度多路径以及其中多路径环境改变的环境。另外，正如以上指出，基于这种合并反馈控制环路的调整可以以秒的数量级执行，以便关于本文介绍的其他控制环路及时提供附加的控制环路多样性。

在一个实施例中，不同合并设置的质量度量被存储在矩阵中。在一个实施例中，为与无线通信设备通信的每个其他设备都存储了不同的矩阵。以这种方式，合并设置可以被个体化到其他设备以提供与无线通信设备的增强通信能力。这非常有利，因为多个设备之间通信的多路径环境可能本质上不同。在一个实施例中，所述处理器被配置为根据与无线通信设备进行通信的其他设备有关的矩阵，应用合并设置。

技术人员将认识到，连同本文公开的实施例介绍的多个展示性逻辑块、模块和算法步骤，往往能够被实施为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为了清楚地展示硬件和软件的这种可互换性，以上已经大体上按照功能介绍了多个展示性组件、块、模块和步骤。这样的功能是实施为硬件还是实施为软件取决于具体的系统和释加到整个系统上的设计约束。技术人员能够对每个具体系统以变化的方式实现所介绍的功能，但是这样的实施决策不应当解释为导致脱离本发明的范围。此外，在模块、块或步骤内对功能进行分组是为了易于说明。特定功能或步骤可以从一个模块或块移走而不脱离本发明。

连同本文公开的实施例介绍的多个展示性逻辑块和模块能够以通用处理器、数字信号处理器（DSP）、专用集成电路（ASIC）、现场可编程门阵列（FPGA）或者设计为执行本文介绍的功能的其他可编程硬件设备、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件或其任何组合实施或执行。通用处理器可以是微处理器，但是作为替代，处理器可以是任何其他的硬件处理器、控制器或微控制器。处理器也能够实施为计算设备的组合，例如DSP与微处理器的组合、多个微处理器、连同DSP核的一个或多个微处理器。

连同本文公开的实施例介绍的方法或算法的步骤可以直接体现在硬件中、由处理器执行的软件模块中或者两者的组合中。软件模块可以驻留在计算机或处理器中可存取或可读的存储介质中，包括RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM或其他形式的存储介质，比如计算机可读存储介质。示范存储器介质可以连接到处理器，使得该处理器能够从存储器介质读取信息和向其写入信息。作为替代，存储介质可以集成到处理器。处理器和存储介质可以驻留在ASIC中。

为了使本领域的任何技术人员都能够作出或使用本发明，提供了公开的实施例的以上说明。对这些实施例的多种修改对于本领域技术人员将是显而易见的，并且本文介绍的一般原理能够应用到其他实施例而不脱离本发明的实质和范围。因此应当理解，本文呈现的说明和附图表示本发明的目前优选的实施例，所以表示由本发明广泛预期的主题。应当进一步理解，本发明的范围完全包含了对本领域技术人员可以变得显而易见的其他实施例。

Claims (15)

1.一种在多路径环境中使用的多入多出(MIMO)无线电系统，所述系统包括：

多个天线子系统，每个子系统包括，

两个或更多天线；以及

合并器，被配置为把经由所述两个或更多天线接收的信号按比例合并；

用于所述多个天线子系统的每一个的无线电装置，被配置为解调所合并的信号；以及

MIMO处理器，被配置为从所解调的信号产生单一数据流。

2.根据权利要求1的MIMO无线电系统，其中，所述比例包括固定比例。

3.根据权利要求2的MIMO无线电系统，其中，所述固定比例包括经由所述两个或更多天线接收的信号的相等百分比。

4.根据权利要求2的MIMO无线电系统，其中，所述两个或更多天线在其间具有固定的相位偏移。

5.根据权利要求1的MIMO无线电系统，进一步包括被配置为容纳所述多个天线子系统、所述无线电装置和所述MIMO处理器的外壳，其中，每个天线子系统的所述两个或更多天线位于所述外壳的相对面上。

6.根据权利要求1的MIMO无线电系统，其中，所述两个或更多天线以预定波长的至少八分之一分开。

7.一种在多路径环境中使用的多入多出(MIMO)无线电系统，所述系统包括：

多个天线子系统，每个子系统包括，

两个或更多天线；

控制器，用于改变经由所述两个或更多天线之一接收的信号的增益；

合并器，被配置为把经由所述两个或更多天线接收的信号按比例合并；

用于所述多个天线子系统的每一个的无线电装置，被配置为解调所合并的信号；

MIMO处理器，被配置为从所解调的信号产生单一数据流；以及

处理器，被配置为，

根据来自所述MIMO处理器的处理后信号确定质量度量；以及

至少部分地根据所述质量度量修改所述比例。

8.根据权利要求7的MIMO无线电系统，其中，修改所述比例包括经由所述控制器改变经由所述两个或更多天线所述之一接收的信号的增益。

9.根据权利要求7的MIMO无线电系统，其中，所述处理器进一步被配置为确定所述质量度量是否越过阈值以及至少部分地根据所述确定修改所述比例。

10.根据权利要求7的MIMO无线电系统，其中，所述处理器被配置为周期地修改所述比例以及所述周期是一秒钟的数量级。

11.根据权利要求7的MIMO无线电系统，其中，所述处理器被配置为把所述质量度量和所述比例存储在与接收信号的特定无线设备相关联的矩阵中。

12.根据权利要求7的MIMO无线电系统，其中，所述控制器进一步被配置为响应控制信号，改变所述一个天线的相位和频率特征。

13.一种操作在多路径环境中使用的多入多出(MIMO)无线电系统的方法，所述MIMO无线电系统包括连接到第一合并器的第一组天线，所述第一合并器连接到第一无线电装置；连接到第二合并器的第二组天线，所述第二合并器连接到第二无线电装置；以及MIMO处理器，用于处理来自所述第一和第二无线电装置的信号，所述方法包括：

经由所述第一组天线接收信号；

使用第一比例把来自所述第一组天线的信号合并为第一合并的信号；

解调所述第一合并的信号；

经由所述第二组天线接收信号；

使用第二比例把来自所述第二组天线的信号合并为第二合并的信号；

解调所述第二合并的信号；以及

把所解调的信号处理为单一数据流。

14.根据权利要求14的方法，其中，所述第一和第二比例是固定的。

15.根据权利要求14的方法，进一步包括根据所述单一数据流确定质量度量以及根据所述质量度量改变所述第一和第二比例。

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