CN104247295B - 用于智能接收器操作的方法与装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于自适应地调节接收器操作以例如进行功率优化的方法与装置。在一个实施例中，自适应地调节分集操作期间的操作。分集技术比非分集操作要消耗显著更多的功率。然而，来自接收器分集的性能增益并非始终是可预测的。因此，在一个实施例中，设备评估由分集操作所贡献的总体性能增益，在性能增益不显著或不充分的情况下，设备禁用分集操作。在一种具体实施中，设备可在静态单天线模式、动态单天线模式和动态多天线模式下工作。

Description

用于智能接收器操作的方法与装置
优先权
本专利申请要求于2013年2月13日与本专利申请同时提交的并且名称为“METHODSAND APPARATUS FOR INTELLIGENT RECEIVER OPERATION”的美国专利申请13/766,055的优先权，该美国专利申请要求于2012年2月13日提交的并且名称为“METHODS AND APPARATUSFOR INTELLIGENT RECEIVER OPERATION”的美国临时专利申请61/598,263、以及于2012年9月25日提交的并且名称为“METHODS AND APPARATUS FOR INTELLIGENT RECEIVEROPERATION”的美国临时专利申请61/705,562的优先权，上述专利申请中的每个专利申请全文以引用方式并入本文。
背景技术
1.技术领域
本公开整体涉及无线通信和数据网络领域。更具体地讲，在示例性实施例中，公开了用于基于例如分集性能来智能地调节接收器分集操作的方法与装置。
2.相关领域的描述
在电信领域内，所谓的“分集”技术使用具有不同特性的两个或更多个通信信道来传输和/或接收信号。各个信道经历不同水平的衰落和干扰；因此，当通信信道充分地多样和不同时，甚至在有显著噪声或其他干扰的情况下也可以恢复所传输的信号。
遗憾的是，为了接收每个通信信道，收发器必须消耗显著更多的能量。例如，考虑双天线分集接收器；两个天线，RF(射频)和基带链必须要通电，以便支持分集操作。对两个接收链供电要比单个接收链消耗显著更多的功率。
总体功率消耗可能对移动设备消费者的用户体验有显著影响。消耗更少功率的设备能够工作更长时间；因此，诸如所谓“电池寿命”、“待机时间”和“通话时间”这样的度量是消费者当购买新设备时考虑的关键因素。
因此，需要用于功率管理和使用分集操作来减少功率消耗的改善型装置与方法，尤其是在具有蜂窝接口的高性能无线移动设备的情形中。
发明内容
本公开尤其提供了用于在分集操作期间自适应地调节接收器操作的改善型装置与方法。
公开了一种用于在分集操作期间自适应地调节无线接收器操作的方法。在一个示例性实施例中，该方法包括：基于一个或多个预定条件，确定需要静态操作还是动态分集操作；估计一种或多种分集配置的性能和一个或多个对应的功率消耗；比较所述一种或多种性能和所述一个或多个对应的功率消耗；以及基于所述比较来选择分集配置。
在第二个实施例中，该方法包括：基于一个或多个预定条件，确定需要静态操作还是动态分集操作；确定一种或多种分集配置的性能和一个或多个对应的功率消耗；以及至少基于上述确定来选择分集配置。
还公开了一种具有功率管理能力的移动设备。在一个实施例中，该功率管理能力是通过选择性地使用分集模式管理来实现的。
还公开了一种无线系统。在一个实施例中，该系统包括至少一个基站和至少一个无线移动设备。该移动设备被配置为通过“智能”分集操作来实现功率管理。
还公开了一种计算机可读装置。在一个实施例中，该装置包括其上设置有计算机程序的存储介质，该程序被配置为当被执行时，对移动设备上增强的功率消耗行为实施分集模式管理。
还公开了一种用于在分集操作期间自适应地调节无线接收器操作的方法。在一个示例性实施例中，该方法包括：基于以下至少一项或多项来选择静态操作或动态分集操作：(i)信道质量，和(ii)资源分配；以及当选择动态分集操作时：估计一种或多种分集配置的性能和一个或多个对应的功率消耗；比较所述一种或多种性能和所述一个或多个对应的功率消耗；以及基于所述比较来选择分集配置。
在一种变型中，信道质量由以下至少一项构成：(i)信道质量指示(CQI)，(ii)信噪比(SNR)，和(iii)接收信号强度指示(RSSI)。在一种这样的变型中，当信道质量高于接收阈值水平且资源分配低于利用阈值水平时，选择单天线方案。在第二种这样的变型中，当信道质量高于接收阈值水平且资源分配高于利用阈值水平时，选择动态分集操作。在第三种这样的变型中，当信道质量低于接收阈值水平且资源分配高于利用阈值水平时，选择最大分集方案。
在其他变型中，所述估计还包括计算所述一种或多种分集配置和非分集操作的性能。
在另一种变型中，在操作期间直接测量所述一个或多个功率消耗并随后存储。
在其他具体实施中，使用以下一项或多项来测量所述性能：(i)误码率(BER)，(ii)误块率(BLER)，和(iii)误包率(PER)。
在另选的具体实施中，基于选自以下中的至少一项的一个或多个中间计算来估计所述性能：(i)协方差矩阵、(ii)RAKE(瑞克)处理、和(iii)分集加权比率。
还公开了一种被配置为实现动态接收器分集操作的移动装置。在一个实施例中，该装置包括：无线接收器，该无线接收器被配置为支持单天线接收和分集式天线接收两者；处理器，该处理器与无线接收器进行信号通信；以及逻辑器，该逻辑器被配置为：基于一个或多个预定条件确定何时静态操作或动态分集操作是必要的；以及当动态分集操作是必要的时，确定一种或多种分集配置属性的性能和一个或多个对应的功率消耗属性；以及至少基于上述确定来选择分集配置。
在一种变型中，所述一个或多个预定条件至少包括信道质量指示(CQI)和NodeB调度比率。
在第二种变型中，对静态操作或动态分集操作的所述确定包括周期性地执行的链路评估。
在第三种变型中，对静态操作或动态分集操作的所述确定包括由事件触发的链路评估。
在第四种变型中，分集配置的选择还至少部分地基于与所述一种或多种分集配置相关联的一个或多个功率消耗之间的比较。
还公开了一种被配置为与无线网络中的目标装置建立连接的移动设备。在一个示例性实施例中，该设备包括：无线收发器，该收发器被配置为：基于以下中的一项或多项来在静态单天线状态和动态状态之间进行转换：(i)信道质量指示(CQI)值，和(ii)调度的资源值；以及基于以下中的一项或多项来在动态单天线状态和动态双天线状态之间进行转换：(i)天线增益值，和(ii)与动态单天线状态相关联的CQI值；以及处理器；以及非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质包括多条指令，这些指令当由处理器执行时，使得处理器：当经过了预定量的时间时，重新评估对于在动态单天线状态和动态双天线状态之间进行转换的需要；以及估计动态单天线状态和动态双天线状态之间的性能差异。
还公开了一种在长期演进(LTE)蜂窝无线通信网络中操作基站的方法。在一个示例性实施例中，该方法包括：配置可以在LTE网络内工作的一个或多个移动设备，以减小和与之关联的多个天线的分集操作相关联的功率消耗，该配置使得所述一个或多个移动设备：在分集状态和非分集状态之间进行切换；取决于进入分集状态，基于所述多个天线之间的已知空间相关性来计算性能增益；将所述性能增益与预定阈值进行比较；当所述性能增益超过所述预定阈值时，进入双天线模式；以及当所述性能增益未超过所述预定阈值时，进入单天线模式。
在一种变型中，当空间相关性未知时，性能增益是基于计算以下两项之间的差值：(i)为双天线模式计算的CQI值，和(ii)针对单天线模式的先前存储且有效的CQI值。
在第二种变型中，当空间相关性未知时，性能增益是基于均衡器抽头能量比率。
在第三种变型中，当空间相关性未知时，性能增益是基于计算针对单个分支的CQI。
在第四种变型中，所述预定阈值包括多抽头标准。
本领域的普通技术人员参考附图和以下对示例性实施例的详细描述将会立即认识到本文所公开的其他特征和优点。
附图说明
图1A是示出一种用于在分集操作期间自适应地调节接收器操作的一般化方法的一个实施例的逻辑流程图。
图1B是示出一种用于在分集操作期间自适应地调节接收器操作的一般化方法的第二实施例的逻辑流程图。
图2是示出可用于本发明所公开的各种实施例的一种示例性长期演进(LTE)蜂窝网络的逻辑框图。
图3是示出多天线分集状态机的一种示例性配置的逻辑状态图。
图3A是示出一种示例性的基于计时器的高速下行链路分组接入(HSDPA)流量检测方案的逻辑状态图。
图4是示出当天线之间的空间噪声相关性已知时，用于比较单天线配置和双天线配置之间天线增益的第一示例性方案的逻辑流程图。
图5-图7是示出用于在变化的空间噪声相关性条件下评估不同模式(例如单天线配置和双天线配置)之间天线增益的各种示例性方案的逻辑流程图。
图8是示出移动无线用户设备的一个实施例的功能框图。
图9是示出被配置为支持用于移动设备的无线接收器操作自适应调节的一种网络装置的一个实施例的功能框图。
所有图片权所有2012-2013 Apple Inc.保留所有权利。
具体实施方式
现在参考附图，在其所有附图中类似的标号表示类似部件。
综述-
在几种无线网络标准(如通用移动电信系统(UMTS)、长期演进(LTE)、无线微波接入(WiMAX)等)中广泛使用所谓的接收器分集技术以改善接收性能。在分集操作期间，诸如用户设备(UE)这样的移动设备经由两个或更多个不同的通信信道接收传输，其中这些不同的通信信道中的每一者经历不同的衰落和干扰效应。通过组合来自不同通信信道的传输，分集操作可补偿衰落和干扰效应，这大大改善了设备的接收。
遗憾的是，分集技术比非分集操作消耗显著更多的功率。然而，来自接收器分集的性能增益并非始终是可预测的。因此，在本发明所公开的一个实施例中，设备评估分集操作所贡献的总性能增益，并当性能增益不明显或不充分时，设备禁用分集操作。
在一个示例性实施例中，接收器设备被配置为基于一组第一条件和第二条件在静态单天线状态和两种动态状态之间进行转换。具体地讲，如果移动设备正工作于利用率相对较少的高质量信道条件下，那么移动设备可以工作于静态单天线状态中；否则，移动设备将评估几种度量以确定分集操作是否提供了充分增益，以表明其增大的功率消耗是必要的。
示例性实施例的描述
现在详细描述示例性实施例。尽管主要在蜂窝网络的背景中论述了这些实施例，但普通技术人员将认识到，本公开不受这样的限制，蜂窝网络包括但不限于第三代(3G)通用移动电信系统(UMTS)无线网络、长期演进(LTE)无线网络和其他第四代(4G)或LTE-高级(LTE-A)无线网络。实际上，本文描述的原理可用于并容易适用于能够受益于在分集操作期间自适应地调节接收器操作的任何无线网络。
方法-
图1A示出了一种用于在分集操作期间自适应地调节接收器操作的一般化方法100的一个实施例。
简要地，可以在接收器和发射器操作这二者内都实施天线分集方案。通常，分集操作被分类为：SISO(单输入，单输出)、MIMO(多输入，多输出)、SIMO(单输入，多输出)和MISO(多输入，单输出)。此外，应进一步认识到，当设备具有多个天线时，设备仅需要启用天线的子集。例如，在具有三(3)个天线的设备中，设备可以支持限于单个天线、这三(3)个天线中的两(2)个、或所有这些天线的模式。实际上，起初的设备实现包括四(4)个或更多天线，将来的设备可以仅进一步扩展天线分集方案(这也与下文描述的原理兼容)。
在方法100的步骤102处，设备基于一个或多个预定条件来确定静态操作或动态分集操作是否是必要的。在一个示例性实施例中，设备评估尤其是信道状况(例如通过信道质量指示(CQI)、信噪比(SNR)、接收信号强度指示(RSSI)等中的一个或多个)和资源分配(例如调度的数据传输等)。当设备既具有高质量信道(例如好的CQI)又具有相对低的资源分配(例如NodeB调度比率)时，设备不需要接收器分集的额外性能增益，从而设备可以在单接收天线模式中静态地工作。
更一般地，应当理解，特定条件为特定分集操作提供了明确的理由。例如，在无线电环境质量良好且数据率相对较低的情况下，分集操作将不会提供足够的性能改善来表明增大的功率消耗是必要的。在其他实例中，当无线电环境质量良好且数据率非常高时，可使用可用的最大分集方案。本领域的普通技术人员还应当理解，一个或多个考虑因素可以是基于客户偏好的。例如，客户可能更喜欢优化获得更高性能，或者更好的功率消耗。
在一个示例性实施例中，将上述确定作为常规链路评估的一部分来执行。在一些变型中，可以周期性地执行链路评估。在其他常见实施例中，可以非周期性地执行链路评估；非周期性方案的常见实例包括但不限于：机会式的、事件触发的、用户触发的、应用程序触发的等等。
重新参见步骤102，如果设备决定静态操作是可接受的，那么设备将自身配置以用于静态操作，且方法100结束(或者返回到步骤102，直到下一次链路评估)。如果设备决定动态分集操作是必要的，那么设备前进到方法100的步骤104。
在方法100的步骤104处，设备估计一种或多种分集配置的性能和对应的功率消耗。在一个示例性实施例中，设备计算非分集操作(单接收和/或传输)和分集操作的性能。在其他实施例中，可以在各种分集配置之间进行比较(例如三个通信信道中的两个对比三个通信信道中的三个，等等)。
在一种变型中，针对每种分集配置来估计功率消耗。例如，可以提前确定每种分集配置的功率消耗(例如通过制造测试、粗略估计等)。或者，可在操作期间直接测量功率消耗，并将其用于分析和/或存储以供将来参考。
还可以基于所测量的错误率来估计性能。所测量的错误率的常见实例包括例如：误码率(BER)、误块率(BLER)、误包率(PER)等。在某些实施例中，基于中间计算来估计性能。中间计算的常见实例可以包括例如：协方差矩阵、来自例如RAKE处理的中间结果、分集加权比率等。
在方法100的步骤106处，设备基于所述估计来选择分集配置。该示例性实施例中的这种选择来评估可用分集配置的一个或多个性能和/或功率消耗相关属性。此评估可以包括数学比较或评估(例如向属性应用一个或多个数学函数，以便做出分集配置的“智能”选择，从而优化功率消耗)。
如图所示，方法100结束于步骤106的完结，然而应当理解，各种实施例可以返回到步骤102以便重复循环工作。其他实施例还可以确定是否希望有重复步骤或该过程是否可以适当结束。
图1B示出了一种用于在分集操作期间自适应地调节接收器操作的一般化方法100的另一个实施例。
在方法110的步骤112处，设备基于一个或多个预定条件来确定静态操作或动态分集操作是否是必要的。如上所述，在一个示例性实施例中，设备评估尤其是信道状况(例如信道质量指示(CQI)、信噪比(SNR)、接收信号强度指示(RSSI)等)和资源分配(例如调度的数据传输等)。当设备既具有高质量信道(例如好的CQI)又具有相对较低的资源分配(例如NodeB调度比率)时，设备不需要接收器分集的额外性能增益，从而设备可以在单接收天线模式中静态地工作。
如上所述，可以将上述确定作为常规链路评估的一部分来执行。在一些变型中，可周期性地执行链路评估。在其他实施例中，可非周期性地执行链路评估；非周期性方案的常见实例包括但不限于：机会式的、事件触发的、用户触发的、应用程序触发的等等。
重新参见步骤112，如果设备决定静态操作是可接受的，那么设备将自身配置用于静态操作，且方法110结束(或者返回到步骤112，直到下一次链路评估)。如果设备决定动态分集操作是必要的，那么设备前进至方法110的步骤114。
在方法110的步骤114处，设备估计一种或多种分集配置的性能和对应的功率消耗。在一个示例性实施例中，设备计算非分集操作(单接收和/或传输)和分集操作的性能。在其他实施例中，可以在各种分集配置之间进行比较(例如三个通信信道中的两个对比三个通信信道中的三个，等等)。
在图1B方法的一种变型中，针对每种分集配置来估计功率消耗。例如，可以提前确定每种分集配置的功率消耗(例如通过制造测试、粗略估计等)。或者，可以在操作期间直接测量功率消耗，并将其用于分析和/或存储以供将来参考。
如上所述，也可以基于所测量的错误率(诸如例如误码率(BER)、误块率(BLER)、误包率(PER)等)来估计性能。在某些实施例中，基于中间计算来估计性能，中间计算诸如是例如协方差矩阵、来自例如RAKE处理的中间结果、分集加权比率等。
在方法110的步骤116处，设备比较可用分集配置的性能和功率消耗。在一个示例性实施例中，所述比较包括将第一分集配置的第一信道质量指示(CQI)与对应于第二分集配置的第二CQI进行比较。
在一个实施例中，所述比较包括性能之间的数学差异。或者，在其他实施例中，所述比较包括比率。在其他实施例中，所述比较可以是各种分集配置的加权分析，其中权重归因于基于重要性的各种参数，例如功率消耗、性能、切换滞后、处理器负担等。
在方法110的步骤118处，设备基于所述比较来选择分集配置。在某些实施例中，设备可以继续执行，重复该过程以连续监测并与各种分集条件相适应。
实例操作-
在以下论述中，描述了一种示例性蜂窝无线电系统，其包括无线电小区的网络，每个无线电小区由被称为小区站点或基站(BS)的发射站服务。无线电网络为多个用户设备(UE)收发器提供无线通信服务。协同工作的BS的网络允许实现比由单个服务BS所提供的无线电覆盖范围更大的无线服务。各个BS连接至核心网，核心网包括用于资源管理和在一些情况下访问其他网络系统(诸如互联网、其他蜂窝网络等)的额外控制器。
图2示出了一种示例性长期演进(LTE)蜂窝网络200，其具有用户设备(UE)210，工作于由多个基站(BS)220提供的无线电接入网络(RAN)的覆盖范围内。LTE基站通常被称为“演进的NodeB”(eNB)。无线电接入网络(RAN)是eNB连同与其他网元的接口的集合体，其他网元诸如是移动性管理实体(MME)和服务网关(S-GW)。用户经由UE接入RAN，UE在许多典型使用案例中是蜂窝电话或智能电话。然而，如本文所用，术语“UE”、“客户端设备”和“用户设备”可以包括但不限于蜂窝电话、智能电话(诸如例如由本发明的受让人制造的iPhoneTM)、个人计算机(PC)和小型计算机，无论是台式机还是膝上型计算机或其他，以及移动设备，诸如手持计算机、PDA、个人媒体设备(PMD)，或以上任意组合。
这些eNB 220中的每一个例如经由宽带接入而直接耦接到核心网230。此外，在一些网络中，eNB可以经由二次访问而彼此协调。核心网提供路由和服务能力两者。例如，连接至第一eNB的第一UE可经由通过核心网的路由而与连接至第二eNB的第二UE通信。类似地，UE可经由核心网来访问其他类型的服务，例如互联网。
现在参考图3，在一个示例性实施例中，UE在分集操作期间自适应地调节接收器操作。图3示出了一种示例性状态机300。如图所示，该示例性状态机300包括三(3)种状态：(i)静态单天线状态302，(ii)动态单天线状态304，以及(iii)动态双天线状态306。应当理解，尽管以下论述主要是在双天线系统的背景中做出的，但可以将所述各种原理扩展到具有任意数量资源(例如天线)的系统。
图示的状态机300被配置为当以下第一条件(CIA，CIB)中任一个为真时在静态单天线状态302和动态状态(304，306)之间进行转换：(i)信道质量指示(CQI)降到CQI阈值以下(CQIRXD<THCQI)或(ii)NodeB调度的资源(基于高速共享控制信道成功率)等于或大于资源利用成功率阈值(调度的资源>＝THHS-SCCH)。在动态状态(304，306)内，移动设备基于第二设定条件而在单天线操作和双天线操作之间进行切换。否则，如果两个第一条件都不满足，那么移动设备正工作于利用率相对较小的高质量信道条件下，且可以在静态单天线状态下工作。
在另选的实施例中，并非(或除了)将资源利用率直接基于NodeB调度的资源(例如图3的CIB)，移动设备可以基于例如最近的使用情况来推断资源利用率(或检测流量)。例如，图3A示出了一种示例性的基于计时器的HSDPA流量检测方案350。尽管图3A的示例性状态图被配置为在每个传输时间间隔(TTI)评估数据调度，但本领域的普通技术人员将容易理解，另选的实施例可以推广用于多个TTI(例如，如果在Y个TTI上调度X个数据子帧，那么资源利用率高)、或其他方案。
如图3A中所示，每当数据子帧被调度352时，本实施例的移动设备就启动活动计时器。如果当计时器运行时另一数据子帧被调度，则移动设备重新启动计时器354；否则，如果允许计时器期满356，则移动设备转换回低资源利用率状态。当计时器运行时，移动设备将认为利用率高(例如高HSDPA(高速下行链路分组接入)数据调度负载(状态358))，相反，当计时器未运行时，移动设备将认为使用率低(例如低HSDPA数据调度负载(状态360))。使用HSDPA流量检测方案的结果来确定是否要在静态单天线状态302和动态状态(304，306)之间进行转换；即，如果信道质量指示(CQI)降到CQI阈值以下(CQIRXD<THCQI)，或者如果HSDPA数据调度高，那么移动设备转换到动态操作。
应当理解，图3和图3A的技术可根据需要或受应用程序指示而单独使用、独立/交替使用或彼此协同地使用。例如，在一个示例性方案中，可以将这些技术之一用作另一种的“健全检查”，或用于检测不一致。在更适当的时候，可以选择性地使用这两者；例如，基于NodeB的方法可当NodeB可用并且被配置为提供必要信息时被使用，而推断方法可当由于任何原因而没有这种信息可供使用时被使用。在被提供以本公开的情况下，本领域的普通技术人员将认识到使用图3和图3A的方法之一或两者的众多其他组合或方案。
重新参见图3的动态单天线状态304和动态双天线状态306，如果以下第二条件(C2A，C2B)中任一个为真，则移动设备将切换或保持在动态双天线分集状态306：(i)有显著的天线增益(ΔCQI>THΔCQI)或(ii)针对动态单天线的最小CQI降到可接受阈值以下(CQINORXD<TH最小CQI)。否则，移动设备可以工作于动态单天线状态下(即，动态双天线状态仅在有显著增益的情况下或在单个天线性能不足的情况下是可用的)。
此外，状态机根据计时器动态地评估动态状态(304，306)并在其间进行转换。当计时器期满时，状态机重新评估第二条件(C2A，C2B)并确定适当的状态(单天线或双天线)。
在静态单天线状态302期间，移动设备不评估分集和非分集操作之间的性能差异。相反，动态单天线状态304和动态双天线状态306二者都估计单天线和双天线操作(C2A)之间的性能差异。特别应注意，现有的分集接收器不能准确比较不同分集模式中的性能。
因此，在下文中存在两(2)种方案，基于天线之间已知(或未知)的空间相关性来选择适当的方案。空间噪声相关性是通过两个天线而相关的噪声量，可以被表征为ρ(每个天线的信道估计比率：ρ＝h1/h2)和β(噪声空间相关性：β＝E|Z0Z1*|)的函数。为清晰起见，在本文的附录A中提供了用于分集操作的空间相关性论述，在此以引用方式将其全文并入本文。
具有空间噪声相关性的天线增益比较-
图4示出了当天线之间空间噪声相关性已知时用于比较单天线配置和双天线配置之间的天线增益的一种示例性方案400。
在步骤402处，启用接收器分集，计算针对ρ和β的对应值，即，ρ是每个天线的信道估计比率：ρh1/h2，且β是噪声的空间相关性：β＝E|Z0Z1*|；其中可从所接收信号的相关性矩阵和所估计的信道矩阵计算β。特定的接收器类型(如类型3i)可以提供这样的中间元素。在步骤404处，计算用于双天线增益的接收器增益。对于具有n个抽头的双天线系统，双天线增益等于其中ρn是第n个抽头的信道估计比率。
在步骤406A处，如果设备正利用单个抽头进行工作，那么将所得的双天线增益与单抽头阈值相比较。或者，如果设备正以多个抽头工作，那么将所得的双天线增益与多抽头标准(例如阈值)进行比较(步骤406B)。如果不满足该阈值，那么第二条件失败(步骤408)，即，来自双天线配置的接收器性能增益不显著。如果满足或超过该阈值，那么第二条件通过(步骤410)。将第二条件的结果反馈回图3的方法(步骤304)。
在一些变型中，仅需要考虑具有显著能量的信道抽头。某些变型可以基于RAKE接收器操作来接收此信息(例如，在操作期间，RAKE接收器可以在一个或多个叉指上指示“锁定”)。作为一般的经验法则，当比较单天线和双天线增益时，可以将分集增益粗略估计为3dB的系数(即，2X改善)；然而，具体实施的特定详情可能降低实际经历的性能增益的效果。
没有空间噪声相关性的天线增益比较-
现在参考图5，示出了当天线之间空间噪声相关性未知时用于比较单天线配置和双天线配置之间天线增益的一种示例性方案500。
在方法500的步骤502处，启用接收器分集并计算CQI(CQIRXD)。在动态单天线操作期间先前为CQI计算的值可以在指定时间间隔内有效(TCQINORXD_VALID)。如果针对单天线操作的CQI值仍然有效，那么该过程前进到方法500的步骤504。在步骤504处，计算单天线和双天线之间CQI的差(ΔCQI＝CQIRXD-CQINORXD)，并将结果反馈回图3的方法(步骤304)。
或者，如果没有基于动态单天线操作的CQI的先前计算值(或者，如果有效性时间间隔已经期满)，那么接收器可以基于均衡器抽头能量比率(|w2|/|w1|)来估计动态单天线操作的性能(步骤506)。在本文中，|w1|一般性地表示w1的能量(例如，也称为“w1的L2范数”)。在某些其他实施例中，可以同样成功地使用其他测量来进行替代(例如为了计算简便性，可以替代地使用所谓的“L1范数”)。基于处理能力和时间，接收器通过仅从主天线(或所选天线的另一有限集合)样本计算来进行对单天线的CQI的粗略估计(步骤508)，或者在给定估计的信道矩阵和来自双天线CQI(CQIRXD)计算的中间结果的情况下获得更准确的估计(步骤510)。
上述方案的其他变型可能也是可行的。例如，可以基于在动态单天线操作中执行的最后CQI测量来计算CQI。在另选的实施例中，可以在不连续发射的(DTX)子帧期间确定用于单天线操作的CQI。在其他实施例中，信道缓慢衰落，接收器可以交织单天线和双天线CQI测量。在其他实施例中，处理器可以能够在分集接收器性能计算中循环利用现有度量(例如协方差矩阵、主天线的信道估计等)。其他优化可能更加复杂(例如符号级卷积，而非芯片级卷积等)。
此外，也可以转而使用额外等级的简化。现在参考图6，接收器省略步骤510，而是计算单个分支的CQI(这是CQINORXD的粗略近似)。可以由均衡器系数和来自主天线的数据样本计算单个分支的CQI。使用所得到的单个分支CQI来确定性能差异，并将结果反馈回图3的方法(步骤304)。
类似地，图7的实施例完全省略了估计，且仅仅基于均衡器抽头能量比(|w2|/|w1|)来确定性能增益。
装置-
现在参考图8，示出了用于基于例如分集性能来调节接收器分集操作的示例性用户设备800。如本文所用，术语“用户设备”包括但不限于蜂窝电话、智能电话(诸如例如iPhoneTM)、支持无线功能的平板设备(诸如例如iPadTM)、或以上的任意组合。尽管本文示出并论述了一种具体的设备配置和布局，但应认识到，在被提供以本公开的情况下，普通技术人员可以容易地实现很多其他配置，图8的设备800仅仅示出本文所述的更广泛的原理。
图8的设备800包括一个或多个无线电天线802、RF开关804、RF前端806、收发器808、处理器810和计算机可读存储器812。
基带处理子系统810包括一个或多个中央处理单元(CPU)或数字处理器，诸如微处理器、数字信号处理器、现场可编程门阵列、RISC内核、或安装于一个或多个基板上的多个处理部件。基带处理子系统耦接到计算机可读存储器812，计算机可读存储器812可以包括例如SRAM、FLASH、SDRAM和/或HDD(硬盘驱动器)部件。如本文所用，术语“存储器”包括适于存储数字数据的任何类型的集成电路或其他存储设备，包括但不限于ROM、PROM、EEPROM、DRAM、SDRAM、DDR/2SDRAM、EDO/FPMS、RLDRAM、SRAM、“闪存”存储器(如NAND/NOR)和PSRAM。处理子系统也可以包括额外的协处理器，诸如专用的图形加速器、网络处理器(NP)、或音频/视频处理器。图示的处理子系统810包括分立的部件；然而，应当理解，在一些实施例中它们可被合并或成型在SoC(片上系统)配置中。
处理子系统810适于从RF组件(例如无线电天线802、RF开关804、RF前端806和无线电收发器808)接收一个或多个数据流。RF组件被配置为利用无线标准、诸如例如长期演进(LTE)标准工作。RF组件还被配置用于通过单一天线或通过多天线分集方案来进行工作。
现在参考图9，示出了一示例性网络(例如基站)装置900，其支持用于移动设备的无线接收器操作的自适应调节。如本文所用，术语“基站”包括但不限于宏蜂窝基站、微蜂窝基站、毫微微蜂窝基站、微微蜂窝基站、无线接入点、或以上的任意组合。尽管本文示出并论述了一种具体的设备配置和布局，但应认识到，在被提供以本公开的情况下，普通技术人员可以容易地实现很多其他配置，图9的装置900仅仅示出本文所述的更广泛的原理。
处理子系统902包括一个或多个中央处理单元(CPU)或数字处理器，诸如微处理器、数字信号处理器、现场可编程门阵列、RISC内核、或者安装在一个或多个基板上的多个处理部件。处理子系统耦接至诸如存储器904这样的非暂态计算机可读存储介质，非暂态计算机可读存储介质可包括例如SRAM、FLASH、SDRAM和/或HDD(硬盘驱动器)部件。处理子系统还可以包括额外的协处理器。尽管处理子系统902包括分立的部件，但应当理解，在一些实施例中，它们可被合并或成型在SoC(片上系统)配置中。
装置900还包括一个或多个无线接口906，其被配置为从/向移动设备接收/发送传输(包括连接请求响应)。在一个示例性实施例中，无线接口包括长期演进(LTE)收发器，该长期演进(LTE)收发器包括一个或多个天线和基带处理器。
在被提供以本公开的情况下，普通技术人员将认识到用于在不连续接收期间自适应地调节接收器操作的各种其他方案。
应当认识到，虽然以特定方法步骤顺序描述了某些实施例，但是这些描述对于本公开的更广泛的方法而言仅是示例性的，并且可根据具体应用的需求而修改。在某些情况下，某些步骤可成为不必要的或可选的。此外，可将某些步骤或功能性添加至本发明所公开的实施例，或者两个或多个步骤的执行顺序可变换。所有此类变型都被视为涵盖在本发明所公开和要求保护的原理中。
尽管以上具体实施方式已经示出、描述并指出了应用于各种实施例的新颖特征，但应当理解，本领域的技术人员在不脱离本发明所公开的原理的情况下可对示出的设备或过程的形式和细节做出各种省略、替换和改变。上述描述是当前所考虑到的最佳模式。本说明书绝不意在限制，而是应被认为对一般原理的示例。应当参考权利要求确定本公开的范围。
附录A
权所有2012-2013 Apple Inc.保留所有权利。
当描述天线分集时使用了特定的术语和表达。具体地讲，如等式1中所述，接收的信号(yn)等于信道矩阵(H)乘以输入信号(xn)再加上加性噪声(zn)。
等式1：
考虑具有两(2)个天线的系统。对于具有Lk个抽头和两个天线的信道，信道矩阵H的形式为：
此外，如果对输入信号进行归一化(即E|xi|2＝1)且已经缩放yn使得加性噪声也被归一化(即E|xi|2＝1)且没有时间相关性，那么可以根据等式2进一步表示这两个天线的空间噪声相关性(β)。
等式2：β＝E[z0z1*]
在这个框架之内，可以根据等式3、等式4、等式5表示用于分集路径的未偏置最小均方误差(MMSE)估计和信噪比(SNR)：
等式3：
等式4：
等式5：
其中Δ表示均衡器延迟(对于单抽头信道为0)，HΔ+1是信道矩阵H的第(Δ+1)列矢量。
可以根据等式6表示可归因于接收器分集的处理增益：
等式6：
对于仅实施单个抽头的接收器(即Δ＝0)，还可以将此简化为：
等式7：

Claims (16)

1.一种用于在分集操作期间自适应地调节无线接收器操作的方法，所述方法包括：
基于以下中的至少一项或多项来选择静态操作或动态分集操作：(i)信道质量，和/或(ii)资源分配，其中当所述信道质量高于接收阈值水平且所述资源分配高于利用阈值水平时，选择所述动态分集操作；以及
当选择所述动态分集操作时：
估计一种或多种分集配置的性能和一个或多个对应的功率消耗；
比较所述一种或多种性能和所述一个或多个对应的功率消耗；以及
至少基于所述比较来选择分集配置。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述信道质量由以下中的至少一项组成：(i)信道质量指示(CQI)，(ii)信噪比(SNR)，和(iii)接收信号强度指示(RSSI)。
3.根据权利要求1所述的方法，其中：
当所述信道质量高于接收阈值水平且所述资源分配低于利用阈值水平时，选择所述静态操作；并且
所述静态操作包括单天线方案。
4.根据权利要求1所述的方法，其中当所述信道质量低于接收阈值水平且所述资源分配高于利用阈值水平时，选择最大分集方案。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述估计所述性能还包括计算非分集操作和所述一种或多种分集配置的一个或多个性能度量。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述一个或多个功率消耗在对应的所述一种或多种分集配置的操作期间被直接测量并随后被存储。
7.根据权利要求1所述的方法，其中使用以下中的一项或多项来估计所述性能：(i)误码率(BER)，(ii)误块率(BLER)，和(iii)误包率(PER)。
8.根据权利要求1所述的方法，其中基于选自以下中的至少一项的一个或多个中间计算来估计所述性能：(i)协方差矩阵，(ii)RAKE处理，和(iii)分集加权比率。
9.一种被配置为实施动态接收器分集操作的移动装置，所述移动装置包括：
无线接收器，所述无线接收器被配置为支持单天线接收和分集式天线接收两者；
处理器，所述处理器与所述无线接收器进行信号通信；和
计算机化逻辑器，所述计算机化逻辑器与所述处理器和所述无线接收器进行信号通信，所述逻辑器被配置为：
至少基于(i)信道质量和(ii)资源分配来确定何时静态操作或动态分集操作是必要的，其中当所述资源分配高于利用阈值水平时，选择所述动态分集操作；以及
当所述动态分集操作是必要的时：
确定一种或多种分集配置属性的性能和一个或多个对应的功率消耗属性；以及
至少基于上述确定来选择分集配置。
10.根据权利要求9所述的移动装置，其中所述信道质量包括信道质量指示(CQI)、信噪比(SNR)和接收信号强度指示(RSSI)中的至少一项，所述资源分配包括NodeB调度比率。
11.根据权利要求9所述的移动装置，其中对静态操作或动态分集操作必要性的所述确定包括(i)周期性地执行的链路评估；或(ii)由事件触发的链路评估。
12.根据权利要求9所述的移动装置，其中对所述分集配置的所述选择还至少部分地基于与所述一种或多种分集配置相关联的一个或多个功率消耗之间的比较。
13.一种被配置为实施动态接收器分集操作的移动设备，所述移动设备包括：
用于基于以下中的至少一项或多项来选择静态操作或动态分集操作的装置：(i)信道质量，和/或(ii)资源分配，其中当所述资源分配高于利用阈值水平时，选择所述动态分集操作；以及
用于当选择所述动态分集操作时执行以下操作的装置：
估计一种或多种分集配置的性能和一个或多个对应的功率消耗；
比较所述一种或多种性能和所述一个或多个对应的功率消耗；和
至少基于所述比较来选择分集配置。
14.根据权利要求13所述的移动设备，其中所述信道质量包括以下中的至少一项：(i)信道质量指示(CQI)，(ii)信噪比(SNR)，和/或(iii)接收信号强度指示(RSSI)。
15.根据权利要求13所述的移动设备，其中用于估计所述性能的所述装置还包括用于计算非分集操作和所述一种或多种分集配置的一个或多个性能度量的装置。
16.根据权利要求13所述的移动设备，其中使用以下中的一项或多项来估计所述性能：(i)误码率(BER)，(ii)误块率(BLER)，和/或(iii)误包率(PER)。
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