CN104508994A - 用于增强rf mimo系统性能的系统和方法 - Google Patents

Abstract

在本文中提供了用于增强多输入多输出(MIMO)接收系统的性能的系统和方法。通过将具有M个天线的波束成形器的无线电分布网络(RDN)连接到具有N个分支的MIMO系统来实现性能增强，其中，M>N。控制模块被配置为：基于波束成形的信号的信道估计度量来调谐天线。因为天线的数量超过MIMO信道的数量，所以本发明的实施例提供了用于区别天线信号的装置，所以控制模块可以评估它们的单独贡献。当MIMO类包括多层时，其它实施例使用信道估计度量来采集用于每个波束成形器的单个权重设置，该权重设置提供了最好相位和幅度匹配，以优化总接收功率。另一个实施例使用信道估计和用于天线交换的权重选择，以用于增加实现最好相位和幅度匹配的概率。

Description

用于增强RF MIMO系统性能的系统和方法

技术领域

本发明通常涉及射频(RF)多输入多输出(MIMO)系统，并且具体地涉及用于使用RF波束成形和/或数字信号处理来增强RF MIMO系统的性能的系统和方法。

背景技术

在提出现有技术的简短讨论之前，给出在下文中将使用的特定术语的定义可能是有用的。

如本文中使用的术语“MIMO”被定义为在发射器和接收器二者处使用多个天线，以提高通信性能。MIMO在没有额外的带宽或者增加传输功率的情况下提供了数据吞吐量和链路范围方面的显著增加。通过在天线上传播相同总传输功率以实现提高频谱效率(带宽的每Hz每秒的更多位)的频谱复用或者实现提高链路可靠性(减少衰退)的分集增益或者增加天线方向性来实现该目标。

如本文使用的术语“波束成形”有时称为“空间滤波”为用在定向信号传输或者接收的天线阵列中的信号处理技术。这通过以处于特定角度的信号经历相长干涉而其它经历相消干涉的这种方式来在阵列中对元件进行结合而实现。

如本文中使用的术语“波束成形器”指代RF电路，该RF电路实现波束成形并且可以包括组合器、开关可控移相器以及在一些情况中的放大器。

如本文中使用的术语“接收无线电分布网络”或者“Rx RDN”或者仅仅“RDN”被定义为如上给出的波束成形器组。

如本文中使用的术语“空间复用”应用其中从多个天线传输不同MIMO信号流的技术。这些信号中的每一个都是来自数据流集合的，该数据流集合以(例如预编码)方式来传输，以保证在接收器处数据流中的低信道相关。空间复用可以连同波束成形一起使用。

如本文中使用的术语“自发”描述了由一端(例如通信系统的发送端或者接收端)在没有支持信令或者来自另一端的反馈的情况下单独执行的处理。

如本文中使用的术语“协作”描述了使用通信链路的两端之间的协作来彼此辅助(例如，在通信系统中，基站和用户设备交换信息以在改善链路过程中彼此辅助)的处理。

如本文中使用的术语“盲相位扫描”为自发信号质量增强技术，根据该自发信号质量增强技术，接收天线的相位有方法地改变同时监视一个或者多个预选质量指标例如功率控制、SINR、信噪比(SNR)或者一些情况下的数据速率测量。相位参数周期地调谐和更新，以优化预选的一个或者多个质量指标。

如本文中使用的术语“最大比合并”或者“MRC”为基于分集合并(Diveristycombining)的自发信号质量增强技术，其中，来自每个信道的信号被添加在一起，并且每个信道的增益与RMS信号等级成正比并且与均方根噪声等级成反比。

如本文中使用的术语“最佳合并”或者“OC”为基于分集合并的自发信号质量增强技术，其中，来自每个信道的信号被组合在一起，以最大化信号与干扰加噪声比(SINR)。

如本文中使用的术语“最小均方根”或者“LMS”为其中均衡器滤波器处理来源于由多个天线接收的信号中的信号的自发信号质量增强技术。在一些情况下，可以使用最小均方根(LMS)算法由抽头系数发生器来生成由均衡器滤波器使用的滤波器系数校正。

如本文中使用的术语“干扰抵消”为基于以提高期望信号的SINR的这种方式来选择性地移除或者减少不期望干扰的自发信号质量增强技术。

如本文中使用的术语“下行链路传输波束成形”为基于用户设备(UE)和基站收发信台(BTS)之间的信令的协作信号质量增强技术，其中，BTS使用来自BTS的导频信号来提供与其DL波束成形权重的期望调谐有关的由UE接收的信息，并且UE发送通知BTS施加于其DL天线权重的期望校正的反馈。该MIMO方案也称为闭环BF。

如本文中使用的术语“最小均方误差”或者“MMSE”为用于其中对干扰的频率选择性衰落信道进行操作的数字无线电通信系统的情况的处理：接收器的性能可以通过使用联合天线分集和均衡技术来提高，以抗击时间和频率选择性衰落和干扰效果。在该处理中，在MMSE的意义上、线性均衡器(LE)结构以及用于相干接收器天线分集的判决反馈均衡器(DFE)的最佳都针对未干扰(un-jammed)环境而得到。

如本文中使用的术语“传输分集”有时称为“Alamouti Tx Div”指的是协作信号质量增强技术，其中L个传输天线同时发射多达L个组合的多达L个连续符号，使得每个给出的符号重复多达L次，从而在没有牺牲带宽的情况下产生了时间分集。

本领域中的用于增强RF MIMO通信系统中的信号质量的许多技术是已知的。上述技术是仅仅几个和其它技术，目前，RF MIMO信号质量增强方法由基带DSP模块在基带域中实现。

图1是示出根据现有技术的MIMO接收器系统10的高级示意框图。基带DSP处理器20由两个或者多个无线电电路30-1至30-N馈送，无线电电路中的每一个继而由其相应天线40-1至40-N馈送。在运行中，基带DSP处理器20可以应用一个或者多个基于信号质量的增强技术，包括自发技术或者协作技术或者二者皆有，基于信号质量的增强技术可以包括但不限于上面讨论的技术。

存在与上述架构相关联的几个问题：第一，第三代合作计划3GPP标准支持几个典型MIMO配置，例如，2×2、4×4、或者8×8、并且因此，协议、基站软件以及UE DSP软件产品目前不支持灵活数量的UE天线。第二，更复杂的标准配置(例如8×8)在它们被出售到市场之前将需要一段时间。第三，更复杂的标准配置将是昂贵的，因为高级UE需要支持许多RF频带(例如7)，并且当天线的数量通过系数(例如，通过1∶5)来增加时，则支持高级UE的RF链必须通过这种系数例如从14(即2×7)到70(即10×7)来生长，这变得极其昂贵。

发明内容

本发明的实施例解决了与现有技术相关联的上述问题中的一些或者全部。本发明的实施例的第一方面能够经由硬件和软件的较小增加将天线增加到现有标准顺从方案。本发明的实施例的第二方面赋予非复杂性配置(例如，2×2)，这些非复杂性配置已经商业可用于未来将变得可用的一些特征。根据本发明的实施例的第三方面，由于本发明版本中的一些的宽频性质，所以可以存在用于广泛复制前端RF电路的较少需要，例如，两个RF波束成形器可以能够支持所有7个带，由此提升了可负担性。

本发明的一些实施例包括：包括传统MIMO接收系统的混合系统，该传统MIMO接收系统包括基带、无线电和天线(其中，天线的数量等于无线电的数量)；Rx RDN(包括波束成形器的阵列)以及较大数量的天线(大于无线电的数量)；以及控制模块，该控制模块从MIMO系统获得控制模块的度量，并且因此调谐RDN。

根据本发明的一个实施例，提供了用于增强多输入多输出(MIMO)接收系统的性能的性能增强系统。性能增强系统可以包括：MIMO接收系统，该MIMO接收系统具有N个分支并且被配置为根据一个或者多个传统MIMO接收方案进行操作；以及无线电分布网络(RDN)，其连接到MIMO接收系统。RDN可以包括一个或者多个波束成形器，其中，波束成形器中的至少一个由两个或者多个天线馈送或者接收来自两个或者多个天线的输入。本系统中的天线的总数量可以为整数M＝K₁+K₂+...K_N，其中，K_i为由波束成形器i使用的天线的整数数量。将确认，由于波束成形器通常涉及超过一个天线，所以M(整数)将通常大于N(整数)。需要控制模块基于从MIMO接收系统的DSP获得的传统MIMO信号来调谐一个或者多个波束成形器，使得RDN将增益和/或天线分集地增加到MIMO接收系统。

根据本发明的另一个方面，提供了用于增强传统MIMO通信的射频(RF)的性能的方法。该方法包括：从MIMO接收系统的DSP中获得传统MIMO信号，其中，该接收系统包括N个分支并且被配置为根据一个或者多个传统MIMO接收方案进行操作；生成用于连接到包括一个或者多个波束成形器的MIMO接收系统的无线电分布网络(RDN)的波束成形权重，其中，波束成形器中的至少一个由两个或者多个天线馈送，使得该系统中的天线的总数量为M＞N，并且调谐一个或者多个波束成形器的输入信号权重，使得RDN将增益和/或天线分集增加到MIMO接收系统。

当用户设备(UE)处的天线不接收均匀波面时，本发明的一些实施例是有益的。当天线元件与其接收到的相位和幅度结合时，非均匀波面产生不可预测的波束形状。因此，用于每个天线的RDN的单独调谐可能是有益的，如下面将进一步解释的。

根据本发明的一些实施例，每个波束成形器具有能够区别来自天线的信号的天线区别电路，该天线向相应波束成形器馈送或者提供信号，波束成形器也包括组合器，该组合器被配置为将来自向相应波束成形器馈送或者提供信号的天线的信号组合成单个信号。

根据本发明的另一个方面，提供了用于每层的区别每个单独天线到给定波束成形器的总接收到的功率的贡献的模块和方法；这种区别通过在定期“浏览”时间间隔期间施加RF操控来实现。根据本发明的一些实施例，这里提供了用于优化和选择使用其调谐天线的最好相位的装置。由于在对齐耦接到混合MIMORDN架构中的波束成形器的接收天线中的相位方面的挑战，所以需要优化装置，以缓和由未对齐相位导致的组合器损失。

本发明的实施例基于寻求由MIMO的基带测量的从所有传输层所接收的总功率的最大值；总和包括如由装备有移相器的所有接收RDN天线观察的所有传输天线信号。

可以通过它们相应波束成形器、无线电以及基带电路经由单独天线的信道估计来测量接收到的功率。

提供不同度量，以量化所述总接收到的功率：

P_j，k＝[abs(S_j，k)]²j＝1，2...M，k＝1，2...L

因此，有利的是，找到一种方式，其使用单个自由度，即源于多个引入信号中的每一个具有用于波束成形器的特定可能相位对齐的事实，而在对齐用于2个、4个或者多个不同相位设置的波束成形器中选择或者挑选一个相位的需要。

用于所有传输层的相位的最佳对齐的需要也出现在较高MIMO排列中并且在各种RDN配置中。在这里描绘的本发明的实施例中解决了通常优化处理。

虽然标准MIMO接收器能够在没有相互关系下累积来自每层的所有可用天线的能量，但是RF组合的额外天线可能需要依赖适合所有层的一个权重设置，这可以不利地影响性能；问题源来自如由RF波束成形中的各种参与的天线所观察那样的各层的信号的随机或者松散相关性；具体地，优化用于给定层的RF组合的天线输出组的相位设置可以是次优的或者甚至对其它是有害的；因此，以考虑所有层的方式设置权重是必要的。

因此，将待选择的天线的集合增加到超过在给定的RF组合器中的可用输出的数量是有利的；因此有利于以由每个接收天线看见的各个层的信号为特征的非常相同的随机性，采集最好的组合并且提供性能损耗的减少；为了实现那个，本发明提供一种分类，其中如果要与其它候选天线组合的每个候选天线可以在非冲突相位看到所有层则该候选天线被宣布是“好的”，并且如果不能则是“坏的”，通过交换各个波束成形器中的天线，利用MIMO接收系统中的几个RF波束成形器的可能存在，每个可能存在需要解决相同问题，并且因此使用所有或者最可用的天线资源。

本发明的这些额外的和/或其它方面和/或优势在下面的详细描述中被给出。

附图说明

为了本发明的更好理解，并且为了示出如何实现本发明，仅仅例如对其中相同参考符号指定对应元件或者部分的附图做出参考。在附图中：

图1是示出根据现有技术的MIMO接收器的高级示意框图；

图2A是示出根据本发明的一些实施例的系统的高级示意框图；

图2B是示出根据本发明的一些实施例的方面的可控波束成形器组的详细示例性框图；

图3A是示出根据本发明的一些实施例的方法的方面的高级流程图；

图3B是示出根据本发明的一些实施例的方法的另一个方面的高级流程图；

图4是示出根据本发明的一些实施例中处理的与下行链路波束成形的MIMO模式的一种情况有关的方面的高级框图；

图5是示出根据本发明的一些实施例的图4中示出的MIMO模式的方面的高级框图和流程图；

图6是示出根据本发明的一些实施例的用于获得RDN的调谐的不同可能处理等级的高级框图；以及

图7A是示出根据本发明的一些实施例的Rx RDN和传统MIMO的组合的通用框图的高级框图；

图7B是示出根据本发明的一些实施例的方法的高级流程图；

图8是示出根据本发明的实施例的系统的高级框图；

图9是示出根据本发明的实施例的系统的一个方面的高级框图；

图10是示出根据本发明的实施例的系统的另一个方面的高级框图；

图11是示出根据本发明的实施例的系统的又一个方面的高级框图；

图12是示出根据本发明的一些实施例的方法的一个方面的信号视图；

图13是示出根据本发明的一些实施例的方法的另一个方面的信号视图；

图14是示出根据本发明的实施例的系统的又一个方面的高级框图；

图15A和图15B是示出根据本发明的一些实施例的方法的又一个方面的信号视图；

图16是示出根据本发明的一些实施例的方法的高级流程图；

图17是示出根据现有技术的一些实施例的系统的高级框图；

图18是示出根据本发明的一些实施例的系统的高级框图；

图19A和图19B是示出根据本发明的实施例的方面的信号视图；

图20是示出根据本发明的实施例的一个方面的具有信号视图的表；

图21是示出根据本发明的实施例的又一个方面的信号视图；

图22是根据本发明的由无线电分布网络(RDN)增加的2×2MIMO系统的示例；

图23是根据本发明的一些实施例的具有RDN和天线路由模块的简单MIMO接收系统的示意性高级说明；

图24是根据本发明的一些实施例的使用图23中示出的情况的开关矩阵的天线路由模块的实现方式；

图25是根据本发明的一些实施例的具有RDN和天线路由模块的更复杂MIMO接收系统的示意性高级说明；

图26和图27是示出根据本发明的实施例的由天线接收到的信号的相位关系的信号相位示意图；

图28是根据本发明的一些实施例的具有带有RDN的10个天线矩阵和以及联合4个天线的天线路由模块的MIMO接收系统的示意性高级说明；

图29是根据本发明的一些实施例的如针对图28的系统实现的开关矩阵的示意性高级说明；

图30是根据本发明的一些实施例的如针对图31的系统实现的开关矩阵的示意性高级说明；

图31是根据本发明的一些实施例的具有带有RDN的10个天线矩阵和以及联合2组4个天线的天线路由模块的另一个MIMO接收系统的示意性高级说明；

图32是示出根据本发明的一些实施例的方法的高级流程图。

具体实施方式

现在详细使用对附图的特定参考，要强调的是，示出的详情是出于示例性并且仅仅用于讨论本发明的优选实施例，并且给呈现为了提供相信什么是最有用的并且容易理解本发明的原理和概念方面的描述。关于这一点，不做出尝试，以更详细示出对本发明的基本理解必要的本发明的结构细节。使用附图采取的描述对于本领域的技术人员而言可以在实践中如何体现本发明的几个形式变得显而易见。

在详细理解本发明的实施例之前，要理解，本发明在其应用中不限于下面描述中给出的或者附图中示出的组件的结构和布置的细节。本发明可应用于以各种方式实施或者执行的其它实施例。此外，要理解，本文中使用的措辞和术语是出于描述的目的并且不应当认为限制。

图2A描绘了根据本发明的一些实施例的包括多个无线电、基带DSP调制解调器和RF波束成形器的阵列的混合MIMO接收器系统。可能地以集成电路(IC)形式的基带处理器110可以包括一个或者多个传统接收DSP调制解调器112。此外，基带处理器110还可以包括RF信号处理控制模块114。基带处理器110由两个或者多个无线电电路20-1至20-N来馈送，其输出被输入到相应一个或者多个传统DSP接收调制解调器112。无线电电路20-1至20-N中的每一个继而通过对应RF波束成形模块(或者RF波束成形器)120-1至120-N来馈送，RF波束成形模块(或者RF波束成形器)120-1至120-N一起形成接收无线电分布网络(Rx RDN)130。此外，RF波束成形模块120-1至120-N中的每一个由多个天线50-1至50-K来馈送，并且可以由RF信号处理控制模块114进一步可调谐。在一些实施例中，RF信号处理控制模块114和DSP调制解调器112被合并到单个集成电路中。

在运转中，基带DSP调制解调器112和无线电20可以被配置为经由Rx RDN和额外天线的增加来增强通信链路。增强可以通过增加RF信号处理控制模块(或者RF控制模块)114来实现。RF控制模块114可以基于施加于从DSP调制解调器112获得的信号的各种可能处理等级来生成波束成形权重(例如，幅度和相位)，并且调谐一个或者多个RF波束成形模块120-1至120-N。

通过上述架构，RF MIMO接收器系统可以被改进并使用额外天线来增大，同时保存传统信号处理实现方式并且使用额外处理来再用现有信号，以便于调谐额外的RF电路(即Rx RDN 130)，因此增强性能。

图2B是示出根据本发明实施例的混合数字和RF MIMO系统200的非限制示例性实现方式的框图。混合系统200包括传统UE MIMO系统210，该传统UE MIMO系统210包括向基带处理器240馈送或者提供信号的两个或者多个无线电电路232和234。混合系统200还包括RDN，该RDN包括RDN子模块222和224，该RDN子模块包括RF电路例如RF组合器、过滤器、移相器、放大器以及开关。RDN子模块中的每一个可以继而由天线的阵列262和264馈送。混合数字和RF MIMO系统200还可以包括RF控制模块250，该RF控制模块250被配置为从传统UE MIMO系统210中获得传统MIMO度量，并且因此调谐包括RDN子模块222和224的RDN。传统MIMO度量涉及用在典型MIMO配置中的定性参数，例如信道估计、盲扫描/搜索、MRC、OC、LSE以及MMSE。

图3A和图3B示出用于基于从各种MIMO接收器调制解调器中获得的信号以及在一些情况中的进一步处理来调谐波束成形器阵列的可能方法的实施例。

图3A示出通过使用各种指定技术例如本领域已知的那些来施加盲权重的迭代法的实施例。起因于每个迭代的质量指标可以用于确定最好权重。详细参照图3A，高级流程图示出了通过选择一些波束成形权重(例如，随机地)并且然后根据一些方法修改其来开始的迭代调谐处理300A。步骤310A描述了生成新波束成形权重的DSP功能。步骤320A描述：将新波束成形权重施加于RDN。步骤330A描述：监视合成的质量指标如从DSP的给定部分中报告的那样。步骤340A将新质量指标与先前质量指标进行比较。步骤350A将权重分级并且确定质量指标是否被制成的更好或者更坏。步骤360A执行存储先前和最近迭代的结果且确定权重的算法功能。

图3B描述用于基于信道估计来调谐RDN波束成形器即测量给定天线的测量出的权重(测量出的相位和幅度)和其期望权重(其中，期望权重是一些参考)之间的差并且修改那个天线的当前设置以减少或者最小化那个差的方法的实施例。现在详细参照图3B，高级流程图示出基于信道估计的调谐过程300B。该方法系统地和周期地选择天线并且测量天线的相位和幅度如310B中所述。步骤320B将那个测量与参考进行比较。根据本发明的实施例，来自多个天线中的一个天线的测量可以用作参考，并且可以将来自其它天线的测量与该参考进行比较。根据本发明的另一个实施例，超过一个天线的组合信号可以用作参考。该比较可以导致间隔，例如非零相位差。然后，步骤320B检查可能波束成形器的权重的集合，并且选择减少或者最小化该差的波束成形器的权重。步骤330B由驻留于基带中的控制算法来施加以上确定的权重，并且相应地设置由那个天线馈送的或者由那个天线提供的信号的波束成形器。步骤340B将信道估计处理转移到下一个天线，并且如果已经调谐了所有天线(步骤350B)，则再访第一天线等(步骤360B)。根据本发明的一些实施例，可以使用各种类别/类型的传统MIMO接收系统，例如最大比合并、最佳合并、最小均方误差、Alamouti Tx分集、干扰抵消、DL传输波束成形、空间复用等。当调谐RF波束成形器时，可以实施两种基本调谐方法。在第一方法(在下文中，“方法A”)中，给定DSP调制解调器的解调信号用于调谐将信号馈送或者提供给其无线电的特定对应波束成形器，并且在第二方法(在下文中，“方法B”)中，多个DSP调制解调器的多个解调信号用于联合地调谐多个波束成形。方法A通常更容易实现，需要对传统MIMO调制解调器处理器的较小增加的处理，但是通常提供较少性能。然而，针对上面提及的MIMO类别/类型中的每一个而言，性能的损耗不相同，如下所述。

图4是示出根据本发明的一些实施例的非限制示例性方面的高级框图。根据本发明的一个实施例，当基站(BTS)410在下行链路传输波束成形模式下进行操作并且用户设备(UE)420在接收RF波束成形模式下进行操作时，可以有益的是：以不妥协或者不利地影响调谐UE天线的处理和调谐BTS天线的处理这二者中的任一个的方式来调谐波束成形端的每一个。即，UE测量信道，并且然后两个平行处理：一个处理由传统闭环DL波束成形MIMO来实行，另一个处理由RF控制模块来实行。由于两个不同机制彼此不知地以不同目标进行并行处理(一个目标尝试满足BTS 410并且另一个目标尝试满足UE 420)，所以存在不稳定性的潜在风险。该问题由图4中示出的UE 420的波束422A至422C的几何示例来说明，其中，BTS的波束410和UE的波束420二者尝试指向彼此而来回移动，导致两个波束的不稳定性。

根据本发明的一些实施例，每当UE 420施加下行链路(DL)波束成形，可以测量从UE 420的基带DSP模块中获得的度量，例如每帧(或者任何其它特定时间单位)，然而，可以以比每帧一个命令更低速率(例如乘以因子2或者3)来执行在UE 420中调谐一个或者多个波束成形器。在该实施例中，BTS 410的对应基站波束成形机制可以执行信道估计和码本指令，以改变每帧在BTS 410处的权重。由于同时变化的数量的减少，在UE处的这种减少的改变速率导致更稳健的BTS波束成形算法。可替换地，UE可以不时地抑制对BTS如何改变其权重的建议(例如，拖延对于发送的码本的改变)。以这种方式，UE可以在没有影响BTS性能的情况下使权重变化到其自己的RDN，并且因此提高了UE和BTS波束成形算法的稳健性。

图5是进一步示出并且提供对改变UE和BTS的天线设置的上述方面的进一步洞察力的高级时序图的实施例。时序图500示出了由BTS 510、UE闭环机制520以及UE波束成形机制530之间的协作信号增强方案所实现的信道估计。在操作时隙i中，UE的MIMO对BTS权重i+1的所需校正进行评估，同时RF控制模块对用于RDN i+1的所需校正进行评估，并且将这些指令同时转发给二者。这导致UE和BTS修改在两端处的信号，导致下一个循环i+2对由不相关机制所部分导致的校正进行评估。

由于一方处的任何天线设置变化生成了用于另一方的信道变化，所以可能出现不期望振荡效应。如上所解释那样的一个方案用于减少的变化速率。另一个方案在于UE波束成形机制530可以随着时间(在静态环境中)学习BTS 510天线变化模式，并且预测波束成形设置变化对到BTS 510的其自身反馈的影响，并且选择性地校正那个反馈。

更具体地，UE闭环机制520的控制模块可以保持记录表或者以其它方式存储或者保持记录(例如，到存储器或者数据库中)，该记录存储在UE波束成形机制530和BTS 510波束成形处的用于一个或者多个波束成形电路的最近波束成形权重更新。UE 520的控制模块可以使用记录表，以估计两个处理在彼此上的相互影响，并且实现校正。例如，UE可以执行两个记录表之间的相关计算，并且如果任何相关系数超过特定阈值，则UE可以选择使用可替换的RF控制模块算法，并且验证已经恰当减少的修改相关。除了记录表之外的数据结构可以用于存储权重。

根据本发明的一些实施例，每当执行指定波束成形器的调谐同时临时退化其性能时，控制模块可以一次一个调谐波束成形器，使得当指定波束成形器忙于调谐时，其它波束成形器没有被调谐。

图6是示出根据本发明的一些实施例的系统的又一个方面的高级框图的实施例。RF MIMO接收系统600包括基带处理器610，该基带处理器610包括多个基带处理器612-1至612-N，该多个基带处理器612-1至612-N由无线电电路620-1至620-N馈送或者接收来自无线电电路620-1至620-N的信号。基带处理器612-1至612-N具有相应单独输出Ai至A_N，这些单独输出Ai至A_N被馈送到生成组合输出B的多输入处理/合并模块614。MIMO接收系统600还包括RF控制模块615，该RF控制模块615由单独输出Ai至A_N和组合输出B馈送或者接收来自单独输出Ai至A_N和组合输出B二者的信号，该控制模块615继而当使用上述方法A时生成控制输出A’1至A’_N或者可替换地当使用方法B时生成控制输出B’1至B’_N。

取决于实际MIMO类别/类型，基带信号可以用于调谐波束成形电路630-1至630-N，该波束成形电路630-1至630-N可以经由第一控制线集合而由A’1至A’N输出来调谐或者经由另一个控制线集合由B’1至B’N输出来调谐。

如上所述，可以针对上面提及的所有类型的MIMO类别/类型来实现单独RF波束成形器基于其DSP调制解调器信号的调谐，并且当信道之间的噪声/干扰的互相关为0或者低于预定阈值时该调谐是优选方法。

在其它情况中，当干扰之间的这种互相关是显著的或者大于预定阈值时，则当调谐算法考虑从由多个波束成形器馈送的多个无线电获得的多个DSP调制解调器的信号时，波束成形器的调谐的RDN装配可以产生较好性能。针对这些情况，调谐多个波束成形器作为一个组将是有利的，因此基于信道的更准确知识来实现RDN权重的较好选择。

如上所述，取决于如下所述的特定MIMO类别/类型，方法B所需的额外处理不总是正当的。

在给定的UE MIMO接收系统实现MRC中，并且当一个可以假设基于简单偏好(即涉及不那么显著的干扰)来做出该UE选择时，则RDN调谐可以使用类似的假定，并且因此基于每个单独对应DSP调制解调器来调谐每个单独波束成形器，如由方法A所述。

在给定的UE MIMO接收系统实现OC中，并且当一个可以假设基于偏好(即涉及显著的干扰)来做出该UE选择时，则RDN调谐可以使用类似的假定，并且因此基于多个DSP调制解调器的信号来调谐多个波束成形器，如由方法B所述。

在给定的UE MIMO接收系统实现MMSE中，并且当一个可以假设基于偏好(即涉及显著的干扰)来做出该UE选择时，则RDN调谐可以使用类似的假定，并且因此基于多个DSP调制解调器的信号来调谐多个波束成形器，如由方法B所述。

在给定的UE MIMO接收系统实现Alamouti Tx分集中，则方法A实际上是可以的但不是优选的，这源于Alamouti传输的本性，致使了单独DSP调制解调器的信号在调制之前彼此干扰，并且需要针对每一个执行单独解密，这增加了复杂性而使减少复杂性的目的失败；虽然方法A是可以的，但是用于该类别的方法A在大多数方面是较差的，并且所以方法B应当优选用于在该类别中。

在给定的UE MIMO接收系统实现干扰抵消中，并且当假设是传统MIMO显著减少了对单独DSP的每一个的干扰影响时，并且当由传统MIMO质量指标声明的SINR不是临界的(点B)即特定等级之上时，则针对该类别/类型的MIMO接收器系统实现用于RDN调谐的方法A；否则实现方法B。

在给定的UE MIMO接收系统实现DL传输波束成形中，并且当由MIMO质量指标声明的SINR(点B)高于特定等级时，方法A将用于经由波束成形器的对应DSP调制解调器的信号来单独调谐波束成形器；在临界SINR由MIMO质量指标来声明中，方法B被使用。

在给定的UE MIMO接收系统实现空间复用中，RDN调谐由于需要对多个未校正传输(例如，经由SVD技术)进行优化而是次最优的；当一起检查多个次最优方案有时可以修改它们中一些或者全部，使得组合效应具有更高性能；因此，方法B用于该类别的MIMO系统。

根据本发明的一些实施例，RF控制模块被配置为每当信号与干扰加噪声比(SINR)高于指定阈值时基于带宽DSP调制解调器的单独输出来调谐波束成形器。

图7A是示出根据本发明的一些实施例的又一个方面的高级示意框图。图7A示出包括基带处理器710的RF MIMO接收器配置，该基带处理器710由无线电组合电路720输入，无线电组合电路720继而由波束成形电路730输入，波束成形电路730可以包括RF组合器750，其中，波束成形电路730经由基带处理器710的控制而是可调谐的。

图7B是示出根据本发明的一些实施例的方法700b的高级流程图。该方法可以包括下面阶段：从具有N个分支的、并被配置为根据一个或者多个传统多输入多输出(MIMO)接收方案进行操作的MIMO接收系统中获得传统MIMO度量710b；生成用于连接到MIMO接收系统的无线电分布网络(RDN)的波束成形权重，该RDN包括一个或者多个波束成形器，其中，波束成形器中的至少一个由两个或者多个天线来馈送，使得系统中的天线的总数量为M，其中M大于N 720b；并且使用波束成形权重来调谐一个或者多个波束成形器730b。

图7A的上述架构可能有益于补救其中在UE处的天线没有产生近于均匀波面的情形。当天线元件与规定相位(以及幅度)组合时，该非均匀波面产生不可预测的波束形状。产生更多可预测的波束形状的一种可能方案可以是通过使用经过基带710的信号的信道估计，以使用移相器740来更好对齐相位。

在一些实施例中，实现上述系统的方法可以包括下面阶段：从具有N个分支的、被配置为根据一个或者多个传统MIMO接收方案进行操作的MIMO接收系统中获得传统多输入多输出(MIMO)度量；生成用于连接到MIMO接收系统的无线电分布网络(RDN)的波束成形权重，该RDN包括一个或者多个波束成形器，其中，波束成形器中的至少一个由两个或者多个天线来馈送，使得系统中的天线的总数量为M，其中M大于N；并且使用波束成形权重来调谐一个或者多个波束成形器。

在一些实施例中，可以基于无线电链路质量指标来执行生成阶段。在其它实施例中，可以在MIMO接收系统的数字信号处理(DSP)调制解调器的单独输出处或者在其组合输出处执行获得阶段。

在一些实施例中，上述方法还可以包括：基于由MIMO接收系统操作的传统MIMO接收方案的类型来选择DSP调制解调器的单独输出或者其组合输出中的任一个的阶段。如上所讨论的，传统MIMO接收方案的不同类型可以包括：最大比合并、最佳合并、最小均方误差、Alamouti Tx分集、干扰抵消、DL传输波束成形、空间复用。

在一些实施例中，一个或者多个传统MIMO接收方案可以为下行链路(DL)波束成形，其中，可以在用户设备(UE)内实现MIMO接收系统，其中，传统MIMO度量每隔指定时间单位来测量，并且其中，UE的一个或者多个波束成形器的调谐每多于一个指定时间单位来执行，并且其中，由UE引导的对应基站波束成形机制在每指定时间单位在基站处执行改变设置的码本指令和信道估计。

在一些实施例中，一个或者多个传统MIMO接收方案可以为下行链路(DL)波束成形，其中，可以在用户设备(UE)内实现MIMO接收系统，其中，控制模块保持记录表或者以其它方式存储信息，该信息存储最近的、用于UE的一个或者多个波束成形器的波束成形调谐以及基站的波束成形调谐，并且其中，控制模块还被配置为使用记录表来估计一端对另一端的不期望的权重设置的影响或者效应，使得UE的一个或者多个波束成形器的调谐考虑所估计的UE权重设置的影响。

在一些实施例中，一个或者多个MIMO接收方案可以基于干扰抵消接收器，其中，每当无线电电路中的至少一个的信号与干扰加噪声比(SINR)高于指定阈值时，可以在基带DSP调制解调器的单独输出处测量传统MIMO度量。

在一些实施例中，一个或者多个接收方案基于干扰抵消接收器，其中，可以在基带DSP调制解调器的组合输出处测量传统MIMO度量，以使用过滤后的质量指标，其与预过滤的质量指标相反。

在一些实施例中，上述方法还可以包括：执行MIMO接收系统的各种MIMO输入的线性组合的阶段，其中，可以屈从于性能优势而基于相应单独DSP调制解调器输出或者基于DSP调制解调器的组合输出来执行调谐。

区别单独天线信号

如上所解释的，为了正确评估每个单独天线信号对在组合的(波束成形的)信号处的全部接收功率的贡献，着眼于DSP处的组合信号来能够区别不同单独天线信号将是有利的。虽然几种方式是可用的，但是在下文中通过举例详细说明一些方案。

图8是示出根据本发明的实施例的系统的高级框图。系统800包括多输入多输出(MIMO)接收系统基带模块820，该基带模块820具有多个分支并且配置为根据信道估计MIMO接收方案对基带等级进行操作。系统800还可以包括经由无线电电路82-1至82-N连接到基带模块820的无线电分布网络810(RDN)。RDN 810包括具有由两个或者多个天线例如80-1至80-K₁馈送的天线区别电路例如840-1的至少一个波束成形器，使得系统800中的天线的总数量为M＝K₁+K₂+......+K_N，其中，M大于N。此外，波束成形器中的每一个包括组合器(这里未示出)，该组合器被配置为将来自天线的信号组合成通过无线电模块82-1至82-N转换至基带的单个合成信号。基带模块820还包括RF控制模块，该RF控制模块被配置为例如通过调节位于波束成形器8401至840-N内的移相器来调谐RDN 810。

如上所述，系统800包括具有针对每个天线组的天线区别电路的一个波束成形器，该天线组被组合成单个无线电电路。在运转中，波束成形器被配置为区别来自天线的信号，这些天线向相应无线电电路馈送或者提供信号。如下面解释的，存在可以被使用以便于实现信号区别操作的多个实施例，信号区别操作对每个信号的相位和/或幅度的获得是重要的。还可以经由控制模块830来控制这些区别方案。如下所述，具有天线区别电路的波束成形器可以包括射频(RF)元件例如移相器、开关、终端以及放大器。

图9是示出根据本发明的实施例的系统的一个方面的高级框图。系统900是5个天线90-1至90-5的示例性非限制实施例，其中，波束成形器包括用于每个天线90-1至90-5的可选择的旁路92-1至92-5，该可选择的旁路92-1至92-5被配置为在相应波束成形器中绕开组合器910，并且将信号从天线90-1至90-5中的每一个传送到输出选择器920，并且其中，输出选择器被配置为每次将只该信号从一个天线递送到MIMO接收系统。

在一些实施例中，为可选择的旁路单元中的每一个提供校正元件(未示出)将是有利的，其中，校正元件被配置为识别且考虑组合器和可选择的旁路单元之间的相位差和幅度差。该校正过程可以在工厂处执行，并且可以进行RF等级或者基带等级或者其组合。

图10是示出根据本发明的实施例的系统的另一个方面的高级框图。在示例性系统1000中，波束成形器被配置为选择性地断开且终止除了一个以外的所有天线，使得每次将来自天线的仅一个信号递送到组合器的输出。断开可以例如由开关集合102-1至102-5来实现，每个开关切换用于天线100-1至100-5的端接器。每次，经由组合器1010单独传送不同天线信号。

图11是示出根据本发明的实施例的系统的又一个方面的高级框图。在该示例性实施例中，在系统1100中，波束成形器被配置为每次选择性地移动一个天线信号的相位，并且然后恢复原始相位。在移相之后比较组合信号，且在该相位恢复了之后立即地进行，使得可以获得用于每个天线的被移动的移相器的相位和幅度。这可以通过可控的移相器112-1至112-5来实现，该可控的移相器被配置为每次移动来自天线110-1至110-5的唯一一个信号的相位，使得MIMO接收系统可以通过比较在两个不同相位处的组合信号来获得来自具有被移动相位的天线的信号的相位和/或幅度。应当注意的是，当不用于辅助天线区别操作时，可控移相器112-1至112-5也可以用于调谐天线作为用于将权重施加于RDN的处理的一部分以作为信道估计MIMO接收方案的一部分。

图12是示出根据本发明的一些实施例的方法的一个方面的信号视图。在该示例中，天线1202i的相位从时间实例n-1变化到n并且变为1204i，如分别在1202和1204中看见的。当着眼于相应时间n-1和n处的组合信号时，很明显，组合信号1222比组合信号1228长。这样，可以通过应用不同方法来获得1202i的相位和幅度。

图13是示出根据本发明的一些实施例的方法的又一个方面的信号视图。在该示例中，1302i的信号相位不与来自1302中的剩余天线的剩余信号对齐，并且所以组合信号1322和1324示出了相位Φ1不同于Φ2等等，可以通过比较来获得单个天线的相位和幅度二者。

图14是示出根据本发明的实施例的系统的又一个方面的高级框图。在该示例性实施例中，在系统1400中，波束成形器包括用于每个天线的可控放大器144-1至144-5，其中，该控制由开关142-1至142-5以及146-1至146-5来实现。放大器被配置为每次放大来自天线的仅一个信号，并且其中，MIMO接收系统被配置为通过比较由组合器1410在两个不同放大阶段处组合的组合信号来获得来自放大的天线的信号的相位和/或幅度。

图15A示出根据本发明的一些实施例的方法的又一个方面的信号视图。在该示例中，在时间n-1时放大信号1502i并且在时间n时恢复，如1502和1512中所示。1506和1516中示出的组合信号示出了组合信号之间的不同是明显的，并且可以获得放大的天线的相位和幅度二者。图15B示出了其中信号1522i与剩余信号不对齐的情况的实施例。另一个实施例可以为通过使用可控衰减器代替放大器，并且放大单个天线(或者其信号)的效果可以通过衰减所有天线的增益而不是衰减在指定时间点需要区别的天线的增益来实现。应当理解的是，天线区别的许多实现方式可以被使用，一些实现方式可以包括移相器、放大器和衰减器的任何组合。

每当使用连接到组合器的波束成形器的所有天线执行天线区别程序时，例如在上面的图11至图15B中示出的实施例中，不同方法用于获得单独天线的信道信息。假设h_i(n)为在时间实例n从发射器天线到接收器天线i的外部信道，a_i(n)知分别为在时间实例n从接收天线i通过波束成形器到组合器的输出的内部路径的幅度和相位，并且e(n)为在时间实例n由接收器基带提供的估计测量。应当注意的是，通过波束成形器的内部路径的幅度和相位是已知量。信道的估计h_i(n)从两个分离的基带测量例如两个连续的测量e(n-1)和e(n)中获得，并且被定义为：

应当注意的是，当时，估计被认为是最有效的。图16是示出根据本发明实施例的示例性天线信号区别方法的高级流程图。方法1600可以包括下面阶段：经由耦接到MIMO接收系统的M个天线接收射频(RF)多输入多输出(MIMO)传输，该MIMO接收系统具有N个分支并且被配置为根据信道估计MIMO接收方案进行操作，其中M大于N 1610；通过将来自天线的信号组合成组合信号来将M个天线中的两个或者更多个天线的分组波束成形为N个信道中的每一个1620；并且通过在波束成形期间施加RF操控将区别程序施加到来自分组中的每一个中的天线的信号1630。

在区别方法1600的一些实施例中，根据在基带域处控制的指定天线区别方案来执行天线区别。

在一些实施例中，区别方法1600还可以包括以下阶段：获得区别信号中的每一个的相位和幅度中的至少一个；并且因此调谐波束成形器。

在区别方法1600的一些实施例中，天线区别包括：选择性地为每个天线施加旁路，以用于使组合旁路，以每次将信号从一个天线递送到MIMO接收系统。

在一些实施例中，区别方法1600还可以包括以下阶段：识别且考虑组合和旁路之间的相位差和幅度差。

在区别方法1600的一些实施例中，可以通过选择性地断开且终止除了一个以外的所有天线来执行天线区别，使得每次将来自天线的仅一个信号递送到MIMO接收系统。

在区别方法1600的一些实施例中，可以通过每次选择性地改变来自天线的仅一个信号的相位来执行天线区别，并且其中该方法还包括：通过比较在两个不同相位处的组合信号来获得来自具有相移的天线的信号的相位和/或幅度。

在区别方法1600的一些实施例中，可以通过每次改变来自天线的仅一个信号的增益来执行天线区别，并且其中，该方法还包括：通过比较两个不同放大的组合信号来获得来自放大的天线的信号的相位和/或幅度。

通过选择最好相位来优化总接收功率

根据本发明的一些实施例，用于优化且选择使用其调谐天线的最好相位的装置可以被设置在本文中。由于在对齐耦接到混合MIMO RDN架构中的波束成形器的接收天线中的相位方面的挑战，所以优化装置的使用是有利的。优化被执行，以缓和由未对齐相位导致的组合器损耗。在下文中示出了示例性优化处理和算法。应当理解的是，用于选择最好相位的优化处理可以用在具有或者不具有上述区别电路和方法的实施例中。

图17是示出根据现有技术的具有基站1710、UE 1720的MIMO系统的框图、基站1710、UE 1720各具有两个天线以及两个MIMO信道。图18示出具有基站1810的2×2MIMO RDN架构的示例，其中UE 1820的每个接收天线如图17所示例如A1和B1，通过分别增加另外天线A2和B2来增强，由此通过四个天线而不是两个提供接收。混合MIMO RDN架构还包括：移相器1840-1和组合器1840-2以及用于向无线电1820馈送或者提供信号的组合器1830-1和1830-2。

在没有损失一般性的情况下，为了简化解释，本文假设基站在一个Tx天线上传输每一层。

混合MIMO RDN可以提供额外的增益，然而，因为组合器1830-1和1830-2用于使用仅一个移相器来服务两个不同的Tx天线，所以用于优化Tx1的接收的分集参数(例如相位)可以与用于接收Tx2所需的那些相同。如果天线彼此不相关，则这尤其是真的。

如图18所见，如果来自天线辐射Tx1(1LA1至1LA2)的路径中引入的相移由移相器来补偿，则移相器设置仅是正确的以使其与来自天线辐射Tx2的路径相同。即，如果(2LA1-2LA2)与(1LA1-1LA2)是相同的或者差整数倍波长，则相位设置将仅是正确的。类似的结果适用由天线B1和B2接收的Tx1和Tx2信号。

如果比较适用四个90°相移的情况，以对齐来自Tx1的信号，则很明显存在用于Tx2信号的三种可能结果：

第一种结果为：信号关于Tx1传输以类似相位差到达天线A1和A2，所以用于增强Tx1的接收的相同相位设置也将增强Tx2。(25％)

第二种结果为：到A1和A2的产生的Tx2信号是彼此+/-90°，并且针对此处理将产生0分集增益。(50％)

第三种结果为：产生的Tx2信号是彼此180°，并且可以彼此抵消或者取决于它们的相对幅度来产生负分集增益。(25％)

当该结果为上述第三种结果时，系统必须选择牺牲用于Tx1的分集增益，以避免Tx2信号的总损耗。这将导致用于Tx1和Tx2的较低分集增益(～0dB)。

由本发明的实施例提供的算法基于寻找从所有传输层接收的总功率的最大值(如由MIMO的基带所测量的那样)来导致相位优化；总和包括所有传输天线信号，如由装配有移相器的所有接收RDN天线观察的。通过其相应波束成形器、无线电以及基带电路经由单独天线的信道估计来测量上述接收到的功率。

根据本发明的一些实施例，提供具有数字N个信号的多输入多输出(MIMO)接收系统。MIMO接收系统可以包括具有数字N个波束成形器的无线电分布网络(RDN)，每个波束成形器具有数字K_N个天线。MIMO系统还可以包括与N个波束成形器中的一个或者多个相关联的至少一个移相器。此外，MIMO接收系统被配置为：(a)经由如由每个接收天线所看见的(例如考虑由物理位置影响的增益和相位)每层的信道估计来选择一个相位，该相位使多层的性能最优化，并且(b)最大化来自所有传输的信号的总接收到的功率。

图19和图20是示出根据本发明的实施例的一个方面的信号视图。在下面非限制示例中，从基站发射的N个不相关传输信号的情况(其中N＝2)由2×2MIMO UE接收，该MIMO UE由具有2个波束成形器的RDN来增大，每个波束成形器具有三个接收天线。为了下面的示例，假设波束成形器可以选择4个可能相位：0°、90°、180°、以及270°中的一个。当选择波束成形器的相位是使来自Tx1的接收到的信号最大化的这种方式时，Tx2相位可以或者可以不建设性地组合，而是可以具有1*4*4＝16个相位组合。

为了简化，假设每个接收天线提供相同幅度和4个可替换相位之外的随机选择的相位。也假设幅度功率为0.33(出于示例缘故)。

因为信号被馈送到RF组合器中，所以到每个信号的电压的转换提供了组合结果，如下文中所述：

在图19A中，信号视图1900A描绘了3个对齐向量，每个向量1/3瓦特被描绘，使得组合电压等于3×SQRT(0.333)＝1.732V＝＞3W。由于增益为输出除以输入，所以这里增益等于3W/1W＝3，并因此4.77dB。在图19B中，信号视图1900B描绘了两个对齐向量(每个向量1/3瓦特)和单个1/3瓦特的垂直向量，使得组合电压等于SQRT(0.333)+jSQRT(0.333)＝＞有效电压组合＝SQRT[(2×0.577)²+0.577²]＝＞1.67W。因为类似原因，增益等于1.67W/1W＝I.67，因此2.2dB。用于图19A的C、D、E、F、G的类似计算生成用于每一个的2.2增益。应用用于图19B的H、I、J、K、L、M、N、O、P的类似计算生成用于每一个的-4.77dB增益。

可以看到，图19A的A到G中描述的七个组合为两个层提供了正增益，而由图19B的H到P描述的九个组合为一个层提供了正增益并且为另一个层提供了负增益。

图20以表的形式进行说明，并且说明了如何达到这些结论的对应信号视图。具体地，表2000示出了具有特定配置2001至2005的上述计算。

可以容易看出，虽然配置2001产生4.77dB增益，配置2002产生更小的但仍然2.2dB的正增益。另一方面，配置2003至2005产生-4.77dB的负增益。

如图19A和图19B中上述可见，当将一个传输信号对齐到最佳增益时，第二传输信号被留下以为了随机相位组合，并且可以在许多情况下变得极其不利的。

图21示出了能够由本发明的实施例在整个增益方面实现的改进。上部示出了其中用于其中对齐所有天线的Tx1的最大增益的选择破坏了用于Tx2的增益的情况。图21的下部说明了：替换用于层1的+4.77dB增益和用于层2的-4.77dB增益在16中的9个情况中提供了用于两层的+2.22dB增益。(注意，在其它6种情况中，对应增益为+4.77dB和2.22dB，并且在另一个情况中，两者为+4.77dB)。

类似方法可以施加到更复杂的MIMO混合RDN配置，在该配置中，存在更多层并且/或者更多天线由RF波束成形器组合。

下面描述了用于给所有参加的波束成形器选择最佳相位设置的度量和程序的一个实施例：

考虑具有K_N个接收天线的波束成形器，接收天线中的每一个接收来自M个传输天线的信号。通过基带进行的信道估计来获得在频率k，k＝1，2...L处从传输天线j，j＝1，2...N到接收天线i，i＝1，2...K_N的信道函数h_i，j，k(假设为频率选择信道的通常情况)。

每个接收天线装备有用于相位调谐的R个移相器的集合A，移相器的集合A可以为例如{0，90，180，270}度。该算法需要选择能够施加到接收天线i，i＝1，2...K_N的最佳相位φ_i∈A。

在相位调节K_N个接收天线之后，在考虑中的由接收器看见的总计信道函数为 $S_{j,k}={\mathrm{\Σ}}_{i=1}^{K_N,}{h}_{i,j,k}{e}^{{\mathrm{j\φ}}_i},j=\mathrm{1,2}...N,k=\mathrm{1,2}...L.$

功率P_j，k与它们P_j，k＝[abs(S_j，k)]²，j＝1，2...N，k＝1，2...L中的每一个相关联。

在一个实施例中，该算法选择相位φ_i∈A，i＝1，2...K_N，以最大化被定义为 $P_{\mathrm{Total}}={\mathrm{\Σ}}_{j=1}^N{\mathrm{\Σ}}_{k=1}^L{P}_{j,k}$ 的总功率P_Total。

在另一个实施例中，程序和度量被提供，其中，天线例如天线相位被递归地一个接一个地调谐。如以前，φ₁可以设置为0。为了计算φ₂，考虑仅来自h_1，j，k和h_2，j，k的贡献。用于前两个天线的组合信道s_2，j，k和信道功率p_2，j，k被定义为： $s_{2,j,k}=h_{1,j,k}{e}^{{\mathrm{j\φ}}_1}+h_{2,j,k}{e}^{{\mathrm{j\φ}}_2},j=\mathrm{1,2}...N,k=\mathrm{1,2}...L$

p_2，j，k＝[abs(s_2，j，k)]²，j＝1，2...N，k＝1，2...L

该算法挑选或者选择最大化了的φ₂∈S。

针对所有天线以类似形式继续，一旦计算出或者确定了φ_i-1，就计算φ_i。

$s_{i,j,k}=\underset{i=1}{\overset{i}{\mathrm{\Σ}}}{h}_{i,j,k}{e}^{{\mathrm{j\φ}}_i},j=\mathrm{1,2},...N,k=\mathrm{1,2}...L$

定义：p_i，j，k＝[abs(s_i，j，k)]²，j＝1，2...N，k＝1，2...L

然后，同理，该算法挑选或者选择最大化了的φ_i∈S。

用于递归算法的可能天线相位组合的总数量为R(K_N-1)。

由于其中优化天线的顺序可能影响结果，所以一些标准可以用于对天线进行编号。例如，在一些实施例中，天线可以基于每个天线的总功率来以升序/降序来排序或者安排： $P_{{\mathrm{Ant}}_i}=\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\underset{k=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{\left[\mathrm{abs}\left(h_{i,j,k}\right)\right]}^2,i=\mathrm{1,2}...K_N.$

根据一些实施例，针对N个波束成形器中的每一个来重复上述的计算选择过程。

MIMO RDN架构中的天线联合

本发明的实施例提供如下分类，其中如果与其它候选天线组合的每个候选天线可以在非冲突相位看到所有层则该候选天线被声明是“好的”并且如果不能则是“坏的”。因此，通过交换各个波束成形器中的天线来杠杆作用MIMO接收系统中的几个RF波束成形器的可能存在将是有利的，并且因此使用所有或者最可用的天线资源。下面描绘的天线联合的实施例可以用在其自身上或者与上述天线区别和/或最好相位优化过程组合使用。

图22示出了由两个额外天线增加的MIMO接收器的示例；如果由移相器2242和2244在两个天线之间引入的相移优化第一层，则如果由两层经历的多路是类似的，则移相器设置将仅针对第二层是正确的。那是不可能的，因为多层MIMO设计基于各种流的较低相关；因此，使两层最优化的那些相位之间的关系趋向于随机。

在简化的示例性情况：从一个Tx天线传输所述两个层中的每一层，(使得Tx1辐射一个流，并且Tx2辐射另一个流)中，在比较使用四个90度相移来对齐来自Tx1的信号的情况中，可以看到存在用于Tx2信号的三种可能结果：

1.信号关于Tx1传输以类似相位差到达天线A1和A2，所以用于增强Tx1的接收的相同相位设置也将增强Tx2。(25％)

2.到A1和A2的产生的Tx2信号是彼此+/-90°，并且将针对该处理产生0分集增益。(50％)

3.产生的Tx2信号是彼此180°，并且可以彼此抵消或者取决于它们的相对幅度来产生负分集增益。(25％)

当该结果为结果3时，系统将选择牺牲用于Tx1的分集增益，以避免Tx2信号的总损耗。这将导致用于Tx1和Tx2的较低分集增益(～0dB)。

即将到来的问题在于使用单个自由度的需要即源于多个引入信号中的每一个具有用于波束成形器的特定可能相位对齐的事实，来在对齐用于2个、4个或者多个不同相位设置的波束成形器中选择一个相位的需要。本发明对上面讨论的牺牲增益呈现了可替换方法。可以通过提供额外的天线组合来避开牺牲分集增益的需要。

本发明的实施例公开了一种系统，该系统包括：(i)包括具有N个分支的多输入多输出(MIMO)基带模块的MIMO接收系统；(ii)连接到MIMO接收系统的无线电分布网络(RDN)，该RDN包括至少两个波束成形器，其中，每个波束成形器由两个或者多个天线馈送，使得系统(例如，MIMO接收系统)中的天线的总数量为M，其中M大于N，其中，每个波束成形器包括至少一个组合器，该组合器被配置为将来自馈送相应波束成形器的天线的信号组合成组合信号；以及(iii)天线路由模块，该天线路由模块被配置为交换至少一对天线(例如，针对两个天线，以交换与波束成形器的关联或者分配，使得每个天线与之前关联于其它天线的波束成形器相关联)，该至少一对天线中的每一个与另一个波束成形器相关联，其中，天线路由模块被配置为交换所述至少一对天线。

在下面的详细描述中给出了本发明的这些额外的和/或其它方面和/或者优势。

当使用相位优化处理如天线选择应用时，实现的增强基于用于TX1的次优化设置，以在其它Tx信号中消除破坏性的组合。

该发明也是另一个增强，以增加天线选择的范围而超过每个波束成形器可用的天线集合，因此增加了在不同Tx信号的最好相位之间具有较低冲突的成组天线的可能性。本发明可以在具有或者不具有相位选择处理的情况下使用。

如这里详细解释的图23至图25以及图28至图31所示，该系统可以包括：包括具有N个分支的多输入多输出(MIMO)基带模块的MIMO接收系统；以及连接到MIMO接收系统的无线电分布网络(RDN)。

RDN包括至少两个波束成形器，每个波束成形器由两个或者多个天线馈送，使得该系统中的天线的总数量为M，其中M大于N。

每个波束成形器包括至少一个组合器，该组合器被配置为将来自馈送相应波束成形器的天线的信号组合成组合信号。

该系统还包括天线路由模块，该天线路由模块被配置为交换至少一对天线，至少一对天线中的每一个天线与另一个波束成形器相关联。天线路由模块被配置为交换所述至少一对天线。

在一些实施例中，天线路由模块可以被配置为根据基于定量指标而动态调整的切换矩阵，关于对应波束成形器来对天线的子集进行路由。在图23(矩阵2370)、图28(矩阵2382)和图31(矩阵3132和矩阵3134)以及在图25、图29以及图30中呈现了用于度量的示例，如开关实现的(参见下面)。可以选择被交换的该对天线，以增加MIMO接收系统的分集增益。

可以关于信号相位和信号幅度中的至少一个来选择被交换该对天线。

可以根据指定天线信号权重来选择被交换的该对天线。

定性指标包括所有波束成形器的组合功率，PWR_ToTAL，定义为(参见下面的解释)：其中，NBF是RDN中的波束成形器的总数量，并且BF_PWRr为波束成形器“r”的输出功率。并且可以选择被交换的至少一对天线，以最大化PWR_TOTAL。

本发明还包括用于通过包括具有N个分支的多输入多输出(MIMO)基带模块的MIMO接收系统以及连接到MIMO接收系统的无线电分布网络(RDN)来提高接收的方法。

该方法包括：将至少两个波束成形器与RDN相关联，波束成形器中的每一个包括至少一个对应组合器；通过两个或者多个天线馈送波束成形器中的每一个，使得系统中的天线的总数量为M，其中，M大于N；配置每个组合器将来自馈送对应波束成形器的天线的信号组合成组合信号；并且基于从基带模块中获得的定性指标来交换至少一对天线，该至少一对天线中的每一个天线与另一个波束成形器相关联。

在一些实施例中，该方法还包括：通过根据定量指标而动态调整的切换矩阵关于对应波束成形器来对天线的子集进行路由。在实施例中，该方法还包括：根据上面指定的标准来选择被交换的该至少一对天线。

图23是示出根据本发明的一些实施例的具有RDN和天线路由模块的简单MIMO接收系统的示意性高级说明。RDN中的波束成形器包括相位调制器2362和组合器2352，另一个波束成形器包括相位调制器2364和组合器2354。天线路由模块根据矩阵2370包括开关，如下面解释的。示出了天线A2，B2被放置在“天线联合”中并且通过待组合的矩阵开关2370在处理器控制下来选择。在该示例中，天线A1可以与A2或者B2配对，以提高用于两层的非冲突相位设置的机会。

图24是根据本发明的一些实施例的图23中示出的情况的开关矩阵2370的实现方式。在该简单情况中，开关矩阵2370被实现为转换开关。

图25是根据本发明的一些实施例的具有RDN和天线路由模块的更复杂MIMO接收系统的示意性说明。RDN中的一个波束成形器与天线A1、A2以及A3相关联，并且包括组合器2512，另一个波束成形器与天线B1、B2以及B3相关联并且包括组合器2514。天线路由模块为或者被实现在开关2522，2532，2524，2534以及与波束成形器对应的开关2526，2536，2528，2538中，如下面解释的。

当完美对齐来自三个天线的信号的相位时，该配置在单个天线上提供多达4.77dB增益。如果信号针对Tx1来在相位上对齐，则当两个分集天线中的每一个都具有四种可能相位0，90，180，270度时存在用于接收Tx2的16种可能结果。

图26和图27是示出当在图25中所述的组合器2512或者2514中组合从每个天线接收到的信号时这些信号的依赖关系的信号相位示意图。图26示出其中Tx1信号的对齐导致用于Tx2接收的正增益的情况，而图27示出其中Tx2信号导致负增益的情况。针对这些关系中的每一个，来自一个天线的信号由其它关系中的一个来取消，留下-4.77dB结果。

存在产生负分集增益的图27中指定H-P的九种相位关系和产生正增益的图26中示出的七种相位关系。这意味着存在7/16或者43.75％概率：信号的随机组合将产生用于一个波束成形器的正分集增益，并且存在大约43.75的平方(19％)的机会，两个波束成形器将产生正增益。至少一个波束成形器的81％的时间将经历负增益。在两个波束成形器中增加展示正增益的可能性的一种策略在于，针对产生负增益的波束成形器中的天线中的一个天线来替代另一个天线。如果使用其它天线来交换来自每个波束成形器的天线，则新的天线组合经历负增益的概率也是81％。这意味着针对这两种配置，负增益的概率为大约81％的平方或者65％。这意味着两个波束成形器均创建正增益的概率通过尝试第二天线组合而从19％增加到35％。清楚地，测试更多天线组合提高了可以找到在两个波束成形器中均产生正增益的单个组合的机会。

图25示出了将四个分集天线(A2，A3，B2以及B3)中的每一个分配给波束成形器(A或者B)的装置。可以通过考虑用于天线A1的配对概率而针对该能力来评估分集增益中的提高。它可以与来自组合器2512中的四个天线A2，A3，B2以及B3的集合中的任何两个一起使用。因为用于天线B1的天线配对由未用于天线A1的天线来确定，所以选择的数量由如下的公式(1)中的用于“n，选择k”的组合概率等式给出：

$<\frac{n}{k}>=\frac{n!}{k!(n-k)!}---\left(1\right).$

针对该情况，n＝4和k＝2并且等式示出了存在六种用于天线选择的独特组合。示出了通过从六种天线组合中选出最好的来将在两个波束成形器中没有产生正增益的组合的概率从81％减小到大约28％。这意味着我们应当找到产生正增益的组合为72％的时机。

在先前实施例中，联合所有的分集天线，以产生从中选择的组合的最大数量。可以使用图25的电路来在较大天线矩阵内允许六种天线组合。

图27是根据本发明的一些实施例的导致没有分集增益的图25中的可能切换配置的示例性说明。

图28是根据本发明的一些实施例的如设备2800体现的具有十个天线阵列和RDN以及天线路由模块的MIMO接收系统的示例性说明。RDN中的一个波束成形器与主天线A和四个分集天线A1......A4相关联并且包括LNA装配2802，2804，2806、相位调制器2830，2824以及组合器2836，另一个波束成形器与主天线B和另外的四个分集天线B1......B4相关联并且包括LAN装配2808，2810，2812、相位调制器2826，2828以及组合器2838。分集天线B1......B4由对应的LNA装配和相位调制器来调制。天线路由模块由开关矩阵装配2832来实现。组合器2836和2838连接到无线电单元2850，该无线电单元2850也连接到控制器2840，该控制器根据从基带模块中获得的定性指标来控制开关矩阵2832的设置。

图29是根据本发明的一些实施例的使用用于图28的系统中开关矩阵的示例性说明天线路由矩阵实现方式。RDN中的一个波束成形器与天线A，A1......A4相关联并且包括组合器2932，另一个波束成形器与天线B，B1......B4相关联并且包括组合器2934。开关矩阵形式的天线路由模块实现方式包括与波束成形器对应的开关2910，2922，2912，2924以及开关2914，2926，2916，2928，如下面解释的。

针对该配置，使用图29的电路将天线A3和A4与天线B3和B4联合，以提供如之前讨论的六种可能配置。

如图28所示，图29的电路必须被复制，以路由来自天线的“旁路”信号。额外的开关度量可以被增加，以联合其它天线。在稍后描述的关于图30的下面段示出了第二开关矩阵可以如何与天线A1，A2，B1以及B2一起使用。图31示出了该系统中的应用。

图31是根据本发明的一些实施例的如设备3100体现的具有十个天线阵列和RDN以及天线路由模块的另一个MIMO接收系统3101的示例性高级说明。RDN中的一个波束成形器与主天线A和四个分集天线A1......A4相关联并且包括LNA装配3112，3114，3116、相位调制器3130，3124以及组合器3136，另一个波束成形器与主天线B和另外的四个分集天线B1......B4相关联并且包括LNA装配3118，3120，3122、相位调制器3126，3128以及组合器3138。分集天线A1......A4以及B1......B4由对应的LNA装配和相位调制器来调制。天线路由模块由开关矩阵装配3132和3134来实现。组合器3136和3138连接到无线电单元3150，该无线电单元3150也连接到控制器1140，该控制器根据从基带模块中获得的定性指标来管理度量1132，1134的设置。

图30是根据本发明的一些实施例的如针对图31的系统实现的第二开关矩阵的示例性说明。RDN中的一个波束成形器与天线A，A1......A4相关联并且包括组合器3032，另一个波束成形器与天线B，B1......B4相关联并且包括组合器1034。天线路由模块在与天线A1，A2，B1以及B2一起使用的开关3012，3022，3014，3024以及开关3016，3026，3018，3028中实现，提供总共36个独特天线配置而不是由上面图28中描述的仅一个矩阵提供的6个配置。

下面是使用下面给出的定义基于期望信号的功率最大值来应用最佳联合的程序。

NBF：共享相同联合的波束成形器的数量。

N：每个波束成形器中Rx天线的数量(可以变化)。

NPool：联合中的Rx天线的数量(NPool≥NBF*N NPool≤NBF*(N-1))。

NTx：Tx天线的数量。

NFreq：频率的数量。

h_i，j，k：在频率k下从Tx天线j，j＝1，2...NTx到Rx天线i，i＝1，2...NPool，的信号转移函数。

φ_i：施加到Rx天线i的相移。

Rx天线被编号从1到NPool。分配给波束成形器的所有天线的索引形成了集合。这些集合由SET_r，r＝1，2...NBF来表示。例如，针对具有5个天线的两个波束成形器的每个而言，集合可以为SET₁＝{1，3，4，7，10}以及SET₂＝{2，5，6，8，9}。

针对每个波束成形器，例如使用在之前公开中描述的算法来优化相位φ_i。

在优化使用中的所有Rx天线的代尔塔相位，由接收器见到的组合信道转移函数为： $S_{r,j,k}={\mathrm{\&Sigma;}}_{i\&Element;{\mathrm{SET}}_r}{h}_{i,j,k}{e}^{{\mathrm{j\&Phi;}}_i},r=\mathrm{1,2}...\mathrm{NBF},j=\mathrm{1,2}...{\mathrm{NT}}_x,k=\mathrm{1,2}...\mathrm{NFreq}.$

与S_r，j，k相关联的功率PWR_r，j，k被定义为：PWR_r，j，k＝[abs(S_r，j，k)]²，r＝1，2...NBF j＝1，2...NT_xk＝1，2...NFreq。

针对每个波束成形器，波束成形器功率BF_PWR_r被定义为： ${\mathrm{BF}}_{\mathrm{PWRr}}={\mathrm{\&Sigma;}}_{j=1}^{\mathrm{NTx}}{\mathrm{\&Sigma;}}_{k=1}^{\mathrm{NFreq}}{\mathrm{PWR}}_{r,j,k},r=\mathrm{1,2}...\mathrm{NBF}.$

所有波束成形器的组合功率PWR_TOTAL被定义为： ${\mathrm{PWR}}_{\mathrm{TOTAL}}={\mathrm{\&Sigma;}}_{j=1}^{\mathrm{NBF}}{\mathrm{BF}}_{\mathrm{PWRr}}.$

在上述实施例中，最佳联合为最大化PWR_TOTAL的那个。

下面的表(1)是示出基于上述功率最大化程序的联合的有益的非限制示例。

表(1)

在上面的表(1)中，在联合的情况和在没有联合额情况下对各种数量的传输层(Tx 2526)以及每个RF波束成形器的各种数量的接收天线(Rx Ant)进行比较。

此外，表(1)呈现了当引入几个变量例如衰落模型(恒定幅度和瑞利(Rayleigh))以及不同Tx ANT相关性(示出了0，0.3)时接收到的功率如何变化。

通过表(1)，所使用的性能度量由RDN增加的MIMO实现，并且在具有相同数量层的传统MIMO(即，没有增加的框架)上被表达为dB。如表所示，针对所有联合情况，针对相关天线和无相关天线以及针对各种数量的接收天线和传输天线等实现dB的增加。

图32是示出根据本发明的一些实施例的方法的方面的高级流程图。方法3200是用于通过多输入多输出(MIMO)接收系统和连接到MIMO接收系统的无线电分布网络(RDN)来提高接收的方法，该MIMO接收系统包括具有N个分支的MIMO基带模块。方法3200可以包括下面阶段：将至少两个波束成形器与RDN相关联，波束成形器中的每一个包括至少一个对应组合器；通过两个或者更多个天线来馈送波束成形器中的每一个，使得系统中的天线的总数量为M，其中，M大于N；配置每个组合器将来自馈送了对应波束成形器的天线的信号组合成组合信号；并且基于从基带模块中获得的定性指标来交换至少一对天线，该至少一对天线中的每一个天线与另一个波束成形器相关联。

如本领域的技术人员理解的，本发明的方面可以实现为系统、方法或者设备。因此，本发明的方面可以采取全部硬件实施例、全部软件实施例(包括固件、常住软件、微代码等)或者组合软件和硬件方面的实施例的形式，硬件和软件方面通常都可以称为本文的“电路”、“模块”或者“系统”。

上述流程图和框图示出了根据本发明的各个实施例的系统和方法的可能实现方式的架构、功能以及操作。对此，流程图或者框图中的每一块可以表示代码的模块、分块或者一部分，其包括用于实现一个或者多个指定的逻辑功能的一个或者多个可执行指令。也应当注意，在一些可替换实施例中，块中记录的功能可以超出附图中记录的顺序出现。例如，连续示出的两个块实际上可以基本上同时执行或者这些块有时可以取决于所涉及的功能以相反顺序来执行。也注意，框图和/或流程图说明的每个块以及框图和/或流程图说明的块的组合可以由执行指定功能或者动作的专用基于硬件的系统或者专用硬件和计算机指令的组合来实现。

在上面描述中，实施例是本发明的示例或者实现方式。“一个实施例”、“实施例”或者“一些实施例”的各种出现未必都指代相同实施例。

虽然可以在单个实施例的上下文中描述本发明的各个特征，但是这些特征也可以单独或者以任何合适的组合来提供。相反地，虽然为了清楚起见，这里可以在单独实施例的上下文中描述本发明，但是本发明也可以在单个实施例中实现。

在说明书中对“一些实施例”、“实施例”、“一个实施例”或者“其它实施例”的引用意味着结合实施例描述的特定特性、结构或者特征被包括在本发明的至少一些实施例中但未必所有实施例中。

应当理解的是，本文使用的措辞和术语不被解释为限制并且仅是出于说明目的。

可以参考所附描述、附图和示例来更好本发明的原理和教义的使用。

要理解，这里给出的细节不解释为对本发明的应用的限制。

而且，要理解，本发明可以以各种方式来执行或者实施，并且本发明可以在除了上面的描述中概述的实施例之外的实施例中实现。

要理解，术语“包括”、“包含”、“组成”及其语法变型不排除添加一个或者多个组件、特征、步骤或者整数及其成组，并且术语应当解释为特定组件、特征、步骤或者整数。

如果说明书或者权利要求指代“额外的”元件，则不排除存在超过一个的额外元件。

应当理解的是，权利要求或者说明书指代“一”或者“一个”元件，这种引用不被解释为仅存在一个那种元件。

应当理解的是，在说明书陈述组件、特征、结构或者特征“可能”、“也许”、“可以”或者“能”被包括的地方，不需要包括特定组件、特征、结构或者特征。

在适用情况下，虽然状态示意图、流程示意图或者二者可以用于描述实施例，但是本发明不限于那些示意图或者对应的描述。例如，流程不需要移动通过每个示出的块或者状态或者以所示出和描述的精确相同顺序移动。

本发明的方法可以通过手动地、自动地或者其组合执行或者完成选择的步骤或者任务。

术语“方法”可以指代用于实现给定任务的方式、装置、技术和程序包括但不限于已知的或者由本发明属于的本领域的从业人员从已知方式、装置、技术和程序中容易开发的那些方式、装置、技术和程序。

本权利要求和说明书中呈现的描述、示例、方法和材料不解释为限制而是仅仅为了说明。

本文中使用的科学技术术语的含义为由本发明属于的本领域的普通技术人员通常理解的，除非另外限定。

本发明可以使用与本文描述的那些相当或者类似的方法和材料在测试或者实践中实现。

虽然针对有限数量的实施例描述了本发明，但是这些不应当解释为对本发明的范围的限制，而是解释为一些优选实施例的示例。其它可能的变型、修改和应用也在本发明的范围内。

Claims (59)

1.一种系统，包括：

具有N个分支的多输入多输出(MIMO)接收系统；

连接到所述MIMO系统的无线电分布网络(RDN)，所述RDN包括一个或者多个波束成形器，其中，所述波束成形器中的至少一个由两个或者更多个天线来馈送，使得所述系统中的天线的总数量为整数M，其中，M大于整数N；以及

控制模块，其被配置为，使用基于由所述MIMO接收系统操作的传统MIMO接收方案的类型而选择的调谐方法，基于从所述MIMO接收系统中获得的传统MIMO度量来调谐所述一个或者多个波束成形器。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述波束成形器中的至少一个基于无线电链路质量指标使用波束成形器权重是可调谐的。

3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述MIMO接收系统包括由两个或者更多个无线电电路馈送的两个或者更多个数字信号处理(DSP)调制解调器，每个无线电电路由射频(RF)波束成形器来馈送。

4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述控制模块和DSP调制解调器被合并在单个集成电路内。

5.根据权利要求3所述的系统，其中，所述控制模块被配置为基于所述DSP调制解调器的单独输出或者所述DSP调制解调器的组合输出来调谐所述至少一个波束成形器。

6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述控制模块被配置为基于所述MIMO接收系统所操作的所述传统MIMO接收方案的类型来选择所述DSP调制解调器的单独输出或者所述DSP调制解调器的组合输出。

7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述MIMO接收系统被实现在用户设备(UE)内。

8.根据权利要求1所述的系统，其中，每当执行指定波束成形器的调谐同时临时使所述波束成形器的性能降级时；所述控制模块一次一个地调谐所述波束成形器，使得当所述指定波束成形器忙于调谐时，其它波束成形器不忙于调谐。

9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或者多个传统MIMO接收方案为下行链路(DL)波束成形，其中，所述MIMO接收系统被实现在用户设备(UE)内，其中，所述传统MIMO度量在每一指定时间单位被测量，并且其中，每多于一个指定时间单位来执行所述UE的所述一个或者多个波束成形器的调谐，并且其中，由所述UE引导的对应基站波束成形机制在每一指定时间单位在基站处执行改变设置的码本指令和信道估计。

10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或者多个传统MIMO接收方案为下行链路(DL)波束成形，其中，所述MIMO接收系统被实现在用户设备(UE)内，其中，所述控制模块保持以下记录表，该记录表存储了用于所述UE的所述一个或者多个波束成形器的最近的波束成形调谐以及基站的波束成形调谐，并且其中，所述控制模块还被配置为使用所述记录表来估计一端对另一端的权重设置的不期望影响，使得所述UE的一个或者多个波束成形器的调谐考虑所估计的UE权重设置的影响。

11.根据权利要求6所述的系统，其中，所述一个或者多个接收方案基于干扰抵消接收器，其中，所述传统MIMO度量在所述基带DSP调制解调器的组合输出处提供过滤后的信号，使得所述控制模块使用与预过滤的质量指标相反的过滤后的质量指标来调谐所述RDN。

12.根据权利要求11所述的系统，其中，每当所述无线电电路的信号与干扰加噪声比(SINR)高于指定阈值时，所述控制模块基于所述基带DSP调制解调器的单独输出来调谐所述RDN。

13.根据权利要求11所述的系统，其中，所述传统MIMO接收方案执行各种MIMO输入的线性组合，其中，所述控制模块屈从于性能优势而基于相应单独DSP调制解调器输出或者基于所述组合调制解调器输出来调谐所述RDN波束成形器。

14.一种方法，包括：

从具有N个分支并且被配置为根据一个或者多个传统多输入多输出(MIMO)接收方案进行操作的MIMO接收系统中获得传统MIMO度量；

生成用于连接到所述MIMO接收系统的无线电分布网络(RDN)的波束成形权重，所述RDN包括一个或者多个波束成形器，其中，波束成形器中的至少一个由两个或者更多个天线来馈送，使得所述系统中的天线的总数量为M，其中M大于N，其中，M和N为整数；并且

使用波束成形权重来调谐所述一个或者多个波束成形器。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，基于无线电链路质量指标来执行所述生成。

16.根据权利要求14所述的方法，其中，在所述MIMO接收系统的数字信号处理(DSP)调制解调器的单独输出处或者在所述MIMO接收系统的数字信号处理(DSP)调制解调器的组合输出处执行所述获得。

17.根据权利要求14所述的方法，还包括：基于所述MIMO接收系统操作的所述传统MIMO接收方案的类型来选择所述DSP调制解调器的单独输出或者所述DSP调制解调器的组合输出。

18.根据权利要求14所述的方法，其中，每当通过使指定波束成形器的性能临时降级来执行所述指定波束成形器的调谐时，一次一个地调谐所述波束成形器，使得当所述指定波束成形器忙于调谐时，其它波束成形器不忙于调谐。

19.根据权利要求14所述的方法，其中，所述一个或者多个传统MIMO接收方案为下行链路(DL)波束成形，其中，所述MIMO接收系统被实现在用户设备(UE)内，其中，所述传统MIMO度量在每一指定时间单位被测量，并且其中，每多于一个指定时间单位来执行所述UE的所述一个或者多个波束成形器的调谐，并且其中，由所述UE引导的对应基站波束成形机制在每一指定时间单位在基站处执行改变设置的码本指令和信道估计。

20.根据权利要求14所述的方法，其中，所述一个或者多个传统MIMO接收方案为下行链路(DL)波束成形，其中，所述MIMO接收系统被实现在用户设备(UE)内，其中，所述控制模块保持以下记录表，该记录表存储用于所述UE的所述一个或者多个波束成形器的最近的波束成形调谐以及基站的波束成形调谐，并且其中，所述控制模块还被配置为使用所述记录表来估计一端对另一端的权重设置的不期望影响，使得所述UE的一个或者多个波束成形器的调谐考虑所估计的UE权重设置的影响。

21.根据权利要求16所述的方法，其中，所述一个或者多个接收方案基于干扰抵消接收器，其中，每当所述无线电电路中的至少一个无线电电路的信号与干扰加噪声比(SINR)高于指定阈值时，所述传统MIMO度量在所述基带DSP调制解调器的单独输出处被测量。

22.根据权利要求16所述的方法，其中，所述一个或者多个接收方案基于干扰抵消接收器，其中，所述传统MIMO度量在所述基带DSP调制解调器的组合输出处被测量，以使用与预过滤的质量指标相反的过滤后的质量指标。

23.根据权利要求16所述的方法，其中，还包括：执行所述MIMO接收系统的各种MIMO输入的线性组合，其中，屈从于性能优势而基于相应单独DSP调制解调器输出或者基于所述DSP调制解调器的组合输出来实施所述调谐。

24.根据权利要求1所述的系统，其中，所述组合器中的至少一个具有天线区别电路，其中，所述天线区别电路区别来自天线的信号，所述天线馈送具有所述天线区别电路的波束成形器。

25.根据权利要求24所述的系统，还包括RF控制模块，其被配置为根据指定天线区别方案来控制所述天线电路功能性。

26.根据权利要求24所述的系统，其中，所述MIMO接收系统还被配置为获得用于所述区别信号中的每一个信号的相位和幅度中的至少一个，其中，所获得的相位或幅度可用于将适当权重施加于所述RDN。

27.根据权利要求24所述的系统，其中，所述具有天线区别电路的波束成形器包括射频(RF)元件，所述射频(RF)元件包括移相器、开关、端接器和放大器中的至少一个。

28.根据权利要求24所述的系统，其中，所述具有天线区别电路的波束成形器包括用于每个天线的可选旁路，其被配置为在所述波束成形器中绕开所述组合器，并且将所述信号从所述天线传递到输出选择器，并且其中，所述输出选择器被配置为每次将来自仅一个天线的信号递送到所述MIMO接收系统。

29.根据权利要求28所述的系统，还包括用于可选旁路单元中的每一个的校正元件，其中，所述校正元件被配置为识别且考虑所述组合器和所述可选旁路单元之间的相位差和幅度差。

30.根据权利要求24所述的系统，其中，所述具有天线区别电路的波束成形器被配置为：选择性地断开且终止除了一个以外的所有天线，使得每次将来自天线的仅一个信号递送到组合器的输出。

31.根据权利要求24所述的系统，其中，所述具有天线区别电路的波束成形器包括用于每一个天线的移相器，其中，所述移相器被配置为：每次改变来自天线的仅一个信号的相位，并且其中，所述MIMO接收系统被配置为通过比较在两个不同相位处的组合信号来获得来自具有相移的天线的信号的相位和/或幅度。

32.根据权利要求24所述的系统，其中，所述具有天线区别电路的波束成形器包括用于每一个天线的放大器，其中，所述放大器被配置为：每次改变来自天线的仅一个信号的增益，并且其中，所述MIMO接收系统被配置为通过比较在所述信号的两个不同放大处的组合信号来获得来自放大的天线的信号的相位和/或幅度。

33.一种方法，包括：

经由耦接到多输入多输出(MIMO)接收系统的M个天线接收射频(RF)MIMO传输，所述MIMO接收系统具有N个分支并且被配置为根据信道估计MIMO接收方案进行操作，其中M大于N；

通过将来自所述天线的信号组合成组合信号来将M个天线中的两个或者更多个天线为一组波束成形为N个信道中的每一个；并且

通过在波束成形期间施加RF操控来向来自每个组中的天线的信号施加区别程序。

34.根据权利要求33所述的方法，其中，根据在基带域处控制的指定天线区别方案来执行所述天线区别。

35.根据权利要求33所述的方法，还包括：

获得所述区别信号中的每一个的相位和幅度中的至少一个；并且

相应地调谐所述波束成形器。

36.根据权利要求33所述的方法，其中，所述天线区别包括：选择性地施加用于每个天线的旁路，以对组合进行旁路，从而每次将来自一个天线的仅一个信号递送到所述MIMO接收系统。

37.根据权利要求36所述的方法，还包括：识别并且考虑所述组合和所述旁路之间的相位差和幅度差。

38.根据权利要求33所述的方法，其中，通过选择性地断开且终止除了一个以外的所有天线来执行所述天线区别，使得每次将来自天线的仅一个信号递送到所述MIMO接收系统。

39.根据权利要求33所述的方法，其中，通过选择性地每次改变来自天线的仅一个信号的相位来执行所述天线区别，并且其中，所述方法还包括：通过比较在两个不同相位处的组合信号来获得来自具有相移的天线的信号的相位和/或幅度。

40.根据权利要求33所述的方法，其中，通过每次改变来自天线的仅一个信号的增益来执行所述天线区别，并且其中，所述方法还包括：通过比较在两个不同放大处的组合信号来获得来自所述放大的天线的所述信号的相位和/或幅度。

41.根据权利要求1所述的系统，其中，所述MIMO接收系统被配置为：(a)经由由每个接收天线看到那样的每层的信道估计来选择优使多层的性能最优化的一个相位，并且(b)最大化来自所有被传输信号的总接收功率。

42.根据权利要求41所述的系统，其中，所述MIMO接收系统通过以下操作来优化波束成形器相位：执行来自每个接收天线的每层的信道估计，选择采集了组合接收功率的度量，并且使用各个天线之间的相对相位设置来计算最大化那个度量的集合。

43.根据权利要求41所述的系统，其中，通过以下操作来执行相位优化：

使用信道估计来在所述基带模块处计算在频率k，k＝1，2...L下从N个传输天线j，j＝1，2...N中的每一个到K_N个接收天线i，i＝1，2...K_N中的每一个的信道函数h_i，j，k；

选择相位，其中，以使被定义为 $P_{\mathrm{Total}}={\mathrm{\&Sigma;}}_{j=1}^N{\mathrm{\&Sigma;}}_{k=1}^L{P}_{j,k}$ 的总功率P_Total最大化，其中，P_j，k表示与接收到的信号S_j，k中的每一个相关联的功率，其中，j＝1，2...N，k＝1，2...L，使得P_j，k＝[abs(S_j，k)]²，j＝1，2...N，k＝1，2...L；并且

针对N个波束成形器中的每一个来重复所述计算阶段和所述选择阶段。

44.根据权利要求41所述的系统，其中，通过以下操作来执行相位优化：

递归地一个接一个调节所述天线，其中，φ₁设置为0，并且来自h_1，j，k和h_2，j，k的贡献用于计算φ₂；

将用于前两个天线的组合信道s_2，j，k和信道功率p_2，j，k定义为：p_2，j，k＝[abs(s_2，j，k)]²，j＝1，2...N，k＝1，2...L；并且

选择最大化 ${\mathrm{\&Sigma;}}_{j=1}^N{\mathrm{\&Sigma;}}_{k=1}^L{p}_{2,j,k}$ 的φ₂∈S。

45.根据权利要求44所述的系统，其中，计算波束成形器的相位的优化，其中，一旦已经确定了φ_i-1，就计算φ_i。

46.根据权利要求44所述的系统，其中：

$s_{i,j,k}=\underset{l=1}{\overset{i}{\mathrm{\&Sigma;}}}{h}_{l,j,k}{e}^{j{\mathrm{\&phi;}}_l},$ j＝1，2...N，k＝1，2...L

p_i，j，k＝[abs(s_i，j，k)]²，j＝1，2...N，k＝1，2...L

并且其中，所述算法选择最大化的φ_i∈S。

47.根据权利要求45所述的系统，其中：

h_i，j，kj，j＝1，2...M，i，i＝1，2...N，k，

k＝1，2...Lφ_i∈A，i＝1，2...N $P_{\mathrm{Total}}={\mathrm{\&Sigma;}}_{j=1}^M{\mathrm{\&Sigma;}}_{k=1}^L{P}_{j,k}{P}_{j,k}{S}_{j,k}{S}_{j,k}=$ ${\mathrm{\&Sigma;}}_{i=1}^N{h}_{i,j,k}{e}^{j{\mathrm{\&phi;}}_i}j=\mathrm{1,2}...M,$ k＝1，2...LP_j，k＝[abs(S_j，k)]²j＝1，2...M，k＝1，2...L.。

48.根据权利要求1所述的系统，其中，所述天线路由模块被配置为交换至少一个对天线，所述至少一个对天线中的每一个天线与另一个波束成形器相关联，并且

其中，所述天线路由模块被配置为基于从所述基带模块获得的至少一个定性指标来交换所述至少一对天线。

49.根据权利要求48所述的系统，其中，所述天线路由模块被配置为：通过根据定量指标动态调整的切换矩阵关于对应波束成形器来对天线的子集进行路由。

50.根据权利要求48所述的系统，其中，选择被交换的至少一对天线，以增加所述MIMO接收系统的分集增益。

51.根据权利要求48所述的系统，其中，关于信号相位和信号幅度中的至少一个来选择被交换的至少一对天线。

52.根据权利要求48所述的系统，其中，根据指定的天线信号权重来选择被交换的至少一对天线。

53.根据权利要求48所述的系统，其中，所述至少一个定性指标包括用于所有波束成形器的组合功率PWR_TOTAL，被定义为：

并且选择所述被交换的至少一对天线，以最大化PWR_TOTAL，

其中，NBF表示波束成形器的数量，并且表示由波束成形器r的总接收功率，并且选择被交换的至少一对天线，以最大化PWR_TOTAL。

54.一种用于通过多输入多输出(MIMO)接收系统提高接收的方法，所述MIMO接收系统包括具有N个分支的MIMO基带模块和连接到所述MIMO接收系统的无线电分布网络(RDN)，所述方法包括：

将至少两个波束成形器与所述RDN相关联，所述波束成形器中的每一个包括至少一个对应组合器；

通过两个或者更多个天线来馈送所述波束成形器中的每一个，使得所述系统中的天线的总数量为M，其中，M大于N；

配置每个组合器将来自馈送对应波束成形器的天线的信号组合成组合信号；并且

基于从所述基带模块中获得的至少一个定性指标来交换至少一对天线，所述至少一对天线中的每一个天线与另一个波束成形器相关联。

55.根据权利要求54所述的方法，还包括：通过根据定量指标动态调整的切换矩阵关于对应波束成形器来对天线的子集进行路由。

56.根据权利要求54所述的方法，其中，选择所述被交换的至少一对天线，以增加所述MIMO接收系统的分集增益。

57.根据权利要求54所述的方法，还包括：关于信号相位和信号幅度中的至少一个来选择被交换的至少一对天线。

58.根据权利要求54所述的方法，还包括：根据指定的天线信号权重来选择被交换的至少一对天线。

59.根据权利要求54所述的方法，其中，所述至少一个定性指标包括用于所有波束成形器的组合功率，PWR_TOTAL，被定义为：

并且选择所述被交换的至少一对天线，以最大化PWR_TOTAL，

其中，NBF表示波束成形器的数量，并且表示由波束成形器r的总接收功率，并且选择被交换的至少一对天线，以最大化PWR_TOTAL。