CN1545771A - 小型天线的分集增益 - Google Patents

小型天线的分集增益 Download PDF

Info

Publication number
CN1545771A
CN1545771A CNA028152476A CN02815247A CN1545771A CN 1545771 A CN1545771 A CN 1545771A CN A028152476 A CNA028152476 A CN A028152476A CN 02815247 A CN02815247 A CN 02815247A CN 1545771 A CN1545771 A CN 1545771A
Authority
CN
China
Prior art keywords
signal
received
transmitter
antenna
distant station
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CNA028152476A
Other languages
English (en)
Other versions
CN100508424C (zh
Inventor
M��J���ĸ���
M·J·文格勒
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Qualcomm Inc
Original Assignee
Qualcomm Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Qualcomm Inc filed Critical Qualcomm Inc
Publication of CN1545771A publication Critical patent/CN1545771A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100508424C publication Critical patent/CN100508424C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/08—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/16—Resonant antennas with feed intermediate between the extremities of the antenna, e.g. centre-fed dipole
    • H01Q9/28—Conical, cylindrical, cage, strip, gauze, or like elements having an extended radiating surface; Elements comprising two conical surfaces having collinear axes and adjacent apices and fed by two-conductor transmission lines
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/08—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station
    • H04B7/0837—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station using pre-detection combining
    • H04B7/0842—Weighted combining
    • H04B7/0848—Joint weighting
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/022—Site diversity; Macro-diversity
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/08—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station
    • H04B7/0837—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station using pre-detection combining
    • H04B7/0842—Weighted combining
    • H04B7/086—Weighted combining using weights depending on external parameters, e.g. direction of arrival [DOA], predetermined weights or beamforming

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Radio Transmission System (AREA)

Abstract

用于无线通信系统中的接收器链(53)包括小型的、高相关的、多单元天线。这多个天线单元(34)和(35)被配置成从至少一个基站接收信号。通过使用一组权重因子，在控制器(55)中最佳地组合从这些天线单元(34和35)被输出的高相关的信号。响应于所接收信号的空间特征，来确定每个基站的这组权重因子。

Description

小型天线的分集增益
背景
领域
本发明通常涉及无线通信系统，更具体地说，涉及在无线通信系统中从所接收的信号中消除干扰。
背景
典型的无线通信系统将包括多个远程站和多个基站。一般而言，该通信系统是双向的——远程站从基站接收信号，并且，远程站将信号发送到基站。为了促进在该无线信道上接收和发送信号，远程站包括接收器和发送器。
该远程站中的这个接收器的功能是：使所接收的所需信号的数量达到最大，同时将所接收的任何不想要的信号或干扰信号的数量减到最少。通常，所需信号是来自与该远程站极接近的三(3)个扇区基站中的一(1)个扇区的无线电波。所需信号上携带有该远程站将要解码和使用的信息。不想要的信号或干扰信号包括来自“漏入”服务扇区的该基站的其他两(2)个扇区的信号。此外，不想要的信号或干扰信号可能来自位于附近的截然不同的基站，这些基站正携带打算供该通信系统中的其他远程站使用的传送信息。远程站所接收的打算给其他远程站的信号会干扰该远程站对所需信号的接收，从而使对所需信号的解码更加困难。
不想要的效应包括“干扰”和“衰落”。“干扰”指的是被该远程站中的接收器“检取”的所有不想要的功率。“衰落”本质上是因无线信道的多路径特征而产生的一种自我干扰。通常，由于所需信号无线电波从接近该远程站的建筑物、汽车、树木等“反跳”离开，因此，所需信号将沿许多路径到达该远程站。这些多路径信号具有任意的一组相位到达远程站，这样，有时，这些信号建设性地增加，这些信号是同相的，并且接收额外的功率。其他时间，这些信号破坏性地相加；这些信号是异相的，倾向于彼此抵消；并且，接收较低功率。可如此进行对除，使得对于高度分散的环境，在大约1％的这段时间内，该多路径信号功率在强度上会降落到其平均值的1/100。为了补偿该多路径信号中的功率损失，基站将会需要传送100倍的功率(好象没有衰落)，以便在99％的这段时间内使该接收器保持工作状态。
所以，在该技术领域中，需要一种有效的方法，用于组合远程站中的信号，以便使可用信号最大化。
概述
这里所揭示的实施例通过组合远程站中高度相关的信号以便使可用信号最大化，来解决上述需求。
用于无线通信系统中的远程站包括接收器和高度相关的多单元小型天线。将该多单元天线配置成从至少一个基站接收信号。该接收器包括搜索引擎，该搜索引擎被配置成：从该天线的每个单元接收信号，并确定空间特征(包括在每个天线单元处所接收的信号的振幅和相位)。该接收器也包括权重因子引擎，该权重因子引擎响应于所接收信号的空间特征来为每个基站信号确定一组权重因子。组合器通过使用这些权重因子来组合从该天线中的多个单元中的每个单元所接收的信号，以便产生最佳组合信号。
附图简述
图1是表现典型的现代无线通信系统的代表图。
图2是展示蜂窝通信系统的代表图。
图3是表现具有两个高度相关的天线的典型手机的框图。
图4是展示在多天线阵的每个天线处所接收的信号强度的代表图。
图5是展示可以被用于远程站中的高度相关的天线的一个实施例的框图。
图6是远程站中的双天线接收器的一个实施例的框图。
图7是适用于远程站中的双天线接收器的控制器的一个实施例的框图。
详细描述
无线通信系统可以包括多个远程站和多个基站。图1例示了具有三个远程站10A、10B和10C以及两个基站12的陆地无线通信系统的一个实施例。在图1中，将这三个远程站示作被安装在汽车10A、便携式计算机远程站10B以及例如可能在无线本地环路或仪表读数系统中会发现的固定位置远程站10C中的移动电话装置。远程站可能是任何类型的通信装置，例如手持个人通信系统装置、便携式数据装置(例如，个人数据助理)或固定位置数据装置(例如，仪表读数设备)。图1表现了从基站12到远程站10的前向链接14以及从远程站10到基站12的反向链接16。
通过使用在有限频谱中有利于大量用户的各种多址技术之一，可以实现通过无线信道在远程站10与基站12之间进行通信。这些多址技术包括时分多址(TDMA)、频分多址(FDMA)和码分多址(CDMA)。标题为《关于双重模式宽频带扩频蜂窝系统的移动站-基站兼容性标准》的“TIA/EIA临时标准”(TIA/EIA/IS-95)及其衍生物(这里被共同称作“IS-95”)中陈述了CDMA的工业标准，该标准及其衍生物被包括于此，用作整体参考。
通常，在无线通信系统中，信号在一系列基站和多个远程站之间被加以传送。例如，每个基站将信号传送到位于该基站的覆盖区域(也被称作“基站小区”)内的远程站。位于基站的覆盖区域内的远程站通常与那个基站(该远程站的较佳基站)进行通信。当移动远程站从第一基站的覆盖区域移到第二基站的覆盖区域时，会发生越区切换。当执行切换时，该远程站开始与第二基站的通信，并将第二基站建立为它的较佳基站。
图2展示了基于蜂窝的通信系统或网络19中的多个基站的覆盖区域。在图2中，远程站20位于较佳基站22的覆盖区域内。图2中也示出邻接基站24和26及其各自的覆盖区域。如上所述，只要远程站20保留在其较佳基站22的覆盖区域内，远程站20就仍然保持与该较佳基站的通信。如果远程站20重新定位到另一个基站(例如，邻接基站24)的覆盖区域中，那么，该远程站将基站24建立为它的较佳基站，从而执行切换过程。当该远程站通过蜂窝网络19时，它将执行它从一个基站的覆盖区域移到另一个基站的覆盖区域时的这种切换过程。虽然图2中的覆盖区域被示作是全向的，但是，也可以将这些覆盖区域分成扇区，相同的基站使用定向天线来将其覆盖区域分成各个较小的扇区。
在无线通信系统中，当通信信号在基站与远程站之间传播时，它可以沿几个截然不同的传播路径来传播。在无线信道中，若信号从环境中的障碍物(例如，建筑物、树木、汽车和人)反射，则会创建多路径信号。由无线信道的特征生成的多路径信号向该通信系统提出了挑战。遭受多路径效应的无线信道的一个特征是通过该信道被加以传送的信号中所引入的时间扩展。例如，如果在无线信道上传送理想脉冲，则所接收的信号呈现为每个多径传播路径有一个脉冲的脉冲流。该多路径信道的另一个特征是：通过该信道的每个路径可能会使该信号受到不同的衰落因数的影响。例如，如果在多路径信道上传送理想脉冲，则所接收的脉冲流的每个脉冲通常具有与其他所接收的脉冲不同的信号强度。该多路径信道的另一个特征是：通过该信道的每个路径可能会引起所接收信号上的不同的相位。例如，如果在多路径信道上传送理想脉冲，则所接收的脉冲流的每个脉冲通常具有与其他所接收的脉冲不同的相位。
相应地，由于创建该多路径的各种结构的相对运动，无线信道通常是时变多路径信道。例如，如果在该时变多路径信道上传送理想脉冲，则所接收的脉冲流在时延、衰落和相位方面会作为发送该理想脉冲的时间的函数而有所变化。
无线信道的多路径特征会影响所接收的信号，并尤其导致该信号的衰落。衰落是该多路径信道的相位变化特征的结果。当多路径矢量破坏性地相加时，会发生衰落，从而使所接收信号的振幅比任何一个单独的矢量小。例如，如果通过具有两个路径的多路径信道来传送正弦波，其中，第一个路径的衰落因子是×dB，时延是δ(具有θ弧度的相移)；第二个路径的衰落因子是×dB，时延是δ(具有θ+π弧度的相移)，则在该信道的输出端处没有接收到信号，因为这两个信号(具有相同的振幅和反相)彼此抵消。这样，衰落(一种自我干扰或小区内干扰)可能会对无线通信系统的性能产生严重的负面影响。
蜂窝通信系统的另一个特征是：来自其他基站所发送的信号的干扰；或者，相同的基站被发送到其覆盖区域的不同扇区，从而引起小区内干扰。当该远程站在小区边界附近(在那里，较佳基站的信号电平通常最弱，来自邻接基站的干扰信号最大)时，小区内干扰通常最大。
小区内和小区之间的干扰限制了无线通信系统的前向链接的系统容量。例如，在基于CDMA的通信系统中，来自同一基站的信号被一组正交码(Walsh代码)分隔，这些正交码倾向于将同一基站小区中的其他用户的信号的干扰减到最少。但是，来自较佳基站的其它信号仍然会引起自我干扰或衰落。此外，由特殊的短伪随机噪声(PN)代码来识别来自邻接基站的信号。所有基站都使用相同(但具有不同的移位)的PN代码。但是，由于非零的自相关，因此存在小区之间的干扰。
处理已被提到的衰落问题的一种方法是：在接收器处具有两个分开的天线。分开的天线是产生分开信号或多重信号的结构。分开的天线可以是截然不同的天线，也可以是单一天线阵内的多个单元。
在接收器处使用两个分开的天线的方法部分地建立在这个概念的基础之上：两个天线通常将不会同时接收正在经历“深度衰落”的信号。如果这两个天线完全不相关(彼此没有因果或互补的关系)，那么，可以通过确定具有最强信号电平的天线并从那个天线接收供处理的信号，来减少衰落效应。一般而言，这两个天线将不会完全不相关，但是，通常一定有低程度的相关(例如，小于0.7的包络相关)。包络相关是通常使用的、两个天线之间的相关的量度。1.0的包络相关指出：这两个天线完全相关，从而产生相同的输出信号。0的包络相关值指出：这两个天线完全不相关，这两个天线的输出信号彼此没有关系。
如果这两个天线的包络相关超过0.7，那么，两个天线所接收的信号高度相关，并且，这些天线可能会接收同时正在经历衰落的信号。这样，高度相关的天线取消了衰落、多路径、通信环境中的二天线系统的有效性。
使两个天线不相关的主要方法是通过在物理上分开这两个天线。若将这两个天线分开，则这些天线的相关性可能会降低，这是因为从发送器到这些天线中的每个天线的信号路径不同。由于信号路径不同，多路径信号或多路径矢量将会在每个天线处不同地相加。这些多路径矢量代表所接收的多路径信号的振幅和相位。这样，虽然这些多路径矢量可能会破坏性地相加，从而使所接收信号在一个天线处小得多(深度衰落)，但是，另一个天线处的多路径矢量将会不同，从而产生不同的总和，该总和将不会同时遭受衰落。
通常，通过将这些天线彼此隔开该通信信号的至少0.2λ(其中，λ是该信号的波长)，来实现天线的不相关。对于具有不相关的天线的接收器，已提出组合这些天线输出信号以便使所接收的信号强度最大化的几种方法。一种方法通常被称作“最大比率组合”(MRC)，Joseph C.Liberti，Jr和Theodore S.Rappaport的《无线通信：IS-95和第三代CDMA应用程序的智能天线》(被整体包括于此)中对该方法有所描述。在MRC方法中，这些天线所接收的每个信号用一组权重项来调整其幅度和相位。然后，组合这些被调整的信号。选择这些权重项，以便使所需信号的信号噪声比(SNR)最大化。但是，MRC方法不提供拒绝干扰信号的能力，因为选择这些权重因子来使所需信号的功率最大化，而这样做也可能会提高这些干扰信号的功率。
组合不相关的天线信号的另一种方法被称作“最佳组合”(OC)或“Wiener-Hopf”。在OC中，权重因子被确定使该信号的质量或信号干扰比(通过组合这两个天线所接收的信号而产生)最大化。见Joseph C.Liberti，Jr和Theodore S.Rappaport的《无线通信：IS-95和第三代CDMA应用程序的智能天线》。权重因子的选择对于抑制干扰的能力有重要的影响。
以上所描述的、组合两个天线所接收的信号的各种方法已被用于不相关的天线。但是，远程站接收器(尤其是手机)的尺寸正在减小。该接收器的尺寸减小，使得难以将这些天线定位成具有充分的间隔(0.2λ)，以便产生不相关的天线信号。
图3是表现根据一个实施例的典型手机32的框图，典型手机32具有高度相关的天线单元34和35。这两个天线单元34和35被连接到天线共用器36。该天线共用器将信号从发送器电路37传送到这两个天线单元34和35，或者，该天线共用器将信号从这两个天线传送到接收器电路38。发送器电路37和接收器电路38交接，并由控制器39来加以控制。这两个天线34与35之间存在高度的相关性，这是因为构成该双天线的单元34、35被紧密地放置在一起。
虽然图3表现了两个天线单元34、35，但该天线可以由任何所需数量的单元组成。例如，多天线阵可以由三个天线、四个天线、五个天线或任何所需数量的天线组成。
图4是展示在多天线阵的每个天线处所接收的多路径信号的干扰场的代表图。在图4中，垂直轴表示如水平轴所表示的各个位置处的信号强度。干扰场40表现了分别与这些多路径信号实例的建设性和破坏性总和的区域相对应的多个峰值和低谷或衰落。如图4所示，如果多个天线(例如，两个天线)具有足够的间隔，则两个天线将不太可能位于使该干扰场处于衰落状态的那个位置。
例如，在图4中，为阵列中的两个天线示出两个不同的位置处的信号强度。在第一个位置42处，第一天线处的信号强度43比第二天线处的信号强度44强大。这样，第二天线处的信号强度44处于衰落状态，而第一天线处的信号强度43不处于衰落状态。在这两个天线处所接收的信号强度有差异，这部分是因这两个天线的物理间隔所致。当具有这两个天线的接收器到处移动、改变位置时，这两个天线处的信号电平将会发生变化。例如，如果这两个天线移动到第二个位置46，则第一和第二天线处的信号强度分别对应于信号强度47和48。在这个例子中，如果该接收器从第一个位置42移动到第二个位置46，以便在第二个位置46处，第一天线处于衰落状态，第二天线不处于衰落状态，则这两个天线的相对信号强度已颠倒。
从图4中可见，天线阵中的各个天线的物理间隔促成这些天线具有不同的信号强度，因此，这些天线不相关。随着天线阵中的天线之间的间隔的减小，随着两个天线接收的信号强度更接近同一强度的天线相关性提高了。在典型的干扰场中，峰值与低谷之间的最小间隔大约是0.25λ。通常在天线阵中的各个天线之间使用0.25λ或更大的间隔，并且，该间隔会导致小于约0.7的包络相关。
在多路径环境中，高度相关的天线阵的天线更有可能同时经历“深度衰落”。在高度相关的天线系统中，这些天线中的每个天线所接收的各个信号之间有很小的相差。这导致了在几乎相同的各个天线处所接收的多路径矢量的相位关系。因而，如果所接收信号的这些多路径矢量在一个天线处破坏性地相加，从而引起深度衰落，则其他天线处的多路径信号的矢量总和可能也将会经历深度衰落。
此外，高度相关的天线没有那样高的“阵列增益”——一种能力：总计从多个天线单元接收的信号，以便同相地对所需信号求和，并且非相干地对干扰信号求和。典型的干扰信号包括该天线所接收的邻接基站信号(通常被称作“干扰”)。高阵列增益提高了接收器抑制干扰信号的能力，并且提高了该接收器在多路径环境中进行操作的能力。按照惯例，被设计成具有高阵列增益和高分集性增益的天线要求各个天线单元不相关。通常，这要求在各个天线或天线单元之间有很大的间隔。
在无线通信系统中，在远程站和基站处使用高度相关的天线可能是有益的。特别是，在远程站中，多天线系统通常将会是高度相关的。例如，远程站(例如，手持无线通信接收器)强加空间限制，这些空间限制可能会使具有足够的天线间隔使得产生不相关的天线变得不切实际。
提高高度相关的天线的阵列和分集性增益的技术包括：从这两个天线接收信号。在一个实施例中，由分开的接收电路来处理来自这两个天线中的每个天线的信号。然后，组合这些接收电路的输出。
这两个天线的输出端处的复数信号包含这些信号的振幅和相位信息。使用这些复数信号来估计复数协方差矩阵R。
使用这两个天线接收器的输出端处的复数信号来估计所需信号的复数空间特征“c”。信号的复数空间特征包括该信号的信号振幅和到达角度(AOA)。在基于CDMA的通信系统中，通常使用RAKE接收器。在RAKE接收器中，分别地为被分配给该RAKE的接收器元件或指的每个信号估计该复数空间特征。关于该RAKE的每个指，根据以下方程式来确定权矢量：
          w＝((R-Rs)-1)c其中，Rs是通过采用具有c厄密特共轭的c的外积而形成的矩阵。作为选择，w＝R-1c将提供类似的结果。
在RAKE接收器从这些天线接收信号之前，使用该权矢量来调节这些信号。调节由RAKE接收器Vc(t)的每个指接收的信号，使得：
      Vc(t)＝w1*V1(t)+w2*V2(t)其中，V1(t)是天线1的复数电压流，V2(t)是天线2的复数电压流。权重项w1*是以上所定义的w的第一个元件的复共轭。权重项w2*是以上所定义的w的第二个元件的复共轭。
测试已指出：通过分集性增益和干扰增益，以上技术可以将基于CDMA的无线通信系统中的远程站接收器的灵敏度提高大约2倍。测试结果也已指出：MRC组合在被测试的各种情况中所提供的增益大大减少。
以上所描述的技术可用于彼此间隔很近、因而是高度相关的天线。在估计复数协方差矩阵R的过程中，这些信号的高度相关性得到了说明。这样，即使这两个信号之间只有很小的差异，也可以选择加权来利用这个很小的差异。例如，如上所选择的加权将具有以下的形式：
      w1＝1+z，w2＝-1+zORw1＝1-z，w2＝-1-z其中，z是小的非零复数。z的值部分基于这两个天线之间的相关量。例如，两个高度相关的天线会导致z的较小的值，而两个较不太高度相关的天线将会导致z的较大的值。
关于以上所描述的例子，有两个可能的组合电压流可以被发送到RAKE接收器。这两个电压流对应于这两组可能的权重项的值。这些对应的电压流是：
       VC1(t)＝(V1(t)-V2(t))+z*(V1(t)+V2(t))
       VC2(t)＝(V1(t)-V2(t))-z*(V1(t)+V2(t))
这两个电压流之间的相关非常小。下文将有助于理解：如何调节这两个高度相关的天线信号，以致它们不再相关。由于这两个天线高度相关，因此，V1(t)和V2(t)具有强的共同模式。V1(t)与V2(t)之间的强的共同模式意味着：在很大程度上，两个信号将一起改变电平。由于这两个信号中的强的共同模式分量，这些信号之间的差V1(t)-V2(t)将会是一个小值。此外，z是小值。这样，如果这两个信号的总和乘以z(z*(V1(t)+V2(t)))，则最后得到的乘积将会是一个小值。z*(V1(t)+V2(t))的值和V1(t)-V2(t)的值都很小，通常大小近似相同。
使这两个天线信号加权并对其进行组合会产生一个结果，该结果概略地相加并减去大小类似的电压。这项技术利用这两个天线信号V1(t)与V2(t)之间的很小的差。用这种方式来组合这两个天线信号可产生被调节的信号VC1(t)和VC2(t)，这些被调节的信号具有几乎完全不相关的衰落特征。此外，通过选择这两个信号中的较强的信号，来实现分集性。
图5是例如可以被用于远程站52中的高度相关的天线50的一个实施例的说明图。图5中所展示的实施例是小型“杆杖”天线。天线50是双单元天线，并且被安装在远程站52上。远程站52内是与天线50的每个单元相对应的两个接收器53和54。这些接收器的输出端被连接到控制器55，控制器55已被适合接收多个天线输入。天线50由两个平面天线56和58组成。这两个天线56、58可以由低介电常数隔离物(例如，聚苯乙烯)来隔开。
这两个天线56、58可以被隔开大约0.01到0.02波长。在一个实施例中，这两个天线56、58被隔开0.05英寸，这对应于设计频率处的大约.01波长。
在其他实施例中，天线56、58可以采用不同的配置(例如，邻近的鞭形天线、双鞭(dual whip)(其中，这两个天线在单一的小塑料条中)、双重馈送板、邻近的短粗管(stubbies)或鞭(whip)以及同轴短管天线(stub antenna))。
图6是远程站中的双天线接收器的一个实施例的框图。每个天线34和35被连接到天线转换器60(为简单起见，没有示出天线的连接)。天线转换器60将信号从发送器(未示出)路由到这两个天线34、35，并将信号从天线34、35路由到该接收器电路。天线转换器60的输出端被连接到接收器链53。在接收器链53中，天线转换器60的输出端被连接到低噪声放大器61，该输出在低噪声放大器61中被放大。低噪声放大器61的输出端被连接到混合器62。到混合器62的第二输入端是第一个本机振荡器。混合器62组合这两个信号，并输出IF信号。混合器62输出端被连接到带通滤波器63，在带通滤波器63中衰减该信号的频带外的部分。带通滤波器63输出端被连接到同相/正交(I/Q)检波器64。
在I/Q检波器64中，将该带通滤波器输出传送到同相(I)混合器65和正交(Q)混合器66。到I混合器65的第二输入端是第二个本机振荡器。到Q混合器66的第二输入端是移相90°的第二个本机振荡器。I混合器65和Q混合器66组合带通滤波器53输出和第二个本机振荡器信号，并且分别输出所接收信号的基带I分量和Q分量。将I分量和Q分量传送到将这些信号在那里被数字化的模数转换器(ADC)67和68。分别将这些数字输出或ADC 67和68传送到控制器55天线0和1以及I输入和Q输入。
图7是适用于该远程站中的双天线接收器的控制器55的一个实施例的框图。如上所述，分别将这两个天线信号的I分量和Q分量输入到天线0和天线1输入端处的控制器55。分别将来自天线0和天线1的I信号和Q信号传送到搜索引擎70和72。此外，将来自这两个天线的I信号和Q信号传送到组合器74。在搜索引擎70和72内，评估这些天线信号，并且，如上文所描述的那样并根据已知技术来确定信号携带指的协方差和时延以及由这些指所接收的信号的空间特征。
搜索引擎70和72的输出端被连接到权重因子引擎76，在权重因子引擎76中，为这些指所接收的每个信号确定权重因子。
组合器74从权重因子引擎76接收权重因子w1和w2。此外，组合器74接收这两个天线信号的I分量和Q分量。根据一个实施例，组合器74通常产生两个可能的电压流VC1(t)和VC2(t)中的一个电压流。使用具有较高的信号噪声比的那个电压流。将这两个电压流被传送到解调器78。在解调器78中，对这两个电压流进行解调。
应该理解：如这里所使用的，“天线”与“天线单元”的关系以及“天线阵”与“天线”的关系是相同的。在全文中，一直可交换地应用这两组术语。
在不脱离本发明的范围的前提下，可以按不同的顺序来执行描述用于实施根据本发明的各个方面的方法的各个步骤。例如，在不脱离本发明的范围的前提下，可以改变处理多路径信号的方法的各个步骤的执行顺序。
精通该技术领域的人将会理解：可以使用任何各种不同的技术和技能来表示信息和信号。例如，可能在整个上文中被加以参考的数据、指令、命令、信息、信号、位、符号和码片可以由电压、电流、电磁波、磁场或磁性粒子、光场或光学粒子、或其任何组合来表示。
精通该技术领域的人将会进一步理解：关于这里所揭示的各个实施例而描述的各种说明性逻辑框、模块、电路和运算步骤可以作为电子硬件、计算机软件或两者的组合来加以执行。为了清楚地展示硬件和软件的这种互换性，以上通常已在其功能性方面描述了各种说明性部件、框、模块、电路和步骤。这种功能性是作为硬件还是作为软件来加以执行则取决于被强加于总系统上的特定的应用程序和设计限制。技术娴熟的技工可以用不同的方法来为每个特定的应用程序执行所描述的功能性，但这类实施决定不应该被解释为导致脱离本发明的范围。
可以利用通用处理器、数字信号处理器(DSP)、应用专用途集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其他可编程逻辑设备、离散门电路或晶体管逻辑、离散硬件部件或被设计成用于执行这里所描述的各项功能的其任何组合来实施或执行结合这里所揭示的各个实施例而描述的各种说明性逻辑框、模块和电路。通用处理器可能是微处理器，但作为选择，该处理器也可能是任何常规处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可以作为计算设备的组合(例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、结合DSP核心的一个或多个微处理器或其他任何这类配置)来加以执行。
结合这里所揭示的各个实施例而描述的方法或运算的各个步骤可以在硬件中、在处理器所执行的软件模块中或在两者的组合中直接得到具体表现。软件模块可以驻留在RAM存储器、快闪存储器、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM或该技术领域中已知的其他任何形式的存储介质中。示范存储介质被耦合到该处理器，以便该处理器可以从该存储介质读取信息并将信息写入该存储介质。作为选择，该存储介质可能是该处理器不可分割的一部分。该处理器和存储介质可以驻留在ASIC中。ASIC可以驻留在用户终端中。作为选择，该处理器和存储介质也可以作为离散部件驻留在用户终端中。
通过提供有关所揭示的实施例的前面的描述，可使精通该技术领域的任何人能够制作或使用本发明。精通该技术领域的人将会容易明白对这些实施例所进行的各种修改；并且，在不脱离本发明的精神或范围的前提下，可以将这里所定义的普通原理应用于其他实施例。这样，本发明并不意在局限于这里所示的实施例，而是要符合跟这里所揭示的原理和新颖的特点相一致的最广泛的范围。

Claims (39)

1.一种远程站装置，其特征在于包括：
多单元天线，它被配置成从至少一个发送器接收信号并输出来自该各自的发送器的高度相关的信号；以及，
控制器，它被配置成：接收这些高度相关的信号，并组合这些相关信号，以便再现从这至少一个发送器中的所选择的一个发送器那里被传送的信号。
2.如权利要求1中所定义的远程站，其特征在于：其中，该多单元天线是双单元天线。
3.如权利要求1中所定义的远程站，其特征在于：其中，该多单元天线具有大于约0.7的包络相关。
4.如权利要求1中所定义的远程站，其特征在于：其中，该控制器确定从这至少一个发送器接收的每个信号的空间特征。
5.如权利要求4中所定义的远程站，其特征在于：其中，该控制器还包括权重因子引擎，该权重因子引擎被配置成：响应于所接收信号的空间特征，来为这至少一个发送器信号中的每个信号确定一组权重因子。
6.如权利要求5中所定义的远程站，其特征在于：其中，该控制器还包括组合器，该组合器被配置成：使用这些权重因子来组合所接收的信号，以便再现来自这至少一个发送器中的所选择的一个发送器的信号。
7.如权利要求6中所定义的远程站，其特征在于：其中，使用最佳组合器来组合所接收的信号。
8.如权利要求6中所定义的远程站，其特征在于：其中，使用最大比率组合器来组合所接收的信号。
9.如权利要求1中所定义的远程站，其特征在于：其中，所接收的信号是CDMA信号。
10.一种远程站装置，其特征在于包括：
多单元天线，它被配置成从至少一个发送器接收信号并输出来自该各自的发送器的高度相关的信号；以及，
控制器，它被配置成：从该多单元天线接受这些高度相关的信号，并且组合这些高度相关的信号，以便使较佳信号振幅与其他所接收信号的信号振幅的比率最大化。
11.如权利要求10中所定义的远程站，其特征在于：其中，该多单元天线具有大于约0.7的包络相关。
12.如权利要求10中所定义的远程站，其特征在于：其中，该多单元天线是双单元天线。
13.如权利要求10中所定义的远程站，其特征在于：其中，该控制器还包括至少两个搜索引擎，每个搜索引擎被配置成从天线单元接收同相信号和正交信号。
14.如权利要求10中所定义的远程站，其特征在于：其中，该控制器还包括权重因子引擎，该权重因子引擎被配置成：响应于所接收信号的空间特征，来为这至少一个发送器信号中的每个信号确定一组权重因子。
15.如权利要求10中所定义的远程站，其特征在于：其中，该控制器还包括组合器，该组合器被配置成：从每个天线单元接收同相信号和正交信号，从权重因子引擎接收权重因子，并输出优化的同相信号和正交信号。
16.如权利要求10中所定义的远程站，其特征在于：其中，该控制器还包括解调器，该解调器被配置成：接收优化的同相信号和正交信号，并输出解调信号。
17.如权利要求10中所定义的远程站，其特征在于：其中，所接收的信号是CDMA信号。
18.一种无线通信系统，其特征在于包括：
至少一个基站，它被配置成发送通信信号；以及，
至少一个远程站，它被配置成从具有多单元天线的这至少一个基站接收通信信号，其中，所接收的通信信号高度相关，并且，这些通信信号被加以组合，以便再现从这至少一个基站中的所选择的一个基站那里被发送的通信信号。
19.如权利要求18中所定义的无线通信系统，其特征在于：其中，该多单元天线是双单元天线。
20.如权利要求18中所定义的无线通信系统，其特征在于：其中，该多单元天线具有大于约0.7的包络相关。
21.如权利要求18中所定义的无线通信系统，其特征在于：其中，这至少一个远程站还包括控制器，该控制器被配置成确定从这至少一个基站接收的每个通信信号的空间特征。
22.如权利要求21中所定义的无线通信系统，其特征在于：其中，该控制器还包括权重因子引擎，该权重因子引擎被配置成：响应于所接收的每个通信信号的对应的空间特征，来确定一组权重因子。
23.如权利要求22中所定义的无线通信系统，其特征在于：其中，该控制器还包括组合器，该组合器被配置成：使用这些权重因子来组合所接收的通信信号，以便再现来自这至少一个发送器中的所选择的一个发送器的信号。
24.如权利要求23中所定义的无线通信系统，其特征在于：其中，使用最佳组合器来组合所接收的通信信号。
25.如权利要求23中所定义的无线通信系统，其特征在于：其中，使用最大比率组合器来组合所接收的通信信号。
26.如权利要求18中所定义的无线通信系统，其特征在于：其中，所接收的信号是CDMA信号。
27.一种处理多路径信号的方法，其特征在于包括：
从多个天线处的至少一个发送器接收信号；
识别这至少一个发送器之中的较佳发送器，从该发送器接收过所需信号；
产生来自每个天线的信号，以便所产生的信号高度相关，并包含来自该较佳发送器的所需信号的各个信号分量以及干扰信号；以及，
组合这些高度相关的信号中的两个或多个信号，以便使所需信号振幅与干扰信号振幅的比率最大化。
28.如权利要求27中所定义的方法，其特征在于：其中，组合所接收的信号还包括：
确定从这至少一个发送器接收的每个信号的空间特征；
响应于所接收信号的空间特征，来为每个所接收的信号确定一组权重因子；以及，
使用这些权重因子来再现一个信号，该信号对应于从该较佳发送器接收的所需信号。
29.如权利要求27中所定义的方法，其特征在于：其中，使用一最佳组合器来组合所接收的信号。
30.如权利要求27中所定义的方法，其特征在于：其中，使用最大比率组合器来组合所接收的信号。
31.如权利要求27中所定义的方法，其特征在于：其中，所接收的信号是CDMA信号。
32.一种在无线通信系统中处理信号的方法，该方法的特征在于包括：
从具有高度相关的多单元天线的多个发送器接收信号；
确定从这多个发送器接收的每个信号的空间特征；
响应于所接收信号的空间特征，来为每个发送器信号确定一组权重因子；以及，
使用这些权重因子来组合所接收的信号，以便再现来自这多个发送器中的所选择的一个发送器的信号。
33.如权利要求32中所定义的方法，其特征在于：其中，该多单元天线是双单元天线。
34.如权利要求32中所定义的方法，其特征在于：其中，该多单元天线具有大于约0.7的包络相关。
35.如权利要求32中所定义的方法，其特征在于：其中，使用最佳组合器来组合所接收的信号。
36.如权利要求32中所定义的方法，其特征在于：其中，使用最大比率组合器来组合所接收的信号。
37.如权利要求32中所定义的方法，其特征在于：其中，所接收的信号是CDMA信号。
38.一种远程站装置，其特征在于包括：
用于从多个天线处的至少一个发送器接收信号的装置；
用于识别这至少一个发送器之中的一较佳发送器的装置，从该发送器接收过所需信号；
一种装置，用于产生来自每个天线的信号，使得所产生的信号高度相关，并包含来自该较佳发送器的所需信号的各个信号分量以及干扰信号；以及，
一种装置，用于组合这些高度相关的信号中的两个或多个信号，以使所需信号振幅与干扰信号振幅的比率最大化。
39.一种无线通信系统，其特征在于包括：
用于发送来自至少一个基站的通信信号的装置；以及，
用于由至少一个远程站接收通信信号的装置，该远程站被配置成利用多单元天线来接收通信信号，其中，所接收的信号高度相关，并且，所接收的信号被加以组合，以再现来自这至少一个基站中的所选择的一个基站的信号。
CNB028152476A 2001-06-04 2002-05-31 小型天线的分集增益 Expired - Fee Related CN100508424C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/874,661 2001-06-04
US09/874,661 US7058145B2 (en) 2001-06-04 2001-06-04 Diversity gain with a compact antenna

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1545771A true CN1545771A (zh) 2004-11-10
CN100508424C CN100508424C (zh) 2009-07-01

Family

ID=25364280

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB028152476A Expired - Fee Related CN100508424C (zh) 2001-06-04 2002-05-31 小型天线的分集增益

Country Status (9)

Country Link
US (1) US7058145B2 (zh)
EP (1) EP1393467A2 (zh)
JP (1) JP2005516428A (zh)
KR (1) KR100901101B1 (zh)
CN (1) CN100508424C (zh)
BR (1) BR0210134A (zh)
HK (1) HK1067818A1 (zh)
TW (1) TWI270258B (zh)
WO (1) WO2002100001A2 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104854791A (zh) * 2012-10-01 2015-08-19 瑞典爱立信有限公司 Aas传送器失真改进

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003018123A (ja) * 2001-07-05 2003-01-17 Alps Electric Co Ltd Ｏｆｄｍ受信装置
US7039135B2 (en) * 2001-10-11 2006-05-02 D.S.P.C. Technologies Ltd. Interference reduction using low complexity antenna array
JP4309110B2 (ja) * 2002-09-27 2009-08-05 パナソニック株式会社 適応アンテナ無線通信装置
KR100656512B1 (ko) * 2004-05-31 2006-12-11 삼성전자주식회사 기지국 시스템의 신호 처리 방법 및 장치
US7242914B2 (en) 2004-06-16 2007-07-10 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Method of automatic gain control for multiple receiver front-ends
US7414579B2 (en) * 2004-09-23 2008-08-19 Interdigital Technology Corporation Blind signal separation using correlated antenna elements
US7113129B2 (en) * 2004-09-23 2006-09-26 Interdigital Technology Corporation Blind signal separation using a combination of correlated and uncorrelated antenna elements
JP2007028100A (ja) * 2005-07-14 2007-02-01 Sanyo Electric Co Ltd ダイバシティ方式受信装置、ダイバシティ方式受信装置の制御方法、及びプログラム
US20080102768A1 (en) * 2006-10-25 2008-05-01 Navini Networks, Inc. Method for Obtaining a Covariance Matrix of a Transmitting Channel in a Wireless Network
US8279355B2 (en) * 2009-09-25 2012-10-02 Intel Corporation Method and apparatus to support multi-channel reception
US8401134B1 (en) * 2009-09-30 2013-03-19 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Broadband high dynamic range digital receiving system for electromagnetic signals
US9591498B1 (en) * 2014-06-25 2017-03-07 Sprint Communications Company L.P. Detection of base station synchronization failure

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU5354294A (en) 1992-10-09 1994-05-09 E-Systems Incorporated Adaptive co-channel interference reduction system for cellular telephone central base stations
KR19990076867A (ko) 1995-12-28 1999-10-25 밀러 럿셀 비 휴대형 무선전화기에 안테나 다이버시티를 제공하는 장치 및방법
FR2750270B1 (fr) * 1996-06-21 1998-08-07 Alcatel Telspace Egaliseur-combineur pour recepteur en diversite, recepteur integrant un tel egaliseur-combineur, et procede de reception en diversite correspondant
US5905467A (en) * 1997-07-25 1999-05-18 Lucent Technologies Inc. Antenna diversity in wireless communication terminals
JP2914445B2 (ja) * 1997-08-05 1999-06-28 日本電気株式会社 Ｃｄｍａ適応受信装置
SE513656C2 (sv) 1997-11-21 2000-10-16 Ericsson Telefon Ab L M Förfarande och anordning för mottagning av radiosignaler med hjälp av antennlober
US7139592B2 (en) * 1999-06-21 2006-11-21 Arraycomm Llc Null deepening for an adaptive antenna based communication station
EP1091447A1 (en) 1999-10-07 2001-04-11 Siemens Aktiengesellschaft Antenna system, in particular for use in a mobile phone handset, and corresponding control method
EP1111812A1 (en) * 1999-12-20 2001-06-27 Nortel Matra Cellular Omni transmit and sectored receive cellular telecommunications network and method of operating the same
US6369758B1 (en) * 2000-11-01 2002-04-09 Unique Broadband Systems, Inc. Adaptive antenna array for mobile communication

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104854791A (zh) * 2012-10-01 2015-08-19 瑞典爱立信有限公司 Aas传送器失真改进
CN104854791B (zh) * 2012-10-01 2017-09-22 瑞典爱立信有限公司 Aas传送器失真改进

Also Published As

Publication number Publication date
US20020181627A1 (en) 2002-12-05
TWI270258B (en) 2007-01-01
WO2002100001A3 (en) 2003-03-20
CN100508424C (zh) 2009-07-01
KR100901101B1 (ko) 2009-06-08
EP1393467A2 (en) 2004-03-03
BR0210134A (pt) 2006-04-04
KR20040003051A (ko) 2004-01-07
WO2002100001A2 (en) 2002-12-12
JP2005516428A (ja) 2005-06-02
US7058145B2 (en) 2006-06-06
HK1067818A1 (en) 2005-04-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6901062B2 (en) Adaptive antenna array wireless data access point
JP4445017B2 (ja) Ｉおよびｑ成分を使用するブラインド信号分離
JP4369128B2 (ja) 無線通信システム
US20020193146A1 (en) Method and apparatus for antenna diversity in a wireless communication system
JP4625501B2 (ja) 拡散符号を用いたブランド信号分離
US20030013468A1 (en) Radio communication system
CN101911528B (zh) 具有接收分集的无线接收器
CN100508424C (zh) 小型天线的分集增益
KR100453423B1 (ko) 무선 기지국 장치 및 무선 통신 방법
JP4570660B2 (ja) アレイ偏向を使用するブラインド信号分離
AU2003249166B2 (en) Method and apparatus for diversity searching and demodulator assignment in a wireless communication system
Song et al. Analysis of a simple smart antenna for CDMA wireless communications
CN1334995A (zh) 用于配置瑞克接收机的方法和装置
JP2009510840A (ja) Ｍｉｍｏ受信機をサポートするためのパターンダイバーシティおよび関連する方法
CN1351429A (zh) 无线通信系统上行接收阵列的方法及装置
Akbar et al. Bit error rate improvement using ESPRIT based beamforming and RAKE receiver
Ali et al. Enhancement of Bit Error Rate Performance of Wideband System Using Principal Component Analysis by Extraction of Strongest Multi-path
Del Re et al. Multiple antenna systems: frontier of wireless access
Ertug Coded Error Rate Based Comparison of Spatial Receive Diversity
Ying et al. An Improved Structure of STS-CDMA System
KR20160082664A (ko) 다중 안테나 시스템에서 시공간 부호에 대한 효율적인 링크 적응 방법

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: DE

Ref document number: 1067818

Country of ref document: HK

C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: GR

Ref document number: 1067818

Country of ref document: HK

C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20090701

Termination date: 20110531