CN1605166A - 基于前同步mse度量的天线切换 - Google Patents

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Abstract

用于改进数字无线接收机的信号接收的设备和方法包括处理电路，用于处理进入的信号的前同步信息，其中该前同步信息的第一预定部分被加到第一天线以及该前同步信息的第二预定部分被加到第二天线，以产生多个处理的信号，这样，该多个处理的信号被与预定义的前同步序列进行比较，以得到对于相应天线的均方误差(MSE)。然后，选择第一天线和第二天线中具有较低MSE的一个天线，以接收和处理该进入的信号。

Description

基于前同步MSE度量的天线切换
本发明涉及无线通信领域，更具体地，涉及用于改进数字无线接收机的信号接收的方法和系统。
在无线通信系统中，多个天线被使用来使得想要的接收信号功率最大化，以提高系统性能。这样，在接收机中需要多个调谐器，以使得信号可被组合。为了使接收机成本最小化而同时增强信号接收性能，采用一种形式的天线切换。例如，在无线局域网(WLAN)中，台站使用两个天线用于信号处理，这样，其中具有较大的信号功率的一个天线被选择用于接收和处理。为此，由天线检测的信号强度被用作天线切换的基础。然而，这种类型的天线切换方案没有考虑符号间干扰。所以，需要提供一种改进的天线切换方法，以抑制干扰和增强无线接收机的信号接收。
本发明涉及用于增强数字无线接收机的信号接收的方法和设备。
按照本发明的一个方面，用于增强数字无线接收机的信号接收的方法包括以下步骤：从多个进入的信号提取前同步信息；用第一天线处理前同步信息的第一预定部分，以产生第一前同步序列；用第二天线处理前同步信息的第二预定部分，以产生第二前同步序列；计算从第一天线接收的第一前同步序列和从第二天线接收的第二前同步序列的均方误差(MSE)；把第一前同步序列和第二前同步序列与先验已知的预定义前同步序列进行比较；以及选择第一天线和第二天线中具有较低MSE的一个天线用于随后的进入信号的接收。处理步骤还包括以下步骤：解调由第一天线接收的前同步信息的第一预定部分，以得到第一前同步序列，和解调由第二天线接收的前同步信息的第二预定部分，以得到第二前同步序列。
按照本发明的另一个方面，用于增强数字无线接收机的信号接收的方法包括以下步骤：接收多个进入的信号；分出进入的信号的头标信息，以便由第一天线和第二天线处理分出的头标信息；把来自第一天线和第二天线的处理的头标信息与预定义的前同步序列进行比较，以得到均方误差(MSE)；以及选择第一天线和第二天线中具有较低MSE的一个天线，用于随后的进入信号的接收。分出进入的信号的头标信息的步骤还包括解调从第一天线和第二天线接收的进入信号的头标信息以得到处理的头标信息的步骤。
按照本发明的另一个方面，用于增强数字无线接收机的信号接收的设备包括：处理电路，用于处理进入的信号的前同步信息，其中前同步信息的第一预定部分被加到第一天线以及前同步信息的第二预定部分被加到第二天线，以产生多个处理的信号，以及该多个处理的信号被与预定义的前同步序列进行比较，以得到对于相应天线的均方误差(MSE)；以及选择电路，用来选择第一天线和第二天线中具有较低MSE的一个天线用于随后的进入信号的接收。该设备还包括用于解调从第一天线和第二天线接收的进入信号的前同步信息的装置，以得到多个处理的信号。
按照本发明的另一个方面，天线的选择可以根据在x-y图上画出的时变的MSE的收敛速率来作出，其中具有较快的收敛速率的一个天线被选择用于随后的进入信号的接收。另外，如果从其中一个天线接收的前同步序列的MSE低于预定的阈值，则具有比预定阈值更低的MSE的天线被选择用于接收和处理之后进入的信号。
按照本发明的再一个方面，用于增强数字无线接收机的进入信号的信号接收的设备包括：第一天线，用于接收进入的信号；第二天线，用于接收进入的信号；处理电路，用于处理进入的信号的前同步信息，其中前同步信息的第一预定部分被加到第一天线和前同步信息的第二预定部分被加到第二天线，以产生多个处理的信号，以及多个处理的信号与预定义的前同步序列进行比较，以生成对于相应天线的均方误差(MSE)；以及选择电路，用于选择第一天线和第二天线中具有较低MSE的一个天线用于随后的进入信号的接收。该设备还包括用于解调从第一天线和第二天线接收的进入信号的前同步信息的装置，以得到多个处理的信号。
从如附图所示的优选实施例的以下更详细说明将明白本发明的上述和其他的特性与优点，其中参考字符在各个图上指相同的部件。这些附图不一定是按比例的，着重点改而放在说明本发明的原理。
当结合附图阅读以下的详细说明时，就更明白本发明的以上的和其他的特性与优点，其中：
图1显示其中可应用本发明的实施例的通信系统的简化方框图；
图2显示按照本发明的实施例的系统的主要部件；
图3(a)和图3(b)显示按照本发明的实施例的帧结构；
图4(a)和图4(b)分别显示按照本发明的实施例的好和差信道的图形表示；以及
图5是显示按照本发明的运行步骤的流程图。
在以下的说明中，为了说明而不是限制，阐述了具体的细节，诸如特定的结构、接口、技术等等，以便提供对于本发明的透彻的了解。然而，本领域技术人员将会看到，本发明可以以脱离这些具体细节的其他实施例被实施。而且，为了清晰起见，熟知的设备、电路、和方法的详细描述被省略，以免用不必要的细节遮蔽本发明的说明。
虽然本发明特别适合于在无线局域网(WLAN)中使用，以及此后将相对于这种应用进行描述，但应当指出，这里揭示的方法和设备可被应用到其他数字无线通信系统，诸如北美移动无线电标准和基于组特别移动(GSM)的系统(也称为全球移动通信系统，这是在欧洲和日本使用的数字蜂窝电话业务)，以及基于数字欧洲无绳电信(DECT)的系统，这是泛欧数字无绳电话接口技术规范。
图1显示可应用本发明的实施例的代表性网络。如图1所示，接入点(AP)2被耦合到多个移动台(MS)4，移动台通过无线链路互相通信以及经由多个无线信道接入到AP 2。处在同一个无线电覆盖范围内的移动台4和AP 2被称为基本业务组(BSS)。AP的主要功能是支持漫游(即，改变接入点)、在BSS内同步、支持功率管理和控制媒体接入，以支持在BSS内时间有界(time-bounded)的业务。
图2显示按照本发明的示例性实施例的、在各个移动台4中实施的处理器电路10的简化方框图。图2的示例性实施例仅仅是用于说明的，因此可以采用其他结构或类型的局域网，它们利用服务器站来从网络站转发回消息且转发给消息到网络站。另外，AP 2可被连接到其他设备和或网络，在其中局域网内的网络站可以进行通信。如图2所示，移动台4包括：第一天线12和第二天线14，它们被配置成通过通信信道发送与接收数据信号；解调器16，用于把进入的信号解调成数字信号；均衡器18，用于处理经由天线12和14接收的信号；存储器20，和比较器22。在移动台4提供有控制处理器(未示出)，用来处理打算经由天线12和14进行传输的信号。
在运行时，移动台4经由第一天线12和第二天线14接收多个进入的数据信号，其中包含前同步头标信息。第一天线12被配置成接收前同步头标信息的开始部分，以及第二天线14被配置成接收前同步头标信息的其余部分。来自各个天线的接收的信号被解调器16解调成相应的数字信号。解调的信号然后被转发到均衡器18，用于滤波目的，此后，它们被转发到比较器22。存储器20存储已知的参考前同步序列，该参考前同步序列被检索以便与分别由解调器16和均衡器18接收和滤波的实际的前同步序列进行比较。此后，执行来自各个天线的实际前同步序列与参考前同步序列的比较，以确定在每个符号序列中的误差。根据该误差的输出结果，选择天线12和14中的一个天线，用于接收和处理剩余的进入信号。
现在，将在详细说明中解释按照本发明的、选择想要的天线来增强进入的信号接收的措施。
图3(a)显示如在802.11a标准下阐明的、具有16μs的持续时间(或224个符号)的前同步帧。该前同步由10个短的正交频分复用(OFDM)符号和2个长的OFDM符号组成。每个短OFDM符号(0.8μs)由12个星座符号组成，以及每个长OFDM符号(3.2μs)由52个星座符号组成。刚一接收到前同步信息，第一天线12就通过把在其中接收的实际前同步序列与被存储在存储器20中的参考前同步序列进行比较，而计算前同步的头84个符号(7个短OFDM符号)的均方误差(MSE)。然后把输入切换到第二天线14，第二天线14计算该前同步的接着的88个符号(3个短OFDM符号和1个长OFDM符号)的MSE。在天线必须再次被切换回的情形下，剩余的52个符号(1个长OFDM符号)被保留。在得到对于每个天线的输出MSE后，具有较低MSE的天线被选择用于接收和处理其余的进入的数据分组。
图3(b)显示如在802.11b标准下阐明的、具有144μs的持续时间(或以1MHz速率的144个符号)的前同步帧。第一天线12计算头60个符号的MSE，以及第二天线14计算接着的60个符号的MSE。在天线必须再次被切换回的情形下，剩余的24个符号被保留。在得到对于各个天线的MSE后，天线12和14中具有最低MSE的一个天线被选择用于接收和处理其余的进入的数据分组。
在替换的实施例中，如果第一天线12的MSE小于预定的阈值，则将不进行天线切换。也就是，如果第一天线12的MSE大于预定的阈值，则将进行到第二天线的天线切换。
同时，按照本发明的实施例，可以分析一个附加参量，MSE的收敛速率，以确定应当选择哪个天线来接收和处理进入的信号。也就是，通过检查MSE的收敛速率，可以得到天线切换的更可靠的形式。例如，图4(a)代表表示好信道的MSE图。y轴代表均方误差，而x轴代表在每次迭代时的步长。这里，收敛速率具有较大的斜率以及最小的MSE的值是较低的。相反，图4(b)代表表示差信道的MSE图，因为收敛速率是较慢的(较小的斜率)因此，最小的MSE趋向于较高。因此，通过检查收敛速率，可以实现哪个天线应当被选择来得到最佳信道质量的相对测量。
图5是显示按照本发明的实施例的天线切换处理过程的运行步骤的流程图。本发明的选择的实施例是在计算机系统内执行的计算机软件。流程图并不描绘任何特定的编程语言的语法。而是，流程图显示本领域技术人员为构成电路或者生成计算机软件来执行特定设备所需处理而要求的功能信息。替换地，处理和判决块代表由功能性等效电路(诸如数字信号处理器电路或专用集成电路(ASIC))执行的步骤。
在步骤100，天线12和14接收进入的信号，具体地是前同步信息。在步骤110前同步信息的开始部分被第一天线12接收，以及头标前同步信息的其余部分被第二天线14接收。来自各个天线的接收信号由解调器16和均衡器18处理，以产生处理的前同步序列。然后，在步骤120，通过比较预定的前同步序列与由各个天线恢复的实际的前同步序列，而计算对于各个天线的MSE。在步骤130，来自各个天线的计算的MSE被互相比较。如果来自第一天线12的MSE小于来自第二天线的MSE，则在步骤140，第一天线12被选择来接收和处理进入的信号的其余部分。否则，在步骤150，第二天线14被选择以处理进入的信号的其余部分。替换地，可以根据具有较高收敛速率的收敛速率斜率来执行天线切换，如参照图4(a)和4(b)描述的。
从上述内容可以看到，本发明具有优点，因为本发明方案比在现有技术系统中利用简单信号强度参量的方案提供更好的、用于切换天线的准则。在本发明中，将只需要一个调谐器(前端)，因此使本发明比一个全天线分集系统更经济。
虽然显示和描述了本发明的优选实施例，但本领域技术人员将会看到，可以作出各种改变和修正，以及等价物可以代替其单元，而不背离本发明的范围。另外，可以作出许多修正，以适应于特定的情形和本发明的教导，而不背离中心范围。所以，并不旨在将本发明限于被揭示为预期用于实现本发明的最好模式的具体实施例，而是本发明包括属于所附权利要求的范围内的所有实施例。

Claims (10)

1.一种用于增强数字无线接收机的信号接收的方法，该方法包括以下步骤：
从多个进入的信号提取前同步信息；
用第一天线(12)处理所述前同步信息的第一预定部分，以产生第一前同步序列；
用第二天线(14)处理所述前同步信息的第二预定部分，以产生第二前同步序列；
计算对于从所述第一天线(12)接收的所述第一前同步序列和从所述第二天线(14)接收的所述第二前同步序列的均方误差(MSE)；以及
选择所述第一天线(12)和所述第二天线(14)中具有较低MSE的一个天线用于随后的进入信号的接收。
2.权利要求1的方法，其中计算所述MSE的步骤还包括把所述第一前同步序列和所述第二前同步序列与预定义的前同步序列进行比较的步骤。
3.权利要求2的方法，其中所述预定义的前同步序列是先验已知的。
4.权利要求1的方法，其中所述处理步骤还包括解调由所述第一天线(12)接收的所述前同步信息的所述第一预定部分，以得到所述第一前同步序列的步骤，和解调由所述第二天线(14)接收的所述前同步信息的所述第二预定部分，以得到所述第二前同步序列的步骤。
5.权利要求1的方法，还包括如果对于从所述第一天线(12)接收的所述第一前同步序列的MSE低于预定的阈值，则选择所述第一天线(12)用于随后的所述进入信号的接收的步骤，以及如果对于从所述第一天线(12)接收的所述第一前同步序列的MSE超过所述预定的阈值，则选择所述第二天线(14)用于随后的所述进入信号的接收的步骤。
6.权利要求1的方法，还包括根据在xy曲线图上对于所述第一前同步序列和所述第二前同步序列的所述计算的MSE而生成一个时变的收敛速率的步骤。
7.权利要求6的方法，还包括选择所述第一天线(12)和所述第二天线(14)中具有较快的收敛速率的一个天线用于随后的进入信号的接收的步骤。
8.一种用于增强数字无线接收机的信号接收的设备，包括：
处理电路，用于处理进入的信号的前同步信息，其中所述前同步信息的第一预定部分被加到第一天线(12)以及所述前同步信息的第二预定部分被加到第二天线(14)，以产生多个处理的信号，以及所述多个处理的信号与预定义的前同步序列进行比较，以得到对于相应天线的均方误差(MSE)；以及
选择电路，用来选择所述第一天线(12)和所述第二天线(14)中具有较低MSE的一个天线用于随后的所述进入信号的接收。
9.权利要求8的设备，其中所述预定义的前同步序列是先验已知的。
10.权利要求8的设备，还包括用于解调从所述第一天线(12)和所述第二天线(14)接收的所述进入的信号的所述前同步信息的装置，以得到所述多个处理的信号。
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