CN1862996A - 定位数据传送系统的天线的方法 - Google Patents

Abstract

本发明与一种定位数据传送系统中的具有分区的天线的方法有关。所述方法使得有可能通过连续的逼近来搜索允许信息的最佳接收的每个天线的扇区。该搜索步骤是重复性的。

Description

定位数据传送系统的天线的方法

技术领域

本发明与包括多个天线的无线的无线电通信系统中的数据传送有关。它涉及一种定位所述系统的天线的方法。

背景技术

在无线通信系统中公知的是在建筑物、室内区域中工作或者在半封闭区域中工作的、具有多个天线的数据传送系统。这些通信系统通常由基站和若干移动终端组成。诸如Hiperlan2和IEEE802.11a的标准定义了在位于5GHz附近的频带中工作的这种通信系统。

这种系统也可以在高清晰度无线照相机中获得应用。

在基站和移动终端之间的数据传送的质量主要或特别依赖于用于发射和接收数据的天线系统。在接收期间传送的能量必须被最大化，以便使链接有效并且减少能量需要，这对于没有固定能量源的任何用户是重要的一点。这就是为什么通过天线进行的接收的优化在收发器的开发中是重要的一点的原因。

为了提高对这些传送系统的噪声和回波的抵抗力，公知的是使天线分集，即执行MRC(代表最大比率组合)多天线处理。天线分集在于：增加天线的数量，因此增加波的传送路径，使得天线不受相同回声限制的影响；以及组合从各个天线接收的信号。因此，它通过消除经常成为单天线解决方案的特征的过早衰落而允许更好的稳定性。

在也用来增大无线电系统的范围的天线技术中，分区肯定是最普遍的之一。它在于具有若干可用波束，每个波束提供不同的角覆盖范围。无线电系统调整作为发射和接收设备的位置的函数的扇区(sector)选择。

这两种技术、即天线分集和分区并不矛盾。具体地说，从文件US2004/0196834了解到一种用于无线传送的系统，其包括多个天线，所述天线具有采用这样的方式使得通过至少一个所选择的天线扇区来进行数据传送的分区。在每次新选择时，挑选新的天线扇区，并且发生瞬间切换。这表示无线电链接突然从天线的一个扇区转到另一天线的另一扇区。这一突然转变导致了发生错误和可能暂时丢失链接的主要风险。

发明内容

为了补救这一问题，本发明提出：组合由天线的集合接收的信号，而不管它们属于哪个扇区。

本发明在于通过利用连续的步骤一次仅将一个天线从一个扇区切换到另一个来进行所谓的软分区，从而使得有可能永久地最大化所接收的信号的电平。

本发明提供了较大稳定性的优点。天线的数量越大，在天线切换期间所冒的风险就越小。

本发明涉及一种定位数据传送系统的天线的方法，所述数据传送系统包括将具有分区(M个扇区)的若干天线(N)组合的系统。每个天线根据所限定的扇区工作，所述方法包括初始化步骤、以及通过连续的逼近来搜索允许信息的最佳接收的每个天线的扇区的重复步骤。

初始化步骤在于：标识所涉及的天线，确定选择参数，并且任意地挑选所涉及的每个天线的扇区。

优选的是，通过将每个天线编号来进行天线的标识，并且所述选择参数是所接收的功率、或者所接收的信号的“信号对噪声和干扰”的比率。

优选的是，搜索允许信息的最佳接收的每个天线的扇区的步骤包括以下步骤：测量由用于给定扇区的N个天线的每一个接收的选择参数；比较这N个参数并且识别其参数最低的天线；以及改变此天线的扇区，直到获得了所接收的参数的最大水平为止。搜索每个天线的扇区的步骤与每个新数据帧的发送一起进行。

优选的是，选择参数的最小阈值被固定，以便能够取消选定其选择参数未超过此阈值的天线。

根据本发明的另一方面，对于对一个天线被定义为稳定的情形，当对于此天线的所有扇区接收的参数小于由其它天线接收的参数时，减少搜索每个天线的扇区的步骤的再次发生。

这一方法也适用于组合具有不同极化态(M个极化态)的N个天线的任何系统。

附图说明

当阅读以下描述时，将更好地理解本发明，并且将出现其它特征和优点，所述描述参考了附图，在附图中：

图1表示包括具有用于本发明的多个天线的系统的收发器的示例，

图2表示允许选择天线并且挑选根据图1的系统的每个天线的扇区的、根据本发明的方法的示例，以及

图3表示具有用于本发明的多个天线的MIMO类型的发射器/接收器。

具体实施方式

图1表示发射器/接收器，其包括具有用于本发明的多个天线的系统。其包括基站1、以及在这个示例中的单个移动终端2。

基站1包括具有分区的多个天线：第一天线A、第二B和第三C。在此示例中，这三个天线每个包括四个扇区。它们可以向移动终端发射信号，并且共同从移动终端接收信号。这些天线A、B和C通过RF(射频)电路链接到MRC(最大比率组合)多天线处理调制解调器。所述MRC技术在于：在基站的接收器的级别上计算由每个天线接收的均衡信号的相容的(consistent)和加权的总和。这种组合所接收的信号的技术使得有可能获得最大的可能接收质量(reception)。

在本示例中，移动终端2配备有用于数据传送的单个天线。如本领域内公知的那样，这一天线通过RF电路链接到调制解调器。

借助图2来使以下方法变得清楚：所述方法允许对天线系统的操作、即对天线的选择和对每个天线的扇区的挑选，从而允许最佳的接收质量。

通过所述3个天线A、B和C的组成扇区的集合(assembly)来用符号表示它们。在图2的示例中，包括具有4个扇区的天线，但是根据本发明的方法涉及具有M个扇区的天线。以黑体来标识所选择的扇区。它们形成诸如在前一幅图中所表示的那样的具有多个天线的系统的一部分。

表示质量标准或选择参数的水平的矩形与每个天线相关联。选择参数可以是例如由天线接收的功率P的电平，就像根据图2提出的示例中那样。它也可以对应“信号对噪声和干扰”的比率。所述噪声和干扰是对信号的扰动，这就是为什么在确定信号质量的比率中由于干扰信号导致的扰动与由于噪声导致的扰动相关联的原因。最佳标准是在对功率和信噪比的测量的基础上计算的参数。该参数的功能是使得有可能测量天线的接收质量，并且还必须使得有可能挑选其缺失(absence)对于链接质量具有最小影响的天线。因此，将接受处理接收信道上的信号的可靠性的这些功能、或者与在从其它N-1个天线产生的N-1个信号的组合的基础上获得的信号有关的任何其它参数，以便使天线N符合要求

对于定位在某个扇区上的每个天线输入这个参数的值。在我们的示例中，这涉及所接收的功率P。随后，比较从所有天线A、B和C产生的这些参数。

表示出(从1到8编号的)8个步骤，以便使得有可能理解根据本发明的方法。该方法的原理是搜索每个天线上的最大信号接收电平，以便通过MRC系统来最大化在所有天线上接收的信号的组合。

对于被称为初始化步骤的第一步骤，对于所有天线任意挑选同一个扇区(扇区1)。测量分别由每个天线A、B、C接收的功率的电平Pa、Pb和Pc，然后比较这些电平。在本情况中，由天线A接收的功率的电平小于分别由天线B和C接收的功率的电平：Pa≤Pb和Pc。天线A是其功率电平P最低的天线，因此必须测试天线A的另一个扇区。因此，出现天线A从扇区1到扇区2的切换。应当注意，这是接收系统的最小影响的天线，因此其将改变扇区。它对于所接收的信号的影响是最小的，并且扰动将是最小的。

第二步骤示出：在天线A切换到第二扇区之后，由天线A接收的功率电平Pa仍然低于由天线B和C接收的Pb和Pc。因此，再次出现天线A从扇区2到扇区3的切换。

天线A的扇区3的测量功率大于天线B和C的测量功率。在第三步骤的过程中，天线B的功率电平小于其它功率电平，将使其从第一扇区切换到第二扇区。

在步骤4和5的过程中，以相同的方式使天线C和B改变扇区。

在步骤6、7和8的过程中，天线B接收的功率保持小于天线A和C的接收功率。因此，这种情况被称作是稳定的。

将注意到：通过天线A然后是B并且最后是C的4个连续的扇区切换来执行从初始化的步骤1到最大接收功率的步骤5的转换。因此，结果是通过连续的切换来软(softly)进行的天线扇区的改变。所述扇区的改变是在不损害无线电链接质量的情况下进行的。

如果通信由连续的数据帧组成，则天线的功率测量和扇区改变可以通过帧的改变来触发、或者在帧的开始预留的间隔期间进行。如果例如每10ms发射一帧，则将在80ms中进行从步骤1到与被称为稳定的情形相对应的步骤8的转换。

所述方法设想了对于在图2的步骤的过程中的某些实例情况(未示出)的解决方案。在初始化步骤的过程中，对天线进行标识和排序。因此以这样的方式来建立一个天线相对于其它天线的优先级：如果两个天线接收到比第三个天线低的相等的功率，则确定其扇区将改变的那一个。

还设想了所接收的功率的最小阈值。具体地说，如果由天线接收的功率在某个数量的步骤期间不超过此阈值，则将其视为不响应。因此禁止其进行所期望的通信。如果它没有缺陷，则将其释放，以便有可能重新使用来与其它天线形成具有多个天线的另一系统。这样的天线选择可以发生在数据接收系统中的解调链的下游。

所述系统本身永久地调整，也就是说，接收到最低功率的天线始终在搜索更有利的扇区。从获得稳定情形的时刻起，减少了测量的发生。

在另一方式中，所述系统可以对于每个天线连续地自己调整，从而被限制为对与所选择的扇区相邻的更有利的扇区的永久搜索。

图3表示出具有用于本发明的多个MIMO(多输入、多输出)类型的天线的系统，所述系统具有若干可用接收链。不同的空间数据流被传送到各个接收链。这些流表示同一个信号的分量是有可能的。

如同前一示例中那样，它包括基站3和移动终端4，所述基站3包括具有通过RF频率无线电电路链接到调制解调器的多个天线A1、A2...、An的系统，所述移动终端4包括具有通过RF频率无线电电路链接到另一调制解调器的多个天线B1、B2、...、Bm的另一系统。所发射的信号来源于从基站的N个天线或移动终端的M个天线中挑选的x个天线。由于此原因，每个接收链将具有用来提取所接收的信号的x个分量的每一个的x个可用均衡器。接收质量依赖于所述信号的所有分量的良好接收。对于每个流，将计算传达用于传送所述流的接收天线的贡献的质量指示符。使用这一标准来保证用于扇区改变的所选天线的缺失将不会引起每个空间流的显著劣化。

而且，如先前所述，可以想到：遵照未达到的选择标准，起初被选择用于链的天线被禁止用于这个链，并且，它被重新用于在另一接收链上的传送。所设想的标准已经在前面进行了描述。

调制解调器包括空间时间编码器解码器，其使得有可能在空间和时间上控制所述多个天线。

包括具有分区的天线分集的MIMO系统可以与诸如OFDM调制的各种类型的调制组合。

本发明不限于所述示例。具体地说，基站和移动终端的发射和接收天线的数量可以比在前面的示例中描述的大得多。此外，本发明被提供用于分区的天线，但是根据无线电系统，可以想到其它天线，特别是提供各种极化可能性的天线。

Claims (10)

1.一种定位数据传送系统中的天线的方法，所述数据传送系统包括将具有分区(M个扇区)的N个天线(A，B，C)组合的系统，所述天线特征在于每个天线根据所限定的扇区工作，所述方法包括：

初始化步骤，以及

重复步骤，通过连续的逼近来搜索允许信息的最佳接收的每个天线的扇区。

2.根据权利要求1所述的定位天线的方法，其特征在于，所述初始化步骤在于：标识所涉及的N个天线，确定选择参数，并且任意地挑选所涉及的每个天线的扇区。

3.根据权利要求2所述的定位天线的方法，其特征在于，通过将每个天线编号来进行N个天线的标识。

4.根据权利要求2或3之一所述的定位天线的方法，其特征在于，所述选择参数是所接收的信号的功率。

5.根据权利要求2或3之一所述的定位天线的方法，其特征在于，所述选择参数是所接收的信号的“信号对噪声和干扰”的比率。

6.根据权利要求1至5之一所述的定位天线的方法，其特征在于，所述搜索允许信息的最佳接收的每个天线的扇区的步骤包括以下步骤：

测量由根据给定扇区工作的N个天线的每一个接收的选择参数；

比较这N个参数，并且识别其参数最低的天线；以及

改变此天线的扇区，直到获得所接收的参数的最大水平为止。

7.根据权利要求6所述的定位天线的方法，其特征在于，搜索每个天线的扇区的步骤与每个新数据帧的发送一起进行。

8.根据权利要求7所述的定位天线的方法，其特征在于，选择参数的最小阈值被固定，以便能够取消选定其选择参数未超过此阈值的天线。

9.根据前述权利要求之一所述的定位天线的方法，其特征在于，对于对一个天线被定义为稳定的情形，当对于这个天线的所有扇区接收的参数小于由其它天线接收的参数时，减少搜索每个天线的扇区的步骤的再次发生。

10.根据权利要求1到9之一所述的定位天线的方法，其特征在于，它也适用于将具有不同极性态(M个极化态)的N个天线组合的任何系统。

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