CN1914828A - 用于发送具有副载波的信号的分集系统 - Google Patents

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CN1914828A CNA2005800033362A CN200580003336A CN1914828A CN 1914828 A CN1914828 A CN 1914828A CN A2005800033362 A CNA2005800033362 A CN A2005800033362A CN 200580003336 A CN200580003336 A CN 200580003336A CN 1914828 A CN1914828 A CN 1914828A
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Abstract

用于把包含副载波的信号(4)从第一单元(1)发送到第二单元(2，2a)的分集系统(3)中，所提供的接收器(22，22a)耦合到位于不同位置的天线(25，26)用于接收信号(4)，所述接收器具有用来把所接收的天线信号转换成每个副载波和每个天线(25，26)的副载波向量的转换模块(38，38a)，以及包括用于处理每个副载波的副载波向量的处理模块(39，39a)。然后，所接收的天线信号不再需要分裂成任意的子带，而是按照已经存在于待发送的信号(4)中的副载波来分裂。为了把包含副载波的返回信号(5)从第二单元(2，2a)发送到第一单元(1)，耦合到位于不同位置的天线(25，26)用来发送返回信号(5)的发送器(21，21a)具有用于产生每个副载波和每个天线的副载波向量的逆处理模块(49)，以及具有用于把副载波向量转换成待发送的天线信号的逆发送模块(48，48a)。分集系统(3)的总体吞吐量得以提高。

Description

用于发送具有副载波的信号的分集系统
本发明涉及一种用于把包含至少两个副载波的信号从第一单元发送到第二单元的分集系统，本发明还涉及一种单元、一种方法和一种处理器程序产品用于从另一单元接收包含至少两个副载波的信号，本发明进一步涉及一种在单元中使用的转换模块和处理模块。
这种分集系统的例子是类似于无线网络的正交分频多路系统。
现有的分集系统可以从美国专利5,528,581中获知，该专利在其图5中公开了一种耦合到天线的接收器、每个天线的前端、每个前端的快速傅立叶变换器以及每个傅立叶变换器的组合器。每个快速傅立叶变换器都把其输入信号分裂成第一子带信号、第二子带信号、第三子带信号，等等。而第一、第二、第三组合器把所有第一、第二、第三子带信号组合成待进一步处理的第一、第二、第三经组合的子带信号。为了降低复杂性，每个快速傅立叶变换器可以把其输入信号分裂成较少数量的子带信号，然而在这种情况下需要在组合器之后引入分离器。
已知的分集系统由于相对比较复杂，存在一些缺点，这些复杂性表现如下：要么所接收的天线信号需要被分裂成相对较多的子带，或者如果能把所接收的天线信号分裂成较少的子带信号，则需要引入分离器。
本发明的一个目标，就此而言，是提供一种分集系统，该分集系统能够以复杂程度相对较低的方式处理所接收的天线信号，每个天线信号包括至少两个副载波。
本发明的另外的目标是，提供一种单元、一种方法和一种处理器程序产品，其能够以复杂程度相对较低的方式处理所接收的天线信号，每天天线信号包括至少两个副载波，以及提供一种用在单元中的转换模块和处理模块。
根据本发明的分集系统，通过把一个包含至少两个副载波的信号从第一单元发送到第二单元来定义，其第一单元包括一个用于发送信号的发送器，而第二单元包括一个耦合到至少两个位于不同位置的天线用来接收信号的接收器，该接收器包括一个转换模块，用于把接收到的天线信号转换成每个副载波和每个天线的副载波向量，以及包括一个用于处理所述每个副载波的副载波向量的处理模块。
通过引入转换模块，把所接收的天线信号转换成每个副载波和每个天线的副载波向量，所接收的天线信号不再需要分裂成任意的子带，而是按照已经存在于待发送的信号中的副载波来分裂。换句话说，根据本发明，所接收的天线信号按照自然呈现的边界线来进行分裂。处理器处理每个副载波的副载波向量。从而，以相对较低的复杂度，分集系统将具有经改善的总体流量。
根据本发明的分集系统的一个实施例通过转换模块在第一时间间隔期间对经由第一天线接收的第一天线信号进行转换，以及在第二时间间隔期间对经由第二天线接收的第二天线信号进行转换，来定义。该转换模块以时分复用的方式使用，该方式允许转换模块中的一个转换器有利地用于两个或多个天线。
根据本发明的分集系统的一个实施例通过进一步把一个包含至少两个副载波的返回信号从第二单元发送到第一单元来定义，该第一单元进一步包括一个用于接收返回信号的接收器，该第二单元进一步包括一个耦合到至少两个位于不同位置的天线、用来发送返回信号的发送器，该发送器包括用于产生每个副载波和每个天线的副载波向量的逆处理模块，以及包括用于把副载波向量转换成待发送的天线信号的逆转换模块。从而，所接收的天线信号经转换和处理的结果用于逆处理模块和逆转换模块，以产生待发送的天线信号。所有这些过程都在第二单元进行，其优点是第一单元不再需要引入一个具有转换模块和处理模块的接收器(这种接收器对于按照改善信号接收的方式来改善返回信号的接收是必须的)。这种情况下，第二单元，例如对应于一种基站，可能比第一单元更加昂贵以及具有更大的能量消耗，第一单元例如，对应于一个移动终端。当然，在两个单元都包括所有四种模块的情况下，分集系统将获得更加改善的总体吞吐量。最好，但是并非唯一，单元中的接收器和发送器都经由天线开关、天线分线器或者天线转换开关等等耦合到相同的天线对。然而，即使在接收器和发送器耦合到不同的天线对的情况下，与不含有这些模块的分集系统相比其总体吞吐量仍将得到改善。
根据本发明的分集系统的一个实施例通过逆转换模块在第一时间间隔期间将第一副载波向量转换为将经由第一天线发送的第一天线信号，以及在第二时间间隔期间第二副载波向量转换为将经由第二天线发送的第二天线信号，来定义。该逆转换模块以时分复用的方式使用，该方式允许逆转换模块中的一个逆转换器有利地用于两个或多个天线。
根据本发明的用于从另一个单元接收包含至少两个副载波的信号的单元，包括一个耦合到至少两个位于不同位置的天线、用于接收信号的接收器，该接收器包括一个转换模块，所述转换模块用来把所接收的天线信号转换成每个副载波和每个天线的副载波向量，以及包括一个用于处理每个副载波的副载波向量的处理模块。
根据本发明的单元的一个实施例，通过转换模块在第一时间间隔期间对经由第一天线接收的第一天线信号进行转换，以及在第二时间间隔期间对经由第二天线接收的第二天线信号进行转换，来定义。
根据本发明的单元的一个实施例，用于进一步把包含至少两个副载波的返回信号发送给其他单元，该单元进一步包括耦合到至少两个位于不同位置的天线、用来发送返回信号的转换器，该转换器包括一个逆处理模块，用于产生每个副载波和每个天线的副载波向量，以及包括用来把副载波向量转换成待发送的天线信号的逆转换模块。
根据本发明的单元的一个实施例，通过逆转换模块在第一时间间隔期间将第一副载波向量转换成要经由第一天线发送的第一天线信号，以及在第二时间间隔期间将第二副载波向量转换成要经由第二天线发送的第二天线信号，来定义。
根据本发明的用于经由至少两个位于不同位置的天线接收包括至少两个副载波的信号的方法，包括用于把所接收的天线信号转换成每个副载波和每个天线的副载波向量的转换步骤，以及包括用于处理每个副载波的副载波向量的处理步骤。
根据本发明的用于经由至少两个位于不同位置的天线接收包括至少两个副载波的信号的处理器程序产品，包括用于把所接收的天线信号转换成每个副载波和每个天线的副载波向量的转换功能，以及包括用于处理每个副载波的副载波向量的处理功能。
根据本发明的用在单元中、用来从另一个单元接收包含至少两个副载波的信号的转换模块，该单元包括一个耦合到至少两个位于不同位置的天线、用于接收信号的接收器，所述转换模块按照下述方式进行定义，即接收器包括用于把所接收到的天线信号转换成每个副载波和每个天线的副载波向量的转换模块，以及包括用于处理每个副载波的副载波向量的处理模块。
根据本发明的用在单元中、用来从另一个单元接收包含至少两个副载波的信号的处理模块，该单元包括一个耦合到至少两个位于不同位置的天线用于接收信号的接收器，该处理模块按照下述方式进行定义，即接收器包括用于把所接收到的天线信号转换成每个副载波和每个天线的副载波向量的转换模块，以及包括用于处理每个副载波的副载波向量的处理模块。
根据本发明的方法、根据本发明的处理器程序产品和根据本发明的转换模块以及根据本发明的处理模块的实施例，对应于根据本发明的分集系统的实施例。
本发明尤其基于一种认知，即所接收的天线信号，在副载波存在于待发送的信号中的情况下不应当被分裂成任意的子带，以及基于一种基本想法，即所接收的天线信号将按照已经存在于待发送的信号中的副载波来分裂。
尤其，本发明通过提供一种分集系统来解决问题，该分集系统能以相对较低复杂度的方式处理所接收的天线信号，所述每个天线信号包括至少两个副载波，其优点在于分集系统将拥有经过改善的总体吞吐量。
本发明的这些和其他方面，通过下面参考实施例进行描述之后变得显而易见。
在附图中：
图1以结构图的形式图示了一种根据本发明的分集系统，包括根据本发明的单元；
图2以结构图的形式图示了一种根据本发明的单元，包括接收器和发送器；
图3以结构图的形式图示了一种根据本发明的可选单元，包括接收器和发送器；
图4以结构图的形式图示了一种根据本发明的用在单元中的处理模块；以及
图5以结构图的形式图示了一种根据本发明的用在单元中的可选处理模块。
如图1所示的根据本发明的分集系统3的结构图，包括第一单元1和第二单元2，用于把信号4从第一单元1发送到第二单元2，以及把返回信号5从第二单元2发送到第一单元1。此外，第一单元1包括经由分线器13耦合到天线的发送器11和接收器12。第二单元2包括接收器22和发送器21，接收器22和发送器21都经由天线开关23与两个天线耦合。信号4和5分别包括至少两个副载波。
如图2所示的根据本发明的单元2的结构图，包括经由处理器系统24互相耦合的接收器22和发送器21。接收器22经由天线开关23与第一天线25相耦合，其中天线开关23与第一混频器33相耦合，混频器33用于把所接收的第一天线信号频率转换成第一(0或低)中间频率信号。此外，第一混频器33还耦合到用于接收振荡信号的振荡器37。第一(0或低)中间频率信号经由第一串并行变换器35提供给转换模块38的第一输入端，类似于，例如快速傅立叶转换器。接收器22经由天线开关23耦合到第二天线26，所述天线开关23与第二混频器34相耦合，混频器34用于把所接收的第二天线信号频率转换成第二(0或低)中间频率信号。此外，第二混频器34还耦合到用于接收振荡信号的振荡器37。第二(0或低)中间频率信号经由第二串并行变转换器36提供给转换模块38的第二输入端。
转换模块38把所接收的天线信号转换成每个副载波和每个天线25，26的副载波向量。此外，转换模块38例如，包括第一快速傅立叶转换器91和第二快速傅立叶转换器92，并把经由第一天线25接收的第一副载波向量提供给处理模块39的第一输入端，以及把经由第二天线26接收的第二副载波向量提供给处理模块39的第二输入端，以处理每个副载波的副载波向量。来自处理模块39的经处理的副载波向量被提供给解映射处理器40，类似于现有技术中的正交频分复用解映射器，解映射处理器40把其结果信号发送给处理器系统24。
发送器21包括一个逆处理模块49，逆处理模块49用于产生每个副载波和每个天线25，26的副载波向量，以响应经由映射处理器50源自处理器系统24的原始信号，映射器50类似正交频分复用映射器，从而待经由第一天线25发送的第一副载波向量每个副载波地被提供给逆转换模块48的第一输入端，以及待经由第二天线26发送的第二副载波向量每个副载波地被提供给逆转换模块48的第二输入端。逆转换模块48例如，包括第一反快速傅立叶转换器93和第二反快速傅立叶转换器94。待经由第一天线25发送的已转换的第一副载波向量经由第一并串行变换器45被提供给第一混频器43，待经由第二天线26发送的已转换的第二副载波向量经由第二并串行变换器46被提供给第二混频器44。混频器43和44进一步与振荡器47相耦合，用来接收振荡信号以及把副载波向量频率转换成待经由天线开关23和天线25，26发送的高频天线信号。
如图3所示的根据本发明的可替换单元2a的结构图，对应于如图2所示的根据本发明的单元2的结构图，下面的除外。单元2a包括接收器22a和发送器21a，分别对应于图2所示的接收器22和发送器21，下面的除外。首先，在接收器22a中，转换模块38被转换模块38a所代替。该转换模块38a包括例如，只有一个快速傅立叶转换器95，该转换器95在第一时间间隔期间转换经由第一天线25接收的第一天线信号，以及在第二时间间隔期间转换经由第二天线26接收的第二天线信号。这是通过例如使用开关并把串并行变换器35，36的输出端交替地耦合到快速傅立叶转换器95，并且把快速傅立叶转换器95的输出端交替地耦合到处理模块39的输入端来实现的。此外，一个或多个串并行变换器35，36和/或快速傅立叶转换器95和/或处理模块39可能需要缓冲器，或者这种缓冲器能被设置在块与块之间。
第二，在发送器21a中，逆转换模块48被逆转换模块48a代替。该逆转换模块48a包括例如，只有一个反快速傅立叶转换器96，该转换器96在第一时间间隔期间将第一副载波向量转换成待经由第一天线25发送的第一天线信号，以及在第二时间间隔期间将第二副载波向量转换成待经由第二天线26发送的第二天线信号。这是通过例如使用开关并把处理模块49的输出端交替地耦合到反快速傅立叶转换器96，并且把反快速傅立叶转换器96的输出端交替地耦合到并串行变换器45，46的输入端来实现的。此外，一个或多个并串行变换器45，46和/或反快速傅立叶转换器96和/或处理模块49可能需要缓冲器，或者这种缓冲器能被设置在块与块之间。从而，(逆)转换器就可以省掉，或者换句话说，芯片面积可以节省，但是(逆)转换器也可能需要运行在高速状态。
通过引入用于把所接收的天线信号转换成每个副载波和每个天线的副载波向量的转换模块38，38a，所接收的天线信号不再需要被分裂成任意的子带(现有技术)，而是按照已存在于待发送的信号中的副载波来分裂。处理模块39处理每个副载波的副载波向量。从而，以相对较低复杂度的方式，分集系统3将具有经改善的总体吞吐量。在此背后的想法在于，把所接收的天线信号分裂成具有带宽小于副载波的子带会增加复杂性和降低效率，而把所接收的天线信号分裂成具有带宽大于副载波的子带则会降低按照其自身已经存在的副载波来分裂所接收的天线信号所带来的总体吞吐量的改善。根据本发明，所接收的天线信号按照自然呈现的边界线进行分裂。
通过引入逆转换模块48，48a，接收器22，22a中所接收的天线信号的转换以及处理的结果被用于逆处理模块49和逆转换模块48，48a中，以便在发送器21，21a中生成待发送的天线信号。这些过程都发生在单元2，2a中，因此，作为优点，单元1不再需要引入与至少两个天线耦合的、具有转换模块和处理模块的接收器(这种接收器对于提高按照信号4的接收的改善来改善返回信号5的接收是必要的)。在这种情况下，单元2，2a例如，对应于一种基站，可能比单元例如对应于一移动终端，更加昂贵以及具有更大的功率消耗。当然，在单元1，2，2a分别包含所有四个模块的情况下，分集系统将具有更加改善的总体吞吐量。
如图4所示的处理模块39的结构图，包括四个开关71-74，用于切换四个副载波。开关71(72，73，74)要么选择源自转换器91的第一(第二，第三第四)副载波向量，或者选择源自转换器92的第一(第二，第三第四)副载波向量。此外，开关71-74通过一种与副载波质量评估协同工作的算法来控制，类似于误差向量幅值测量。代替选择处理，可以采用更加智能的处理，类似于，例如线性组合和加权组合。这种处理在例如美国专利5,528,581中描述的技术中是常用的。当然，通常情况下，可以采用更多或更少的开关来切换更多或更少的副载波，而不一定非要一一对应。
如图5所示的可替换处理模块39a的结构图，包括一个加权组合器81，用于组合源自转换器91的第一副载波向量和源自转换器92的第一副载波向量。为了获取一个加权组合所必需的阿尔法值，两个误差向量幅值确定器82，84为每个副载波向量确定误差向量幅值来为副载波向量确定质量指标，比率分配器83对这些质量指标进行分配，查询表85把所分配的质量指标的值转换成一个能用作阿尔法值的合适的值。任选地，平均器86可以对众多符号(采用转换模块38，38a通常按照例如正交频分复用符号那样转换每个符号)进行平均产生一个经平均的合适值，以产生阿尔法值。出于清楚起见，部件81-86只示出了用于处理第一副载波向量的部分，而类似的部分对于处理第二，第三，第四副载波向量来说是必须的，或者待引入对(逆)转换模块38a，48a中描述过的复用机制。
(逆)转换模块38，38a，48，48a和(逆)处理模块39，39a，49可以用硬件、软件或者两者相结合来实现。软件可以通过处理器(没有示出)或者处理器系统24来运行。在单元2，2a是基站的情况下，该处理器系统24可以进一步包括固定的网络连接，开关等等。在单元2，2a是移动终端的情况下，该处理器系统24可以进一步包括滤波器，放大器，人机接口，象麦克风，扬声器，键盘，显示器等等。天线25，26形成一个天线对，为接收器22，22a和发送器21，21a经由天线开关23(或者由天线转换开关或天线分线器)来使用，可替换的，不同的天线对也可以被使用。
需要注意的是，上文提到的实施例说明了本发明而非限制了本发明，本领域的技术人员能够设计出更多的可选实施例而不会偏离所附权利要求中的范围。在权利要求中，任何括号中的参考符号不应当被解释为限制权利要求。动词“包括”及其结合的使用不排除权利要求所述之外的其他的元件或步骤。文中叙述元件的“一”或者“一个”并不排除存在多个这种元件。本发明可以采用包括多个不同的元件的硬件来执行，也可以采用适当编程的计算机来执行。在列举了多个装置的设备权利要求中，多个这种装置可以采用同一个硬件项来实施。特定的措施被相互不同的从属权利要求所引用这一事实并不表明这些措施不能有利地结合起来使用。

Claims (12)

1.用于把包括至少两个副载波的信号(4)从第一单元(1)发送到第二单元(2，2a)的分集系统(3)，该第一单元(1)包括用来发送信号(4)的发送器(11)，该第二单元(2)包含耦合到至少两个位于不同位置的天线(25，26)、用来接收信号(4)的接收器(22，22a)，所述接收器(22，22a)包括用于把所接收的天线信号转换成每个副载波和每个天线(25，26)的副载波向量的转换模块(38，38a)，以及包括用于处理每个副载波的副载波向量的处理模块(39，39a)。
2.如权利要求1所定义的分集系统(3)，其中转换模块(38a)在第一时间间隔期间对经由第一天线(25)接收的第一天线信号进行转换，以及在第二时间间隔期间对经由第二天线(26)接收的第二天线信号进行转换。
3.如权利要求1所定义的分集系统(3)，进一步用来把包含至少两个副载波的返回信号(5)从第二单元(2，2a)发送到第一单元(1)，该第一单元(1)进一步包括用于接收返回信号(5)的接收器(12)，该第二单元(2，2a)进一步包括耦合到至少两个位于不同位置的天线(25，26)、用来发送返回信号(5)的发送器(21，21a)，所述发送器(21，21a)包括用于生成每个副载波和每个天线(25，26)的副载波向量的逆处理模块(49)以及包括用于把副载波向量转换成待发送的天线信号的逆转换模块(48，48a)。
4.如权利要求3所定义的分集系统(3)，其中逆转换模块(48a)在第一时间间隔期间将第一副载波向量转换为待经由第一天线(25)发送的第一天线信号，以及在第二时间间隔期间将第二副载波向量转换为待经由第二天线(26)发送的第二天线信号。
5.用于从另一个单元(1)接收信号(4)的单元(2，2a)，所述信号包含至少两个副载波，该单元(2，2a)包括耦合到至少两个位于不同位置的天线(25，26)、用来接收信号(4)的接收器(22，22a)，所述接收器(22，22a)包括用于把所接收的天线信号转换成每个副载波和每个天线(25，26)的副载波向量的转换模块(38，38a)，以及包括用于处理每个副载波的副载波向量的处理模块(39，39a)。
6.如权利要求5所定义的单元(2a)，其中转换模块(38a)在第一时间间隔期间对经由第一天线(25)接收的第一天线信号进行转换，以及在第二时间间隔期间对经由第二天线(26)接收的第二天线信号进行转换。
7.如权利要求5所定义的单元(2，2a)，进一步把包含至少两个副载波的返回信号(5)发送给另一单元(1)，该单元(2，2a)进一步包括耦合到至少两个位于不同位置的天线(25，26)、用来发送返回信号(5)的发送器(21，21a)，所述发送器(21，21a)包括用于产生每个副载波和每个天线(25，26)的副载波向量的逆处理模块(49)，以及包括用于把副载波向量转换成待发送的天线信号的逆转换模块(48，48a)。
8.如权利要求7所定义的单元(2a)，其中逆转换模块(48a)在第一时间间隔期间将第一副载波向量转换为待经由第一天线(25)发送的第一天线信号，以及在第二时间间隔期间将第二副载波信号转换为待经由第二天线(26)发送的第二天线信号。
9.用于经由至少两个位于不同位置的天线(25，26)接收包含至少两个副载波的信号的方法，该方法包括转换步骤，用于把所接收的天线信号转换成每个副载波和每个天线(25，26)的副载波向量，以及包括用于处理每个副载波的副载波向量的处理步骤。
10.用于经由至少两个位于不同位置的天线(25，26)接收包含至少两个副载波的信号的处理器程序产品，该处理器程序产品包括用于把所接收的天线信号转换成每个副载波和每个天线(25，26)的副载波向量的转换功能，以及包括用于处理每个副载波的副载波向量的处理功能。
11.用在单元(2，2a)中用来从另一单元(1)接收包含至少两个副载波的信号(4)的转换模块(38，38a)，该单元(2，2a)包括耦合到至少两个位于不同位置的天线(25，26)、用来接收信号(4)的接收器(22，22a)，该接收器(22，22a)包括用于把所接收的天线信号转换成每个副载波和每个天线(25，26)的副载波向量的转换模块(38，38a)，以及包括用于处理每个副载波的副载波向量的处理模块(39，39a)。
12.用在单元(2，2a)中用来从另一单元(1)接收包含至少两个副载波的信号(4)的处理模块(39，39a)，其中单元(2，2a)包括耦合到至少两个位于不同位置的天线(25，26)、用来接收信号(4)的接收器(22，22a)，该接收器(22，22a)包括用于把所接收的天线信号转换成每个副载波和每个天线(25，26)的副载波向量的转换模块(38，38a)，以及包括用于处理每个副载波的副载波向量的处理模块(39，39a)。
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