DE102007040387B4

DE102007040387B4 - Diversitätsempfänger

Info

Publication number: DE102007040387B4
Application number: DE102007040387.0A
Authority: DE
Inventors: Reinhard Rückriem
Original assignee: Intel Deutschland GmbH
Current assignee: Apple Inc
Priority date: 2006-08-25
Filing date: 2007-08-27
Publication date: 2017-03-30
Anticipated expiration: 2027-08-28
Also published as: US20080051046A1; US8498594B2; US20130182801A1; US8385866B2; US8811924B2; US20110195682A1; US7925230B2; US20120076242A1; DE102007040387A1

Abstract

Diversitätsempfänger, umfassend: eine Vielzahl von Antennen, die dazu ausgelegt sind, Funkfrequenzsignale zu empfangen; eine Vielzahl von Empfängerschaltkreisen, wobei jeder Empfängerschaltkreis an eine entsprechende Antenne der Vielzahl von Antennen gekoppelt ist und dazu ausgelegt ist, Mehrfachträgersignale zu verarbeiten; einen Kanalschätzer, der an mindestens einen der Empfängerschaltkreise gekoppelt ist und der dazu ausgelegt ist, Kanalschätzwerte für vorbestimmte individuelle Träger der Mehrfachträgersignale zu bestimmen; und eine Steuereinheit, die an den Kanalschätzer und an mindestens einen der Empfängerschaltkreise gekoppelt ist und die dazu ausgelegt ist, mindestens einen der Empfängerschaltkreise in Abhängigkeit von den bestimmten Kanalschätzwerten selektiv zu aktivieren und deaktivieren, wobei die Steuereinheit mindestens einen der Empfängerschaltkreise deaktiviert, wenn die Kanalschätzwerte einer vorbestimmten Anzahl der individuellen Träger größer als ein Schwellenwert sind.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft Empfänger im Allgemeinen und insbesondere Diversitätsempfänger.
HINTERGRUNGD DER ERFINDUNG
In Funkfrequenz-Übertragungssystemen können sich Signale, die zwischen einem Sender und einem Empfänger übertragen werden, verschlechtern oder aufgrund von Mehrwegeabschwächung oder Abschattung verloren gehen. In diesen Fällen können Diversitätsempfänger eine Verbesserung bereitstellen. Diversitätsempfänger umfassen zwei oder mehr separate Empfängerschaltkreise, jeder mit seiner eigenen Antenne, und einen Kombinierer, der die Signale kombiniert, die durch die individuellen Antennen empfangen werden. Da sich die Signale vom Sender zu den individuellen Antennen über unterschiedliche Übertragungskanäle ausbreiten und da jeder der Übertragungskanäle unterschiedliche Mehrwegeabschwächung und Abschattung erfährt, kann ein genaueres Signal hergestellt werden, wenn die Signale kombiniert werden, die durch die individuellen Antennen empfangen werden.
In einem von vielen Wegen empfangen Diversitätsempfänger Signale, welche sogenannte Mehrfachträgersignale (multi-carrier signals) sind. Mehrfachträgersignale werden durch Teilung eines Signals, das übertragen werden soll, in eine Vielzahl von Untersignalen hergestellt, wobei jedes von Ihnen auf einer individuellen Trägerfrequenz separat übertragen wird. Ein Empfänger empfängt die Untersignale von jedem der Träger und rekombiniert sie, um das Originalsignal zu reproduzieren. In Mehrfachträger-Übertragungssystemen nutzen Diversitätsempfänger den Vorteil aus der Gegebenheit, dass die Mehrwegeabschwächung und Abschattung auf den verschiedenen Antennen nicht gleich ist, so dass, sofern eine Antenne ein Mehrfachträgersignal empfängt, das abgeschwächte Untersignale umfasst, Aussichten bestehen, dass eine andere Antenne diese Untersignale ohne Abschwächung empfängt. Das Kombinieren der Mehrfachträgersignale, die durch die individuellen Antennen empfangen werden, kann daher die Abschwächung mildern.
Die Druckschrift US 2006/0 023 669 A1 offenbart einen Empfänger mit mehreren Empfangszweigen, in denen empfangene Signale verarbeitet werden. Zu jedem der signalverarbeitenden Zweige wird eine zugehörige Empfangsqualität ermittelt. In Abhängigkeit der ermittelten Empfangsqualitäten können Empfangszweige des Empfängers aktiviert oder deaktiviert werden.
Die Druckschrift US 2004/0 106 441 A1 offenbart einen drahtlosen Sende-Empfänger mit mehreren Empfängern mit einer Schnittstelle zum Kombinieren empfangener Signale, um einen verbesserten Empfang bereitzustellen. Eine Steuereinheit steuert selektiv die Stromversorgung der Empfänger, um den Stromverbrauch auf der Basis ausgewählter Parameter zu beschränken.
Die Druckschrift US 2006/0 045 194 A1 offenbart ein Verfahren zur Schätzung von Kanalparametern in einem drahtlosen Kommunikationssystem.
Die Druckschrift US 6 965 788 B1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bereitstellung von räumlicher Verarbeitung in einem Ferngerät.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst ein Diversitätsempfänger: eine Vielzahl von Antennen, die dazu ausgelegt sind, Funkfrequenzsignale zu empfangen; eine Vielzahl von Empfängerschaltkreisen, wobei jeder Empfängerschaltkreis an eine entsprechende Antenne der Vielzahl von Antennen gekoppelt ist und dazu ausgelegt ist, Mehrfachträgersignale zu verarbeiten; einen Kanalschätzer, der an mindestens einen der Empfängerschaltkreise gekoppelt ist und der dazu ausgelegt ist, Kanalschätzwerte für vorbestimmte individuelle Träger der Mehrfachträgersignale zu bestimmen; und eine Steuereinheit, die an den Kanalschätzer und an mindestens einen der Empfängerschaltkreise gekoppelt ist und die dazu ausgelegt ist, mindestens einen der Empfängerschaltkreise in Abhängigkeit von den bestimmten Kanalschätzwerten selektiv zu aktivieren und deaktivieren, wobei die Steuereinheit mindestens einen der Empfängerschaltkreise deaktiviert, wenn die Kanalschätzwerte einer vorbestimmten Anzahl der individuellen Träger größer als ein Schwellenwert sind.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst ein Diversitätsempfänger: eine Vielzahl von Antennen, die dazu ausgelegt sind, um Funkfrequenzsignale zu empfangen, wobei die Funkfrequenzsignale sich zu den Antennen über Übertragungskanäle ausbreiten; eine Vielzahl von Mittel zur Verarbeitung von Mehrfachträgersignalen; Mittel zur Bestimmung von Kanalschätzwerten für vorbestimmte individuelle Träger der Mehrfachträgersignale; und Mittel zur selektiven Aktivierung und Deaktivierung wenigstens eines der Mittel zur Verarbeitung der Mehrfachträgersignale basierend auf den bestimmten Kanalschätzwerten, wobei das Mittel zur selektiven Aktivierung und Deaktivierung mindestens eines der Mittel zur Verarbeitung der Mehrfachträgersignale deaktiviert, wenn die Kanalschätzwerte einer vorbestimmten Anzahl der individuellen Träger größer als ein Schwellenwert ist.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst ein Verfahren: Empfangen von Funkfrequenzsignalen auf einer Vielzahl von Antennen; Verarbeiten von Mehrfachträgersignalen durch Verwenden einer Vielzahl von Empfängerschaltkreisen, wobei die Funkfrequenzsignale, die auf jeder Antenne empfangen werden, jeweils in einem individuellen Empfängerschaltkreis verarbeitet werden; Bestimmen von Kanalschätzwerten für vorbestimmte individuelle Träger der Mehrfachträgersignale; und selektives Aktivieren und Deaktivieren wenigstens eines der Empfängerschaltkreise basierend auf den bestimmten Kanalschätzwerten, wobei mindestens einer der Empfängerschaltkreise deaktiviert wird, wenn die Kanalschätzwerte einer vorbestimmten Anzahl der individuellen Träger größer als ein Schwellenwert ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 illustriert schematisch einen Diversitätsempfänger 100 gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
2 illustriert schematisch einen weiteren Diversitätsempfänger 200 gemäß einer zweiten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
3 illustriert schematisch einen weiteren Diversitatsempfänger 300 gemäß einer dritten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
4 illustriert schematisch Kanalschätzwerte für mehrere Unterträger eines Mehrfachträger-Übertragungssystems.
5 illustriert schematisch einen weiteren Diversitätsempfänger 500 gemäß einer vierten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
6 illustriert schematisch einen weiteren Diversitatsempfanger 600 gemäß einer fünften beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Im Folgenden werden einer oder mehrere Aspekte und/oder Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, wobei generell gleiche Bezugszeichen verwendet werden, um sich durchweg auf gleiche Elemente zu beziehen und wobei die verschiedenen Strukturen nicht notwendigerweise skaliert sind. In der folgenden Beschreibung werden für Zwecke der Erläuterung zahlreiche spezifische Details dargelegt, um ein gründliches Verständnis einer oder mehrerer Aspekte der Ausführungsformen der Erfindung bereitzustellen. Allerdings kann es für einen Fachmann offensichtlich sein, dass einer oder mehrere Aspekte der Ausführungsformen der Erfindung mit einem geringeren Grad dieser spezifischen Details praktiziert werden können. In anderen Fällen sind bekannte Strukturen und Vorrichtungen in Blockdiagrammform gezeigt, um die Beschreibung einer oder mehrerer Aspekte der Ausführungsformen der Erfindung zu erleichtern. Die folgende Beschreibung ist deswegen nicht in einem limitierenden Sinne zu betrachten und der Umfang der Erfindung wird durch die anhängenden Ansprüche definiert.
Bezugnehmend auf 1 ist ein Blockdiagramm eines Diversitätsempfängers 100 gezeigt, welcher als eine beispielhafte Ausführungsform eines Aspektes der Erfindung dient. Der Diversitätsempfänger 100 umfasst eine Vielzahl von Antennen 101 ₁, 101 ₂, ..., 101 _n, eine entsprechende Anzahl von Empfängerschaltkreisen 102 ₁, 102 ₂, ..., 102 _n, einen Kanalschätzer 103 und eine Steuereinheit 104.
Jeder Empfängerschaltkreis 102 ₁, 102 ₂, ..., 102 _n umfasst einen Eingangsanschluss, einen Ausgangsanschluss und einen Steueranschluss. Der Kanalschätzer 103 umfasst Eingangsanschlüsse und einen Ausgangsanschluss. Die Steuereinheit 104 umfasst einen Eingangsanschluss und Ausgangsanschlüsse.
Jede Antenne 101 ₁, 101 ₂, ..., 101 _n ist mit dem Eingangsanschluss eines der Empfängerschaltkreise 102 ₁, 102 ₂, ..., 102 _n gekoppelt. Jede Antenne 101 ₁, 101 ₂, ..., 101 _n bildet zusammen mit dem entsprechenden Empfängerschaltkreis 102 ₁, 102 ₂, ..., 102 _n einen Diversitätszweig des Diversitätsempfängers 100. Der Diversitätsempfänger 100 umfasst wenigstens zwei Diversitätszweige (n ≥ 2), welche in einer Ausführungsform funktionell äquivalent sind.
Der Ausgangsanschluss wenigstens eines der Empfängerschaltkreise 102 ₁, 102 ₂, ..., 102 _n ist mit einem der Eingangsanschlüsse des Kanalschätzers 103 verbunden. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Ausgangsanschlüsse aller Empfängerschaltkreise 102 ₁, 102 ₂, ..., 102 _n mit den Eingangsanschlüssen des Kanalschätzers 103, wie in 1 gezeigt, verbunden sind. Der Ausgangsanschluss des Kanalschätzers 103 ist mit dem Eingangsanschluss der Steuereinheit 104 verbunden. Wenigstens ein Ausgangsanschluss der Steuereinheit 104 ist mit dem Steueranschluss von einem der Empfängerschaltkreise 102 ₁, 102 ₂, ..., 102 _n verbunden. Es kann auch vorgesehen sein, dass jeder Ausgangsanschluss der Steuereinheit 104 mit einem der Steueranschlüsse der Empfängerschaltkreise 102 ₁, 102 ₂, ..., 102 _n, wie in 1 gezeigt, verbunden ist.
Während der Verwendung des Diversitätsempfängers 100 empfangen die Antennen 101 ₁, 101 ₂, ..., 101 _n Funkfrequenzsignale und übertragen die empfangenen Funkfrequenzsignale zu den jeweiligen Empfängerschaltkreisen 102 ₁, 102 ₂, ..., 102 _n. Die Empfängerschaltkreise 102 ₁, 102 ₂, ..., 102 _n verarbeiten die empfangenen Funkfrequenzsignale und wenigstens einer der Empfängerschaltkreise 102 ₁, 102 ₂, ..., 102 _n speist seine verarbeiteten Signale in den Kanalschätzer 103. Der Kanalschätzer 103 bestimmt Kanalschätzwerte für die empfangenen Funkfrequenzsignale. Die Kanalschätzwerte werden in die Steuereinheit 104 gespeist. Die Steuereinheit 104 aktiviert und deaktiviert abhängig von den bestimmten Kanalschätzwerten selektiv wenigstens einen der Empfangerschaltkreise 102 ₁, 102 ₂, ..., 102 _n über seine Steueranschlüsse.
In 1 bestimmt ein einzelner Kanalschätzer 103 die Kanalschätzwerte für alle Diversitätszweige oder eine Anzahl von Diversitätszweigen. Dies soll nicht in einem limitierenden Sinne verstanden werden. Der Kanalschätzer 103 kann zum Beispiel auch durch die Empfängerschaltkreise 102 ₁, 102 ₂, ..., 102 _n umfasst sein. Zum Beispiel kann jeder Diversitätszweig einen separaten Kanalschätzer umfassen, welcher die Kanalschätzwerte für die Funkfrequenzsignale, die durch diesen Diversitätszweig empfangen werden, bestimmt.
Bezugnehmend auf 2 ist ein Blockdiagramm eines Diversitätsempfängers 200 gezeigt, welcher als eine beispielhafte Ausfuhrungsform einer weiteren Ausführungsform der Erfindung dient. Der Diversitätsempfänger 200 umfasst eine Vielzahl von Antennen 201 ₁, 201 ₂, ..., 201 _n, eine entsprechende Anzahl von Empfängerschaltkreisen 202 ₁, 202 ₂, ..., 202 _n, einen Doppler-Frequenzverschiebungsberechner 203 und eine Steuereinheit 204. Die Verdrahtung der Komponenten des Diversitätsempfängers 200 ist äquivalent zur Verdrahtung der Komponenten des Diversitätsempfängers 100, der in 1 gezeigt ist, wobei die externe Verdrahtung des Doppler-Frequenzverschiebungsberechners 203 der externen Verdrahtung des Kanalschätzers 103 entspricht. Der Diversitätsempfänger 200 umfasst wenigstens zwei Diversitätszweige (n ≥ 2).
Während der Verwendung des Diversitätsempfängers 200 empfangen die Antennen 201 ₁, 201 ₂, ..., 201 _n Funkfrequenzsignale und übertragen die empfangenen Funkfrequenzsignale zum jeweiligen Empfängerschaltkreis 202 ₁, 202 ₂, ..., 202 _n. Die Empfängerschaltkreise 202 ₁, 202 ₂, ..., 202 _n verarbeiten die empfangenen Funkfrequenzsignale und wenigstens einer der Empfängerschaltkreise 202 ₁, 202 ₂, ..., 202 _n speist seine verarbeiteten Signale in den Doppler-Frequenzverschiebungsberechner 203. Der Doppler-Frequenzverschiebungsberechner 203 bestimmt die Doppler-Frequenzverschiebungswerte für die empfangenen Funkfrequenzsignale. Die Doppler-Frequenzverschiebungswerte werden in die Steuereinheit 204 gespeist. Die Steuereinheit 204 aktiviert und deaktiviert abhängig von den bestimmten Doppler-Frequenzverschiebungswerten selektiv wenigstens einen der Empfängerschaltkreise 202 ₁, 202 ₂, ..., 202 _n.
Analog zum Kanalschätzer 103, der in 1 gezeigt ist, kann der Doppler-Frequenzverschiebungsberechner 203 zum Beispiel auch in den Empfängerschaltkreisen 202 ₁, 202 ₂, ..., 202 _n oder einer Anzahl der Empfängerschaltkreise 202 ₁, 202 ₂, ..., 202 _n implementiert sein.
Die Diversitätsempfänger 100 und 200, die in den 1 und 2 gezeigt sind, können zum Beispiel alle Eigenschaften oder eine Auswahl von Eigenschaften des Diversitätsempfängers 300 haben, welcher im Folgenden beschrieben ist.
Ein Blockdiagramm des Diversitätsempfängers 300 ist in 3 gezeigt. Der Diversitätsempfänger 300 dient als eine andere beispielhafte Ausführungsform der Erfindung. Der Diversitätsempfänger 300 umfasst zwei Diversitätszweige, aber er kann auch mehr als zwei Diversitätszweige umfassen. Die Diversitätszweige sind funktionell äquivalent. Einer der Diversitätszweige, welcher im Folgenden oberer Diversitätszweig genannt wird, umfasst eine Antenne 301 ₁, einen Mischerschaltkreis 302 ₁, einen Analog-Digital-Konverter 303 ₁ und einen Demodulator 304 ₁. Der andere Diversitätszweig, welcher im Folgenden unterer Diversitätszweig genannt wird, umfasst eine Antenne 301 ₂, einen Mischerschaltkreis 302 ₂, einen Analog-Digital-Konverter 303 ₂ und einen Demodulator 304 ₂. Weiterhin umfasst der Diversitätsempfanger 300 einen optionalen Antennenschalter 305, eine Steuereinheit 306, einen Kombinierer 307 und eine Vorwärtsfehlerkorrektureinheit 308.
Die Antennen 301 ₁ und 301 ₂ sind mit den entsprechenden Mischerschaltkreisen 302 ₁ und 302 ₂ über den Antennenschalter 305 gekoppelt. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist ein Low-Noise-Verstärker (low noise amplifier, geräuscharmer Verstärker) zwischen jede Antenne 301 ₁ und 301 ₂ und den Antennenschalter 305 geschaltet. Die Low-Noise-Verstärker sind in 3 nicht gezeigt. Die Mischerschaltkreise 302 ₁ und 302 ₂ konvertieren die Funkfrequenzsignale, die jeweils mit den Antennen 301 ₁ und 301 ₂ empfangen werden, abwärts. Die abwärts konvertierten Signale werden in die jeweiligen Analog-Digital-Konverter 303 ₁ und 303 ₂ eingespeist, um abgetastete Signale zu generieren. Die Demodulatoren 304 ₁ und 304 ₂ stellen jeweils demodulierte Signale aus den abgetasteten Signalen her.
Die demodulierten Signale, die durch die Demodulatoren 304 ₁ und 304 ₂ hergestellt werden, werden zum Kombinierer 307 übertragen. In 3 ist der Kombinierer 307 Teil des oberen Diversitätszweigs. Alternativ könnte der Kombinierer 307 Teil eines anderen Diversitätszweigs sein oder könnte von den Diversitätszweigen separiert sein. Der Kombinierer 307 kombiniert die demodulierten Signale, um ein zusammengesetztes Signal mit besserer Signalqualität als jedes Signal alleine bereitzustellen. Das Kombinieren kann durch Verwendung eines gewöhnlichen Kombinierungsverfahrens, wie zum Beispiel das Maximalverhältnis-Kombinieren (Maximum Ratio Combining), die Trägerauswahl, das Gleichverstärkungs-Kombinieren (Equal Gain Combining) oder irgendeine andere Form des Kombinierens, ausgeführt werden. Das zusammengesetzte Signal, das durch den Kombinierer 307 generiert wird, wird in die Vorwärtsfehlerkorrektureinheit 308 eingegeben. Nach der Vorwärtsfehlerkorrektur wird das zusammengesetzte Signal zur weiteren Verarbeitung bereitgestellt.
Da die Funkfrequenzsignale, die mit den Antennen 301 ₁ und 301 ₂ empfangen werden, aufgrund von Mehrwegeausbreitung zwischen einem Sender, der die Funkfrequenzsignale aussendet, und dem Diversitätsempfanger 300 verzerrt sein können, ist es gemäß einer Ausführungsform beabsichtigt, die empfangenen Signale zu korrigieren. Der Korrekturmechanismus basiert auf einer kontinuierlich wiederholten Messung der Kanalcharakteristiken der Übertragungskanäle, über welche sich die Funkfrequenzsignale zu den Antennen 301 ₁ und 301 ₂ ausbreiten (Kanalschätzung). Die Information, welche über die Übertragungskanäle während des Kanalschätzungsprozesses bestimmt wird, wird zur Entzerrung der empfangenen Signale verwendet.
In der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst jeder Demodulator 304 ₁ und 304 ₂ einen Kanalschätzer. Die Kanalschätzer könnten zum Beispiel auch von den Demodulatoren 304 ₁ und 304 ₂ separiert sein oder, alternativ, konnte ein einzelner Kanalschätzer für beide Diversitätszweige verwendet werden.
Um Kanalschätzung im Diversitätsempfänger 300 zu erlauben, sendet der Sender gemaß einer Ausführungsform Pilotsymbole aus, welche im Diversitatsempfänger 300 bekannt sind. Der Diversitätsempfanger 300 empfängt die verzerrten Pilotsymbole, welche über die gleichen Übertragungskanäle wie die Nutzdaten ubertragen werden, und vergleicht sie mit den bekannten Pilotsymbolen. Der Quotient aus den Pilotsymbolen, die über einen spezifischen Ausbreitungspfad empfangen wurden, und der bekannten Pilotsymbolen resultiert dann zum Beispiel in einem Kanalschätzwert, welcher in der Technik auch als Kanalkoeffizient bekannt ist. Der Kanalschätzwert entspricht der Übertragungsfunktion des Übertragungskanals für eine gegebene Trägerfrequenz, die für die Signalübertragung verwendet wird. Die Kanalschätzwerte erlauben, die empfangenen Signale für den Rotations- und Größenwechsel zu kompensieren, welcher an den komplexen Symbolen im Übertragungspfad auftrat, was in einer niedrigeren Bitfehlerrate resultiert.
Gemäß einer Ausführungsform werden die Kanalschätzwerte verwendet, um zu entscheiden, ob es notwendig ist, alle der Diversitätszweige zu einer bestimmten Zeit zu verwenden, oder ob einer der Diversitatszweige deaktiviert werden kann, um den Gesamtleistungsverbrauch des Diversitätsempfängers 300 zu reduzieren. Wenn zum Beispiel die Kanalschätzwerte angeben, dass die Qualität der Übertragungskanäle hoch ist, ist es nicht notwendig, beide der Diversitätszweige des Diversitätsempfängers 300 zu verwenden, und es kann entschieden werden, dass ein Diversitätszweig deaktiviert wird. Sobald die Qualität des Übertragungskanals des verbleibenden aktiven Diversitätszweigs schlechter wird, kann der deaktivierte Diversitätszweig wieder aktiviert werden. Ein Vorgehen auf diese Art ist in dem Sinne vorteilhaft, dass eine Leistungseinsparung während der Zeit, in der einer der Diversitätszweige deaktiviert ist, erreicht werden kann. Dies ist insbesondere förderlich, wenn der Diversitätsempfänger 300 in ein Mobiltelefon oder in irgendein anderes mobiles Gerät implementiert ist.
Die selektive Deaktivierung und Aktivierung von Diversitätszweigen wird durch die Steuereinheit 305 durchgeführt. Aus diesem Grund empfängt die Steuereinheit 306 die bestimmten Kanalschätzwerte von den Demodulatoren 304 ₁ und 304 ₂. Die Steuereinheit 306 deaktiviert selektiv einen Diversitätszweig zum Beispiel durch Abschalten seines Stromversorgungsschaltkreises oder durch Abkoppeln des Diversitätszweiges vom Stromversorgungsschaltkreis.
Viele Konfigurationen sind möglich, wie die Aktivierung und Deaktivierung von wenigstens einem der Diversitätszweige in den Diversitätsempfänger 300, der zwei oder mehrere Diversitätszweige umfasst, implementiert sein könnte. Gemäß einer Ausführungsform wird eine Entscheidung gefällt, wenn der Performancegewinn aus der Verwendung der Diversität den zusätzlichen Leistungsverbrauch übertrifft. Wenn die Kanalschätzwerte zum Beispiel höher als eine vorbestimmte Schwelle sind, kann es ausreichend sein, lediglich einen oder wenige der Diversitätszweige zu benutzen. Alle anderen Diversitätszweige oder eine Anzahl von ihnen kann deaktiviert werden. Wenn die Kanalschätzwerte der verbleibenden aktiven Diversitatszweige unter die gleiche oder eine weitere vorbestimmte Schwelle fallen, können die deaktivierten Diversitätszweige oder eine vorbestimmte Anzahl davon wieder aktiviert werden.
Weiterhin kann zum Beispiel vor der Deaktivierung eines oder einer Anzahl von Diversitätszweigen der Diversitätszweig oder die Zweige bestimmt werden, die die besten Kanalschätzwerte aufweisen. Diese Diversitätszweige können zum Empfangen der Funkfrequenzsignale ausgewahlt werden, während die anderen Diversitätszweige deaktiviert sind. Aus diesem Grund umfasst der Diversitätsempfänger 300 den Antennenschalter 305, welcher zwischen den Antennen 301 ₁ und 301 ₂ und den Mischerschaltkreisen 301 ₁ und 301 ₂ angeordnet ist. Wenn es zum Beispiel vorkommt, dass die Antenne 301 ₂ Funkfrequenzsignale mit einer besseren Qualität als die Antenne 301 ₁ empfängt und die Qualität der Funkfrequenzsignale, die mit der Antenne 301 ₂ empfangen werden, genügend gut ist, kann der Antennenschalter 305 die Antenne 301 ₂ mit dem Mischerschaltkreis 302 ₁ verbinden und die Steuereinheit 306 kann den Mischerschaltkreis 302 ₂, den Analog-Digital-Konverter 303 ₂ und den Demodulator 304 ₂ deaktivieren.
Wenn der Diversitätsempfänger 300 mehr als zwei Diversitätszweige umfasst, kann zum Beispiel vorgesehen sein, dass einer oder mehrere Diversitätszweige deaktiviert werden, wenn die Kanalschätzwerte einer vorbestimmten Anzahl von Diversitätszweigen eine vorbestimmte Schwelle durchschreiten. Wenn später die Kanalschätzwerte einer vorbestimmten Anzahl der verbleibenden aktiven Diversitätszweige unter eine vorbestimmte Schwelle fallen, können alle deaktivierten Diversitätszweige oder eine Anzahl von ihnen wieder aktiviert werden.
Es kann zum Beispiel auch vorgesehen sein, dass das Deaktivieren und Aktivieren der Diversitätszweige in einer abgestuften Art und Weise durch Verwendung einer Vielzahl von Schwellen durchgeführt wird. Wenn die Kanalschätzwerte einer vorbestimmten Anzahl von Diversitätszweigen zum Beispiel eine erste Schwelle durchlaufen, wird eine vorbestimmte Anzahl von Diversitätszweigen deaktiviert. Wenn die Kanalschätzwerte einer vorbestimmten Anzahl der verbleibenden aktiven Diversitätszweige eine zweite Schwelle durchlaufen, welche höher als die erste Schwelle ist, wird eine vorbestimmte Anzahl der verbleibenden aktiven Diversitätszweige zusätzlich deaktiviert. Diese Vorgehensweise kann durch Verwendung einer beliebigen Anzahl von Schwellen fortgeführt werden. Analog kann eine Vielzahl von Schwellen zum Beispiel auch für die Aktivierung der Diversitätszweige bereitgestellt werden.
Für die Datenübertragung zwischen dem Sender und dem Diversitätsempfänger 300 kann jeder mögliche Datenübertragungsstandard, wie zum Beispiel GSM (Global System for Mobile Communications) oder UMTS (Universal Mobile Telecommunications System), verwendet werden. Weiterhin können die Signale, die zwischen dem Sender und dem Diversitätsempfänger 300 übertragen werden, Mehrfachträgersignale sein. In diesem Fall kann zum Beispiel OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex) als Modulationsverfahren verwendet werden. Ferner kann das Übertragungssystem zum Beispiel für die Übertragung des digitalen terrestrischen Fernsehens verwendet werden. OFDM wurde als das Modulationsverfahren in einer Anzahl von Systemen für digitales terrestrisches Fernsehen, wie zum Beispiel DVB-T (Digital Video Broadcasting-Terrestrial), eingeführt, welches zum Beispiel für den Diversitätsempfänger 300 ebenso verwendet werden kann.
Wenn die übertragenen Funkfrequenzsignale Mehrfachträgersignale sind, gibt es sogar mehr Moglichkeiten, wie die Deaktivierung und Aktivierung von wenigstens einem der Diversitatszweige ausgeführt werden kann. Das liegt daran, dass die Kanalschätzwerte für die Übertragungskanäle eines jeden Unterträgers zu jeder Antenne 301 ₁ und 301 ₂ bestimmt werden konnen. Ein Kanalschätzwert eines Unterträgers entspricht der Übertragungsfunktion des entsprechenden Übertragungskanals des Unterträgers bei der Frequenz des Unterträgers.
4 zeigt ein Diagramm, in welchem Kanalschätzwerte H(μ) gegen die Frequenz f aufgetragen sind. Die Frequenzen f sind die Trägerfrequenzen des Untersignals eines Mehrfachträgersignals. In einer Ausfuhrungsform wird eine der Antennen 301 ₁ und 301 ₂ deaktiviert, wenn die Kanalschätzwerte einer vorbestimmten Anzahl von Untersignalen eines Mehrfachträgersignals, das mit einer oder beiden Antennen 301 ₁ und 301 ₂ empfangen wird, höher als ein Schwellenpegel 400, der in 4 gezeigt ist, sind. Wenn analog die Kanalschätzwerte einer vorbestimmten Anzahl von Untersignalen eines Mehrfachträgersignals, das auf den verbleibenden aktiven Antenne 301 ₁ oder 301 ₂ empfangen wird, kleiner als ein weiterer Schwellenpegel ist, wird der deaktivierte Diversitätszweig 301 ₁ oder 301 ₂ in seinen aktiven Modus zurückgeführt. Die besagten Kriterien, wie man wenigstens einen Diversitätszweig des Diversitätsempfängers 300 für den Fall, dass die übertragenen Signale Mehrfachträgersignale sind, selektiv aktiviert oder deaktiviert, kann mit jedem anderen Kriterium, das oben beschrieben wurde, kombiniert werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden Doppler-Frequenzverschiebungswerte anstelle von Kanalschätzwerten verwendet, um zu entscheiden, ob einer oder mehrere Diversitätszweige deaktiviert werden sollen. In einem mobilen Kommunikationssystem erscheint eine Doppler-Frequenzverschiebung, wenn der Geschwindigkeitsvektor des Senders vom Geschwindigkeitsvektor des Empfängers differiert. In diesem Fall überträgt der Sender Signale mit einer Frequenz f₀, wohingegen die gegenwärtige Frequenz am Empfänger f₀ + Δf ist, wobei Δf die Doppler-Frequenzverschiebung ist. Die Doppler-Frequenzverschiebung reduziert gewöhnlich die Wahrscheinlichkeit, übertragene Signale korrekt zu detektieren.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung bestimmt die Steuereinheit 306 des Diversitätsempfangers 300 Doppler-Frequenzverschiebungswerte, die die Doppler-Frequenzverschiebung der Funkfrequenzsignale, die durch den Diversitätsempfänger 300 empfangen werden, charakterisieren. Zum Beispiel aktiviert die Steuereinheit 306 alle oder eine vorbestimmte Anzahl von Diversitätszweigen, wenn die Doppler-Frequenzverschiebungswerte größer als eine vorbestimmte Schwelle sind, welches indikativ auf eine gewisse relative Geschwindigkeit des Diversitätsempfängers 300 mit Bezug auf den Sender ist. Wenn der Sender und der Diversitatsempfanger 300 mit Bezug aufeinander allerdings stationär sind, ist die Doppler-Frequenzverschiebung null und die Diversität kann reduziert werden. Deswegen kann zum Beispiel vorgesehen sein, dass wenigstens einer der Diversitätszweige deaktiviert wird, wenn die Doppler-Frequenzverschiebungswerte unter eine vorbestimmte Schwelle fallen. Diese Vorgehensweise hilft, den Gesamtleistungsverbrauch des Diversitätsempfängers 300 zu reduzieren.
Es kann zum Beispiel auch vorgesehen sein, dass Deaktivierung und Aktivierung der Diversitätszweige in einer abgestuften Art und Weise durch Verwendung einer Vielzahl von Schwellen ausgeführt wird. Wenn zum Beispiel die Doppler-Frequenzverschiebungswerte größer als eine erste Schwelle werden, wird eine vorbestimmte Anzahl von deaktivierten Diversitätszweigen aktiviert. Wenn die Doppler-Frequenzverschiebungswerte eine zweite Schwelle überschreiten, wird eine weitere vorbestimmte Anzahl von deaktivierten Diversitätszweigen aktiviert. Diese Vorgehensweise kann durch Verwendung einer unbegrenzten Anzahl von Schwellen fortgeführt werden. Analog kann auch eine Vielzahl von Schwellen fur die Deaktivierung der Diversitätszweige vorgesehen sein.
Der Diversitätsempfänger 300 kann zum Beispiel die Doppler-Frequenzverschiebungswerte durch Messung der Rate, mit welcher die Hüllkurve der empfangenen Funkfrequenzsignale einen vorbestimmten Schwellenpegel überschreitet, bestimmen. Die Pegelkreuzungsrate ist proportional zur Doppler-Frequenzverschiebung. Ein anderes Verfahren zur Bestimmung der Doppler-Frequenzverschiebungswerte basiert auf der Messung der Null-Kreuzungsrate des In-Phase-Teils oder Quadratur-Teils der empfangenen Funkfrequenzsignale.
Das Kriterium, gemaß welchem selektive Aktivierung und Deaktivierung der Diversitätszweige in Abhängigkeit von den Doppler-Frequenzverschiebungswerten ausgeführt wird, kann zum Beispiel mit dem Kriterium kombiniert werden, das auf den Kanalschätzwerten basiert, wie oben beschrieben wurde. Weiterhin können andere Parameter auch zur Entscheidung beitragen, wenn Antennendiversität angesichts des zusatzlichen Leistungsverbrauchs dadurch gerechtfertigt ist. Zum Beispiel kann eine niedrige Batterieleistung in einem Mobilgerät oder ein großes Signal-zu-Rausch-Verhaltnis oder eine große Signalstärke des empfangenen Funkfrequenzsignals zur Entscheidung fuhren, die Diversität zu reduzieren und die Anzahl von aktiven Diversitätszweigen zu reduzieren. Signale, die das Signal-zu-Rausch-Verhältnis oder die Signalstärke des empfangenen Funkfrequenzsignals indizieren, konnen zum Beispiel durch die Mischerschaltkreise 301 ₁ und 301 ₂ der Steuereinheit 306 bereitgestellt werden.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung können Betriebsmodi des Diversitatsempfängers 300 ausgewählt werden, welche unabhängig von den bestimmten Kanalschätzwerten oder Doppler-Frequenzverschiebungswerten sind. In einem Betriebsmodus ist eine minimale Anzahl von Diversitätszweigen, z. B. nur ein einzelner Diversitätszweig, aktiv. Dieser Betriebsmodus kann zum Beispiel ausgewählt werden, wenn die Batterieleistung niedrig ist. In einem anderen Betriebsmodus sind eine maximale Anzahl von Diversitätszweigen, zum Beispiel alle Diversitätszweige, aktiv.
Die Aktivierung und Deaktivierung der Diversitätszweige kann im Prinzip nach jeder Ubertragung eines Symbols ausgeführt werden. Allerdings werden gewohnlich längere Zeitintervalle zwischen Zeitpunkten eingehalten, während der Diversitätszweige aktiviert oder deaktiviert werden. Die vorliegende Erfindung zieht beide Situationen in Betracht.
Bezugnehmend auf 5 ist ein Blockdiagramm eines Diversitätsempfängers 500 gezeigt, welcher als eine weitere beispielhafte Ausführungsform der Erfindung dient. Der Diversitätsempfänger 500 umfasst eine Vielzahl von Antennen 501 ₁, 501 ₂, ..., 501 _n, eine entsprechende Anzahl von Empfangerschaltkreisen 502 ₁, 502 ₂, ..., 502 _n, einen Kombinierer 503 und eine Steuereinheit 504.
Jede Antenne 501 ₁, 501 ₂, ..., 501 _n ist mit einem Eingangsanschluss einer der Empfängerschaltkreise 502 ₁, 502 ₂, ..., 502 _n gekoppelt. Jede Antenne 501 ₁, 501 ₂, ..., 501 _n bildet zusammen mit dem entsprechenden Empfängerschaltkreis 502 ₁, 502 ₂, ..., 502 _n einen Diversitätszweig des Diversitätsempfängers 500. Jeder Empfangerschaltkreis 502 ₁, 502 ₂, ..., 502 _n umfasst einen Kanalschätzer, welcher Kanalschatzwerte 505 ₁, 505 ₂, ..., 505 _n für die Funkfrequenzsignale bestimmt, die durch die entsprechende Antenne 501 ₁, 501 ₂, ..., 501 _n empfangen wurden. Die Empfangerschaltkreise 502 ₁, 502 ₂, ..., 502 _n verwenden die bestimmten Kanalschätzwerte 505 ₁, 505 ₂, ..., 505 _n, um jeweils übertragene Daten 506 ₁, 506 ₂, ..., 506 _n von den empfangenen Funkfrequenzsignalen zu extrahieren.
Die extrahierten Daten 506 ₁, 506 ₂, ..., 506 _n und die bestimmten Kanalschätzwerte 505 ₁, 505 ₂, ..., 505 _n werden an den Kombinierer 503 übergeben. Der Kombinierer 503 kombiniert die Daten 506 ₁, 506 ₂, ..., 506 _n. Das Kombinieren kann durch Verwendung eines gewöhnlichen Kombinierungsverfahrens, wie zum Beispiel das Maximalverhältnis-Kombinieren (Maximum Ratio Combining), die Trägerauswahl, das Gleichverstärkungs-Kombinieren (Equal Gain Combining) oder irgendeine andere Form des Kombinierens, ausgeführt werden. Kombinierte Daten 507 werden an einem Ausgangsanschluss des Kombinierers 503 zur weiteren Verarbeitung bereitgestellt.
Die Kanalschätzwerte 505 ₁, 505 ₂, ..., 505 _n werden auch in die Steuereinheit 504 gespeist. Die Steuereinheit 504 aktiviert und deaktiviert die Empfängerschaltkreise 502 ₁, 502 ₂, ..., 502 _n über Steuersignale 508 ₁, 508 ₂, ..., 508 _n in Abhängigkeit von den bestimmten Kanalschätzwerten 505 ₁, 505 ₂, ..., 505 _n selektiv. Weiterhin steuert die Steuereinheit 504 den Kombinierer 503 über ein Steuersignal 509.
Bezugnehmend auf 6 ist ein Blockdiagramm eines Diversitätsempfängers 600 gezeigt, welcher als eine weitere beispielhafte Ausführungsform der Erfindung dient. Der Diversitätsempfänger 600 umfasst eine Vielzahl von Antennen 601 ₁, 601 ₂, ..., 601 _n, eine entsprechende Anzahl von Empfängerschaltkreisen 602 ₁, 602 ₂, ..., 602 _n, einen Kombinierer 603 und eine Steuereinheit 604. Die Verdrahtung und Funktion des Diversitätsempfängers 600 ist fast identisch mit der Verdrahtung und Funktion des Diversitätsempfängers 500, der in 5 gezeigt ist. Der Unterschied zwischen den Diversitätsempfängern 500 und 600 besteht darin, dass die Steuereinheit 604 Doppler-Frequenzverschiebungswerte 610 ₁, 610 ₂, ..., 610 _n anstelle von Kanalschätzwerten 605 ₁, 605 ₂, ..., 605 _n verwendet, um die Aktivierung und Deaktivierung der Empfängerschaltkreise 602 ₁, 602 ₂, ..., 602 _n zu steuern. Die Doppler-Frequenzverschiebungswerte 610 ₁, 610 ₂, ..., 610 _n werden durch die Empfängerschaltkreise 602 ₁, 602 ₂, ..., 602 _n generiert und zur Steuereinheit 604 übertragen.
Die Diversitätsempfänger 500 und 600, die in den 5 und 6 gezeigt sind, können zum Beispiel alle Eigenschaften oder eine Auswahl der Eigenschaften des Diversitätsempfängers 300 umfassen, welcher oben beschrieben wurde.
Während ein spezielles Merkmal oder ein Aspekt einer Ausführungsform der Erfindung in Bezug auf lediglich eines von mehreren Implementierungen offenbart worden sein kann, kann zusätzlich solch ein Merkmal oder Aspekt mit einem oder mehreren anderen Merkmalen oder Aspekten von den anderen Implementierungen kombiniert werden, wie es für irgendeine gegebene oder spezielle Applikation gewünscht werden und vorteilhaft sein kann. Weiterhin sind mit dem Ausmaß, in welchem die Ausdrücke „beinhalten”, „haben”, „mit” oder andere Varianten davon in entweder der detaillierten Beschreibung oder den Ansprüchen verwendet werden, solche Ausdrücke beabsichtigt, um in einer Art und Weise ähnlich dem Ausdruck „umfassen” einschließend zu sein. Die Ausdrücke „gekoppelt” und „verbunden” zusammen mit Ableitungen wurden verwendet. Es versteht sich, dass diese Ausdrücke verwendet wurden, um anzuzeigen, dass zwei Elemente miteinander kooperieren oder wechselwirken, ohne Rücksicht, ob sie in direktem physikalischen oder elektrischen Kontakt stehen, oder ob sie miteinander nicht in direktem Kontakt stehen. Weiterhin versteht sich, dass Ausführungsformen der Erfindung in diskreten Schaltkreisen, partiell integrierten Schaltkreisen oder voll integrierten Schaltkreisen oder Programmierungsmitteln implementiert sein können. Auch der Ausdruck „beispielhaft” ist lediglich als ein Beispiel gemeint, anstatt als das Beste oder Optimalste. Es versteht sich auch, dass Merkmale und/oder Elemente, die hierin beschrieben werden, in besonderen Dimensionen relativ zueinander zu Zwecken der Einfachheit und Leichtigkeit des Verstehens illustriert werden und dass die eigentlichen Dimensionen von den hier dargestellten Dimensionen wesentlich abweichen können.

Claims

Diversitätsempfänger, umfassend: eine Vielzahl von Antennen, die dazu ausgelegt sind, Funkfrequenzsignale zu empfangen; eine Vielzahl von Empfängerschaltkreisen, wobei jeder Empfängerschaltkreis an eine entsprechende Antenne der Vielzahl von Antennen gekoppelt ist und dazu ausgelegt ist, Mehrfachträgersignale zu verarbeiten; einen Kanalschätzer, der an mindestens einen der Empfängerschaltkreise gekoppelt ist und der dazu ausgelegt ist, Kanalschätzwerte für vorbestimmte individuelle Träger der Mehrfachträgersignale zu bestimmen; und eine Steuereinheit, die an den Kanalschätzer und an mindestens einen der Empfängerschaltkreise gekoppelt ist und die dazu ausgelegt ist, mindestens einen der Empfängerschaltkreise in Abhängigkeit von den bestimmten Kanalschätzwerten selektiv zu aktivieren und deaktivieren, wobei die Steuereinheit mindestens einen der Empfängerschaltkreise deaktiviert, wenn die Kanalschätzwerte einer vorbestimmten Anzahl der individuellen Träger größer als ein Schwellenwert sind.
Diversitätsempfänger nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit den mindestens einen Empfängerschaltkreis aktiviert, wenn die Kanalschätzwerte einer vorbestimmten Anzahl individueller Träger kleiner als ein weiterer Schwellenwert sind.
Diversitätsempfänger nach Anspruch 1, wobei ein Betriebsmodus des Diversitätsempfängers auswählbar ist, in welchem eine vorbestimmte Anzahl von Empfängerschaltkreisen, basierend auf dem ausgewählten Betriebsmodus, aktiviert wird.
Diversitätsempfänger nach Anspruch 1, wobei die Mehrfachträgersignale OFDM-Signale sind.
Diversitätsempfänger, umfassend: eine Vielzahl von Antennen, die dazu ausgelegt sind, um Funkfrequenzsignale zu empfangen, wobei die Funkfrequenzsignale sich zu den Antennen über Übertragungskanäle ausbreiten; eine Vielzahl von Mittel zur Verarbeitung von Mehrfachträgersignalen; Mittel zur Bestimmung von Kanalschätzwerten für vorbestimmte individuelle Träger der Mehrfachträgersignale; und Mittel zur selektiven Aktivierung und Deaktivierung wenigstens eines der Mittel zur Verarbeitung der Mehrfachträgersignale basierend auf den bestimmten Kanalschätzwerten, wobei das Mittel zur selektiven Aktivierung und Deaktivierung mindestens eines der Mittel zur Verarbeitung der Mehrfachträgersignale deaktiviert, wenn die Kanalschätzwerte einer vorbestimmten Anzahl der individuellen Träger größer als ein Schwellenwert ist.
Verfahren, umfassend: Empfangen von Funkfrequenzsignalen auf einer Vielzahl von Antennen; Verarbeiten von Mehrfachträgersignalen durch Verwenden einer Vielzahl von Empfängerschaltkreisen, wobei die Funkfrequenzsignale, die auf jeder Antenne empfangen werden, jeweils in einem individuellen Empfängerschaltkreis verarbeitet werden; Bestimmen von Kanalschätzwerten für vorbestimmte individuelle Träger der Mehrfachträgersignale; und selektives Aktivieren und Deaktivieren wenigstens eines der Empfängerschaltkreise basierend auf den bestimmten Kanalschätzwerten, wobei mindestens einer der Empfängerschaltkreise deaktiviert wird, wenn die Kanalschätzwerte einer vorbestimmten Anzahl der individuellen Träger größer als ein Schwellenwert ist.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei der wenigstens eine Empfängerschaltkreis aktiviert wird, wenn die Kanalschätzwerte einer vorbestimmten Anzahl individueller Träger kleiner als ein weiterer Schwellenwert sind.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei ein Betriebsmodus auswählbar ist, in welchem eine vorbestimmte Anzahl der Empfängerschaltkreise basierend auf dem ausgewählten Betriebsmodus aktiviert wird.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Mehrfachträgersignale OFDM-Signale sind.