DE60223581T2

DE60223581T2 - Verfahren und vorrichtung zur bereitstellung von räumlicher verarbeitung in einem ferngerät

Info

Publication number: DE60223581T2
Application number: DE60223581T
Authority: DE
Inventors: Craig H. Redwood City Barratt; David M. Amherst PARISH; Stephen J. Santa Clara SIFFERMAN
Original assignee: Arraycomm LLC
Current assignee: Intel Corp
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2002-09-27
Publication date: 2008-09-18
Anticipated expiration: 2022-09-28
Also published as: KR100946289B1; EP1433270A1; JP2005505968A; CN100350757C; JP4979146B2; EP1433270B1; KR20040037205A; CN1596513A; US6965788B1; DE60223581D1; JP2010063134A; WO2003030403A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf drahtlose Kommunikationssysteme.
Im Allgemeinen umfassen drahtlose Kommunikationssysteme mehrfache Basisstationen in verschiedenen geografischen Gebieten. Jede Basisstation stellt Dienstleistungen (Services) für Ferngeräte innerhalb des geografischen Gebiets der Basisstation bereit.
Basisstationen und Ferngeräte sind unterscheidbar. Im Allgemeinen schließen Ferngeräte in einem drahtlosen Kommunikationssystem Abschlussgeräte ein. Im Gegensatz dazu ist eine Basisstation kein Abschlussgerät. Vielmehr leitet eine Basisstation Verkehr zwischen oder unter Abschlussgeräten. Ein weiteres unterscheidendes Merkmal zwischen einer Basisstation und einem Ferngerät ist, dass eine Basisstation simultan mit mehrfachen Ferngeräten kommunizieren kann, wogegen ein Ferngerät gewöhnlich mit nur einer Basisstation (außer in gewissen Situationen, wie beispielsweise Übergabe) kommuniziert.
Ferngeräte schließen Zellulartelefone ein. Obwohl Zellulartelefone anfänglich auf sperrige bzw. unhandliche in Autos eingebaute Systeme beschränkt waren, haben sie sich zu kompakteren, tragbaren und multifunktionalen Sprach- und Datenkommunikationsgeräten entwickelt. Ferngeräte umfassen außerdem andere Typen stationärer und mobiler drahtloser Kommunikationsgeräte, die jeweils drahtlose Kommunikation und Verarbeitung irgendeiner Kombination von Sprach- und Datensignalen, unter Einsatz irgendeiner Kombination von analogen oder digitalen Verfahrenweisen bereitstellen könnten. Derartige Geräte umfassen Sprach- und Datenhandapparate des Zellulartyps, drahtlose Modems (z. B., PCMCIA) für tragbare oder stationäre Rechensysteme, drahtlose Slate-PCs, drahtlose Zweiwege-Pagen (-Personenrufempfänger) und drahtlose Web-Pads, aber sind nicht darauf beschränkt.
Ferngeräte sind in drahtlosen Kommunikationssystemarchitekturen und -protokollen verschiedener Typen betreibbar, die Zellularsysteme (z. B., AMPS, CDMA bzw. Codemultiplex-Vielfachzugriff, GSM und PHS), drahtloses Lokalnetz ("WLAN"), Mikrowellen-Punkt-zu-Mehrpunkt-Systeme, drahtlose Peer-to-Peer-Kommunikationssysteme usw. einschließen aber nicht darauf beschränkt sind. Ferngeräte stellen typisch verschiedene Typen von Sprach- und/oder Datenkommunikationsfunktionalitäten (auch als angeforderte Services bezeichnet) bereit, die durch Hardware, Software oder irgendeine Kombination davon aktiviert werden könnten.
Um Verarbeitung und Kommunikation von Sprach- und Datensignalen zu erleichtern, könnten Ferngeräte ein Display, eine numerische oder alphanumerische Kleintastatur, Zeigervorrichtung, Lautsprecher und/oder Mikrofon, digitale Video-/Fotokamera, Datenspeicherung, Web-Browsing-Fähigkeit, Sofort-/Text-Messaging-Fähigkeit und eine grafische Benutzerschnittstelle umfassen.
Einige Ferngeräte, wie Zellulartelefone, sind mobil. Gewöhnlich sind mobile Ferngeräte konzipiert in Bezug auf Große relativ klein zu sein, um Tragbarkeit zu erleichtern. Derartige Ferngeräte haben typisch eine relativ kleine Antenne und Stromquelle, wie beispielsweise eine kleine aufladbare Batterie mit einer begrenzten Leistungskapazität. Folglich könnten Ferngeräte empfindlicher gegen Störung und andere Arten der Leistungsverschlechterung der Übertragung (Tx) und/oder des Empfangs (Rx) sein und an begrenzten Energieressourcen leiden. Im Allgemeinen zeigt der Leistungspegel eines Ferngeräts an, wie gut das Ferngerät mit anderen Geräten kommuniziert. Bei den meisten Kommunikationssystemen wird Leistung durch Anzeige eines Fehlers in der Signalverarbeitung gemessen. Beispiele solcher Fehleranzeigen umfassen Bitfehlerrate ("MR") und Rahmenfehlerrate ("FER"), sind aber nicht darauf beschränkt. Andere Indizien von Leistung umfassen Metrik von Signalqualität, wie Signal-Rausch-Verhältnis ("SNR") oder ein Signal-Störleistungs- und Rausch-Verhältnis ("SINR") und Empfangssignalstärkeanzeige ("RSSI"), sind aber nicht darauf beschränkt.
Die WO 01/59945 offenbart ein mobiles Kommunikationsgerät, bei dem der Stromverbrauch durch selektives Wecken und Ruhen der Empfänger wie erforderlich gesteuert wird, um sicherzustellen, dass die erwünschte Empfangsqualität beibehalten wird. Das mobile Kommunikationsgerät könnte in einem doppelten Empfänger-Diversitymodus betrieben werden, bei dem es zwischen einer Technik einer Reihe von Techniken, die Diversity kombinieren, arbeiten könnte, die auf der Qualität des Empfangs beruhen.
Die EP 1045 531 offenbart einen Diversityempfänger zum Empfangen digitaler Signale mit einem Weichentscheidungsdecoder in jedem seiner Empfangsteile, um Vertrauenswerte für die empfangenen Werte bereitzustellen, welches die Werte von den Empfangsteilen in Abhängigkeit von den Vertrauenswerten kombiniert. Das System schaltet, in Abhängigkeit von der empfangenen Signalqualität, automatisch zwischen verschiedenen Arten von Diversityempfang z. B. Frequenz- und Raumdiversity.
Die EP 0967 746 offenbart ein Diversity-Funkempfängersystem mit zwei Tunern und Doppelantennen zum Arbeiten in zwei unterschiedlichen Betriebsarten, d. h. in einem Diversitymodus und einem Modus ohne Diversity.
Die GB 2 353 673 offenbart eine Diversitysteuertechnik zur Verwendung in einem Diversityempfänger. Eine der folgenden Betriebsarten, nämlich Antennenwahl-Diversitymodus und ein Diversity kombinierender Modus, wird abhängig davon selektiert, ob mindestens eine der folgenden Größen, nämlich die empfangene Signalstärke, der Fading-Pitch (die Schwundgrundfrequenz) und die empfangene Signalqualität verschlechtert worden ist. Im Fall des Antennenwahl-Diversitymodus wird ein anderes Funkempfangssystem als ein normalerweise verwendetes Funkempfangssystem abgeschaltet.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung stellt Verfahren und Vorrichtung, gemäß den Patentansprüchen, die Computerprogrammprodukte für räumliche Verarbeitung in einem Ferngerät einschließen, bereit.
Im Allgemeinen stellt die vorliegende Erfindung, in einem Aspekt, ein Ferngerät bereit, das eine Mehrheit von Antennen und eine räumliche Verarbeitungseinheit umfasst, die an die Mehrheit von Antennen gekoppelt ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt ein Ferngerät in Übereinstimmung mit der Erfindung.
1A zeigt ein Ferngerät, das ein Mobiltelefon ist.
1B zeigt eine ausführlichere Ansicht der räumlichen Verarbeitungseinheit der 1.
2A zeigt einen Empfangsweg des Ferngeräts der 1.
2B zeigt einen Sendeweg des Ferngeräts der 1.
3 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Erhalten von Energie in einem Ferngerät in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung.
4 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Erhalten von Energie in einem Ferngerät in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung.
5 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Erhalten von Energie in einem Ferngerät in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung.
6 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Ermitteln wann, während räumlicher Verarbeitungsoperationen, eine zusätzliche Antenne aktiviert werden soll und wann eine aktivierte Antenne deaktiviert werden soll in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung.
7 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Ermitteln wann, während räumlicher Verarbeitungsoperationen, eine zusätzliche Antenne aktiviert werden soll und wann eine aktivierte Antenne deaktiviert werden soll in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung.
8 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Einstellen von Feedback, um einem Ferngerät zu erlauben, Nutzen aus räumlichen Verarbeitungsverstärkungen zu ziehen, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung.
9 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Einstellen von Feedback, um einem Ferngerät zu erlauben, Nutzen aus räumlichen Verarbeitungsverstärkungen zu ziehen, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung.
10 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Einstellen von Feedback, um einem Ferngerät zu erlauben, Nutzen aus räumlichen Verarbeitungsverstärkungen zu ziehen, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung.
Gleiche Bezugssymbole in den verschiedenen Zeichnungen zeigen gleiche Elemente an.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Übersicht
Ein erfindungsgemäßes Ferngerät umfasst eine Antennengruppe, entsprechende Empfangswege und eine räumliche Verarbeitungseinheit. Die räumliche Verarbeitungseinheit verbessert vorteilhaft die Leistung des Ferngeräts. Während Abwärtsverbindung verbessert die räumliche Bordverarbeitungseinheit, beispielsweise, Empfangssignalqualität.
In Übereinstimmung mit einer Ausführungsform umfasst das Ferngerät weiter eine Energieerhaltungseinheit zum Ermitteln, wann das Ferngerät räumliche Verarbeitung durchführen sollte. Zum Beispiel ermittelt, in einer Ausführungsform, die Energieerhaltungseinheit die Zahl von Antennen, die verwendet werden sollten und/oder die Zahl von Empfangswegen, die während räumlicher Verarbeitungsoperationen aktiviert werden sollten, wobei in jedem Fall Faktoren wie Leistungsniveau und Energieerhaltung berücksichtigt werden. Die Energieerhaltungseinheit verbessert vorteilhaft die Energieeffizienz des Ferngeräts.
In einer Ausführungsform der Erfindung deaktiviert, beispielsweise, während räumlicher Verarbeitungsoperationen und wenn ein Leistungsniveau gewisse Kriterien erfüllt, das Ferngerät einen oder mehrere Empfangswege, was Energie und daher Batterielebensdauer erhält. Wenn das Leistungsniveau andere Kriterien erfüllt, aktiviert das Ferngerät eine oder mehrere zusätzliche Empfangswege. Kriterien für das Deaktivieren eines aktivierten Empfangswegs umfassen das Vorhandensein eines Leistungsniveaus, das eine vorbestimmte Dienstgüte überschreitet. Kriterien für das Aktivieren eines zusätzlichen Empfangswegs umfassen das Vorhandensein eines Leistungsniveaus, das unter einer vorbestimmten Dienstgüte liegt. Durch Ermitteln des Leistungsniveaus und Einstellen der Zahl von Empfangswegen, die aktiviert sind, ist das Ferngerät während räumlicher Verarbeitungsoperationen leistungseffizient und folglich entladet es nicht unpraktisch seine Batterie.
In Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform umfasst das Ferngerät außerdem eine Feedback-Einstelleinheit zum Einstellen von Feedback an eine Basisstation, die Betriebsparameter, wie beispielsweise und nicht auf Datentransferrate begrenzt, Kanalzuteilung, Übergabe und/oder Sendeleistung als Reaktion auf Feedback von Ferngeräten einstellen könnte. In einer Ausführungsform hängt Feedback-Einstellung davon ab, ob die Reaktion der Basisstation auf eine gemeldete Leistungsverstärkung durch das Ferngerät einen nachteiligen oder vorteilhaften Effekt auf das Ferngerät hat.
Speziell stellt, wenn das Ferngerät mit einer Basisstation kommuniziert, deren Reaktion auf eine gemeldete Leistungsverstärkung das Ferngerät beeinträchtigt, stellt die Feedback-Einstelleinheit das Feedback so ein, dass die Basisstation die Betriebsparameter nicht als Reaktion auf irgendeine aus den räumlichen Verarbeitungsoperationen gewonnene Leistung einstellt und daher die Leistung des Ferngeräts verschlechtert wird. Folglich ist das Ferngerät fähig vorteilhaft Nutzen aus einer resultierenden Leistungsverstärkung zu ziehen. In einer Ausführungsform können die räumlichen Verarbeitungsoperationen von einem Nutzer, von einer Basisstation oder anderem Gerät oder automatisch vom Ferngerät selbst aktiviert werden, um das Leistungsniveau des Ferngeräts zu erhöhen, beispielsweise, wenn Signale von hohem Interesse, wie Signale für ein wichtiges Fax oder ein wichtiges Gespräch, gesendet und empfangen werden. Durch Erhöhen des Leistungsniveaus des Ferngeräts und durch Beibehalten von Betriebsparametern durch die Abwärtsverbindungs-Basisstation lässt sich die Wahrscheinlichkeit reduzieren, eine wichtige Kommunikation fallen zu lassen.
Andererseits, wenn das Ferngerät mit einer Basisstation kommuniziert, deren Reaktion auf eine gemeldete Leistungsverstärkung für das Ferngerät von Nutzen ist, stellt die Feedback-Einstelleinheit das Feedback so ein, dass die Basisstation die Betriebsparameter, als Reaktion auf irgendeine aus den räumlichen Verarbeitungsoperationen gewonnene Leistung ein und daher wird die Leistung des Ferngeräts verbessert. Folglich ist das Ferngerät fähig vorteilhaft Nutzen aus der von der räumlichen Verarbeitung gewonnenen Leistung zu ziehen.
Eine Ausführungsform eines Ferngeräts in Übereinstimmung mit der Erfindung Wie in der 1 gezeigt, umfasst ein erfindungsgemäßes Ferngerät 100 eine Antennengruppe mit Antennen 102a und 102b, einen Sendeweg 103, Empfangswege 104a und 104b, einen Basisbandprozessor 105, eine Stromquelle 107 (wie eine kleine aufladbare Batterie), und einen Duplexer 109. Die Empfangswege 104a und 104b teilen sich einen lokalen ZF-Oszillator 111 und einen lokalen HF-Oszillator 113. Der Sendeweg 103 und jeder der Empfangswege 104a und 104b umfasst Signalverarbeitungsbauelemente, die Signale zum Verarbeiten im Basisbandprozessor 105 oder für Übertragung aus Antenne 102a vorbereiten. Die Wege sind unten mit Bezug auf die 2A und 2B weiter beschrieben. Der Basisbandprozessor 105 umfasst einen Sendemodulator 115, der Signale produziert, die zum Sendeweg 103, Duplexer 109 und Antenne 102a weiterzuleiten sind. Obwohl das gezeigte Ferngerät 100 nur zwei Antennen umfasst, können drei oder mehr Antennen und zugehörige Empfangswege bereitgestellt werden.
Die 1A zeigt ein Ferngerät, das ein Handy 117 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung ist. Das Handy 117 umfasst eine grafische Benutzerschnittstelle, wie ein Display 119 zur Interaktion mit einem Benutzer. Das Handy 117 umfasst außerdem eine alphanumerische Kleintastatur 121 zum Empfangen von Eingaben. Die Kleintastatur 121 schließt eine Taste 123 zum Aktivieren und Deaktivieren räumlicher Verarbeitung ein. Als andere Möglichkeit stellt das Display 119 ein Menü oder eine Ikone zum Aktivieren und Deaktivieren räumlicher Verarbeitung bereit. Das Handy umfasst Antennen 102a und 102b, wobei Letztere der Klarheit halber nicht dargestellt ist. In einer Ausführungsform befindet sich die Antenne 102b innen im Handy 117. In anderen Ausführungsformen kann die Antenne 102b außen liegen und ähnliche oder andere Charakteristiken als die Antenne 102a aufweisen. Ein Ferngerät in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung könnte zwei oder mehr Antennen umfassen, von denen eine beliebige Antenne oder irgendeine Kombination davon intern und/oder extern sein kann. Die 1A zeigt nur eine Ausführungsform eines Ferngeräts, verschiedene andere Ausführungsformen von Sprach- und Daten-Handys des zellularen Typs sowie andere Ausführungsformen eines Ferngeräts sind möglich. Andere Ausführungsformen eines Ferngeräts umfassen drahtlose Modems (z. B., PCMCIA) für tragbare oder stationäre Rechensysteme, drahtlose Slate-PCs, drahtlose Zweiwege-Pagers (-Personenrufempfänger) und drahtlose Web-Pads, aber sind nicht darauf beschränkt.
Räumliche Verarbeitung
Der Basisbandprozessor 105 (1) umfasst außerdem die räumliche Verarbeitungseinheit 106, die durch die Antennen 102a und 102b empfangene Signale verarbeitet. Im Allgemeinen macht sich die räumliche Verarbeitungseinheit 106 die physikalische Trennung zwischen den Antennen 102a und 102b zunutze, wobei die Trennung unkorrelierte Diversityverzweigungen bereitstellt. Diversityverzweigungen können durch physikalisches Diversity einschließlich, aber nicht darauf beschränkt, physikalisch getrennter Antennen, unter Verwendung von Antennen verschiedener Formen oder Materialen oder irgendeiner Kombination davon bereitgestellt werden. Als andere Möglichkeit setzt das Ferngerät 100 andere Techniken zum Konstruieren von Diversityverzweigungen eines empfangenen Signals ein. Diese Techniken umfassen Winkeldiversity (auch als Richtungsdiversity bekannt) und Polarisationsdiversity, sind aber nicht darauf beschränkt. Winkeldiversity verwendet mehrfache Richtantennen. Jede Antenne reagiert unabhängig auf eine Funkwelle, die sich in einem gewissen Winkel fortsetzt, und empfängt somit eine Diversityverzweigung der Welle, die nicht mit den anderen Verzweigungen korreliert ist, die an den anderen Antennen empfangen werden. Bei Polarisationsdiversity sind zwei Antennen so positioniert, dass sie verschiedene Polarisation haben, um zwei Diversityverzweigungen bereitzustellen. Irgendeine oder eine Kombination von Diversitytechniken, wie die oben Beschriebenen, könnten in verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung verwendet werden.
Die räumliche Verarbeitungseinheit 106 kombiniert oder selektiert die Diversityverzweigungen, um Leistung des Ferngeräts 100 zu verbessern. Verfahren zum Kombinieren oder Selektieren von Diversityverzweigungen umfassen, aber sind nicht darauf beschränkt, Maximal Ratio Combining, Kombinieren mit gleicher Verstärkung und Selektion, die jeweils von der räumlichen Verarbeitungseinheit 106 benutzt werden können.
Die 1B zeigt eine Ausführungsform der räumlichen Verarbeitungseinheit 106. Ein Kanalschätzungsprozessor 120 berechnet eine Kanalschätzung für jedes der empfangenen Antennensignale durch Falten des empfangenen Signals mit einer bekannten Pilot- oder Trainingsfolge. In einem GSM-System enthält der Mittelteil jedes Bursts, beispielsweise, eine bekannte 26-Bit-Trainingsfolge. Ebenso ist bei CDMA ein bekanntes Pilotsignal im Empfangssignal enthalten. Die Kanalschätzung enthält Information über die relative Energie, Timing und Phase der mehrwegigen Kopien eines gegebenen Signals und wird für jede Antenne separat berechnet. Typisch wird diese Kanalschätzung häufig aktualisiert, weil sich der Kanal ändert sowie sich Benutzer und Umgebung bewegen. In einer Ausführungsform wird die Kanalschätzung mit der Rahmen- oder Burstrate im System aktualisiert. Als andere Möglichkeit wird die Kanalschätzung mit einer regelmäßigen Rate, beispielsweise, alle zehn (10) Millisekunden aktualisiert.
Beim Kombinieren von Höchstverstärkung übt die räumliche Verarbeitungseinheit 100 die Funktion aus, das Signal jeder der Antennen zu kombinieren, während das Signal zuerst mit einem zur Energie des Signals proportionalen Faktor, wie durch die Kanalschätzung ermittelt, gewichtet oder multipliziert wird. Wichten und Kombinieren werden in einem räumlichen Kombinator 122 ausgeführt. Der Wichtungsfaktor kann komplex sein und eine Phasendrehung einschließen, die die Phase jedes der Antennensignale dreht, sodass die Signale in Phase sind, wenn sie kombiniert werden. Das Kombinieren von Höchstverstärkung dient dazu, das Signal-Rausch-Verhältnis des kombinierten Signals zu maximieren. Ausführungsformen der Erfindung sind nicht auf die Verwendung der beschriebenen Kombiniertechnik für Höchstverstärkung beschränkt. Jede oder jede Kombination von Kombinier- oder Selektionstechniken kann verwendet werden Diversityverzweigungen zu kombinieren oder zu selektieren.
In einem speziellen Beispiel könnte die Kanalschätzung für ein Ferngerät mit zwei Antennen sein:

Antenne 1: 0,8 bei einem Winkel von 50 Grad
Antenne 2: 0,5 bei einem Winkel von –85 Grad
Oder genauer Kanalschätzung = (0,51 + 0,61 j, 0,04 – 0,49j)

Die "Gewichtung für Kombinieren von Höchstverstärkung" für diese Beispiele wäre dann

W1 = 0,8 bei –50 Grad
W2 = 0,5 bei –85 Grad

Wenn S1 das Empfangssignal von der Antenne 1 ist und S2 das Empfangssignal von der Antenne 2 ist, würde dann das vom räumlichen Kombinator berechnete kombinierte Signal SC sein: SC = W1·Si + W2·S2. Dieses kombinierte Signal, SC, würde dann zur Demodulation an die konventionelle Empfängerverarbeitung für das System weitergeleitet werden.
In einer Ausführungsform wird einen Typ der räumlichen Verarbeitungstechnik wie beispielsweise "Minimum Mittlerer Quadratischer Fehler" ("MMSE") verwendet nicht nur das Signal-Rausch-Verhältnis des kombinierten Signals zu verbessern, sondern außerdem das Träger-Störleistungs-Verhältnis des kombinierten Signals bei der Anwesenheit eines starken Störsignals, wie beispielsweise eines Signals von einer benachbarten Basisstation zu verbessern. Bei diesem Verfahren wird eine Kovarianzmatrix, Rzz, durch einen Rzz-Akkumulationsprozessor 124 aus den Empfangssignalen zusätzlich zur Kanalschätzung gebildet. Für ein Zweiantennen-Ferngerät, Rzz = S1·S1',S1·S2' S2·S1',S2·S2'
Die Umkehrung der Kovarianzmatrix wird durch einen Rzz-Umkehrprozessor 126 berechnet. Der Wichtungsvektor wird dann von einem räumlichen Wichtungsprozessor 128 berechnet. Der räumliche Wichtungsprozessor 128 multipliziert dann die Kanalschätzung mit dem Reziprokalwert der Kovarianzmatrix. (W1,W2) = inv(Rzz)·Kanalschätzung
Das kombinierte Signal wird dann vom räumlichen Kombinator 122 gebildet: SC = W1·S1 + W2·S2
Dieser Wichtungsvektor wird vom räumlichen Kombinator 122 verwendet, ein kombiniertes Signal, das ein maximales Träger-Störleistungs-Verhältnis, unter Voraussetzung der zwei Antennen zu produzieren. In der aktuellen Ausführungsform werden die Kovarianzmatrix und der Wichtungsvektor jedes Mal aktualisiert, wenn die Kanalschatzung aktualisiert wird, nämlich mit der Rahmen- oder Burstrate im System oder ansonsten alle 10 ms. Der räumliche Wichtungsprozessor 128 produziert außerdem eine Schätzung der Signalqualitätsverbesserung, die auf der Qualität der bekannten Trainings- oder Pilotdaten in den empfangenen Signalen beruht, die der Feedback-Einstelleinheit 118 geliefert werden.
Die beschriebenen mathematischen Techniken können verwendet werden, im Wesentlichen dieselbe MMSE-Lösung zu bilden, ohne die Umkehrung von Rzz erforderlich zu machen. Die Erfindung könnte eine Kombination verschiedener räumlicher Techniken verwenden, die MMSE einschließen, aber nicht darauf beschränkt sind. Einige räumliche Verarbeitungstechniken sind in der U.S.-Anmeldung Nr. 09/727,261, die am 30. November 2000 eingereicht wurde und außerdem im U.S.-Patent Nr. 6,275,453 beschrieben, das am 14. August 2001 ausgestellt wurde.
Unter erneuter Bezugnahme auf die 1, umfasst das Ferngerät 100 optional eine Benutzereingabe (nicht gezeigt) zum manuellen Aktivieren und Deaktivieren der räumlichen Verarbeitung. In einer Ausführungsform könnte die Eingabe eine mechanische Taste, wie beispielsweise die in der 1A gezeigte mechanische Taste 123 sein. Betätigung der mechanischen Taste bewirkt das Öffnen des Schalters 114c, was den Strom zur räumlichen Verarbeitungseinheit trennt. Als andere Möglichkeit ist die Benutzereingabe eine Bildschirmtaste. Die Benutzereingabe kann auch ein sprachausgelöster Befehl sein, der bewirkt, dass sich der Schalter 114c öffnet. Überdies kann die Benutzereingabe, statt oder in Kombination mit dem Deaktivieren des Stroms zur räumlichen Verarbeitungseinheit und/oder einem Empfangsweg, Signale zur räumlichen Verarbeitungseinheit 106 senden, die die räumliche Verarbeitungseinheit 106 anweisen räumliche Verarbeitung zu stoppen oder zu starten.
Energieerhaltung
Der Basisbandprozessor 105 umfasst außerdem eine Energieerhaltungseinheit 108, die eine Energieerhaltungslogik zum Ermitteln einer Zahl von Empfangswegen einschließt, die für räumliche Verarbeitungsoperationen aktiviert werden sollen, wobei Faktoren wie Leistungsniveau und Energieverbrauch zu berücksichtigen sind. Die aktivierte Zahl von Empfangswegen kann die Zahl von Empfangswegen sein das beste Leistungsverstärkungs-zu-Energieverbrauchsverhältnis bereitstellen. Die Energieerhaltungslogik umfasst Logik zur Ermittlung, während räumlicher Verarbeitungsoperationen, wann ein Empfangsweg zu aktivieren und zu deaktivieren ist.
Die Energieerhaltungseinheit 108 empfängt ermittelte Leistungsniveaus als Eingabe. Das ermittelte Leistungsniveau kann eine Leistungsanzeige oder eine beliebige Kombination verschiedener Leistungsanzeigen umfassen. Derartige Anzeigen können, beispielsweise, auf Messung, Schätzung, Mittelung usw. von Leistung beruhen. In einer Ausführungsform umfasst die gemessene Leistungseingabe 112 eine oder eine Kombination des Folgenden, ist aber nicht darauf beschränkt: Fehlermessungen bei Signalverarbeitung, wie FER und BER und Signalqualitätsmessungen wie SINR, SNR und RSSI.
In einer Ausführungsform aktiviert die Energieerhaltungseinheit 108 mindestens die Zahl von Empfangswegen, die erforderlich ist, einer vorbestimmten Dienstgüte zu entsprechen, wie sie durch die Betriebsparameter, Systemarchitektur oder Norm eines speziellen Funksystems auferlegt wird. Die Funktion der Energieerhaltungseinheit 108 und die Energieerhaltungslogik sind unten mit Bezugnahme auf die 3–7 beschrieben.
Wie in der 1 gezeigt, umfasst der Basisbandprozessor 105 weiter einen Controller 110, der die Empfangswege 104a und 104b auf Eingabe beruhend, die von der Energieerhaltungseinheit 108 bereitgestellt wird, aktiviert und deaktiviert. Der Controller 110 empfängt Eingabe von der Energieerhaltungseinheit 108, einschließlich Signalen, die den Controller 110 anweisen einen zusätzlichen Empfangsweg zu aktivieren und Signale, die den Controller 110 anweisen einen Empfangsweg zu deaktivieren. Als Reaktion auf diese Eingaben gibt der Controller 110 Leistungssteuersignale aus, um die Schalter 114a und 114b in den Stromleitungen 116a and 116b zu den Empfangswegen 104a bzw. 104b zu schließen. Während räumlicher Verarbeitungsoperationen arbeiten die Energieerhaltungseinheit 108 und der Controller 110 zusammen, um, als Reaktion auf Änderungen im ermittelten Leistungsniveau, die Zahl der aktivierten Empfangswege und/oder die Komplexität der angewandten räumlichen Verarbeitungstechnik oder, ob räumliche Verarbeitung überhaupt zum Einsatz kommt, dynamisch und selektiv einzustellen.
Optional ermittelt die Energieerhaltungseinheit, zusätzlich zur Ermittlung der Zahl von Empfangswegen, die während räumlicher Verarbeitungsoperationen zu aktivieren sind, wann das Ferngerät 100 räumliche Verarbeitung durchführen sollte. Dabei sind ähnliche Faktoren wie bei der Ermittlung der Zahl zu aktivierender Empfangswege involviert, die während räumlicher Verarbeitungsoperationen zu berücksichtigen sind. Wenn die Energieerhaltungseinheit 108 ermittelt hat, dass die Ferneinheit 100 keine räumliche Verarbeitung durchführen sollte, sendet die Energieerhaltungseinheit 108 Anweisungen an den Controller 110 den Schalter 114c in der Stromzufuhrleitung 116c zu öffnen, was Stromzufuhr zur oder Verarbeitungsgeschwindigkeit/Komplexität der räumlichen Verarbeitungseinheit 106 reduziert. Als andere Möglichkeit sendet die Energieerhaltungseinheit 106, statt Strom zur räumlichen Verarbeitungseinheit 106 zu deaktivieren oder zu reduzieren, Anweisungen an die räumliche Verarbeitungseinheit 106 mit räumlicher Verarbeitung aufzuhören. (Die elektrische Verbindung zur Kommunikation zwischen der Energieerhaltungseinheit und der räumlichen Verarbeitungseinheit ist nicht gezeigt.)
Feedback-Einstellung
In einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die räumliche Verarbeitungseinheit 106 eine Feedback-Einstelleinheit 118 zum Einstellen von Feedback beim Kommunizieren mit einer Basisstation. Obwohl die gezeigte Feedback-Einstelleinheit 118 Teil der räumlichen Verarbeitungseinheit 106 ist, ist eine derartige Konfiguration nicht erforderlich. Wie erörtert, könnte dieses erfinderische Merkmal verwendet werden, wo eine Basisstation Feedback von Ferngeräten benutzt, um Betriebsparameter wie Datentransferrate, Leistungssteuerung der Abwärtsverbindung, Kanalzuteilung oder andere als Reaktion auf solches Feedback einzustellen. In einer Ausführungsform hängt die Feedback-Einstellung davon ab, ob die Reaktion der Basisstation auf eine gemeldete räumliche Verarbeitungsverstärkung durch das Ferngerät einen nachteiligen oder vorteilhaften Effekt auf das Ferngerät hat.
Wenn die Reaktion der Basisstation das Ferngerät nachteilig beeinflusst, stellt die Feedback-Einstelleinheit, in einer Ausführungsform, das Feedback so ein, dass die Basisstation Betriebsparameter nicht justiert. Beispielsweise kann eine Basisstation ihre Sendeleistung als Reaktion auf Leistungsmeldungen von den Ferngeräten einstellen, die im geografischen Gebiet der Basisstation arbeiten. Diese Meldungen (d. h., das Feedback) zeigen das aktuelle Leistungsniveau des Ferngeräts an. Wenn ein Ferngerät ein niedriges Leistungsniveau meldet, erhöht die Basisstation typisch ihre Sendeleistung, um eine vorbestimmte Dienstgüte beizubehalten. Wenn ein Ferngerät ein niedriges Leistungsniveau meldet, erhöht die Basisstation typisch ihre Sendeleistung, um eine vorbestimmte Dienstgüte beizubehalten. Folglich könnte eine Verstärkung, die räumlicher Verarbeitung in einem Ferngerät wie hierin vorgeschlagen zuzuschreiben ist, vielleicht im Endeffekt nicht realisiert werden.
Die Feedback-Einstelleinheit 118 löst dieses Problem durch Einstellen von Feedback derartig, dass eine Basisstation, die einen Feedback-Mechanismus einschließt, die Leistungsverstärkung nicht „sehen" wird, die durch die Verwendung räumlicher Verarbeitung in einem Ferngerät realisiert wird. Die Feedback-Einstelleinheit 118 umfasst Feedback-Einstelllogik zum Ermitteln eines Leistungsniveaus für nicht räumliche Verarbeitungsoperationen und Logik zum Einstellen, angesichts des ermittelten Leistungsniveaus, des Feedbacks, das das Ferngerät 100 an eine Basisstation sendet. In einer Ausführungsform verwendet die Feedback-Einstelleinheit 118 empfangene gemessene Eingabe 112, um ein nicht räumliches Verarbeitungsleistungsniveau des Ferngeräts 100 zu ermitteln.
Wie erörtert kann das ermittelte Leistungsniveau kann eine Leistungsanzeige oder eine beliebige Kombination verschiedener Leistungsanzeigen umfassen. Derartige Anzeigen können, beispielsweise, auf Messung, Schätzung, Mittelung usw. von Leistung beruhen. In einer Ausführungsform umfasst die gemessene Leistungseingabe 112 eine oder eine Kombination des Folgenden, ist aber nicht darauf beschränkt: Fehlermessungen bei Signalverarbeitung, wie FER und BER und Signalqualitätsmessungen wie SINR, SNR und RSSI. In einer anderen Ausführungsform zeigt die gemessene Leistungseingabe 112 das tatsächliche Leistungsniveau des Ferngeräts 100. Während räumlicher Verarbeitungsoperationen zeigt die gemessene Leistungseingabe 112, beispielsweise, das tatsächliche Leistungsniveau an, das irgendeine Verstärkung aus räumlicher Verarbeitung begründet. Gegensätzlich zeigt das geschätzte Leistungsniveau, das als eine Ausgabe durch die Feedback-Einstelleinheit 118 bereitgestellt wird, entweder tatsächliches Leistungsniveau oder irgendein anderes eingestelltes Leistungsniveau. Beispielsweise kann das geschätzte Leistungsniveau eingestellt werden ein nicht räumliches Verarbeitungsniveau anzuzeigen, selbst wenn das Ferngerät 100 in einem räumlichen Verarbeitungsmodus arbeitet. Folglich ist die Verstärkung von der räumlichen Verarbeitungseinheit 106 einer Basisstation nicht offensichtlich, die mit dem Ferngerät 100 kommuniziert. An sich justiert die Basisstation ihre Betriebsparameter nicht, z B., niedrigere Sendeleistung oder Erhöhung der Datentransferrate und das Ferngerät profitiert von der verbesserten Leistung.
Es gibt viele Wege ein nicht räumliches Verarbeitungsleistungsniveau während räumlicher Verarbeitungsoperationen zu schätzen. Das Ferngerät 100 kann, beispielsweise, eine durchschnittliche Leistungsverstärkung aus räumlicher Verarbeitung berechnen, das aktuelle Leistungsniveau während räumlicher Verarbeitungsoperationen messen und die berechnete Verstärkung vom gemessenen Leistungsniveau abziehen, um ein geschätztes Leistungsniveau für nicht räumliche Operationen abzuleiten. Diese Implementierung und andere sind nachstehend mit Bezugnahme auf die 8–10 weiter beschrieben.
Wenn die Reaktion der Basisstation auf eine gemeldete räumliche Verarbeitungsverstärkung für das Ferngerät vorteilhaft ist, stellt die Feedback-Einstelleinheit, in einer Ausführungsform, das Feedback so ein, dass die Basisstation Betriebsparameter justiert. Wenn das Ferngerät, zum Beispiel, mit einer Basisstation kommuniziert, die Feedback vom Ferngerät zum Ermitteln der maximalen Datenrate verwendet, die zum Ferngerät aufrechterhalten werden kann, stellt die Feedback-Einstelleinheit Feedback bereit, das anzeigt, dass sich das Ferngerät die räumliche Verarbeitungsverstärkung voll zu Nutzen macht, sodass die Basisstation korrekt daraus schließt, dass eine hohe Datenrate zum Ferngerät beibehalten werden kann und behält, überdies, so eine Datenrate bei. Folglich ist das Ferngerät fähig vorteilhaft Nutzen aus der von der räumlichen Verarbeitung gewonnenen Leistung zu ziehen.
Ein Empfangsweg
Die 2A zeigt den Empfangsweg 104a und die Bauelemente darin. Der Empfangsweg 104a umfasst, wie gezeigt, einen geräuscharmen Verstärker 202, Mischer 204 und 210, einen Oberflächenwellenfilter 206, einen Verstärker 208, einen Filter 212 und einen A/D-Wandler 214. Der Empfangsweg 104a teilt sich externe lokale Oszillatoren mit dem Empfangsweg 104b (in der 2A nicht gezeigt). In Betrieb empfangt die Antenne 102a ein Signal, das der Duplexer 109 zum Empfangsweg 104a leitet. Die Bauelemente im Empfangsweg 104a bereiten das Signal zum Verarbeiten in einem Basisbandprozessor, wie einem Basisbandprozessor 105 vor. Der Empfangsweg 104b ist dem Empfangsweg 104a ähnlich.
Ein Sendeweg
Die 2B zeigt den Sendeweg 103 und die Bauelemente darin. Der Sendeweg 103 umfasst, wie gezeigt, einen A/D-Wandler 216, einen Filter 218, Mischer 220 und 226, einen Verstärker 222, einen Oberflächenwellenfilter 224 und einen Leistungsverstärker 228. Im Gegensatz zu den Empfangswegen 104a und 104b, die externe lokale Oszillatoren verwenden, weist der Sendeweg 103 interne lokale Oszillatoren auf. In anderen Ausführungsformen können sich die Empfangs- und Sendewege lokale Oszillatoren teilen. In Betrieb sende der Sendemodulator 115 (1) ein Signal, das zum Sendweg 103 zu senden ist, der das Signal zur Übertragung vorbereitet. Der Duplexer 109 (1) leitet das zu sendende Signal zur Antenne 102a. Die beschriebenen Empfangs- und Sendewege sind nur veranschaulichend und, folglich, können andere Implementierungen von Sende- und Empfangswegen, beispielsweise, Quadraturen oder abrupte Umstellungsarchitekturen verwendet werden.
Verfahren zur Energieerhaltung
Die 3 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Erhalten von Energie in einem Ferngerät mit räumlicher Verarbeitung, wie beispielsweise einem Ferngerät 100, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung. Das Ferngerät aktiviert, wie gezeigt, periodisch alle Empfangswege (Schritt 302). Während alle Empfangswege aktiviert sind, ermittelt das Ferngerät ein aktuelles Leistungsniveau (Schritt 304) und vergleicht das aktuelle Niveau mit dem, das unmittelbar vor dem Aktivieren aller Empfangswege gemessen wurde. Dieser Vergleich ergibt eine Leistungsverstärkung. Das Ferngerät bewertet, ob die Verstärkung die zusätzliche Energie rechtfertigt, die von den zusätzlichen Antennen und Antennenwegen (Schritt 306) verbraucht wird. Die Bewertung beruht auf der gewonnenen Leistung versus der Energie, die durch Aktivieren zusätzlicher Empfangswege verbraucht wurde. Das Ferngerät benutzt dann die Bewertung, um Empfangswege selektiv zu deaktivieren (Schritt 308).
Die 4 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Erhalten von Energie in einem Ferngerät mit räumlicher Verarbeitung, wie beispielsweise einem Ferngerät 100, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung. Das Ferngerät ermittelt die Art des angeforderten Service (Schritt 402). Die Art von Service umfasst, wie erörtert, Sprachdienste und Datendienste. Sprachdienste involvieren Sprachkommunikation direkt oder indirekt und zwischen oder unter Personen und umfassen typisch Herstellen und Aufrechterhalten von Anrufen durch ein öffentliches Wählnetz (PSTN) oder ein paketvermitteltes Netz. Datendienste involvieren den Transfer von Daten, digital oder analog und umfassen Senden und Empfangen von Faksimiles und Suchen und Abrufen von Daten aus Informationsspeichern wie beispielsweise dem Internet. Angeforderte Dienste (Services) weisen typisch unterschiedliche Datentransferraten auf, wobei Datenservices gewöhnlich schnellere Datentransferraten als Sprachservices verlangen.
In einer Ausführungsform aktiviert das Ferngerät eine vorbestimmte Zahl von Empfangswegen, die der Art des angeforderten Service entsprechen (Schritt 404). Gewöhnlich werden mehr Empfangswege für angeforderte Services benötigt, die höhere Datenraten verlangen. Zum Beispiel ist in einem Ferngerät, wie dem Ferngerät 100, das zwei Antennen hat, die vorbestimmte Zahl aktivierter Empfangswege für Datenservices zwei und die Zahl der vorbestimmten aktivierten Empfangswege für Sprachservices eins. In einer Implementierung sind neu angeforderte Services, d. h. jene, die verfügbar sind nach dem das Ferngerät programmiert worden ist, als entweder Sprach- oder Datentyp gekennzeichnet und es werden ihnen ihrer Charakterisierung gemäß eine vorbestimmte Zahl von Empfangswegen zugeordnet. Beispielsweise wird einen neuen Datenservice eine vorbestimmte Zahl von zwei Empfangswegen zugeordnet und einem neuen Sprachservice wird eine vorbestimmte Zahl von einem Empfangsweg zugeordnet. Optional kann die Zahl der zu aktivierenden vorbestimmten Empfangswege für einen gegebenen angeforderten Service geändert werden.
Die 5 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Erhalten von Energie in einem Ferngerät mit räumlicher Verarbeitung, wie beispielsweise einem Ferngerät 100, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung. Wie gezeigt, ermittelt das Ferngerät ein Leistungsniveau für das Ferngerät (Schritt 502). In einer Ausführungsform ermittelt das Ferngerät ein Leistungsniveau von Zeit zu Zeit. In anderen Ausführungsformen werden Ermittlungen kontinuierlich abgeleitet, periodisch abgeleitet, mit einem variablen Tastgrad abgeleitet oder unter Verwendung irgendeiner Kombination dieser Verfahren abgeleitet. Das Ferngerät aktiviert oder deaktiviert dann Empfangswege als Reaktion auf das ermittelte Leistungsniveau. In einer Ausführungsform schätzt das Ferngerät durch Messen gewisser Leistungsindizien, von denen Beispiele BER, FER, SINR, SNR und RSSI umfassen, aber nicht darauf beschränkt sind. Das Ferngerät aktiviert selektiv einen zusätzlichen Empfangsweg, wenn das geschätzte Leistungsniveau einen ersten Satz Bedingungen erfüllt (Schritt 504). Als ein Beispiel könnte der erste Satz Konditionen eine Kondition, dass BER einen Schwellwert BER überschreitet und eine Kondition umfassen, dass ein weiterer Empfangsweg für Aktivierung verfügbar ist. Das Ferngerät deaktiviert selektiv einen aktivierten Empfangsweg, wenn das geschätzte Leistungsniveau einen zweiten Satz Bedingungen erfüllt (Schritt 506). Als ein Beispiel kann der zweite Satz Bedingungen eine Bedingung einschließen, dass BER geringer als der oder gleich dem Schwellwert BER ist und eine Bedingung, dass mehr als ein Empfangsweg aktuell aktiviert ist.
Die 6 ist ein Flussdiagramm zum Ermitteln, während räumlicher Verarbeitungsoperationen, wann ein zusätzlicher Empfangsweg (d. h. Schritt 504 der 5) zu aktivieren und wann ein aktivierter Empfangsweg zu deaktivieren ist (d. h. Schritt 506 der 5). Wie in der 6 gezeigt, überwacht und ermittelt ein Ferngerät, ob die durchschnittliche FER (Rahmenfehlerrate) geringer als ein oder gleich einem ersten Schwellwert (Entscheidungsschritt 602) ist. Wenn die durchschnittliche FER dies nicht ist, dann ermittelt das Ferngerät, ob alle Empfangswege aktiviert sind (Entscheidungsschritt 604). Wenn nicht alle Empfangswege aktiviert sind, dann aktiviert das Ferngerät einen zusätzlichen Empfangsweg (Schritt 606). Wenn die durchschnittliche FER geringer als der oder gleich dem ersten Schwellwert ist, dann ermittelt das Ferngerät, ob mehr als ein Empfangsweg aktiviert ist (Schritt 608). Wenn ja, dann deaktiviert das Ferngerät einen aktivierten Empfangsweg (Schritt 610). Unter Verwendung von Logik zum Implementieren des in der 6 gezeigten Flusses bzw. Ablaufs, aktiviert und deaktiviert das Ferngerät 100 in einer Ausführungsform dynamisch und selektiv Empfangswege während räumlicher Verarbeitungsoperationen. In einer Ausführungsform aktiviert und deaktiviert das Ferngerät 100 jeweils einen Empfangsweg. Als andere Möglichkeit können irgendwelche oder eine Kombination von Indizien, wie SINR, SNR, RSSI oder BER anstelle von FER verwendet werden. Optional misst das Ferngerät 100 außerdem die Signalqualität jeder Diversityverzweigung eines Empfangssignals und deaktiviert den Empfangsweg mit der geringsten Signalqualität.
Die 7 ist ein weiteres Flussdiagramm zum Ermitteln, während räumlicher Verarbeitungsoperationen, wann ein zusätzlicher Empfangsweg (d. h. Schritt 504 der 5) zu aktivieren und wann ein aktivierter Empfangsweg zu deaktivieren ist (d. h. Schritt 506 der 5). Wie in der 7 gezeigt, ermittelt ein Ferngerät, ob die durchschnittliche FER (Rahmenfehlerrate) geringer als ein oder gleich einem ersten Schwellwert (Entscheidungsschritt 702) ist. Wenn die durchschnittliche FER dies nicht ist, dann ermittelt das Ferngerät, ob die durchschnittliche FER geringer als oder gleich einem zweiten Schwellwert ist, der größer als der erste Schwellwert ist (Entscheidungsschritt 704). Wenn die durchschnittliche FER dies nicht ist, dann ermittelt das Ferngerät, ob alle Empfangswege aktiviert sind (Entscheidungsschritt 706). Wenn nicht alle Empfangswege aktiviert sind, dann aktiviert das Ferngerät einen zusätzlichen Empfangsweg (Schritt 708). Ansonsten aktiviert das Ferngerät keinen zusätzlichen Empfangsweg. Wenn die durchschnittliche FER geringer als ein oder gleich einem ersten Schwellwert ist, dann ermittelt das Ferngerät, ob mehr als ein Empfangsweg gegenwärtig aktiviert ist (Schritt 710). Wenn mehr als ein Empfangsweg aktiviert ist, sann deaktiviert das Ferngerät einen aktivierten Empfangsweg (Schritt 712). Optional misst das Ferngerät die Qualität jeder Version eines Empfangssignals und deaktiviert den (die) Empfangsweg(e) mit der geringsten Qualitätsversion.
Verfahren zum Einstellen von Feedback
Zusätzlich dazu eine Bordeinheit für räumliche Verarbeitung zur Verbesserung von Leistung und eine Einheit für Energieerhaltung zum Erhalten von Energie während räumlicher Verarbeitungsoperationen zu haben, umfasst ein Ferngerät in Übereinstimmung mit der Erfindung außerdem eine Feedback-Einstelleinheit, um dem Ferngerät zu erlauben, Nutzen aus einem Anstieg des Leistungsniveaus zu ziehen, den die Bordeinheit für räumliche Verarbeitung bereitstellt. Wie oben erörtert, umfasst die Feedback-Einstelleinheit 118 Feedback-Einstelllogik zum Einstellen von Feedback, das das Ferngerät an eine Basisstation sendet. Einige veranschaulichende Feedback-Einstellverfahren zum Erhöhen von Leistungsniveau sind unten beschrieben.
Die 8 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 800, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung, zum Einstellen von Feedback, um einem Ferngerät zu erlauben, Nutzen aus räumlichen Verarbeitungsverstärkungen zu ziehen. Das Ferngerät verlässt während räumlicher Verarbeitungsoperationen, wie gezeigt, periodisch das räumliche Verarbeitungsverfahren und arbeitet vorübergehend in einem Modus ohne räumliche Verarbeitung (Schritt 802). Das Ferngerät ermittelt sein Leistungsniveau, während es sich im Modus ohne räumliche Verarbeitung befindet (Schritt 804). Das Ferngerät verwendet das ermittelte Leistungsniveau, um Feedback einzustellen, sodass das Feedback das gemessene Leistungsniveau für den Modus ohne räumliche Verarbeitung repräsentiert (Schritt 806). In einer Implementierung arbeitet das Ferngerät in einem Modus ohne räumliche Verarbeitung durch Deaktivieren aller Empfangswege bis auf einen. Als andere Möglichkeit arbeitet das Ferngerät in einem Modus ohne räumliche Verarbeitung durch Deaktivieren einer oder beider, nämlich der räumlichen Verarbeitungseinheit und aller Empfangswege bis auf einen.
Die 9 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 900, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung, zum Einstellen von Feedback, um einem Ferngerät zu erlauben, Nutzen aus räumlichen Verarbeitungsverstärkungen zu ziehen. Das Ferngerät ermittelt eine Leistungsverstärkung, die die räumliche Verarbeitungseinheit bereitstellt (Schritt 902). Die ermittelte Leistungsverstärkung ist in einer Ausführungsform die durchschnittliche Leistungsverstärkung während einer gegebenen Periode räumlicher Verarbeitungsoperationen. Als andere Möglichkeit lässt sich ein anderes Verfahren der Ermittlung von Leistungsverstärkung verwenden. Das Ferngerät ermittelt ein Leistungsniveau, während es in einem räumlichen Verarbeitungsmodus arbeitet (Schritt 904). Das Ferngerät berücksichtigt die vom ermittelten Leistungsniveau ermittelte Verstärkung, um ein justiertes Leistungsniveau abzuleiten, das mit Operationen ohne räumliche Verarbeitung assoziiert ist (Schritt 906). Das Ferngerät verwendet das justierte Leistungsniveau, um Feedback einzustellen, sodass das Feedback ein Leistungsniveau repräsentiert, das mit dem Modus ohne räumliche Verarbeitung assoziiert ist (Schritt 908).
Die 10 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 1000, in Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, zum Einstellen von Feedback, um einem Ferngerät zu erlauben, Nutzen aus räumlichen Verarbeitungsverstärkungen zu ziehen. Das Ferngerät ermittelt die Art des angeforderten Service (Schritt 1002). Die Arten des Service sind den oben erörterten ähnlich. Das Ferngerät justiert Feedback um einen vorbestimmten Grad, der der Art des angeforderten Service entspricht (Schritt 1004). In einer Implementierung ist der vorbestimmte Grad null für Sprachservices und für Datenservices ist es ein Grad, der der durchschnittlichen räumlichen Verarbeitungsverstärkung entspricht Als andere Möglichkeit ist der vorbestimmte Grad proportional zur Datentransferrate, um die Art des angeforderten Service zufriedenstellend zu unterstützen. Das heißt ein angeforderter Service, der eine hohe Datentransferrate verwenden sollte, führt zu einem Feedback zur Basisstation, das nicht die Verstärkung widerspiegelt, die die Bordeinheit für räumliche Verarbeitung bereitstellt. In diesem letzten Fall ist der vorbestimmte Grad begrenzt, sodass das Feedback kein Leistungsniveau anzeigt, das unter Betriebsparametern, Systemarchitektur oder der Norm eines speziellen Funksystems liegt. Als Reaktion auf das justierte Feedback senkt eine das Feedback empfangende Basisstation nicht die Sendeenergie, wenn sich das Leistungsniveau des Ferngeräts verbessert. Folglich profitiert das Ferngerät von der Leistung, die von der Bordeinheit für räumliche Verarbeitung gewonnen wurde.
Aus dem Obigen wird erkannt werden, dass die Erfindung, einschließlich der beschriebenen Verfahren und Logik, in digitaler elektronischer Schaltung oder in Computer-Hardware, Firmware, Software oder in Kombinationen davon implementiert werden kann. In einer Ausführungsform wird die Erfindung mindestens teilweise in digitaler elektronischer Schaltung, einschließlich, aber nicht auf anwendungsspezifische integrierte Schaltkreise ("ASIC") beschränkt, implementiert. Ebenso wird die Erfindung, in einer weiteren Ausführungsform, mindestens teilweise in digitaler elektronischer Schaltung, einschließlich, aber nicht auf „Field-Programmable Gated Arrays" ("FPGA") beschränkt, implementiert. Vorrichtungen der Erfindung können in einem Computerprogrammprodukt implementiert werden, das verständlich in einer maschinenlesbaren Speichereinrichtung zur Ausführung durch einen programmierbaren Prozessor eingebettet ist; und Verfahrensschritte der Erfindung können von einem programmierbaren Prozessor durchgeführt werden, der ein Programm von Anweisungen durchführt, um Funktionen der Erfindung durch Arbeiten mit Eingabedaten und Generieren von Ausgabe auszuführen. Die Erfindung kann vorteilhaft in einem oder mehreren Computerprogrammen implementiert werden, die auf einem programmierbaren System ausführbar sind, das mindestens einen programmierbaren Prozessor umfasst, der gekoppelt ist, Daten und Anweisungen von einem Datenspeichersystem, mindestens einem Eingabegerät und mindestens einem Ausgabegerät zu empfangen und Daten und Anweisungen an diese Einrichtungen zu senden. Jedes Computerprogramm kann in einer prozedurorientierten Programmiersprache hoher Ebene oder einer objektorientierten Programmiersprache oder in Assembler- oder Maschinensprache, falls erwünscht, implementiert werden; und jedenfalls kann die Sprache eine Kompiler- oder Interpretersprache sein. Geeignete Prozessoren umfassen, als Beispiel, sowohl Universal- als auch Spezialmikroprozessoren.
Die Erfindung wurde hinsichtlich spezieller Ausführungsformen beschrieben. Andere Ausführungsformen liegen innerhalb des Umfangs der folgenden Patentansprüche. Schritte der Erfindung können, beispielsweise, in einer anderen Reihenfolge durchgeführt werden und immer noch wünschenswerte Ergebnisse erzielen.

Claims

Ferngerät (100), umfassend: eine Mehrheit von Antennen (102a, 102b); räumliches an die Mehrheit von Antennen (102a, 102b) gekoppeltes Verarbeitungsmittel (106) zur Durchführung räumlicher Verarbeitung von Signalen, die von der Mehrheit der Antennen (102a, 102b) empfangen wurden, durch räumliches Kombinieren selektiv gewichteter Versionen von Signalen, die an den Antennen (102a, 102b) empfangen wurden; eine Mehrheit von Empfangswegen (104a, 104b), wobei jeder Weg zwischen einer Mehrheit von Antennen (102a, 102b) und dem räumlichen Verarbeitungsmittel (106) gekoppelt ist und Mittel zur Verarbeitung der empfangenen Signale umfasst, wobei die Empfangswege mehrfache Arten angeforderter Services unterstützt; Mittel zum Ermitteln einer Zahl der Empfangswege, um räumliche Verarbeitung zu ermöglichen, die mindestens teilweise auf der Art des angeforderten Service beruht; und Mittel zum selektiven Aktivieren und Deaktivieren von Empfangswegen, die mindestens teilweise auf der Art des angeforderten Service beruhen.
Ferngerät nach Anspruch 1, das weiter umfasst: Mittel zum Aktivieren und Deaktivieren des räumlichen Verarbeitungsmittels (106), was bewirkt, dass das Ferngerät in einem räumlichen Verarbeitungsmodus bzw. einem nichträumlichen Verarbeitungsmodus arbeitet.
Ferngerät nach Anspruch 1, wobei Antennen mindestens eines Subsets der Mehrheit von Antennen (102a, 102b) unterschiedliche Charakteristiken relativ zueinander aufweisen.
Ferngerät nach Anspruch 3, wobei die unterschiedlichen Antennencharakteristiken dadurch hervorgerufen werden, dass Antennen im Subset physikalisch relativ zueinander getrennt sind.
Ferngerät nach Anspruch 3, wobei die unterschiedlichen Antennencharakteristiken dadurch hervorgerufen werden, dass jeder der Subsets unterschiedliche Orientierungen aufweist.
Ferngerät nach Anspruch 5, wobei die unterschiedlichen Antennencharakteristiken dadurch hervorgerufen werden, dass jeder der Subsets im Wesentlichen orthogonale Orientierungen relativ zueinander aufweist.
Ferngerät nach Anspruch 3, wobei die unterschiedlichen Antennencharakteristiken dadurch hervorgerufen werden, dass jeder der Subsets eine unterschiedliche Materialzusammensetzung aufweist
Ferngerät nach Anspruch 3, wobei die unterschiedlichen Antennencharakteristiken dadurch hervorgerufen werden, dass jeder der Subsets unterschiedliche Formen aufweist.
Ferngerät nach Anspruch 1, wobei die Arten des angeforderten Service den Sprachservice und Datenservice umfassen.
Ferngerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Mittel zum selektiven Aktivieren und Deaktivieren der Empfangswege für räumliche Verarbeitung, Energieerhaltungsmittel (108) zum Ermitteln einer Anzahl der Mehrheit von Empfangswegen, zur Aktivierung räumlicher Verarbeitung, beruhend mindestens teilweise auf der Art des angeforderten Service und zum Aktivieren und Deaktivieren eines oder mehrerer der Mehrheit von Empfangswegen in Abhängigkeit von der ermittelten Anzahl umfasst, wobei das Energieerhaltungsmittel (108) Mittel zum Einschätzen eines Leistungsniveaus des Ferngeräts und Mittel zum Spezifizieren einer ersten Anzahl zu aktivierender Empfangswege, wenn die Art des angeforderten Service mit einer ersten Datenrate assoziiert ist und Mittel zum Spezifizieren einer zweiten Anzahl zu aktivierender Empfangswege, wenn die Art des angeforderten Service mit einer zweiten Datenrate assoziiert ist, die niedriger als die erste Datenrate ist, umfasst
Ferngerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Mehrheit der Antennen (102a, 102b) Diversity einschließt.
Ferngerät nach Anspruch 1, das weiter umfasst: Mittel zum Schätzen eines Leistungsniveaus des Ferngeräts und Mittel zum Spezifizieren einer ersten Anzahl von Empfangswegen, die zu aktivieren sind, wenn die Art des angeforderten Service mit einer ersten Datenrate assoziiert ist und Mittel zum Spezifizieren einer zweiten Anzahl von Empfangswegen, die zu aktivieren sind, wenn die Art des angeforderten Service mit einer zweiten Datenrate aussoziiert ist, die niedriger als die erste Datenrate ist.
Ferngerät nach Anspruch 12, wobei: Das Mittel zum selektiven Aktivieren und Deaktivieren von Zeit zu Zeit alle Empfangswege aktiviert; das Mittel zum Schätzen des Leistungsniveaus, Mittel zum Messen von Leistung umfasst, wenn alle der Empfangswege aktiviert sind; und das Mittel zum Ermitteln der Anzahl der zu aktivierenden Empfangswege Mittel zum Auswerten umfasst, ob durch Deaktivieren eines aktivierten Empfangswegs konservierte Energie einen Verlust im Leistungsniveau vom Deaktivieren des aktivierten Empfangswegs rechtfertigt.
Ferngerät nach Anspruch 12, wobei: Das Mittel zum Ermitteln der Anzahl der zu aktivierenden Empfangswege Mittel zum Ermitteln umfasst, ob das geschätzte Leistungsniveau einen ersten und zweiten eindeutigen Satz von Bedingungen erfüllt; und das Ferngerät einschließt: ein Mittel zum selektiven Aktivieren und Deaktivieren, das einen zusätzlichen Empfangsweg aktiviert, wenn das geschätzte Leistungsniveau den ersten Satz von Bedingungen erfüllt und einen aktivierten Empfangsweg deaktiviert, wenn das geschätzte Leistungsniveau den zweiten Satz von Bedingungen erfüllt.
Ferngerät nach Anspruch 12, wobei: das Mittel zum Ermitteln der Anzahl der zu aktivierenden Empfangswege Mittel zum Ermitteln umfasst, ob das geschätzte Leistungsniveau geringer als ein erstes Schwellwertleistungsniveau ist; und das Ferngerät einschließt ein Mittel zum selektiven Aktivieren und Deaktivieren, das einen zusätzlichen Empfangsweg aktiviert, wenn das geschätzte Leistungsniveau geringer als das erste Schwellwertleistungsniveau ist und einen aktivierten Empfangsweg deaktiviert, wenn das geschätzte Leistungsniveau nicht geringer als das erste Schwellwertleistungsniveau ist
Ferngerät nach Anspruch 15, wobei: Das Mittel zum Schätzen des Leistungsniveaus weiter ermittelt, ob das geschätzte Leistungsniveau geringer als ein zweites Schwellwertleistungsniveau ist, das geringer als das erste Schwellwertleistungsniveau ist
Ferngerät nach Anspruch 1, wobei des Aktivieren eines Empfangswegs das Bereitstellen von Energie zum Empfangsweg umfasst und wobei das Deaktivieren eines Empfangswegs einschließt, dem Empfangsweg keine Energie bereitzustellen.
Verfahren zur Energieerhaltung eines Ferngeräts (100), wobei das Ferngerät (100) eine Mehrheit von Antennen (102a, 102b) umfasst, die mit den Empfangswegen (104a, 104b) assoziiert sind, wobei die Empfangswege mehrfache Arten der angeforderten Services und das räumliche Verarbeitungsmittel (106) unterstützen, wobei des Verfahren umfasst: Durchführen räumlicher Verarbeitung von Signalen, die von der Mehrheit der Antennen (102a, 102b) empfangen wurden, durch räumliches Kombinieren selektiv gewichteter Versionen von Signalen, die an den Antennen (102a, 102b) empfangen wurden; Ermitteln einer Anzahl der für räumliche Verarbeitung zu aktivierenden Empfangswege, die mindestens teilweise auf der Art des angeforderten Service beruhen; und selektives Aktivieren und Deaktivieren von Empfangswegen, die mindestens teilweise auf der Art des angeforderten Service beruhen.
Verfahren nach Anspruch 18, des weiter umfasst: Aktivieren und Deaktivieren des räumlichen Verarbeitungsmittels (106), was bewirkt, dass das Ferngerät in einem räumlichen Verarbeitungsmodus bzw. einem nichträumlichen Verarbeitungsmodus arbeitet
Verfahren nach Anspruch 18, wobei die Arten des angeforderten Service den Sprachservice und Datenservice umfassen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 18 bis 20, weiter umfassend: Ermitteln einer Anzahl der Mehrheit der Empfangswege zum Aktivieren räumlicher Verarbeitung, die mindestens teilweise auf der Art des angeforderten Service beruhen und zum Aktivieren und Deaktivieren eines oder mehrerer der Mehrheit von Empfangswegen in Abhängigkeit von der ermittelten Anzahl, Schätzen eines Leistungsniveaus des Ferngeräts und Spezifizieren einer ersten Anzahl zu aktivierender Empfangswege, wenn die Art des angeforderten Service mit einer ersten Datenrate assoziiert ist und Spezifizieren einer zweiten Anzahl zu aktivierender Empfangswege, wenn die Art des angeforderten Service mit einer zweiten Datenrate, die niedriger als die erste Datenrate ist, assoziiert ist.
Verfahren nach Anspruch 18, das weiter umfasst: Schätzen eines Leistungsniveaus des Ferngeräts; Spezifizieren einer ersten Anzahl zu aktivierender Empfangswege, wenn die Art des angeforderten Service mit einer ersten Datenrate assoziiert ist und Spezifizieren einer zweiten Anzahl zu aktivierender Empfangswege, wenn die Art des angeforderten Service mit einer zweiten Datenrate, die niedriger als die erste Datenrate ist, assoziiert ist.
Verfahren nach Anspruch 22, das weiter umfasst: selektives Aktivieren und Deaktivieren von Zeit zu Zeit aktiviert alle Empfangswege; Messen der Leistung, wenn alle der Empfangswege aktiviert sind; und Auswerten, ob die durch Deaktivieren eines aktivierten Empfangswegs konservierte Energie einen Verlust an Leistungsniveau vom Deaktivieren des aktivierten Empfangswegs rechtfertigt.
Verfahren nach Anspruch 22, das weiter umfasst: Ermitteln, ob das geschätzte Leistungsniveau einen ersten und zweiten eindeutigen Satz von Bedingungen erfüllt; Aktivieren eines zusätzlichen Empfangswegs, wenn das geschätzte Leistungsniveau den ersten Satz von Bedingungen erfüllt und Deaktivieren eines aktivierten Empfangswegs, wenn das geschätzte Leistungsniveau den zweiten Satz von Bedingungen erfüllt.
Verfahren nach Anspruch 22, das weiter umfasst: Ermitteln, ob das geschätzte Leistungsniveau geringer als ein erstes Schwellwertleistungsniveau ist; und Aktivieren eines zusätzlichen Empfangswegs, wenn das geschätzte Leistungsniveau geringer als das erste Schwellwertleistungsniveau ist und Deaktivieren eines aktivierten Empfangswegs, wenn das geschützte Leistungsniveau nicht geringer als das erste Schwellwertleistungsniveau ist.
Ferngerät nach Anspruch 18, das weiter umfasst: Ermitteln, ob das geschätzte Leistungsniveau geringer als ein zweites Schwellwertleistungsniveau ist, das geringer als das erste Schwellwertleistungsniveau ist
Verfahren nach Anspruch 18, wobei das Aktivieren eines Empfangswegs das Bereitstellen von Energie zum Empfangsweg umfasst und wobei das Deaktivieren eines Empfangswegs einschließt, dem Empfangsweg keine Energie bereitzustellen.
Verfahren nach Anspruch 18, das weiter umfasst: Ermitteln der Leistung des Ferngeräts (100), wobei das Ferngerät angepasst wird, mehrfache Arten des angeforderten Service zu unterstützen; und aufgrund der ermittelten Leistung, selektiv eine Energiemenge zu ändern, die die räumliche Verarbeitungsvorrichtung verbraucht einschließlich selektives Aktivieren und Deaktivieren eines oder mehrerer Empfangswege, wobei eine erste Anzahl von Empfangswegen aktiviert wird, wenn die Art von Service mit einer ersten Datenrate assoziiert ist und eine zweite Anzahl von Empfangswegen aktiviert wird, wenn die Art von Service mit einer zweiten Datenrate assoziiert ist, die niedriger als die erste Datenrate ist
Verfahren nach Anspruch 18, wobei die Mehrheit von Antennen (102a, 102b) Diversity aufweist.
Verfahren nach Anspruch 28, wobei das Ermitteln von Leistung umfasst: periodisches Veranlassen, dass das Ferngerät in einem nichträumlichen Verarbeitungsmodus arbeitet; und Messen eines Leistungsniveaus des Ferngeräts, während das Ferngerät in einem nichträumlichen Verarbeitungsmodus arbeitet.
Verfahren nach Anspruch 18, das weiter umfasst: Ermitteln, ob das geschützte Leistungsniveau einen ersten Satz von Bedingungen erfüllt und, ob das geschätzte Leistungsniveau einen zweiten Satz von Bedingungen erfüllt, wobei das selektive Aktivieren und Deaktivieren eines oder mehrerer Empfangswege das Aktivieren eines zusätzlichen Empfangswegs, wenn das geschätzte Niveau der Leistung den ersten Satz von Bedingungen erfüllt und das Deaktivieren eines aktivierten Empfangswegs umfasst, wenn das geschätzte Leistungsniveau den zweiten Satz von Bedingungen erfüllt.
Verfahren nach Anspruch 31, wobei: der erste Satz von Bedingungen eine Bedingung einschließt, dass das geschätzte Leistungsniveau geringer ist als ein erstes Schwellwertleistungsniveau; und der zweite Satz von Bedingungen eine Bedingung einschließt, dass das geschätzte Leistungsniveau nicht geringer als das erste Schwellwertleistungsniveau ist.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei die Operationen der räumlichen Verarbeitungseinheit eines ersten und einen zweiten Betriebsmodus umfassen, wobei der erste Betriebsmodus weniger Energie verbraucht als der zweite Betriebsmodus, und wobei das selektive Verändern der Energiemenge, die die räumliche Verarbeitungsvorrichtung verbraucht, den folgenden Schritt umfasst: selektives Veranlassen, dass die räumliche Verarbeitungseinheit zwischen dem ersten und zweiten Betriebsmodus schaltet.