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1、(10)申请公布号 CN 103039015 A (43)申请公布日 2013.04.10 CN 103039015 A *CN103039015A* (21)申请号 201180033775.3 (22)申请日 2011.03.30 61/368,490 2010.07.28 US H04B 7/04(2006.01) H04W 88/08(2006.01) (71)申请人 艾尔加因公司 地址 美国加利福尼亚 (72)发明人 杨小平 P维苏里 (74)专利代理机构 中国国际贸易促进委员会专 利商标事务所 11038 代理人 李向英 (54) 发明名称 多路径无线电系统 (57) 摘要 呈现了。
2、具有天线信号合并器的 MIMO 无线电 装置的系统和方法。在一个实施例中介绍了在多 路径环境中使用的 （MIMO） 无线电系统。所述系统 包括多个天线子系统， 每个子系统包括两个或更 多天线以及被配置为把经由所述两个或更多天线 接收的信号按比例合并的合并器。所述系统进一 步包括用于所述多个天线子系统的每一个的无线 电装置， 被配置为解调所合并的信号， 以及 MIMO 处理器， 被配置为从所解调的信号产生单一数据 流。 (30)优先权数据 (85)PCT申请进入国家阶段日 2013.01.08 (86)PCT申请的申请数据 PCT/US2011/030580 2011.03.30 (87)PCT。
3、申请的公布数据 WO2012/015493 EN 2012.02.02 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 10 页 附图 5 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说明书 10 页 附图 5 页 1/2 页 2 1. 一种在多路径环境中使用的多入多出 (MIMO) 无线电系统， 所述系统包括 ： 多个天线子系统， 每个子系统包括， 两个或更多天线 ； 以及 合并器， 被配置为把经由所述两个或更多天线接收的信号按比例合并 ； 用于所述多个天线子系统的每一个的无线电装置， 被配置为解调所合并的信号 ； 以及 MIMO 处理器， 被配置。
4、为从所解调的信号产生单一数据流。 2. 根据权利要求 1 的 MIMO 无线电系统， 其中， 所述比例包括固定比例。 3. 根据权利要求 2 的 MIMO 无线电系统， 其中， 所述固定比例包括经由所述两个或更多 天线接收的信号的相等百分比。 4. 根据权利要求 2 的 MIMO 无线电系统， 其中， 所述两个或更多天线在其间具有固定的 相位偏移。 5. 根据权利要求 1 的 MIMO 无线电系统， 进一步包括被配置为容纳所述多个天线子系 统、 所述无线电装置和所述 MIMO 处理器的外壳， 其中， 每个天线子系统的所述两个或更多 天线位于所述外壳的相对面上。 6. 根据权利要求 1 的 MI。
5、MO 无线电系统， 其中， 所述两个或更多天线以预定波长的至少 八分之一分开。 7. 一种在多路径环境中使用的多入多出 (MIMO) 无线电系统， 所述系统包括 ： 多个天线子系统， 每个子系统包括， 两个或更多天线 ； 控制器， 用于改变经由所述两个或更多天线之一接收的信号的增益 ； 合并器， 被配置为把经由所述两个或更多天线接收的信号按比例合并 ； 用于所述多个天线子系统的每一个的无线电装置， 被配置为解调所合并的信号 ； MIMO 处理器， 被配置为从所解调的信号产生单一数据流 ； 以及 处理器， 被配置为， 根据来自所述 MIMO 处理器的处理后信号确定质量度量 ； 以及 至少部分地根。
6、据所述质量度量修改所述比例。 8. 根据权利要求 7 的 MIMO 无线电系统， 其中， 修改所述比例包括经由所述控制器改变 经由所述两个或更多天线所述之一接收的信号的增益。 9. 根据权利要求 7 的 MIMO 无线电系统， 其中， 所述处理器进一步被配置为确定所述质 量度量是否越过阈值以及至少部分地根据所述确定修改所述比例。 10.根据权利要求7的MIMO无线电系统， 其中， 所述处理器被配置为周期地修改所述比 例以及所述周期是一秒钟的数量级。 11.根据权利要求7的MIMO无线电系统， 其中， 所述处理器被配置为把所述质量度量和 所述比例存储在与接收信号的特定无线设备相关联的矩阵中。 1。
7、2.根据权利要求7的MIMO无线电系统， 其中， 所述控制器进一步被配置为响应控制信 号， 改变所述一个天线的相位和频率特征。 13.一种操作在多路径环境中使用的多入多出(MIMO)无线电系统的方法， 所述MIMO无 线电系统包括连接到第一合并器的第一组天线， 所述第一合并器连接到第一无线电装置 ； 连接到第二合并器的第二组天线， 所述第二合并器连接到第二无线电装置 ； 以及 MIMO 处理 权 利 要 求 书 CN 103039015 A 2 2/2 页 3 器， 用于处理来自所述第一和第二无线电装置的信号， 所述方法包括 ： 经由所述第一组天线接收信号 ； 使用第一比例把来自所述第一组天线。
8、的信号合并为第一合并的信号 ； 解调所述第一合并的信号 ； 经由所述第二组天线接收信号 ； 使用第二比例把来自所述第二组天线的信号合并为第二合并的信号 ； 解调所述第二合并的信号 ； 以及 把所解调的信号处理为单一数据流。 14. 根据权利要求 14 的方法， 其中， 所述第一和第二比例是固定的。 15. 根据权利要求 14 的方法， 进一步包括根据所述单一数据流确定质量度量以及根据 所述质量度量改变所述第一和第二比例。 权 利 要 求 书 CN 103039015 A 3 1/10 页 4 多路径无线电系统 技术领域 0001 本发明一般地涉及在多路径环境中使用的无线电系统以及涉及 MIMO。
9、 天线系统。 背景技术 0002 无线通信系统能够促进固定的或可变的网络基础设施中多个顾客或站点之间的 双向通信。这些无线通信系统提供这些站点与其相应基站或接入点之间的通信通道， 以便 使站点的单位终端用户与固定的网络基础设施 （通常为有线系统） 连接。对于某些类型的无 线通信系统已经采用和提出了若干标准。例如， IEEE 802.11 标准定义了无线通信系统的 某些操作方面， 正如所提出的 IEEE 802.16 标准所定义。 发明内容 0003 在多路径环境中， 比如室内， 根据接收机和 / 或发射机的位置， 无线电系统的性能 特征可能引人注目地变化。本文介绍的系统和方法减少了多路径环境中。
10、所述接收机和 / 或 发射机的性能下降。 0004 在一个实施例中提供了在多路径环境中使用的多入多出 （MIMO） 无线电系统。所 述系统包括多个天线子系统。 每个子系统包括两个或更多天线以及被配置为把经由所述两 个或更多天线接收的信号按比例合并的合并器。 所述系统也包括用于所述多个天线子系统 的每一个的无线电装置， 被配置为解调所合并的信号， 以及 MIMO 处理器， 被配置为从所解 调的信号产生单一数据流。 0005 在另一个实施例中提供了在多路径环境中使用的多入多出 （MIMO） 无线电系统。 所述系统包括多个天线子系统。每个子系统包括两个或更多天线、 改变经由所述两个或更 多天线之一接。
11、收的信号的增益的控制器以及被配置为把经由所述两个或更多天线接收的 信号按比例合并的合并器。 所述系统进一步包括用于所述多个天线子系统的每一个的无线 电装置， 被配置为解调所合并的信号， MIMO 处理器， 被配置为从所解调的信号产生单一数据 流， 以及处理器。所述处理器被配置为根据来自所述 MIMO 处理器的处理后信号确定质量度 量以及至少部分地根据所述质量度量修改所述比例。 0006 在另一个实施例中提供了操作在多路径环境中使用的多入多出 （MIMO） 无线电系 统的方法。所述 MIMO 无线电系统包括第一组天线， 连接到第一合并器， 该第一合并器连接 到第一无线电装置 ； 第二组天线， 连。
12、接到第二合并器， 该第二合并器连接到第二无线电装 置 ； 以及 MIMO 处理器， 用于处理来自所述第一和第二无线电装置的信号。所述方法包括经 由所述第一组天线接收信号， 使用第一比例把来自所述第一组天线的信号合并为第一合并 的信号， 解调所述第一合并的信号， 经由所述第二组天线接收信号， 使用第二比例把来自所 述第二组天线的信号合并为第二合并的信号， 解调所述第二合并的信号， 以及把所解调的 信号处理为单一数据流。 附图说明 说 明 书 CN 103039015 A 4 2/10 页 5 0007 本发明的若干方面、 优点和细节， 既包括其结构也包括其操作， 都可以通过研究附 图部分地收集，。
13、 其中相同的附图标记是指相同的部件。 这些附图不一定按比例， 但是强调重 于展示本发明的原理。 0008 图 1 是无线网络的功能框图 ； 0009 图 2 是无线通信设备实例的功能框图 ； 0010 图 3 是无线通信设备实施例的功能框图 ； 0011 图 4 是图 3 中天线系统的天线子系统实施例的功能框图 ； 0012 图 5 是图 3 中天线系统的天线子系统实施例的功能框图。 具体实施方式 0013 本文公开的某些实施例提供了 MIMO 无线电系统中信号合并器的方法和系统。阅 读本说明书后， 如何在多个替代实施例和替代应用中实施本发明将变得显而易见。 不过， 尽 管本文将介绍本发明的多。
14、个实施例， 但是应当理解， 这些实施例仅仅作为举例呈现， 而不是 限制。因此， 多个替代实施例的这种详细说明不应当解释为限制本发明在附带的权利要求 中所阐述的范围或广度。 0014 图 1 是无线网络的框图。该网络包括无线接入点 （AP） 110。无线接入点可以是例 如无线路由器、 蜂窝电话基站或其他类型的无线通信设备。接入点 110 典型情况下与回程 连接通信。例如， 它可以与数字用户线路 （DSL） 通信。接入点可以包括多于一个无线发射 机和多于一个无线接收机。一般来说， 接入点具有与多于一个其他设备通信的能力。接入 点 110 可以采用全方位天线、 定向天线或者可配置的天线系统比如方向灵。
15、活的天线。 0015 在一个实施例中， 接入点 110 包括可配置的天线系统， 可以选择地将其配置为创 建不同的天线增益模式 （天线模式） 和 / 或极化。例如， 可配置的天线系统可以包括若干天 线， 能够将这些天线配置为对于接入点的无线电发射机和接收机的每一个具有离散数量的 天线模式。作为替代， 可配置的天线系统能够被配置为以不同的极化方向发射和 / 或接收。 在一个实施例中， 可配置的天线系统对于接入点的无线电发射机和接收机的每一个能够被 配置为具有离散数量的天线模式以及不同的极化方向。 天线配置可以包括天线增益模式和 极化。 在一个实施例中， 可配置的天线系统包括一个或多个定向天线系统，。
16、 其允许接入点对 无线电发射机和接收机的每一个以多于一个方向或模式定向或操纵天线系统的增益 （对于 发射和接收双方） 。这样的类型的天线系统有时被称为方向灵活的天线。作为替代， 接入点 可以包括与单定向天线系统通信的单无线电收发机。 0016 无线网络还包括相关联的客户机或站点 （STA） 120A-D。为了易于说明图 1 仅仅描 绘了四个站点。不过， 可以使用更多或更少的站点。站点 120A-D 的每一个包括一个或多个 天线， 经由通信链接125a-d， 与接入点110之间发射或接收无线信号。 尽管每个通信链接都 被描绘为单线， 但是应当理解， 这些链接能够包括多个信号通道、 多个频率， 并。
17、且能够使用 多个无线电装置实施。站点 120A-D 可以采用全方位天线、 方向电线或可配置的天线系统比 如方向灵活的天线。本文介绍的系统和方法可以应用到接入点 110 和站点 120A-D。 0017 本文介绍的系统和方法可以应用到在任何一个时段期间， 接入点 110 能够或者发 送无线信号或者接收无线信号的系统。 不过， 所述系统和方法也能够应用到允许接入点110 和 / 或站点 120A-D 同时发送和接收无线信号的系统。例如， 本文介绍的系统和方法能够 说 明 书 CN 103039015 A 5 3/10 页 6 应用到具有多个同时发送和接收路径的系统。例如， 所述系统和方法能够应用到。
18、 MIMO（多 入多出） 系统。MIMO 系统使用组合信号的多路传输和其他技术增加无线带宽和范围。在一 个实施例中， MIMO 系统在两个或多个天线上将信息发出， 并且也经由多个天线接收该信息。 MIMO 系统使用附加通路发射更多的信息， 然后在接收端将该信号重新组合。 0018 图 2 是无线通信设备 200 的实例功能框图， 它能够被用作接入点 （图 1 中的 110） 和 / 或站点 （图 1 中的 120A-D） 。例如， 无线设备可以是无线路由器、 固定的或移动的接入 点、 客户机或站点设备或者其他类型的无线通信设备。通信设备 200 包括可配置的天线系 统 202， 它与无线电系统。
19、 204 通信。控制线 206 可通信地将天线系统连接到无线电系统， 以 提供用于控制信号的路径。发射和接收线 208 连接天线系统和无线电系统， 用于到达和来 自其他无线设备的发射的和接收的信号的传输。 0019 可配置的天线系统 202 可以选择地被配置为创建不同的天线配置， 包括增益模式 和 / 或极化。例如， 可配置的天线系统可以包括若干天线， 这些天线能够被配置为具有离散 数量的天线模式。在一个实施例中， 可配置的天线系统 202 包括一个或多个定向天线， 它们 允许该天线系统以多于一个方向或模式， 管理或操纵天线系统的增益 （对于发射和接收双 方） 。作为替代， 天线系统 202 。
20、可以是多个可切换的全方位天线， 能够选择地连接到无线电 系统 204 的发射和接收连接线路 208。 0020 无线电系统 204 包括无线电发射机 / 接收机 210， 它与无线电控制器 212 通信。本 文介绍的无线电发射机 / 接收机 210 和无线电控制器 212 的功能和系统也统称为无线电子 系统 222。无线电装置产生由天线系统 202 发射的无线电信号并从天线系统 202 接收无线 电信号。在一个实施例中， 无线电系统 204 将接收的无线电信号转换为被传送到无线电控 制器 212 的数字信号。 0021 无线电控制器 212 可以实现无线电系统的某些或全部的媒体存取控制 （MA。
21、C） 功 能。一般来说， MAC 功能用于在向和从通信设备传输时分配一个或多个物理信道上的可用 带宽。MAC 功能可以在各种服务之间分配可用带宽， 取决于由其服务质量 （QoS） 需求所释加 的优先级和规则。此外， MAC 功能用于在更高层比如 TCP/IP 与物理层比如物理信道之间传 输数据。不过， 本文介绍的若干功能与特定功能块的相关联仅仅是为了易于说明。各种功 能可以在若干块当中移动、 横跨若干块共享并以多种方式分组。 0022 中央处理单元 （CPU） 214 与无线电控制器 212 通信。CPU 214 可以与无线电控制 器共享某些 MAC 功能。此外， CPU 214 执行更高级别。
22、的功能， 一般指数据通信量控制并由数 据通信量控制模块 215 表示。数据通信量控制可以包括例如与回程连接比如 DSL 连接上数 据通信量相关联的路由， 以及 / 或者 TCP/IP 路由。 0023 在一个实施例中， CPU 或处理器 214 在多个配置中为具有第一可配置天线系统的 多个无线电装置的第一个确定无线通信设备与多个站点之间连接的多个发射和接收信号 的质量度量。 该处理器在多个配置中为具有第二可配置天线系统的所述多个无线电装置的 第二个确定无线通信设备与所述多个站点之间连接的多个发射和接收信号的质量度量。 该 处理器确定了连接矩阵， 该连接矩阵包括所述第一和第二无线电装置的发射和接。
23、收信号质 量度量以及所述第一和第二可配置天线的多个配置。存储器 216 存储着连接矩阵。天线控 制模块 221 根据连接矩阵为第一和第二天线配置选择天线配置。 0024 在一个实施例中， 数据通信量控制模块 215 控制到第一和第二无线电装置的数据 说 明 书 CN 103039015 A 6 4/10 页 7 流， 使其对某站点发送和接收独立数据流。在另一个实施例中， 数据通信量控制模块 215 控 制到第一和第二无线电装置的数据流， 使其向某站点发送相同的数据流。在再一个实施例 中， 数据通信量模块 215 控制数据通信量流， 使第一无线电装置能够向第一站点发送第一 数据流， 而第二无线电。
24、装置同时向第二站点发送第二数据流。 在又一个实施例中， 数据通信 量控制模块 215 控制数据流， 使第一无线电装置能够向第一站点发送数据， 而第二无线电 装置接收第一站点的数据。 0025 无线电控制器 212 和 CPU 214 都能够存取公共或共享存储器 216。这就允许 CPU 与无线电控制器之间数据包的高效传输。 0026 在一个实施例中， 天线系统 202 的控制与无线设备的操作集成， 包括 MAC 功能和 QoS（如果提供） 。不过， 可配置天线系统的优点和益处可以被合并到无线设备中， 而与这样 的系统集成非常少。在一个实施例中， 无线电卡 （图 2 中虚线方框 220 中的元件。
25、） 除了将其 连接到可配置天线系统而不是全方位天线以外未被修改。天线控制模块 221 能够包括在 CPU 214 中。天线控制模块 221 确定所期望的天线配置并产生要发送到天线系统 202 的控 制信号。天线系统响应该控制信号， 改变到所期望的配置。在一个实施例中， 为天线控制模 块 221 提供了每个收到信号的信号质量度量， 或者具有对每个收到信号的信号质量度量的 访问权限。能够从无线电装置 210 或无线电控制器 212 提供信号质量度量。正如以下进一 步介绍， 信号质量度量可以由另一个设备测量或确定并传送到设备200。 信号质量度量可以 用于确定或选择天线的配置， 正如以下更全面地解释。
26、。 0027 天线控制模块 221 配备了与天线系统 202 的直接或间接通信， 例如经由控制线 206。在一个实施例中， 天线控制模块在系统的 MAC 层之上运行。来自天线控制模块 221 的 控制信号能够从 CPU 直接发送到天线系统 202， 也能够经由无线电系统 204 的其他元件发 送， 比如无线电控制器 212 或无线电装置 210。作为替代， 天线控制模块 221 能够驻留在无 线电控制器 212 或无线电装置 210 上。以下将介绍天线控制模块的一个实施例的运行。 0028 在图 2 的各种功能块内能够实施本文介绍的方法。此外， 能够将这些方法或功能 分解到由多个块所执行的组件。
27、或模块中。在一个实施例中， 在图 2 中虚线方框 220 内的元 件是无线电卡 （例如， WLAN PCI 卡） ， 由 PCI（外围组件互连） 总线连接到处理器。 0029 图 3 是无线通信设备实施例 300 的功能框图。例如， 无线设备可以是无线路由器、 站点或客户机设备比如设备 120A-D、 固定或移动接入点比如设备 110 或者其他类型的无线 通信设备。无线通信设备 300 是图 2 中设备 200 的一个实施例， 相似的附图标记表示相似 的组件。无线设备 300 实施 MIMO（多入多出） 技术。在一个实施例中， 通信设备 300 包括 天线系统 302， 它与无线电系统 304。
28、 通信。天线系统将连同图 4 进一步介绍。尽管描绘了三 个天线子系统 303a-n， 但是可以使用更多或更少的这样的天线子系统。多个控制线 306a-n 将天线系统 302 通信地连接到无线电系统 304， 以提供控制信号的通路， 用于控制天线子系 统 303a-n。虽然对每个天线子系统显示了单一控制， 但是应当认识到对每个天线子系统可 以使用多个控制线。 0030 多个发射和接收线 308a-n 将天线系统与无线电系统连接， 以便传送发射和接收 的无线电信号。 尽管描绘的发射和接收线的数量和控制线的数量与描绘的天线子系统的数 量对应， 但是未必如此。 可以使用更多或更少的这样的线， 因为多路。
29、传输和切换技术能够实 现。在一个实施例中， 天线系统包括控制器 324， 它接收这些控制信号以及这些发射和接收 说 明 书 CN 103039015 A 7 5/10 页 8 信号。控制器能够将信号路由到适宜的天线子系统和无线电装置。本文使用术语 “线” 是 为了标识通信路径而未必表示物理连接。 0031 无线电系统 304 包括无线电子系统 322。无线电子系统 322 包括多个无线电发射 机 / 接收机 （无线电装置） 310a-n 和 MIMO 信号处理模块 （信号处理模块） 312。多个无线电 装置 310a-n 与 MIMO 信号处理模块通信。无线电装置产生由天线系统 302 发射的。
30、无线电信 号并接收来自该天线系统的无线电信号。在一个实施例中， 每个天线子系统 303a-n 都被连 接到单个对应的无线电装置310a-n。 尽管每个无线电装置都被描绘为由发射和接收线与对 应的天线元件通信， 但是可以使用更多或更少这样的线。此外， 在一个实施例中， 若干无线 电装置通过多路传输或切换能够受控地连接到若干天线子系统的多个。 0032 信号处理模块312执行MIMO处理。 MIMO处理包括在两个或更多天线上的两个或更 多无线电信道上将信息发出以及经由多个无线电信道以及天线接收信息的处理。 信号处理 模块 312 能够将经由多个天线子系统接收的信息组合到单一数据流中。信号处理模块 。
31、312 可以实现无线电系统的某些或全部的媒体存取控制 （MAC） 功能， 并且控制这些无线电装置 的运行使其用作 MIMO 系统。 0033 中央处理单元 （CPU） 314 或处理器与信号处理模块 312 通信。CPU 314 可以与信 号处理模块 312 共享某些 MAC 功能。此外， CPU 可以包括数据通信量控制模块 315， 它执行 能够包括例如与回程连接比如 DSL 连接上数据通信量相关联的路由以及 / 或者 TCP/IP 路 由的数据通信量控制。 0034 在一个实施例中， 为天线控制模块 321 提供通信链接上每个收到信号和 / 或发射 信号的信号质量度量， 或者具有对信号质量。
32、度量的访问权限。能够从 MIMO 信号处理模块 312 提供信号质量度量。MIMO 信号处理模块有能力先考虑 MIMO 处理， 再提供无线通信设 备 300 与另一个设备比如站点之间的通信链接的信号质量度量。例如， 对于每个通信链接， MIMO 信号处理模块 112 能够从一项或多项 MIMO 技术中选择， 比如接收多样性、 最大比值合 并、 空间多路传输等。从信号处理模块接收的信号质量度量， 例如数据吞吐量或误码率， 能 够根据所使用的 MIMO 技术而改变。信号质量度量， 比如接收的信号强度， 也能够从一个或 多个无线电装置 310a-n 提供。典型情况下， 无线电装置将不考虑 MIMO 。
33、技术， 比如空间多路 传输。天线控制器 321 使用该信息产生经由控制线 106a-n 传送的对天线子系统的控制信 号。作为替代， 无线电系统 304 的其他元件也能够产生控制信号。 0035 在一个实施例中， 正如以上叙述， 由无线电装置 310a-n 收到和 / 或发射的信号在 MIMO信号处理器312中或由控制器324合并， 例如通过最大比值合并。 例如， 当条件不允许 在每个无线电装置上接收 （或发射） 不同数据时， 由每个无线电装置发射 （或接收） 相同的数 据。不是从无线电装置之一选择信号， MIMO 信号处理器 312 和 / 或控制器 324 能够以加权 的方式合并某些或全部接。
34、收的信号。在某些情况下， 分配到一个无线电装置中信号的权重 可以是零。 0036 在图 3 的几个功能块内能够实施所介绍的方法， 例如， 在 MIMO 信号处理模块 312 或 CPU 314 中。此外， 能够将这些方法或功能分解到由图 3 中描绘的多个块所执行的组件 或模块中。在一个实施例中， 图 3 中由 320 表明的元件被实施为无线电卡 （例如， MIMO WLAN PCI 卡） ， 由 PCI（外围组件互连） 总线连接到处理器。 0037 在一个实施例中， 在通信设备 300 中实施了多个控制层或反馈环路以增强该设备 说 明 书 CN 103039015 A 8 6/10 页 9 的。
35、性能。在一个实例中， 自动增益控制 （AGC） 由无线电系统 304 实施以便改进通信质量。一 般来说， AGC 由无线电系统 304 实施， 其方式使得对通信的调整以微秒的数量级进行。 0038 在另一个实例中， 基于 MIMO 信道估计的反馈环路由无线电系统 304 实施。确切地 说， MIMO 信道估计是基于在图 1 的网络中发射和接收的校准数据包。一般来说， 由无线电 系统 304 根据这样的信道估计所进行的调整发生的速率低于根据 AGC 进行的调整。该差异 可以是幅度等级或更高。 0039 在另一个实例中， 速率设置反馈环路由无线电系统 304 实施。例如， 根据诸如数据 包丢失、 。
36、误码率的度量或其他质量度量， 无线电系统 304 可以调整编码模式或其他速率影 响变量， 以确保数据速率与接收品质之间的适当平衡。 一般来说， 根据速率设置反馈环路进 行的调整以毫秒的数量级发生。 0040 正如指出， 以上介绍的每个反馈环路、 AGC、 MIMO 信道估计以及速率设置， 导致以显 著不同的时间差的调整， 即以秒为大小的数量级。优选情况下， 这允许多变的方式反馈控 制， 其中不同的控制机制彼此不直接干扰。 在一个实施例中， 正如本文介绍， 无线电系统304 实施附加的合并反馈控制环路。以下关于图 4 和图 5 介绍这个附加的反馈控制环路。一 般来说， 这个附加的反馈控制环路基于。
37、对应于单个无线电装置的多个天线所接收的合并信 号。虽然本文也介绍了使用固定无线电装置对收到信号进行合并的优点， 但是通过选择地 改变对信号合并的方式提供了其他优点。 在一个实施例中， 这些调整按秒的数量级进行。 因 此， 优选情况下， 无线电系统 304 实施了具有不同调整时间幅度数量级的附加反馈环路。应 当认识到， 这些反馈环路的每一个都可以实施为无线电系统 304 中的模块， 比如在 CPU 314 中。 0041 图 4 是图 3 中天线系统 302 的天线子系统 303a-n 实施例的功能框图。每个天线 子系统包括第一天线 402 和第二天线 404。第二天线 404 被连接到受控的移。
38、相器 406。在 一个实施例中， 移相器 406 是在模拟域中运行的模拟组件。图 3 的控制线 306a-n 被连接到 并控制着受控移相器 406a-n 的每一个。尽管为每个天线子系统描绘了两个天线， 但是在其 他实施例中使用了多于两个天线。在这些实施例之一中， 每个补充天线包括相关联的控制 移相器。此外， 也能够控制每个天线的振幅和频率特征， 比如电容量能够是可调整的。受控 移相器 406a-n 的每一个和第一天线 402a-n 的每一个都被连接到其各自的合并器 408a-n。 在一个实施例中， 合并器 408 是在模拟域中运行的模拟组件。图 3 的发射和接收线 308a-n 都与其各自合并。
39、器 408a-n 的每一个通信。 0042 在一个实施例中， 例如， 合并来自第一天线和第二天线的两个信号导致大约三 dB 的功率损失加上合并器自身的损失。 移相器被控制以避免来自第一和第二天线的两个信号 在合并时抵消。 在一个实施例中， 每一个无线电装置的第一和第二天线在物理上彼此分开， 并且如果无线通信设备的物理约束允许的话也与其他无线电装置的天线分开。 由于第一和 第二天线的不同位置， 每个天线能够收到同一发射信号的不同本征模式。使用移相器避免 了抵消， 来自两个天线的本征模式在合并器中合并。这未必产生更强的信号。不过， 由于增 加了被合并的本征模式的数量所以能够改进吞吐量， 即使合成信。
40、号更弱。 0043 在一个实施例中， 所有的天线都是全方位天线。作为替代， 每个天线都是定向天 线， 聚焦或指向与其他天线不同的方向或区域。一般来说， 对于每个无线电装置， 每个天线 都暴露于不同的空间模式。这些暴露可以通过天线的距离模式 （天线的分离） 以及 / 或者天 说 明 书 CN 103039015 A 9 7/10 页 10 线的极化而不同。 0044 某些实施例包括天线的多样性， 其中该系统受益的方式为包括具有不同增益模式 的天线， 不像典型情况下包括具有共同增益模式的一致天线元件的阵列的常规系统。 例如， 在某些实施例中， 天线子系统 303 可以包括一种天线类型的第一天线 4。
41、02 和第二种天线类 型的第二天线404。 例如， 根据某些实施例， 每个天线子系统303a-n都可以包括若干天线类 型的同一组合， 而在其他实施例中， 每个天线子系统 303a-n 都可以包括若干天线类型的不 同组合。 0045 在天线子系统 303 中可以采用多种类型的天线， 包括全方位天线、 定向天线或可 配置的天线系统， 比如方向灵活的天线。 在一个实施例中， 天线子系统包括一个或多个定向 天线系统， 能够被定向或操纵到多于一个方向或模式 （发射和接收都包括） 。这样的天线系 统类型有时被称为方向灵活的天线。作为替代， 天线子系统能够包括一个或多个单方向的 天线。 0046 例如， 在。
42、一个实施例中， 天线子系统 303a-n 中每一个的天线 402 都可以是定向天 线， 而天线 404 是全方位天线。在其他实施例中， 天线子系统 303a-n 可以包括具有天线类 型的不止一种组合的若干天线子系统。例如， 天线子系统 303a-g 可以包括天线 402（它是 定向的） 和天线 404（它是全方位天线） ， 而天线子系统 303h-n 可以包括天线 402 和 404（都 是定向天线） 。这些组合仅仅是可能天线组合的若干实例。其他类型的组合也是可能的。 0047 某些实施例也受益于天线子系统和 / 或每个天线子系统的天线的地理多样性。例 如， 天线子系统 303a-n 中包括的。
43、天线 402 和 404 的位置可以改变。例如， 某些天线子系统 能够具有放置在第一配置中的天线 402 和 404， 而其他天线子系统能够具有放置在一个或 多个不同配置中的天线 402 和 404。例如， 在一个实施例中， 第一组天线子系统 303 能够沿 着无线通信设备 300 的外壳的第一面安装， 而第二组天线子系统 303 能够沿着无线通信设 备 300 的外壳的第二面安装。在一个实施例中， 天线 402 和 404 以预定波长的至少八分之 一分开。在某些实施例中， 天线子系统 303 的天线能够以不同的配置安装。例如， 天线 402 有可能沿着无线通信设备 300 的外壳的一面安装，。
44、 而天线 404 能够沿着无线通信设备 300 的外壳的第二面 （例如， 第一面的对面） 安装。这些实施例仅仅是利用地理多样性的可能配 置的若干实例。其他配置也是可能的。 0048 本文介绍的天线多样性和 / 或地理多样性能够在室内环境中提供改进的性能， 其 中可能存在着会干扰无线信号的墙壁、 家具和其他障碍物。 不像在自由空间中， 在这样的环 境中， 空间多变的天线将有可能收到从若干反射产生的同一信号的具有不同振幅和相位的 事例。这样的多样性允许同一无线电装置所对应的不同天线有差异地经历该多路径环境。 正如以上指出， 经历的差异， 如接收不同的本征模式， 能够引起性能的提高， 即使在合并信 。
45、号在能量方面不是更强的情况下。 0049 例如， 优选情况下， 本系统和方法可以用在正交频分多路传输 （OFDM） 通信中， 其中 通信包括多个亚音调 （subtone） 。一个无线电装置所对应的多个天线接收同一亚音调， 并 且接收的信号被合并。 具有同一亚音调的多重效果提供了更丰富的经历并允许通信得到改 进。 特别是， 由于每个天线处的信号被合并， 所以来自具有不同位置的若干天线的贡献被合 并以产生某虚拟位置。 实际上， 合并后贡献的虚拟位置缓和了作出贡献的天线的实际位置。 应当认识到， 这样的有益效果不限于 OFDM 系统。 说 明 书 CN 103039015 A 10 8/10 页 1。
46、1 0050 在本文介绍的实施例中， 其中天线的振幅、 相位和频率特征是可调整的， 本系统和 方法允许定制虚拟位置。例如， 虚拟位置能够被改变以响应多路径环境或其他因素比如质 量度量的变化。这种响应性消除了以不同的静态配置提供大量昂贵组件的需要。而是能够 通过较少量的可配置天线子系统的操作而实现改进的功能。 这种定制能力促进了本文介绍 的合并反馈环路。 0051 在一个具体实例中， 本文介绍的通信设备接收包括多个亚音调的 OFDM 信号。由于 多路径环境， 所以与某具体合并器和无线电装置相关联的若干天线之一在更高亚音调中经 历了衰减。对应于具体合并器和无线电装置的第二个天线以预定距离分开， 如。
47、预定波长的 一半。因为该位置， 所以第二个天线在更低亚音调上经历了衰减。在这种情况下， 所有亚音 调都被同时收到。因此， 基于时间的多路传输是不可能的。如果只取一个或另一个天线的 信号， 结果信号将丢失或者高音调的信息或者低音调的信息。 不过， 如果按照本文的讨论合 并这些信号， 就可以从合并后信号中导出这些音调的任何一种上的信息。虽然合并后信号 可能功率更低， 但是它比通过选择一个或另一个提供了更多的信息。 0052 在一个实施例中， 将来自第一个天线 402 和第二个天线 404 的信号进行合并的比 例是固定的。 例如， 预定比例， 比如50/50， 可以用于合并来自每个天线的信号。 也可。
48、以使用 其他比例。 同样， 对每个天线子系统可以选择不同的比例， 多个天线子系统也可以使用相同 的预定比例。 正如本文指出， 优选情况下可以使用固定比例， 即使在结果信号还不如从单个 天线接收的信号强时。这源自高度多路径环境中由不同天线接收不同的模式。若干天线之 间的相位偏移量也可以是预定和固定的。这些偏移量和比例可以对于不同的信道优化， 也 可以根据其他设计准则优化。 0053 图 5 是图 3 中天线系统 302 的天线子系统 303a-n 的实施例的功能框图。与图 4 中附图标记相同的元件的作用方式与连同图 4 中介绍的方式相同。 0054 图 5 表现了更一般情况下的实施例， 其中每个。
49、天线的相位、 振幅和频率特征都能 够受控于相位、 频率和 / 或振幅控制器 502， 它响应控制线 506 或 507。在一个实施例中， 控 制器 502 是在模拟域中运行的模拟组件。控制线 506 或 507 提供控制信号的方式与图 3 的 控制线 306 相同。在一个实例实施例中， 相位 / 频率 / 振幅控制器不存在。尽管每个天线 子系统以两个天线显示， 但是可以使用多于两个天线。优选情况下， 在天线对 （或组） 中的每 个天线都具有与其他成员的空间多样性。 0055 相位 / 频率 / 振幅控制器 502 的存在允许无线电系统 304 从若干天线对中选择最 佳的信号混合。定义所述最佳混合时， 能够根据功率、 位误码率和 / 或数据吞吐量或者由系 统用户或系统设计师所选择的其他准则。在一种情况下， 相位 / 频率 / 振幅控制器能够用 作开关， 允许选择两个天线之一而关断另一个天线。 在相反的情况下， 来自两个天线的信号 被合并而不改变其信号的相位或振幅。 此外， 对于每个天线， 仅仅相位、 仅仅频率、 仅仅振幅 或某种组合能够被可控制地调整。在某些实施例中。