專利名稱：用于多天線的交換方案的制作方法
用于多天線的交換方案本發(fā)明專利申請是國際申請日為2004年6月9日、題為“用于多天線的交換方案”、申請?zhí)枮?00480018098. 8的中國發(fā)明專利申請的分案申請。諸如蜂窩電話和膝上計算機的現(xiàn)今的便攜式通信產(chǎn)品要求精確數(shù)據(jù)流的接收用于有效的操作。網(wǎng)絡(luò)接口卡(NIC)上的兩個天線接收的信號可以被順序評估，其中將提供最佳信號質(zhì)量的天線選擇用于進一步接收數(shù)據(jù)。因此，NIC可用于評估通過兩個天線接收的信號并基于該評估鎖定到最佳質(zhì)量的信號上。該選擇能力被稱作“交換分集”并在對抗信號衰減方面提供優(yōu)于不提供信號質(zhì)量選擇的產(chǎn)品的信號增益。具有用于評估來自多個天線的信號并選擇具有期望信號質(zhì)量的信號的改進方法和電路是有利的。


作為本發(fā)明的主題在說明書的結(jié)束部分中特別加以指出和明確要求。但是，關(guān)于組織和操作方法，本發(fā)明連同其目的、特點和優(yōu)點一起可通過參考以下詳細(xì)描述同時結(jié)合附圖加以閱讀而獲得最佳理解，其中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明具有用于評估和選擇從多個天線接收的信號的特點的無線通信裝置。圖2示出了用于動態(tài)跟蹤影響多天線接收的信號的信道變化的方案。圖3示出了用于選擇向無線通信裝置提供最佳性能的天線的評估過程。圖4示出了動態(tài)跟蹤會影響多天線接收的信號的信道變化的另一實施例。圖5示出了動態(tài)跟蹤會影響多天線接收的信號的信道變化的又一實施例。圖6示出了用于開始覆蓋或啟動無線通信裝置的過程?？梢岳斫?，為了說明的簡單和清楚，附圖中示出的單元不必按比例繪制。例如，為了清楚起見而將某些單元的尺寸相對于其它單元加以夸大。
具體實施例方式在以下的詳細(xì)描述中，闡述了許多特定細(xì)節(jié)以提供本發(fā)明的透徹理解。但本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員將理解，本發(fā)明可在沒有這些特定細(xì)節(jié)的情況下實施。在其它實例中，公知的方法、過程、組件和電路都未加詳細(xì)描述以便不使本發(fā)明模糊不清。在以下的描述和權(quán)利要求中，使用術(shù)語“耦合”和“連接”連同它們的派生詞。應(yīng)理解，這些術(shù)語不打算作為彼此的同義詞。相反在特殊實施例中，“連接”可用于指示兩個或多個單元彼此直接物理或電接觸?！榜詈稀笨杀硎緝蓚€或以上單元直接物理或電接觸。但是， “耦合”也可表示兩個或更多元件未直接相互接觸，而是仍彼此協(xié)作或交互。本發(fā)明的實施例可用于各種應(yīng)用中，其中所要求的主題被結(jié)合入微控制器、通用微處理器、數(shù)字信號處理器(DSP)、精簡指令集計算機(RISC)、復(fù)雜指令集計算機(CISC)以及其它電子組件。特別是，本發(fā)明可用于膝上計算機、智能電話機、通信裝置和個人數(shù)字助理(PDA)、醫(yī)學(xué)或生物技術(shù)設(shè)備、汽車安全和保護設(shè)備以及汽車信息娛樂產(chǎn)品。但應(yīng)理解，本發(fā)明的范圍不限于這些示例。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明具有評估和選擇從多天線接收的信號的特點的無線通信裝置10。在該裝置中，收發(fā)器接收和發(fā)送來自四個分扇區(qū)天線14、16、18和20的調(diào)制信號， 雖然天線數(shù)量本發(fā)明并不限制。接收器鏈路可包括諸如低噪聲放大器(LNA)和可變增益放大器(VGA)的放大器，以便放大從選定天線接收的信號。隨后，混頻器電路接收調(diào)制信號并下變頻調(diào)制信號的載波頻率。隨后，下變頻信號可以被濾波并由模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)轉(zhuǎn)換成數(shù)字表示。一般，基帶處理器M可以連接到ADC以提供通信裝置10內(nèi)接收到的數(shù)據(jù)的數(shù)字處理?；鶐幚砥鱉可處理數(shù)字化的正交信號，即來自接收器鏈路的同相“I”信號和正交 “Q”信號。在發(fā)送器側(cè)，發(fā)送器22可接收基帶處理器M處理的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)并用數(shù)模轉(zhuǎn)換器 (DAC)將該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模擬信號，以便從多天線14、16、18和20發(fā)送。注意，接收器12 和/或發(fā)送器22可嵌入基帶處理器M作為混合模式集成電路，或者收發(fā)器可作為獨立的射頻(RF)集成電路。應(yīng)用處理器28可經(jīng)過允許數(shù)據(jù)在基帶處理器M和應(yīng)用處理器28之間傳遞的信令接口 30連接到基帶處理器對。存儲器裝置沈可連接到基帶處理器M和應(yīng)用處理器觀以存儲數(shù)據(jù)和/或指令。在一些實施例中，存儲器裝置沈可以是易失性存儲器，諸如靜態(tài)隨機存取存儲器(SRAM)、動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)或者同步動態(tài)隨機存取存儲器(SDRAM)， 盡管所要求的主題的范圍在這方面不受限制。在可選實施例中，存儲器裝置可以是非易失性存儲器，諸如電可編程只讀存儲器(EPROM)、電可擦可編程只讀存儲器(EEPROM)、閃存 (NAND或NOR類型，包括每單元多比特)、鐵電隨機存取存儲器(FRAM)、聚合物鐵電隨機存取存儲器(PFRAM)、磁隨機存取存儲器(MRAM)、雙向統(tǒng)一存儲器(OUM)、諸如機電硬盤、光盤、 磁盤的盤存儲器或者能存儲指令和/或數(shù)據(jù)的任何其它裝置。但是，應(yīng)理解，本發(fā)明的范圍不限于這些示例。信道評估電路34評估多天線接收并在接收器鏈路中處理的信號的信號質(zhì)量并設(shè)定優(yōu)先級以選擇具有最佳質(zhì)量的信號。雖然圖1中將信道評估電路34示作接收數(shù)字輸入， 但應(yīng)注意也可使用來自接收器鏈路的模擬信號而不改變本發(fā)明的范圍。交換控制器32接收來自信道評估電路34的選擇標(biāo)準(zhǔn)并控制交換機36鎖定到提供最佳信號質(zhì)量的天線上。 評估和選擇方案動態(tài)地改善無線通信裝置10的性能。圖2示出了用于動態(tài)跟蹤影響接收器12中的多天線接收的信號的信道變化的方案。為了清楚地說明且作為示例，評估來自四個天線A0、A1、A2和A3的信號，但應(yīng)指出本發(fā)明的特點允許評估來自任意數(shù)量的天線的信號。為開始高速無線因特網(wǎng)連接，具有Wi-Fi卡(或無線保真度)的膝上計算機或其它便攜式裝置可接進與高速網(wǎng)絡(luò)物理連接的無線接入點(AP)。隨后，該AP可在網(wǎng)絡(luò)點之間傳送幀，作為包括尋址和協(xié)議控制信息的完整單元。幀通常連續(xù)發(fā)送并包含“框住”數(shù)據(jù)的報頭字段和報尾字段。802. IlWLAN裝置發(fā)送的幀的一部分被稱作前同步碼，其中不同的前同步碼格式用于各種協(xié)議。例如，用于 802. Ila裝置的前同步碼包括用于同步的十短和二長的碼元并可包含與信號檢測有關(guān)的數(shù)據(jù)，諸如自動增益控制(AGC)、分集選擇、頻率偏移估計、計時同步等等。應(yīng)注意，用于諸如 802. Ilb和802. Ilg的其它802. 11裝置的前同步碼與802. Ila裝置的前同步碼不同。例如，802. Ilb在前同步碼訓(xùn)練序列中不包括短碼元。根據(jù)本發(fā)明，任何802. IlWLAN裝置發(fā)送的前同步碼都由無線通信裝置10進一步使用。此外，前同步碼可用于驗證多個天線接收的信號的相對質(zhì)量。換句話說，本發(fā)明可應(yīng)用于所有802. 11協(xié)議，包括最普遍的一些，即802. lib,802. Ila,802. Ilg和802. Iln0前同步碼作為一整體無論是否重復(fù)都可被再分且各個部分由不同的天線使用。因此，再分的用于任何802. 11協(xié)議的前同步碼部分可用于訓(xùn)練無線通信裝置10。天線選擇方案示出動態(tài)選擇和天線優(yōu)先級處理，這使得無線通信裝置10能處理具有最高質(zhì)量的信號。作為示例，四個天線A0、A1、A2和A3可分成兩組，其中一組包括天線 AO和A2而另一組包括天線Al和A3。在前同步碼的第一部分到達時，在訓(xùn)練周期內(nèi)接收器 12順序地評估第一組中的天線接收的信號。作為示例，天線AO可使用前5. 5個碼元而天線 A2可使用后續(xù)的1. 8個碼元。隨后，在每個碼元到達時，在第二短訓(xùn)練碼元期間接收器12 順序地評估第二組中的天線接收的信號。例如，第一組接收的信號的比較顯示出天線AO接收的信號質(zhì)量最高。例如第二組接收的信號的比較顯示出天線Al接收的信號質(zhì)量最高。接著，例如，在最高速率信號和來自第一和第二組的相應(yīng)天線之間的進一步比較顯示天線AO接收的信號質(zhì)量最高。因此，天線AO被選擇用于“第一等級組”而其它天線被置入“第二等級組”。因此，在該實施例中，信道評估電路34(參見圖1)評估所有天線接收的信號，選擇提供最高質(zhì)量信號的一個天線用于“第一等級組”并保持所有其它天線于“第二等級組” 中。在接收后續(xù)前同步碼分組時，交換控制器32使“第一等級組”中的一個天線與選自“第二等級組”中的一天線“配對”。在每個前同步碼分組到達時，信道評估電路34將該一個天線與選自“第二等級組”中的不同天線配對以確定向無線通信裝置10提供最高性能的天線組合。通過以順序方式配對來自“第一等級組”的一個天線與選自“第二等級組”的天線， 可以評估天線和天線組合?；谠撛u估，可以判定如果來自“第二等級組”的天線提供更好質(zhì)量的信號是否應(yīng)用該天線替換“第一等級組”中的天線。作為示例，位置0中的天線AO可與位置1中的天線Al交換。在這種情況下，位置0中的天線Al是“第一等級組”中的一個天線，它與選自“第二等級組”的天線組合用于評估。應(yīng)指出，圖2所示的用于動態(tài)跟蹤信道變化的方案可概括成為每個前同步碼分組評估超過兩個天線。這對于具有較長前同步碼的802. Ilb是很有用的，它可由無線通信裝置10用于支持附加的天線評估。所示方案的一個修改可包括在第二等級組中選擇M-I個天線(代替選擇所示的一個天線)。采用較長的前同步碼，接收器12能為每個前同步碼分組評估M個天線。作為示例，在當(dāng)前前同步分組期間接收器12可選擇位置mod(i，N-l)+l，...， mod(i+M-l,N-l)+l處的天線用于評估并設(shè)定i = mod(i+M-l,N-l)+l用于下一個前同步分組。圖3是示出用于選擇兩個天線以便向無線通信裝置10提供最高性能的圖2所示方案的評估過程的示圖。在該過程中，評估來自“第一等級組”的位置0中的一個天線(框 210)。來自“第二等級組”的天線，即位置1、2、3，...或N-I中的天線，被選擇用于評估(框 212)。在這兩個天線的評估和比較之后，選擇具有最佳信號質(zhì)量的天線并判定是否檢測到分組(框214)。如果未檢測到分組，則來自天線的信號被再次評估。
另一方面，如果檢測到分組，則判定位置0中的一個天線和來自“第二等級組”的配對天線的相對信號質(zhì)量(框216)。如果“第一等級組”中的天線具有最佳信號質(zhì)量，則交換控制器32(參見圖1)選擇來自“第一等級組”中的天線的信號用于在解碼接收消息過程中通過接收器12處理(框218)。AP發(fā)送的分組中的地址被驗證(框220)，且如果有效， 則將來自“第一等級組”的位置0中的一個天線與來自“第二等級組”的另一天線配對(框 228)以開始下一個分組的評估過程。返回到框216，如果“第一等級組”中的天線不具有最佳信號質(zhì)量，則交換控制器 32(參見圖1)選擇來自“第二等級組”中的配對天線的信號，用于在解碼接收消息的過程中通過接收器12處理(框22 。AP發(fā)送的分組中的地址被驗證(框224)，且如果有效，則將來自“第二等級組”的配對天線與來自“第一等級組”的天線交換(框226)。此外，提供最高質(zhì)量信號的天線被置入“第一等級組”中的位置0。將位置0中的天線與來自“第二等級組”的天線配對(框228)以開始下一分組的評估過程。在三個分組內(nèi)檢測接收具有最高質(zhì)量的信號的天線且該天線被選擇并用于接收進一步的分組。因此，該方案動態(tài)地從所有其它天線中確定最佳天線并引導(dǎo)交換控制器32 以有效地從該天線接收進一步的分組。圖4示出了動態(tài)跟蹤會影響接收器12中的多個天線接收的信號的信道變化的另一實施例。該實施例包括“第一等級組”中的至少兩個天線，其中基于接收質(zhì)量信號的較高概率將次天線置入該組。對于無線通信裝置10包括四個天線的示例，兩個天線(例如，天線八0和似)被置入“第一等級組”且兩個天線(例如，天線Al和Α； )被置入“第二等級組”。 天線AO和A2之間的比較“a”比比較“b”和“C”更頻繁，因為天線AO和A2已被評估作為提供最高質(zhì)量信號的最可能的候選。各種比較順序都是可能的。一個示例是比較a、b、a、c的順序，接著重復(fù)該順序。 另一示例是比較a、a、b、a、a、c的順序，接著重復(fù)該順序。對于任何比較順序，天線可交換組以便維持“第一等級組”作為具有接收質(zhì)量信號的更高概率的天線。因此，在每次比較后， 天線都可能被重新放置以便將天線維持于合適的等級組中。圖5示出了動態(tài)跟蹤可能影響接收器12中多天線接收的信號的信道變化的又一實施例的比較方案。該實施例中，“第一等級組”中的天線比“第二等級組”中的天線多。該實施例的天線劃分例如可適于視線(LOS)情況，其中一個扇區(qū)具有最佳信號而兩個相鄰扇區(qū)具有第二 /第三的最佳信道?；诮邮召|(zhì)量信號的較高概率，至少這三個天線將被置入 “第一等級組”。其它天線扇區(qū)的天線將被置入“第二等級組”。各種比較順序都是可能的。一個示例是比較a、b、a、b、c的順序，接著重復(fù)該順序。 另一示例是比較a、b、a、b、a、b、c的順序，接著重復(fù)該順序。該比較順序旨在提升選擇提供最佳質(zhì)量信號的天線的可能性。對于任何比較順序，天線都可交換組，以維持“第一等級組“作為具有接收質(zhì)量信號的較高概率的天線。因此，在每次比較后，天線都能被重新放置以便將天線維持于合適的等級組中。圖6示出了用于開始覆蓋或啟動無線通信裝置10的過程。信道評估電路34和交換控制器32引導(dǎo)交換機36以旋轉(zhuǎn)或循環(huán)經(jīng)過多個天線，直到檢測出分組(框610)。消息由處理器M解碼(框620)并被檢查來自AP的正確地址(框630)。提供該分組的天線被置入位置0，即指示接收質(zhì)量信號的最高優(yōu)先級，而其它天線被置入其它位置(框640)。由處理器M選擇用于評估和比較信號的方案之一并使其在無線通信裝置10中運作(框650)?，F(xiàn)在為止，明顯的是，已呈現(xiàn)了用于結(jié)合多個天線和一個接收器鏈路并選擇向處理器提供最高質(zhì)量信號的天線的方法和電路。信號質(zhì)量可用前同步碼或信標(biāo)信號評估以確保無線裝置能接收到最佳質(zhì)量的信號。雖然這里已說明和描述了本發(fā)明的某些特點，但本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員也可進行許多修改、替換、變化和等效。因此，可以理解，所附權(quán)利要求書旨在覆蓋落屬于本發(fā)明的真實精神范圍內(nèi)的所有這些修改和變化。
權(quán)利要求
1.一種方法，包括將多個天線劃分成第一等級和第二等級，所述第一等級具有被選為接收天線的一個天線，并且未選中的天線在第二等級中；在移動設(shè)備中接收具有前同步碼碼元的成幀數(shù)字信號；順序地將所述第二等級中的未選中天線切換成處理所述移動設(shè)備的接收器中所述前同步碼碼元的部分，以評估由未選中天線接收的信號的信號質(zhì)量；將所述第二等級中的每個未選中天線與所述第一等級中所述接收天線逐一配對，以動態(tài)確定具有最高信號質(zhì)量的天線對。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，評估由未選中天線接收的信號的信號質(zhì)量還包括解調(diào)單接收器鏈路中的信號以生成正交信號；以及比較所述正交信號以確定所述第二等級中哪個未選中天線提供更高的信號質(zhì)量。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括將由所述第二等級中的未選中天線接收的信號的信號質(zhì)量與所述第一等級中所述接收天線的信號質(zhì)量逐一進行比較，以動態(tài)確定具有更高信號質(zhì)量的天線。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括評估每個對以確定是否用所述第二等級中的未選中天線替換所述第一等級中的所述接收天線。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括用所述第二等級中具有比所述第一等級中所述接收天線更高信號質(zhì)量的未選中天線替換所述第一等級中的所述接收天線。
6.一種方法，包括將第一天線劃分在第一等級中，并且將第二和第三天線劃分在第二等級中；控制移動設(shè)備的收發(fā)機中的交換機以將由所述第二和第三天線接收的信號順序地提供給信號接收器的輸入，其中前同步碼碼元用于在單個幀內(nèi)評估所述第二和第三天線的信號質(zhì)量；將所述第二等級中的所述第二和第三天線與所述第一等級中的所述第一天線逐一配對，以動態(tài)確定具有最高信號質(zhì)量的天線對。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，還包括將由所述第二等級中所述第二和第三天線接收的信號的信號質(zhì)量與所述第一等級中所述第一天線的信號質(zhì)量逐一進行比較，以動態(tài)確定具有更高信號質(zhì)量的天線。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，還包括選擇具有比所述第一天線的信號質(zhì)量更高的信號質(zhì)量的所述第二或第三天線來替換所述第一等級中的所述第一天線。
9.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，還包括評估由所述第二和第三天線接收的信號以在信號質(zhì)量方面比較由所述第二和第三天線接收的信號。
10.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，還包括評估每個對以確定是否用所述第二等級中的所述第二和第三天線替換所述第一等級中的所述第一天線；以及用所述第二等級中具有比所述第一等級中所述第一天線更高信號質(zhì)量的所述第二或第三天線替換所述第一等級中的所述第一天線。
11.一種系統(tǒng)，包括網(wǎng)絡(luò)接口卡(NIC)，具有通過交換機耦合到移動設(shè)備的單接收器的輸入的至少三個天線；以及處理器，耦合到所述單接收器以比較從由所述至少三個天線順序接收的前同步碼碼元解調(diào)的正交信號，其中所述處理器選擇提供最高信號質(zhì)量的天線作為第一等級中的接收天線并將第二和第三天線置于第二等級中，將所述第二等級中的所述第二和第三天線與所述第一等級中所述接收天線逐一配對，以動態(tài)確定具有較高信號質(zhì)量的天線對。
12.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述處理器還將由所述第二等級中所述第二和第三天線接收的信號的信號質(zhì)量與所述第一等級中所述接收天線的信號質(zhì)量逐一進行比較，以動態(tài)確定具有更高信號質(zhì)量的天線。
13.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述處理器還選擇具有比所述接收天線的信號質(zhì)量更高的信號質(zhì)量的所述第二或第三天線來替換所述第一等級中的所述接收天線作為用于所述移動設(shè)備的接收天線。
14.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述前同步碼碼元是從802.lla/b站接收的，并且所述前同步碼碼元包括十個短的和兩個長的碼元。
15.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括耦合到所述處理器的靜態(tài)隨機存取存儲器(SRAM)。
16.一種制品，包括選擇提供最高質(zhì)量信號的天線作為第一等級中的接收天線，并且將未選中天線置于第二等級中；在移動設(shè)備中接收具有前同步碼碼元的成幀數(shù)字信號；將所述第二等級中的每個未選中天線與所述第一等級中所述接收天線逐一配對，其中所述前同步碼碼元用于動態(tài)確定具有最高信號質(zhì)量的天線對。
17.如權(quán)利要求16所述的制品，其特征在于，還包括將由所述第二等級中的未選中天線接收的信號的信號質(zhì)量與所述第一等級中所述接收天線的信號質(zhì)量逐一進行比較，以動態(tài)確定具有更高信號質(zhì)量的天線。
18.如權(quán)利要求16所述的制品，其特征在于，還包括選擇具有比所述接收天線的信號質(zhì)量更高的信號質(zhì)量的未選中天線以替換所述第一等級中的所述接收天線。
19.如權(quán)利要求16所述的制品，其特征在于，還包括評估每個對以確定是否用所述第二等級中的未選中天線替換所述第一等級中的所述接收天線；以及用所述第二等級中具有比所述第一等級中所述接收天線更高信號質(zhì)量的未選中天線替換所述第一等級中的所述接收天線。
全文摘要
公開一種用于多天線的交換方案。在具有一個接收器鏈路的無線裝置中評估來自多個天線的信號并選擇接收最高質(zhì)量信號的天線。可以用前同步碼中的短碼元或信標(biāo)信號評估來自多個天線的信號質(zhì)量且天線動態(tài)地加以選擇以改善無線通信裝置的性能。
文檔編號H04B7/08GK102307058SQ20111026627
公開日2012年1月4日 申請日期2004年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月27日
發(fā)明者Q·李, X·林 申請人:英特爾公司