专利名称：一种利用分集天线降低接收噪声的无线接收装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种利用分集天线降低接收噪声的无线接收装置和方法。特别是，涉 及利用分集天线所接收到的信号的载波噪声比(载噪比C/N)的不同，通过使噪声相互抵 消，在保证有用信号功率不降低的同时抵消噪声部分，实现提高信号载噪比，进而改善接收 灵敏度的效果。
背景技术：
为了提高电视广播的传输效率，一般电视广播的发射天线使用垂直极化或者水平 极化其中的一种。对于遮挡物较少的平原地区，为了提高电视广播的覆盖面积，一般电视广 播的发射天线多采用水平极化方式。但是对于遮挡物较多的山区和城市，为了避免反射造 成的影响，一般电视广播的发射天线多采用垂直极化的方式。在通过移动终端收看电视节目时，移动终端机体的长边通常是横向放置的，S卩，屏 幕长边横向放置的方式比较适合电视节目的收看。但是随着天线的内置化，接地也看作是 天线的一部分，而且天线辐射的很大部分都来自接地平面，所以这时内置天线的极化方向 与移动终端机体的长边方向一致。在城市里，在以移动终端机体的长边横向放置的方式收看电视节目时，终端的天 线极化方向即为水平极化，但是发射天线的极化方向是垂直极化，由此造成了与同极化方 向相比，极化方向的不同使接收到的信号功率有几dB至十几dB的衰减。另外，部分天线，尤其是内置天线的方向图并不是全向的，所以随着移动终端的朝 向发生变化，接收到的信号功率也会随之变化。为此，一般通过采用方向性分集和极化分集 的天线，并对分集天线接收到的信号采用天线选择或最大比合成(MRC)技术进行处理，得 到C/N较好的信号。但是天线选择的方式只是寻找分集天线接收到的C/N最好的信号，不 能在这基础上再进一步提高信号的C/N。此外，MRC技术至少需要2个以上和分集天线数量 等同的解调单元，虽然能够对信号接收质量有很好的改善，但是成本非常昂贵。另外，这两 种方式不能削减终端内部及周边产生的辐射噪声。
发明内容
鉴于现有技术中这种随着移动终端的机体长边放置方式、朝向等的改变，使接收 到的信号功率产生很大变化，进而影响接收灵敏度的问题，本发明的目的是提供一种利用 分集天线降低接收噪声的无线接收装置和方法，能够只需要使用一个解调单元，进一步提 高分集天线接收到的质量最好的信号的C/N，并且比MRC方式降低成本。根据本发明的一个方面，提供一种利用分集天线降低接收噪声的无线接收装置， 包括分集天线，用于接收无线信号；开关单元，用于在控制单元的控制下将所述分集天线 接收的两路无线信号分别提供给直通电路和幅度和相位调整电路；直通电路，用于将所述 分集天线接收的一路无线信号照原样通过；幅度和相位调整电路，用于对所述分集天线接 收的另一路无线信号进行幅度和/或相位调整；信号合成单元，用于合成所述直通电路输出的无线信号与所述幅度和相位调整电路输出的无线信号；载噪比C/N计算单元，用于计 算所述合成单元合成的无线信号的C/N值；控制单元，用于控制所述开关单元与所述幅度 和相位调整电路执行的操作，其中所述控制单元将所述分集天线接收的一路无线信号提供 给所述直通电路，将所述分集天线接收的另一路无线信号提供给所述幅度和相位调整电 路，和控制所述幅度和相位调整电路调整无线信号的幅度和/或相位。根据本发明的另一个方面，提供一种利用分集天线降低接收噪声的方法，包括步 骤a.分别计算分集天线接收的两路无线信号的载噪比C/N ;b.比较所得到的两路无线信 号的C/N，以确定C/N值相对较好的一路接收信号和C/N值相对较差的一路接收信号；c.调 整接收信号的C/N值相对较差的一路接收信号进行幅度和/相位；d.将经过幅度和/或相 位调整的接收信号与未经过幅度和/或相位调整的、接收信号的C/N值相对较好的另一路 接收信号合成，并计算合成信号的C/N值；e.根据所计算的C/N值，确定得到的合成信号的 C/N值是否是C/N最大值，如果不是C/N最大值，则重复步骤c至步骤e，直到得到C/N最大 值。根据本发明的再一个方面，提供一种利用分集天线降低接收噪声的无线接收装 置，包括分集天线，用于接收无线信号；第一幅度和相位调整电路，用于调整所述分集天 线接收的一路无线信号的幅度和/或相位；第二幅度和相位调整电路，用于调整所述分集 天线接收的另一路无线信号的幅度和/或相位；信号合成单元，用于合成所述第一幅度和 相位调整电路输出的无线信号与所述第二幅度和相位调整电路输出的无线信号；载噪比 C/N计算单元，用于计算所述合成单元合成的无线信号的C/N值；控制单元，用于控制所述 第一幅度和相位调整电路与所述第二幅度和相位调整电路所调整的接收信号的幅度和相 位，使所述天线单元接收的两路信号中的噪声部分在所述信号合成单元中相互抵消，以提 高所述信号合成单元的输出信号的C/N值。根据本发明，可以进一步提高分集天线接收到的质量最好的信号的C/N，并且比 MRC方式降低成本。如果选择最佳的分集天线放置位置，例如，其中一个天线放置在噪声 源附近，另外一个天线远离噪声源，那么使用本发明的装置，可以削减来自噪声源的辐射噪声。
通过阅读和理解下面参考附图对本发明优选实施方式所做的详细描述，将使本发 明的这些和其它目的、特征、和优点变得显而易见。其中图1是示出移动终端中分集天线放置的示意图；图2是根据本发明第一实施方式的利用分集天线降低接收噪声的无线接收装置 的方框图；图3是根据图2所示实施方式的无线接收装置的信号处理流程图；图4是图2所示的无线接收装置中的幅度和相位调整电路的结构方框图；图5是根据本发明第二实施方式使用一个天线单元实现分集天线接收装置的示 意图；图6a和6b是显示在使用图5所示的一个天线单元实现分集天线接收装置的分集 天线的方向图7是根据本发明第三实施方式使用一个幅度和相位调整电路替代开关电路和 直通电路的无线接收装置的方框图。
具体实施例方式下面参照附图对本发明的实施例进行详细说明，在描述过程中省略了对于本发明 来说是不必要的细节和功能，以防止对本发明的理解造成混淆。需要说明的是，为了在描述 中清楚起见，采用相同或相似附图标号来表示相同或相似的单元或器件。图1是示出移动终端中分集天线放置的示意图。例如，在图1所示的诸如移动电视 之类的移动视频终端100中，使用2个天线单元在终端中实现分集接收。如图1所示，天线 单元101和天线单元102为偶极子天线，天线单元101的方向图如103所示，天线单元102 的方向图如104所示。天线单元101的方向图103与天线单元102的方向图104相互垂直，合成后的方 向图近似成为全向天线的方向图，从而实现了方向性分集。另外，当移动终端100的长边方 向，即天线单元101所在的边垂直于地面时，天线单元101的极化方向为垂直极化。这时， 与天线单元101垂直的天线单元102为水平极化，从而使天线单元101和天线单元102构 成极化分集。由天线单元101和天线单元102构成分集天线具有方向性分集或极化分集的 特性或二者兼具。不同的天线之间由于方向性和极化特性的区别，接收到的信号的功率也 会不同。噪声产生的原因很复杂，比如调制噪声，发射机信号泄露等，使噪声和有用信号的 方向性，极化方向等并非一致，造成不同的天线单元接收到的噪声和有用信号不是同比例 变化，即，分集天线的各个天线接收到的信号的C/N也不同。实施方式1图2是根据本发明第一实施方式的利用分集天线降低接收噪声的无线接收装置 的方框图。下面参考图2描述根据本发明第一实施方式的利用分集天线降低接收噪声的无 线接收装置的构成和操作。如图2所示，根据本发明第一实施方式的利用分集天线降低接收噪声的无线接收 装置包括分集天线200，开关单元203，直通电路205，幅度和相位调整电206，信号合成单元 207，C/N计算单元209和控制单元210。控制单元210通过线路204连接开关单元203以 及幅度和相位调整电路206，用于控制开关单元203以及幅度和相位调整电路206。分集天 线200由天线单元201和天线单元202构成，是一个拥有方向性分集或极化分集或两种特 性兼具的天线。开关单元203切换通过天线单元201和202接收到的无线信号，以便根据 控制电路的控制，把相应天线单元接收到的无线信号分别送到直通电路205以及幅度和相 位调整电路206。直通电路205将开关单元203送来的信号照原样(即，不改变信号的幅 度和相位)提供给信号合成单元207。幅度和相位调整电路206在控制单元210的控制下 对开关单元203送来的信号天线单元201或202接收的无线信号进行幅度和相位调整，以 使天线单元201和202中接收到的C/N相对较差的信号中的噪声能够抵消天线单元201和 202中接收到的C/N相对较好的信号中的噪声。下面描述本发明该实施例的无线接收装置的操作。首先，移动终端开机后，可以将 分集天线中的，例如，天线单元201接收到的信号通过由控制单元210控制的开关单元203， 直通电路205及信号合成单元207，送入C/N计算单元209，并在C/N计算单元209中计算天线单元201接收的信号的C/N值，将计算出的天线单元201接收的信号的C/N值提供给 控制单元210。此时，因为只有一路接收信号输入，可以将信号合成单元207视为直通电路。 计算出天线单元201接收的信号的C/N值后，对天线单元202接收到的信号进行同样的处 理，得到天线单元202接收到的信号的C/N值，并提供给控制单元210。应该指出，计算天 线单元接收的信号的C/N值顺序不限于天线单元201和202，而可以是先计算天线单元202 的接收信号的C/N值，然后计算天线单元201的接收信号的C/N值。另外，天线单元201可 以作为第一天线单元，天线单元202可以作为第二天线单元，反之亦然，这对本发明的构成 和实施没有影响。接下来，控制单元210把计算得到的天线单元201接收的信号的C/N值与计算得 到的天线单元202接收的信号的C/N值进行比较，根据比较的结果控制开关单元203对天 线单元201和202的切换。具体而言，控制单元210控制开关单元203将信号的C/N值相 对较好的天线单元接收的信号送入直通电路205。与此同时，控制单元210控制开关单元 203将信号的C/N值相对较差的天线单元接收的信号送入幅度和相位调整电路206。例如， 如果控制单元210通过比较确定天线单元201接收的信号的C/N值大于天线单元202接收 的信号的C/N值，控制单元210则控制开关单元203将天线单元201接收的信号送入直通 电路205，而将天线单元202接收的信号送入幅度和相位调整电路206。从开关单元送入直通电路205的信号的相位和幅度均不变，而送入幅度和相位调 整电路206的信号的幅度和相位要被调整(有关调整方式将在后面描述)。通过直通电路 205的信号和由幅度和相位调整电路206调整了幅度和/或相位的信号被输入到信号合成 单元207。信号合成单元207对从直通电路205和幅度和相位调整电路206输入的信号进 行合成，并将合成后的信号输入C/N计算单元209，由C/N计算单元209计算合成信号的C/ N值。此后，控制单元210根据C/N计算单元209的计算结果，确定得到的合成信号的C/N 是否是最大C/N。如果不是最大C/N，控制单元210控制幅度和相位调整电路206对C/N值 较差的天线单元接收的信号的调整幅度和相位，重复上述过程，直到通过调整幅度和相位 调整电路206输出的信号的幅度及相位，使C/N值相对较差的信号中的噪声抵消C/N值相 对较好的信号的噪声。有关调整幅度和相位调整电路206的调整幅度和相位的算法将在后 面描述。如果控制单元210确定得到的是C/N最大值，则判断C/N最大值是否满足C/N门 限。例如，可以将C/N门限设置为解调芯片接收C/N门限+3dB。当C/N最大值不满足C/N 门限时，则再次执行上述信号处理过程。如果C/N最大值满足C/N门限，为了防止信号环境 变化造成的C/N最大值的飘移，需要执行从上述将天线单元接收的信号分别提供给直通电 路205和幅度和相位调整电路206起的处理过程。下面结合图3描述根据本发明该实施方式的、利用分集天线降低接收噪声的无线 接收装置的信号处理流程。首先，在步骤S301，移动终端开机后，可以将分集天线中的天线 单元之一接收到的信号通过由控制单元210控制的开关单元203，直通电路205及信号合 成单元207，送入C/N计算单元209，并在C/N计算单元209中计算该天线单元接收的信号 的C/N值，将计算出的天线单元201接收的信号的C/N值提供给控制单元210。此时，由于 只有一路接收信号输入，可以将信号合成单元207视为直通电路。此后，对分集天线中的另 一个天线单元接收到的信号进行同样的处理，得到该天线单元接收到的信号的C/N值，并
8提供给控制单元210。然后，在步骤S302，控制单元210把分别计算得到的两个天线单元接 收的信号的C/N值进行比较，从而确定接收信号的C/N值相对较好的天线单元，和接收信号 的C/N值相对较差的天线单元，并根据比较结果切换开关单元203。此后，在步骤S303，控 制单元210控制开关单元203将接收信号的C/N值相对较好的天线单元接收的信号送入直 通电路205，从开关单元送入直通电路205的信号的相位和幅度均不变。与此同时，在步骤 S304，控制单元210控制开关单元203将接收信号的C/N值相对较差的天线单元接收的信 号送入幅度和相位调整电路206，送入幅度和相位调整电路206的信号的幅度和相位要被 调整。例如，如果控制单元210通过比较确定天线单元201接收的信号的C/N值大于天线 单元202接收的信号的C/N值，控制单元110则控制开关单元203将天线单元201接收的 信号送入直通电路205，而将天线单元202接收的信号送入幅度和相位调整电路206。接下来，在步骤S305，把通过直通电路205的信号和由幅度和相位调整电路206 调整了幅度和/或相位的信号输入到信号合成单元207。信号合成单元207对从直通电路 205和幅度和相位调整电路206输入的信号进行合成，并将合成后的信号进入C/N计算单 元209，由C/N计算单元209计算合成信号的C/N值。此后，在步骤S306，控制单元210根 据C/N计算单元209的计算结果，确定得到的合成信号的C/N值是否是最大C/N。如果不 是最大C/N，流程则返回步骤S304，并重复步骤S304至S306，控制幅度和相位调整电路206 对C/N值较差的天线单元接收的信号的调整幅度和相位，直到通过调整幅度和相位调整电 路206输出的信号的幅度及相位，使C/N相对较差的信号中的噪声抵消C/N相对较好的信 号的噪声。如果控制单元210在步骤S306判断得到合成信号的C/N是最大C/N，流程则进 展到步骤S307，判断合成信号的C/N最大值是否满足C/N门限。例如，可以将C/N门限设置 为解调芯片接收C/N门限+3dB。当合成信号的C/N最大值不满足C/N门限时，流程则返回 步骤S301再次执行上述信号处理过程。如果在步骤S307判断合成信号的C/N最大值满足 C/N门限，流程则转到步骤S304，执行由幅度和相位调整电路206对信号进行幅度和相位调 整，以防止信号环境变化造成C/N最大值的飘移。下面通过接收信号经过本发明的无线接收装置处理后的数值改善来举例说明实 施方式1的效果。例如，当天线单元201接收到的信号功率为-SOdBm时，计算得到的C/N 是8dB，g卩，噪声功率为-SScffim。而当天线单元202接收到的信号功率为_86dBm时，计算得 到的C/N是4dB，即，噪声功率为-90daii。因为天线单元201接收到的信号C/N好于天线单 元202接收到的信号C/N，所以天线单元201接收到的信号通过直通电路205，送入信号合 成单元207，此输入信号的信号功率为-80dBm，噪声功率为-88daii。天线单元202接收到的信号通过幅度和相位调整电路206进行幅度的调整后，信 号功率为-84dBm，噪声功率为_88dBm，其中噪声功率的相位和直通电路205的输出信号的 噪声信号相位相差180度。经过信号合成单元207后，噪声信号抵消，不过由于噪声的复杂 性，实际应用中全部噪声都抵消是不大可能的，假设抵消后的噪声功率为_92dBm。此时的信 号合成单元207的输入信号功率分别为-SOdBm和_84dBm，由于信号的单位为dB表示，实 际的信号幅度相差非常大，合成后的信号功率仍然大约为_80dBm。这样，信号合成单元207 的输出信号功率为-80dBm，噪声功率为_92dBm，即天线单元201的接收信号的C/N值从SdB 提升为12dB。图4示出了图2所示的无线接收装置中的幅度和相位调整电路206的结构方框图。如图4所示，幅度和相位调整电路206包括一个低噪声放大器400，一个3dB桥401，两 个0或180度相位切换器402，两个可调衰减器403，和一个差分放大器404。在操作中，由 接收信号的C/N值相对较差的天线单元接收的信号经开关单元203输入到低噪声放大器 400。低噪声放大器400放大该天线单元接收的信号的幅度。经过幅度放大的信号输入到 3dB桥401，由3dB桥401将经过幅度放大的信号分成正交的两路信号，并将两路正交的信 号分别提供给两个0或180度相位切换器402。图2中所示的控制单元210分别与幅度和 相位调整电路206中的两个0或180度相位切换器402和两个可调衰减器403相连，以分 别控制两个0或180度相位切换器402和两个可调衰减器403对天线单元接收的信号的幅 度和相位改变。两个0或180度相位切换器402在控制单元210的控制下，对提供至此的 天线单元的接收信号的相位进行调整，以得到所希望的信号相位，并将经过相位调整的两 路信号分别提供给两个可调衰减器403。两个可调衰减器403 (可以分别作为第一可调衰减 器和第二可调衰减器)在控制单元210的控制下，对经过相位调整的两路信号分别进行衰 减处理，并将处理的两路信号输入到差分放大器404。差分放大器404把两路信号转成一路 信号并输出。控制单元210通过控制线204控制图4中所示的两个0或180度相位切换器 402和两个可调衰减器403，以此可以得到任意幅度和相位的输出信号。此后，经过幅度和 相位调整的信号与通过直通电路的、由另一个天线单元接收的信号在信号合成单元207中 合成，以抵消两个天线单元接收的信号中的噪声。下面描述控制单元210如何控制幅度和相位调整电路206。为了高效地得到C/ N最大值，需要对控制单元210的算法进行优化，以使其控制幅度和相位调整电路206得到 所希望的C/N值。关于算法方面已经存在很多技术，下面仅列举一项较常用的技术作为说 明。需要指出的是，本发明不限于本说明书中所列举的算法或技术，而是也可以采用其它算 法和技术来实现相应的目的。首先，对图2所示的幅度和相位调整电路206的调整量进行量化处理。可以将 任意信号在矢量坐标系中分为X轴的矢量和y轴的矢量，用来代替幅度和相位。X的范 围是从-100至100，y的范围是从-100至100，任意信号表示为(x，y)。第一次寻找C/N 最大值时，首先按照等间隔的方式选取数个点，如(-100，-100)，(-50，-100)，(0，-100)， (50，-100)， (100，-100)， (-100，-50)， (-50，-50)， (0，-50)， (50，-50)， (100，-50)···。计 算信号合成单元207的输出信号的C/N值，可以确定这些点中C/N值最大点的附近存在最 优的调整参数。同样按照等间隔的方式，再进行细分化搜索，比如这次可以将间距设置是 10。得到C/N值最大的调整参数后，如有必要，可以再进一步细分化搜索，最后得到的C/N 最大值即为调整可得到的C/N最大值，而此时的调整参数即为最优参数。如果之前已经找 得到了 C/N的最大值，随着信号环境的变化，之前的最优参数已经不是最优的，需要再次调 整。在一般的场景中，这种变化是渐进的，即上次最优参数附近存在新的最优参数。为了缩 短搜索时间，可以以上次的最优参数为中心，搜索附近找到C/N最大值，从而实时地控制分 集天线的接收信号达到C/N最大值。根据实施方式1提供的利用分集天线降低接收噪声的无线接收装置，在强辐射噪 声源已知的情况下，可以把其中的一个天线单元放置在噪音源附近，使另一个天线单元远 离噪声源。根据实施方式1可以通过幅度和相位调整电路206，调整在噪音源附近的天线单 元接收到的信号的幅度和相位，抵消远离噪声源的天线单元接收到的噪声，以提高分集天
10线接收的信号的C/N值。实施方式2上面的实施方式1中以分集天线中包含两个天线单元为例描述了本发明的利用 分集天线降低接收噪声的无线接收装置的第一实施方式。随着移动终端的尺寸越来越小，厚度越来越薄，很多移动终端中已经没有能放置2 个天线单元的空间了。实施方式2，S卩，第二实施方式，描述了一种只使用一个天线单元，通 过相位处理的方式实现分集接收的无线接收装置。图5示出了使用一个天线单元实现分集天线接收装置的实施例。如图5所示，天 线单元501由天线元件502和天线元件503构成。两个天线元件的分支中各接入一个移相 器，天线元件502两个分支中的移相器为+90度移相器510，512 ；天线元件503中的移相器 为-90度移相器511和+90度移相器513。作为实例，天线元件501可以作为第一天线元 件，天线元件502可以作为第二天线元件。需要指出的是，上述对天线元件编号顺序并不是 限定性的，而是可以采用其它编号，而不影响本发明的实施。另外，根据第二实施方式的分 集天线接收装置还包括开关单元516，直通电路518，幅度和相位调整电路519，信号合成单 元520，C/N计算单元522和控制单元523。控制单元523通过线路517连接开关单元516 以及幅度和相位调整电路519，用于控制开关单元516以及幅度和相位调整电路519。第二 实施方式中的这些单元的连接方式以及操作和功能与图2所示第一实施方式中给出的对 应单元的连接方式以及操作和功能相同，为了简洁起见，在此省略对其的描述，而只描述与 第一实施方式中不同的天线单元的工作。当天线元件502和天线元件503接收到差模信号时，天线元件502接收到的信号 经过+90度移相器510，天线元件503接收到的信号经过-90度移相器511，两个天线元件 接收的信号在连接点514变为共模信号，幅度叠加。然而，天线元件502接收到的信号经过 +90度移相器512，天线元件503接收到的信号经过+90度移相器513，信号在连接点515仍 然是差模信号，相互抵消。另外，当天线元件502和天线元件503接收到共模信号时，天线 元件502接收到的信号经过+90度移相器512，天线元件503接收到的信号经过+90度移 相器513，信号在连接点515仍然是共模信号，幅度叠加。另外，天线元件502接收到的信 号经过+90度移相器510，天线元件503接收到的信号经过-90度移相器511，信号在连接 点514变为差模信号，相互抵消。在连接点514和515叠加后获得的信号提供给开关单元 516。此后的操作过程与图2所示实施方式1中的操作过程相同，在此省略对其的描述。图6a和6b分别示出了在使用图5所示的分集天线接收装置的分集天线的方向示 意图。如图6 (a)所示，当天线元件502和天线元件503上流过差模信号时，天线单元501可 以看作为偶极子天线，图6(a)的虚线表示其电磁场方向图。反之亦然，当信号来自图6(a) 的虚线所示增益最大方向时，天线元件502和天线元件503接收到的信号为差模信号。如 上所述，信号在连接点514变为共模信号，幅度叠加，信号在连接点515变成差模信号，相 互抵消。如图6(b)所示，当天线元件502和天线元件503上流过共模信号时，由天线元件 502和天线元件503产生的电磁场相互抵消，产生的辐射很小。不过，接地平面上存在镜像 电流，接地平面也被作为天线的一部分，图6(b)的虚线表示其电磁场方向图。反之亦然，当 信号来自图6 (b)的虚线所示增益最大方向时，天线元件502和天线元件503接收到的信号 为共模信号。并且如上所述，信号在连接点515变为共模信号，幅度叠加，信号在连接点514变成差模信号，相互抵消。如上所述，在图5中，分集天线500由天线单元501和移相器电路构成，从而实现 了只使用一个天线单元的分集天线方式。在信号处理流程中，除了将在连接点514和515得 到信号输入到开关单元516之外，而不是将两个天线单元接收的信号送入开关单元516之 外，其它的处理过程与图3所示的具体实施方式
1中的处理流程一致，在此省略对这部分流 程的描述。在第一和第二实施方式中采用了直通电路。在本发明中，可以理解，直通电路可以 是一段线路，也可以是不改变信号的幅度和相位和其它电路或线路，而不限于实施例中所 示的线路。实施方式3在上面描述的第一实施方式中，需要首先通过开关单元203的切换分别评估天线 单元201和天线单元202接收到的信号的C/N。如果开关速度过慢，为了防止开关的切换 造成收到的信号断断续续，一旦确定C/N相对较好的信号和相对较差的信号，直到C/N无法 达到门限，都默认这一前提。但是对于信号接收环境恶劣，如多径干扰较大，信号较弱的地 方，如果经常改变移动终端的朝向等接收状态，需要多次执行图3所示流程，对接收效果产 生影响。为了解决这一问题，图7示出了根据本发明第三实施方式的分集天线无线接收装 置。如图7所示，根据第三实施例的分集天线无线接收装置去掉第一实施方式中的开关单 元203，并增加了一个幅度和相位调整电路代替原有的直通电路。如图7所示，根据第三实 施方式的分集天线无线接收装置包括分集天线，幅度和相位调整电路703(可以作为第一 幅度和相位调整电路)和幅度和相位调整电路704(可以作为第二幅度和相位调整电路)， 信号合成单元705，C/N计算单元707，和控制单元708。其中作为第一和第二幅度和相位调 整电路703，704的序号可以相反，而不影响本发明的实施。在图7所示的分集天线接收装置中，天线单元701和天线单元702构成分集接收 天线，是一个拥有方向性分集或极化分集特性的天线。天线单元701接收到的信号通过幅 度和相位调整电路703，天线单元702接收到的信号通过幅度和相位调整电路704，输入到 信号合成单元705。信号合成单元705合成天线单元702和天线单元703接收的信号，并将 合成的信号送入C/N计算单元707并通过计算得到合成信号的C/N值，并将计算的C/N值 提供给控制单元708。控制单元708根据C/N计算单元707的计算结果，通过控制线709控 制幅度和相位调整电路703与幅度和相位调整电路704调整天线单元接收的两路信号的幅 度和相位，使天线单元701和702接收的信号中的噪声部分在信号合成单元705中相互抵 消，以提高信号合成单元705的输出信号的C/N值，使其达到最大值。下面描述控制单元708如何控制幅度和相位调整电路703和704来得到最大的C/ N值。为了高效地得到最大C/N而不影响接收效果，需要对控制单元708的算法进行优化， 以使其控制幅度和相位调整电路703和704得到所希望的C/N值。关于算法方面已经存在 很多技术，下面仅列举一项较常用的技术作为说明。需要指出的是，本发明不限于本说明书 中所列举的算法或技术，而是也可以采用其他算法和技术来实现相应的目的。首先，对幅度和相位调整电路的调整量进行量化处理，任意信号在矢量坐标系中 可以分为X轴的矢量和1轴的矢量，用来代替幅度和相位。X的范围是从-100至100，y的 范围是从-100至100，任意信号表示为(X，y)。第一次寻找C/N最大值时，首先按照等间隔的方式选取数个点，如(-100，-100)，(-50，-100)，(0, -100), (50，-100)，(100，-100)， (-100，-50)，(-50，-50)，(0，-50)，(50，-50)，(100，-50) · · ·。幅度和相位调整电路 703 与 幅度和相位调整电路704分别从这几个点中任意选择一个，计算信号合成单元705的输出 信号的C/N。通过计算所有组合的结果，其中C/N值最大的参数组合附近存在最优的调整参 数。同样按照等间隔的方式，再进行细分化搜索，比如这次可以将间距设置为10。得到C/ N值最大的调整参数后，如有必要可以再进一步细分化搜索，最后得到的C/N最大值即为调 整可得到的C/N最大值，而此时的调整参数即为最优参数。如果之前已经找得到了 C/N的 最大值，随着信号环境的变化，之前的最优参数已经不是最优的，需要再次调整。在一般的 场景中，这种变化是渐进的，即上次最优参数附近存在新的最优参数。为了缩短搜索时间， 可以以上次的最优参数为中心，搜索附近找到C/N最大值。从而可以实时地调整分集天线 接收信号的C/N值，以使移动终端的接收性能最佳。需要说明的是，本发明不限于应用到诸如移动电视机之类的移动视频接收终端， 而且可以应用于其它使用分集天线的场合。至此已经结合优选实施例对本发明进行了描述。应该理解，本领域技术人员在不 脱离本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种其它的改变、替换和添加。因此，本发明 的范围不局限于上述特定实施例，而应由所附权利要求所限定。
权利要求
1.一种利用分集天线降低接收噪声的无线接收装置，包括分集天线，用于接收无线信号；开关单元，用于在控制单元的控制下将所述分集天线接收的两路无线信号分别提供给 直通电路与幅度和相位调整电路；直通电路，用于将所述分集天线接收的一路无线信号照原样通过；幅度和相位调整电路，用于对所述分集天线接收的另一路无线信号进行幅度和/或相 位调整；信号合成单元，用于合成所述直通电路输出的无线信号与所述幅度和相位调整电路输 出的无线信号；载噪比C/N计算单元，用于计算所述合成单元合成的无线信号的C/N值；控制单元，用于控制所述开关单元和所述幅度和相位调整电路执行的操作，其中所述控制单元将所述分集天线接收的一路无线信号提供给所述直通电路，将所述 分集天线接收的另一路无线信号提供给所述幅度和相位调整电路，和控制所述幅度和相位 调整电路调整无线信号的幅度和/或相位。
2.根据权利要求1所述的无线接收装置，其中所述控制单元对所述分集天线接收的两 路无线信号的C/N值进行比较，并控制所述开关单元将分集天线接收的C/N值相对较好的 一路无线信号提供给所述直通电路。
3.根据权利要求1所述的无线接收装置，其中所述控制单元对所述分集天线接收的两 路无线信号的C/N值进行比较，并控制所述开关单元将分集天线接收的C/N值相对较差的 一路无线信号提供给所述幅度和相位调整电路。
4.根据权利要求1所述的无线接收装置，其中所述控制单元控制所述幅度和相位调整 电路，使经过幅度和/或相位调整的无线信号中的噪声能够抵消未经过幅度和/或相位调 整的无线信号中的噪声。
5.根据权利要求1所述的无线接收装置，其中所述控制单元控制所述幅度和相位调 整电路，使经过幅度和/或相位调整的无线信号与另一路未调整的无线信号合成后得到的 合成信号的C/N值最大。
6.根据权利要求1至5中的任何一项所述的无线接收装置，其中所述分集天线包括接 收所述一路无线信号的第一天线单元和接收所述另一路无线信号的第二天线单元，所述第 一天线单元和所述第二天线单元与所述开关单元连接。
7.根据权利要求1至5中的任何一项所述的无线接收装置，其中所述分集天线包括由 第一天线元件和第二天线元件构成的一个天线单元，所述第一天线元件和所述第二天线元 件分别通过移相器连接到所述开关单元。
8.根据权利要求7所述的无线接收装置，其中所述第一天线元件接收的无线信号经一 个分支通过一个正90度移相器得到的信号与第二天线元件接收的无线信号经一个分支通 过一个负90度移相器后得到的信号叠加，所述第一天线元件接收的无线信号经另一个分 支通过另一个正90度移相器得到的信号与第二天线元件接收的无线信号经另一个分支通 过另一个正90度移相器后得到的信号叠加，所叠加的两路信号输入到所述开关单元。
9.根据权利要求1所述的无线接收装置，其中所述幅度和相位调整电路包括低噪声放大器，用于放大所述天线单元接收的无线信号的幅度；3dB桥，用于将幅度放大的信号分成正交的两路信号；第一 0或180度相位切换器，用于在控制单元的控制下对正交信号中的一路接收信号 进行相位调整；第二 0或180度相位切换器，用于在控制单元的控制下对正交信号中的另一路接收信 号进行相位调整；第一可调衰减器，用于对由所述第一 0或180度相位切换器调整过相位的信号进行衰 减处理；第二可调衰减器，用于对由所述第二 0或180度相位切换器调整过相位的信号进行衰 减处理；差分放大器，用于把所述第一可调衰减器和所述第二可调衰减器输出的差分信号转换 成单端信号。
10.一种利用分集天线降低接收噪声的方法，包括步骤a.分别计算分集天线接收的两路无线信号的载噪比C/N；b.比较所得到的两路无线信号的C/N，以确定C/N值相对较好的一路接收信号和C/N 值相对较差的一路接收信号；c.调整接收信号的C/N值相对较差的一路接收信号进行幅度和/或相位；d.将经过幅度和/或相位调整的接收信号与未经过幅度和/或相位调整的、接收信号 的C/N值相对较好的另一路接收信号合成，并计算合成信号的C/N值；e.根据所计算的C/N值，确定得到的合成信号的C/N值是否是C/N最大值，如果不是 C/N最大值，则重复步骤c至步骤e，直到得到C/N最大值。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述步骤e进一步包括使C/N相对较差的一路 接收信号中的噪声抵消C/N相对较好的另一路接收信号中的噪声的步骤。
12.根据权利要求11所述的方法，其中通过调整C/N相对较差的一路接收信号的幅度 和/或相位来使所述C/N相对较差的一路接收信号中的噪声抵消C/N相对较好的另一路接 收信号中的噪声。
13.根据权利要求10所述的方法，进一步包括步骤f判断合成信号的C/N最大值是否 满足C/N门限，如果合成信号的C/N最大值不满足C/N门限，则重复执行步骤a至步骤f ； 如果合成信号的C/N最大值满足C/N门限，则执行步骤c至步骤f。
14.根据权利要求13所述的方法，其中C/N门限设置为解调芯片接收C/N门限+3dB。
15.一种利用分集天线降低接收噪声的无线接收装置，包括分集天线，用于接收无线信号；第一幅度和相位调整电路，用于调整所述分集天线接收的一路无线信号的幅度和/或 相位；第二幅度和相位调整电路，用于调整所述分集天线接收的另一路无线信号的幅度和/ 或相位；信号合成单元，用于合成所述第一幅度和相位调整电路输出的无线信号与所述第二幅 度和相位调整电路输出的无线信号；载噪比C/N计算单元，用于计算所述合成单元合成的无线信号的C/N值；控制单元，用于控制所述第一幅度和相位调整电路与所述第二幅度和相位调整电路所调整的接收信号的幅度和相位，使所述天线单元接收的两路信号中的噪声部分在所述信号 合成单元中相互抵消，以提高所述信号合成单元的输出信号的C/N值。
16.根据权利要求15所述的无线接收装置，其中所述控制单元使所述信号合成单元的 输出信号的C/N值达到最大值。
17.根据权利要求15或16所述的无线接收装置，其中所述分集天线包括第一天线单元 和第二天线单元，所述第一天线单元连接所述第一幅度和相位调整电路，所述第二天线单 元连接所述第二幅度和相位调整电路。
全文摘要
本发明公开了一种利用分集天线降低接收噪声的无线接收装置，包括接收无线信号的分集天线；开关单元，用于在控制单元的控制下将分集天线接收的两路无线信号分别提供给直通电路与幅度和相位调整电路；直通电路将所述分集天线接收的一路无线信号照原样通过；幅度和相位调整电路调整分集天线接收的另一路无线信号的幅度和/或相位；信号合成单元合成直通电路输出的无线信号与幅度和相位调整电路输出的无线信号；载噪比C/N计算单元计算合成单元合成的无线信号的C/N值；控制单元控制开关单元和幅度和相位调整电路执行的操作。
文档编号H04B7/08GK102148633SQ201010108848
公开日2011年8月10日 申请日期2010年2月5日 优先权日2010年2月5日
发明者李楠 申请人:松下电器产业株式会社