用于无线通信中的接收分集控制的设备的制作方法

文档序号:7754046
专利名称:用于无线通信中的接收分集控制的设备的制作方法
技术领域
本发明总体上涉及无线通信并且更具体地涉及在无线通信系统中的多天线接收 分集。
背景技术
多天线接收分集指的是在无线通信设备中处理在多个接收链(receive chain)中 的多个接收信号。至少两个天线向接收器单元提供了两个不同的输入信号,由此向通信链 路提供了所接收的信号分集。特别地是,由于每个多路径不同地出现在每个天线上,所以多 个天线提供了空间分集。因此,多路衰减效应在接收路径之间并没有被强有力地彼此相关。 结果,接收分集改进了呼叫和数据传输质量并且还增加了网络容量。组合多个接收器链的输出以便在解码之前更好地估计符号。在本领域中已知的组 合方法包括但不局限于最小均方误差(Minimum MeanSquared Error MMSE)合并、最大比率 合并、等增益合并和选择合并。多天线接收分集的主要缺点在于每个接收器链都消耗电力, 特别是在射频(RF)和该链的模拟部分中。多天线接收分集能够显著地增加前向链路容量。容量增加可以被转化为更高的吞 吐量、更低的基站发送功率、更低的误帧率(FER)或其组合。接收分集的一个缺点是用于实 现并操作这种接收器的功率成本。另外,可能并不总是利用甚至需要接收分集的好处。在本领域中需要一种控制方法和设备,用于当诸如更大的链路容量、更高的吞吐 量、更低的发射功率和更低的错误率之类的好处可用时使用多天线接收分集,并且当所述 好处不证明更高的功率成本是合算的时不使用多天线接收分集。因而,需要能够控制接收 分集以便在无线通信装置中优化在接收分集的好处和接收分集的功率消耗之间的权衡。

发明内容
—种移动装置包括接收器单元,该接收器单元具有实现多天线接收分集的至少两 个接收器。被耦合来控制接收器的控制单元产生至少一个网络容量指示器,该指示器测量 至少一个网络资源的分配。控制单元还产生至少一个质量指示器,其测量在移动装置和网 络之间业务链路的性能。控制单元根据网络容量指示器和质量指示器来有选择地控制该接 收器单元应用多天线接收分集模式。在一个实施例中,被连接到控制单元的计时器单元能 够在一定时段内启用接收分集。在另一实施例中,控制单元对来自在移动装置上操作的应 用的输入作出响应。在另一实施例中,控制单元监视移动装置的操作状态的状态信息,并且 根据该状态信息来控制接收分集的应用。



图1是其中可以使用多天线接收分集的无线通信网络100的实例;图2是具有两个或多个天线和两个或多个接收器的部分移动站的示意图;图3示出了依照一个实施例的分集控制单元的框图;图4是用于示出多天线接收分集考虑事项的框图;图5是依照一个实施例的分集控制的流程图;图6是示出用于应用多天线接收分集的一个实施例的流程图;图7示出了用于考虑多个指示器来控制多天线接收分集的一个实施例;图8是示出被实现来改进接收开销或控制消息的多天线接收分集控制的一个实 施例的流程图;图9示出了分集控制方法的可选实施例。
具体实施例方式图1是其中可以使用多天线接收分集的无线通信网络100的实例。移动站110可 以是移动或静止的,并且它可以与一个或多个基站120通信。移动站110,这里也被称为“移 动体(mobile) ”,通过连接到基站控制器130的一个或多个基站120发送和接收语音或数据 或者它们两者。基站120和基站控制器130是被称作接入网络的网络的组成部分。基站控 制器130连接到有线线路网络140。然后接入网络向基站120以及在基站120之间传输语 音或数据。接入网络可以进一步被连接到该接入网络之外的附加网络,诸如有线电话系统、 公司内部网或因特网,所有这些网络可以组成有线线路网络140的一部分。接入网络可以 在每个访问移动站110和这种外部网络之间传输语音和数据。已经与一个或多个基站120建立活动业务信道(active trafficchannel)连接的 移动站110被称作活动移动站,并且被认为处于业务状态。处于与一个或多个基站120建 立活动业务信道连接过程中的移动站110被认为处于连接建立状态。由移动站110所使用 的向基站发送信号的通信链路被称作反向链路150。基站用来向移动站发送信号的通信链 路被称作前向链路160。多天线接收分集可以显著地增加无线通信系统的前向链路容量。注意,遍及此说 明书,术语“接收器分集”也被用来指“接收分集”。虽然多天线接收分集导致开销成本,然而 无线系统的操作环境可以通过简单地操作单个接收器链来实现启用多天线接收分集操作 的好处。为了平衡降低功率使用的目标同时利用在这种环境中多天线接收分集的好处,希 望在移动站110中控制多天线接收分集操作。多天线接收分集控制可能会操作来当其只提 供少量好处时关闭接收分集,并且由此节约电能,并且当它可能是有益的时打开接收分集。目前描述的实施例包括用于控制多天线接收分集的应用的方法和设备,以用于节 约电能同时在需要时能够保留接收分集的好处的目的。如在此所述,在其它准则之间,响应 于操作条件、传输要求和用户设置来控制多天线接收分集。用于启用或禁止接收分集操作 的特定条件取决于如在此所述的移动体操作的标准。这里所描述的用于控制移动多天线接收分集的方法适用于使用不同多路访问配 置的任何无线通信系统,诸如,但不局限于码分多址(CDMA)、频分多址(FDMA)、正交频分 多路复用(OFDM)或时分多址(TDMA)。CDMA多路访问配置的例子包括但不局限于TIA/EIA/IS-95、TIA/EIA/IS-2000 或 cdma2000、lxEV-DO、lxEV_DV、802. 11a,802. lib,802. llg、 802. IlruWIMAX和WCDMA。这里所描述的实施例可以用于任何无线系统,其中无线系统具有 连接到两个或多个操作接收器的两个或多个天线(即,在给定通信配置的移动站中,一个 接收器加上一个或多个分集接收器)。 图2是具有两个或多个天线和两个或多个接收器的部分移动体200的示意图。移 动体200可以类似于图1中的移动站110。其中这里所描述的具体实施例相对于两个的分 集度来描述,(即两个天线、两个接收器或两个接收器链),这些实施例用于清楚描述而并 不意味着排除其它分集度。这里所描述的本发明适用于具有两个或更多天线和两个或更多 接收器或两个或更多接收器链的多天线接收分集。在此公开中,术语“多天线接收分集”或 “接收分集”意思是处理从两个不同的天线所接收的两个信号以便提取所发送的信息(例 如,语音或数据)。术语“接收器”用来表明主要的接收器链,以及用于接收操作的部分接收 器链,无论在那时是否使用多天线接收分集。术语“分集接收器”表明附加接收器、接收器 链或部分附加接收器链,用于当多天线接收分集可操作时提供分集。因此,具有两分集度的 通信装置具有两个天线,一个接收器加上一个分集接收器。此外,接收器、接收器链或部分 接收器链可以被集成到单芯片中或分布在多个芯片中。接收器、接收器链或部分接收器链 也可以连同无线装置的其它功能一起被集成到芯片中。在图2所图示的一个实施例中,当一个或多个分集接收器(220,230或240)能够 结合接收器210操作时启用多天线接收分集。接收器210和分集接收器(220,230和240) 向解调器/合并器250提供输入。接收器210可以包括接收器的RF模拟前端部分以及其 它功能和操作,包括RF、模拟、解调、解码及依照任何组合的其它接收器任务。解调器/合 并器250合并接收器210和分集接收器220-240的输出,并且向解码器260提供输出符号。 注意,当禁止多天线接收分集时,接收器210继续向解码器260提供输出。解码器260把该 符号转化为比特。向数据宿/应用280提供该比特。分集控制单元270从解调器/合并器250或解码器260或它们两个的输出中接收 指示器。分集控制单元270也接收了下面将要描述的其它指示器。如图2的实施例中所示 的分集控制单元270使用符号和比特来确定是开启还是关闭多天线接收分集。此外,分集 控制单元270独立地或组合地使用各个其它操作条件和设置。分集控制单元270向分集接 收器220-240输出控制信号295以便控制它们各自的操作。控制信号295可以是单个或多 个信号。此外,控制信号295可以是用于每个分集接收器220-240的独立信号,或者可以是 用于所有分集接收器220-240的公共信号。还可以使用本领域中已知的各种技术来多路复 用、编码或格式化控制信号295。在一个实施例中,可以使用计时器或时钟272来实现用于接收分集操作的时段。 计时器272可以在分集控制被启用并且保持预先确定或动态确定的时段时开始,在此之后 分集控制被禁止。注意,计时器272可以被实现来跟踪分集控制以便优化分集控制过程。依 照这种方式,计时器272可能会使分集控制单元270存储操作的分集控制方案,使该分集控 制单元270预测将来的操作。例如,计时信息可以使分集控制单元270调整该时段,在该时 段之后分集被禁止。图3示出了依照一个实施例的分集控制单元300的框图。分集控制的方法也可以 分布于整个硬件和软件。分集控制单元(DCU) 300具有用于指示器的多个输入,它们是信道操作条件305、错误率310、信号强度测量315、功率控制参数320 (例如,功率控制子信道)、 电池电平读数325、服务质量要求330、应用要求335、用户设置340、更高层的控制345、发射 器控制350和导频信道信息355。分集控制单元300向分集接收器输出控制信号390,该分 集接收器诸如在图2中所示的接收器220、230、240。控制信号390可以是用于所有分集接 收器的一个单信号,用于每个分集接收器的独立信号,或控制信号的多路复用或编码组合。 此外,分集控制单元300可以分别地或组合地对任何指示器操作。如图所示,D⑶300的任 何输入可以被输入多次,诸如信号强度测量315。这里所描述的技术使用一个或多个指示器来确定是开启还是关闭多天线接收分 集。图4是用于示出多天线接收分集考虑事项的框图。多天线接收分集控制400从网络容 量指示器405、质量(用户体验)指示器415和/或移动体电池电平指示器425中接收一 个或多个指示器。在某些实施例中,使用网络容量指示器405来控制多天线接收分集的应 用。在其它实施例中,使用也被称为用户体验的质量指示器415来控制多天线接收分集的 应用。在其它实施例中,使用诸如移动体电池电平指示器425之类的其它考虑事项。在其 它实施例中,可以使用质量、网络容量、移动体中的电池电平及其它指示器的不同组合。通常,在确定是否应用多天线接收分集时,考虑两个网络容量参数。一个参数识别 由网络所分配的资源总量,并且第二参数识别移动体对网络资源利用情况。如果网络在网 络资源(例如传输功率)方面没有遭受高负载,那么系统的确得益于应用多天线接收分集。 在此条件下,该网络具有用于向用户分配更多功率的资源。结果,该系统不会得益于应用多 天线接收分集。作为第二网络容量考虑事项,如果移动体使用大量可用容量,那么该移动体 开启多天线接收分集。如果移动体使用少量的网络可用容量,那么该系统不会得益于应用 多天线接收分集。在发送语音的无线系统的一个实施例中,使用网络资源负载和移动体对 网络资源的利用两者来判定是否开启多天线接收分集。因而,如果移动体正在使用大量的 网络容量并且系统无法承担提供该容量,那么该系统得益于应用多天线接收分集。图5是依照一个实施例的分集控制的流程图。在步骤410中,所述方法选择一个 或多个指示器来分别地或组合地用于控制判定。下面将描述用于各个指示器的不同的指示 器选择。在步骤420,所述方法建立指示器参数,包括选择阈值,在该阈值启用或禁止多天线 接收分集。在步骤430,所述方法在无线通信装置操作期间监视至少一个网络容量指示器和 至少一个质量指示器。在步骤440,所述方法判定指示器、指示器的组合、指示器的功能或作 为指示器的组合是否违反了分集控制准则以致启用或禁止多天线接收分集。如果该指示器 并不属于启用多天线接收分集的范围或禁止多天线接收分集的范围,那么在步骤430,该指 示器继续被监视。如果指示器的确属于启用范围或禁止范围,那么在步骤450启用或禁止 多天线接收分集,并且在步骤430,该装置继续监视该指示器。在一个实施例中,利用所选择 的分集控制判定指示器和参数来配置移动站。在另一实施例中,移动站响应于操作条件来 确定这些指示器和/或参数。已经与一个或多个基站建立活动业务信道连接的无线装置被认为处于业务状态。 在业务状态中,无线装置主动地接收并发送语音或数据或它们两者。分集控制算法操作可 以取决于是使用语音还是数据业务。在数据业务中,算法可能需要更主动地开启接收分集。 在一个实施例中,这可以通过与语音相比对于数据使用不同的阈值组来实现。然而,实质 上,语音和数据两者可以使用类似的指示器来控制分集。在业务状态中,接收分集被开启以便在必要时向系统提供附加的前向链路容量,以便由于前向链路负载或由于不利的信道条 件而降低呼叫掉线的概率,并且以便满足目标FER。所有这三个原因可能是高度相关的。例 如,只要满足FER目标,那么呼叫掉线的概率就非常低。如果要求基站增加其发射功率以便 降低FER,那么前向链路容量可能会下降。移动站可以估计其前向链路功率使用和当前扇区负载来判定何时系统得益于可 以由多天线接收分集所提供的附加容量。系统容量信息并不直接可用于移动站;然而,移动 站可以使用可由其使用的指示器来估计系统的容量。这些指示器向移动站提供了用于开启 或关闭多天线接收分集的手段。处于与一个或多个基站建立活动业务信道连接过程中的无线设备被认为处于连 接建立状态。当无线设备处于连接状态时,所述系统可以得益于启用多天线接收分集。
在一个实施例中,移动站使用每干扰密度的每码片能量,被作为Ec/Io给出,或每 噪声密度的每码片能量,被作为Ec/Nt给出,来作为指示器。这些分别表明了导频能量与干 扰或噪声的比率,如由移动站所见;这些比率值越低表明多天线接收分集可能会是有益的, 这是因为移动体相对于干扰或噪声接收了较少的信号能量。注意,使用Ec/Io来确定移动 站是否在基站的范围之内。因为这些指示器可能波动,所以可以对这些指示器执行滤波或 平均操作。例如,可以使用具有适当时间常数的这些指示器的有限脉冲响应(FIR)滤波器 或无限脉冲响应(IIR)滤波器。另一有用的质量指示器是前向链路业务信道的FER。当错误数目在特定时间窗内 经过阈值时,多天线接收分集可以被开启所指定的时间量或者直到FER降到可接受的阈值 以下。可以动态地实现多天线接收分集来实现所想要的FER。作为选择,可以如下代替开 窗口来使用无限脉冲响应(IIR)滤波器IIR_FER_n = IIR_FER_(n_l)*A+current_frame_ status* (I-A),其中,“η”是迭代指数,current_frame_status对通过的帧来说是0并且对 错误帧来说是1 ;并且A是IIR滤波器的时间常数。当得到的IIR_FER_n超过阈值时,可以 开启多天线接收分集。IIR实现方式提供了计算有效的实例;然而,可以实现FIR或任何其 它滤波、平均或平滑方法来用于多天线接收分集控制。可以借助各种手段来关闭多天线接收分集。在一个实施例中,多天线接收分集会 保持一段时间,在此之后多天线接收分集被关闭。在可选实施例中,根据诸如FER在“关闭” 阈值以下的给定准则来关闭多天线接收分集。注意,对于其它信道使用FER指示器可能产 生不同的阈值,这是因为每个信道可能具有不同的可接受的FER。除FER之外,分集控制可以响应于在本领域中已知的各种瞬时错误和错误率中的 任何一个。此外,任何这些瞬时错误或错误率可以隔离地或结合任何其它瞬时错误或错误 率来使用。因此,多天线接收分集控制可以对帧错误、消息错误、比特错误、符号错误、高级 分组错误和突发错误(burst error)作出响应。例如,可以在Viterbi或turbo解码信道 之前计算符号错误率。这可以通过把所解码的比特重新编码为符号并且把这些重新编码的 符号与所接收的符号相比较来实现。可以对符号的错误率以及任何其它瞬时错误或错误率 使用以上所描述的平滑和滤波方法。在业务信道中用于FER的方法也可以被扩展到其它信道。例如,可以使用控制信 道(诸如cdma2000信道中的前向专用控制信道(F_DCCH))的瞬时帧错误或FER来确定多 天线接收分集操作。可以如上所述来使用类似的滤波过程。此外,可以使用附加业务信道(诸如cdma2000中的前向辅助信道(F_SCH))的瞬时帧错误或FER来确定多天线接收分集。可选实施例可以实现其它指示器;例如,一个实施例把前向功率利用估计结合为网络容量指示器。在此实施例中,移动站估计对目标为该移动站的前向链路数据信道所分 配的功率比例。前向链路功率的估计可以涉及总计前向链路功率,总计前向链路功率只考 虑分配给特定移动站的功率或者可以包括对其它移动站的功率测量。功率计算可以参考诸 如导频或训练序列的已知参考信号。例如,指示器可以把业务信道功率的估计体现为导频 信道功率。于是分集控制算法当量度超过给定阈值时可以开启接收分集并且当量度低于给 定阈值时关闭分集。在可选实施例中,前向信道质量的估计被用作接收分集控制指示器。在此实施例 中,根据诸如导频或训练序列的已知参考信号来导出前向信道质量。在又一实施例中,前向信道质量的估计被用作指示器,其中从所解调的诸如导频 或训练序列的参考信号的信号噪声的估计来导出该前向信道质量。特别地,此实施例可以 把噪声功率的估计应用到导频信道功率。再者,分集控制算法在量度超过给定阈值时可以 开启分集,并且当量度低于给定阈值时关闭分集。诸如cdma2000的许多无线标准使用功率控制来调制移动站和基站的发射功率以 便在改变的操作条件下满足目标性能准则,同时提供了增加的网络容量。在一个实施例中, 分集控制单元270使用前向链路外环功率控制的设置点来导出指示器。外环功率控制设置 点,典型地被作为每噪声能量的每比特能量或Eb/No给出,提供了在移动站的接收器的给 定要求用以建立用于前向链路的目标以便满足FER要求。前向链路功率控制设置点为高值 表明移动体需要更高的Eb/No来实现目标FER。在此情况下移动站可以得益于多天线接收 分集,这是因为两个或多个接收链的组合降低了在接收器所要求的信噪比(SNR)的量。分集控制还可以使用前向链路内部功率控制判定。内部功率控制判定涉及由移动 站向基站所发送的命令,来降低或增加前向链路业务信道功率以便在移动站满足Eb/No设 置点。使用向下命令来降低功率,并且使用向上命令来增加功率。这些命令应当在合理长 的时间帧上具有零平均值。如果平均值在向上方向偏离零,那么这表明基站不能补偿环境 条件。此指示器是特别有用的,这是因为一串向上命令不仅表明移动站需要更多功率,而且 表明因为被分配给移动体的前向链路业务信道功率处于最大值,或者因为基站的扇区已经 用尽了总的功率容量,所以基站不能提供更多功率。这两个条件表明需要多天线接收分集 来降低前向链路上的系统负载。对于此实施例,系统使用快速的前向功率比特作为指示器来开启或关闭接收器分 集。如果移动装置发送大比例的向下命令(即,用于降低前向链路功率的命令),那么这表 明网络正在向移动体分配最低的功率量。在此方案下,由于网络并不得益于接收器分集的 激活,所以关闭接收器分集。在一个实施例中,当确定百分比的功率命令是向下命令时移动 体可以关闭接收器分集。类似地,分集控制可以使用反向链路功率控制设置点或判定。反向链路功率控制 设置点和判定与前向链路上的信道操作条件相关。反向链路功率控制命令被周期性地发送 到移动站并且可以用于分集的控制判定。在可选实施例中,分集控制还可以使用在前向链路外环功率控制的当前设置点和 从基站所接收的估计的信噪比之间的差(或差的FIR或IIR滤波)。该差应当在合理长的时间帧上具有零平均值。如果这在设置点高于所接收Eb/No的方向上偏离了零,那么它表 明系统不能补偿环境条件。分集控制可以使用活动集中的导频数目作为指示器。较高的导频数目可以表明更 混乱的环境并因而增加了将来出现错误的概率。此指示器可以被直接用来控制多天线接收 分集,或者可以用来改变其它指示器的阈值,诸如Ec/Io以上。
此外,搜索器所发现的未被解调的导频数目在没有被耙指(finger)的相干解调 利用的情况下向系统增加了干扰。如先前指示器一样,其也可以被直接用来或可以用来改 变另一指示器的阈值。活动集中导频数目的增加还可以得益于短时间地开启多天线接收分集,在该短时 间内增加了活动集的大小。这可以有助于呼叫质量。分集控制还可以对应用或用户的特定要求作出响应。例如,某些流式(streaming) 视频或多媒体应用可能要求更高的数据速率、更低的等待时间、恒定的比特率与低错误的 结合。诸如网络浏览或FTP下载之类的突发性应用也可以通过启用更高的传输速率来连续 地得益于接收分集。可以使用来自应用层的更高层控制或使用用户设置来为这种应用启用 分集控制。这种更高层的控制也可以来源于发射器。发射器事先知道数据有效负载要求。可 以通过各种方法来运用较高层控制以便通过业务信道或控制信道发送在本领域中所知的 控制信号。在另一实施例中,发射器可以在物理层控制多天线接收分集。这种应用要求可以与服务质量要求相符。应用或订户可以要求诸如低等待时间、低 错误或高速度之类的某些性能要求。在特定的实施例中,分集控制可以对这些要求作出响应。在又一实施例中,可以响应于电池读取来进行接收分集控制判定。特别地,电流水 平或电池能量水平的测量可能表明需要节省功率。当电池充电相对满时,对于其它指示器 可以有激活多天线接收分集的较低阈值。较低的电池电平可能导致需要较高的阈值来激活 接收分集,或者表明应当关闭接收分集。在一个实施例中,一旦收到物理层分组就开启多天线接收分集。同时,设置计时 器。对于所接收的每个连续分组,复位计时器。当计时器期满时,关闭接收分集。此过程可 以在不明确地识别驱动应用的情况下简化监视接收分集控制的任务,同时确保对于分组数 据启用多天线接收分集。图6是示出用于应用多天线接收分集的一个实施例的流程图。在接收分集控制中 所使用的所有指示器可以得益于在图6中所示出的控制过程。控制过程保留两个阈值Tmin 和1_。作为一个例子,使用用于发信号表明需要分集处于较低值(诸如Ec/Io)的指示器。 在步骤500,该过程把分集控制状态初始化为开启或关闭。在步骤514,该过程设置并监视 指示器或指示器的组合。在步骤522,该过程把指示器与Tmin相比较。当指示器小于或等 于Tmin时,在步骤532开启分集。如果指示器小于Tmin,在步骤542,该过程监视指示器。如 果在步骤542该指示器大于Tmax,那么在步骤552分集被禁止或者继续处于禁止模式。可以 根据诸如移动站速度的环境条件来调整阈值。可以使用路径的衰减频率或其它指示器来估 计移动站的速度。对于发信号表示需要分集处于更高值的指示器来说,诸如FER,可以切换 Tmin和Tmax的角色。对于启用和禁止分集控制来说保留独立的阈值消除了某些操作条件和 变化会导致连续开启和关闭多天线接收分集的可能。
在另一实施例中,多天线接收分集当被开启时,可能被迫在最小时间量内继续保 持,而不管所观察的指示器的状态。这可能会防止切换接收分集的开启和关闭太快。快速 切换接收分集的开启和关闭对系统可能是有害的。最小持续时间可以是恒定的或者可以根 据一个或多个指示器改变。可以组合以上指示器中的两个或多个以便更好或更及时地对控制接收分集作出 判定。例如,可以组合地使用当前帧错误和当前Ec/Io测量来控制分集。可以孤立地或结 合其它指示器来使用用于接收分集控制的任何指示器。作为选择,可以使用一些指示器来调整其它指示器的阈值。例如,可以如下使用活 动集中的导频数目来调整用于FER的阈值 多天线接收分集的控制可以比简单的开启或关闭判定更加复杂。例如,接收分集 控制可以使用多值的阈值函数来根据指示器的值或指示器的函数开启或关闭多个分集接 收器的子集。换句话说,分集控制的特定实施例可以被配置为其中并非所有分集接收器被 一次开启或关闭。开启或关闭多个分集接收器的子集使得能够在接收器分集的好处和功率 消耗之间进行更精细的权衡。分集控制的又一实施例可以通过控制分集接收器本身的功率消耗来控制在接收 器分集和功率消耗之间的权衡。例如,通过调谐对RF的供电和分集接收器链中的模拟分 量,可以对于该链中的功率消耗权衡分集接收器的线性度或灵敏度。利用Ix EvDO来使用多天线接收分集控制的另一实施例。在IxEVDO中,移动体可 以处于两种状态之一空闲状态(Idle State)或连接状态(Connected State)。在空闲状 态中,移动体具有与基站的主动会话但是并不与基站通信。它只解码控制信道消息。在连 接状态中,移动站处于与基站的主动连接中并且在基站的功率控制下。在空闲状态中,移动站具有主动会话(active session)但是并不与基站通信,由 此该移动站只监视控制或开销消息。在此状态中,移动站可以进入睡眠模式达一定的持续 时间。睡眠时间的持续时间可以由支持具体协议的标准或规范来定义。睡眠时间的持续时 间可以由基站向移动站表明。在空闲状态中,移动站可以开启分集来降低控制信道消息的 消息错误率。移动站可以使用以下指示器来控制空闲状态中的分集操作1)控制消息的瞬 时帧错误;或2)前向链路(FL)的信道质量测量。在第一种情况下,如果在给定时间窗内检 测到一个或多个错误,那么可以对于可调数目的连续控制消息开启分集。在一个实施例中, 控制消息在控制信道上被发送。注意,分集控制可以被实现来降低其它开销信道的FER。当 分集控制使用移动站的Ec/Io或Ec/Nt或SINR估计时,这些指示器可能遭受很大改变。从 而可以利用适当的时间常数或时间窗大小来使用这些指示器的FIR或IIR滤波版本。图7图示了用于考虑多个指示器来控制多天线接收分集的一个实施例。在步骤 802接收器计算FER。可以在时间窗内或使用IIR滤波来确定FER。在判定菱形块810,接 收器确定FER是否大于阈值TFEK。如果所测量的FER大于Tfek,那么处理继续至步骤812以 便计算信道质量(Channel Quality CQ)。在步骤816,如果信道质量小于阈值TeQ,那么在 步骤818接收器开启分集。返回到判定菱形块810,如果FER不大于TFEK,那么处理继续至步骤814以便关闭多天线接收分集。在一个实施例中,信道质量测量是Ec/Io。可选实施例 可以组合任何多种指示器。这些指示器可以存在或被评估以便有效、及时地控制接收分集。
图8是示出被实现来改进接收开销或控制消息的多天线接收分集控制的一个实 施例的流程图。该过程在步骤700以分集被关闭开始。在步骤710移动站接收控制消息。 在步骤720解码控制消息。如果在判定菱形块730控制消息被成功地解码,那么处理继续 至步骤710。否则,处理继续至判定菱形块740以便确定信道质量是否在阈值以下。在一个 实施例中,由SINR来测量信道质量。如果在判定菱形块740信道质量在阈值以下,那么在 步骤750,处理会开启多天线接收分集控制。否则,处理返回到步骤710。如上文所论述,一旦多天线接收分集控制被启用(即开启),那么移动站可以使用 各种准则来禁止分集,包括但不限于1)时段期满,该时段可以是分集控制指示器的函数; 2) SINR ;或3)其组合。在支持高分组数据速率发送的系统中,诸如支持IS-856规范的IxEvDO系统中,可 以在空闲状态中开启接收分集控制。分集可以继续一定时段。这种时段可以或可以不取决 于指示器。类似地,分集可以保持直到SINR超过更高阈值。交替地,多天线接收分集控制 可以被开启直到满足多个准则。在连接状态中,移动站与基站处于主动通信(activecommunication),并且基站向 移动站主动地提供功率控制指令。在支持IS-856的系统中,基站并不改变被分配给移动站 的功率;相反地,基站的所有功率在给定时间被指向单个移动站。使用能够启用分集的移动 体,与非分集移动体相比较,更多数据可以在给定时段被转送。结果,当与能够启用分集的 移动站通信时基站部分容量增加。在诸如文件传输协议(FTP)应用或网络浏览器应用之类 的突发性通信业务应用中,关闭分集可能并不是有益的。通过开启分集,可以在更短时间内 下载数据;更快的下载可以降低用于下载数据的功率。例如,下载到非分集移动体可能花费 更长时间并增加传输功率。另一方面,如果移动站从事于恒定的数据速率应用,诸如流式应用,那么有选择地 开启并关闭分集可能是有益的。在此情况下,通过增加带宽并不会减少下载内容所花费的 时间量。当移动站运行恒定数据速率的应用时,可以根据SINR的瞬时或滤波形式来控制接 收分集。此外,当移动站确定前向链路的信道质量时,移动站使用此信息来确定可以在FL 上的移动站成功接收的最大数据速率。然后移动站以此最大速率向有效地请求数据的基站 发送数据速率控制(DRC)消息。DRC可以被用作前向链路信道质量的指示器。在一个实施 例中,瞬时DRC值或DRC值的IIR滤波版本提供了前向链路质量的指示,并且可以被用作分 集控制指示器。另一有用的指示器可以是瞬时DRC值或DRC值的IIR滤波版本乘以移动体 近来的服务率。所产生的乘积提供了可由移动体支持的数据速率上限,其中如果所产生的 乘积小于由恒定数据速率的应用所要求的数据速率加上一定余量,那么可以开启分集。图9示出了分集控制方法的可选实施例。如果在判定菱形块800移动站涉及恒定 数据速率的应用,那么处理继续至步骤802以便监视接收分集指示器。否则,在步骤806移 动站启用分集。从步骤802继续,当在步骤804移动站监视多天线分集控制(Multi-anterma DiversityControl MDC)指示器并且检测到在分集控制范围内的指示器值时,在步骤806 移动站启用分集。否则,在步骤808移动站禁止分集。在连接状态中所使用的指示器包括 但不局限于1)SINR,瞬时或IIR滤波;2) DRC值,瞬时或IIR滤波;或3)由服务率所标度的DRC值,其中DRC值可以是瞬时的或IIR滤波的。在一个实施例中,分集控制可以启用多天线接收分集达最小时段,而不管所观察 的指示器的状态。这可能会进一步防止分集控制对于系统响应而太过快速地切换分集的开 启和关闭。换句话说,开启分集或关闭分集要求一定时间。保持分集开启或关闭的最小时 段可以是恒定的或可以根据一个或多个指示器而改变。在支持其它 规范的系统中可以使用分集控制的其它实施例,该规范诸如用于提供 高速数据传送的cdma2000的Ix EvDV模式。利用IxEvDV,特别地是,移动站可以从事于高 速数据传送,同时从事于语音通信。移动站可以被分配有以下一个或多个信道分组数据信道(F_PDCH)分组数据控制信道(F_PDCCH)可以使用以下指示器来控制接收分集F_PDCH 的帧错误或 FER。F_PDCCH 的帧错误或 FER。F_PDCH或F_PDCCH的符号错误率。以上描述给出了用于在无线设备中控制多天线接收分集的方法和设备。可以响应 于操作条件、传输要求和控制设置来控制分集。有选择地启用分集使接收器能够得益于多 天线接收分集,同时当不必用分集来增强性能时避免导致附加的功率负担。独立地或结合 地使用操作条件、传输要求和控制设置来确定诸如更高链路容量、更高数据吞吐量、更低发 送功率和更低错误率的移动体多天线接收分集的好处是否保证了启用分集的较高功率成 本的合理。本领域中的那些技术人员将理解可使用任何多种不同科技和技术表示信息和信 号。例如,可能在以上描述中被引用的数据、指令、命令、信息、信号、比特、符号和码片可由 电压、电流、电磁波、磁场或粒子、光子或任何其组合进行表示。那些技术人员还可理解结合此处公开的实施例所描述的不同示例性逻辑块、模 块、电路和算法步骤可被实现为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为了清楚地说明硬件 和软件的可互换性,不同示例性组件、功能块、模块、电路和步骤已经在上文以其功能性进 行了一般性说明。这样的功能是否被实现为硬件还是软件取决于施加于整体系统的特定应 用和设计限制。熟练技术人员可为每一个特定应用以多种方式实现上述功能,但这样的实 现结果不应该被理解为偏离本发明的范围。结合本文公开的实施方式中描述的不同的说明性的逻辑方框、模块以及电路可以 由设计来执行这里所述功能的通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、 现场可编程门阵列(FPGA)或者其它可编程的逻辑设备、分立的门或晶体管逻辑、分立的硬 件组件或其任意组合来实现或执行。通用处理器可以是微处理器,但可选地,该处理器可以 是任何常规的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可以由计算设备的组合来实 现,诸如DSP和微处理器、多个微处理器、一个或多个结合DSP内核的微处理器或其它这样 的结构的组合。结合在此公开的实施方式描述的方法或算法的步骤可以直接包含在硬件中、由处 理器执行的软件模块中或者二者的组合中。软件模块可以驻留在随机存储器(RAM)、闪存、 只读存储器(ROM)、可擦可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除只读存储器(EEPROM)、寄存器、硬盘、可移动磁盘、光盘只读存取器(CD-ROM)或本领域已知的其它任何形式的存储介 质中。可以将典型的存储介质连接到处理器,使得处理器可以从存储介质读取信息以及向 存储介质写入信息。可选地,该存储介质可以集成到处理器中。处理器和存储介质可以存 在于ASIC中。可选地,处理器和存储介质可位于用户终端中作为分立组件。
提供在公开的实施例中的前述说明以使得本领域中的任何技术人员实现或使用 本发明。对这些实施例的不同更改对于本领域的技术人员来说是容易的,且此处定义的一 般原理可被施加到其它实施例,而不偏离本发明的精神或范围。由此,本发明不被限制于此 处所示的实施例,符合与此处公开的原理和新颖特性相一致的最为广泛的范围。
权利要求
一种无线设备,其包括多天线接收分集单元,包括多个接收器,用于当启用多天线接收分集模式时处理多个接收的信号;计时器单元,用于提供用来启用所述多天线接收分集模式的时段;和控制单元,其被连接到所述多天线接收分集单元和所述计时器单元,用于产生至少一个指示器,用于基于所述时段的所述指示器来控制所述多天线接收分集模式的应用。
2.一种无线设备,其包括多天线接收分集单元,包括多个接收器,用于当启用多天线接收分集模式时处理多个 接收的信号;和控制单元,其被连接到所述多天线接收分集单元,用于接收来自在所述无线设备上操 作的应用的输入,用于基于所述输入来控制所述多天线接收分集操作的应用。
3.如权利要求2所述的无线设备,其中,所述输入包括物理层分组,用于基于所述分组 中的信息来控制所述多天线接收分集操作的应用。
4.如权利要求2所述的无线设备,其中,所述输入包括数据速率控制消息,用于基于所 述消息来控制所述多天线接收分集操作的应用。
5.一种无线设备,其包括多天线接收分集单元,包括多个接收器,用于当启用多天线接收分集模式时处理多个 接收的信号;和控制单元,其被连接到所述多天线接收分集单元,用于监视关于所述无线设备的操作 的状态信息,并且用于基于所述状态信息来控制所述多天线接收分集操作的应用。
全文摘要
本发明公开了一种无线设备,以及响应于操作条件、传输要求和控制设置,在无线设备中受到控制的接收器分集。分集控制通过在给定条件时启用接收分集来降低功率消耗。独立地或结合地使用操作条件、传输要求和控制设置来确定诸如更高链路容量、更高数据吞吐量、更低发送功率和更低错误率之类的多天线接收分集的好处是否使分集的较高功率成本合理。
文档编号H04B1/00GK101888265SQ201010225158
公开日2010年11月17日 申请日期2005年3月4日 优先权日2004年3月5日
发明者B·C·巴尼斯特, E·G·小蒂德曼, F·乌卢珀纳尔, G·A·布赖特 申请人:高通股份有限公司
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