专利名称：接收器内处理信号的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及对接收的射频(RF)信号的处理，更具体地，本发明涉及一种在接收器内处理信号的方法和系统。
背景技术：
移动通信改变了人们通信的方式，移动电话也从一种奢侈品转变为人们日常生活的基本组成部分。移动电话的使用取决于社会情况，而不受地点和技术的限制。当前，语音连接已经满足了日常通信的基本需要，移动语音连接正不断溶入日常生活的方方面面，而移动通信革命的下一步将是移动互联网。移动互联网将注定成为日常信息的主要来源，在这以后，更加便利的通用移动数据接入将接踵而至。
为满足对未来移动互联网的上述要求，特别设计了第三代(3G)蜂窝网络。随着这些服务的应用更加普及，网络容量的最优性价比和服务质量(QoS)等因素对于蜂窝电话运营商来说，将变得更为重要。可以通过仔细的网络规划和运作以及传输方法和接收器技术的改进来实现上述因素。在这里，运营商需要一种技术来增加下行吞吐量，然后提供更加出色的QoS性能和传输速率，来同使用电缆调制解调制器和DSL方式提供服务的运营商展开竞争。在这点上，建设基于宽带CDMA(WCDMA)技术的网络，可以为今天的无线运营商提供向终端用户传输数据更加可行的选择。
图1a所示为现有的WCDMA规范为增加下行吞吐量进行的技术发展的时间轴示意图。图1a中示出了各种无线技术所能提供的数据率，这些技术包括通用分组无线业务(GPRS)100、GSM(全球移动通信系统)的增强数据率技术(EDGE)102、通用移动通信系统(UMTS)104以及高速下行分组接入(HSDPA)106。
GPRS和EDGE技术可以用于提高当前的第二代系统如GSM的数据吞吐量。GSM技术可以支持高达14.4Kb/s的数据率，而2001年提出的GPRS技术允许使用每个时分多址(TDMA)帧中多达8个的时隙传送数据，从而可以支持高达155Kb/s的数据率。相比之下，GSM技术只允许使用TDMA帧中的1个时隙传送数据。2003年提出的EDGE技术，可以支持的高达384Kb/s的数据率。EDGE技术使用八进制移相键控(8-psk)调制来提供比GPRS更高的数据率。GPRS和EDGE技术通常认为是“2.5”代技术。
2003年提出的UMTS技术，理论数据率可高达2Mb/s，是一种在GSM基础上改进的WCDMA 3G系统。UTMS技术之所以能提供如此高的传输速率，其一个原因是它使用了5MHz的WCDMA信道带宽，而GSM使用的是200KHz的信道带宽。HSDPA是一种基于网际协议(IP)的服务技术，用于数据通信领域，采用WCDMA来支持10Mb/s的数据传输速率。经过第三代移动通信合作项目(3GPP)组的进一步发展，HSDPA技术现在可以使用多种方法来提供更高的数据传输速率。例如，许多传输决定可以在基站级别上作出，对此在移动交换中心(局)作出，其更靠近用户设备。这些决定包括决定要传输的数据的调度，数据什么时候发送，以及对传输信道的质量进行评估。HSDPA技术还可以使用可变编码率。HSDPA技术还可以在高速下行共享信道(HS-DSCH)上支持16位正交调幅，从而允许多个使用者可以共享一条空中接口信道。
在某些例子中，HSDPA可以使网络容量增大两倍，且数据传输速率比最先进的3G网络还高5倍(超过10Mb/s)。HSDPA还可以降低下行传输延迟的偏差，进而缩短网络和终端设备之间的往返周期。这些性能优势可以直接转化为网络性能和客户满意度的提升。因为HSDPA是WCDMA家族的一个扩展，所以它也是建立在世界上最流行的移动通信技术所提供的大经营节约性之上。HSDPA在许多方面提供了突破性的改进，这些改进包括WCDMA网络分组数据容量、增强频谱和无线接入网络(RAN)硬件的效率以及最新型网络的实现。这些改进可直接转化为更低的每比特成本、更快更可用的服务，并且提供了一种可以在未来以数据为中心的市场中进行更有效竞争的网络。
HSDPA带来的容量、质量和性价比优势为网络运营商及其用户提供了一定程度上的收益。对运营商来说，对当前WCDMA网络的后向兼容升级，是在网络发展中迈出的非常合理同时又具有极高性价比的一步。在配置HSDPA时，它可以在同一运营商中与WCDMA Release 99服务共存，允许运营商为当前的WCDMA网络提供更大的容量和更高的数据传输速率。运营商可以以此方法在单个载频上支持数量可观的高速率用户。HSDPA使真正畅销型移动IP多媒体成为可能，并且在降低服务的每比特成本的同时拉动数据型服务消费提升，并因此拉动税收和底线网络利润的提升。对数据密集型应用的使用者来说，HSDPA的性能优势可以转化为更短的服务响应时间、更低的延迟和可明显感觉到的更快连接速度。用户还可以在打电话的同时使用HSDPA下载分组数据。
相比以前的或同时期的其他技术，HSDPA可以在多方面提供显著的性能提升。例如，HSDPA将WCDMA比特率扩展至10Mb/s，使用更高阶调制方式(16-QAM)以及使用自适应编码和调制方法实现更高的理论数据传输峰值。最大QPSK比特率是5.3Mb/s，使用16-QAM则为10.7Mb/s。高达14.4Mb/s的理论比特率可以在不使用信道编码的情况下实现。终端性能可以从900Kb/s提升到使用QPSK调制后的1.8Mb/s，使用QPSK调制后可达到3.6Mb/s甚至更高。最高性能级支持的最大理论比特率为14.4Mb/s。
但是，WCDMA和HSDPA等高级无线技术的实现仍然需要克服一些结构上的障碍。例如，耙式接收器是CDMA系统中最常用的接收器，这主要是因为其自身结构的简易性和合理的性能表现，WCDMA Release 99网络也设计为使用耙式接收器。耙式接收器包括一组扩频序列相关器，每个该相关器接收一个单独的多路信号。耙式接收器在多个不连续通路上工作。接收到的多路信号可以使用几种方式进行合并，在这些合并方式中最大比合并(MRC)是相关接收器优先考虑的方式。但是，在许多实际系统中，耙式接收器都不是最理想的，例如，它的性能可能会因为多址干扰(MAI)(也即由网络中其他用户引起的干扰)而下降。
在WCDMA下行链路中，多址干扰可由扇区间(inter-cell)干扰和扇区内(intracell)干扰引起。来自相邻基站的信号构成了扇区间干扰，其特征是达到信号的扰码、信道和角度不同于所期望的基站信号。使用空间均衡可以抑制扇区间干扰。在使用正交扩频码的同步下行链路应用中，扇区内干扰可由多路传播引起。由于扩频序列与任意时移之间的非零交叉相关，解扩频后，在传播路径间(或耙指)存在干扰，从而引起多址干扰(MAI)和路径间干扰(IPI)。扇区内干扰的程度明显依赖于信道响应。在接近的平衰减信道中，物理信道保持几乎完全正交，并且扇区内干扰不会对接收器的性能带来明显的影响。另一方面，耙式接收器的性能受选频信道中扇区内干扰的影响而严重降低。频率选择性对WCDMA网络中的所有信道来说是很普通的。
为对抗MAI，可以使用线性干扰抑制算法，该算法是建立在线性信道均衡基础上的，并且适用于使用长正交扰码的WCDMA/HSDPA系统。由于在WCDMA下行链路中应用非线性信道均衡器时遇到了许多困难，使用非线性均衡器对期望物理信道的探测可能需要使用干扰消除器或最优多用户接收器。这两种类型的接收器可能不允许在移动终端中混合使用，并且所用到的数据信息在移动终端中尚不可用。可选择地，整个基站信号可被视为所期望的信号。但是，非线性均衡器依赖于预先知道期望信号集群，但该信息在WCDMA终端中尚不可用。整个基站信号集群，也就是所有物理信道的和，是一个不均匀间隔的高阶正交调幅(QAM)集群。由于传输功率控制(TPC)和控制数据域间可能的功率偏移，专用物理信道的时分多路传输，集群的间隔经常变化。集群次序同样因不连续的传输而频繁改变。这使得集群的精确估计值实际上不可能得到。
在这点上，多发射和/或接收天线的使用可以带来整个系统性能的提升。这些多天线配置，有时也被称为智能天线技术，可以用来减轻多路径和/或信号接收过程中的信号干扰产生的负面影响。值得期待的是，智能天线技术将更多的用来连接蜂窝系统内的基站设施和移动用户设备，以解决这些系统中日益增长的容量需求。这些需求的增长，部分是由当前基于语音的服务向下一带提供语音，视频和数据通信的无线多媒体服务的转移而造成的。
多发射和/或接收天线的使用将带来分集增益和阵列增益，并且抑制在信号接收过程中产生的干扰。这种分集增益可通过以下几种方式提高系统性能增加接收信噪比，提供更多的抗干扰能力，和/或允许更大范围的频率复用来实现更高的容量。在使用了多天线接收机的通信系统中，例如，可以使用一组M个接收天线消除M-1个干扰信号的影响。因此，可以使用N个发射天线同时在同一带宽上发射N个信号，随后，该发射信号被布置在接收机中的N个天线分离为N个单独的信号。使用多发射和多接收天线的系统通常被认为是多进多出(MIMO)系统。多天线系统，特别是MIMO系统引人注目的一个重要方面是使用这种配置后的，可以实现系统容量的的显著增加。总传输功率固定的情况下，MIMO配置所提供的容量可以随信噪比(SNR)的增加而变化。
但是，在无线通信中，特别是无线手持设备中广泛配置的多天线系统，由于其大小、复杂度和功耗的增加而引起成本增加，使得其应用范围受到限制。必须为每个发射和接收天线单独提供一个射频链直接导致了多天线系统成本的增加。每条射频链通常包括一个低噪声放大器(低噪放大器)，一个滤波器，一个下变频转换器和一个模/数转换器(A/D)。在某些现有的单天线无线接收机中，所需的单个射频链占了接收器总成本的30％以上。因此，很明显，随着发射和接收天线数量的增加，系统复杂度、功耗和总成本也随之增加。这为移动系统的设计和应用造成了很多问题。
通过与本申请后续部分结合附图介绍的本发明提出的系统相比较，现有的和传统的方法的局限性和缺点对于本领域的普通技术人员来说是很明显的。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提出一种在接收器内处理信号的方法和系统，用于实现单权重(SW)单信道(SC)多进多出(MIMO)系统。
根据本发明的一个方面，提出一种在接收器内处理信号的方法，所述方法包括生成至少一个控制信号，用于控制至少多个接收信号中的第一信号；通过所述生成的至少一个控制信号调整所述多个接收信号的第一信号的相位以使所述多个接收信号的第一信号的相位等于所述多个接收信号的至少第二信号的相位，其中，所述第一信号的相位在用于处理所述多个接收信号的第一信号的处理通路内进行调整。
优选地，所述方法进一步包括通过所述生成的至少一个控制信号调整所述多个接收信号的第一信号的振幅以使所述多个接收信号的第一信号的振幅等于所述多个接收信号的至少第二信号的振幅，其中，所述第一信号的振幅在用于处理所述多个接收信号的第一信号的处理通路内进行调整。
优选地，所述生成的至少一个控制信号包括一个单权重信号。
优选地，所述多个接收信号的第一信号的所述相位被连续调整。
优选地，所述多个接收信号的第一信号的所述相位以不连续的时间间隔进行调整。
优选地，所述方法进一步包括放大所述多个接收信号的第一信号，以使所述多个接收信号的第一信号的增益等于所述多个接收信号的至少第二信号的增益。
优选地，所述方法进一步包括合并所述多个接收信号的相位调整后第一信号与所述多个接收信号的至少第二信号以生成一个合并接收信号。
优选地，所述方法进一步包括为至少所述多个接收信号的第一信号生成时变脉冲响应的至少一个信道估计值。
优选地，所述方法进一步包括使用所述生成的时变脉冲响应的至少一个信道估计值生成所述至少一个控制信号。
优选地，所述方法进一步包括使用至少一个最优化算法生成所述至少一个控制信号，其中所述最优化算法包括至少一个最大信噪比(SNR)算法，一个最大信号干扰噪音比(SINR)算法和一个最小误码率(BER)算法。
根据本发明的一个方面，提出一种机器可读存储器，其内存储有一计算机程序，包括至少一个在接收机中处理信号的代码部分，所述至少一个代码部分由一机器执行以使所述机器执行如下步骤生成至少一个控制信号，用于控制至少多个接收信号中的第一信号；通过所述生成的至少一个控制信号调整所述多个接收信号的第一信号的相位以使所述多个接收信号的第一信号的相位等于所述多个接收信号的至少第二信号的相位，其中，所述第一信号的相位在用于处理所述多个接收信号的第一信号的处理通路内进行调整。
优选地，所述机器可读存储器进一步包括有用于通过所述生成的至少一个控制信号调整所述多个接收信号的第一信号的振幅以使所述多个接收信号的第一信号的振幅等于所述多个接收信号的至少第二信号的振幅的代码，其中，所述第一信号的振幅在用于处理所述多个接收信号的第一信号的处理通路内进行调整。
优选地，所述生成的至少一个控制信号包括一个单权重信号。
优选地，所述多个接收信号的第一信号的所述相位被连续调整。
优选地，所述多个接收信号的第一信号的所述相位以不连续的时间间隔进行调整。
优选地，所述机器可读存储器进一步包括有用于放大所述多个接收信号的第一信号以使所述多个接收信号的第一信号的增益等于所述多个接收信号的至少第二信号的代码。
优选地，所述机器可读存储器进一步包括有用于合并所述多个接收信号的相位调整后第一信号与所述多个接收信号的至少第二信号以生成一个合并接收信号的代码。
优选地，所述机器可读存储器进一步包括有为至少所述多个接收信号的第一信号生成时变脉冲响应的至少一个信道估计值的代码。
优选地，所述机器可读存储器进一步包括有使用所述生成的时变脉冲响应的至少一个信道估计值生成所述至少一个控制信号的代码。
优选地，所述机器可读存储器进一步包括有使用至少一个最优化算法生成所述至少一个控制信号的代码，其中所述最优化算法包括至少一个最大信噪比(SNR)算法，一个最大信号干扰噪音比(SINR)算法和一个最小误码率(BER)算法。
根据本发明的一个方面，提出一种在接收器内处理信号的系统，所述系统包括
控制信号生成器，生成至少一个用于控制至少多个接收信号中的第一信号的控制信号；至少一个处理器，通过所述生成的至少一个控制信号调整所述多个接收信号的第一信号的相位以使所述多个接收信号的第一信号的相位等于所述多个接收信号的至少第二信号的相位，其中，所述第一信号的相位在用于处理所述多个接收信号的第一信号的处理通路内进行调整。
优选地，所述至少一个处理器通过所述生成的至少一个控制信号调整所述多个接收信号的第一信号的振幅以使所述多个接收信号的第一信号的振幅等于所述多个接收信号的至少第二信号的振幅，其中，所述第一信号的振幅在用于处理所述多个接收信号的第一信号的处理通路内进行调整。
优选地，所述生成的至少一个控制信号包括一个单权重信号。
优选地，所述多个接收信号的第一信号的所述相位被连续调整。
优选地，所述多个接收信号的第一信号的所述相位以不连续的时间间隔进行调整。
优选地，所述系统进一步包括一个放大器，放大所述多个接收信号的第一信号，以使所述多个接收信号的第一信号的增益等于所述多个接收信号的至少第二信号的增益。
优选地，所述系统进一步包括一个合并器，合并所述多个接收信号的相位调整后第一信号与所述多个接收信号的至少第二信号以生成一个合并接收信号。
优选地，所述系统进一步包括一个信道估算器，为至少所述多个接收信号的第一信号生成时变脉冲响应的至少一个信道估计值。
优选地，所述控制信号生成器使用所述生成的时变脉冲响应的至少一个信道估计值生成所述至少一个控制信号。
优选地，所述控制信号生成器使用至少一个最优化算法生成所述至少一个控制信号，其中所述最优化算法包括至少一个最大信噪比(SNR)算法，一个最大信号干扰噪音比(SINR)算法和一个最小误码率(BER)算法。
本发明的各种优点、目的和创新特征以及具体实施例的细节，将在以下的说明书和附图中进行详细介绍。
图1a是现有的WCDMA规范为增加下行吞吐量进行的技术发展的时间轴示意图；图1b是根据本发明一个实施例的实现低延迟链路自适应的HSDPA分布式结构的示意图；图1c是根据本发明一个实施例的用来删除无线网络控制器中有关重传调度和存储的内容的设置在基站中的第一层HARQ控制的示意图；图1d是根据本发明一个实施例的基于HSDPA的宏单元和微单元系统的平均传输载荷的柱状示意图；图2是根据本发明一个实施例的用于WCDMA的单权重单信道系统的方框图；图3是根据本发明一个实施例的直接转换无线模块的方框图；图4是根据本发明一个实施例的可用于MIMO系统中的基带处理器的方框图；图5是根据本发明一个实施例的在接收器中处理信号的步骤的流程图。
具体实施例方式
本发明提出一种用于实现单权重(Single Weight)单信道(SingleChannel)的多入多出(MIMO)系统的方法和系统。根据本发明的目的，一个单权重生成器可与一接收信号的第一部分一起用在MIMO接收器第一信号处理路径中。所述单权重生成器可用于生成一个控制信号，或一个单权重信号，以用于控制所述接收信号的所述第一部分。更具体地，所述控制信号，或所述单权重信号，可用在所述第一信号处理路径中调整所述接收信号的所述第一部分的相位和/或振幅，以使其相位和/或振幅等于所述接收信号的第二部分的相位和/或振幅。所述信号权重生成器可在MIMO接收器接收到一个新信号后对所述控制信号进行更新。
图1b是根据本发明一个实施例的实现低延迟链路自适应的HSDPA(高速下行分组接入)分布式结构的示意图。图1b中示出了终端110和112以及一个基站(BS)114。HSDPA建立在分布式结构基础上，通过在基站114中设置关键性处理来实现低延迟链路自适应，并因此更靠近空中接口，如图所示。HSDPA调整在现有的SM/EDGE标准内建立的方法，包括快速物理层(L1)重传合并和链路自适应技术，来实现移动终端110、112与基站114之间分组数据吞吐量的显著提高。
HSDPA技术采用了几种重要的新技术改进，包括基站114中下行分组数据操作的调度，高阶调制，自适应调制和编码，混合自动重发请求(HARQ)，瞬时信道状态的物理层反馈和允许几个用户共享空中接口信道的一种新的传输信道类型，被称为高速下行共享信道(HS-DSCH)。进行配置后，HSDPA可以与现有的WCDMA和UMTS服务共存于同一载波中，允许运营商向现有的WCDMA网络中引入更大的容量和更高的数据传输速率。通过自适应调制和编码、扩展多重码操作和快速高效重传策略，HSDPA替换了WCDMA的许多基本特征，例如，可变扩频因子和快速功率控制。
在现有的WCDMA网络中，下行链路的功率控制动态范围大约是20dB，而上行链路的功率控制动态范围可达70dB。WCDMA下行链路的功率控制动态特性受限于并行码信道上的用户间的潜在干扰以及WCDMA基站实现的本质特征。对于靠近基站的WCDMA用户而言，功率控制并不能最佳的降低功率，将功率降低到超过20dB后仅对容量产生较小的影响。例如，HSDPA利用高级链路自适应以及自适应调制编码(AMC)来保证所有用户享受到可能达到的最高数据率。因此，AMC根据适当的无线链路的质量自适应的选择调制编码方法。
图1c是根据本发明一个实施例的用来删除无线网络控制器中有关重传调度和存储的内容的设置在基站中的第一层HARQ控制的示意图。图1c中示出了混合自动重发请求(HARQ)操作，该操作被设计用于缩减重传延迟并提高重传效率。第一层HARQ(Layer 1 HARQ)控制位于节点B或基站(BS)122中，从而删除无线网络控制器(RNC)120中有关网络重传调度和存储的内容。这种HARQ方法避免了集线器延迟，并在一定程度上降低了最终的重传延迟。
例如，当链路误码出现时，由于信号干扰或其他原因，移动终端124可请求对数据分组进行重传。当前的WCDMA网络通过无线网络控制器120处理这类重传请求，而HSDPA重传请求在基站122中管理。此外，接收到的分组数据只有在成功解码后才能在物理层进行合并和恢复。如果解码失败，重传的数据将与信道解码前的数据进行合并。HSDPA方法允许先前发送的帧(解码失败的帧)与重传的帧进行合并。这种合并策略最小化额外重传请求需要的同时提供更好的解码效率和分集增益。
虽然扩频因子可以是固定的，编码率可在1/4和3/4之间变化，且HSDPA规范支持多达10种多重码的使用。更强的编码、快速HARQ和多重码操作使得不再需要可变扩频因子，并允许使用比在大多数CDMA系统中使用的传统耙式接收器更高级的接收器结构如均衡器。这种方法还可以使用户接收到最佳的可用数据率，无论是具有较好信号质量或较高编码率的用户，还是处于蜂窝网边缘较远处具有较低编码率的用户。
通过将数据通信调度移至基站122处理，从而更加靠近空中接口，并通过使用有关信道质量、终端性能、QoS和功率/编码可用性方面的信息，HSDPA可以实现更加高效的数据分组传输调度。通过将这些智能网络操作移至基站122处理，允许系统充分利用短期变化的优势，从而加快和简化关键的传输调度过程。例如，HSDPA方法可以管理调度安排来跟踪用户信号的快速衰减，并且在条件允许的情况下，在一个较短的时间段内将大部分蜂窝容量分配给单独一个用户使用。在基站122处，HSDPA收集并使用每个活跃用户的信道质量的估计值。这种反馈提供了大范围内的信道物理层状况的当前信息，包括功率控制、ACK/NACK比、QoS和HSDPA特殊用户反馈。
虽然WCDMA Release 99或WCDMA Release 4支持下行信道(DCH)或下行共享信道(DSCH)，而由WCDMA Release 5提供的HSDPA操作可在高速下行共享信道(HS-DSCH)上实现。同10、20、40或80毫秒的DSCH帧长相比，这种高速方法使用2毫秒间隔的帧长(也称为传送时间间隔)。DHCP使用4到256位(chips)的可变扩频因子，而HS-DSCH使用最多具有15个代码的16位固定扩频因子。HS-DSCH可以支持16位正交调幅(16-QAM)，链路自适应，以及在物理层使用HARQ对重传信号进行合并。HSDPA还调整高速共享控制信道(HS-SCCH)来传送所需的调制和重传信息。一条上行高速专用物理控制信道(HS-DPCCH)在上行链路上传送ARQ应答、下行链路质量反馈和其他必要的控制信息。
图1d是根据本发明一个实施例的基于HSDPA的宏单元和微单元系统的平均传输载荷的柱状示意图。如图1d中的图表130所示，在实际配置中，与WCDMARelease 99相比，HSDPA提供了大于2倍的最高用户比特率峰值。使用可以与DSL调制解调器速率相媲美的比特率，HS-DSCH在大的宏单元环境中可以提供给用户超过1Mbit/s的比特率，在较小微单元环境中可以提供高达5Mbit/s的比特率。HSDPA方法既支持非实时UMTS QoS类，也支持带有保证比特率的实时UMTS QoS类。
跟WCDMA Release 99相比，定义为通过单个蜂窝每秒发送给用户的比特总量的蜂窝吞吐量，在使用HSDPA的情况下增长100％。这是因为HSDPA使用HARQ将分组数据重传与前一传输进行合并，因此没有浪费任何传输。同WCDMARelease 99中只使用PQSK调制相比，高阶调制方法如16-QAM能提供更高的比特率，甚至是在两个系统中使用相同正交码的情况下。在低路径间干扰和低扇区间干扰的状态下，可以获得最高吞吐量。在微单元设计中，例如，HS-DSCH可以支持高达每扇区每载波5Mbit/s或1bit/s/Hz/cell的数据传输速率。
图2是根据本发明一个实施例的用于WCDMA的单权重单信道系统200的方框图。图2示出了发射器部分200a和接收器部分200b。发射器部分200a包括混频器201和天线203。数据输入x1和代码c1输入给混频器201。接收器部分200b包括天线205和207、带通滤波器(BPF)202和206、低噪放大器(LNA)204、相移器/低噪放大器(PS低噪放大器)模块208、直接转换无线电(DCR)模块212、模数(A/D)转换器214、基带处理器216和单权重生成器(SWG)218。
在发射器一侧，混频器201用于将数据输入x1与代码c1混频。每个基站的信道的实际时变脉冲响应由h1和h2表示。每个基站的信道实际时变脉冲响应的估计值由 和 表示。
在接收器一侧，带通滤波器202和206可包括适当的逻辑、电路和/或代码，并用于分别从天线205和207接收射频信号作为输入。随后带通滤波器202和206将信号的频率限制到一个预先设定的频带上，并且向低噪放大器204和相移器/低噪放大器模块208输出该频带。低噪放大器204和相移器/低噪放大器模块208可包括适当的逻辑、电路和/或代码，并且用于接收一个信号作为输入，随后将该信号放大，并只引入了很少的额外噪声。此外，相移器/低噪放大器模块208中的低噪放大器可接收一放大信号作为输入，对该信号进行相移，并输出最后生成的相移信号。
在本发明的一个方面中，相移器/低噪放大器模块208可以用来对天线207接收到的信号进行相移，以使其与天线205接收到的信号同相。例如，相移器/低噪放大器模块208可以接收一个单权重(SW)控制信号220，该信号可以由单权重生成器(SWG)218生成。随后，相移器/低噪放大器模块208可以依据接收的SW控制信号220对天线207接收到的信号进行相移。在这点上，分别由天线205和207接收到的两个信号可以在点210处同相。此外，相移器/低噪放大器模块208中的低噪放大器和低噪放大器204可对分别从天线207和205接收到的信号进行放大，从而在点210处实现两个信号的平衡增益。
直接转换无线电模块212可包含适当的逻辑、电路和/或代码，用于放大并转换接收到的模拟射频信号为基带信号。例如，直接转换无线电模块212可以使用一组用低噪放大器实现的放大器、一个复杂同相正交信号组件混频器和一个低通信道滤波器。A/D转换器214可包括适当的逻辑、电路和/或代码，用于从直接转换无线电模块212接收模拟信号，并生成相应的输出数字信号，该信号将传送给基带处理器216。该数字信号将以一个预先设定的采样率对模拟信号进行采样。
基带处理器216可包括适当的逻辑、电路和/或代码，用于处理数字信号并生成语音输出信号222和数据输出信号224。此外，基带处理器216可以用于生成一供单权重生成器使用的输出信号。单权重生成器模块218使用该输出信号生成单权重220，用于控制相移器/低噪放大器模块208中的相移。语音输出信号222进一步被语音处理单元和/或数字显示处理器分别处理。
单权重生成器模块218可包括适当的逻辑、电路和/或代码，例如，用于处理从基带处理器216接收到的信道函数估计值和射频信号计时信息，并生成单权重(SW)220。相移器/低噪放大器模块208可以使用单权重220对从天线207接收到的射频信号进行相移，并生成与从天线205接收到的信号同相的射频信号。
在操作过程中，发射器侧200a可用于将输入数据信号x1与代码信号c1混频，随后通过天线203向空中发射该信号。当信号被发射到空中后，由于反射的原因，其可能会横贯多个不同的路径或多路径。该信号所横贯的每个基站的信道的实际时变脉冲响应表示为h1和h2。该信道实际时变脉冲响应的估计值表示为 和 发射的信号可通过各种路径接收，其中每个基站的信道实际时变脉冲响应由h1和h2表示。带通滤波器202和206分别对天线205和207接收到的信号进行带通滤波。此外，相移器/低噪放大器模块208可以从单权重生成器模块218接收单权重控制信号220，并基于单权重220调整从天线207接收到的信号的相位。因此天线207接收到的信号将与天线205接收到的信号同相。此外，从天线205和207接收到的两个信号的增益将被调整，以使接收器侧200b中的点210处可以实现增益平衡。
然后射频信号由直接转换无线电模块212进行处理，随后进一步放大，并与一个VCO信号进行混频，和/或进行低通滤波。直接转换无线电模块处理的射频模拟信号可以由A/D转换器214转换为数字信号。A/D转换器214的数字输出作为输入传送给基带处理器216。基带处理器216对输入信号进行进一步处理，生成语音信号222和数据信号224。语音信号222可由例如语音处理系统进行进一步处理，数据信号224可由例如显示处理器进行进一步处理。此外，基带处理器216还可生成一信号，单权重生成器使用该信号生成信号单权重220。
虽然发射器侧200a中只使用了一个天线203，但是本发明并不仅限于此，本发明还可以使用多个发射天线。同样的，也可以在接收器侧200b中使用多个接收天线。此外，虽然对一个或多个信号使用单权重进行相位调整的技术是在接收器侧200b中实现的，但是本发明并不仅限于此，该相位调整也可以在发射器侧200a中实现。
图3是根据本发明一个实施例的直接转换无线电模块的方框图。在图3中，直接转换无线电模块300可包括适当的逻辑、电路和/或代码，用于放大并转换接收的模拟射频信号为基带信号。一个具体实施例中，直接转换无线电模块300可以包括一个低噪放大器304，一个电压控制振荡器(VCO)308，一个混频器306和一个低通滤波器(LPF)312。
低噪放大器304接收射频信号302，并基于预先设定的增益级对其进行放大。电压控制振荡器308可包括适当的逻辑、电路和/或代码，用于输出一个特定频率的信号310，该特定频率可以预先确定或由输入电压控制振荡器的电压信号进行控制。混频器306将电压控制振荡器信号与从低噪放大器304接收的放大信号混频。低通滤波器312可包括适当的逻辑、电路和/或代码，用于接收混频器306输出的混频信号，将混频信号的频率限定在以某个特定频率为上限的预先设定的频带内，然后将该频带作为基带信号314输出。
图4是根据本发明一个实施例的可用于MIMO系统中的基带处理器的方框图。如图4所示，基带处理器400包括群集路径处理器(CPP)模块432、最大比合并(MRC)模块424、解扩频模块426、分集处理器428、宏单元合并器模块430、卷积编码器模块438和涡轮(turbo)解码器模块440。
2005年6月30日申请的美国专利申请号为11/173,854的美国专利申请“快速多路径采集”提供了对信号群集的详细描述，该申请在此全文引用。
群集路径处理器模块432可包括多个群集处理器，用于接收和处理来自模数转换器(A/D)的输入信号402。在基带接收器处理器400中，群集路径处理器模块432中的群集路径处理器432a，…，432n被分为成对的处理器，其中每对处理器用来追踪计时方法(time-wise)，并估计群集中元件的复相和振幅。一个群集可包括一个接收的多路径信号的集合，其中信号的最大时差不大于16×1/3.84e6秒。在这种环境下，需要两个处理器可能源自WCDMA标准所带来的一种接收模式，在该接收模式中信号通过两个天线发射，因此需要使用两个处理器。这些接收模式包括闭合环路1(CL1)、闭合环路2(CL2)和STTD(空时分组编码发射分集)。群集路径处理器模块432可用来确定信道的整个传输函数的估计值，并以每个基站为基础对信道进行恢复。
群集路径处理器模块432可用来生成每个基站的信道实际时变脉冲响应的信道估计值 和 群集路径处理器432也可以生成与接收器侧接收天线(如图2中的天线205和207)收到的信号相关的基于每个基站的计时信息T。每个基站的信道实际时变脉冲响应的信道估计值 和 以及每个基站的计时信息T可以传递给单权重生成器(SWG)模块也可以传递给最大比合并(MRC)模块424做进一步处理。单权重生成器模块可以利用信道估计值 和 以及计时信息T来生成一个单权重(SW)控制信号，用于对接收器天线接收到的一个或多个信号进行相移。
最大比合并(MRC)模块424可以包括多个MRC模块，即424a，…，424n。信道时变脉冲响应的计时和估计值可基于每个基站提供给最大比合并模块424。最大比合并模块424可提供一种简化且有效的合并方法或机制，以实现耙式接收器和自适应天线阵列来对抗噪声、衰减和某种程度上的共道(co-channel)干扰。根据本发明的一个实施例，最大比合并模块424a，…，424n中的每一个包括适当的逻辑、电路和/或代码，用于以如下方式将来自每个信道的信号加在一起，该方式即每个信道的增益正比于信号电平的均方根(RMS)，并且反比于信道中噪声电平的均方。对于各信道每个最大比合并模块可以使用相同的比例常数。最大比合并模块也可以看作是平方比(ratio-squared)合并器、检波后合并器、检波前合并器和/或选择性合并器。
解扩频模块426可以包括多个解扩频模块426a，…，426n，其中的每一个可包括适当的逻辑、电路和/或代码，用于删除在发射器中引发的正交信道码。解扩频模块426可用于生成发射代码的本地代码，例如代码c1，并在随后进行乘法和累加操作。增益处理可以在预定数量的芯片的集成完成之后实现，信号在这些芯片上进行调制。通过使用独立正交代码，多个信道可以并行的接收。
分集处理器428可包括多个分集处理器428a，…，428n，其中的每一个可包括适当的逻辑、电路和/或代码，用于合并以分集模式从多个天线传送来的信号。该分集模式可以包括开放回路(OL)、闭合回路1(CL1)和闭合回路2(CL2)。根据本发明的一个实施例，该分集模式信号可以在单独的硬件模块中进行处理，并需要来自最大比合并模块424的相同接收信号输入。
宏单元合并器430可包括适当的逻辑、电路和/或代码，用于实现宏观分集。该宏观分集方法可用来合并两个或多个通过从不同基站的两个或多个不同天线中接收的独立衰减路径获取的长期对数正态信号。该宏观分集方法可以用于合并两个或多个通过从同一个接收地点的两个或多个不同天线中接收的独立衰减路径获取的短期瑞利(Rayleigh)信号。
卷积编码器438可包括适当的逻辑、电路和/或代码，用于依据3GPP规范，处理对卷积编码的解码。卷积编码器的输出可以是数字信号，包括适于由语音处理模块处理的语音信息。涡轮解码器440可包括适当的逻辑、电路和/或代码，用于依据3GPP规范，处理对涡轮代码的解码。涡轮解码器的输出可以是数字信号，包括适合视频显示处理器使用的数据信息。
参看图2和图4，在操作过程中，发射器侧200a可以用来将输入数据信号x1与代码信号c1混频，并生成输出信号，通过天线203在空中的不同路径上传送。每个空中路径或信道包含一个相应的时变脉冲响应函数h1和h2。信道估计值 和 提供了传送接收信号的信道的实际时变脉冲响应估计值。天线205和207接收到的信号分别通过带通滤波器202和206进行带通滤波，并分别通过低噪放大器204和相移器/低噪放大器模块208放大。此外，相移器/低噪放大器模块208可从单权重生成器模块218接收单权重控制信号220，并基于单权重220调整从天线207接收到信号的相位。这样的话，从天线207接收到的信号可以和从天线205接收到的信号同相。此外，还对从天线205和207接收到的两信号的增益进行调整，使得接收器侧200b点210处实现增益平衡。
射频信号随后由直接转换无线电模块212进行处理，并进一步放大，与一个VCO信号进行混频，和/或进行低通滤波。直接转换无线电模块处理的射频模拟信号可由A/D转换器214转换为数字信号。A/D转换器214的数字输出将作为输入传送给基带处理器216。基带处理器216对输入信号做进一步处理，生成语音信号222和数字信号224。语音信号222可以进一步由语音处理系统或设备进行处理，数据信号224可以进一步由显示处理器进行处理。此外，基带处理器216还可生成一信号，单权重生成器218使用该信号生成信号单权重220。
A/D转换器模块214的数字信号输出可以作为输入信号402传送给群集路径处理器模块432。群集路径处理器模块432随后生成每个基站的信道实际时变脉冲响应的信道估计值 和 以及每个基站的计时信息T。每个基站的信道实际时变脉冲响应的信道估计值 和 和/或每个基站的计时信息T随后传递给最大比合并模块424进行处理。最大比合并模块424使用每个基站的估计值 和 和计时信息T来生成传送的数据的估计值。
解扩频模块426对每个基站的估计信号进行解扩频，从而生成原始信号。分集处理器模块428提供分集处理，宏单元合并器模块430实现宏观分集。卷积编码器模块438对宏单元合并器模块430生成的信号的语音部分执行卷积解码，并生成语音输出信号442。涡轮解码器模块440对从宏单元合并器模块430的输出中生成的信号的数据部分执行卷积解码，并生成数据输出信号444。
图5是根据本发明一个实施例的在接收器中处理信号的步骤的流程图。如图5所示，步骤502中，多个通信信号由一个MIMO接收器接收。步骤504中生成一个控制信号，用于控制该接收信号的第一部分。在步骤506，使用所述控制信号调整所述第一信号部分的相位和/或振幅，以使第一信号部分的相位和/或振幅与所述接收信号的第二部分相等。
在步骤508，所述接收信号的相位和/或振幅调整后的第一部分与所述接受信号的第二部分进行合并，生成合并接收信号。在步骤510，对该合并接收信号进行处理以生成所述接收信号的第一和/或第二部分的时变脉冲响应的信道估计值。在步骤512，单权重生成器使用所述接收信号的第一和/或第二部分的时变脉冲响应的信道估计值生成控制信号。
本发明的上述实施例介绍了一种用于在接收器中处理信号的方法和系统。所述方法包括生成至少一个控制信号，用于控制第一接收信号。所述第一接收信号的相位可以通过生成的控制信号进行调整，使得所述第一接收信号的相位等于第二接收信号的相位。所述第一接收信号的相位在一个用于处理第一接收信号的处理路径中进行调整。所述第一接收信号的振幅可以通过生成的控制信号进行调整，使得所述第一接收信号的振幅等于第二接收信号的振幅，其中，所述第一接收信号的振幅在一个用于处理第一接收信号的处理路径中进行调整。
所述生成的控制信号包括一个单权重信号。所述第一接收信号的相位可连续调整和/或在不连续的时间间隔进行调整。可以对所述第一接收信号进行放大，使得所述第一接收信号的增益等于第二接收信号的增益。相位调整后的第一接收信号和第二接收信号进行合并，从而生成一个合并接收信号。生成第一接收信号的时变脉冲响应的信道估计值，并且利用该时变脉冲响应的信道估计值生成一个控制信号。该控制信号可以使用一个或多个最优化算法来生成，如最大信噪比(SNR)算法、最大信号干扰噪音比(SINR)算法和最小误码率(BER)算法。
本发明的另一个实施例提供了一种机器可读存储器，其内存储的计算机程序包括至少一个可以被机器执行的代码部分，从而使得所述机器执行上述步骤以在接收机中处理信号。
本发明的所述系统包括使用控制信号生成器生成一个控制信号，其中该控制信号可以用于控制至少第一接收信号。处理器通过生成的控制信号对第一接收信号的相位和/或振幅进行调整，使得第一接收信号的相位和/或振幅等于第二接收信号的相位和/或振幅，其中，第一接收信号的相位/振幅是在一个用于处理第一接收信号的处理路径中进行调整的。生成的控制信号包括一个单权重信号。第一接收信号的相位可连续调整和/或在不连续的时间间隔进行调整。一放大器对第一接收信号进行放大，使得第一接收信号的增益等于第二接收信号的增益。
一合并器将相位调整后的第一接收信号与第二接收信号进行合并，生成一个合并接收信号。信道估算器生成第一接收信号的时变脉冲响应的信道估计值。控制信号生成器使用时变脉冲响应的信道估计值，生成控制信号。控制信号生成器可使用一个或多个最优化算法生成该控制信号，如最大信噪比(SNR)算法、最大信号干扰噪音比(SINR)算法和最小误码率(BER)算法。
因此，本发明可以通过硬件、软件或硬件和软件的结合来实现。本发明可由至少一个电脑系统内的集中模式来实现，也可由不同元件分散在几个互连的电脑系统中的分散模式来实现。任何一种能够实现本申请中介绍的方法的电脑系统以及其他设备都是可适用的。一种典型的硬件和软件的结合是带有电脑程序的通用电脑系统，该电脑程序被装载和执行时能控制电脑系统实现本申请所述的方法。
本发明还可嵌入包括有能够实现本方法的各种特征的计算机程序产品中，当该程序加载到计算机系统中时能够实现本申请所述的方法。本文中所述的计算机程序是指，例如，以任何语言、代码或符号表示的一组指令，能够直接使具有信息处理能力的系统执行特定功能，或者经过以下一种或各种处理后使具有信息处理能力的系统执行特定功能a)转换成另一种语言、代码或符号；b)以不同的材料复制。
本申请已结合一定的实施例对本发明进行了描述，本领域的普通技术人员可知，可以对本发明进行各种改变或等同替换而不脱离本发明的范围。此外，根据本发明的指导进行的各种修改以适应特定的环境或材料也并未脱离本发明的范围。因此，本发明并不限于公开的那些具体实施例，本发明包括落入权利要求范围内的所有实施例。
相关文件本申请全文引用并要求以下申请的优先权2004年10月6日申请的美国临时专利申请“实现单权重单信道多进多出系统的方法和系统”，申请号为60/616,894；2005年6月30日申请的美国专利申请“实现单权重单信号多进多出系统的方法和系统”，申请号为11/173,689。
权利要求
1.一种在接收器内处理信号的方法，所述方法包括生成至少一个控制信号，用于控制至少多个接收信号中的第一信号；通过所述生成的至少一个控制信号调整所述多个接收信号的第一信号的相位以使所述多个接收信号的第一信号的相位等于所述多个接收信号的至少第二信号的相位，其中，所述第一信号的相位在用于处理所述多个接收信号的第一信号的处理通路内进行调整。
2.根据权利要求1所述的在接收器内处理信号的方法，其特征在于，所述方法进一步包括通过所述生成的至少一个控制信号调整所述多个接收信号的第一信号的振幅以使所述多个接收信号的第一信号的振幅等于所述多个接收信号的至少第二信号的振幅，其中，所述第一信号的振幅在用于处理所述多个接收信号的第一信号的处理通路内进行调整。
3.根据权利要求1所述的在接收器内处理信号的方法，其特征在于，所述生成的至少一个控制信号包括一个单权重信号。
4.根据权利要求1所述的在接收器内处理信号的方法，其特征在于，所述多个接收信号的第一信号的所述相位被连续调整。
5.根据权利要求1所述的在接收器内处理信号的方法，其特征在于，所述多个接收信号的第一信号的所述相位以不连续的时间间隔进行调整。
6.一种机器可读存储器，其内存储有一计算机程序，包括至少一个在接收机中处理信号的代码部分，所述至少一个代码部分由一机器执行以使所述机器执行如下步骤生成至少一个控制信号，用于控制至少多个接收信号中的第一信号；通过所述生成的至少一个控制信号调整所述多个接收信号的第一信号的相位以使所述多个接收信号的第一信号的相位等于所述多个接收信号的至少第二信号的相位，其中，所述第一信号的相位在用于处理所述多个接收信号的第一信号的处理通路内进行调整。
7.根据权利要求6所述的机器可读存储器，其特征在于，进一步包括有用于通过所述生成的至少一个控制信号调整所述多个接收信号的第一信号的振幅以使所述多个接收信号的第一信号的振幅等于所述多个接收信号的至少第二信号的振幅的代码，其中，所述第一信号的振幅在用于处理所述多个接收信号的第一信号的处理通路内进行调整。
8.一种在接收器内处理信号的系统，所述系统包括控制信号生成器，生成至少一个用于控制至少多个接收信号中的第一信号的控制信号；至少一个处理器，通过所述生成的至少一个控制信号调整所述多个接收信号的第一信号的相位以使所述多个接收信号的第一信号的相位等于所述多个接收信号的至少第二信号的相位，其中，所述第一信号的相位在用于处理所述多个接收信号的第一信号的处理通路内进行调整。
9.根据权利要求8所述的在接收器内处理信号的系统，其特征在于，所述至少一个处理器通过所述生成的至少一个控制信号调整所述多个接收信号的第一信号的振幅以使所述多个接收信号的第一信号的振幅等于所述多个接收信号的至少第二信号的振幅，其中，所述第一信号的振幅在用于处理所述多个接收信号的第一信号的处理通路内进行调整。
10.根据权利要求8所述的在接收器内处理信号的系统，其特征在于，所述生成的至少一个控制信号包括一个单权重信号。
全文摘要
本发明公开了一种在接收器内处理信号的方法和系统，包括生成至少一个控制信号，用于控制第一接收信号。使用生成的控制信号对第一接收信号的相位进行调整，使得第一接收信号的相位等于第二接收信号的相位，其中，所述第一信号的相位是在一个用于处理所述第一组接收信号的处理路径中进行调整的。使用生成的控制信号对第一接收信号的振幅进行调整，使得第一接收信号的振幅等于第二接收信号的振幅，其中，第一信号的振幅是在一个用于处理所述第一组接收信号的处理路径中进行调整的。
文档编号H04L1/18GK1770659SQ200510108888
公开日2006年5月10日 申请日期2005年9月29日 优先权日2004年10月6日
发明者文科·厄斯戈, 尤里·兰道, 皮特·范鲁延, 马克·肯特 申请人:美国博通公司