專利名稱：用于基于傳感器的無線接收分集的裝置和方法
用于基于傳感器的無線接收分集的裝置和方法
相關(guān)申請
本申請要求2006年10月31日提交的題為"Sensor-Based GPS Receive Diversity (基于傳感器的GPS接收分集)"的美國臨時申請60/863,631的優(yōu)先 權(quán)，該申請通過引用整體納入于此。
領(lǐng)域
本公開一般涉及用于接收分集的裝置和方法。本公開尤其涉及用于無線接 收分集的裝置和方法。
扭旦 冃豕
在無線通信系統(tǒng)中，信號源的強度和方向隨無線單元位置的移動而改變。 大多數(shù)無線單元通過無線電磁波與小區(qū)站點基站通信。來自小區(qū)站點基站
的信號是通過安裝在無線單元上的天線來接收的。
無線單元上的天線可嘗試接近各向同性天線。各向同性天線的理論模型在
所有方向上均勻地輻射和接收功率。然而，理想的各向同性天線是不可能實現(xiàn)的。
概要
在一個實施例中， 一種用于實現(xiàn)天線選擇的無線單元包括多個天線，其 接收信號；天線選擇器，其從多個天線中選擇一個或多個天線；慣性傳感器， 其感測無線單元的定向并生成定向信息；以及處理器，其處理定向信息并基于 定向信息指令天線選擇器從多個天線選擇一個或多個天線。
在另一實施例中， 一種用于實現(xiàn)接收分集的無線單元包括多個天線，用 于接收多個信號；耦合至多個天線的至少一個接收機，用于將多個信號轉(zhuǎn)換成 多個接收機輸出；耦合至至少一個接收機的分集處理器，用于對多個接收機輸出執(zhí)行分集處理；以及耦合至分集處理器的慣性傳感器，用于生成定向信息以
輸入分集處理器，其中該定向信息影響對多個接收機輸出的分集處理。
在另一實施例中， 一種用于實現(xiàn)接收分集的無線單元包括多個天線，用 于接收多個信號；耦合至多個天線的至少一個接收機，用于將多個信號轉(zhuǎn)換成 多個接收機輸出；耦合至至少一個接收機的第一基帶處理器，用于對多個接收 機輸出執(zhí)行基帶處理并生成多個處理器輸出；耦合至第一基帶處理器的分集處 理器，用于對多個處理器輸出執(zhí)行分集處理以恢復(fù)基帶信號；以及耦合至分集 處理器的慣性傳感器，用于生成定向信息以輸入分集處理器，其中該定向信息 影響對多個處理器輸出的分集處理。
在又一實施例中，用于實現(xiàn)天線選擇的方法包括感測無線單元的定向； 基于無線單元的定向生成定向信息；處理定向信息以指令天線選擇器從多個天 線中選擇；從多個天線中選擇一個或多個被選天線；以及使用一個或多個被選 天線來接收信號。
在另一實施例中， 一種用于實現(xiàn)接收分集的方法包括接收多個信號；將 多個信號轉(zhuǎn)換成多個接收機輸出；對多個接收機輸出執(zhí)行分集處理；感測無線 單元的定向；以及基于無線單元的定向生成定向信息，其中該定向信息影響對 接收機輸出的分集處理。
應(yīng)當(dāng)理解，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，根據(jù)以下示出和描述各個方面作為 例示的詳細描述，其它方面將變得顯而易見。附圖和詳細描述應(yīng)當(dāng)被認為是示 例性的而非限制性的。
附圖簡述


圖1是接近各向同性天線的天線增益方向圖的圖解。
圖2是半球面天線的增益方向圖的近似的圖解。
圖3是定向天線的增益方向圖的一個示例的圖解。
圖4是具有慣性傳感器和兩個天線的無線單元的方面的框圖。
圖5是慣性傳感器的圖示，其圖解了慣性傳感器相對于水平面的定向。
圖6是具有分集接收能力的無線單元的另一方面的圖解。
圖7是具有基帶處理能力的無線單元的一方面的框圖。圖8是具有基帶處理能力的無線單元的第二方面的框圖。 圖9是具有基帶處理能力的無線單元的第三方面的框圖。
圖io是具有基帶處理能力的無線單元的第四方面的框圖。
圖ll是一般GPS接收機的示圖。
圖12是包括關(guān)于GPS的天線設(shè)計和天線對性能的影響的表的圖示。 圖13是GPS接收分集系統(tǒng)的一個實現(xiàn)的圖示。
詳細描述
以下結(jié)合附圖闡述的詳細描述旨在作為本發(fā)明的各個方面的描述，而無意 表示僅可實踐本發(fā)明的方面。本公開中描述的每個方面僅作為本發(fā)明的示例或 例示來提供，并且不應(yīng)當(dāng)一定要解釋成優(yōu)于或勝于其它方面。詳細描述包括為 了提供對本發(fā)明的透徹了解的具體細節(jié)。然而，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，本 發(fā)明無需這些特定細節(jié)也可實現(xiàn)是顯而易見的。在某些實例中，眾所周知的結(jié) 構(gòu)和設(shè)備以框圖形式示出以避免模糊本發(fā)明的概念。首字母縮略詞和其它描述 性術(shù)語僅出于方便和清晰的目的而被使用，且無意限制本發(fā)明的范圍。
綜述
本"綜述"部分中的描述是在于2006年10月31日提交且題為"Sensor-Based GPS Receive Diversity (基于傳感器的GPS接收分集)"的美國臨時申請 60/863,631中提出的。
概覽弓l言
通過使用慣性傳感器可確定手機定向來最優(yōu)化天線選擇從而改善衛(wèi)星定 位系統(tǒng)(SPS)接收機信號靈敏度。在過去，已通過對衛(wèi)星信號的長時間積分
改善信號接收。
通過包括更多能夠接收衛(wèi)星導(dǎo)航信號的天線以及添加支持手機定向確定 的慣性傳感器，提供了用于選擇半球面天線來替代全向設(shè)計的手段并可支持用 于在兩個天線之間進行切換以改善衛(wèi)星接收機靈敏度以及提升衛(wèi)星測量準(zhǔn)確 度和可用性的方法。
影響靈敏度的因素(在以下列出)
物理分量(硬件)-天線
-RF和模擬損耗
-數(shù)字實現(xiàn)損耗 處理分量包括(軟件)
-積分時間
-輔助數(shù)據(jù)的可用性
-檢測概率、假警報概率、檢測閾值 信號阻塞(設(shè)備使用方向圖)
-頭部和手部信號衰減
-建筑物和其它障礙 圖11中示出了一般GPS接收機。 綜述天線影響
所發(fā)射的GPS信號是右旋圓偏振(RHCP) 天線接收機偏振和增益方向圖是重要的
-所安裝的天線具有半球面增益方向圖并且可以是RHCP -蜂窩電話天線通常具有全向增益方向圖且通常是線偏振的 成本通常支配蜂窩電話GPS天線選擇
蜂窩電話的位置對于一些使用模型而言是次優(yōu)的，從而導(dǎo)致信號阻塞/衰
蜂窩電話使用模型會傾向于全向天線和線偏振
-相比于半球面，全向損失 3db -相比于RHCP，線偏振損失 3db
天線可具有對GPS性能的最大影響之一
隨著GPS設(shè)計設(shè)置在越來越小的PDA和電話中，OEM將傾向于通過
對天線的折衷處理縮減成本和大小 PDA/電話設(shè)計中較差的GPS天線或較差的天線布局對靈敏度具有很大
影響。輔助GPS可部分地補償，但是對于最佳用戶體驗，良好質(zhì)量的
天線是關(guān)鍵的。連接到PDAPDA或ili話上PDA或Eii話內(nèi)PDA或電活的
或電話的GPS的GPS都;配部的獨立GPS調(diào)制解調(diào)器內(nèi)
設(shè)備芯片的1^成GPS
常常是十分大常常是十分大建議OEM使用建議OEM使用
的天線的天線最佳可能方案最佳可能方案
圖12是包括與GPS的天線設(shè)計及其對性能的影響有關(guān)的表的圖示。
圖13中示出了 GPS接收分集實現(xiàn)。 綜述GPS分集靈敏度提升
將GPS信號建模為是在高斯噪聲有限信道(AGC僅跟蹤噪聲)上接收到的。
-為了實現(xiàn)范圍從-159到-160dBm的靈敏度，要求很長時間的搜索 積分(在5-14秒的級數(shù)上) 假定來自每個天線的信號之間的相位偏移量可被估計，由于GPS信號通 常不衰落，因此可能在分集接收中相干組合。
-AWGN信道上的理論增益3dB 對于非相干組合
-理論增益1.5 to 2.5 dB
-淺度搜索模式的增益 2.5dB
-深度搜索模式(其確立靈敏度)的增益 1.5dB 綜述基于傳感器的GPS的分集靈敏度增益
如果使衛(wèi)星信號對天線的入射最優(yōu)化以接收直接信號或者未衰減信號，則 可獲得靈敏度的顯著改善。出于此目的，可應(yīng)用設(shè)備的定向和使用。集成到設(shè) 備中的傳感器可被用來確定設(shè)備定向。其還可用來確定設(shè)備是由手部靠近頭部 持握還是操作成免提。
可將3軸加速計用作傾斜傳感器(參見上圖)。策略性地在設(shè)備中設(shè)置一 個以上的天線且能夠在天線之間切換可得到3dB靈敏度改善，因為可用半球面 天線來替代全向天線。 '
歸因于接收直接衛(wèi)星信號而非地面反射信號從而降低多徑效應(yīng)，使用面朝 上的天線也可以提供性能益處。類似地，通過評估動力學(xué)概況(使用加速計)，手機是正被步行的人所攜 帶、是處于靜止態(tài)、還是處于車載狀態(tài)也可充當(dāng)用于天線選擇或在自多個天線 接收到信號時如何將其混合的手段。
類似地，定向和平臺動力學(xué)可被用作導(dǎo)航算法的輸入以作更佳的信號濾波
(Kalman濾波器調(diào)諧)并應(yīng)用于諸如干擾抵消(天線波束操控)等其它信號 處理方案。
本文所描述的方法和裝置可與各種衛(wèi)星定位系統(tǒng)(SPS)聯(lián)用，諸如美國 全球定位系統(tǒng)(GPS)、俄羅斯Glonass (全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng))系統(tǒng)、歐洲Galileo (伽利略)系統(tǒng)、任何可使用來自衛(wèi)星系統(tǒng)的組合的衛(wèi)星的系統(tǒng)、或任何在將 來開發(fā)的衛(wèi)星系統(tǒng)。此外，所公開的方法和裝置可與利用偽衛(wèi)星或衛(wèi)星和偽衛(wèi) 星的組合的定位系統(tǒng)聯(lián)用。
描述
圖1是近似各向同性地與中心軸垂直的天線增益方向圖100的圖解。因此， 近似各向同性天線在與中心軸相垂直的所有方向上均勻地輻射和接收功率，但 是與其它更具方向性天線相比具有降低的天線增益。
圖2示出了半球面天線增益方向圖200。天線增益方向圖200具有勝于近 似各向同性天線的天線方向圖100的約3dB增益增加。增益增加至少部分地歸 因于這樣的事實半球面增益方向圖的輻射方向圖基本上僅被限制在上半球。
圖3是定向天線增益方向圖300的圖解。取決于天線方向圖的方向性，定 向天線的增益大于半球面天線的增益。定向天線的示例包括螺旋天線、喇叭天 線、偶極子陣列天線、片狀天線等等。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，存在許多各 自具有相應(yīng)增益方向圖的天線的示例，并且天線增益方向圖以某種方式與天線 方向圖的方向性相關(guān)。
圖4是具有慣性傳感器470和多個天線410的無線單元400的方面的框圖。 本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，如在此公開的，天線的數(shù)量并不限于特定數(shù)量，且 天線的數(shù)量是基于特定系統(tǒng)參數(shù)來選擇的。
在一個方面，多個天線包括至少一個雙偏振天線。在一個示例中，雙偏振 天線具有兩個基本上正交(例如，水平和垂直)的偏振以提供兩個分集輸出，
后者隨后被饋送到開關(guān)、選擇器、組合器或等效物。在另一方面，這多個天線反射一個或多個雙偏振天線的分集輸出。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，單個雙偏振 天線在本質(zhì)上可等效于兩個不同且空間上隔開的天線。
無線信號405由天線410中的一個或多個接收。無線信號可包括來自衛(wèi)星 或地面源的定位信號。衛(wèi)星源的示例包括GPS、 GLONASS、 Galileo、 COMPASS(北斗)、QZSS禾niRNSm。地面源的示例包括偽衛(wèi)星系統(tǒng)、AFLT啟 用基站、和其位置至少大致已知的其它無線源(例如，接入點)。另外，信號 源不限于定位，且可包括任何無線源，諸如但不限于WiFi、 CDMA和Bluetooth (藍牙)。
在一個方面，天線選擇器430基于來自處理器450的天線選擇輸入455 從多個天線中選擇一個或多個來接收信號405。由所選一個或多個天線接收的 信號405接著被輸入到接收機單元440并隨后被輸入處理器450以供處理。
典型接收機單元可包括以下用于處理信號405的組件中的一個或多個帶 通濾波器、低噪聲放大器(LNA)、混頻器、本機振蕩器(LO)、低通濾波 器、和模數(shù)轉(zhuǎn)換器。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，接收機單元的其它方面是眾所周 知的，且不會改變本公開的范圍。在一個方面，多個接收機被實現(xiàn)為具有多個 天線，其中這多個天線可在數(shù)量上多于這多個接收機。在另一方面，這多個天 線在數(shù)量上等于這多個接收機。在又一個方面，多個接收機指多信道接收機中 的接收機輸出。
慣性傳感器470測量無線單元400在慣性參考坐標(biāo)系中的定向并提供與傳 感器的定向有關(guān)的定向信息。例如，慣性傳感器470可包括操作為傾斜傳感器 的3軸加速計，該傾斜傳感器測量與所限定的垂直于重力的水平面的"傾斜"， 并提供與傳感器相對于水平面的定向有關(guān)的信息。
由慣性傳感器470測量的定向信息隨后被輸入處理器450以生成天線選擇 輸入。由慣性傳感器470測量的定向信息被用來支持天線選擇以提升找到合意 信號強度下的合需信號的機會或提升天線增益。例如，如果無線單元的定向是 已知的，則使用定向信息來選擇恰當(dāng)天線，且具有高增益的所選天線可被定向 成在合需信號的直接路徑中接收該信號并降低多徑效應(yīng)。
圖5圖解了慣性傳感器610相對于水平面的幾何學(xué)。將慣性傳感器610 的正交軸系統(tǒng)(X-Y)與水平面的正交軸系統(tǒng)(Xh-Yh)作對比以確定慣性傳感器610相對于水平面的定向。
慣性傳感器的示例包括加速計、晶體傳感器、陀螺儀等等。無線單元400 的定向可被用來在天線410之間進行恰當(dāng)選擇。在實現(xiàn)兩個天線的示例中，一 個天線是近似各向同性天線，而另一天線是近似半球面天線。如果無線單元400 是與圍繞其地理位置的基站通信，則可選擇近似各向同性天線，因為各向同性 天線的天線增益方向圖允許在所有方向上的均勻輻射。然而，如果無線單元400 是接收自全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)的信號，并且無線單元400的天線如由 慣性傳感器470所確定地朝向GNSS衛(wèi)星定向，則天線選擇器430可受處理器 450指示以選擇半球面天線來利用高天線增益。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，來自 GNSS衛(wèi)星的信號包括但不限于來自GPS衛(wèi)星和/或任何其它衛(wèi)星系統(tǒng)中的衛(wèi) 星的信號，這些衛(wèi)星系統(tǒng)包括但不限于GLONASS、 Galileo、 COMPASS (北斗)、 QZSS和IRNS。另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，信號源不限于GNSS，且可包 括任何無線源，諸如但不限于偽衛(wèi)星系統(tǒng)、WiFi、 CDMA和Bluetooth (藍牙)。
在其中實現(xiàn)兩個天線的另一示例中，假定兩個天線之一是定向天線。對于 此示例，信號源405是來自特定方向。通過使用由慣性傳感器470測得的定向 信息，無線單元400的定向天線被選擇成從源的合需方向輻射和接收信號，從 而使天線增益最大化。在另一示例中，如果信號是從地面?zhèn)涡l(wèi)星源和衛(wèi)星源兩 者接收到的，則兩個天線(例如，定向天線和半球面天線)之間的選擇可基于 慣性傳感器470所測得的無線單元400的定向來作出。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理 解，天線類型的組合是眾多的，并且其選擇可取決于系統(tǒng)的設(shè)計以及系統(tǒng)的應(yīng) 用。
在一個方面，使用調(diào)理電路460將來自慣性傳感器470的測量轉(zhuǎn)換成與處 理器450相兼容的形式。例如，慣性傳感器470的輸出可以是模擬格式的。調(diào) 理電路460將模擬數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)格式以供輸入至處理器450。在另 一示例中，慣性傳感器470的輸出在調(diào)理電路460中被放大至適于輸入處理器 450的信號電平。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，具有不同轉(zhuǎn)換特性的調(diào)理電路可基 于對慣性傳感器和處理器的選擇來使用。而且，在一些方面，調(diào)理電路可能是 不必要的。
圖6是具有分集接收能力的無線單元500的實施例的圖解。如圖6中所圖解的，無線單元500包括至少m個天線(Ant, ... An^)。在一個示例中，數(shù) 量m等于2。取決于系統(tǒng)參數(shù)，其中m〉2的其它數(shù)量的天線也是合意的。無 線單元500還包括多信道接收機520，后者用于接收多個信號515和將多個信 號515轉(zhuǎn)換成收到格式。在一個方面，多信道接收機520包括以下用于處理多 個信號515的組件中的一個或多個帶通濾波器、低噪聲放大器(LNA)、混 頻器、本機振蕩器(LO)、低通濾波器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器等。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng) 理解，多信道接收機的其它方面是眾所周知的，且不會改變本公開的范圍。
多信道接收機520的接收機輸出(Zi ... Zn) 525被輸入到分集處理器530。 分集處理器530將接收機輸出(Zj ... Zn) 525處理成輸出信號535。在一個方面， 輸出信號535被進一步數(shù)字處理成適合系統(tǒng)應(yīng)用。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解， 接收機輸出(Z,…Zn) 525的數(shù)量對應(yīng)于活躍天線510 (Ant卜..AnU的數(shù)量。在 此情形中，n = m。然而，在一個方面，接收機輸出的數(shù)量n少于所實現(xiàn)的天 線的數(shù)量m，即iKm。例如， 一個實現(xiàn)可包括一個接收機和供從中選擇的兩 個天線。另外，在一個方面，n 〉 m。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，多信道接收 機的實現(xiàn)可變化而不影響功能。例如，具有多信道能力的接收機可用多個單信 道接收機實現(xiàn)而不影響功能。
在一個方面，分集處理器530分集計算接收機輸出(Z, ... Zn) 525的加權(quán)平 均，并輸出代表該加權(quán)平均的輸出信號535。在一個示例中，輸出信號(在此 標(biāo)記為Y)被定義為
Y-SWjZi 其中i-l….n 在其中n-l的情形中，沒有分集組合。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，許多分集處理 的其它示例是眾所周知的，且對分集處理的具體選擇是基于系統(tǒng)設(shè)計的詳細細 節(jié)。在一個方面，將接收機輸出(21...211) 525與對其估計的彼此間的相位偏移 量進行相干組合。在另一方面，接收機輸出01...211) 525是非相干組合的。在 一個方面，由多信道接收機520接收來自分集處理器530的天線選擇輸入555 以實現(xiàn)選擇使用天線510 (Ant卜..Antm)中的哪些。天線選擇輸入555是基于由 慣性傳感器550測得的結(jié)果。
圖7是具有基帶處理能力的無線單元的方面的框圖。在一方面，分集處理 器是模擬格式的，且包括模擬相位旋轉(zhuǎn)器和分集組合器。繼模擬分集處理器532(在圖7中示出)之后，由ADC 720將輸出P7從模擬格式轉(zhuǎn)換成數(shù)字格式并 隨后由數(shù)字基帶處理器A730處理以輸出基帶信號S7。在一個方面，ADC720 包括用于將模擬格式輸入轉(zhuǎn)換成數(shù)字格式的采樣器和量化器。在一個方面，數(shù) 字基帶處理器A730執(zhí)行相位旋轉(zhuǎn)、解擴、相干累積、和非相干累積以恢復(fù)基 帶信號S7。在一個方面，由多信道接收機520接收來自分集處理器532的天線 選擇輸入755以實現(xiàn)選擇使用天線510(八加1....八111 0中的哪些。天線選擇輸入 755是基于由慣性傳感器550測得的結(jié)果。
圖8是具有基帶處理能力的無線單元的第二方面的框圖。如圖8中所示的， 分集處理器534是數(shù)字格式的，且對接收機輸出(Zi ... Zn) 525執(zhí)行相干采樣和 分集組合。在另一方面，相干采樣可由耦合至分集處理器534的獨立單元(未 示出)來執(zhí)行。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，存在各種已知的可被采用而不會影響 本公開的范圍的實現(xiàn)。在一個方面，數(shù)字基帶處理器B 830對輸出P8執(zhí)行相位 旋轉(zhuǎn)、解擴、相干累積、和非相干累積以恢復(fù)基帶信號Ps。在一個方面，由多 信道接收機520接收來自分集處理器534的天線選擇輸入855以實現(xiàn)選擇使用 天線510 (Ant卜..AntJ中的哪些。天線選擇輸入855是基于由慣性傳感器550 測得的結(jié)果。
圖9是具有基帶處理能力的無線單元的第三方面的框圖。在一個方面，分 集處理器940是數(shù)字格式的?；鶐幚砥鰽930接收接收機輸出(Z, ...Zn)525 以作基帶處理，并輸出處理器A輸出(Pa! ... Pan)，后者被輸入到分集處理器 940。來自分集處理器940的分集處理器輸出D隨后被輸入到基帶處理器B 950 作進一步處理以恢復(fù)基帶信號S9。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，基帶處理器A930 和基帶處理器B 950可或者由單個處理器單元或者由分開的處理器單元來實 現(xiàn)。在一個方面，基帶處理器A 930、分集處理器940和基帶處理器B 950皆 由單個處理單元來實現(xiàn)。
在一個方面，由基帶處理器A 930執(zhí)行的基帶處理包括對每個接收機輸出 d ... Zn) 525的相位旋轉(zhuǎn)、解擴和相干累積。如圖9中所示的，處理器A輸出 (Pai ... Pan)被輸入到分集處理器940。在一個方面，由分集處理器940執(zhí)行的 分集處理包括累積處理器A輸出(Pai...Pan)并將其分集組合。在一個方面，分 集處理器940相干累積處理器A輸出(Pa, ... Pan)。分集處理器輸出D被輸入到基帶處理器B 950。在一個方面，處理器B 950執(zhí)行進一步相干累積和非相干 累積以恢復(fù)基帶信號S9。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，處理器A輸出(Pa, ... Pan) 的數(shù)量對應(yīng)于接收機輸出(Z, ... Zn) 525的數(shù)量。在一個方面，由多信道接收機 520接收來自分集處理器940的天線選擇輸入955以實現(xiàn)選擇使用天線510 (Ant卜..AnU)中的哪些。天線選擇輸入955是基于由慣性傳感器550測得的結(jié) 果。
圖IO是具有基帶處理能力的無線單元的第四方面的框圖。在一個方面， 分集組合是非相干地進行的。在圖10中，接收機輸出(Z, ... Zn) 525被輸入到 基帶處理器C 1030。基帶處理器C 1030將接收機輸出(Z, ... Zn) 525相位旋轉(zhuǎn)、 解擴、相干累積和非相干累積以生成處理器C輸出(Pd ... Pcn)。處理器C輸出 (PCl ... Pcn)隨后被輸入到分集處理器1040，后者非相干累積處理器C輸出
(PCl ... PCn)并將它們非相干分集組合以恢復(fù)基帶信號S!Q。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理
解，基帶處理器C 1030和分集處理器1040可或者由單個處理器單元或者由分 開的處理器單元來實現(xiàn)。在一個方面，由多信道接收機520接收來自分集處理 器1040的天線選擇輸入1055以實現(xiàn)選擇使用天線510 (A叫.…AntJ中的哪些。 天線選擇輸入1055是基于由慣性傳感器550測得的結(jié)果。
如圖6到10中所示的，無線單元包括慣性傳感器550，后者測量和/或觀 測無線單元在慣性參考坐標(biāo)系中的定向。慣性傳感器的示例包括加速計、晶體 傳感器、陀螺儀等。基于測得的無線單元的定向，定向信息由慣性傳感器生成 并被輸入到分集處理器中。
在一個方面，定向信息影響分集處理器如何處理并組合其輸入。例如，取 決于無線單元相對于一個或多個信號源的定向(其被嵌入定向信息)，可將不 同加權(quán)系數(shù)施加到一個或多個輸入。在圖6-8中所示的方面，到分集處理器530、 532、 534的輸入是接收機輸出(Zi ...Zn) 525。在圖9中所示的方面，到分集處 理器940的輸入是處理器A輸出(Pai ... Pan)。在圖10中所示的方面，到分集 處理器1040的輸入是處理器C輸出(Pc! ... Pcn)。
在另一方面，定向信息影響由天線選擇輸入實現(xiàn)的對天線510 (Ant! ....AntJ的使用選擇。
在一個方面，提供調(diào)理電路540來將來自慣性傳感器550的測量轉(zhuǎn)換成與分集處理器相兼容的形式。例如，慣性傳感器550的輸出可以是模擬格式的。 調(diào)理電路540將模擬數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)格式以供輸入至分集處理器。在 另一示例中，慣性傳感器550的輸出在調(diào)理電路540中被放大至適于輸入到分 集處理器的信號電平。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，具有不同轉(zhuǎn)換特性的調(diào)理電路 可基于對慣性傳感器和處理器的選擇來選取。
本文所描述的各個示例性邏輯塊、模塊和電路可用一個或多個處理器實現(xiàn) 或執(zhí)行。處理器可以是諸如微處理器的通用處理器、諸如數(shù)字信號處理器 (DSP)的專用處理器、或能夠支持軟件的任何其它硬件平臺。軟件應(yīng)當(dāng)被寬 泛地解釋成表示指令、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或程序代碼的任何組合，無論引用軟件、硬件、 中間件、微代碼或任何其它術(shù)語皆是如此。替換地，處理器可以是專用集成電 路(ASIC)、可編程邏輯器件(PLD)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、控制 器、微控制器、狀態(tài)機、分立硬件組件的組合、或其組合。本文所描述的各個 示例性邏輯塊、模塊和電路還可包括用于存儲軟件的機器可讀介質(zhì)，諸如硬盤、 閃速驅(qū)動器或計算機存儲器。機器可讀介質(zhì)還可包括一個或多個存儲設(shè)備、傳 輸線、或編碼數(shù)據(jù)信號的載波。
提供了以上對所公開的方面的描述是為了使得本領(lǐng)域任何技術(shù)人員皆能 夠制作或使用本發(fā)明。對這些方面的各種修改容易為本領(lǐng)域技術(shù)人員所顯見， 并且在此所定義的普適原理可被應(yīng)用于其它方面而不會脫離本發(fā)明的精神或 范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于實現(xiàn)天線選擇的無線單元，包括多個天線，用于接收信號；天線選擇器，用于從所述多個天線中選擇一個或多個天線；慣性傳感器，用于感測所述無線單元的定向并響應(yīng)于其生成定向信息；以及處理器，用于處理所述定向信息并響應(yīng)于所述定向信息指令所述天線選擇器從所述多個天線中選擇一個或多個天線。
2. 如權(quán)利要求1所述的無線單元，其特征在于，所述多個天線包括一個或多個雙偏振天線。
3. 如權(quán)利要求1所述的無線單元，其特征在于，所述多個天線是通過一個或多個雙偏振天線來實現(xiàn)的。
4. 如權(quán)利要求1所述的無線單元，其特征在于，所述多個天線為兩個。
5. 如權(quán)利要求1所述的無線單元，其特征在于，包括用于接收來自所述多個天線之一的所述信號的接收機。
6. 如權(quán)利要求5所述的無線單元，其特征在于，所述多個天線為兩個。
7. 如權(quán)利要求5所述的無線單元，其特征在于，所述接收機包括多信道接收機。
8. 如權(quán)利要求1所述的無線單元，其特征在于，還包括用于接收來自所述多個天線的所述信號的多個接收機，并且其中所述多個天線多于所述多個接收機。
9. 如權(quán)利要求1所述的無線單元，其特征在于，還包括用于接收來自所述多個天線的所述信號的多個接收機，并且其中所述多個天線與所述多個接收機等量。
10. 如權(quán)利要求1所述的無線單元，其特征在于，所述慣性傳感器包括加速計o
11. 一種用于實現(xiàn)接收分集的無線單元，包括多個天線，用于接收多個信號；耦合至所述多個天線的至少一個接收機，用于將所述多個信號轉(zhuǎn)換成多個 接收機輸出；耦合至所述至少一個接收機的分集處理器，用于對所述多個接收機輸出執(zhí) 行分集處理；以及耦合至所述分集處理器的慣性傳感器，用于感測定向并生成定向信息以輸 入所述分集處理器，其中所述定向信息影響所述對多個接收機輸出的分集處 理。
12. 如權(quán)利要求11所述的無線單元，其特征在于，所述分集處理器對所 述多個接收機輸出執(zhí)行加權(quán)平均處理。
13. 如權(quán)利要求11所述的無線單元，其特征在于，所述分集處理器是模 擬格式的，且包括模擬相位旋轉(zhuǎn)器和分集組合器。
14. 如權(quán)利要求13所述的無線單元，其特征在于，還包括耦合至所述分 集處理器的數(shù)字基帶處理器，所述數(shù)字基帶處理器用于執(zhí)行相位旋轉(zhuǎn)和解擴以 恢復(fù)基帶信號。
15. 如權(quán)利要求14所述的無線單元，其特征在于，所述數(shù)字基帶處理器 還執(zhí)行相干累積以恢復(fù)所述基帶信號。
16. 如權(quán)利要求15所述的無線單元，其特征在于，所述數(shù)字基帶處理器 還執(zhí)行非相干累積以恢復(fù)所述基帶信號。
17. 如權(quán)利要求11所述的無線單元，其特征在于，所述分集處理器是數(shù) 字格式的。
18. 如權(quán)利要求17所述的無線單元，其特征在于，還包括耦合至所述分 集處理器的數(shù)字基帶處理器，所述數(shù)字基帶處理器用于執(zhí)行相位旋轉(zhuǎn)和解擴以 恢復(fù)基帶信號，并且其中所述分集處理器對所述多個接收機輸出進行相干采樣 和分集組合。
19. 一種用于實現(xiàn)接收分集的無線單元，包括 多個天線，用于接收多個信號；耦合至所述多個天線的至少一個接收機，用于將所述多個信號轉(zhuǎn)換成多個 接收機輸出；耦合至所述至少一個接收機的第一基帶處理器，用于對所述多個接收機輸出執(zhí)行基帶處理并生成多個處理器輸出；耦合至所述第一基帶處理器的分集處理器，用于對所述多個處理器輸出執(zhí)行分集處理以恢復(fù)基帶信號；以及耦合至所述分集處理器的慣性傳感器，用于感測所述無線單元的定向并生 成定向信息以輸入所述分集處理器，其中所述定向信息影響所述對多個處理器 輸出的分集處理。
20. 如權(quán)利要求19述的無線單元，其特征在于，所述基帶處理包括對所述多個接收機輸出執(zhí)行相位旋轉(zhuǎn)和解擴。
21. 如權(quán)利要求19述的無線單元，其特征在于，所述分集處理包括對所 述多個處理器輸出執(zhí)行累積和分集組合。
22. 如權(quán)利要求21所述的無線單元，其特征在于，所述分集處理是相干 地執(zhí)行的。
23. 如權(quán)利要求18所述的無線單元，其特征在于，所述分集處理是非相 干地執(zhí)行的。
24. —種用于實現(xiàn)天線選擇的方法，包括 感測無線單元的定向；基于所述無線單元的所述定向生成定向信息； 處理所述定向信息以指令天線選擇器從多個天線中選擇； 從所述多個天線中選擇一個或多個被選天線；以及 使用所述一個或多個被選天線來接收信號。
25. —種用于實現(xiàn)無線單元中接收分集的方法，包括 接收多個信號；將所述多個信號轉(zhuǎn)換成多個接收機輸出； 感測所述無線單元的定向；以及 基于所述無線單元的所述定向生成定向信息；以及對所述多個接收機輸出執(zhí)行分集處理，其中所述定向信息影響所述對多個 接收機輸出的分集處理。
全文摘要
公開了用于達成接收機分集的裝置和方法。無線單元包括多個接收機；天線選擇器，用于從多個天線中選擇一個或多個天線；處理器，其使用來自用于監(jiān)視無線單元的定向的慣性傳感器的輸入數(shù)據(jù)。響應(yīng)于來自慣性傳感器的輸入數(shù)據(jù)，處理器指令天線選擇器選擇一個或多個天線。在一個方面，處理器是響應(yīng)于來自慣性傳感器的輸入數(shù)據(jù)計算在天線上接收到的信號的組合的分集處理器。在另一方面，無線單元還包括用于處理分集處理器的輸出以供特定單元應(yīng)用的基帶處理器。
文檔編號H01Q3/24GK101529652SQ200780040170
公開日2009年9月9日 申請日期2007年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月31日
發(fā)明者A·荷施瑪?shù)? D·N·羅維奇, L·希恩布拉特 申請人:高通股份有限公司