專利名稱：具有高信道容量的發(fā)射和/或接收方法，發(fā)射和/或接收裝置以及移動終端設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有高信道容量的發(fā)射和/或接收方法、一種接收和/或發(fā)射裝置以及一種用于語音和數(shù)據(jù)通信的移動終端設(shè)備。
以下只是討論在移動無線電領(lǐng)域中的應(yīng)用，而并不放棄本發(fā)明在通過空氣接口的語音和/或數(shù)據(jù)通信的領(lǐng)域內(nèi)的其它使用可能性。在PC、PDA和/或移動無線電領(lǐng)域內(nèi)的產(chǎn)品作為完整的終端設(shè)備、例如也作為插入單元或者擴展單元而眾所周知。它們都受到大的價格壓力，其中這種應(yīng)用范圍的特點在于當(dāng)相應(yīng)電路的空間供應(yīng)很小而且在能量需求方面的限制嚴格時對信號質(zhì)量有特別高的要求。與此相應(yīng)地，開頭所述種類的方法和裝置也應(yīng)用在按照全球移動通信系統(tǒng)GSM和通用移動電信系統(tǒng)UMTS標(biāo)準的結(jié)構(gòu)很小的通信設(shè)備中。
為了提高可利用的信道容量，第三代移動無線電系統(tǒng)的通信系統(tǒng)和移動無線電設(shè)備的系統(tǒng)考慮尤其向多發(fā)射器和/或多接收器系統(tǒng)的方向發(fā)展。在此情況下通過以下方式提高可能的可傳輸?shù)臄?shù)據(jù)率，即通過多徑傳播充分利用另一個維度、也就是空間。這些方法以名稱·Multiple Input Multiple Output(多輸入多輸出)，縮寫MIMO·Single Input Multiple Output(單輸入多輸出)，縮寫SIMO，·Multiple Input Single Output(多輸入單輸出)，縮寫MISO由文獻公開。它們一般使用多個完整的發(fā)射和接收路徑，其中這些路徑然后在數(shù)字信號處理裝置中一起加以計算(verrechnen)。與之相應(yīng)地，對于每個傳輸路徑，例如需要具有天線、前置放大器、混頻器、濾波器和A/D轉(zhuǎn)換器的接收鏈。所有按MIMO原理工作的系統(tǒng)的共同點是在相同的頻率上并在相同的時間在一個信道內(nèi)傳輸不同的數(shù)據(jù)流，其中該信道就為此所規(guī)定的帶寬來說通常被設(shè)計用于SISO應(yīng)用。
數(shù)據(jù)流的合成或分離按算法的方式在發(fā)射側(cè)和接收側(cè)在各自的信號處理裝置中進行。有使用或者不使用從接收器至發(fā)射器的反饋。在具有反饋的系統(tǒng)中對MIMO傳輸信道在時刻T1的特性進行估計的MIMO系統(tǒng)，然后通過返回信道將信道信息傳輸至發(fā)射器，使得該發(fā)射器可以以數(shù)據(jù)吞吐量最大化為目的進行發(fā)送信號的相應(yīng)的預(yù)失真，該發(fā)送信號在時刻T2被發(fā)送出去。作為信道估計的結(jié)果得出一個復(fù)雜的矩陣，該矩陣的秩對應(yīng)于傳輸路徑的數(shù)量，這些傳輸路徑由子傳輸信道構(gòu)成一個MIMO傳輸信道。在此情況下出發(fā)點為傳播條件在時刻T1和T2之間不顯著變化，因此信道估計還是正確的。這些方法從文獻中原則上已知。
在一種以下所建議的應(yīng)用中理想地將多個完整的接收路徑集成在一個芯片內(nèi)。通常出發(fā)點為在信號處理裝置經(jīng)受暫時斷開的階段的系統(tǒng)中工作。換句話說，也就是對至少部分地暫時被斷開的系統(tǒng)進行考察。斷開的范圍在此情況下可以根據(jù)實施形式而改變。因此追求的目標(biāo)是有效地有助于降低在無線電小區(qū)之內(nèi)的內(nèi)部的和由于未利用的發(fā)射功率所引起的干擾。此外通過這種方法還可以在接收間歇中為了節(jié)電而斷開接收器中的一個或多個組件。當(dāng)然也可以相應(yīng)地設(shè)計發(fā)射器并使之運行。
本發(fā)明的任務(wù)是實現(xiàn)開頭所述種類的方法、裝置和移動終端設(shè)備，它們在利用多徑傳播的情況下以高的頻譜效率分別改善通信的可靠性。
該任務(wù)通過具有權(quán)利要求1的特征的開頭所述種類的方法按照本發(fā)明以如下方式來解決在接通信號處理裝置時實施各個混頻單元的初始化。與之對應(yīng)地，按照本發(fā)明的作為上述任務(wù)的解決方案的電路具有用于各個混頻單元的初始化的裝置。
現(xiàn)在在MIMO系統(tǒng)中必須保證在重新接通信號處理裝置之后不是僅僅及時地達到頻率穩(wěn)定性，如同在當(dāng)前的系統(tǒng)中的情況那樣。而是也必須注意各個混頻相互之間的相位關(guān)系對應(yīng)于暫時斷開的時刻T1的那種相位關(guān)系。否則的話，整個信道估計和預(yù)失真等等就無效了。而在目前的SISO系統(tǒng)中這個相位可以采用隨機不同的值。在傳統(tǒng)的被設(shè)計用于SISO應(yīng)用的芯片組中并不存在這種問題，其只需要保證頻率穩(wěn)定性。然而為此注意合成器的起振時間就足夠了。
本發(fā)明的有利的改進方案由各個從屬權(quán)利要求的特征得出。作為本發(fā)明的改進方案，在規(guī)定的時隙內(nèi)設(shè)有發(fā)射和/或接收形式的暫時斷開的特殊形式，如在SISO系統(tǒng)中例如已經(jīng)·在Global System for Mobile Communication(全球移動通信系統(tǒng)，縮寫GSM)的情況下，·在Enhanced Data Rate for GSM Evoluation(針對GSM進化的增強數(shù)據(jù)率，縮寫EDGE)的情況下，·或者在UMTS標(biāo)準內(nèi)的確定的模式中實現(xiàn)的，只用于列舉若干實例。這里現(xiàn)在在重新接通信號處理裝置之后的很嚴格的時間設(shè)定的情況下在時刻T2，也就是為了接收下一個時隙，必須注意各個混頻相互的相位關(guān)系對應(yīng)于暫時斷開的時刻T1的那種相位關(guān)系。在任何其它情況下在(有或無返回信道的)MIMO系統(tǒng)內(nèi)前面所進行的具有相應(yīng)的匹配和預(yù)失真的信道估計等等就無效了并使結(jié)果無法使用。
特別有利的是使用復(fù)位電路形式的初始化電路，該復(fù)位電路同時使并行設(shè)置的數(shù)據(jù)處理路徑的所有混頻單元動作。因此所有混頻單元同步地自相同的通過復(fù)位所規(guī)定的時刻起進行計數(shù)。復(fù)位是數(shù)字復(fù)位。
在本發(fā)明的一種優(yōu)選實施形式中進行規(guī)定的預(yù)加載。并行設(shè)置的數(shù)據(jù)處理路徑的所有混頻單元按此方式同時得到相同的初始化值。
在本發(fā)明的一種改進方案中在作為組件來考察的各個混頻單元之內(nèi)對分頻器或者變頻器進行控制。在按照本發(fā)明的裝置的此外所建議的結(jié)構(gòu)中借助于合成器電路被設(shè)定于頻率F1的本機振蕩器對被設(shè)置用于對接收信號進行向下混頻的多個混頻單元進行饋給。本機振蕩器在比真正的混頻更高的頻率上振蕩，這在此是本身已知的技術(shù)。在位置上只是直接在混頻器之前才使本機振蕩器頻率F1通過分頻器被轉(zhuǎn)換或者向下分頻為實際的混頻F2。這種緊鄰的空間布置被選擇用于使干擾最小化。因此在混頻器組件內(nèi)分頻器同時得到復(fù)位，或者它們通過預(yù)加載按規(guī)定被設(shè)置為共同的起始值。
在本發(fā)明的一種實施形式中所謂的再生分頻器被用作為變頻器，該再生分頻器也可以進行本機振蕩器頻率的任意可設(shè)定的非整數(shù)的分頻，如尤其在WO 01015313 A1中公開的那樣。相反，通常的分頻器作為計數(shù)器，這些分配器例如通過溢出調(diào)節(jié)實現(xiàn)規(guī)定的分頻。因此只能實現(xiàn)整數(shù)的分頻1∶N，其中N＝2，3，4，5...。
在這樣的再生分頻器中通過至少一個反饋分支內(nèi)的開關(guān)進行復(fù)位。該開關(guān)通過復(fù)位脈沖以規(guī)定的方式被閉合，使得分頻器立即開始工作，并且因此作為整個組件的混頻器立即開始工作。
特別有利地將按照本發(fā)明的方法和相應(yīng)的裝置用在直接轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)內(nèi)，該在直接轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)可用于發(fā)送單元以及接收單元。出發(fā)點是振蕩器不直接在接收頻率和/或發(fā)射頻率上振蕩，而只是直接在各個混頻單元之前才被向下分頻為真正的頻率。這種方法減少副作用和干擾。與之相應(yīng)地，每個混頻單元各設(shè)一個分頻器級，其中該分頻器級按照本發(fā)明與同步網(wǎng)絡(luò)連接并被控制用于同步。
本發(fā)明還涉及一種移動終端設(shè)備，尤其是一種用于語音和/或數(shù)據(jù)通信的移動無線電設(shè)備，該設(shè)備具有按照本發(fā)明的裝置。
按照本發(fā)明的方法和用于實現(xiàn)按照本發(fā)明的方法的、尤其是移動無線電終端設(shè)備的組成部分的裝置的其它優(yōu)點在下文中借助附圖
參考實施例的描述來進一步說明。
附圖示出一種MIMO接收器1的方框圖。在此，通過以下方式使可能的可傳輸?shù)臄?shù)據(jù)率得以提高，即用空間通過有目的的多徑傳播充分利用另一個維度。MIMO接收器1與此相應(yīng)地在本實例中具有三個相互分開的完整地構(gòu)造的接收路徑2。每個接收路徑2的電路由相應(yīng)的天線Ant1、Ant2、Ant3、接著由輸入濾波器3、前置放大器4、具有兩個混頻器6、移相器7和變頻器8的混頻單元5以及振蕩器9組成。接收信號在多徑傳播的過程中分別通過天線Ant1、Ant2、Ant3之一、輸入濾波器3和前置放大器4到達相應(yīng)的復(fù)雜的混頻器6。在此只設(shè)有一個振蕩器9，它對所有接收路徑2一起進行饋給。振蕩器9的信號在每個接收路徑2的分頻器8內(nèi)進行變頻之后通過移相器7被處理成兩個相互正交的信號，這兩個信號被輸送給真正的混頻器6。在那內(nèi)借助于通過分頻器8規(guī)定的混頻F2’、F2”、和F2被轉(zhuǎn)變成中間頻率位置ZF。這個中間頻率位置ZF在本實例情況下被選擇為零，也就是說存在所謂的直接轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)。
在混頻單元5或者混頻器級中變頻器8直接位于相應(yīng)的混頻器6前面，混頻單元被饋給振蕩器9的頻率F1并輸出頻率F2。變頻器8與混頻器6和移相器7一起作為混頻單元5在一定程度上形成一個結(jié)構(gòu)單元，它們也作為電路部件在空間上緊密相鄰地被布置在一個芯片上，以便減少干擾影響。
所產(chǎn)生的輸出信號可以針對各接收路徑2用同相分量I1、12、I3和正交分量Q1、Q2、Q3來描述。輸出信號的三個組成部分的進一步處理在此可以不加以考慮。
現(xiàn)在按照本發(fā)明保證通過初始化電路10，各個混頻F2’、F2”、F2相互的相位關(guān)系總是相同的。這特別是在TDMA方法中用于接收下一個時隙的無線電部件加電之后適用，但當(dāng)然也在重新接通MIMO接收器1的情況下在斷開階段之后適用。復(fù)位電路形式的初始化電路10同時使并行設(shè)置的數(shù)據(jù)處理路徑2的所有混頻單元5動作。因此所有混頻單元5同步地自相同的、通過各自的復(fù)位所規(guī)定的時刻起進行計數(shù)。該復(fù)位是數(shù)字復(fù)位，該數(shù)字復(fù)位在當(dāng)前實例情況下作為預(yù)先給定的值的規(guī)定的預(yù)加載在變頻器8內(nèi)進行。并行設(shè)置的數(shù)據(jù)處理路徑2的所有混頻單元5按此方式同時得到相同的初始化值。
上面提到了混頻單元5，因為在作為組件來考察的各個混頻單元5之內(nèi)對分頻器或者變頻器8進行控制。在按照本發(fā)明的裝置的此外所建議的結(jié)構(gòu)中，借助于合成器電路被設(shè)定于頻率F1的本機振蕩器9對被設(shè)置用來對接收信號進行向下混頻的多個混頻器對進行饋給。常用的技術(shù)是本機振蕩器9在比真正的混頻更高的頻率上振蕩。從位置上僅僅直接在混頻器6之前才使頻率F1通過分頻器8轉(zhuǎn)變或者向下分頻成實際的混頻F2。這種空間布置被選擇用來使干擾最小化。因此在混頻單元之內(nèi)分頻器8同時得到復(fù)位，或者它們通過預(yù)加載按規(guī)定被設(shè)定于共同的起始值上。
在該實施例中所謂的再生分頻器被用作變頻器8，該再生分頻器也可進行本機振蕩器頻率的任意可設(shè)定的非整數(shù)的分頻，如尤其在WO 01015313 A1中公開的那樣。相反，通常的分頻器作為計數(shù)器，這些分頻器例如通過溢出調(diào)節(jié)來實現(xiàn)規(guī)定的分頻。因此只能實現(xiàn)整數(shù)分頻1∶N，其中N＝2，3，4，5...。在這樣的再生分頻器中通過至少一個反饋分支內(nèi)的開關(guān)進行復(fù)位。該開關(guān)通過復(fù)位脈沖以規(guī)定的方式被閉合，使得分頻器立刻開始工作，并且因此作為整個組件的混頻器立刻開始工作。
在沒有其它的圖示的情況下指明上面所述的方法也可以用在MIMO發(fā)射器內(nèi)并且因此也用在MIMO發(fā)射和接收單元內(nèi)。在這種情況下接收路徑2可以被構(gòu)造成接收和/或發(fā)射路徑2。所建議的配置在任何情況下都可以容易地集成于一個CMOS電路中。
也就是說本發(fā)明尤其具有以下重要優(yōu)點·在多個由僅僅一個本機振蕩器饋給的混頻單元上的混頻總是具有已知的和固定的相互的相位關(guān)系并在理想情況下甚至總是都相位相同的。因此即使在間歇之后以及在重新接通之后應(yīng)用時隙方法時也不發(fā)生各個混頻單元的輸出信號的附加的相移。
·信道估計因此可以被保留，使得為了也在MIMO方法中節(jié)省高的計算效率在采用只是緩慢地變化的信道的情況下可以不在每次重新接通之前實施信道估計。
·直接轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)和再生分頻器可以隨著各個分頻器的同步通過復(fù)位和預(yù)加載而被使用。
·容易地集成于一個CMOS電路內(nèi)，該CMOS電路也可以被實施為完全集成的單片電路。
權(quán)利要求
1.具有高信道容量的發(fā)射和/或接收方法，在此方法中使用多發(fā)射器和/或多接收器系統(tǒng)并且信號處理裝置經(jīng)受暫時斷開的階段，其特征在于，在接通信號處理裝置時實施混頻單元(5)的初始化。
2.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在規(guī)定的時隙中使用發(fā)射和/或接收形式的暫時斷開的特殊形式。
3.按上述兩個權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，使用復(fù)位信號，該復(fù)位信號同時使并行設(shè)置的數(shù)據(jù)處理路徑(2)的所有混頻單元(5)動作。
4.按上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，在所有混頻單元(5)內(nèi)使用規(guī)定的預(yù)加載。
5.按上述一個權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，在相應(yīng)混頻單元(5)內(nèi)對分頻器(6)或者變頻器進行控制。
6.按上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，所謂的再生分頻器被用作分頻器(6)或者變頻器。
7.按上述一個權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，復(fù)位通過每個再生分頻器(6)的至少一個反饋分支內(nèi)的開關(guān)來實現(xiàn)。
8.多發(fā)射器和/或多接收器系統(tǒng)形式的具有高信道容量的裝置，其中設(shè)有在空間上分布式布置的天線，其中該裝置具有暫時可斷開的信號處理裝置，其特征在于，所述裝置(1)通過以下方式被構(gòu)造用于實施按照上述權(quán)利要求中的一項或多項所述的方法，即設(shè)有初始化電路(10)，該初始化電路與各個接收/發(fā)射路徑(2)中的混頻單元(5)相連接，用于在接通信號處理裝置時對各個混頻單元(5)進行初始化。
9.按上述權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，所述初始化電路(10)被構(gòu)造用于發(fā)射出復(fù)位信號，該復(fù)位信號同時到達所述裝置(1)的并行設(shè)置的數(shù)據(jù)處理路徑(2)的所有混頻單元(5)。
10.按上述兩個權(quán)利要求之一所述的裝置，其特征在于，為了設(shè)定任意的分頻比，在所述混頻單元(5)中設(shè)有所謂的再生分頻器。
11.具有高信道容量的移動終端設(shè)備，該移動終端設(shè)備以多發(fā)射器和/或多接收器系統(tǒng)的形式被實施，其中設(shè)有在空間上分布式布置的天線，其中裝置具有暫時可斷開的信號處理裝置，尤其是移動無線電設(shè)備，其特征在于，該移動終端設(shè)備具有按上述權(quán)利要求之一所述的裝置(1)，和/或通過以下方式被構(gòu)造用于實現(xiàn)按權(quán)利要求1至5中的一項或多項所述的方法，即至少一個初始化電路(10)對信號處理路徑或者各個接收和/或發(fā)射路徑(2)中的混頻單元進行初始化。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有高信道容量的發(fā)射和/或接收方法、一種相應(yīng)的發(fā)射和/或接收裝置以及一種移動終端設(shè)備，在該方法中使用多發(fā)射器和/或多接收器系統(tǒng)并且信號處理裝置經(jīng)受暫時斷開的階段。為了實現(xiàn)開頭所述種類的在利用多徑傳播的情況下分別以高頻譜效率改善通信的可靠性的方法、裝置和移動終端設(shè)備，建議在接通信號處理裝置時實施混頻單元(5)的初始化。
文檔編號H04B7/04GK101088227SQ200580044820
公開日2007年12月12日 申請日期2005年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月25日
發(fā)明者F·利利 申請人:西門子公司