用于增强RF MIMO系统性能的系统和方法技术方案

在本文中提供了用于增强多输入多输出(MIMO)接收系统的性能的系统和方法。通过将具有M个天线的波束成形器的无线电分布网络(RDN)连接到具有N个分支的MIMO系统来实现性能增强，其中，M>N。控制模块被配置为：基于波束成形的信号的信道估计度量来调谐天线。因为天线的数量超过MIMO信道的数量，所以本发明专利技术的实施例提供了用于区别天线信号的装置，所以控制模块可以评估它们的单独贡献。当MIMO类包括多层时，其它实施例使用信道估计度量来采集用于每个波束成形器的单个权重设置，该权重设置提供了最好相位和幅度匹配，以优化总接收功率。另一个实施例使用信道估计和用于天线交换的权重选择，以用于增加实现最好相位和幅度匹配的概率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于増强RF Ml MO系统性能的系统和方法
本专利技术通常涉及射频（RF)多输入多输出（MM0)系统，并且具体地涉及用于使用 RF波束成形和/或数字信号处理来增强RF MM0系统的性能的系统和方法。
技术介绍
在提出现有技术的简短讨论之前，给出在下文中将使用的特定术语的定义可能是 有用的。 如本文中使用的术语MM0被定义为在发射器和接收器二者处使用多个天线，以 提高通信性能。MM0在没有额外的带宽或者增加传输功率的情况下提供了数据吞吐量和链 路范围方面的显著增加。通过在天线上传播相同总传输功率以实现提高频谱效率（带宽的 每Hz每秒的更多位）的频谱复用或者实现提高链路可靠性（减少衰退）的分集增益或者 增加天线方向性来实现该目标。 如本文使用的术语波束成形有时称为空间滤波为用在定向信号传输或者接 收的天线阵列中的信号处理技术。这通过以处于特定角度的信号经历相长干涉而其它经历 相消干涉的这种方式来在阵列中对元件进行结合而实现。 如本文中使用的术语波束成形器指代RF电路，该RF电路实现波束成形并且可 以包括组合器、开关可控移相器以及在一些情况中的放大器。 如本文中使用的术语接收无线电分布网络或者Rx RDN或者仅仅RDN被定 义为如上给出的波束成形器组。 如本文中使用的术语空间复用应用其中从多个天线传输不同MM0信号流的技 术。这些信号中的每一个都是来自数据流集合的，该数据流集合以（例如预编码）方式来 传输，以保证在接收器处数据流中的低信道相关。空间复用可以连同波束成形一起使用。 如本文中使用的术语自发描述了由一端（例如通信系统的发送端或者接收端） 在没有支持信令或者来自另一端的反馈的情况下单独执行的处理。 如本文中使用的术语协作描述了使用通信链路的两端之间的协作来彼此辅助 (例如，在通信系统中，基站和用户设备交换信息以在改善链路过程中彼此辅助）的处理。 如本文中使用的术语盲相位扫描为自发信号质量增强技术，根据该自发信号质 量增强技术，接收天线的相位有方法地改变同时监视一个或者多个预选质量指标例如功率 控制、SINR、信噪比（SNR)或者一些情况下的数据速率测量。相位参数周期地调谐和更新， 以优化预选的一个或者多个质量指标。 如本文中使用的术语最大比合并或者MRC为基于分集合并（Diveristy combining)的自发信号质量增强技术，其中，来自每个信道的信号被添加在一起，并且每个 信道的增益与RMS信号等级成正比并且与均方根噪声等级成反比。 如本文中使用的术语最佳合并或者0C为基于分集合并的自发信号质量增强 技术，其中，来自每个信道的信号被组合在一起，以最大化信号与干扰加噪声比（SINR)。 如本文中使用的术语最小均方根或者LMS为其中均衡器滤波器处理来源于 由多个天线接收的信号中的信号的自发信号质量增强技术。在一些情况下，可以使用最小 均方根（LMS)算法由抽头系数发生器来生成由均衡器滤波器使用的滤波器系数校正。 如本文中使用的术语干扰抵消为基于以提高期望信号的SINR的这种方式来选 择性地移除或者减少不期望干扰的自发信号质量增强技术。 如本文中使用的术语下行链路传输波束成形为基于用户设备（UE)和基站收发 信台（BTS)之间的信令的协作信号质量增强技术，其中，BTS使用来自BTS的导频信号来提 供与其DL波束成形权重的期望调谐有关的由UE接收的信息，并且UE发送通知BTS施加于 其DL天线权重的期望校正的反馈。该MMO方案也称为闭环BF。 如本文中使用的术语最小均方误差或者MMSE为用于其中对干扰的频率选择 性衰落信道进行操作的数字无线电通信系统的情况的处理：接收器的性能可以通过使用联 合天线分集和均衡技术来提高，以抗击时间和频率选择性衰落和干扰效果。在该处理中， 在MMSE的意义上、线性均衡器（LE)结构以及用于相干接收器天线分集的判决反馈均衡器 (DFE)的最佳都针对未干扰（un-ja_ed)环境而得到。 如本文中使用的术语传输分集有时称为Alamouti Tx Div指的是协作信号 质量增强技术，其中L个传输天线同时发射多达L个组合的多达L个连续符号，使得每个给 出的符号重复多达L次，从而在没有牺牲带宽的情况下产生了时间分集。 本领域中的用于增强RF MM0通信系统中的信号质量的许多技术是已知的。上述 技术是仅仅几个和其它技术，目前，RF MM0信号质量增强方法由基带DSP模块在基带域中 实现。 图1是示出根据现有技术的MM0接收器系统10的高级示意框图。基带DSP处理 器20由两个或者多个无线电电路30-1至30-N馈送，无线电电路中的每一个继而由其相应 天线40-1至40-N馈送。在运行中，基带DSP处理器20可以应用一个或者多个基于信号质 量的增强技术，包括自发技术或者协作技术或者二者皆有，基于信号质量的增强技术可以 包括但不限于上面讨论的技术。 存在与上述架构相关联的几个问题：第一，第三代合作计划3GPP标准支持几个典 型MM0配置，例如，2X2、4X4、或者8X8、并且因此，协议、基站软件以及UE DSP软件产品 目前不支持灵活数量的UE天线。第二，更复杂的标准配置（例如8X8)在它们被出售到市 场之前将需要一段时间。第三，更复杂的标准配置将是昂贵的，因为高级UE需要支持许多 RF频带（例如7)，并且当天线的数量通过系数（例如，通过1 : 5)来增加时，则支持高级 UE的RF链必须通过这种系数例如从14(即2X7)到70(即10X7)来生长，这变得极其昂 贵。
技术实现思路
本专利技术的实施例解决了与现有技术相关联的上述问题中的一些或者全部。本专利技术 的实施例的第一方面能够经由硬件和软件的较小增加将天线增加到现有标准顺从方案。本 专利技术的实施例的第二方面赋予非复杂性配置（例如，2X2)，这些非复杂性配置已经商业可 用于未来将变得可用的一些特征。根据本专利技术的实施例的第三方面，由于本专利技术版本中的 一些的宽频性质，所以可以存在用于广泛复制前端RF电路的较少需要，例如，两个RF波束 成形器可以能够支持所有7个带，由此提升了可负担性。 本专利技术的一些实施例包括：包括传统MMO接收系统的混合系统，该传统MMO接收 系统包括基带、无线电和天线（其中，天线的数量等于无线电的数量）；Rx RDN(包括波束 成形器的阵列）以及较大数量的天线（大于无线电的数量）；以及控制模块，该控制模块从 MM0系统获得控制模块的度量，并且因此调谐RDN。 根据本专利技术的一个实施例，提供了用于增强多输入多输出（MIM0)接收系统的性 能的性能增强系统。性能增强系统可以包括：MM0接收系统，该MM0接收系统具有N个 分支并且被配置为根据一个或者多个传统MM0接收方案进行操作；以及无线电分布网络 (RDN)，其连接到MM0接收系统。RDN可以包括一个或者多个波束成形器，其中，波束成形器 中的至少一个由两个或者多个天线馈送或者接收来自两个或者多个天线的输入。本系统中 的天线的总数量可以为整数M = Ki+K2+. . . KN，其中，&为由波束成形器i使用的天线的整 数数量。将确认，由于波束成形器通常本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种系统，包括：具有N个分支的多输入多输出(MIMO)接收系统；连接到所述MIMO系统的无线电分布网络(RDN)，所述RDN包括一个或者多个波束成形器，其中，所述波束成形器中的至少一个由两个或者更多个天线来馈送，使得所述系统中的天线的总数量为整数M，其中，M大于整数N；以及控制模块，其被配置为，使用基于由所述MIMO接收系统操作的传统MIMO接收方案的类型而选择的调谐方法，基于从所述MIMO接收系统中获得的传统MIMO度量来调谐所述一个或者多个波束成形器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.05.29 US 61/652,743;2012.06.11 US 61/658,012;1. 一种系统，包括： 具有N个分支的多输入多输出（MIMO)接收系统； 连接到所述MMO系统的无线电分布网络（RDN)，所述RDN包括一个或者多个波束成形 器，其中，所述波束成形器中的至少一个由两个或者更多个天线来馈送，使得所述系统中的 天线的总数量为整数M，其中，M大于整数N;以及 控制模块，其被配置为，使用基于由所述M頂0接收系统操作的传统MMO接收方案的类 型而选择的调谐方法，基于从所述MIMO接收系统中获得的传统MIMO度量来调谐所述一个 或者多个波束成形器。2. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述波束成形器中的至少一个基于无线电链路 质量指标使用波束成形器权重是可调谐的。3. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述MMO接收系统包括由两个或者更多个无 线电电路馈送的两个或者更多个数字信号处理（DSP)调制解调器，每个无线电电路由射频 (RF)波束成形器来馈送。4. 根据权利要求3所述的系统，其中，所述控制模块和DSP调制解调器被合并在单个集 成电路内。5. 根据权利要求3所述的系统，其中，所述控制模块被配置为基于所述DSP调制解调器 的单独输出或者所述DSP调制解调器的组合输出来调谐所述至少一个波束成形器。6. 根据权利要求5所述的系统，其中，所述控制模块被配置为基于所述MMO接收系统 所操作的所述传统MMO接收方案的类型来选择所述DSP调制解调器的单独输出或者所述 DSP调制解调器的组合输出。7. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述MIMO接收系统被实现在用户设备（UE)内。8. 根据权利要求1所述的系统，其中，每当执行指定波束成形器的调谐同时临时使所 述波束成形器的性能降级时；所述控制模块一次一个地调谐所述波束成形器，使得当所述 指定波束成形器忙于调谐时，其它波束成形器不忙于调谐。9. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或者多个传统MIMO接收方案为下行 链路（DL)波束成形，其中，所述MIMO接收系统被实现在用户设备（UE)内，其中，所述传统 MMO度量在每一指定时间单位被测量，并且其中，每多于一个指定时间单位来执行所述UE 的所述一个或者多个波束成形器的调谐，并且其中，由所述UE引导的对应基站波束成形机 制在每一指定时间单位在基站处执行改变设置的码本指令和信道估计。10. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或者多个传统MIMO接收方案为下行链 路（DL)波束成形，其中，所述MIMO接收系统被实现在用户设备（UE)内，其中，所述控制模 块保持以下记录表，该记录表存储了用于所述UE的所述一个或者多个波束成形器的最近 的波束成形调谐以及基站的波束成形调谐，并且其中，所述控制模块还被配置为使用所述 记录表来估计一端对另一端的权重设置的不期望影响，使得所述UE的一个或者多个波束 成形器的调谐考虑所估计的UE权重设置的影响。11. 根据权利要求6所述的系统，其中，所述一个或者多个接收方案基于干扰抵消接收 器，其中，所述传统MMO度量在所述基带DSP调制解调器的组合输出处提供过滤后的信号， 使得所述控制模块使用与预过滤的质量指标相反的过滤后的质量指标来调谐所述RDN。12. 根据权利要求11所述的系统，其中，每当所述无线电电路的信号与干扰加噪声比 (SINR)高于指定阈值时，所述控制模块基于所述基带DSP调制解调器的单独输出来调谐所 述RDN。13. 根据权利要求11所述的系统，其中，所述传统MIMO接收方案执行各种MIMO输入的 线性组合，其中，所述控制模块屈从于性能优势而基于相应单独DSP调制解调器输出或者 基于所述组合调制解调器输出来调谐所述RDN波束成形器。14. 一种方法，包括： 从具有N个分支并且被配置为根据一个或者多个传统多输入多输出（MMO)接收方案 进行操作的MMO接收系统中获得传统MMO度量； 生成用于连接到所述MMO接收系统的无线电分布网络（RDN)的波束成形权重，所述RDN包括一个或者多个波束成形器，其中，波束成形器中的至少一个由两个或者更多个天线 来馈送，使得所述系统中的天线的总数量为M，其中M大于N，其中，M和N为整数；并且 使用波束成形权重来调谐所述一个或者多个波束成形器。15. 根据权利要求14所述的方法，其中，基于无线电链路质量指标来执行所述生成。16. 根据权利要求14所述的方法，其中，在所述MMO接收系统的数字信号处理（DSP) 调制解调器的单独输出处或者在所述MIMO接收系统的数字信号处理（DSP)调制解调器的 组合输出处执行所述获得。17. 根据权利要求14所述的方法，还包括：基于所述MMO接收系统操作的所述传统 MMO接收方案的类型来选择所述DSP调制解调器的单独输出或者所述DSP调制解调器的组 合输出。18. 根据权利要求14所述的方法，其中，每当通过使指定波束成形器的性能临时降级 来执行所述指定波束成形器的调谐时，一次一个地调谐所述波束成形器，使得当所述指定 波束成形器忙于调谐时，其它波束成形器不忙于调谐。19. 根据权利要求14所述的方法，其中，所述一个或者多个传统MIMO接收方案为下行 链路（DL)波束成形，其中，所述MIMO接收系统被实现在用户设备（UE)内，其中，所述传统 MMO度量在每一指定时间单位被测量，并且其中，每多于一个指定时间单位来执行所述UE 的所述一个或者多个波束成形器的调谐，并且其中，由所述UE引导的对应基站波束成形机 制在每一指定时间单位在基站处执行改变设置的码本指令和信道估计。20. 根据权利要求14所述的方法，其中，所述一个或者多个传统MIMO接收方案为下行 链路（DL)波束成形，其中，所述MIMO接收系统被实现在用户设备（UE)内，其中，所述控制 模块保持以下记录表，该记录表存储用于所述UE的所述一个或者多个波束成形器的最近 的波束成形调谐以及基站的波束成形调谐，并且其中，所述控制模块还被配置为使用所述 记录表来估计一端对另一端的权重设置的不期望影响，使得所述UE的一个或者多个波束 成形器的调谐考虑所估计的UE权重设置的影响。21. 根据权利要求16所述的方法，其中，所述一个或者多个接收方案基于干扰抵消接 收器，其中，每当所述无线电电路中的至少一个无线电电路的信号与干扰加噪声比（SINR) 高于指定阈值时，所述传统MMO度量在所述基带DSP调制解调器的单独输出处被测量。22. 根据权利要求16所述的方法，其中，所述一个或者多个接收方案基于干扰抵消接 收器，其中，所述传统MMO度量在所述基带DSP调制解调器的组合输出处被测量，以使用与 预过滤的质量指标相反的过滤后的质量指标。23. 根据权利要求16所述的方法，其中，还包括：执行所述MMO接收系统的各种MMO 输入的线性组合，其中，屈从于性能优势而基于相应单独DSP调制解调器输出或者基于所 述DSP调制解调器的组合输出来实施所述调谐。24. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述组合器中的至少一个具有天线区别电路， 其中，所述天线区别电路区别来自天线的信号，所述天线馈送具有所述天线区别电路的波 束成形器。25. 根据权利要求24所述的系统，还包括RF控制模块，其被配置为根据指定天线区别 方案来控制所述天线电路功能性。26. 根据权利要求24所述的系统，其中，所述MMO接收系统还被配置为获得用于所述 区别信号中的每一个信号的相位和幅度中的至少一个，其中，所获得的相位或幅度可用于 将适当权重施加于所述RDN。27. 根据权利要求24所述的系统，其中，所述具有天线区别电路的波束成形器包括射 频（RF)元件，所述射频（RF)元件包括移相器、开关、端接器和放大器中的至少一个。28. 根据权利要求24所述的系统，其中，所述具有天线区别电路的波束成形器包括用 于每个天线的可选旁路，其被配置为...

【专利技术属性】
技术研发人员：哈伊姆·哈雷尔，肯尼思·克卢德特，爱德华多·阿布勒，菲尔·F·陈，舍温·J·王，
申请(专利权)人：麦格诺利亚宽带公司，
类型：发明
国别省市：美国;US