[发明专利]用于多输入多输出无线局域网的天线布置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在无线网络中使用的天线布置，尤其涉及双 极化天线阵列的受控使用，以改善诸如局域网的无线网络中的视距信 号的接收。

背景技术

多输入多输出(MIMO)系统被适宜地设计成利用无线网络中的 发射机和接收机之间的多信道提供的空间分集。独立的多径传播确保 了空间分集的存在、以及预期的MIMO系统性能。多径信号分量虚拟 地增大了天线阵列孔径，并且确保信道矩阵是可逆的。当发射机和接 收机工作在非视距信道中时，存在MIMO所需的多径条件。当发射机 和接收机在其中通常只存在一个主导路径的视距信道上工作时， MIMO对于性能显著降低的免疫力很差。

在如无线局域网(WLAN)等的网络中，预期经常有发射机和接收 机在视距信道上工作的场合。当这种条件成立时，接收到的信号是空 间高度相关的，并且如果并非不可能，也是极度难以分离的。从数学 上，视距条件使得MIMO系统工作很差，这是因为信道矩阵是病态且 秩亏的，也就是不可逆的。

对于这种在视距环境中的MIMO系统，已经建议通过用若干倍 的工作波长把多个接收天线彼此分隔开，以便增加天线阵列的孔径。 例如参见G.D.Durgin等人的“Effects of multipath angular spread on the spatial cross-correlation of received voltage envelopes”，Proc.of the 49th IEEE Vehicular Technology Conf.1999，vol.2，pp.996-1000。 与其中天线阵列孔径被虚拟增加的非视距条件相反，所建议的分隔开 阵列中的单个天线以处理视距条件的解决方案实际上增加了该阵列的 整个尺寸。

其它解决方案已经应用了极化分集以便在视距环境中解决这个 问题。例如参见C.B.Dietrich，Jr.等人的“Spatial，Polarization，and Pattern Diversity for Wireless Handheld Terminals”，IEEE Transactions On Antennas And Propagation，Vol.49，No.9，pp. 1271-1281，2001年9月。但是，在现有技术中从未有过允许MIMO 无线网络同时高效并最优地工作于视距和非视距信道条件中的建议。 事实上，从未有过这样的建议，其在视距信道环境或在非视距信道环 境中工作时都提供充足的空间分辨率。

发明内容

通过经由控制器将两个或更多双极化天线耦合在一起而在 MIMO无线网络中高效地且最优地处理视距和非视距信道条件，其中 该控制器响应于特定信道条件是否存在的判断而选择一种规定的天线 输出(接收信号极化)组合。以这种方式，受控天线阵列建立一种适 当级别的信号区别(signal discrimination)(解相关)，不论信道条 件是否提供这种信号区别。

在一个实施例中，两个双极化天线被彼此分离，并且使它们的双 极化输出信号耦合于同一个可控选择元件，使得在同一个切换元件处 可供选择来自一个天线的正交的输出。控制器基于预定准则选择来自 天线的极化输出信号的一个特定的组合。在一种示例性准则中，控制 器可以接收来自发射机的一种信号，该信号指示接收机选择某一个极 化(例如H-pol)或者另一个极化(例如V-pol)的天线输出。在另一 种示例性准则中，控制器测量所接收信号的特性，诸如当选择来自第 一正交极化的天线输出时的接收功率；然后该控制器选择用于天线输 出的第二正交极化状态，并且测量所接收信号的特性，诸如当选择来 自第二正交极化的天线输出时的接收功率；然后该个控制器比较这两 组特性来确定哪个天线输出设置提供了最佳的响应。在又一种示例性 准则中，发射机和接收机控制器经过协同的一系列选择，以便确定哪 个天线输出设置提供了最佳的响应。

附图说明

可以通过结合附图阅读以下的本发明的特定图示实施例的描述， 从而获得对本发明的更完整的理解。在附图中：

图1示出了用于示例性无线系统的简化系统图；以及

图2到图4示出了根据本发明的原理实现的孔径耦合贴片天线布 置。