[发明专利]宽带无线通信系统中的天线选择分集装置和方法

说明书

技术领域

本发明通常涉及在宽带无线通信系统中的分集装置和方法。更具体地，本发明涉及能利用多天线来改善宽带无线通信系统接收器中的天线分集的分集装置和方法。

背景技术

无线通信系统的典型示例是移动通信系统。移动通信系统对于声音通信已经得到了发展。根据用户的需求和技术的快速进步，移动通信系统已经到了不仅提供传统声音服务而且提供能够发送大量的数字数据(如电子邮件)以及静态或动态图像的宽带数据服务的地步。提供宽带数据服务的典型宽带无线通信系统是正交频分多路复用(OFDM)系统。

利用OFDM系统的发送方案将串行输入码元流转换成并行，并接着将转换结果通过多个正交子载波进行调制和发射。随着超大规模集成电路(VLSI)在二十世纪九十年代的研发，OFDM发射方案开始得到更大的关注。通常，OFDM发射方案利用多个子载波来调制数据，保持子载波之间的正交性，并且，与传统的单载波调制方案相比，具有对频率选择多径衰落信道的鲁棒性的特征。

OFDM发射方案发射被添加到每个OFDM码元的首端的循环前缀(CP)，由此去除了来自前一码元的码元间干扰(ISI)和信道间干扰。由于对干扰的鲁棒性的特征，OFDM发射方案适于宽带高速通信。这样，OFDM发射方案作为能够在诸如无线互联网等的宽带服务中保证高接收质量和高速发射和接收的发射技术正得到人们的注意。

已经提出了一种正交频分多址(OFDMA)方案作为基于OFDM的典型多址方案。OFDMA方案将OFDM码元分割并加载到多个子载波上，并将多个子载波组合和发射到一个子信道中。将OFDMA方案应用到宽带无线通信系统的例子是电气和电子工程师协会(IEEE)802.16a、802.16e或WiBro系统。在下文中，将宽带无线通信系统解释为利用IEEE 802.16a、802.16e、WiBro、OFDM和/或OFDMA系统的无线通信系统的含义。

为了满足不断增加的高速数据发射的要求，已经提出了多种利用基站和终端内的多个天线的通信技术。作为利用多个天线的示例，用于执行码分多址(CDMA)系统的最大比组合的一致性组合方法通过利用每个天线的信道信息为每个天线所接收的信号改变相位并分配权重，而使信噪比最大。该方法在改进接收性能方面是卓越的，但它增加了接收器的复杂性，因为在接收器中需要进行诸如信道信息测量和权重计算的附加处理。

作为利用多天线的另一示例，还存在一种选择接收器中的天线的天线选择分集方法。该方法从接收器所提供的多个天线中选择具有最大接收信号功率的天线，并通过所选的天线执行诸如调制的信号处理。因为该方法在天线选择后仅利用所选的天线来接收信号，因此与组合多个天线的输出的一致性组合方法的接收器实现方式相比，它的接收器实现方式是简单的。

图1示出了将传统天线选择分集技术应用到接收器中的宽带无线通信系统的结构。在图1中，发射器100a和接收器100b可以是基站或终端。在下文中，为了便于解释，假设发射器100a和接收器100b分别对应基站和终端，并且所应用的无线通信系统是OFDM系统。

首先，为了误差校正，通过编码器(未显示)对将要从基站的发射器100a发射到终端的信息位进行编码，并给调制器101输入经编码的信息位。调制器101以预定的调制方案来调制该编码信息位，如正交相移键控(QPSK)、16-正交调幅(16QAM)、64-正交调幅(64QAM)等，并将该编码信息位输出给码元映射器103。码元映射器103根据频率轴子载波索引和时间轴OFDM码元索引来排列输入数据，将输入数据映射到OFDM码元的子载波，并将映射的输入数据输出给逆快速傅里叶逆变换(IFFT)处理器105。

虽然没有在图1中示出，但是串行调制码元在被输出给IFFT处理器105之前转换成并行调制码元，并插入导频码元。IFFT处理器105对并行调制码元执行N点IFFT操作。循环前缀(CP)插入器107将CP插入到每个预定的保护间隔中以防止码元间和/或信道间干扰，并将插入结果输出给数字-模拟转换器(DAC)109。射频(RF)模块111对从DAC 109转换成模拟信号的码元流执行RF处理，并将该RF信号通过天线113发射给无线网络。