[发明专利]用于接收通信信号的方法、设备和系统

说明书

技术领域

本发明总体上涉及通信领域。更具体地，本发明涉及用于在无线通信网络中增强通信信号的接收的方法、设备和系统。

背景技术

现代通信网络的特征在于诸如高带宽/数据速率、复杂的通信协议、多种传输介质以及多种接入方式。光纤网络覆盖了世界大部分地区的表面，作为长途网络以用于在地球上的遥远地点之间传送大量的数据。在光纤网络尚未安装的地方，电缆网络和其它基于有线的网络补充了光纤网络提供的覆盖，并且仍然被用作局域网(“LAN”)的一部分，用于在彼此比较接近的地点之间传送数据。除了基于有线的网络之外，诸如蜂窝网络(例如，2G、3G、CDMA、WCDMA、WiFi等)的无线网络用于为没有物理连接到固定网络连接的各种设备(例如，蜂窝电话、无线IP电话、无线因特网设备等)补充覆盖。无线网络可以作为完全的本地环路网络并且可以提供完全的无线解决方案，其中一个区域中的通信设备可以从完全跨越无线网络的另一个设备发送和接收数据。

随着通信网络的扩张以及全球对它们的依赖不断增长，适当的性能是至关重要的。对于移动通信设备而言，非常需要低功耗水平下的高数据速率和稳定的通信参数。然而，在沿着传输介质(例如，同轴、非屏蔽导线、波导、空气甚至光纤或射频光纤)传送的信号中，出现了信噪比(“SNR”)以及比特能量噪声比(“Eb/No”，Bit energy to noise ratio)和诸如载波干扰比(“C/I”)的干扰比的降低。这种降低和干扰可能分别出现于TDMA、CSMA、CDMA、EVDO、WCDMA和WiFi网络、或者现在已知或将来提出的任何其它通信系统中。信号衰减以及由此造成的SNR降低可能限制传输介质上的带宽，尤其是当介质是空气或者开放空间时。

包括从蜂窝通信系统到卫星无线电广播系统的基于射频(“RF”)的无线通信系统非常普遍，并且它们的应用正在不断增长。由于基于无线RF的通信系统的传输介质的非屏蔽特性，它们特别容易出现各种现象，包括干扰信号或噪声以及衰弱信号，其往往限制这些系统的性能。

因此，无线通信设备的正常工作需要强且稳定的信号。为了提高正在相对长距离上发射的信号的功率水平，并且相应地增加传输距离和/或数据速率，设备可以利用功率放大器来提高传输信号强度。除了针对通信信号的传输使用功率放大器之外，接收机为了提高和调整接收信号的强度和/或振幅，可以使用低噪声放大器和可变增益放大器(“VGA”)。

使用基于无线RF的传输的另一个问题是：它们的特点是发射机天线与接收机天线之间的多径信道造成的接收信号功率中的“衰弱”。衰减、噪声干扰和“衰弱”的结合对于无线网络运营商是严重的限制，降低了它们提供高数据速率服务(诸如因特网接入和视频电话服务)的能力。

某些现代的RF接收机可以使用各种技术和实现这些技术的电路来对弱信号和干扰造成的现象进行补偿。例如，自适应干扰(或噪声)消除器如今被广泛用于接收机中。自适应干扰消除器自适应地过滤噪声参考输入，从而最大限度地匹配并且从主(信号加噪声)输入中减去噪声或干扰。要实现这种设备需要有两个天线，一个用于采样噪声(侵入者(aggressor))，一个用于接收信号，该信号伴随着一定量的噪声。

天线分集是使用两个或更多天线来提高无线RF链路的质量和可靠性的方案。这个概念已经用于诸如WiFi、无线麦克风和许多其它应用的技术中。这种构思为了更好地重建或估计原来的发射信号，使用通过不同传播路径接收传输信号的接收机中的多个天线，并且使用传输路径的变形。

接收机利用天线分集存在几种技术，其中的一些是：

切换-在切换方案中，只要来自一个天线的信号的质量保持高于某规定的阈值，则只将该信号提供给接收机。如果并且当该信号降低时，则切换到另一个天线。由于切换方案只需要单个接收机，因此它是天线分集方案中最简单并且功耗最小的方案，但是不会在接收中产生显著改善。

选择-像切换那样，选择处理在任何给定的时间只提供一个天线的信号给接收机。然而，天线的选择是基于接收信号中的最佳信噪比(SNR)。这要求进行预测量并且所有的天线都已经建立了连接(至少在SNR测量期间)，从而导致较高的功率要求。实际的选择过程可以发生在信息的接收分组之间。这就确保尽可能地维持单个天线的连接。如果必要的话，然后，切换可以基于逐个符号来进行，使用典型的几毫秒的切换时间间隔。