[发明专利]利用接收器和天线阵列元件实时多路复用的方法和设备

说明书

相关申请案的交叉参考

本申请要求来自2010年6月7日申请的临时专利申请序号61/352,268的优先权，且本申请要求来自2010年9月15日申请的非临时专利申请序号12/882,879的优先权，并且每个申请以引用的方式并入本文中。

技术领域

本公开内容通常涉及宽带信号的通信，且更具体地，一些实施方案涉及共享天线。

发明背景

在典型的家庭联网情景中，寻求高空间覆盖（例如，覆盖到家庭不同部分）及高时间覆盖（例如，覆盖几乎100%时间）两者。无线通信经常在时间覆盖上经历变化，此可能是由于干扰（带内或带外）和/或多路径特性。例如，在IEEE 802.11n标准中，多输入多输出（MIMO）技术有时用于通过经由波束成形技术产生多个空间信道而增加可在预定时间内通信的信息量。在MIMO系统中，以类似于利用蝶形天线完成的方式完成波束成形或在某个方向上指向接收（或传输系统中的传输）。可利用许多较小天线近似成连续表面。较小天线几乎被并置且被馈送有具有某些相位关系的信号。天线间距通常是操作频率下的大约四分之一波长，例如在5.8GHz的WiFi频率下彼此相隔几英寸。不同天线利用（例如）使用不同接收角的空间分集。将每个传输天线与每个接收天线相关的N×N矩阵被提供于MIMO系统中且为本领域的一般技术人员所熟知。如果多路径允许在发射器与接收器之间有N个不同独立或不相关的路径，那么N个天线可以支持最多N个空间信道。在这样一个系统中，每个接收天线可以接收N个位流的线性组合。如果信道是部分相关，那么可用空间信道的数量下降。例如，在50%相关的情况下，一半空间信道不可用。波束成形是在MIMO天线阵列中用于方向信号传输或接收的技术，其可增加链路余量且改善覆盖和范围。可通过使用自适应或固定接收/传输波束方向图来实现空间选择性，利用定位成彼此接近的大量天线实现通过波束成形的高空间选择性。天线源可以用于通过产生几个空间信道来增加容量。或者，天线源可以用于通过利用波束成形改善链路预算来增加覆盖。随着空间信道的数量增加，由于链路预算的减少，覆盖减少。因此，可以看出需在空间信道数量与覆盖范围之间进行取舍。

适于家庭联网的当前MIMO通信技术限于至多4个传输天线和4个接收天线。这个构造并未对家庭环境中可靠、高性能的网路提供足够的吞吐量。例如，将来的吞吐量需求可能约为100Mbps或更多。利用两个空间信道和波束成形的4×4MIMO可以在20-30Mbps的吞吐量下提供100%空间覆盖（即，覆盖到家庭任何地方）。但是，对于50Mbps或更多，小于90%覆盖是典型的。因此，为了在至少100Mbps下获得合理的覆盖，需要多于四个接收天线（例如，八个或更多个接收天线）。

在涉及多个接收天线的已知通信系统中，每个天线具有专用接收器和模拟至数字转换器（ADC）。在零中频（零IF，还称作直接转换架构）的情况下，使用两个ADC，一个用于同相分量且一个用于正交分量。例如，图1是具有包括几个接收天线120的天线阵列110和几个接收器140的已知通信设备的框图。接收天线120还称作天线阵列元件或天线元件。接收天线120提供由各自带通滤波器130滤波的各自模拟接收信号122。每个接收器140包括模拟至数字转换器（ADC）（未在图1中示出）。数字信号处理器（DSP）180执行与MIMO信号多路复用和波束成形关联的处理。

具有几个接收器和ADC导致较高成本和功率。成本和功率的增加与阵列110中的天线元件数量成比例。因此，由于所需的成本和功率量，所以使用具有多于一些接收天线的阵列是不可行的。因此，可以看出，需要可以在较低成本下提供较大吞吐量的架构。

发明概要

在公开方法和设备的一些实施方案中，经由几个天线接收几个模拟接收信号。天线耦接至多路复用器（mux）。多路复用器在某一时间选择一个天线且以轮循的方式重复过程。在某一时间选择一个天线会在多路复用器的输出处产生多路复用模拟信号。对多路复用模拟信号滤波以使预定频段通过。使用一个模拟至数字转换器（ADC）采样多路复用模拟信号。ADC的输出是多路复用数字信号。接着多路分用多路复用数字信号以产生多个数字信号用来进行数字处理。