[发明专利]智能天线系统中的发射/接收补偿

说明书

技术领域

本公开旨在无线电通信系统，更具体地，旨在在智能天线系统中使用的补偿技术。

背景技术

在诸如移动电话系统和无线网络之类的无线电通信系统中，通过一个或多个天线来发射和接收信号。这些信号传播通过受各种因素影响的通信信道，所述因素包括：大气、人造结构、地形和无线电干扰。系统性能可能由于来自多个源的干扰而被损害。

当信号进行传播、从物体弹回并促使多路信号到达接收机时，发生多径干扰。所接收的多路信号由于相位和振幅方面的差异而彼此干扰。例如，所发射信号可能通过视线路径和从建筑物反射的路径二者抵达接收机。所反射的信号行进了较长的距离，导致进一步的衰减和相位改变。在这个示例中，该两个所接收信号可相互干扰，从而降低了链路质量。

此外，以其它无线电的信号频率的发射、以及各种寄生发射可能干扰信号接收。干扰可以由无关的设备导致，或可以是计划频率复用(reuse)的结果。在遍布地理区域的通信网络中，复用频率是很正常的。尽管频率复用通常被策划为最小化有害干扰，但是可导致一些干扰。

在许多情况中，从除干扰信号方向之外的方向接收期望的信号。可能采用诸如波束形成和时空编码的空间处理技术来修改无线电收发机的发射和/或接收特性，以减轻有害干扰的影响。

天线具有影响整个系统容量和性能的辐射特性。例如，全向天线在任何方向、以相似性能来辐射或接收信号。因此，全向天线本身容易受上述各种有害干扰的影响。

当使用天线阵列(即，具有以任何方式排列的多个天线元件的天线系统)时，可以采用空间处理技术来变化由每个天线元件辐射或接收的信号的增益和相位特性，以形成被设计为在一个或多个方向上削弱了干扰并提高了信号增益的辐射方向图(radiation pattern)。这允许，作为多路无线电的已增加容量可以以减少的干扰似然性和多径衰落而在相同或相似频率上发射、并且在每个感兴趣信号的方向上具有已增加增益的改善的可靠性。

发明内容

在一个总方面，无线电通信系统包括多个天线和与该多个天线耦接的处理器。该处理器包括无探测(probeless)发射/接收补偿组件，其使得所述无线电通信系统能够在发射信号的同时补偿发射和接收路径中的变化。

在一些实现方式中，该多个天线形成天线阵列。可以将处理器实现为数字信号处理器，其中通过与由其它天线使用的发射路径无关的发射路径、和与由其它天线使用的接收路径无关的接收路径来将多个天线的每一个耦接到处理器。

在示范实现方式中，所述处理器的无探测发射/接收补偿组件可操作为通过多个天线中的每一个周期性地迭代来计算一组复数权重(complex weight)，从而补偿发射和接收路径中的变化，使用多个天线之一来发射已知信号，同时使用剩余的天线接收所发射的已知信号；基于诸如正交频分多路复用(OFDM)信号的所接收信号来计算一组补偿参数。当发射具有多音频(tone)的OFDM信号时，处理器的发射/接收补偿组件可被配置成为OFDM音频群计算单独的一组复数权重。

在另一总方面，无线电设备包括信号处理单元、和至少两个射频单元。每个射频单元耦接到信号处理单元，并可独立地操作以使用天线接收信号和发射信号，从而无线电设备可通过射频单元之一来发射信号同时使用另一个射频单元来接收所发射的信号。例如，可使用数字信号处理器或专用集成电路来实现该信号处理单元。

在一些实现方式中，信号处理单元包括与每个射频单元相关联的模数转换器以及与数模转换器。该信号处理单元可操作为例如通过使用射频单元中的每一个连续发射已知信号、同时使用其它射频单元接收已知信号，来执行无探测发射/接收补偿。

在另一总方面，发射/接收补偿方法包括：对于天线阵列中的每个天线，使用天线发射已知信号，同时使用天线阵列中的其它天线接收所发射的信号，并基于所接收信号和所发射信号之间的比率来计算发射/接收补偿。基于所接收信号和所发射信号之间的比率来计算发射/接收补偿的补偿可执行通过以下步骤来执行：对于天线阵列中的每对天线，确定由天线j发射由天线i接收的信号的转移函数H_ij；对于天线阵列中每对天线，使用转移函数H_mn和H_nm的比率来确定系统函数G_mn；并且对于天线阵列中的每个天线x，通过求和天线阵列中的每个天线y的系统函数G_xy来计算发射/接收补偿。