[发明专利]接收或发送/接收MIMO信号的设备

说明书

技术领域

本发明涉及MIMO（多输入多输出）型无线多天线传输系统中信号的发送和接收。本发明更具体地适用于宽带多媒体家庭网络。

背景技术

数字多媒体设备的日益发展引出了确保在家庭环境中任何一点同时分发多个数据流的家庭网络的概念，所述多个数据流诸如HD（高清晰度）视频流，音频流和计算机数据流。像这样的网络，其结构依赖于安装这样的网络的建筑物（公寓，带有或不带有第二层的住宅，等）内的房间布局，可用不同的技术来部署，如电缆，电力线载波（PLC），光纤或符合标准802.11a/b/g或11n的WIFI无线设备。后一标准在干扰占主导地位的环境中，能够使用作为多天线技术的MIMO技术，使得在比特率和鲁棒性方面提高传输性能。

MIMO技术包括为了获得独立的信号使用多个具有不同特性的发送信道发送或接收信号，从而增加至少一个信号没有受衰落影响的可能性。当系统使用几个发送和/或接收天线时，被称为空间分集或天线分集。这种分集一方面通过衰减由于多径引起的干扰而致力于提高MIMO增益，另一方面通过增加传输比特率而提高系统的可靠性和覆盖区域。

多数MIMO系统使用标准802.11n，市场上可见的大多数产品依赖于2×2MIMO型链接，也就是说，系统在发送侧包括2个发送器并且在接收侧包括2个接收器。每个发送器和每个接收器连接到自己的全向天线。每个发送器可以发送一个单独的数据流以增加全局比特率或者与其他发送器发送相同的流以增加冗余，从而改善用较低比特率的接收效果。通过增加天线数量来增加发送或接收的分集，以便提高发送或接收性能。

接收侧是2阶分集的2×2MIMO系统的一个示例如图2所示。系统在发送侧包括：两个发送信道100和101，每个连接到一个全向天线，分别为110和111；在接收侧包括两个接收器信道120和121其通过开关装置140连接到四个全向天线130至133。开关装置根据控制装置150选择的开关模式将每个接收器信道120或121与四个天线130-133中的一个天线相关联。开关模式是根据代表接收器信道120和121的信号接收质量的准则从开关矩阵中的多个开关模式中选择的。

如果天线130至133也通过开关装置23连接到发送信道（在图1中未示出），也可以使用选择用于接收的开关模式来连接发送信道和天线130至133。

天线是全向的，它们或发送或接收各个方向的信号，因此接收器信道受到从四面八方涌来的大量的干扰。在发送过程中，它们还产生了大量影响周围设备的干扰。这对MIMO系统的整体性能是有害的。因此，为了限制由于干扰而引发的问题，并提高发送/接收的信号的质量，在本领域中使用被称为“波束形成”的技术。这种类型的技术在美国专利6,438,389中描述。

本发明的一个目的是提出一种在MIMO环境下接收过程中较少受干扰的接收或发送/接收信号的设备。

在图2的2×2的MIMO系统中，开关矩阵包括C²₄=6种开关模式。对每种开关模式进行测试以确定哪种开关模式可以对发送天线110和111发送的信号获得最佳接收。这涉及相当长的处理时间。

这个处理时间随着MIMO系统阶数而增加。例如，如果考虑一个在接收时有2阶分集并且使用8天线的4×4MIMO系统，每个接收器信道必须能够从8个天线中选择一个。如果考虑8个天线中4个天线的所有组合都是全向的，那么可以获得C⁴₈=70种可能的开关模式。这显然导致处理时间与根据环境变化对天线设备的动态管理不兼容，尤其在多径问题严重的家庭网络中。

本发明的另一目的是提出一种用于接收或发送/接收的多天线设备，可以减小此过程的处理时间。

此外，开关装置包括在接收器信道120和121接收信号时导致损耗的开关元件。例如，图2所示2×2MIMO系统，例如开关装置包括4个单极双掷开关141和2单极四掷开关142，如图2所示。

开关141和142在6Hz时分别产生大约0.5dB和2dB的损耗。

本发明的另一目的是提出一种接收或发送/接收的多天线设备，其在开关装置中能够使用减少数量的开关或使用造成较小损耗的开关。

发明内容

根据本发明，MIMO系统的接收设备配备多个方向性天线，每个方向性天线覆盖其自己的角度扇区，天线的角度扇区基本上不重叠并且一起形成360度的总角度扇区。

为此，本发明涉及一种在MIMO系统中接收信号的设备，包括：

-m个信号接收器信道，其中m大于1;

-天线系统；