[发明专利]无线通信设备

说明书

技术领域

本发明涉及使用多个天线单元来发送和接收调制信号的无线通信设备。

背景技术

在诸如便携式电话之类的便携式终端中，通常安装用于在若干无线方案(例如，根据3GPP(第三代合作伙伴计划)的GSM(全球移动通信系统)模式或WCDMA(宽带码分复用接入)模式)中的不同频带上进行通信的多个天线单元。能够使用空间分集来扩展传输频带的MIMO(多输入/多输出)通信技术现正受到关注。

MIMO通信是在执行无线通信的发送侧和接收侧上均提供多个天线单元，并且对数据流进行空间复用以从发送侧向接收侧进行发送的通信技术。在M和N是大于等于2的整数的情况下，多个传输数据流经过用于复用的空间和时间编码，被向M个发送天线分发，并在发送侧的信道上被发送。相反，由N个接收天线经由接收侧的信道所接收的接收信号经过基于信道特征的空间和时间解码，以从接收信号中分离出多个数据流。以此方式，可以获得接收数据，而不会发生数据流之间的串扰。理想地，MIMO通信能够获得一定数目的独立传输路径，该数目等于发送天线和接收天线中较少的天线数目(即，由min{M，N}所代表的数目)。此数目被称为是空间复用度或空间复用数目。在MIMO通信中，通过天线单元之间的低相关性，可靠地实现数据序列的分离。

因此，MIMO技术是如下技术：通过能够从多个天线单元中的每个发送不同数据序列，然后在配备有多个天线单元的接收侧分离已经从每个发送侧天线所同时发送的数据序列，以在不扩展频带的情况下，提高传输容量。根据MIMO技术，可以根据天线的数目增加传输容量。如果信号功率是S，而噪声功率是N，则当SN比(信噪比)大时(例如，当噪声功率N低时)，MIMO通信的固有性能可以提升到其最大值。

MIMO通信方案用于例如：无线LAN(局域网)标准IEEE 802.11n、作为下一代移动通信标准并且当前正在3GPP(第三代合作伙伴计划)中开发的UMTS(通用移动电信系统)的LTE(长期演进)、以及以IEEE802.16e标准为基础的移动WiMAX。

然而，当MIMO通信方案应用于紧凑型设备(例如，便携式电话终端)时，小尺寸的设备本体将多个天线单元的安装限制在极度有限的空间中，从而使天线单元之间相关性减小复杂化，这严重地影响MIMO通信的固有性能。

在下文中更详细地描述MIMO通信方案。这里所描述的MIMO通信方案是针对发送天线的数目是2并且接收天线的数目也是2(即，2×2MIMO)的情况。此外，用于从基站向便携式终端发送信号的链路被称为是下行链路，而用于从便携式终端向基站发送信号的链路被称为是上行链路。

如图1所示，当从2个发送天线T-ANT1和T-ANT2分别同时发送数据序列A(未示出)和数据序列B(未示出)时，2个接收天线R-ANT1和R-ANT2中的每个接收不同数据序列，在该不同数据序列中，已经对数据序列A和数据序列B中的每个进行了复用。因为已经为发送天线和接收天线各自提供了两个天线，所以在发送侧和接收侧之间形成了4(＝2×2)个无线信道。在图中，通过箭头来指示这些无线信道。在接收侧，通过估计信道波动(即，在这四个信道中的信道传递函数h₁₁(t)、h₁₂(t)、h₂₁(t)和h₂₂(t))来分离已经从两个发送天线T-ANT1和T-ANT2到达接收侧的数据序列A和数据序列B。为了在接收侧能够对来自每个发送天线的数据序列进行唯一识别，并且为了能够对信道波动h₁₁(t)、h₁₂(t)、h₂₁(t)和h₂₂(t)进行估计，在来自每个发送天线的传输数据序列中嵌入导频信号。

这里假设，当发送侧天线的数目是T，而接收侧天线的数目是R时，配置由“T×R”表示。根据3GPP LTE规范，2×2、4×2和4×4配置被定义为在下行链路数据传输中使用的MIMO配置。因此，在已经应用MIMO技术的LTE便携式终端中，必须在天线中安装两个或四个天线单元。

然而，如果λ是在通信中所使用的频率的自由空间的波长，则为了使得性能降低在MIMO通信中可以被忽略，终端中的天线单元必须分开至少λ/2的距离。考虑到此条件，在便携式终端壳内安装两个或更多个天线单元用于MIMO通信仍需要便携式终端内的更多空间。在便携式终端中安装四个天线单元特别困难。