[发明专利]使用多个天线以及多输入端口和多输出端口的放大器进行无线接收的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种使用多个天线以及多输入端口和多输出端口的放大器进行无线接收的方法。本发明还涉及一种使用多个天线和多输入端口和多输出端口的放大器进行无线通信的接收器。所接收的无线信号可以携带任意性质的信息，例如，用于话音传输和/或图像传送(电视)和/或数据传输的信号。所接收的无线信号可以被用于任意类型的操作，例如广播、双向点到点无线通信或者蜂窝网络中的无线通信。

名称为“使用多个天线以及多输入端口和多输出端口的放大器进行无线接收的方法和装置(Procédéetdispositifpourlaréceptionradioutilisantunepluralitéd'antennesetunamplificateuràaccèsd'entréemultiplesetaccèsdesortiemultiples)”的、2013年3月21日的法国专利申请第13/00665号通过引用被并入。

背景技术

图1示出同时使用多个天线进行无线通信的现代接收器的框图的示例。3个天线(1)中的每个被耦合到单输入和单输出的低噪声放大器(4)的输入。每个单输入和单输出的低噪声放大器(4)的输出被连接到输出数字信号的模拟处理和转换电路(5)的输入。每个模拟处理和转换电路(5)的输出被连接到多输入信号处理设备(6)的输入，多输入信号处理设备(6)的输出被连接到目的地(7)。例如，在超外差接收器的情况下，每个模拟处理和转换电路(5)可以实施以下主要步骤：频率转换、中频信号的滤波和放大、I和Q信号的解调和模拟到数字转换。例如，多输入信号处理设备(6)可以实施以下主要步骤：每个输入信号的OFDM解调、空间-时间解码、信道解码、源解码。在图1的接收器与同样使用多个天线的发送器一起被使用的情况下，空间-时间解码步骤有时被称为MIMO解码。

多端口天线阵列的阻抗矩阵Z_ANT在天线之间的相互作用不可忽略时是非对角的，当将天线相互接近地放置时，阻抗矩阵的非对角项的绝对值一般较大。众所周知，被用于接收无线信号的天线阵列在其得知表示阻抗矩阵的负载等于Z_ANT*时传递最大功率，其中Z_ANT*是Z_ANT的埃尔米特伴随(hermitianadjoint)，即，等于Z_ANT的矩阵复共轭的矩阵转置的矩阵。在这种情况下，最大功率的传送发生。

在图1中所示的使用多个天线进行无线通信的接收器中，我们注意到，有多少天线，单输入和单输出的低噪声放大器(4)和模拟处理和转换电路(5)的电路就构成了多少独立的模拟信道。从而，天线阵列得知代表对角阻抗矩阵的负载。因此，若天线形成其中天线之间一个或多个相互作用不能忽略的天线阵列，则在模拟处理和转换电路(5)的输入处的、最大功率传送和/或最佳信噪比不能使用图1中所示的使用多个天线进行无线通信的接收器来获得，因为在这种情况下Z_ANT是非对角的。这是图1中所示的接收器的第一限制，如果人们希望使用紧凑型天线阵列的话。

当天线被相互接近地放置时，由天线接收到的开路电压变得强相关。在图1中所示的接收器中，这个现象减小了能够达到的传输速率。这是图1中所示的接收器的第二限制，如果人们希望使用紧凑型天线阵列的话。

名称为“相位阵列波束形成网络的高级设计(AdvancedDesignofPhased-ArrayBeam-FormingNetworks)”，发表在期刊IEEE天线与传播杂志(IEEEAntennas&PropagationMagazine)，第38卷，第4期，第22至34页，1996年8月，R.A.Speciale的文章；以及名称为“耦合天线的终止依赖的多样性性能：网络理论分析(Termination-DependentDiversityPerformanceofCoupledAntennas:NetworkTheoryAnalysis)”，发表于期刊天线与传播IEEE汇刊(IEEETransactionsonAntennasandPropagation)，第52卷，第1期，第98至105页，2004年1月，J.W.Wallace和M.A.Jensen的文章，表明了如果人们使用如下多输入端口和多输出端口的无源线性匹配网络：其输入端子被连接到所耦合的天线并且其输出端子被连接到未耦合的负载，并且假设该多输入端口和多输出端口的无源线性匹配网络具有适当的特性，那么使用若干天线的无线接收可以被改善，