CN101527589A - 多重输入输出无线系统的接收天线选择装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明系有关于一种多重输入输出无线系统的接收天线选择装置，运用于具有复数组接收天线的多重输入输出无线系统。其天线选择方法系由一选择控制单元依序选择一组接收天线，以接收一输入数据至一信号处理模块处理输入数据，以产生复数组输出数据，一运算单元运算复数组输出数据的至少其中之一，以产生一检测数据并传送至一决定单元，依据检测数据产生一控制信号并传送至选择控制单元，以驱使选择控制单元决定一组接收天线为一使用天线。

Description

多重输入输出无线系统的接收天线选择装置及其方法

技术领域

本发明系有关于一种多重输入输出无线系统，系尤指多重输入输出无线系统的接收天线选择装置及其方法。

背景技术

现今业者为了达到更高的传输速率及更广的传输范围，系统常配合使用一多重输入输出(Multiple Input Multiple Output，MIMO)系统，多重输入输出技术使用多个传送天线及多个接收天线，来利用空间多任务化，以支持数个空间次频道，其每个皆可用来传送数据。因此，多重输入输出系统允许同时传送多个彼此独立的信号流(Signal Stream)。

惟查，多重输入输出使用多根天线于接收路径虽然可以提高信号检测的正确率，但基于消耗功率以及硬件复杂度的考量，在实作上并不会同时实现太多的完整接收路径，且当同一时间只传送一个信号流时，可选择信号能量最强的几根接收天线为接收信号源来进行信号检测。但是当多个信号流一起传送时，由于信号流彼此间会互相干扰，以接收信号的强度来选择天线未能有明显的效果，造成必须以更消耗功率或更复杂的硬件来完成检测的工作，比方说在频域(Frequency Domain)执行行列式运算。

因此，如何针对上述问题而提出一种新颖多重输入输出无线系统的接收天线选择装置及方法，不仅可改善传统选择接收天线的缺点，又可大大地简化硬件的复杂度。

发明内容

本发明的目的之一，在于提供一种多重输入输出无线系统的接收天线选择装置及其方法，在于架构一有效率的接收天线选择机制，以达到最佳的接收效能。

本发明的目的之一，在于提供一种多重输入输出无线系统的接收天线选择装置及其方法，可简化选择天线机制的硬件的复杂度。

本发明系有关于一种多重输入输出无线系统的接收天线选择装置，运用于具有复数组接收天线的多重输入输出无线系统，其包含一选择控制单元、一信号处理模块、一运算单元及一决定单元。其天线选择方法系由选择控制单元依序选择一组接收天线，以接收一输入数据，信号处理模块处理输入数据以产生复数组输出数据，运算单元运算复数组输出数据的至少其中之一，以产生一检测数据，决定单元，依据检测数据产生一控制信号，控制信号并传送至选择控制单元，以驱使选择控制单元决定一组接收天线为一使用天线。

附图说明

图1系为本发明的一较佳实施例的方块图；

图2系为本发明的一较佳实施例的天线组合表；以及

图3系为本发明的一较佳实施例的流程图。

【主要组件符号说明】

10  选择控制单元

12  信号处理模块

120 解调单元

122 检测单元

124 信道译码单元

14  运算单元

16  接收天线

20  传送装置

22  传送天线

30  决定单元

具体实施方式

兹为使贵审查委员对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，谨佐以较佳的实施例及配合详细的说明，说明如后：

请参阅图1，其系为本发明的一较佳实施例的方块图。如图所示，本发明的多重输入输出无线系统的接收天线选择装置包含选择控制单元10、信号处理模块12、运算单元14以及决定单元30。选择控制单元10设置于接收端，其耦接复数接收天线16，并依序选择一组接收天线用以接收传送端的复数传送天线22所传送的输入数据，其中此输入数据包括网络传输的封包。

信号处理模块12处理每一组接收天线16所接收的输入数据，并产生复数组输出数据。运算单元14接收并运算复数组输出数据的至少其中之一，以产生检测数据。决定单元30依据检测数据产生控制信号，并传送至选择控制单元10，以驱使选择控制单元10决定一组接收天线16为使用天线。其中决定单元30可置于媒体存取控制(Media Access Control，MAC)层，而选择控制单元10、信号处理模块12、运算单元14以及接收天线16则属于网络系统的实体层(Physical Layer)。

在一较佳实施例中，信号处理模块12包括复数解调单元120、检测单元122以及信道译码单元124。复数解调单元120接收选择控制单元10所选择的一组接收天线16所接收的输入数据，并解调输入数据以产生第一输出数据。检测单元122检测第一输出数据以产生第二输出数据。信道译码单元124译码第二输出数据以产生第三输出数据。运算单元14依据第一输出数据、第二输出数据以及第三输出数据的至少其中一，以产生检测数据。

检测数据可包括错误向量值(Error Vector Magnitude，EVM)、后检测讯杂比(Post-Detection SNR)、信道状态分布信息(Channel State Information，CSI)以及/或媒体存取控制层所需的相关数据，而此检测数据系由运算单元14根据输出数据运算而得，以供决定单元30决定一组接收天线16做为使用天线。若其中用以判断通道状态好坏的机制与所接收的调变编码法(ModulationCoding Scheme，MCS)有关的，则回报的信道状态分布信息也应该是根据某一固定调变编码法所得到的统计值。

上述检测数据所包括的内容为此发明所属技术领域中具有通常知识者所知，因此便不再赘述。

由于不同天线组合所得到的检测数据系透过实体层不断改变接收天线的组合才得以收集完成的，因此，根据应用情形的不同，举出以下两种用以收集完整的检测数据的实施例。

其一系利用选择控制单元10在每接收完一组接收天线的一个或复数个封包后，即自行切换至另一组接收天线。当所有可能的天线组合皆测试过了之后，即得到所需要的完整的检测数据。

其二系由决定单元30去取决每一组天线的切换时机。其中当决定单元30根据初步所得的检测数据内容判断出所接收的一个或复数个封包确实是给自己的时候，决定单元30才会将选择控制单元10切换到另一组接收天线。当决定单元30已切换过所有天线组合的数据时，即得到完整的检测数据，其中初步所得的检测数据内容应包括媒体存取控制层的头标(Header)。此实施例应用于网卡端时，由于只会有一台对应的存取点(Access Point，AP)传送封包给网卡，因此可以协助滤除非必要接收的封包。

在一较佳实施例中，应用于单一传送端的决定单元30可依据每一组接收天线16的检测数据的错误向量值、后检测讯杂比以及信道状态分布信息等等信息的至少其中之一，即是说以一阈值比较检测数据的错误向量值、后检测讯杂比以及信道状态分布信息等等信息的至少其中之一，选择出一组接收天线16为使用天线。

在另一较佳实施例中，应用于复数个传送端的决定单元30甚至可重复接收每一组接收天线16的检测数据，并同样根据检测数据的错误向量值、后检测讯杂比以及信道状态分布信息等等信息的至少其中之一，决定一组接收天线16为使用天线。其中，在重复接收每一组接收天线16的检测数据中，可根据每一组接收天线16重复多次所得的检测数据的总和结果所代表的接收品质，如后检测讯杂比的总和，来挑选出品质较好的一组接收天线16。除此之外，亦可根据重复多次所得的检测数据，以确定某几组接收天线16于重复多次的情形下，其接收品质是否皆优于一阈值，如某几组接收天线16之后检测讯杂比于重复多次检测下皆大于某一dB值，则依此来挑选出品质较好的接收天线16以确保一定的接收品质。若在节省时间的考量下，亦可依序将所测得的一组接收天线16检测数据与一阈值比较，在得到优于该阈值的检测数据时，便停止再做检测的工作，并以对应于此检测数据的一组接收天线16为使用天线。不过要注意的是，虽然重复接收每一组接收天线16的次数越多，越能提高天线选择的准确性，但所耗费的时间也相对地增加。

当决定单元30已决定一组接收天线16为使用天线后，在该组接收天线16接收信号的同时，决定单元30仍会依据该组接收天线16的检测数据决定是否需要重新决定一组接收天线16。比方说，当所接收的前后某一特定个数的封包其后检测讯杂比相差某一dB值时，或是信道状态分布信息当中，等级最好的子载波个数增加或减少某一特定数目时，即可认定传输通道的状态已经改变，此时便应考量是否需要重新决定一组接收天线16。若是更发现到封包错误比率(Packet Error Rate，PER)升高或是所接收封包的调变编码法统计值一直低于某一目标时，便更应该重新决定一组接收天线16。除此之外，亦可在每收完某一特定个数的封包后即固定的重新决定一组接收天线16，如此可更简化判断的流程。

请参阅图2，其系为本发明的一较佳实施例的天线组合表。请一并参阅第一图，如图所示，当有五根接收天线16，三个完整接收路径时，就会有十组接收天线16分别为第1、2、3天线、第1、2、4天线、第1、2、5天线、第1、3、4天线、第1、3、5天线、第1、4、5天线、第2、3、4天线、第2、3、5天线、第2、4、5天线以及第3、4、5天线。选择控制单元10会从第1组选择至第10组的接收天线16供信号处理模块12处理。

信号处理模块12处理第1组选择至第10组的接收天线16所接收的输入数据，而产生第1组选择至第10组的输出数据，运算单元14运算第1组选择至第10组的输出数据，以产生第1组选择至第10组的检测数据，决定单元30依据第1组选择至第10组的检测数据产生一控制信号，并传送至选择控制单元10以驱使选择控制单元10从第1组选择至第10组的接收天线16中决定一组接收天线16为使用天线。其中决定单元30对于接收天线16的选择方式于本说明书中已有多处阐明，因此凡符合该精神者皆应属本发明的保护范围，其余诸多变形于此便不再多加赘述。

请参阅图3，其系为本发明的一较佳实施例的流程图。首先执行步骤S12，依序选择一组接收天线，接收输入数据并将输入数据解调以产生复数组输出数据，复数组输出数据包括第一输出数据、第二输出数据以及第三输出数据。输入数据经解调输出第一输出数据，检测第一输出数据以产生第二输出数据，再将第二输出数据译码以产生第三输出数据；接着执行步骤S14，运算第一输出数据、第二输出数据以及第三输出数据的至少其中一，以产生检测数据；再接着执行步骤S16，当某一组天线的检测数据符合某一特定条件时，产生一控制信号以选择该组接收天线为使用天线；再接着执行步骤S18，持续使用该组接收天线为使用天线，并依据后续的检测数据决定是否需要回到步骤S12，以重新决定一组接收天线，或是强制于一固定时间后回到步骤S12，以重新决定一组接收天线。

上述于步骤S18中值得注意的是，其依据后续的检测数据决定是否需要回到步骤S12的方法有数种，其一可依据一阈值比较每一组接收天线的检测数据，当检测数据符合阈值时，则决定对应检测数据的该组接收天线为使用天线。其二可依据阈值重复多次比较每一组接收天线的检测数据，当检测数据在重复多次皆符合阈值时，则决定对应检测数据的该组接收天线为使用天线。

一般来说，我们称步骤S12、S14以及S16为训练模式，而步骤S18为一般模式。在本发明一较佳实施例中，仅在训练模式下切换接收天线，而在步骤S18时则视传输品质而决定是否要进入训练模式。

在步骤S12中，其系于接收完一组接收天线的一个或复数个封包后，即自行切换至另一组接收天线，或是需要进一步到步骤S14，才根据初步所得的检测数据内容判断出所接收的封包确实是给自己的时候，才会切换到另一组天线。

在步骤S16中，可比较每一组接收天线的检测数据，产生一比较结果，并依据比较结果而产生控制信号，以决定一组接收天线为使用天线。除此之外，在步骤S16中，也可以将每一组检测数据与一阈值做比较，当检测数据符合阈值的条件，则产生控制信号，其中阈值的条件也就是上述所说的某一特定条件，其由控制信号以决定对应检测数据的该组接收天线为使用天线。

步骤S16得以是根据重复多次步骤S12及步骤S14而得到的检测数据，并根据检测数据的总和结果所代表的接收品质，如后检测讯杂比的总和，来挑选出品质较好的一组接收天线。当然也可以是在确定某几组接收天线于重复多次下，所得的检测数据皆显示其接收品质优于一阈值，如某几组接收天线之后检测讯杂比于重复多次检测下皆大于某一dB值，再依此来挑选出品质较好的接收天线以确保一定的接收品质。虽然重复接收检测数据的次数越多，越能提高天线选择的准确性，但所耗费的时间也相对地增加。

本发明系实为一具有新颖性、进步性及可供产业利用者，应符合我国专利法所规定的专利申请要件无疑，爰依法提出发明专利申请，祈钧局早日赐准专利，至感为祷。

惟以上所述者，仅为本发明的一较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，举凡依本发明权利要求所述的形状、构造、特征及精神所为之均等变化与修饰，均应包括于本发明的权利要求内。

Claims (14)

1.一种多重输入输出无线系统的接收天线选择装置，运用于具有复数组接收天线的多重输入输出无线系统，该选择装置包含：

一选择控制单元，依序选择一组接收天线，每一组接收天线接收一输入数据；

一信号处理模块，处理该输入数据，并产生复数组输出数据；

一运算单元，运算该复数组输出数据的至少其中之一，以产生一检测数据；以及

一决定单元，依据该检测数据产生一控制信号，该控制信号并传送至该选择控制单元，以驱使该选择控制单元决定一组接收天线为一使用天线。

2.如权利要求第1项所述的装置，其中该决定单元依据该使用天线的该检测数据决定是否需要重新决定一组接收天线，或是于一固定时间后即重新决定一组接收天线。

3.如权利要求第1项所述的装置，其中该检测数据包括一错误向量值、一后检测讯杂比、一信道状态分布信息、一封包错误比率以及一调变编码法统计值的至少其中之一。

4.如权利要求第1项所述的装置，其中该信号处理模块包括：

复数解调单元，解调该输入数据，并产生一第一输出数据；

一检测单元，检测该第一输出数据，并产生一第二输出数据；以及

一信道译码单元，译码该第二输出数据，并产生一第三输出数据；

其中该复数组输出数据包括该第一、第二以及第三输出数据。

5.如权利要求第1项所述的装置，其中该选择控制单元在每接收完一组接收天线的一个或复数个封包后，即自行切换至另一组接收天线。

6.如权利要求第5项所述的装置，其中该决定单元根据一媒体存取控制层头标判断出所接收的一个或复数个封包是否确实，在封包确实接收的情况下该决定单元才会要求该选择控制单元切换到另一组接收天线。

7.如权利要求第1项所述的装置，其中该决定单元依据一阈值比较每一组接收天线的该检测数据，当该检测数据符合该阈值时，或是在重复多次比较该检测数据皆符合该阈值时，则决定对应该检测数据的该组接收天线为该使用天线。

8.一种多重输入输出无线系统的接收天线选择方法，运用于具有复数组接收天线的多重输入输出无线系统，该选择方法包含下列步骤：

依序选择一组接收天线，每一组接收天线接收一输入数据；

依据该输入数据产生复数组输出数据；

运算该复数组输出数据，以产生一检测数据；以及

依据该检测数据决定一组接收天线为一使用天线。

9.如权利要求第8项所述的方法，其中更包括依据该使用天线的该检测数据，决定是否需要重新决定一组接收天线，或是于一固定时间后即重新决定一组接收天线。

10.如权利要求第8项所述的方法，其中该检测数据包括一错误向量值、一后检测讯杂比、一信道状态分布信息、一封包错误比率以及一调变编码法统计值的至少其中之一。

11.如权利要求第8项所述的方法，其中该复数组输出数据系由复数解调单元、一检测单元以及一信道译码单元所产生。

12.如权利要求第8项所述的方法，更包括于每接收完一组接收天线的一个或复数个封包后，即自行切换至另一组接收天线。

13.如权利要求第12项所述的方法，更包括根据一媒体存取控制层头标判断出所接收的一个或复数个封包是否确实，在封包确实接收的情况下才会切换到另一组接收天线。

14.如权利要求第8项所述的方法，更包括依据一阈值比较每一组接收天线的该检测数据，当该检测数据符合该阈值时，或是在重复多次比较该检测数据皆符合该阈值时，则决定对应该检测数据的该组接收天线为该使用天线。

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