DE10307021A1 - Adaptives Equalizersystem in integrierten drahtlosen Empfängern - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein adaptives Equalizersystem in integrierten drahtlosen Empfängern, welches einen Equalizer umfasst, der eine Anzahl von Equalizerstufen aufweist, wobei jede Equalizerstufe mindestens zwei Eingänge und einen Ausgang umfasst, wobei die Eingänge der Equalizerstufen mit einer oder mehreren Empfangseinheiten verbindbar sind, wobei jede Empfangseinheit eine Antenne und eine Funkeinrichtung umfasst, die ein Ausgangssignal an die Equalizerstufe abgibt; eine Gewichtungsschätzvorrichtung zum Erzeugen einer Vielzahl von Gewichtungen, die in die Ausgangssignale der Equalizerstufen eingebunden werden; einen Kombinator zum konstruktiven Kombinieren der gewichteten Signale und eine Umschaltsteuerungseinheit zum wahlweisen Verbinden der Ausgänge jedes Empfangszweiges mit einem Eingang eines der Equalizerstufen.

Description

• Gebiet der Erfindung
• Die vorliegende Erfindung betrifft ein adaptives Equalizersystem (Entzerrersystem) in integrierten drahtlosen Empfängern, insbesondere eine re-konfigurierbare Hardwarestruktur für drahtlose Empfänger mit mehreren Antennen.
• Es ist bekannt, dass die Verwendung von mehreren Antennen in Radioempfängern in Bezug auf das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) und die Vielfach-Ausbreitung vorteilhaft ist, was zu einer besseren Performance des Empfängers führt. Die Verwendung von mehreren Antennen in herkömmlichen integrierten Empfängersystemen ist darauf beschränkt, den Empfängerschaltkreis wahlweise zwischen zwei Antennen umzuschalten, in Abhängigkeit davon, welche der Antennen das bessere Signal empfängt.
• Das bedeutet, dass diese Systeme im Allgemeinen nur einen Funkempfänger benutzten, welcher wahlweise durch zwei Antennen gespeist wird. Mit anderen Worten ist die Antennendiversität in herkömmlichen drahtlosen Empfangssystemen darauf beschränkt, üblicherweise am Anfang jedes empfangenen Datenpakets zwischen dem besseren von mindestens zwei Antennensignalen auszuwählen. Es ist jedoch bekannt, dass eine bessere Trennung von mehrpfadigen Kanälen durch gemeinsame Entzerrung und Kombination der von zwei oder mehreren Antrennen empfangenen Signalen erreicht werden kann.
• Die US 6,289,062 B1 offenbart ein integriertes Vielfach-Antennen/Equalizersystem, welches mehrere unabhängige Empfangszweige und einen Equalizer aufweist, der mit jedem der Empfangszweige verbunden ist. Wenn jedoch angenommen wird, dass solch ein integrierter Empfängerschaltkreis vier Empfangszweige aufweist, an die nur zwei Antennen angeschlossen sind, sind die verbleibenden zwei Empfangszweige und die damit verbundenen Equalizer unbenutzt. Daher ist es nicht vorteilhaft, diese Schaltung entweder in Einfach-Antennen oder Mehrfach-Antennen-Systemen zu verwenden.
• Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein adaptives Equalizersystem in integrierten drahtlosen Empfängern anzugeben, welches sehr effizient sowohl in Einfach-Antennen- als auch Vielfach-Antennen-Systemen verwendet werden kann.
• Diese Aufgabe wird durch die Bereitstellung eines Empfangssystems gemäß dem unabhängigen Anspruch gelöst.
• Gemäß der Erfindung wird ein adaptives Equalizersystem in integrierten drahtlosen Empfängern angegeben, welches einen Equalizer umfasst, der eine Anzahl von Equalizerstufen aufweist, wobei jede Equalizerstufe mindestens zwei Eingänge und einen Ausgang umfasst, wobei die Eingänge der Equalizerstufen mit einer oder mehreren Empfangseinheiten verbindbar sind, wobei jede Empfangseinheit eine Antenne und eine Funkeinrichtung umfasst, die ein Ausgangssignal an die Equalizerstufe abgibt; eine Gewichtungsschätzvorrichtung zum Erzeugen einer Vielzahl von Gewichtungen, die in die Ausgangssignale der Equalizerstufen eingebunden werden; einen Kombinator zum konstruktiven Kombinieren der gewichteten Signale; und eine Umschaltsteuerungseinheit zum wahlweisen Verbinden der Ausgänge jedes Empfangszweiges mit einem Eingang eines der Equalizerstufen.
• Andere Merkmale die für die Erfindung als charakteristisch angesehen werden, sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
• In einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung steuert die Umschaltsteuerungseinheit eine Anzahl von Schaltern, deren Anzahl der Anzahl der Equalizerstufen entspricht, wobei jeder Schalter einer Equalizerstufe zugeordnet ist. Vorzugsweise umfasst jeder Schalter eine Anzahl von Eingängen, welche der maximalen Anzahl von Empfangseinheiten entspricht, die zusammen mit dem Equalizer verwendet werden, und einen Ausgang.
• In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist jeder Eingang des der ersten Equalizerstufe zugeordneten Schalters mit einem Ausgang einer anderen Empfangseinheit verbunden, und der Ausgang des Schalters ist mit dem Eingang der zugeordneten Equalizerstufe verbunden. Mindestens ein Eingang der Schalter, die den verbleibenden Equalizerstufen zugeordnet sind, ist mit einem Ausgang einer vorhergehenden Equalizerstufe verbunden, und mindestens ein Eingang dieser Schalter ist direkt mit einem Ausgang einer Empfangseinheit verbunden, und die Ausgänge der besagten Schalter sind mit den Eingängen der zugeordneten Equalizerstufen verbunden.
• Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, in der Basisbandverarbeitung des drahtlosen Empfängers eine kombinierte Entzerrung und Kombination der von Mehrfach-Antennen und -Empfängern kommenden Signale durchzuführen, und die Equalizer-Struktur re-konfigurierbar zu gestalten, so dass alle verfügbaren Equalizerstufen (Koeffizienten) verwendet werden können, selbst wenn eine verringerte Anzahl von Antennen (Empfangseinheiten) verwendet wird.
• Gemäß eines ersten Weges kann das durch einmaliges Programmieren des Systems mit der Anzahl der mit jeder Antenne zu verwendenden Koeffizienten erreicht werden. Dies kann z. B. für eine Installation verwendet werden, wo es entschieden wurde, dass durch Verwendung eines leistungsfähigeren Equalizers eine bessere Performance erreicht werden kann als durch die Verwendung von mehreren Antennen.
• Ein alternativer Weg könnte sein, eine automatische Re-Konfiguration der Equalizerstufen (Koeffizienten) für jedes empfangene Datenpaket zu verwenden. Der Vielfachpfad-Kanal, über welchen die Daten übertragen werden, kann sich von einem Datenpaket zum nächsten ändern. Daher kann es sehr viel nützlicher sein, z. B. auf die leistungsstärkeren Signale mehr Equalizerkoeffizienten anzuwenden, während die schwächeren Signale mit weniger Abgriffen verarbeitet werden.
• Die vorliegende Erfindung erlaubt eine effiziente Verwendung von Hardware-Equalizern in drahtlosen Empfangssystemen nach dem Bandspreizverfahren, welche sowohl eine als auch mehrere Antennen verwenden können. Wenn z. B. zwei Antennen / Empfänger verwendet werden, können die beiden Signale im Basisband kombiniert werden, während sie entzerrt werden. Mit anderen Worten erlaubt die Erfindung eine effiziente Verwendung von Equalizer-Schaltkreisen dadurch, dass es möglich ist, dieselbe Anzahl von Equalizer-Koeffizienten auf ein empfangenes Signal anzuwenden, das entweder nur von einer oder zwei oder einer beliebigen Anzahl von Antennen empfangen wurde. Je mehr Koeffizienten ein Equalizer hat, je schwerer werden die Kanäle, die er entzerren kann.
• Die Schaltung kann konfigurierbar ausgestaltet sein. Wenn ein Empfänger mehrere Antennen und Empfängereinheiten verwendet, können mehrere Equalizer verfügbar sein, wobei jeder eine bestimmte Anzahl von Koeffizienten aufweist. Soll dann eine geringere Anzahl von Antennen / Empfängern benutzt werden, kann dieselbe Gesamtzahl von Equalizer-Koeffizienten auf die verringerte Anzahl von empfangenen Signalen angewandt werden.
• 1 zeigt zwei Antennen-Empfangseinheiten, die mit einem re-konfigurierbaren Equalizer mit vier Equalizerstufen (Koeffizienten) verbunden ist.
• Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung
• 1 zeigt ein einfaches Beispiel der vorliegenden Erfindung. Es ist eine Empfangseinheit gezeigt, die mindestens zwei unabhängige Empfangseinheiten aufweist. Die erste Empfangseinheit umfasst eine Antenne 1 und eine Funkeinrichtung 2, und die zweite Empfangseinheit umfasst eine Antenne 3 und eine Funkeinrichtung 4. Es ist ein Equalizer vorhanden, welcher z. B. vier Equalizerstufen 10, 20, 30, 40 aufweist. Es sind vier Schalter 11, 21, 31, 41 vorgesehen, wobei jeder einem der Equalizerstufen 10, 20, 30, 40 zugeordnet ist. Jeder Schalter 11, 21, 31, 41 weist zwei Eingänge und einen Ausgang auf, der mit dem Eingang der zugeordneten Equalizerstufe 10, 20, 30, 40 verbunden ist.
• Ein Eingang jedes Schalters 11, 21, 31, 41 ist direkt mit dem Ausgang der zweiten Empfangseinheit 3, 4 verbunden. Der andere Eingang der Schalter ist direkt oder indirekt mit dem Ausgang der ersten Empfangseinheit 1, 2 verbunden. In dem spezifischen Beispiel ist ein Eingang des Schalters 11 der ersten Equalizerstufe direkt mit dem Ausgang der ersten Empfangseinheit 1, 2 verbunden, und einer der Eingänge der Schalter 21, 31, 41 der verbleibenden Equalizerstufen 20, 30, 40 ist jeweils mit dem Ausgang der jeweiligen vorhergehenden Equalizerstufe verbunden.
• Die Schalter 11, 21, 31, 41 werden durch eine intelligente Umschaltsteuerungseinheit 50 gesteuert. Die Umschaltsteuerungseinheit 50 steuert die Schalter 11, 21, 31, 41 derart, dass die Ausgänge der Empfangseinheiten 1, 2 und 3, 4 wahlweise mit einem oder mehreren Eingängen der Equalizerstufen 10, 20, 30, 40 verbunden werden.
• Eine Gewichtungsschätzeinrichtung 60 erzeugt eine Vielzahl von Gewichtungen, die in die Vielfachpfad-Ausgangssignale der Equalizerstufen 10, 20, 30 und 40 in den Knotenpunkten 12, 22, 32, 42 eingebunden werden. Ein Kombinator 70 ist zum konstruktiven Kombinieren der gewichteten Signale vorgesehen.
• Mit anderen Worten sind in dem Equalizer gemäß 1 vier Koeffizienten verfügbar und jeder kann mit einer von zwei Antennen verbunden werden. Die Entzerrung, d.h. das Filtern und die Schätzung der Equalizer-Koeffizienten benötigt keine Informationen darüber, welche Koeffizienten mit welchen Antennen (Empfangseinheiten) verknüpft sind.
• Allgemein ist der Equalizer derart konfiguriert, dass Gruppen von aufeinanderfolgenden Equalizerstufen vorhanden sind, welche die Signale, die von mindestens einer Empfangseinheit kommen, bearbeiten. Die Konfiguration muss z. B. nicht immer so sein, dass die Stufe 10 Signale der Empfangseinheit 1 verarbeitet, die Stufe 20 Signale der Empfangseinheit 2, und dann die Stufe 30 Signale der Empfangseinheit 1. Vielmehr können bei zwei Empfangseinheiten die Equalizerstufen 1 – N Signale der Empfangseinheit 1 verarbeiten und die Stufen N + 1 bis M Signale der Empfangseinheit 2, wobei M die Gesamtzahl der Equalizerstufen ist.
• Die Erfindung hat den Vorteil, dass sie an der Komplexität eines Equalizer spart, welcher einen großen Teil eines integrierten drahtlosen Empfängers darstellt. Andererseits liefert die Erfindung eine bessere Performance für eine gegebene Komplexität des Equalizers, wobei in jedem Kanal ein signifikanter Unterschied zwischen den Kanälen, die von den einzelnen Antennen gesehen werden, besteht.
• Die Schaltung gemäß der Erfindung kann in einem integrierten Chip realisiert werden, der für verschiedene System sowohl mit einer einzelnen als auch mehreren Antennen passt. Das reduziert die Kosten für die Kunden, z. B. für den Lagerbestand, die Maskensätze, NRE und führt zu einer besseren Performance im Vergleich zu einer konventionellen Lösung, die mehrere Equalizer umfasst, und die nicht von ihren unbenutzten zusätzlichen Equalizern profitiert, wenn sie nur mit einer einzigen Antenne betrieben wird.

Claims (9)

1. Ein adaptives Equalizersystem in integrierten drahtlosen Empfängern welches umfasst: einen Equalizer mit einer Anzahl von Equalizerstufen (10, 20, 30, 40), wobei jede Equalizerstufe mindestens zwei Eingänge und einen Ausgang umfasst, wobei die Eingänge der Equalizerstufen mit einer oder mehrerer Empfangseinheiten verbindbar sind, wobei jede Empfangseinheit eine Antenne (1; 3) und eine Funkeinrichtung (2; 4) umfasst, die ein Ausgangssignal zu den Equalizerstufen liefern; eine Gewichtungsschätzeinrichtung (60) zur Erzeugung einer Vielzahl von Gewichtungen, die in die Ausgangssignale der Equalizerstufen eingebunden werden; einen Kombinator (70) für das konstruktive Kombinieren der gewichteten Signale, und eine Schaltungssteuerungseinheit (50) für das wahlweise Verbinden der Ausgänge jeder Empfangseinheit mit einem Eingang der Equalizerstufen.
2. Ein adaptives Diversity-Empfangssystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungssteuerungseinheit (50) eine Anzahl von Schaltern (11, 21, 31, 41) steuert, deren Anzahl der Anzahl von der Equalizerstufen entspricht, wobei jeder Schalter einer Equalizerstufe zugeordnet ist.
3. Ein adaptives Diversity-Empfangssystem gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Schalter eine Anzahl von Eingängen aufweist, die der maximalen Anzahl der Empfangseinheiten, die im Equalizer benutzte werden, entspricht, und einen Ausgang.
4. Ein adaptives Diversity-Empfangssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Eingang des der ersten Equalizerstufe (10) zugeordneten Schalters (11), mit einem Ausgang einer anderen Empfangseinheit verbunden ist, und der Ausgang mit dem Eingang der zugeordneten Equalizerstufe verbunden ist.
5. Adaptives Diversity-Empfangssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Eingang der Schalter (21, 31, 41), die mit den verbleibenden Equalizerstufen (20, 30, 40) zugeordnet sind, jeweils mit einem Ausgang einer vorhergehenden Equalizerstufe (10, 20, 30) verbunden sind, wobei mindestens ein Eingang der besagten Schalter direkt mit einem Ausgang einer Empfangseinheit verbunden ist, und der Ausgang der Schalter mit dem Eingang der zugeordneten Equalizerstufe verbunden ist.
6. Adaptives Diversity-Empfangssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Equalizer ein re-konfigurierbarer Equalizer ist, bei welchem die effektive Anzahl von Equalizerstufen für jeden Eingang programmierbar ist, und zwischen 1 und einer maximalen Anzahl beträgt.
7. Adaptives Diversity-Empfangssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Equalizer-Struktur re-konfigurierbar ist, so dass alle verfügbaren Equalizerstufen mit jeder beliebigen Anzahl von Empfangseinheiten verwendet werden können.
8. Adaptives Diversity-Empfangssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl von Equalizerstufen, die mit jeder Empfangseinheit verwendet werden, vorher programmierbar ist.
9. Adaptives Diversity-Empfangssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Equalizerstufen für jeden benutzten Eingang automatisch für jedes empfangene Datenpakte rekonfiguriert wird, basierend auf Informationen, die zur Zeit des Empfangs jedes Datenpaketes gesammelt werden.