SE527699C2 - Metod för antenndiversitet med fallback och viktning - Google Patents

Description

527 699 2 Efter det att förstärkningen hos förstärkaren inställts utföres antenndiversitets- mätningarna. Den senaste RSS-mätningen utförd under förstärkningsinställningen kan användas såsom RSS-uppskattning för antennen i. För de kvarvarande anten- nema måste separata RSS-mätningar utföras.

För enkelhets skull kan det antagas att stationen innefattar två antenner där antennen 1 används för förstärkningsberäkningama. Det finns två situationer vilka kan uppkomma efter det att RSS-mätningama har utförts för båda antennema: 1. RSS för antennen 1 är högre än för antennen 2 (RSSi > RSS-g) 2. RSS för antennen 2 är högre än för antennen 2 (RSSg > RSS1). l fallet 1 ovan är förstårkningsinställningen redan så bra som den kan vara efter- som den bästa antennen är samma antenn som har använts för förstärknings- beräkningarna. I fallet 2 har antennen som inte används för förstärknings- beräkningarna befunnits vara den bästa och om skillnaden mellan de två antennema är stor kommer vi att behöva omberäkna förstärkningen igen. I annat fall kommer vi att uppleva en minskad prestanda jämfört med att alltid använda antennen 1.

Problemet är att förstärkningsomberäkningarna tar tid och tid är en mycket begränsad resurs under inledningen.

Ett ytterligare problem med antenndiversitet ligger i det följande. När man använ- der mer än en antenn i mottagaren är det möjligt att brusnivån på alla antennema inte är lika stor. Orsaken till detta kan vara en dålig placering av antennema eller att en antenn upplever starkare angränsande kanalstörning. Med svag signalnivà kommer den mottagna brusnivån att vara så hög att den i hög grad påverkar antennvalet. Vi kommer att välja antennen med den högsta brusnivån i stället för den med den starkaste signalnlvån vilket skulle vara det korrekta valet. 20 25 30 527 699 3 Den bästa lösningen skulle vara om det var möjligt att uppskatta brusnivån för varje mottagen ram och beakta detta när man väljer antenn. Detta är emellertid både svårt och dyrt i termer av hårdvarukostnader.

Det är därför ett ändamål med den föreliggande uppfinningen att åstadkomma ett förfarande för att välja en antenn i en mottagarsektion hos en radiokommunika- tionsstation där stationen innefattar ett antal antenner och mottagarsektionen innefattar ett antenndiversitetssystem och en förstärkningsstyrbar förstärkare, varvid förfarandet tillåter att välja en antenn utan att utföra förstärkningsomberäk- ningar. Det är ett ytterligare ändamål med den föreliggande uppfinningen att beakta statiska brusnivåer som upplevs av varje antenn.

Det ovan nämnda första ändamålet kan lösas med kännetecknen enligt det före- liggande patentkravet 1. Det ytterligare ändamålet kan lösas med kännetecknen enligt det föreliggande underkravet 4. Ytterligare fördelaktiga modifieringar och utföringsforrner indikeras i de ytterligare underkraven.

Den föreliggande uppfinningen enligt patentkravet 1 avser ett förfarande för att välja en antenn i en mottagarsektion hos en radiokommunikationsstation, vilken station innefattar ett antal (N) antenner och mottagarsektionen innefattar ett antenndiversitetssystem och en förstärkningsstyrbar förstärkare, vilket förfarande innefattar stegen - att inställa förstärkningen hos den förstärkningsstyrbara förstärkaren genom att använda en första antenn av de N antennema; - att mäta signalnivàema hos signaler mottagna vid antennerna, - att bestämma en grupp av antenner med en signalnivä vilken överskrider signalnivàn hos den första antennen med inte mer än ett förutbestämt värde (X), - att från gruppen av antenner välja antennen med den högsta signalnivàn eller att välja den första antennen om gruppen är tom. 20 25 30 527 699 4 Den föreliggande uppfinningen enligt patentkravet 1 erbjuder en lösning för den ovan indikerade situationen vari en första antenn användes för förstärkningsjuste- ringarna och för någon av de andra antennerna mäts en signalnivå eller RSS som är högre än den för den första antennen. Det är en väsentlig idé hos den föreligg- ande uppfinningen att bestämma en grupp av antenner vilkas signalnivåer över- stiger signalnivån hos den första antennen med inte mer än ett förutbestämt värde (X) och att ur denna grupp välja antennen med den högsta signalnivån. Om grupp- en är tom väljs den första antennen.

I det andra steget att mäta signalnivån är det inte nödvändigt att mäta signalnivån hos den första antennen eftersom signalnivávärdet uppmätt i det föregående inställningssteget kan användas.

Den mest fördelaktiga aspekten av uppfinningen enligt det föreliggande patent- kravet 1 är att ingen omberäkning av förstärkningen hos den förstärkningsstyrbara förstärkaren utföres efter RSS-mätningama. Även i det fall att en eller flera anten- ner har högre signalnivå än den första antennen som användes för förstärknings- justeringen utföres ingen omjustering av förstärkningen och prestandan hos antenndiversitetssystemet hålles icke desto mindre vid hög nivå.

Uppfinningen kommer att beskrivas mer detaljerat i det följande i samband med de bifogade ritningama som visar fig 1 en översikt av en mottagare med två antenner; fig 2 en översikt av en karakteristisk ramstruktur hos en WLAN-standard; fig 3 en förenklad översikt av förfarandestegen hos en utföringsform av den föreliggande uppfinningen; fig 4 en mottagarstruktur för att utnyttja det uppfinningsenliga förfarandet.

Fig 3 visar återigen en karakteristik ramstruktur som används i WLAN-standarden IEEE 802.11alg. inledningen innefattar väsentligen träningssymboler att evalueras 20 25 30 527 699 5 i mottagaren för utjämningssyften. Efter inledningen kommer infonnationsdatan att sändas. Det skall noteras att längden av inledningen och av datablocket inte är ritade i skala på tidsaxellinjen.

Det uppfinningsenliga förfarandet skall utföras under inledningen. lförstärknings- inställningssteget mäts signalnivån hos en antenn, dvs dess RSS-värde efter för- stärkaren såsom visas i fig 4 och därefter inställes förstärkningen hos den förstärk- ningsstyrbara förstärkaren. Detta upprepas på ett iterativt sätt till dess att ett för- stärkningsvärde hos den förstärkningsstyrbara förstärkaren som adekvat mot- svarar det dynamiska området hos mottagaren är beräknat och inställt. Därefter omkopplas antennen och RSS-värden för de andra antennerna mäts varvid det inte är nödvändigt att återigen mäta RSS-värdet för den första antennen vilken användes för förstårkningsinställningsstegen. I det sista förfarandesteget väljs en antenn enligt väljarsteget som skisserats ovan. Denna valda antenn används sedan för att mottaga informationsdatan. l ett hårdvarubeskrivningsspråk liksom pseudokod skulle implementeringen ha den följande fomten: antenna_selection = 1; RSS_selection = RSS1; for (i = 2; i s N; i++) if ((RSSi - RSS1) > X) then I/ too large signal, do not use this antenna, keep old one antenna_selection = antenna_selection RSS_selection = RSS_selection; else 'rf RSSi > RSS_selection then //new antenna better, select it antenna_selection = i; RSS_selection = RSSi; end if end if 20 25 30 527 699 6 Dessa linjer med en föregående ”ll” innefattar beskrivande text. l många fall innefattar radiokommunikationsstationen tvâ antenner och förstärk- ningsjusteringama utföres med en första antenn vilken upplever ett RSS-värde på RSS1. Den föreliggande uppfinningen enligt patentkravet1 åstadkommer ett för- farande för att välja en antenn utan behovet av en omberäkning av förstärkningen i det fall att RSS2 är större än RSS1. Den föreliggande uppfinningen var baserad pâ antagandet att det finns vissa marginaler i mottagaren så att så länge som RSS2 inte överskrider RSS1 med mer än X dB behövs ingen förstärkningsjustering. Om RSS2 är mer än X dB starkare än RSS1 faller vi tillbaka till att använda den första antennen, dvs antennen 1, eftersom detta är den bästa antennen när det inte finns någon ytterligare tid för förstärkningsjusteringar tillgänglig. Ett lämpligt värde på X beror på radiostandarden och implementeringen men är sannolikt i omrâdet av 3 - 10 dB. X kan lagras i ett register vilket gör det möjligt att anpassa det för olika miljöer. l fallet med tvâ antenner (AN = 2) i ett hårdvambeskrivningsspråks pseudokod, skulle implementeringen vara: if (RSS2 - RSS1) > X then antenna_selection = 1; else if RSS2 > RSS1 then antenna_selection = 2; else antenna_selection = 1; end if; end if.

Antennen 2 väljs ut om RSS2 överskrider RSS1 med inte mer än X. I de generella termema enligt patentkravet 1 består gruppen av antenner som bestämts i det tredje steget endast av antennen 2. 20 25 30 527 699 7 En ytterligare fördelaktig utföringsfonn av den föreliggande uppfinningen adresse- rar det andra problemet skisserat ovan vilket är relaterat till det faktum att brus- nivån inte är lika stor för alla använda antenner. I den föredragna utföringsforrnen uppskattas den statiska brusnivån som upplevs av varje antenn mer eller mindre kontinuerligt. Det kommer inte att diskuteras hur dessa statiska brusnivàuppskatt- ningar utföres eftersom detta är allmän kunskap för en fackman inom området.

Generellt är det möjligt att uppskatta brusnivån under mottagandet av en ram och att sedan medelvärdesbehandla över flera ramar för att hitta den statiska brus- nivån. Rambaserad brusnivåuppskattning är exempelvis redan implementerad i WLAN-produkter tillgängliga på marknaden.

Enligt denna föredragna utföringsforrn beaktas de statiska brusnivàuppskattning- ama vid utförande av antenndiversitetsförfarandet. För varje antenn bestämmes följaktligen denna statiska brusnivå och subtraheras från de uppmätta RSS-värde- na. I synnerhet i de ovan angivna pseudokodbeskrivningarna är termerna RSS1, RSS2, RSSi och RSS-valet ersatta av termema RSS1 N1, RSS2 N2, RSSi Ni och RSS-valet-Nvalet, där N1, N2, Ni och Nvalet är uppskattade statiska brusnivåer för respektive antenner. l praktiken är dârför varje antenn försedd med ett ”straff” eller är "viktad" beroende på upplevd brusnivå.

I fallet med två antenner kan pseudokodbeskrivningen vara enligt följande: if (RSS2 - RSS1) > X then antenna_selection = 1; else if RSS2 > RSS1 - (N1 - N2) then antenna_selection = 2; else antenna_selection = 1; end if; end if.

Skillnaden (N1 - N2) mellan brusnivàerna N1 och N2 upplevda av de två antennema lagras företrädesvis i ett register.

Claims (11)

20 25 _30 35 527 699 PÅTENTKRAV

1. Förfarande för att välja en antenn i en mottagarsektion hos en radio- kommunikationsstation, vilken station innefattar ett antal (N) antenner och mot- tagarsektionen innefattar ett antenndiversitetssystem och en förstärkningsstyrbar förstärkare, vilket förfarande innefattar stegen b - att inställa förstärkningen hos den förstärkningsstyrbara förstärkaren genom att använda en första antenn av de N antennerna; - att mäta signalnivån hos signaler mottagna vid antennema; - att bestämma en grupp av antenner med en signalnivå vilken överskrider signalnivån hos den första antennen med inte mer än ett förutbestämt värde (X), - att ur gruppen av antenner välja antennen med den högsta signalnivån eller att välja den första antennen om gruppen är tom.

2. Ett förfarande enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a t a v att N = 2 och den första antennen väljs ut om signalnivån hos den andra antennen över- skrider signalnivån hos den första antennen med mer än det förutbestämda värdet (X), och den första antennen väljs ut om signalnivån hos den första antennen överskrider signalnivån hos den andra antennen, och den andra antennen väljs ut om signalnivån hos den andra antennen överskrider signalnivån hos den första antennen med inte mer än det förutbestämda värdet (X)-

3. Ett förfarande enligt patentkravet 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t a v att signalnivåerna är uppmätta med ett RSS-förfarande.

4. Ett förfarande enligt något av de föregående patentkraven, k ä n n e - t e c k n a t a v att statiska brusnivâer uppmäts för varje antenn och signal- 20 25 30 527 699 9 värdena är viktade med de statiska brusnivåema, i synnerhet är statiska brus- nivàvärden (Ni) subtraherade från RSSi-värden, varvid i är antennindexet.

5. Ett förfarande enligt något av de föregående patentkraven, k ä n n e - tec kn at av att Xärettvärdeiområdetav3- 10 dB.

6. Ett förfarande enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a t a v att den följande pseudokoden implementeras i hårdvaran hos mottagarsektionerna: antenna_se|ection = 1; RSS_selection = RSS1; for (i = 2; i 5 N; i++) if ((RSSi - RSS1) > X) then antenna_se|ection = antenna_seiection RSS_selection = RSS_selection; else if RSSi > RSS_selection then antenna_se|ection = i; RSS_selection = RSSi; end 'rf end if.

7. Ett förfarande enligt patentkravet 2, k ä n n e t e c k n a t a v att den följande pseudokoden implementeras i hårdvaran hos mottagarsektionen: if (RSS2 - RSS1) > X then antenna_se|ection = 1; else if RSS2 > RSS1 then antenna_se|ection = 2; else antenna_se|ection = 1; end if; end if. 20 25 527 699 10

8. Ett förfarande enligt patentkraven 2 + 4, k ä n n e te c k n at a v att den följande pseudokoden implementeras i hårdvaran hos mottagarsektionema: if (RSS2 - RSS1) > X then antenna_se|ection = 1; else if RSS2 > RSS1 - (N1 - N2) then antenna_se|ection = 2; else antenna_se|ection = 1; end if; end if.

9. Ett förfarande enligt patentkravet 8, k ä n n e t e c k n a t a v att värdet på (N1 - N2) lagras i ett register.

10. Ett förfarande enligt något av de föregående patentkraven, k ä n n e - t e c k n a t a v att förfarandet implementeras i en WLAN-radiokommunikations- station, i synnerhet implementeras förfarandet iWLAN-standarden lEEE 802. 1 1 a/g.

11. Ett förfarande enligt patentkravet 10, k ä n n e t e c k n a t a v att förfarandet utföres under en inledning av en ram såsom den definieras iWLAN- standarden.