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更新波束方向圖表格的制作方法

文檔序號:8270107閱讀:575來源:國知局
更新波束方向圖表格的制作方法
【專利說明】
[0001] 背景
技術領域
[0002] 本申請一般涉及無線通信,尤其但并非排他性地涉及更新波束方向圖表格。
[0003] 引言
[0004] -些無線通信裝置(例如,設備)采用定向天線系統(tǒng)來改進天線增益。為了提供 此方向性,激勵天線系統(tǒng)的不同天線的信號被不同地加權(例如,在信號相位以及可任選 的振幅方面)。
[0005] IEEE 802. Ilad針對60GHz頻率范圍內(nèi)的無線通信。由于這些頻率下的高傳播 損耗,此標準支持定向天線系統(tǒng)以改進天線增益并由此改善通信性能。具體而言,每個 802. Ilad裝置的天線可以被配置成支持準全向波束方向圖、扇區(qū)級波束方向圖或者細化的 波束方向圖(即,比扇區(qū)級波束更窄的波束)。為了提供這些不同的波束方向圖,從天線權 重集合(例如,包括{1,_1,j,_j}的集合)取得的適當?shù)奶炀€權重被指派給每個天線。對 于集合{l,-l,j,_j}的情況,針對給定天線,振幅總是"1",并且相位是0°、90°、180°和 270。之一。
[0006] 當裝置采用定向天線系統(tǒng)進行波束成形通信時,需要解決可能影響裝置經(jīng)由波束 成形的鏈路彼此通信的能力的操作條件。例如,如果移動了這些裝置中的一個或多個,則給 定裝置所使用的波束可能不再定向到其他裝置。此外,如果外部對象停在波束內(nèi)(例如,由 于對象和/或裝置的移動),則該對象可能阻擋該波束。
[0007] 概述
[0008] 本公開的若干范例方面的概述如下。此概述被提供以方便讀者并且不完全限定本 公開的廣度。為了方便起見,術語"一些方面"在本文中用來指本公開的單個方面或多個方 面。
[0009] 本公開在一些方面涉及針對采用定向天線系統(tǒng)的裝置的自適應波束跟蹤。每個裝 置維護一波束權重數(shù)據(jù)結構(下文稱為波束方向圖表格),該波束權重數(shù)據(jù)結構包括與該 裝置與之通信的每一個其他裝置相對應的條目。例如,對于每一個其他裝置,波束方向圖表 格可以指定在與該其他裝置通信時要用來提供準全向波束方向圖、扇區(qū)級波束方向圖和細 化的波束方向圖的天線權重。通常,為發(fā)射和接收操作指定不同的天線權重集合。
[0010] 在一些方面,波束方向圖表格包括與每一個波束方向圖相關聯(lián)的一個或多個特 性。例如,波束方向圖表格可以包括時間戳,該時間戳指示例如何時選擇給定的天線權重集 合。作為另一示例,波束方向圖表格可以包括與使用給定的天線權重集合的數(shù)據(jù)傳輸相關 聯(lián)的信號質量的指示。
[0011] 這些特性可以結合波束搜索準則來使用以觸發(fā)對波束方向圖表格的更新。例如, 為了適應操作條件的變化,每個裝置可以監(jiān)視至少一個波束搜索準則以確定是否要調用對 不同波束方向圖的搜索。如果該搜索標識出較好的波束方向圖,則該裝置將更新其波束方 向圖表格并且切換至新的波束方向圖。結果,該裝置可以能夠維持高水平的通信性能(例 如,通過使用更穩(wěn)健的調制和編碼方案以及較高的信令速率)。
[0012] 在一些實現(xiàn)中,波束搜索準則涉及接收裝置處的信號質量。例如,第二裝置可以發(fā) 回指示與從第一裝置接收到的數(shù)據(jù)幀相關聯(lián)的信號質量(例如,收到信號強度、信噪比等) 的信息。如果信號質量跌落至閾值(例如,波束搜索信號質量閾值)以下,則第一裝置可以 調用對新波束方向圖的搜索。
[0013] 在一些實現(xiàn)中,波束搜索準則涉及與來自波束方向圖表格的天線權重集合相關聯(lián) 的定時信息。例如,如果已經(jīng)未更新天線權重達已定義的時間段(例如,波束搜索時間閾 值),則裝置可以調用對新波束方向圖的搜索。
[0014] 在一些實現(xiàn)中,搜索涉及第一裝置將數(shù)據(jù)幀發(fā)送至第二裝置,其中該數(shù)據(jù)幀包括 使用不同波束方向圖發(fā)送的訓練字段。然后,第二裝置向第一裝置提供反饋,該反饋指示與 每個訓練字段相關聯(lián)的信號質量。然后,第一裝置可以基于所反饋的信號質量信息來選擇 最佳波束方向圖。
[0015] 考慮到以上內(nèi)容,在一些方面,根據(jù)本文教導的無線通信涉及:監(jiān)視與第一波束方 向圖的使用相關聯(lián)的至少一個特性,所述第一波束方向圖是由波束方向圖表格為波束成形 通信所指定的;作為監(jiān)視的結果,進行波束方向圖搜索,其中該波束方向圖搜索包括使用不 同波束方向圖相繼地通信;作為波束方向圖搜索的結果,標識這些不同波束方向圖中與最 高信號質量相關聯(lián)的一個波束方向圖;以及更新波束方向圖表格以便為后續(xù)的波束成形通 信指定所標識的波束方向圖,而不是第一波束方向圖。
[0016] 附圖簡述
[0017] 本公開的這些和其他范例方面將在以下詳細描述和權利要求以及在附圖中予以 描述,附圖中:
[0018] 圖1是包括采用波束成形通信的裝置的通信系統(tǒng)的若干范例方面的簡化框圖;
[0019] 圖2是解說準全向波束方向圖的示例的簡化圖;
[0020] 圖3是解說扇區(qū)波束方向圖的示例的簡化圖;
[0021] 圖4是解說細化的波束方向圖的示例的簡化圖;
[0022] 圖5是解說無線站之間的波束成形通信的示例的簡化圖;
[0023] 圖6是解說波束方向圖表格的示例的簡化圖;
[0024] 圖7是結合更新波束方向圖表格而執(zhí)行的操作的若干范例方面的流程圖;
[0025] 圖8是結合調用波束方向圖搜索而執(zhí)行的操作的若干范例方面的流程圖;
[0026] 圖9是結合切換波束方向圖而執(zhí)行的操作的若干范例方面的流程圖;
[0027] 圖10是結合引發(fā)信號質量反饋和/或調用波束方向圖搜索而執(zhí)行的操作的若干 范例方面的流程圖;
[0028] 圖11是結合選擇波束方向圖而執(zhí)行的操作的若干范例方面的流程圖;
[0029] 圖12是可在通信節(jié)點中采用的組件的若干范例方面的簡化框圖;
[0030] 圖13是通信組件的若干范例方面的簡化框圖;以及
[0031] 圖14是被配置成如本文所教導地更新波束方向圖表格的裝置的若干范例方面的 簡化框圖。
[0032] 根據(jù)慣例,附圖中所解說的各特征為了清楚起見被簡化并且通常并非按比例繪 制。也就是說,這些特征的尺寸和間隔在大多數(shù)情形中為了清楚起見被擴大或縮小。此外, 出于解說目的,附圖通常并未繪制給定裝置(例如,設備)或方法中典型情況下采用的所有 組件。最后,類似附圖標記可用于貫穿說明書和附圖標示類似特征。
[0033] 詳細描述
[0034] 以下描述本公開的各個方面。應當明顯的是,本文的教導可以用各種各樣的形式 來體現(xiàn),并且本文所公開的任何特定結構、功能或兩者僅是代表性的。基于本文的教導,本 領域技術人員應領會,本文所公開的方面可獨立于任何其他方面來實現(xiàn)并且這些方面中的 兩個或更多個方面可以用各種方式加以組合。例如,可以使用本文所闡述的任何數(shù)目的方 面來實現(xiàn)裝置或實踐方法。另外,可使用作為本文所闡述的一個或多個方面的補充或與之 不同的其他結構、功能、或者結構和功能來實現(xiàn)此類裝置或實踐此類方法。不僅如此,一方 面可包括權利要求的至少一個元素。作為以上的示例,在一些方面中,一種裝置包括:處理 系統(tǒng),被配置成監(jiān)視與第一波束方向圖的使用相關聯(lián)的至少一個特性,該第一波束方向圖 是由波束方向圖表格為波束成形通信所指定的;以及收發(fā)機,被配置成作為監(jiān)視的結果而 進行波束方向圖搜索,其中該波束方向圖搜索包括使用不同波束方向圖相繼地通信;其中 該處理系統(tǒng)還被配置成:作為波束方向圖搜索的結果,標識這些不同波束方向圖中與最高 信號質量相關聯(lián)的一個波束方向圖,以及更新波束方向圖表格以便為后續(xù)的波束成形通信 指定所標識的波束方向圖而不是第一波束方向圖。此外,在一些方面,至少一個特性包括與 根據(jù)第一波束方向圖來波束成形的信號傳輸相關聯(lián)的收到信號質量信息。
[0035] 圖1解說了通信系統(tǒng)100的示例方面,其中裝置102與裝置104以及可任選的其 他裝置(未示出)通信。裝置102包括收發(fā)機106,收發(fā)機106與天線系統(tǒng)108 (例如,天 線陣)協(xié)作以生成定向波束方向圖,以便為高頻信令(例如,60GHz頻帶)提供較高增益。 裝置102可生成的定向波束方向圖110A-110H的示例在圖1中通過相應的虛線符號以簡化 形式表示。實踐中,裝置102-般會針對信號發(fā)射相對于信號接收使用不同的波束方向圖。 然而,為降低圖1的復雜度,僅示出一組波束方向圖。
[0036] 裝置104可以包括類似的收發(fā)機(未示出)和天線系統(tǒng)112以生成定向波束方向 圖。為了降低圖1的復雜度,未示出裝置104的波束方向圖。在一些實現(xiàn)中,這些裝置包括 IEEE 802. Ilad站。然而應當領會,本文中的教導可應用于其他類型的通信技術。
[0037] 通常,為了閉合裝置102和104之間的通信的鏈路預算并且為了為該通信達成可 能的最佳信號質量,裝置102和104各自選擇提供相對于另一裝置的最佳方向性的波束方 向圖(用于發(fā)射或接收操作)。在圖1的簡化示例中,裝置102選擇波束方向圖IlOA來與 裝置104通信。
[0038] 根據(jù)本文中的教導,裝置102包括波束方向圖選擇器114,波束方向圖選擇器114 選擇要用于與另一裝置(例如,裝置104)的通信的適當?shù)牟ㄊ较驁D。在一些方面,波束 方向圖的選擇可以基于與不同波束方向圖相關聯(lián)的相對信號質量。為此,裝置104包括信 號質量反饋組件116,信號質量反饋組件116發(fā)送對由裝置104從裝置102接收到的波束成 形信號(例如,包括數(shù)據(jù))的收到信號質量的指示(由虛線118表示)。
[0039] 以下是波束方向圖選擇操作的簡要示例。裝置102可以嘗試使用波束方向 圖110A-110H中的每一個與裝置104通信。在一些情形中(例如,對于波束方向圖 110C-110H),通信可能失敗(例如,鏈路預算不能閉合)。在其他情形中,(例如,對于波束 方向圖IlOA以及可能的波束方向圖110B),可以建立具有不同程度的信號質量的通信。相 應地,波束方向圖選擇器114可以在與(或嘗試與)裝置104通信時維護與每個波束方向 圖110A-110H相關聯(lián)的信號質量的指示(例如,收到信號強度的指示)?;谠撔畔ⅲㄊ?方向圖選擇器114可以選擇與最高信號質量相關聯(lián)的波束方向圖。
[0040] 為使裝置104能執(zhí)行類似的操作,裝置104可以包括波束方向圖選擇器,并且裝置 102可以包括信號質量反饋組件。然而,為了降低圖1的復雜度,未示出這些組件。
[0041] 在圖1的示例中,裝置102和104各自采用四個天線,并且為裝置102示出八個不 同的波束方向圖。應當領會,本文中的教導可應用于包括不同數(shù)量的天線、不同數(shù)量的裝置 以及不同數(shù)量的波束方向圖的其他實現(xiàn)。
[0042] 天線系統(tǒng)108和112可以采用各類天線設計來實現(xiàn)定向波束方向圖。天線陣僅僅 是這種設計的一個示例。天線陣是一群簡單的天線振子,使得通過這些天線振子的信號具 有不同的振幅和相位。這些振幅和相位被稱為天線權重,并且天線權重集合被稱為天線權 重向量(AWV)。
[0043] 在簡化模型中,天線陣中的每個天線振子是各向同性的輻射器。這意味著每個 天線振子自身是具有各向同性的方向圖(也稱為全向方向圖)的天線。進一步的簡化 假設天線權重全都具有相同的振幅和有限數(shù)量的相位。例如,全部天線權重可以從集合 {1,-1,j,-j}中取值。這種限制使得能夠通過每天線振子使用2個比特來實現(xiàn)天線陣配置。
[0044] 每個天線方向圖對應于一個波束,該波束進而通過AWV實現(xiàn)。天線方向圖選擇通 常是天線增益和波束寬度之間的
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