用于無線mimo通信系統(tǒng)中的隱式波束形成的校準校正的制作方法

文檔序號：7678988閱讀：164來源：國知局

專利名稱：用于無線mimo通信系統(tǒng)中的隱式波束形成的校準校正的制作方法
技術領域：
本發(fā)明一般地涉及無線通信系統(tǒng)，并且更具體地說涉及用于在具有多個發(fā)送天線和多個接收天線的無線通信系統(tǒng)中波束形成的同時發(fā)送信息的系統(tǒng)和方法。
背景技術：
在過去若干年間己經(jīng)可以使用數(shù)目一直增長的相對便宜的、低功率的無線數(shù)據(jù)通信服務、網(wǎng)絡和設備，這促進了接近導線速度的傳輸和可靠性。在802.11 IEEE標準中詳細描述了各種無線技術，802.11 IEEE標準例如包括IEEE標準802.11 (1999)及其更新與修正IEEE標準802.11a/g (2003)以及現(xiàn)處于被表決的過程中的IEEE標準802.1 ln，所有這些標準通過引用而被一同全部并入于此。這些標準已被商業(yè)化或者處于被商業(yè)化的過程中，預示著54 Mbps或更有效的帶寬，使得它們成為傳統(tǒng)有線以太網(wǎng)和更普遍的"802.11b"或"WiFi" 11 Mbps移動無線傳輸標準的強有力競爭者。
一般說來，遵從IEEE 802.1 la和802.1 lg或"802.1 la/g"以及802.11n 標準的傳輸系統(tǒng)利用被映射至多達64正交幅度調制(QAM)多載波星座的正交頻分調制或OFDM所編碼的符號，來實現(xiàn)它們的高數(shù)據(jù)傳輸速率。在一般意義上，OFDM的使用將總體的系統(tǒng)帶寬劃分成若干頻率子帶或信道，其中每個頻率子帶與可調制數(shù)據(jù)的各個子載波相關聯(lián)。因此，OFDM
系統(tǒng)的每個頻率子帶可視為將在其中發(fā)送數(shù)據(jù)的獨立傳輸信道，從而增加了通信系統(tǒng)的總體吞吐量或傳輸速率。
在遵從上述802.11a/802.11g/802.11n標準以及諸如802.16a/d/e/m IEEE
標準之類的其他標準的無線通信系統(tǒng)中所使用的發(fā)送器一般執(zhí)行多載波 OFDM符號編碼(這可包括糾錯編碼和交織)，利用快速傅里葉逆變換
(IFFT)技術將所編碼的符號轉換為時域，并且對信號執(zhí)行數(shù)模轉換和傳統(tǒng)的射頻(RF)上轉換。這些發(fā)送器然后在適當?shù)墓β史糯蠛髮⒔?jīng)調制的并且經(jīng)上轉換的信號發(fā)送至一個或多個接收器，導致了具有大峰均比
(PAR)的相對高速的時域信號。
類似地，在遵從上述802.1 la/802.1 lg/802.Un以及802.16a IEEE標準的無線通信系統(tǒng)中所使用的接收器一般包括執(zhí)行對所接收的信號的RF下轉換和濾波(這可在一個或多個級中執(zhí)行)的RF接收單元以及處理承載了關注的數(shù)據(jù)的OFDM所編碼的符號的基帶處理器單元。在對所接收的時域模擬信號的基帶下轉換、傳統(tǒng)的模數(shù)轉換和快速傅里葉變換之后，恢復了呈現(xiàn)在頻域中的每個OFDM符號的數(shù)字形式。此后，基帶處理器執(zhí)行解調(相位旋轉)和頻域均衡(FEQ)以恢復所發(fā)送的符號，然后這些符號在維特比(Viterbi)解碼器中被處理以估計或確定所發(fā)送的符號的最可能身份。經(jīng)恢復的并且經(jīng)識別的符號流然后被解碼，這可包括去交織以及利用任何的若干已知糾錯技術來糾錯，以產(chǎn)生與發(fā)送器所發(fā)送的原始信號相對應的所恢復的信號的集合。
在無線通信系統(tǒng)中，由發(fā)送器生成的RF所調制的信號可經(jīng)由若干不同傳播路徑到達特定接收器，由于多路徑和衰落的現(xiàn)象所以傳播路徑的特性一般隨時間而改變。此外，傳播信道的特性基于傳播的頻率而不同或變化。為了補償傳播效應的時間變化的、頻率選擇性的性質，并且一般地為了增強無線通信系統(tǒng)中的有效編碼和調制，無線通信系統(tǒng)的每個接收器可定期地開發(fā)或收集針對每個頻率信道的信道狀態(tài)信息(CSI)，這些頻率信道例如是與每個以上所討論的OFDM子帶相關聯(lián)的信道。一般說來， CSI是描述每個OFDM信道的一個或多個特性(例如，每個信道的增益、相位和SNR)的信息。一旦確定針對一個或多個信道的CSI，接收器就可將此CSI發(fā)送回發(fā)送器，發(fā)送器可使用針對每個信道的CSI來預調節(jié)利用那個信道所發(fā)送的信號，以便補償每個信道的變化著的傳播效應。
無線通信系統(tǒng)的一個重要部分因此是基于信道狀況來選擇將用于數(shù)據(jù) 傳輸?shù)倪m當?shù)臄?shù)據(jù)速率以及編碼和調制方案。一般說來，期望使用選擇過程來最大化吞吐量同時滿足某些質量目標，諸如由期望的誤幀率
(FER)、等待時間標準等限定的那些目標。
為了進一步增加可在通信系統(tǒng)中被傳播的信號的數(shù)目并且/或者為了補償與各個傳播路徑相關聯(lián)的有害效應從而改進傳輸性能，在無線傳輸系統(tǒng) 內使用多個發(fā)送和接收天線是已知的。這樣的系統(tǒng)統(tǒng)稱為多輸入多輸出
(MIMO)無線傳輸系統(tǒng)，并且被具體規(guī)定在現(xiàn)在正被表決的802.11n IEEE標準內。已知的是，MIMO技術的使用產(chǎn)生了頻譜效率和鏈路可靠性的顯著提高，并且當MIMO系統(tǒng)內的發(fā)送和接收天線的數(shù)目增加時這些益處一般地增加。
除了通過OFDM的使用而創(chuàng)建的頻率信道以外，由特定發(fā)送器和特定接收器之間的各個發(fā)送和接收天線所形成的MIMO信道包括若干獨立的空間信道。已知的是，無線MIMO通信系統(tǒng)可通過將這些空間信道所創(chuàng)建的額外維度用于額外數(shù)據(jù)的傳輸，來提供改進的性能(例如，增加的傳輸容量)。當然，寬帶MIMO系統(tǒng)的空間信道可經(jīng)歷跨越總體系統(tǒng)帶寬的不同的信道狀況(例如，不同的衰落和多路徑效應)，并且因此可在總體系統(tǒng) 帶寬的不同頻率(即，在不同的OFDM頻率子帶)實現(xiàn)不同SNR。因此，可利用針對特定級別的性能的、每個空間信道的不同頻率子帶來傳輸的每個調制符號的信息位的數(shù)目(即，數(shù)據(jù)速率)可以因頻率子帶而不同。
然而，代替使用不同的發(fā)送和接收天線來形成發(fā)送額外信息的分離的空間信道，通過使用MIMO系統(tǒng)的各個發(fā)送天線中的每一個來發(fā)送同一信號，同時當此信號被提供至各個發(fā)送天線時定相(和放大)此信號以實現(xiàn) 波束形成或波束調向，在MIMO系統(tǒng)中可獲得更好的接收性能。一般說來，波束形成或波束調向創(chuàng)建了在一個或多個特定方向上具有一個或多個高增益波瓣或波束(相比全向天線所獲得的增益)的空間增益模式，同時相比全向天線所獲得的增益降低了其他方向上的增益。如果增益模式被配置為在每個接收器天線的方向上都產(chǎn)生高增益波瓣，那么相比單發(fā)送器天線/接收器天線系統(tǒng)所獲得的接收可靠性，MIMO系統(tǒng)可獲得特定發(fā)送器和特定接收器之間的更好的接收可靠性。
存在很多已知的用于確定指定波束調向系數(shù)的調向矩陣的技術，這些波束調向系數(shù)需用來適當?shù)卣{節(jié)應用于各個發(fā)送天線的信號以便在發(fā)送器產(chǎn)生期望的發(fā)送增益模式。已知的是，這些系數(shù)可指定將被提供至發(fā)送天線的信號的增益和定相以在特定或預定方向上產(chǎn)生高增益波瓣。這些技術
例如包括發(fā)送-MRC (最大比合并)和奇異值分解(SVD)。確定調向矩陣的一個重要部分是考慮到發(fā)送器和接收器之間的信道的細節(jié)，該信道在這里稱為正向信道。結果，一般基于正向信道的CSI來確定調向矩陣。然而，為了確定正向信道的CSI或其他細節(jié)，發(fā)送器必須首先向接收器發(fā)送已知的測試或校準信號，該接收器然后計算或確定正向信道的細節(jié)(例如，針對正向信道的CSI)，并且然后將正向信道的CSI或其他指標發(fā)送回發(fā)送器，從而要求信號不僅從發(fā)送器發(fā)送至接收器而且隨后從接收器發(fā) 送回發(fā)送器以執(zhí)行正向信道中的波束形成。此外，每次確定正向信道時 (例如，每次針對正向信道計算調向矩陣時)，此交換都必須發(fā)生。
為了減少基于CSI或其他信道信息來執(zhí)行波束形成所需要的啟動交換的量，在MIMO通信系統(tǒng)中執(zhí)行隱式波束形成是已知的。利用隱式波束形成，基于正向信道(即，將實現(xiàn)波束形成的、從發(fā)送器到接收器的信道) 可從反向信道(即，從接收器到發(fā)送器的信道)估計這樣一個假設來計算或確定調向矩陣。具體地說，正向信道可理想地被作為反向信道的矩陣轉置而估計。因此，在理想情況下，因為發(fā)送器可使用來自接收器的信號以確定反向信道，并且可簡單地將正向信道估計為反向信道的矩陣轉置，所以發(fā)送器僅需接收來自接收器的信號以產(chǎn)生針對正向信道的調向矩陣。結果，因為發(fā)送器可僅僅基于從接收器發(fā)送至發(fā)送器的信號來估計正向信道，所以隱式波束形成減少了需在發(fā)送器和接收器之間發(fā)送的啟動交換信號的量。然而遺憾的是，射頻(RF)鏈損傷以增益/相位失衡和耦合損耗的形式損傷了正向和反向信道之間的理想互易性，使得有必要每次正確定正向
信道時都執(zhí)行額外的校準交換以計入這些損傷。無論如何，這些RF鏈損
傷使得(僅僅基于對反向信道的估計來估計正向信道的)隱式波束形成的使用實際上較差。

發(fā)明內容
在一個實施例中，公開了一種具有第一收發(fā)器設備和第二收發(fā)器設備的通信系統(tǒng)內的波束形成的方法，第一收發(fā)器設備具有第一多個天線，第二收發(fā)器設備具有第二多個天線，所述方法包括確定對反向信道的部分維度的描述，而不用確定對反向信道的全部維度的描述，其中信號經(jīng)由反向信道從第二收發(fā)器設備行進至第一收發(fā)器設備。所述方法還包括從對反向信道的部分維度的描述以及對正向信道的描述來開發(fā)校正矩陣，信號經(jīng)由正向信道從第一收發(fā)器設備行進至第二收發(fā)器設備。所述方法還包括使用校正矩陣來處理將經(jīng)由正向信道發(fā)送的信號，以及使用調向矩陣來執(zhí)行正向信道中的波束形成。
在另一實施例中，一種用于向一個或多個其他通信設備發(fā)送信號的無線收發(fā)器包括多重數(shù)的天線以及耦合至多重數(shù)的天線的波束形成網(wǎng)絡。所述無線發(fā)送器還包括耦合至波束形成網(wǎng)絡的控制器，該控制器用于利用調向矩陣控制波束形成網(wǎng)絡，并且用于使用校正矩陣來處理將經(jīng)由正向信道發(fā)送的信號。所述無線發(fā)送器還包括校正矩陣計算單元，該校正矩陣計算單元獲得對正向信道的描述，獲得對反向信道的部分維度的描述，并且從對正向信道的描述以及對反向信道的部分維度的描述來開發(fā)校正矩陣。所述無線發(fā)送器還包括調向矩陣計算單元，該調向矩陣計算單元適用于開發(fā) 調向矩陣。
在另一實施例中，公開了一種具有第一收發(fā)器和第二收發(fā)器的通信系統(tǒng)內的波束形成的方法，第一收發(fā)器具有第一多個天線，第二收發(fā)器具有第二多個天線，所述方法包括經(jīng)由正向信道發(fā)送校準發(fā)起分組，校準發(fā)起分組包括指示對確認分組的請求的信號，其中信號經(jīng)由正向信道從第一收發(fā)器行進至第二收發(fā)器。此外，所述方法包括經(jīng)由反向信道接收響應于指示對確認分組的請求的信號的確認分組，其中信號經(jīng)由反向信道從第二收發(fā)器行進至第一收發(fā)器。此外，所述方法包括基于確認分組的接收來確定對反向信道的部分維度的描述，并且基于對反向信道的部分維度的描述以及對正向信道的描述來開發(fā)校正矩陣。此外，所述方法包括使用校正矩陣來處理將經(jīng)由正向信道發(fā)送的信號，以及使用調向矩陣來執(zhí)行正向信道中的波束形成。
在另一實施例中，一種用于向一個或多個其他通信設備發(fā)送信號的無線收發(fā)器包括多重數(shù)的天線以及耦合至多重數(shù)的天線的波束形成網(wǎng)絡。此外，所述無線收發(fā)器包括耦合至波束形成網(wǎng)絡的控制器，該控制器用于利用調向矩陣控制波束形成網(wǎng)絡，用于使用校正矩陣來處理將經(jīng)由正向信道發(fā)送的信號，并且用于使得收發(fā)器經(jīng)由正向信道發(fā)送校準發(fā)起分組，校準發(fā)起分組包括指示對確認分組的請求的信號。此外，所述無線收發(fā)器包括校正矩陣計算單元，該校正矩陣計算單元經(jīng)由反向信道獲得對正向信道的描述，基于經(jīng)由反向信道的確認分組的接收來確定對反向信道的部分維度的描述，并且從對正向信道的描述以及對反向信道的部分維度的描述來開發(fā)校正矩陣。此外，所述無線收發(fā)器包括調向矩陣計算單元，該調向矩陣計算單元適用于開發(fā)調向矩陣。

圖l是無線MIMO通信或傳輸系統(tǒng)的框圖，該系統(tǒng)確定和使用作為用
在MIMO通信系統(tǒng)的發(fā)送器中的隱式波束形成技術的一部分的校正矩陣；圖2是用于校準無線網(wǎng)絡中的站的現(xiàn)有技術方法的流程圖；圖3是示出在圖2的校準方法期間站A和站B之間的通信的定時圖；圖4是用于校準無線網(wǎng)絡中的站的示例方法的流程圖；圖5是示出在圖4的校準方法期間站A和站B之間的通信的定時圖；圖6是用于校準無線網(wǎng)絡中的站的另一示例方法的流程圖；圖7是示出在圖6的校準方法期間站A和站B之間的通信的定時圖；圖8是用于基于對反向信道的部分估計以及來自對正向信道的估計的相應信息來生成校正矩陣的示例方法的流程圖9是示出實現(xiàn)了使用作為隱式波束形成技術的一部分的校準因子的
發(fā)送器波束形成技術的、用于單個發(fā)送器和單個接收器之間的無線通信的
發(fā)送增益模式的框圖；并且
圖IOA是可使用周期信號檢測器的硬盤驅動器系統(tǒng)的框圖10B是可使用周期信號檢測器的數(shù)字通用驅動器系統(tǒng)的框圖IOC是可使用周期信號檢測器的高清晰度電視的框圖IOD是可使用周期信號檢測器的車輛的框圖IOE是可使用周期信號檢測器的移動電話的框圖IOF是可使用周期信號檢測器的機頂盒的框圖IOG是可使用周期信號檢測器的媒體播放器的框圖；并且
圖IOH是可使用周期信號檢測器的IP電話設備的框圖。
具體實施例方式
雖然這里所描述的用于處理和實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟ㄊ纬杉夹g被描
述為用在使用了 IEEE標準802.1 lx通信標準之一的通信系統(tǒng)中，但是這些技術可用在各種其他類型的無線通信系統(tǒng)中，并且不限于遵從IEEE標準 802.1 lx標準中的一個或多個的那些通信系統(tǒng)。
現(xiàn)在參考圖1， MIMO通信系統(tǒng)IO被以框圖的形式例示為一般地包括具有多個發(fā)送天線14A-14N的單個收發(fā)器設備12 (在下文中稱為發(fā)送器 12)，以及具有多個接收器天線18A-18M的單個收發(fā)器設備16 (在下文中稱為接收器16)。發(fā)送天線14A-14N的數(shù)目可以等于、大于或小于接收器天線18A-18M的數(shù)目。如圖1所示，發(fā)送器12可包括控制器20，控制器20耦合至存儲器21、符號編碼器和調制器單元22以及這里也稱為發(fā) 送波束形成網(wǎng)絡的時空濾波或映射塊24。發(fā)送器12還可包括矩陣均衡器 25以及符號解調器和解碼器單元26以執(zhí)行對在接收模式中經(jīng)由天線14A-14N接收的信號的解調和解碼。此外，發(fā)送器12包括調向矩陣計算單元 28和校正矩陣計算單元29。應當理解，應用在發(fā)送器12上的處理可例如基于響應于接收器16所發(fā)送的測試或控制信號Qu的接收而由發(fā)送器12開發(fā)的CSI。具體地說，接收器16內的控制器40或其他單元(諸如信道確定單元27)可通過確定或表征當信號Qu行進通過反向信道時對于信號 Cm的反向信道的傳播效應，來處理所接收的控制信號Qu并且從控制信號 Qu開發(fā)對發(fā)送器12和接收器16之間的反向信道的測量描述。
控制器20可以是任何期望類型的控制器，并且可實現(xiàn)為一個或多個諸如微處理器之類的標準多用途可編程處理器，可實現(xiàn)為專用集成電路 (ASIC)，或者可利用任何其他期望類型的硬件、軟件和/或固件來實現(xiàn)。信道確定單元27、調向矩陣計算單元28和校正矩陣計算單元29可實現(xiàn)為一個或多個定制集成電路、ASIC、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、可編程邏輯陣列(PLA)、諸如微處理器或數(shù)字信號處理處理器之類的可編程處理器，或者可利用任何其他期望類型的硬件、軟件和/或固件來實現(xiàn)。類似地，時空映射塊24或波束形成網(wǎng)絡以及矩陣均衡器25可利用已知的或標準的硬件和/或軟件元件來實現(xiàn)。如果需要的話，那么各種發(fā)送器部件，諸如控制器20、調制器單元22、解調器單元26、信道確定單元27、調向矩陣計算單元28、校正矩陣計算單元29、時空映射塊24和矩陣均衡器25都可實現(xiàn)在相同的或不同的硬件設備中，諸如在相同的或不同的處理器中。此外，發(fā)送器12的這些部件中的每一個都可布置在外殼31 (在圖1中以虛線醒目效果而示出)中，并且用于實現(xiàn)任何這些部件的功能的例程或指令可存儲在存儲器21中或者存儲在與用來實現(xiàn)這些部件的個體硬件相關聯(lián)的其他存儲設備內。
在操作期間，將從發(fā)送器12發(fā)送至接收器16的信息信號TxrU皮提供至用于編碼和調制的符號編碼器和調制器單元22。當然，任何期望數(shù)目的信號Tfl^可被提供至調制器單元22，其中此數(shù)目一般受到MIMO通信系統(tǒng)10所使用的調制方案和與MIMO通信系統(tǒng)10相關聯(lián)的帶寬的限制。此外，信號T^-T^可以是任何類型的信號，包括模擬或數(shù)字信號，并且可表示任何期望類型的數(shù)據(jù)或信息。此外，如果需要的話，那么(可存儲在存儲器21中的)已知的測試或控制信號Qa可被提供至用于確定描述了發(fā)送器12和接收器16之間的(一個或多個)信道的特性的、關于CSI 的信息的符號編碼器和調制器單元22。如果需要的話，那么相同的控制信號或不同的控制信號可用來確定針對用在MIMO通信系統(tǒng)10中的每個頻率和/或空間信道的CSI。
符號編碼器和調制器單元22可交織各個信號Txl-Txn和Cxl的數(shù)字表示，并且可對信號Tdn和Qa執(zhí)行任何其他已知(一個或多個)類型的糾錯編碼以產(chǎn)生將被調制且將從發(fā)送器12發(fā)送至接收器16的一個或多個符號流。雖然符號可利用任何期望的或合適的QAM技術來調制，諸如利用64 QAM來調制，但是這些符號可以以任何其他己知的或期望的方式來調制，例如包括利用任何其他期望的相位和/或頻率調制技術來調制。無論如何，經(jīng)調制的符號流被符號編碼器和調制器單元22提供至用于在經(jīng)由天線14A-14N發(fā)送之前的處理的時空映射塊24。雖然未在圖1中具體示出，但是在經(jīng)調制的符號流被時空映射塊24根據(jù)這里更具體描述的波束形成技術來處理之前，經(jīng)調制的符號流可被(在一個或多個級中)上轉換為與OFDM技術相關聯(lián)的RF載波頻率。一旦接收到經(jīng)調制的信號，時空映射塊24或波束形成網(wǎng)絡就通過基于控制器12所提供的調向矩陣來將延遲和/或增益注入經(jīng)調制的信號，而處理經(jīng)調制的信號，從而經(jīng)由發(fā)送天線 14A-14N執(zhí)行波束調向或波束形成。
發(fā)送器12所發(fā)送的信號被接收器天線18A-18M接收，并且可被接收器16內的矩陣均衡器35處理以增強天線18A-18M的接收能力。應當理解，應用在接收器16上(以及在發(fā)送器12上)的處理可例如基于響應于測試或控制信號Qa的發(fā)送而由接收器16開發(fā)的CSI。具體地說，接收器 16內的控制器40或其他單元(諸如信道確定單元39)可通過確定或表征當信號Qd行進通過正向信道時對于信號Qa的正向信道的傳播效應，來處理所接收的控制信號Qa并且從控制信號Qa開發(fā)對發(fā)送器12和接收器16 之間的正向信道的測量描述。無論如何，在控制器40的控制下，符號解調器和解碼器單元36可對所接收的、由矩陣均衡器35處理過的符號串進行解碼和解調。在此處理中，這些信號可被下轉換為基帶。一般地，解調器和解碼器單元36可操作以便基于CSI來去除正向信道的效應，從而對所接收的符號執(zhí)行解調以產(chǎn)生數(shù)字比特流。在一些情況下，如果需要的話，那么符號解調器和解碼器單元36可對比特流執(zhí)行糾錯解碼和去交織以產(chǎn)生與最初所發(fā)送的信號T^-T^相對應的所接收的信號Rxl-Rxn。
如圖1所示，接收器16還可包括存儲器41以及可接收一個或多個信號Tw-T^的符號編碼器和調制器單元46，信號Tju-T^可利用任何期望的編碼和調制技術來編碼和調制。接收器16還可向符號編碼器和調制器單元46提供將被發(fā)送至發(fā)送器12的一個或多個已知的測試或控制信號 CR1，以便使發(fā)送器12能確定對接收器16和發(fā)送器12之間的反向信道的測量描述。然后，在經(jīng)編碼的并且經(jīng)調制的符號流經(jīng)由接收器天線18A-18N發(fā)送至例如發(fā)送器12之前，經(jīng)編碼的并且經(jīng)調制的符號流可被時空映射塊34上轉換和處理以便基于調向矩陣計算單元48所開發(fā)的調向矩陣來執(zhí)行波束調向，從而實現(xiàn)反向鏈路。如圖1所示，每個接收器部件都可被布置在外殼51中。
發(fā)送器12內的矩陣均衡器25和解調器/解碼器單元26與接收器16的矩陣均衡器35和解調器/解碼器單元36類似地操作來對接收器16所發(fā)送的信號進行解調和解碼，以產(chǎn)生經(jīng)恢復的信號RlU-RRm。這里再次地，矩陣均衡器25可以以任何已知的方式來處理所接收的信號，以便增強對天線18A-18M所發(fā)送的各個信號的分離和因此的接收。當然，針對各個(一個或多個)OFDM信道的正向信道的CSI或其他測量描述可被調向矩陣計算單元28和48以及被控制器20和40用來執(zhí)行波束形成并且用來確定由時空映射塊24、 34使用的調向矩陣。如上所述，由單元28和48以及由控制器20和40使用的CSI、波束形成以及諸如調向矩陣之類的其他程序和數(shù)據(jù)，由校正矩陣計算單元29確定的校正矩陣等等，可存儲在存儲器21 和41中。
一般己知的是，波束形成或波束調向一般包括以導致從不同發(fā)送天線 14A-14N發(fā)送的信號在某些預定方向上相長地相互作用(相位疊加)并且在其他方向上相消地相互作用(相消)的方式，來將適當?shù)南辔缓驮鲆鎽?用于通過多個發(fā)送天線14A-14N發(fā)送的各個信號。因此，波束調向一般地產(chǎn)生在各個預定方向上具有高增益區(qū)域(稱為高增益波瓣)并且在其他方向上具有低增益區(qū)域(一般稱為零點(null))的波束圖。MIMO系統(tǒng)中波束形成技術的使用使信號能在某些方向上利用高增益(相比全向天線)發(fā)送，并且在其他方向上利用低增益(相比全向天線)發(fā)送。因此，在圖
1的MIMO系統(tǒng)10中，波束形成可用來增強朝向接收器天線18A-18M的信號方向性，這樣作改進了傳輸?shù)腟NR并且導致了更可靠的傳輸。在此情況下，波束形成技術一般將會在期望最高增益的傳播方向上(并且具體地說在從發(fā)送器12到接收器16的接收器天線18A-18M中的每一個的或者總的說來到接收器16的傳播方向上)形成高增益波瓣。
為了實現(xiàn)發(fā)送器12中的波束形成，調向矩陣計算單元28可確定或計算矩陣系數(shù)的集合(這里稱為調向矩陣)，該集合被時空映射塊或波束形成網(wǎng)絡24用來調節(jié)由天線14A-14N發(fā)送的信號。一般說來，針對(處于發(fā)送器12和接收器16之間的正向信道中的)MIMO系統(tǒng)IO的任何特定頻率信道的調向矩陣可基于對該正向信道所確定的CSI而由調向矩陣計算單元28確定。在此情況下，調向矩陣計算單元28可使用任何期望的波束調向或矩陣計算技術(諸如發(fā)送-MRC或SVD技術)來計算調向矩陣。因為這些技術在本領域中是公知的，所以這里將不詳細地討論它們。
然而，己知的是，為了實際地確定正向信道(即從發(fā)送器12到接收器16的信道)的CSI或其他測量描述，發(fā)送器12—般向接收器16發(fā)送己知的控制或測試信號(例如，信號Qa)，然后接收器16可確定正向信道的CSI或其他測量描述，并且將此信息作為傳輸凈荷的一部分發(fā)送回發(fā)送器12。在此情況下，如果是顯式波束形成，則發(fā)送器12必須首先向接收器16發(fā)送測試或控制信號，接收器16然后確定對正向信道的測量描述并且將來自接收器16的對正向信道的此描述發(fā)送回發(fā)送器12。從而，對正向信道的此表征每次計算調向矩陣時都需要發(fā)送器12和接收器16之間的多次通信，以便使發(fā)送器12能獲得用來開發(fā)將用在正向信道中的調向矩陣的正向信道的CSI或其他描述。在顯式發(fā)送波束形成中，RF鏈失衡不應當影響波束形成性能，因為正向信道是明確己知的。此外，在隱式波束形成的情況下，為了避免每次針對正向信道計算調向矩陣時使用特定發(fā)送器/接收器對之間的多次通信，發(fā)送器12可從自接收器16發(fā)送的例如包括已知測試或控制信號Qu的(一個或多個)信號，來確定反向信道(即從接收器16到發(fā)送器12的信道)的CSI或其他測量描述?；诜聪蛐诺赖腃SI或其他測量描述，發(fā)送器12可計算針對正向信道的調向矩陣。
在標準的隱式波束形成技術中，為了減少或計入RF鏈損傷所引進的錯誤，發(fā)送器12可在波束形成處理期間使用應用了校正矩陣的校準技
術，來補償測得的實際正向信道和反向信道之間的差異。具體地說，此技術首先確定作為對正向和反向信道的測量描述的函數(shù)的校正矩陣。然后，每次針對正向信道計算新的調向矩陣時，波束形成技術都將校正矩陣應用于利用基本隱式波束形成技術而確定的調向矩陣，從而一旦確定出校正矩陣，發(fā)送器就可簡單地利用對反向信道(即，在接收器和發(fā)送器之間的信道)的測量描述來執(zhí)行隱式波束形成以產(chǎn)生對正向信道(即，在發(fā)送器和
接收器之間的信道)的估計?？商娲兀l(fā)送器12還可計算針對它的接收鏈的校正矩陣，從而一旦確定出校正矩陣，發(fā)送器就可將它應用于反向信道(即，從接收器16到發(fā)送器12的信道)估計，并且利用對此經(jīng)處理的反向信道估計的測量描述來執(zhí)行隱式波束形成以產(chǎn)生對正向信道(即，從發(fā)送器12到接收器16的信道)的估計。相比調向矩陣更新，可能不常進行校準過程。例如，校準過程可能僅在設備關聯(lián)進網(wǎng)絡后，或在環(huán)境的改變(例如，溫度的改變)后才進行。
從發(fā)送器12 (站A)到接收器16 (站B)的傳輸可被建模為
ys=fi^Q,^+n8， (方程1)
其中^和n,分別是站B處的所接收的信號向量和附加的噪聲向量；ft^是
從站A到站B的等效信道；、是將從站A發(fā)送的信號向量；并且Q,是將
信號向量擴展到站A處的實際發(fā)送鏈上的站A處的調向矩陣(該調向矩陣可以是向量)?？苫谠谡続處使用的fi^的知識來設計Q,在發(fā)送器 12中，調向矩陣Q力可例如基于針對從發(fā)送器12到接收器16的信道所確定的CSI而由調向矩陣計算單元28確定。調向矩陣Q,可利用各種技術來確定，包括對本領域的普通技術人員而言已知的技術。
在隱式發(fā)送波束形成中，站A基于對從站B到站A的信道的估計來確定對ft^的估計。在時分雙工(TDD)的情況下，正向鏈路和反向鏈路共享同一頻帶，所以如果相比正向和反向鏈路傳輸之間的間隔信道正緩慢地變化，那么分別標示為H^和H^的它們的物理傳播信道，可被假設是互易的(H^=H^)。
然而，在基帶所觀測到的實際信道還包括發(fā)送和接收鏈的等效射頻
(RF)響應，對于同一設備中的發(fā)送和接收鏈而言這些響應可能并不相
同。此失衡導致了實際的信道6^和63,不是互易的。對此失衡問題的數(shù)
學描述可表示為
tfi =Cs，《AsCW ， (方程2)
其中C^^表示在站B的接收鏈處的RF響應；并且其中C^表示在站A的發(fā)送鏈處的RF響應。通過忽略在發(fā)送和接收鏈之中的耦合，矩陣C,，^和 Cs，fo可近似地建模為對角矩陣。
從站B到站A的等效信道fi,,可表示為
hm = C拳H乙Cs,r;c ， (方程3 )
由于失衡，c碑^c;力并且/或者c葉^c^力，因此fi^-fi^。
一個或兩個設備可補償基帶處的發(fā)送和接收器RF失衡。例如，可計算一個或多個校正矩陣，然后與基帶中的所發(fā)送的或所接收的信號向量相乘，以校正失衡并且維持發(fā)送和接收信道之間的互易性。例如，可計算發(fā) 送器側校正矩陣K,力和接收器側校正矩陣K,^以使得它們能夠完全補償失衡。因此，從站A到站B的經(jīng)校正的等效信道A^可表示為
<formula>formula see original document page 22</formula> (方程4)
其中"可以是任何標量。方程4指示了可稱為嚴格互易性系統(tǒng)的系統(tǒng)。為實現(xiàn)嚴格互易性系統(tǒng)，站A可對將在基帶發(fā)送(Qz》的信號左乘校正矩陣K,n。此外，一接收到信號，站B就可對基帶處的所接收的信號左乘校正矩陣K,^。
一種可替代的途徑是計算針對反向信道的校正矩陣K^力和/或 Ks，&，以使得-
<formula>formula see original document page 22</formula>， (方程5)
其中a'可以是任何標量。為實現(xiàn)嚴格互易性，站B可對將在基帶發(fā)送的反向信道探測信號左乘校正矩陣K^。此外，一接收到信號，站A就可對基帶處的所估計的反向信道左乘校正矩陣K,^ 。
很多隱式發(fā)送波束形成方法僅使用發(fā)送器側補償。在這些情況下，合^可表示為:
^^-fi^K^^D^^， (方程6) 其中D^是表示站B處的失衡的對角矩陣。方程6指示了可稱為半互易性系統(tǒng)的系統(tǒng)。對于半互易性，僅需使用發(fā)送器側補償。為實現(xiàn)半互易性系統(tǒng)，站A可對將在基帶發(fā)送(Q,x》的信號左乘校正矩陣Ka力。在接收到信號后，站B不需要對所接收的信號應用諸如校正矩陣K,^之類的校正矩陣。類似地，發(fā)送器側補償還可應用于同一設備的接收器鏈，即為了實現(xiàn)半互易性，站A可對基帶處的所估計的反向信道左乘校正矩陣 K
l=Kd (方程7) 所以，
^U=D'sfi^. (方程8) 這里我們使用正向信道校正(比較方程1、 2、 3、 4、 5)來例示所建議的校準方法。對反向信道校正矩陣的擴展對于本領域的普通技術人員而言將會是簡單的。
圖2是用于校準無線網(wǎng)絡中的站的現(xiàn)有技術方法100的流程圖。將參考圖3描述方法100，圖3是示出在校準方法100期間站A和站B之間的通信的定時圖。在框104，站A通過向站B發(fā)送探測分組108來發(fā)起校準處理。探測分組是分組被交換的無線網(wǎng)絡中的物理層分組，該物理層分組包含針對多天線信道的所有可用的空間維度的訓練信息。在框104發(fā)送的探測分組108包括向站B指示站A正請求站B發(fā)送探測分組至站A的
"探測請求"信號。
在框112，響應于接收到具有探測請求信號的探測分組108，站B在時間段A 后發(fā)送探測分組116，時間段A^由無線網(wǎng)絡的必要條件限定并且通常應該是很短的。例如，在草案IEEE 802.11n WLAN中，Af是16微秒，并且稱為短幀間間隔(SIFS)。在框120，同樣響應于接收到具有探測請求信號的探測分組108，站B生成對fi^的全部維度信道狀態(tài)信息
(CSI)估計。
在框124，響應于接收到探測分組116，站A基于探測分組116中的訓練信息來生成對全部維度反向信道fi^的估計。
在框128，在站B生成對fi^的全部維度CSI估計(框120)之后，站B經(jīng)由CSI反饋分組132將該估計發(fā)送回站A。根據(jù)很多無線網(wǎng)絡協(xié) 議，CSI反饋分組132的發(fā)送一般不認為是時間嚴格(time critical)的。
在框136，在接收到CSI反饋分組132后，站A利用對全部維度反向信道fi^的估計(框124)以及對fi^的全部維度CSI估計(框120)來計算校正矩陣K^。
進行校準的現(xiàn)有技術(參考圖2和圖3)中的可替代方式包括(1) 站A發(fā)出不作為探測分組的校準發(fā)起分組；(2)站B通過發(fā)送針對站A 的探測分組以估計全部維度反向信道CSI fi^來響應；(3)站A發(fā)送針對站B的探測分組以估計fi,s;(4)站B將fi^的全部維度正向信道CSI 發(fā)送回站A;以及(5)站A計算校正矩陣。
在現(xiàn)有技術方法100中，由站B生成探測分組116是相對時間嚴格的任務，因為探測分組116應當在相對短的時間段AZ后被發(fā)送。因此，站B 中需要復雜/昂貴硬件從而可快速生成探測分組。此外，單個探測分組116 包括用于校準站A的每條接收器鏈的足夠信息。因為探測分組116將被站 A的多個接收器鏈接收，所以探測分組116包括比用于校準站A所必需的更多的信息。
圖4是用于校準無線網(wǎng)絡中的站的示例方法200的流程圖。將參考圖 5描述方法200，圖5是示出在校準方法200期間站A和站B之間的通信的定時圖。在框204，站A通過向站B發(fā)送分組208來發(fā)起校準處理。在框204發(fā)送的分組208可包括向站B指示站A正請求初始化校準的"校準發(fā)起"信號。校準發(fā)起信號可例如在無線通信協(xié)議的物理層或媒體訪問控制層被發(fā)送。分組208還可包括確認請求。分組208可例如是探測分組。
在框212，響應于接收到具有校準發(fā)起信號的分組208，站B在時間段AZ后發(fā)送確認分組216，時間段A^由無線網(wǎng)絡的必要條件限定并且通常應該是短的。例如，在草案IEEE 802.1 ln WLAN中，A/是16微秒，并且稱為SIFS。當發(fā)送確認分組216時，站B將它的空間調向矩陣Qs設置為預定的^sXA^s方陣，諸如單位矩陣I、 Hadamard矩陣、離散傅里葉變換(DFT)矩陣等，其中M,—s是確認分組216所發(fā)送的數(shù)據(jù)流的數(shù)目，該
數(shù)目可小于站B處發(fā)送天線的數(shù)目。因為確認分組216不包括針對多天線
信道的所有可用的空間維度的訓練信息，所以確認分組216不是探測分
組。相反，確認分組216僅包括用于確認分組216的當前數(shù)據(jù)傳輸?shù)目臻g
維度的訓練信息。這樣的分組可稱為非探測分組。
在框220，同樣響應于接收到具有校準發(fā)起信號的分組108，站B生
成對fi^的全部維度信道狀態(tài)信息(CSI)估計。
在框224，響應十接收到確認分組216,站A基于確認分組216的接收來生成對反向信道6^的潛在部分的部分的估計。例如，確認分組216
可準許fi^的列的子集的生成。此子集可標示為[65,],^，其中^包括由確認分組216訓練的fi^中的列標。一般地，確認分組216可準許fi^的一個或兩個列的生成。當然，在一些實現(xiàn)方式中，確認分組216可準許 fi^的三個、四個或更多的列的生成。
在框228，在站B生成對fi^的全部維度CSI估計(框220)之后，站B經(jīng)由CSI反饋分組232將該估計發(fā)送回站A。根據(jù)很多無線網(wǎng)絡協(xié) 議，CSI反饋分組232的發(fā)送一般不認為是時間嚴格的。
在框236，在接收到CSI反饋分組232后，站A利用[fij (框 224)以及標示為[fij^的fi^中相應的列(框220)來計算校正矩陣 K,，n。此外，站A可以^外地或可替代地計算校正矩陣K,^。用于生成校正矩陣K^和K^的示例方法將在下面描述。
圖6是用于校準無線網(wǎng)絡中的站的另一示例方法250的流程圖。將參考圖7描述方法250，圖7是示出在校準方法250期間站A和站B之間的通信的定時圖。在框254，站A通過向站B發(fā)送分組258來發(fā)起校準處理。在框254發(fā)送的分組258可包括向站B指示站A正請求初始化校準的 "校準發(fā)起"信號。校準發(fā)起信號可例如在無線通信協(xié)議的物理層或媒體訪問控制層被發(fā)送。分組258還可包括確認請求。分組258不是探測分組。換言之，分組258是非探測分組。
在框262，響應于接收到具有校準發(fā)起信號的分組258，站B在時間段A/后發(fā)送確認分組266。確認分組266可以是非探測分組?？?62可類似于以上參考圖4所討論的框212。在框270，響應于接收到確認分組266，站A基于確認分組266的接收來生成對反向信道6^的潛在部分的部分的估計?？?70可類似于以上參考圖4所討論的框224。
在框274，站A生成并且發(fā)送探測分組278至站B。因為分組278包括針對多天線信道的所有可用的空間維度的訓練信息，所以分組278是探測分組。
在框282，響應于接收到具有校準發(fā)起信號的探測分組278，站B生
成對fi^的全部維度信道狀態(tài)信息(CSI)估計。在框286，站B經(jīng)由CSI
反饋分組288將對6^的全部維度CSI估計發(fā)送回站A。根據(jù)很多無線網(wǎng)
絡協(xié)議，CSI反饋分組232的發(fā)送一般不認為是時間嚴格的。
在框290，在接收到CSI反饋分組288后，站A利用[6^]*^ (框
270)以及標示為[fi^],^的fi^中相應的列(框282)來計算校正矩陣 K,，n。此外，站A可以另"外地或可替代地計算校正矩陣K,^。
雖然在圖7中示出站A在接收到確認分組266后發(fā)送探測分組278，但是應當理解，站A可在接收到確認分組266后或在確認分組266的接收期間發(fā)送探測分組278。
當被用于對正向信道的隱式發(fā)送波束形成和校正時，站A可對將在基帶發(fā)送(Q,x,)的信號左乘Kj3。可選地，站A可例如通過對Q力左乘 K,》來利用校正矩陣修改調向矩陣Q力。類似地，站A可對從站B接收的信號左乘K乂力(y乂 = 6fi/^xs + n乂，其中y,和n力分別是站A處的所接收的信號向量和附加的噪聲向量；fi^是從站B到站A的等效信道；、是將從站B發(fā)送的信號向量；并且Qs是將信號向量擴展到站B處的實際發(fā)送鏈上的站B處的調向矩陣(該調向矩陣可以是向量)))。
本領域的普通技術人員將會意識到對方法200的很多變化。例如，可省略、重新排序框，可插入額外的框，并且/或者可修改框。作為一個示例，站B不需要發(fā)送兩個分離的分組。具體地說，對ft^的全部維度CSI 估計可在確認分組216中被發(fā)送，而不是在分離的分組232中。因此，框 212和220的順序可被顛倒，并且框212可被修改，從而對fi^的全部維度 CSI估計被包括在確認分組216中。此外，框228可被省略并且與框212 組合。作為另一示例，代替在框212站B將它的空間調向矩陣Q,設置為預定的對角矩陣，可以可選地使用不同的方法。在此方法中，站B例如通過在框204由站A發(fā)送的先前的探測分組中的初步能力交換和/或維度信令，來接收站A處的發(fā)送鏈的數(shù)目。然后，站B可計算反向鏈路信道中可
用的數(shù)據(jù)流的最大數(shù)目A^^M。接下來，然后可通過具有i^7^ox的維度
以及系統(tǒng)中所允許的最小星座尺寸和編碼率(例如WLAN中具有^巻積碼的BPSK)的調制/編碼方案來發(fā)送確認分組216。在此方法中，可使用任何預定的調向矩陣Qs，即，它不需要是對角的，但可以是對角的。
可通過圖1的系統(tǒng)10實現(xiàn)圖4的方法200。當然，還可通過其他系統(tǒng) 實現(xiàn)方法200。此外，系統(tǒng)IO不需要實現(xiàn)方法200，而是可以可替代地實現(xiàn)其他方法。
例如，控制器20可使得分組208被發(fā)送至接收器16 (框204)?？?制器30可使得確認分組216被發(fā)送至發(fā)送器12 (框212)。信道確定單元39可生成對fi^的全部維度CSI估計(框220)，并且控制器40可使得此信息被發(fā)送回發(fā)送器(框228)。校正矩陣計算單元29可生成 [ft^]，s (框224)。校正矩陣計算單元29還可生成一個或多個校正矩陣
(框2^6)。時空映射塊24可對將在基帶被發(fā)送的信號左乘校正矩陣 K ,。可選地，調向矩陣計算單元28可例如通過對調向矩陣(^左乘校正
矩陣K^來利用校正矩陣K^修改調向矩陣Q,，以生成經(jīng)修改的調向矩
陣?？商娲?，校正矩陣計算單元29可利用校正矩陣K,》修改調向矩陣
Q,。此外，矩陣均衡器25可對基帶處的從站16接收的信號左乘校正矩陣
可通過圖1的系統(tǒng)10實現(xiàn)圖6的方法250。當然，還可通過其他系統(tǒng) 實現(xiàn)方法250。此外，系統(tǒng)10不需要實現(xiàn)方法250，而是可以可替代地實現(xiàn)其他方法。
例如，控制器20可使得非探測分組258被發(fā)送至接收器16 (框 254)?？刂破?0可使得確認分組266被發(fā)送至發(fā)送器12 (框262)。校正矩陣計算單元29可生成[fi^;Us (框270)。控制器20可使得探測分組
278被發(fā)送至接收器16 (框274)。信道確定單元39可生成對fi^的全部維度CSI估計(框282)，并且控制器40可使得此信息被發(fā)送回發(fā)送器 (框286)。校正矩陣計算單元29還可生成一個或多個校正矩陣(框 290)。時空映射塊24可對將在基帶被發(fā)送的信號左乘校正矩陣K^1?？蛇x地，調向矩陣計算單元28可例如通過對調向矩陣Q力左乘校正矩陣K^ 來利用校正矩陣K^力修改調向矩陣Q,，以生成經(jīng)修改的調向矩陣?？商?代地，校正矩陣計算單元29可利用校正矩陣K^,修改調向矩陣Q,。此外，矩陣均衡器25可對基帶處的從站16接收的信號左乘校正矩陣K力^。
圖s是用于基于對反向信道fi^的部分估計(即，[i^,:Us)以及ft^
中相應的信息(即，[fi^:k^)來生成校正矩陣的示例方法300的流程圖。在此示例方法中，假設^被生成的校正矩陣K,&是對角矩陣。
在框304，對于/e中，，可基于[fl^] 中的第i行和[fiL:k中的第i 行來計算對K,&的相應估計。[fi,J^的第i行的第k元素可寫為
<formula>formula see original document page 28</formula>
類似地，[6L]^的第i行的第k元素是[fi J 的第i列的第k元素，該
元素可寫為<formula>formula see original document page 28</formula>
與i相對應的對角校正矩陣K^^的(k，k)元素可確定為<formula>formula see original document page 28</formula>其中<formula>formula see original document page 28</formula>
因此，例如，與i相對應的K,n的(l，l)元素可確定為:<formula>formula see original document page 28</formula>類似地，與i相對應的K^的(2，2)元素可確定為<formula>formula see original document page 28</formula>
從方程11-14可看出，^一fi^K^^"C維i^"》
并且所校準的信道是半互易性的。
在框308，可基于在框304所生成的i估計而生成校正矩陣K,n
d =c r一1 ，
作
為僅僅一個示例，可基于i估計的平均而生成校正矩陣K^^。例如，可作
為在框304所生成的(l，l)元素的i估計的平均而生成(l,l)元素。類似地，可作為在框304所生成的(2,2)元素的i估計的平均而生成(2,2)元素，等等。
可通過對校正矩陣K,"求逆來計算校正矩陣K,^?？商娲兀筛?br> 據(jù)類似于方法300的方法以及類似于方程8和9的方程來計算校正矩陣
K」&。然后，可通過對校正矩陣K,&求逆來計算校正矩陣K^z
如果校準希望僅用于補償發(fā)送和接收鏈之間的相移差異，那么可以可
選地使用用于基于對反向信道fi^的部分估計(即，以及ft^中
相應的信息(即，來生成校正矩陣的另一方法。例如，可確定
限定了每個正向信道[fi^]^以及對正向信道[i^J^的估計的右奇異矩
陣。具體地說，可使用確定f精確描述或限定正向信s道[ft,J^的右奇異
矩陣的集合以及精確描述或限定對正向信道[5^]*^的估計的^奇異矩陣的另一集合的奇異值分解(SVD)方法或者任何其4方法或技術。此確定可數(shù)學地表達為
^W《， (方程15)
以及
其中Uf和Uz是針對部分正向信道[^J^和對正向信道[ft。^的部分估
計的左奇異矩陣；并且Vf和V!是例如利^ SVD技術所確定的^定了部分正向信道和對正向信道的部分估計的右奇異矩陣。以上方程12和13中的上標H標示了相關聯(lián)的矩陣的共軛轉置，同時這些方程中的S函數(shù)標示了對角奇異值矩陣。如果使用SVD，那么它可被計算以使得Vf的第一行和 Vj的第一行由實的并且正的元素組成。校正矩陣然后可計算為
K^=VFVf， (方程14) 例如通過正規(guī)化可使得所計算的校正矩陣的對角與純相移相對應。
可通過對利用方程14確定的校正矩陣K,力求逆來計算校正矩陣 Kj^。可替代地，可根據(jù)類似于方程12-14的方程來計算校正矩陣K力力。然后，可通過對校正矩陣K,^求逆來計算校正矩陣K,n。
可以開發(fā)補償RF鏈損^和其他不等同性的效應fe其他校正因子或矩
陣，這些效應阻止了部分正向信道[6^]，8與從反向信道6^開發(fā)的部分
所估計的信道[fiLk^相等或相同，并且這些其他校正因子或矩陣可以與這里所具體描述的校^矩陣一起來使用，或者代替這里所具體描述的校正矩陣而使用。校正矩陣計算單元29中校正矩陣的生成一般至少部分地以硬件方式而實現(xiàn)。
上述技術適用于例如支持數(shù)據(jù)分組收發(fā)并且在發(fā)送器處具有多個天線
的任何單載波或多載波(例如，正交頻分復用(OFDM)系統(tǒng))系統(tǒng)。對于多載波系統(tǒng)，可針對每個載波進行諸如上述的校準處理和計算。例如，在OFDM系統(tǒng)中，可針對每個子載波進行諸如上述的校準處理和計算。
在生成了校正矩陣K,，n和/或校正矩陣K,to后，這些矩陣可存儲在存儲器21中或存儲在任何其他期望的存儲器中。此后，調向矩陣計算單元 28可利用隱式波束形成來簡單地確定新的調向矩陣，這是通過以下方式實現(xiàn)的基于所推測的信道(即，對正向信道的估計)fiL等于實際正向信道fi^的假設，例如通過利用任何標準隱式波束形成技術來確定未經(jīng)補償的或隱式的調向矩陣，然后利用校正矩陣K,&乘未經(jīng)補償?shù)恼{向矩陣以創(chuàng) 建考慮到RF鏈損傷所引進的錯誤的經(jīng)補償?shù)幕蚪?jīng)校正的調向矩陣。應當理解，利用此技術，一旦己針對特定發(fā)送器/接收器對之間的正向信道而獲得校正矩陣K,，n，發(fā)送器就可利用隱式波束形成和校正矩陣Kj力(并且
因此僅根據(jù)從接收器發(fā)送至發(fā)送器的、即反向信道中的信號)在任何時間確定針對正向信道的新的調向矩陣。
為了例示這里所描述的技術，圖9示出了具有單個發(fā)送器412和單個接收器416的MIMO通信系統(tǒng)410，發(fā)送器412具有六個發(fā)送天線414A-414F，接收器416具有四個接收器天線418A-418D。在此示例中，調向矩陣由發(fā)送器412利用以上述方式所開發(fā)的經(jīng)校正的調向矩陣來開發(fā)，以創(chuàng) 建接下來被布置到發(fā)送器412的如圖所示的發(fā)送增益模式419。如圖9所示，發(fā)送增益模式419包括一般地布置在接收器天線418A-418D的方向上的多個高增益波瓣419A-419D。高增益波瓣419A-419D被定向在從發(fā)送器 412到特定接收器天線418A-418D的傳播方向上，同時甚至可包括一個或多個零點的較低增益區(qū)域被產(chǎn)生在傳播的其他方向上。雖然圖9示出了定向至接收器天線418A-418D中的每一個的分離的高增益波瓣，但是應當理解，利用隱式波束形成和校正矩陣的波束調向矩陣計算所產(chǎn)生的實際增益模式可以不一定包括針對接收器天線418A-418D中的每一個的分離的高增益波瓣。可替代地，用于發(fā)送器412的波束調向矩陣所開發(fā)的增益模式可
以具有覆蓋或一般地定向至大于一個的接收器天線418A-418D的單個高增益波瓣。因此，應當理解，利用隱式波束形成和校準因子的、調向矩陣的創(chuàng)建所產(chǎn)生的波束模式可以具有或者可以不具有針對每個接收器天線的、由低增益區(qū)域或零點分開的分離的高增益波瓣。
當然，可以以任何期望的方式并且在任何期望的位置執(zhí)行基于校正矩陣來開發(fā)波束模式419以具有高增益區(qū)域和低增益區(qū)域。例如，圖1的接收器16內的任何部件，包括控制器40、調向矩陣計算單元48和信道確定單元39，可確定正向信道的CSI或其他測量描述，并且如果需要的話則可從此信息確定針對正向信道的右奇異矩陣。接收器16然后可向發(fā)送器12 發(fā)送任何的此被確定的信息。然而，如果需要的話，那么接收器16可簡單地收集從發(fā)送器12接收的已知信號，并且可將此信號發(fā)送回發(fā)送器12 而沒有以任何有意義的方式處理此信號，然后發(fā)送器12可從此信息確定對正向信道的測量描述。在任何一種情況下，發(fā)送器12內的控制器20和/ 或調向矩陣計算單元28和/或校正矩陣計算單元29都可使用與正向信道和 /或反向信道有關的所確定的信息來計算校正矩陣，并且將校正矩陣應用于修改調向矩陣并且/或者用在時空映射塊24中從而實現(xiàn)正向信道中的波束形成。
應當理解，校正矩陣方程(例如校正矩陣的計算)可在圖1的無線通信系統(tǒng)10內的任何期望的位置被執(zhí)行，包括在發(fā)送器12的控制器20或者其他硬件、軟件或固件內，以及在接收器16的控制器40或者其他硬件、軟件或固件內。在后一情況下，接收器16可基于在接收器16所確定的正向信道的細節(jié)以及在期望情況下由接收器16所開發(fā)的CSI來計算將由發(fā) 送器12使用的至少一些正向信道信息，并且可向發(fā)送器12發(fā)送此信息以用于計算校正矩陣。另一方面，可由發(fā)送器12內的調向矩陣計算單元28 基于從接收器16提供并且發(fā)送回發(fā)送器12的、接收器16所發(fā)送的原始信道數(shù)據(jù)或信號來計算用于圖1的發(fā)送器時空映射塊24的調向矩陣。
當然，這里所描述的波束形成技術不限于用在與MIMO通信系統(tǒng)的單個接收器通信的MIMO通信系統(tǒng)的發(fā)送器中，而是當MIMO通信系統(tǒng)的發(fā)送器正與每個都具有與之相關聯(lián)的一個或多個接收器天線的多個接收器通信時，可另外地應用這里所描述的波束形成技術。在此情況下，發(fā)送器可針對發(fā)送器將發(fā)送至的每個接收器執(zhí)行或實現(xiàn)分離的校正矩陣計算，并且因此可針對每個可能的接收器開發(fā)不同的調向矩陣和/或校正矩陣，并且可使用那些調向矩陣以在系統(tǒng)的不同時間或利用系統(tǒng)的不同信道(例如
OFDM信道)來波束形成至分離的或不同的接收器。此外，雖然圖9所示的發(fā)送增益模式的每個的高增益波瓣的最大增益被示出是相同的，但是調向矩陣計算單元28和48可開發(fā)產(chǎn)生具有不同最大增益的高增益波瓣的調向矩陣。
雖然這里所描述的波束形成和校正矩陣計算在一個示例中被描述為以硬件方式來實現(xiàn)，但是這些計算可替代地或另外地以例如存儲在存儲器 21、 41之一中的軟件形式來實現(xiàn)，并且可在與圖1的MIMO通信系統(tǒng)10 的控制器20、 40，調向矩陣計算單元28、 48和/或單元29和39中的一個或兩個相關聯(lián)的處理器上實現(xiàn)，或者以所期望的固件形式植入。如果以軟件形式實現(xiàn)，那么例程可存儲在任何計算機可讀存儲器中，諸如存儲在 RAM、 ROM、閃存、磁盤、激光盤或其他存儲介質中。類似地，此軟件可通過任何已知的或期望的傳送方法，例如包括通過通信信道諸如電話線路、因特網(wǎng)、無線連接等，或者經(jīng)由可運輸?shù)拿襟w諸如計算機可讀盤、閃速驅動器等，來傳送至MIMO系統(tǒng)設備(諸如發(fā)送器或接收器)。
更一般地，上述各種框、操作和技術可以以硬件、固件、軟件或者硬件、固件和/或軟件的任何組合的方式來實現(xiàn)。當以硬件方式實現(xiàn)時，一些或所有框、操作、技術等可例如在定制集成電路(IC)、專用集成電路 (ASIC)、現(xiàn)場可編程邏輯陣列(FPGA)、可編程邏輯陣列(PLA)等中實現(xiàn)。
當以軟件形式實現(xiàn)時，軟件可存儲在任何計算機可讀存儲器中，諸如存儲在磁盤、光盤或其他存儲介質上，存儲在計算機的RAM或ROM或閃存、處理器、硬盤驅動器、光盤驅動器、磁帶驅動器等中。類似地，軟件可通過任何已知的或期望的傳送方法，例如包括在計算機可讀盤上或者其他可運輸計算機存儲機制或者經(jīng)由通信媒體，來傳送至用戶或系統(tǒng)。通信媒體一般地利用諸如載波或其他運輸機制之類的經(jīng)調制的數(shù)據(jù)信號來承載計算機可讀指令、數(shù)據(jù)結構、程序模塊或其他數(shù)據(jù)。術語"經(jīng)調制的數(shù) 據(jù)信號"意思是具有以將信息編碼進信號中的方式所設置或改變的一個或多個信號特性的信號。作為示例而非限制，通信媒體包括諸如有線網(wǎng)絡或直接有線連接之類的有線媒體，以及諸如聲音、射頻、紅外或其他無線媒體之類的無線媒體。因此，軟件可經(jīng)由通信信道(諸如電話線路、DSL線路、電纜電視線路、無線通信信道、因特網(wǎng)等)來傳送至用戶或系統(tǒng)(這些被視為是與經(jīng)由可運輸存儲介質提供這樣的軟件相同的或可互換的)。
本發(fā)明可被實施在任何類型的無線通信系統(tǒng)中，這些無線通信系統(tǒng)例如包括諸如經(jīng)由局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)而實現(xiàn)的那些系統(tǒng)之類的用在無線計算機系統(tǒng)中的系統(tǒng)，基于因特網(wǎng)、電纜和衛(wèi)星的通信系統(tǒng)(諸如因特網(wǎng)、數(shù) 據(jù)、視頻和話音通信系統(tǒng))，無線電話系統(tǒng)(包括蜂窩電話系統(tǒng)、IP電話
(VoIP)系統(tǒng)、基于家庭的無線電話系統(tǒng)等)?，F(xiàn)在參考圖10A-圖IOH，示出了可實施本發(fā)明的各種示例設備。
例如，參考圖IOA，硬盤驅動器600可使用上述波束形成技術，并且上述波束形成技術可通過信號處理和/或控制電路而實現(xiàn)，這些電路在圖 10A中被一般地標識為602。在一些實現(xiàn)方式中，信號處理和/或控制電路 602以及/或者HDD 600中的其他電路(未示出)可處理數(shù)據(jù)、執(zhí)行編碼和 /或加密、執(zhí)行計算以及/或者格式化輸出至磁存儲介質606的數(shù)據(jù)和/或從磁存儲介質606接收的數(shù)據(jù)。
HDD 600可經(jīng)由一個或多個有線或無線通信鏈路608與主機設備(未示出)通信，該主機設備例如是計算機、諸如個人數(shù)字助理、蜂窩電話、媒體或MP3播放器等之類的移動計算設備以及/或者其他設備。HDD 600 可被連接至存儲器609，例如隨機存取存儲器(RAM)、諸如閃存之類的低等待時間的非易失性存儲器、只讀存儲器(ROM)以及/或者其他合適的電子數(shù)據(jù)存儲裝置。
現(xiàn)在參考圖IOB，數(shù)字通用光盤(DVD)驅動器610可使用上述波束形成技術。波束形成技術可通過任一或兩個信號處理和/或控制電路而實現(xiàn)，這些電路在圖10B中被一般地標識為DVD驅動器610的612以及/或者大容量數(shù)據(jù)存儲裝置618。信號處理和/或控制電路612以及/或者DVD 610中的其他電路(未示出)可處理數(shù)據(jù)、執(zhí)行編碼和/或加密、執(zhí)行計算以及/或者格式化從光存儲介質616讀出的數(shù)據(jù)和/或寫入光存儲介質616 的數(shù)據(jù)。在一些實現(xiàn)方式中，信號處理和/或控制電路612以及/或者DVD 610中的其他電路(未示出)還可執(zhí)行其他功能，諸如編碼和/或解碼和/或與DVD驅動器相關聯(lián)的任何其他信號處理功能。
DVD驅動器610可經(jīng)由一個或多個有線或無線通信鏈路617與諸如計算機、電視或其他設備之類的輸出設備(未示出)通信。DVD610可與以非易失性方式存儲數(shù)據(jù)的大容量數(shù)據(jù)存儲裝置618通信。大容量數(shù)據(jù)存儲裝置618可包括如圖IOA所示的硬盤驅動器(HDD) 。 HDD可以是包括一個或多個具有小于約1.8'，的直徑的盤的小型HDD。 DVD 610可被連接至存儲器619，例如RAM、 ROM、諸如閃存之類的低等待時間的非易失性存儲器以及/或者其他合適的電子數(shù)據(jù)存儲裝置。
參考圖IOC，高清晰度電視(HDTV) 620可使用上述波束形成技術。 HDTV 620包括在圖10C中被一般地標識為622的信號處理和/或控制電路、WLAN接口 629以及大容量數(shù)據(jù)存儲裝置627。例如，波束形成技術可用在WLAN接口 629或信號處理電路和/或控制電路622中。HDTV 620 接收有線或無線格式的HDTV輸入信號，并且生成用于顯示器626的 HDTV輸出信號。在一些實現(xiàn)方式中，信號處理電路和/或控制電路622以及/或者HDTV 620的其他電路(未示出)可處理數(shù)據(jù)、執(zhí)行編碼和/或加密、執(zhí)行計算、格式化數(shù)據(jù)并且/或者執(zhí)行可能需要的任何其他類型的 HDTV處理。
HDTV 620可與諸如光和/或磁存儲設備之類的以非易失性方式存儲數(shù) 據(jù)的大容量數(shù)據(jù)存儲裝置627通信。大容量數(shù)據(jù)存儲裝置627可包括一個或多個硬盤驅動器(HDD)以及/或者一個或多個數(shù)字通用光盤 (DVD)。至少一個HDD可具有圖10A所示的配置并且/或者至少一個 DVD可具有圖IOB所示的配置。一個或多個HDD可以是包括一個或多個具有小于約1.8"的直徑的盤的小型HDD。 HDTV 620可被連接至存儲器 628，例如RAM、 ROM、諸如閃存之類的低等待時間的非易失性存儲器以及/或者其他合適的電子數(shù)據(jù)存儲裝置。HDTV 620還可支持經(jīng)由WLAN 網(wǎng)絡接口 629與WLAN連接。
現(xiàn)在參考圖10D，車輛630的控制系統(tǒng)可使用上述波束形成技術。在一些實現(xiàn)方式中，波束形成技術可由動力總成(powertrain)控制系統(tǒng)632 實現(xiàn)，動力總成控制系統(tǒng)632接收來自諸如溫度傳感器、壓力傳感器、旋轉傳感器、氣流傳感器和/或任何其他合適的傳感器之類的一個或多個傳感器的輸入，并且/或者生成一個或多個輸出控制信號，諸如發(fā)動機操作參數(shù)、變速器操作參數(shù)和/或其他控制信號。
波束形成技術還可被實現(xiàn)在車輛630的其他控制系統(tǒng)640中?？刂葡?統(tǒng)640可類似地接收來自輸入傳感器642的信號并且/或者將控制信號輸出至一個或多個輸出設備644。在一些實現(xiàn)方式中，控制系統(tǒng)640可以是防抱死制動系統(tǒng)(ABS)、導航系統(tǒng)、遠程信息處理(telematics)系統(tǒng)、車輛遠程信息處理系統(tǒng)、車道偏離系統(tǒng)、自適應巡航控制系統(tǒng)、諸如立體聲、DVD、光盤之類的車輛娛樂系統(tǒng)等的一部分。還可預期其他實現(xiàn)方式。
動力總成控制系統(tǒng)632可與以非易失性方式存儲數(shù)據(jù)的大容量數(shù)據(jù)存儲裝置646通信。大容量數(shù)據(jù)存儲裝置646可包括光和/或磁存儲設備，例如硬盤驅動器HDD和/或DVD。至少一個HDD可具有圖10A所示的配置并且/或者至少一個DVD可具有圖10B所示的配置。一個或多個HDD可以是包括一個或多個具有小于約1.8"的直徑的盤的小型HDD。動力總成控制系統(tǒng)632可被連接至存儲器647，例如RAM、 ROM、諸如閃存之類的低等待時間的非易失性存儲器以及/或者其他合適的電子數(shù)據(jù)存儲裝置。動力總成控制系統(tǒng)632還可支持經(jīng)由WLAN網(wǎng)絡接口 648與WLAN連接。上述方法、系統(tǒng)、技術等還可被實現(xiàn)在WLAN接口 648中。例如，波束形成可被實現(xiàn)在WLAN接口 648中。控制系統(tǒng)640還可包括大容量數(shù) 據(jù)存儲裝置、存儲器和/或WLAN接口 (均未示出)。
現(xiàn)在參考圖IOE，可包括天線651的移動電話650 (例如，蜂窩電話)可使用上述波束形成技術。電話650包括在圖IOE中被一般地標識為 652的信號處理和/或控制電路、WLAN接口 668以及大容量數(shù)據(jù)存儲裝置664。例如，波束形成技術可被實現(xiàn)在信號處理和/或控制電路652以及/或者WLAN接口 668中。在一些實現(xiàn)方式中，電話650包括麥克風656、諸如揚聲器和/或音頻輸出插口之類的音頻輸出658、顯示器660以及/或者諸如鍵盤、點擊設備、話音致動和/或其他輸入設備之類的輸入設備662。信號處理和/或控制電路652以及/或者蜂窩電話650中的其他電路(未示出)可處理數(shù)據(jù)、執(zhí)行編碼和/或加密、執(zhí)行計算、格式化數(shù)據(jù)并且/或者執(zhí)行其他蜂窩電話功能。
電話650可與諸如光和/或磁存儲設備之類的以非易失性方式存儲數(shù)據(jù) 的大容量數(shù)據(jù)存儲裝置664 (例如硬盤驅動器HDD和/或DVD)通信。至少一個HDD可具有圖10A所示的配置并且/或者至少一個DVD可具有圖 10B所示的配置。至少一個HDD可以是包括一個或多個具有小于約1.8" 的直徑的盤的小型HDD。電話650可被連接至存儲器666，例如RAM、 ROM、諸如閃存之類的低等待時間的非易失性存儲器以及/或者其他合適的電子數(shù)據(jù)存儲裝置。電話650還可支持經(jīng)由WLAN網(wǎng)絡接口 668與 WLAN連接。
現(xiàn)在參考圖IOF，機頂盒680可使用上述波束形成技術。機頂盒680 包括在圖10F中被一般地標識為684的信號處理和/或控制電路、WLAN 接口 696以及大容量數(shù)據(jù)存儲裝置690。例如，波束形成技術可被實現(xiàn)在信號處理和/或控制電路684以及/或者WLAN接口 696中。機頂盒680接收來自諸如寬帶源之類的源的信號，并且輸出適用于諸如電視和/或監(jiān)視器和/或其他視頻和/或音頻輸出設備之類的顯示器688的標準和/或高清晰度音頻/視頻信號。信號處理和/或控制電路684以及/或者機頂盒680的其他電路(未示出)可處理數(shù)據(jù)、執(zhí)行編碼和/或加密、執(zhí)行計算、格式化數(shù)據(jù) 并且/或者執(zhí)行任何其他機頂盒功能。
機頂盒680可與以非易失性方式存儲數(shù)據(jù)的大容量數(shù)據(jù)存儲裝置690 通信。大容量數(shù)據(jù)存儲裝置690可包括光和/或磁存儲設備，例如硬盤驅動器HDD和/或DVD。至少一個HDD可具有圖10A所示的配置并且/或者至少一個DVD可具有圖IOB所示的配置。至少一個HDD可以是包括一個或多個具有小于約1.8"的直徑的盤的小型HDD。機頂盒680可被連接至存儲器694，例如RAM、 ROM、諸如閃存之類的低等待時間的非易失性存儲器以及/或者其他合適的電子數(shù)據(jù)存儲裝置。機頂盒680還可支持經(jīng)由 WLAN網(wǎng)絡接口 696與WLAN連接。
現(xiàn)在參考圖IOG，媒體播放器700可使用上述波束形成技術。媒體播放器700可包括在圖10G中被一般地標識為704的信號處理和/或控制電路、WLAN接口 716以及大容量數(shù)據(jù)存儲設備710。例如，波束形成技術可被實現(xiàn)在信號處理和/或控制電路704以及/或者WLAN接口 716中。在一些實現(xiàn)方式中，媒體播放器700包括顯示器707以及/或者諸如鍵盤、觸摸板等之類的用戶輸入708。在一些實現(xiàn)方式中，媒體播放器700可使用圖形用戶界面(GUI)，圖形用戶界面(GUI) —般經(jīng)由顯示器707禾口/或用戶輸入708使用選單、下拉選單、圖標和/或點擊界面。媒體播放器700 還包括諸如揚聲器和/或音頻輸出插口之類的音頻輸出709。信號處理和/或控制電路704以及/或者媒體播放器700的其他電路(未示出)可處理數(shù) 據(jù)、執(zhí)行編碼和/或加密、執(zhí)行計算、格式化數(shù)據(jù)并且/或者執(zhí)行任何其他媒體播放器功能。
媒體播放器700可與以非易失性方式存儲諸如壓縮的音頻和/或視頻內容之類的數(shù)據(jù)的大容量數(shù)據(jù)存儲裝置710通信。在一些實現(xiàn)方式中，壓縮的音頻文件包括符合MP3格式或其他合適的壓縮音頻和/或視頻格式的文件。大容量數(shù)據(jù)存儲裝置可包括光和/或磁存儲設備，例如硬盤驅動器 HDD和/或DVD。至少一個HDD可具有圖10A所示的配置并且/或者至少一個DVD可具有圖IOB所示的配置。至少一個HDD可以是包括一個或多個具有小于約1.8"的直徑的盤的小型HDD。媒體播放器700可被連接至存儲器714，例如RAM、 ROM、諸如閃存之類的低等待時間的非易失性存儲器以及/或者其他合適的電子數(shù)據(jù)存儲裝置。媒體播放器700還可支持經(jīng)由WLAN網(wǎng)絡接口 716與WLAN連接。還可預期除上述那些實現(xiàn)方式以外的其他實現(xiàn)方式。
參考圖IOH， IP電話(VoIP)電話750可使用上述波束形成技術。 VoIP電話750可包括天線754、信號處理和/或控制電路758、無線接口 762以及大容量數(shù)據(jù)存儲設備766。例如，波束形成技術可被實現(xiàn)在信號處理和/或控制電路758以及/或者無線接口 762中。在一些實現(xiàn)方式中， VoIP電話750部分地包括麥克風770、諸如揚聲器和/或音頻輸出插口之類的音頻輸出774、顯示監(jiān)視器778、諸如鍵盤、點擊設備、話音致動和/或其他輸入設備之類的輸入設備782以及無線保真(Wi-Fi)通信模塊762。信號處理和/或控制電路758以及/或者VoIP電話750中的其他電路(未示出)可處理數(shù)據(jù)、執(zhí)行編碼和/或加密、執(zhí)行計算、格式化數(shù)據(jù)并且/或者執(zhí)行其他VoIP電話功能。
VoIP電話750可與諸如光和/或磁存儲設備之類的以非易失性方式存儲數(shù)據(jù)的大容量數(shù)據(jù)存儲裝置766 (例如硬盤驅動器HDD和/或DVD)通信。至少一個HDD可具有圖10A所示的配置并且/或者至少一個DVD可具有圖10B所示的配置。HDD可以是包括一個或多個具有小于約1.8"的直徑的盤的小型HDD。 VoIP電話750可被連接至存儲器786，存儲器786 可以是RAM、 ROM、諸如閃存之類的低等待時間的非易失性存儲器以及/ 或者其他合適的電子數(shù)據(jù)存儲裝置。VoIP電話750被配置為經(jīng)由Wi-Fi通信模塊762建立與VoIP網(wǎng)絡(未示出)的通信鏈路。
此外，雖然已參考具體示例描述了本發(fā)明，但是這些具體示例希望僅是例示性的，而不是對本發(fā)明的限制，本領域的普通技術人員將會清楚，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可對所公開的實施例進行改變、增加和/或刪除。
權利要求
1.一種具有第一收發(fā)器設備和第二收發(fā)器設備的通信系統(tǒng)內的波束形成的方法，所述第一收發(fā)器設備具有第一多個天線，所述第二收發(fā)器設備具有第二多個天線，所述方法包括確定對反向信道的部分維度的描述，其中信號經(jīng)由所述反向信道從所述第二收發(fā)器設備行進至所述第一收發(fā)器設備；從對所述反向信道的部分維度的描述以及對正向信道的描述來開發(fā)校正矩陣，信號經(jīng)由所述正向信道從所述第一收發(fā)器設備行進至所述第二收發(fā)器設備；使用所述校正矩陣來處理將經(jīng)由所述正向信道發(fā)送的信號；以及使用調向矩陣來執(zhí)行所述正向信道中的波束形成。
2. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其中確定對所述反向信道的部分維度的描述包括在無需確定對所述反向信道的全部維度的描述的情況下確定對所述反向信道的部分維度的描述。
3. 根據(jù)權利要求1所述的方法，還包括經(jīng)由所述正向信道發(fā)送指示了對非探測分組的請求的信號；接收響應于指示了對所述非探測分組的請求的信號的所述非探測分組，其中所述非探測分組包括用于所述非探測分組的傳輸?shù)牟糠志S度的訓練信息，但是不包括針對所述反向信道的所有可用空間維度的訓練信息；并且其中確定對所述反向信道的部分維度的描述包括基于所述非探測分組的接收來確定對所述反向信道的部分維度的描述。
4. 根據(jù)權利要求3所述的方法，還包括從所述第二收發(fā)器設備接收對所述正向信道的描述。
5. 根據(jù)權利要求4所述的方法，其中接收對所述正向信道的描述包括經(jīng)由所述非探測分組接收信道狀態(tài)信息。
6. 根據(jù)權利要求4所述的方法，其中接收對所述正向信道的描述包括經(jīng)由與所述非探測分組分離的另一分組接收信道狀態(tài)信息。
7. 根據(jù)權利要求1所述的方法，還包括經(jīng)由所述正向信道發(fā)送第一分組，所述第一分組包括指示校準發(fā)起請求的信號或者指示確認請求的信號中的至少一個，其中所述第一分組包括用于所述第一分組的傳輸?shù)牟糠志S度的訓練信息，但是不包括針對所述正向信道的所有可用空間維度的訓練信息；接收響應于所述第一分組的信號；并且其中確定對所述反向信道的部分維度的描述包括基于信號的接收來確定對所述反向信道的部分維度的描述。
8. 根據(jù)權利要求7所述的方法，還包括經(jīng)由所述正向信道發(fā)送第二分組，所述第二分組包括針對所述正向信道的所有可用空間維度的訓練信息；以及從所述第二收發(fā)器設備接收對所述正向信道的描述。
9. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其中確定對所述反向信道的部分維度的描述包括確定與對所述反向信道的全部維度的描述相對應的矩陣的列的子集。
10. 根據(jù)權利要求9所述的方法，其中開發(fā)所述校正矩陣包括針對與對所述反向信道的全部維度的描述相對應的矩陣的列的子集中的每一列確定各個校正矩陣估計；以及利用所述各個校正矩陣估計來生成所述校正矩陣。
11. 根據(jù)權利要求9所述的方法，其中開發(fā)所述校正矩陣包括計算與對所述反向信道的全部維度的描述相對應的矩陣的列的子集所對應于的第一奇異值分解；確定與對所述正向信道的描述相對應的矩陣的行的子集；計算與對所述正向信道的描述相對應的矩陣的行的子集所對應于的第二奇異值分解；以及基于所述第一奇異值分解和所述第二奇異值分解來生成所述校正矩陣。
12. 根據(jù)權利要求11所述的方法，其中生成所述校正矩陣包括正規(guī)化所述校正矩陣的對角以使得所述校正矩陣與相移相對應。
13. 根據(jù)權利要求9所述的方法，其中開發(fā)所述校正矩陣包括計算與對所述反向信道的全部維度的描述相對應的矩陣的列的子集所對應于的第一右奇異矩陣；確定與對所述正向信道的描述相對應的矩陣的行的子集；計算與對所述正向信道的描述相對應的矩陣的行的子集所對應于的第二右奇異矩陣；以及基于所述第一右奇異矩陣和所述第二右奇異矩陣來生成所述校正矩陣。
14. 根據(jù)權利要求13所述的方法，其中計算所述第一右奇異矩陣包括使用奇異值分解；并且其中計算所述第二右奇異矩陣包括使用奇異值分解。
15. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其中使用所述校正矩陣包括對將經(jīng) 由所述正向信道在基帶處發(fā)送的信號左乘所述校正矩陣。
16. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其中使用所述校正矩陣包括對所述調向矩陣左乘所述校正矩陣。
17. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其中使用所述校正矩陣包括利用所述校正矩陣來校準對所述反向信道的測量描述；所述方法還包括基于對所述反向信道的經(jīng)校準的測量描述來生成所述調向矩陣。
18. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述第一收發(fā)器設備能夠經(jīng)由多個載波發(fā)送，并且所述第二收發(fā)器設備能夠經(jīng)由所述多個載波接收；其中所述方法還包括針對所述多個載波中的每個載波確定對各個反向信道的各個部分的描述；針對所述多個載波中的每個載波確定對各個正向信道的各個描述；針對所述多個載波中的每個載波開發(fā)各個校正矩陣；針對所述多個載波中的每個載波使用所述各個校正矩陣來處理將被發(fā) 送的各個信號；以及針對所述多個載波中的每個載波使用各個調向矩陣來執(zhí)行波束形成。
19. 根據(jù)權利要求18所述的方法，其中所述第一收發(fā)器設備是正交頻分復用(OFDM)收發(fā)器；其中所述第二收發(fā)器設備是OFDM接收器；并且其中所述多個載波是多個OFDM子載波。
20. 根據(jù)權利要求1所述的方法，還包括基于所述校正矩陣生成額外的校正矩陣；以及利用所述額外的校正矩陣來處理經(jīng)由所述反向信道接收的信號。
21. 根據(jù)權利要求20所述的方法，其中生成所述額外的校正矩陣包括對所述校正矩陣求逆。
22. —種用于向一個或多個其他通信設備發(fā)送信號的無線收發(fā)器，所述無線收發(fā)器包括多重數(shù)的天線；耦合至所述多重數(shù)的天線的波束形成網(wǎng)絡；耦合至所述波束形成網(wǎng)絡的控制器，所述控制器用于利用調向矩陣控制所述波束形成網(wǎng)絡，并且用于使用校正矩陣來處理將經(jīng)由正向信道發(fā)送的信號；以及校正矩陣計算單元，所述校正矩陣計算單元獲得對所述正向信道的描述，獲得對反向信道的部分維度的描述，并且從對所述正向信道的描述以及對所述反向信道的部分維度的描述來開發(fā)所述校正矩陣；以及調向矩陣計算單元，所述調向矩陣計算單元適用于開發(fā)所述調向矩陣。
23. 根據(jù)權利要求22所述的無線收發(fā)器，其中所述校正矩陣計算單元在無需確定對所述反向信道的全部維度的描述的情況下開發(fā)所述校正矩陣。
24. 根據(jù)權利要求22所述的無線收發(fā)器，其中所述控制器被配置為使得所述無線收發(fā)器經(jīng)由所述正向信道發(fā)送指示了對非探測分組的請求的信號；其中對所述反向信道的部分的描述是基于響應于指示了對所述非探測分組的請求的所發(fā)送的信號而被接收的所述非探測分組的接收來確定的，其中所述非探測分組包括用于所述非探測分組的傳輸?shù)牟糠志S度的訓練信息，但是不包括針對所述反向信道的所有可用空間維度的訓練信息。
25. 根據(jù)權利要求24所述的無線收發(fā)器，其中對所述正向信道的描述是經(jīng)由所述反向信道接收的。
26. 根據(jù)權利要求25所述的無線收發(fā)器，其中所述控制器被配置為從所述非探測分組獲得對所述正向信道的描述。
27. 根據(jù)權利要求25所述的無線收發(fā)器，其中所述控制器被配置為從與所述非探測分組分離的另一分組獲得對所述正向信道的描述。
28. 根據(jù)權利要求22所述的無線收發(fā)器，其中所述控制器被配置為使得所述無線收發(fā)器經(jīng)由所述正向信道發(fā)送第一分組，所述第一分組包括指示校準發(fā)起請求的信號或者指示確認請求的信號中的至少一個，其中所述第一分組包括用于所述第一分組的傳輸?shù)牟糠志S度的訓練信息，但是不包括針對所述正向信道的所有可用空間維度的訓練信息；其中對所述反向信道的部分維度的描述是基于響應于所述第一分組而經(jīng)由所述反向信道發(fā)送的信號的接收來確定的。
29. 根據(jù)權利要求28所述的無線收發(fā)器，其中所述控制器被配置為使得所述無線收發(fā)器經(jīng)由所述正向信道發(fā)送第二分組，所述第二分組包括針對所述正向信道的所有可用空間維度的訓練信息；并且其中對所述正向信道的描述是經(jīng)由所述反向信道接收的。
30. 根據(jù)權利要求22所述的無線收發(fā)器，其中所述校正矩陣計算單元被配置為獲得與對所述反向信道的全部維度的描述相對應的矩陣的列的子集。
31. 根據(jù)權利要求30所述的無線收發(fā)器，其中所述校正矩陣計算單元被配置為針對與對所述反向信道的全部維度的描述相對應的矩陣的列的子集中的每一列確定各個校正矩陣估計，并且利用所述各個校正矩陣估計來生成所述校正矩陣。
32. 根據(jù)權利要求30所述的無線收發(fā)器，其中所述校正矩陣計算單元被配置為計算與對所述反向信道的全部維度的描述相對應的矩陣的列的子集所對應于的第一奇異值分解，確定與對所述正向信道的描述相對應的矩陣的行的子集，計算與對所述正向信道的描述相對應的矩陣的行的子集所對應于的第二奇異值分解，并且基于所述第一奇異值分解和所述第二奇異值分解來生成所述校正矩陣。
33. 根據(jù)權利要求32所述的無線收發(fā)器，其中所述校正矩陣計算單元被配置為正規(guī)化所述校正矩陣的對角以使得所述校正矩陣與相移相對應。
34. 根據(jù)權利要求30所述的無線收發(fā)器，其中所述校正矩陣計算單元被配置為計算與對所述反向信道的全部維度的描述相對應的矩陣的列的子集所對應于的第一右奇異矩陣，確定與對所述正向信道的描述相對應的矩陣的行的子集，計算與對所述正向信道的描述相對應的矩陣的行的子集所對應于的第二右奇異矩陣，并且基于所述第一右奇異矩陣和所述第二右奇異矩陣來生成所述校正矩陣。
35. 根據(jù)權利要求34所述的無線收發(fā)器，其中所述校正矩陣計算單元被配置為利用奇異值分解來計算所述第一右奇異矩陣，并且利用奇異值分解來計算所述第二右奇異矩陣。
36. 根據(jù)權利要求22所述的無線收發(fā)器，還包括時空映射單元，所述時空映射單元對將在基帶處被發(fā)送的信號左乘所述校正矩陣。
37. 根據(jù)權利要求22所述的無線收發(fā)器，其中所述校正矩陣計算單元或者所述調向矩陣計算單元中的一個對所述調向矩陣左乘所述校正矩陣。
38. 根據(jù)權利要求37所述的無線收發(fā)器，其中所述調向矩陣是通過對所述調向矩陣左乘所述校正矩陣來修改的。
39. 根據(jù)權利要求22所述的無線收發(fā)器，其中所述校正矩陣計算單元或者信道檢測單元中的一個基于所述校正矩陣來修改對所述反向信道的測量描述；并且其中所述調向矩陣計算單元基于對所述反向信道的經(jīng)修改的測量描述來生成所述調向矩陣。
40. 根據(jù)權利要求22所述的無線收發(fā)器，其中所述無線收發(fā)器能夠經(jīng) 由多個載波發(fā)送。
41. 根據(jù)權利要求40所述的無線收發(fā)器，其中所述無線收發(fā)器包括正交頻分復用(OFDM)發(fā)送器，并且其中所述多個載波是多個OFDM子載波。
42. —種具有第一收發(fā)器和第二收發(fā)器的通信系統(tǒng)內的波束形成的方法，所述第一收發(fā)器具有第一多個天線，所述第二收發(fā)器具有第二多個天線，所述方法包括經(jīng)由正向信道發(fā)送校準發(fā)起分組，所述校準發(fā)起分組包括指示對確認分組的請求的信號，其中信號經(jīng)由所述正向信道從所述第一收發(fā)器行進至所述第二收發(fā)器；經(jīng)由反向信道接收響應于指示對所述確認分組的請求的信號的確認分組，其中信號經(jīng)由所述反向信道從所述第二收發(fā)器行進至所述第一收發(fā) 器；以及基于所述確認分組的接收來確定對所述反向信道的部分維度的描述；基于對所述反向信道的部分維度的描述以及對所述正向信道的描述來開發(fā)校正矩陣；使用所述校正矩陣來處理將經(jīng)由所述正向信道發(fā)送的信號；以及使用調向矩陣來執(zhí)行所述正向信道中的波束形成。
43. 根據(jù)權利要求42所述的方法，其中所述確認分組是非探測分組，所述非探測分組包括用于所述確認分組的傳輸?shù)目臻g維度的訓練信息，但是不包括針對所述正向信道的所有可用空間維度的訓練信息。
44. 根據(jù)權利要求42所述的方法，其中所述校準發(fā)起分組是非探測分組，所述非探測分組包括用于所述校準發(fā)起分組的傳輸?shù)目臻g維度的訓練信息，但是不包括針對所述正向信道的所有可用空間維度的訓練信息；并且其中所述方法還包括經(jīng)由所述正向信道發(fā)送探測分組，所述探測分組包括針對所述正向信道的所有可用空間維度的訓練信息。
45. —種用于向一個或多個其他通信設備發(fā)送信號的無線收發(fā)器，所述無線收發(fā)器包括多重數(shù)的天線；耦合至所述多重數(shù)的天線的波束形成網(wǎng)絡；耦合至所述波束形成網(wǎng)絡的控制器，所述控制器用于利用調向矩陣控制所述波束形成網(wǎng)絡，用于使用校正矩陣來處理將經(jīng)由正向信道發(fā)送的信號，并且用于使得所述收發(fā)器經(jīng)由所述正向信道發(fā)送校準發(fā)起分組，所述校準發(fā)起分組包括指示對確認分組的請求的信號；校正矩陣計算單元，所述校正矩陣計算單元經(jīng)由反向信道獲得對正向信道的描述，基于經(jīng)由所述反向信道的確認分組的接收來確定對所述反向信道的部分維度的描述，并且從對所述正向信道的描述以及對所述反向信道的部分維度的描述來開發(fā)所述校正矩陣；以及調向矩陣計算單元，所述調向矩陣計算單元適用于開發(fā)所述調向矩陣。
46. 根據(jù)權利要求45所述的無線收發(fā)器，其中所述確認分組是非探測分組，所述非探測分組包括用于所述確認分組的傳輸?shù)目臻g維度的訓練信息，但是不包括針對所述正向信道的所有可用空間維度的訓練信息。
47. 根據(jù)權利要求45所述的無線收發(fā)器，其中所述校準發(fā)起分組是非探測分組，所述非探測分組包括用于所述校準發(fā)起分組的傳輸?shù)目臻g維度的訓練信息，但是不包括針對所述正向信道的所有可用空間維度的訓練信息；并且其中所述控制器被配置為使得所述無線收發(fā)器經(jīng)由所述正向信道發(fā)送探測分組，所述探測分組包括針對所述正向信道的所有可用空間維度的訓練信息。
全文摘要
一種用在MIMO無線通信系統(tǒng)中的發(fā)送器波束形成技術確定對反向信道的部分的描述，而無需確定對反向信道的全部維度的描述。從對反向信道的部分的描述以及對正向信道的描述開發(fā)校正矩陣。校正矩陣用來處理將經(jīng)由正向信道發(fā)送的信號，并且調向矩陣用來執(zhí)行正向信道中的波束形成。
文檔編號H04B7/06GK101542938SQ200780034537
公開日2009年9月23日申請日期2007年9月18日優(yōu)先權日2006年9月18日
發(fā)明者可達·施拉里, 張鴻遠, 彼得·洛克, 魯希特·U·納巴申請人:馬維爾國際貿易有限公司

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