[发明专利]波束形成系统及方法

说明书

发明人：马克·韦伯斯特

黛尼兹·瑞德

丹·希拉

相关申请的交叉参考

本申请要求2005年4月25日提交的具有序列号60/674,838的共同待审未决的美国临时申请的优先权，其在这里通过引用被全部并入。

技术领域

本公开一般涉及数字通信，更具体地涉及用于自动收敛多输入多输出(MIMO)波束形成(beamforming)的方法和系统。

背景技术

通信网络以各种形式出现。显著的网络包括有线的和无线的。尤其地，有线网络包括局域网(LAN)、数字用户线路(DSL)网络和电缆(cable)网络。尤其地，无线网络包括蜂窝电话网络、传统的地面移动无线电网络和卫星传输网络。这些无线网络一般表现为广域网的特征。较最近地，提出了无线局域网和无线家用网络，并提出标准如蓝牙(Bluetooth)和IEEE802.1以控制这样的局部化网络的无线装置的发展。

无线局域网(WLAN)一般使用红外(IR)或射频(RF)通信信道来在便携式或移动计算机终端和静止的接入点或基站之间进行通信。这些接入点被有线或无线通信信道依次连接到网络基础设施，网络基础设施将接入点的组连接在一起，以形成可选地包括一个或更多主机计算机系统的LAN。

无线协议，如蓝牙和IEEE 802.11，支持具有与主机计算机的各种类型通信能力的这样的便携式漫游终端的逻辑互连。逻辑互连以基础设施为基础，其中当被定位在预定范围内时，至少一些终端能够与至少两个接入点通信，每个终端通常与单个接入点联系并与其进行通信。基于网络的总的空间布局、响应时间和负载要求，设计了不同的联网方案和通信协议以便更有效地调节通信。

IEEE标准802.11(“802.11”)在“无线LAN媒体接入控制(MAC)和物理层(PHY)规范”中被陈述，并可从Piscataway，N.J.的IEEE标准部门得到。IEEE 802.11允许以1Mbp、2Mbp以及更高数据率的IR或RF通信、类似于载波侦听多路接入/冲突避免(CSMA/CA)的媒体接入技术、对电池操作的移动站的功率节省模式、全蜂窝网络中的无缝漫游、高吞吐量操作、设计成消除“盲点”的各种天线系统、以及现有网络基础设施的简单接口。

802.11a标准在5GHz的频带中定义6、12、18、24、36和54Mbps的数据率。对较高数据率的要求可导致对可按较高速率彼此通信但是在同一WLAN环境或区域中共存而相互没有明显的干涉或中断的设备的需要，不管较高数据率设备是否可与802.11a设备通信。可进一步期望能够例如以任何标准802.11a速率与802.11a设备通信的高数据率设备。

设计无线传输系统中的一个难题涉及使用天线阵列来发射波束形成。波束形成(beamforming)是将信号以它们在接收器上合并从而产生较强信号的方式向着接收器聚集。如果信号离开多个天线被发射，并向着指定接收器聚集而不是以全向方式发射，则发射的复合相位和幅度确定波束形成的效率。调节发射天线之间的相位和幅度关系以在预期的接收器聚集此能量。调节波束形成发射器的一种方法是在无线电设备上合并附加的电路。该电路用于计算并共享由接收器观察到的情况。发射器然后执行复数的计算以调节波束形成的天线阵列。然而，这种解决方案可能很昂贵。

增加有效的信号强度和/或接收器灵敏度实现了更有效的通信。所增加的信号强度可使服务提供商能够更有效地使用其装置。消费者也可实现成本节约。

发明内容

本公开的实施例提供了用于波束形成的系统和方法。

本公开的一个实施例可被认为提供用于自动收敛(autoconvergence)波束形成的方法。在这个方面，可通过下列步骤大致概括出这种方法的多个实施例中的一个：从至少N+1个天线接收N个数据流，其中N为大于1的整数；确定每个所接收的数据流的信号特征；以及基于接收的N个数据流的所确定的信号特征，来调节将要被发射的N个数据流的信号特征。

当研究下列附图和详细说明时，本公开的其它系统、方法、特征和优点对本领域技术人员来说将是或变成明显的。意味着所有这种其他的系统、方法、特征和优点包括在本说明书中，在本公开的范围内，并由被附随的权利要求来保护。

附图说明

参考附图可更好地理解本公开的很多方面。附图中的组件不必按比例绘制，而是着重于清楚地说明本公开的原理。而且，在附图中，相同的参考数字在全部几个视图中表示相应的部件。

图1是数据传输的开放系统互连(OSI)层状模型的结构图。