[发明专利]无线网络中用于波束精化的布置

说明书

技术领域

本公开涉及无线通信领域，更准确地说，涉及网络控制器和设备之 间的波束成形领域。

背景技术

在典型的无线网络中，很多设备可以进入无线控制器所服务的区域， 可以在设备和控制器之间建立通信。在现有技术系统中，需要大开销的 部件和功能来将设备连接到网络。为了便于多个可联网设备之间进行有 效率的建立，必须有效地配置和管理通信。因此，典型的无线网络具有 诸如接入点、微微网控制器(PNC)或者配置和管理网络通信的站点等通信 协调器或者控制器。设备与控制器连接之后，设备可以通过控制器访问 其它网络，例如因特网。通常可以将PNC定义为与一个或者多个设备(例 如个人计算机(PC)或者个人数字助理(PDA))共享物理信道的控制器，在 此PNC和设备之间的通信形成网络。

联邦通信委员会(FCC)限制网络设备能发射(transmit)或者发射出 (emit)的功率量。由于网络数量、拥塞的空中通道、容纳更多设备的需求 和低功率需求，一直在开发新的无线网络标准。此外，众所周知，以60 GHz发射的系统的路径损耗非常高。互补型金属氧化物半导体(CMOS) 由于其低成本和低电压需求而普遍用于制造网络元件，并且CMOS类功 率放大器在此类频率下效率不高。通常，大多数低功率60千兆赫(GHz) 通信系统需要定向波束成形的系统来实现可接受的信噪比(SNR)，并由此 实现可接受的通信性能。

因此，已经有许多工作在进行以开发采用经由毫米波的定向通信的 60GHz范围的低功率网络通信。全向发射或通信不同于定向发射，这是 因为全向发射通常具有提供辐射点源的单个天线。点源具有除非被物体 阻挡、否则信号能量以球形方式均匀传播的辐射图。相反，定向通信可 以朝向目标聚集信号或者操纵信号，并且接收器可以朝向源聚集其灵敏 度或者操纵其灵敏度。为了准确地沿适当的方向操纵、发射以及接收波 束，可以在控制器和设备之间执行波束成形过程或者训练过程。为了实 现定向通信，多种不同定向发射方法均可采用。一种此类方法利用扇区 天线方法，其在多个预定的波束之间切换信号。这种方法可以利用相控 天线阵列，其中发射和接收波束是通过改变每个天线单元的输入和输出 信号的相位而形成的。另一种方法将发射功率分散到多个功率放大器， 并根据功率放大器的增益，可以适应性地操纵波束。

波束成形对于新的、现有技术的高频率低功率网络的可靠运行很重 要。可以理解的是传统全向发射/通信拓扑不能够在超过几米的距离提供 可靠的低功率、高数据速率通信。通常，定向天线或者天线阵列可以提 供比全向天线高得多的增益(几十分贝)。当发射器准确地朝期望的接收器 的方向聚集信号能量，并且接收器朝发射源的方向聚集其接收灵敏度时， 可以减少来自于其它方向的干扰，并且波束成形的系统将对其它系统产 生较少的干扰。

由于设备之间信号强度被增加以及来自于从接收器较不敏感方向发 射的设备的干扰被降低，定向发射系统可以提供比全向系统改进的性能。 更高数据速率(约为每秒几千兆赫)在定向发射模式中是可能的，这是因为 定向链路受益于更高的天线增益。然而，这些定向系统通常比传统全向 发射系统更复杂、更慢建立且更昂贵。在关联和波束校准过程之后，可 以在设备、控制器和例如因特网等其它网络之间进行有效的数据交换。

可以理解例如办公室、办公室大楼、机场等很多网络环境随着很多 设备进入网络、退出网络和相对于网络控制器的移动而在网络频率上变 得拥塞。在传统系统中建立定向通信以及跟踪设备的移动对于每个设备 均需要相对较长且低效率的关联时间和建立时间。各个网络用户数量的 这样持续增加，建立复杂性和开销的增加一直产生严重的问题。

发明内容

本发明的第一方面在于一种波束成形方法，包括：确定最大比合并 (MRC)向量的至少一部分；确定第一最大比发射(MRT)向量的至少一部 分；基于所述第一MRT向量发射探测向量(sounding vector)；利用所 述MRC向量接收所述探测向量；确定所接收的探测向量的参数；将所 述参数发回到源；基于所述参数和所述第一MRT向量执行定向发射；以 及当满足预定条件时终止所述波束成形方法。