[发明专利]用于执行波束跟踪处理的装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于分配具有高定向性的无线发射所需要的波束搜索时间，以执行有效的波束搜索和跟踪的方法和装置。

背景技术

在多入多出(MIMO)通信系统中，发射机站使用多个发射天线并且接收机站使用多个接收天线来用于数据通信。由天线创建的单个MIMO信道可以被分解为独立的信道。每一个独立信道是在MIMO信道的空间域中的子信道(或传输信道)，并且占用一个范围。当使用由多个天线创建的另外的范围时，MIMO系统可以展现改善的性能(例如，改善的发射能力)。

MIMO系统被划分为两种类型，即开环和闭环。在开环系统中，一般在MIMO发射机站中实现空间时间编码技术，以实现对于信道衰落的抵抗，因为MIMO发射机站不具有信道状态的先验知识。另一方面，在闭环系统中，接收机站可以向发射机站反馈信道状态信息(CSI)。然后，发射机站基于CSI来执行预处理操作，由此实现简单的接收机设计和更好的性能。这些技术被称为“波束形成技术”，其中，在向期望的接收机站的方向上提供较好的性能增益，同时抑制在其他方向上的发射功率。

当参与无线网络的无线通信站的数目增加时，诸如丢失的问题发生的概率增加。在站之间的冲突需要对于无线网络的传送率(即，吞吐量)有明显负面影响的重发。特别地，当对于音频/视频(AV)数据需要较高的服务质量(QoS)时，很重要的是，减少重发的数目以保证更大的可用带宽。

考虑到在多个家庭站之间无线地传送诸如数字视频盘(DVD)视频或高清晰度电视(HDTV)视频的高质量视频的需要在增长，需要用于恒定地发射和接收需要宽带宽的高质量视频的技术标准。

在IEEE 802.15.3c任务组中正在讨论用于在无线家庭网络中发射大量数据的技术标准。被称为“毫米波(mmWave)”的技术标准使用具有毫米波长的无线电波(具体地说，具有30GHz到300GHz的频率的无线电波)来用于大量的数据发射。这些频带已经一般被用作未许可的频带以用于有限的目的，诸如通信提供商、射电天文学或车辆碰撞撞车避免。

IEEE 802.11b或IEEE 802.11g使用2.4GHz的载波频率和大约20MHz的信道带宽。IEEE 802.11a或IEEE 802.11n使用5GHz的载波频率和大约20MHz的信道带宽。另一方面，mmWave使用60GHz的载波频率和大约0.5至2.5GHz的信道带宽。因此，mmWave的载波频率和信道带宽比IEEE 802.11系列的载波频率和信道带宽大得多。

如果如上所述使用具有毫米波长的高频信号，则可以实现Gbps的很高的传输率，并且可以将天线大小减少到低于1.5mm，由此实现包括天线的单个芯片。也可以减少在站之间的干扰，因为衰减率在空气中很高。

然而，如果使用mmWave，则难以执行信号的全方位发射，因为波束范围由于这样的高衰减率而减小。为了克服这个问题，应当锐化波束。然而，如果波束被锐化，则仅向局部区域发射波束。

mmWave也具有难以在非视线环境中执行通信的问题，因为波束范围由于高衰减率而很短，并且信号的平直度高。mmWave使用具有高增益的阵列天线来克服前一个问题，并且使用波束控制(steering)来克服后一个问题。

在传输损失高并且传输功率有限的情况下，为了保证期望的传输距离，必须使用天线技术来获得期望的天线增益。这需要一种用于建立和保持波束链路的方法。

当发射端在所有方向上发出波束并且接收端向发射端反馈用于指示在波束当中的可用波束的信息时，一般创建了波束链路。在创建了链路之后，重复波束搜索以便反映信道改变。这个过程被称为“跟踪”。信道时间用于这样的跟踪和搜索。然而，如果在给定的网络中的波束链路的数目增加，则增加执行波束搜索和跟踪所需要的时间。因此，需要提供一种用于尽可能简单和有效地执行这样的过程的方法。

发明内容

技术问题

本发明的目的提供一种波束跟踪方法，该方法最小化波束搜索和跟踪所需要的信息和硬件的数量，并且该方法自适应地调度信道时间以减少所使用的信道时间的数量。

技术方案