[发明专利]用于在无线通信系统中传送信号的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于在无线通信系统中传送信号的装置和方法，更具体地，涉及用于在工作于超高频带的无线通信系统中传送波束截获所需要的信号的装置和方法。

背景技术

为了满足不断增长的对数据通信量的需求，已经研发了无线通信系统来支持更高的数据速率。

迄今为止建议的第四代(4G)系统的技术发展趋势是朝向提高光谱频率以便增大数据速率。然而，简单地通过提高光谱频率难以满足急剧增长的对数据通信量的需求。

被提议来解决这个问题的技术之一是使用非常宽的频带。然而，难以在工作于5GHz或更低频率的蜂窝系统(这是无线通信系统的主要示例)中保护宽的频带。因此，必须在高于蜂窝系统的频带的频带中保护宽带频率。

随着更高的传输频率被用于无线通信，传播路径损耗增大。结果相对短的传播距离导致服务的覆盖范围减小。在这个上下文中，已经提议了波束成形作为用于减轻传播路径损耗和增加传播距离的重要技术之一。

一种波束成形，即传输波束成形，是将来自多个天线中的每一个的信号引导向一个特定的方向的方案。这样的天线的集合被称为“天线阵列”，并且所述天线阵列的天线被称为“天线单元(antenna element)”。

通常，信号的传播距离可以通过传输波束成形而增加。另外，传输波束成形可以减少与其它用户的干扰，因为信号几乎不在除了所意图的方向之外的方向上传送。

接收器也可以使用接收天线阵列执行接收波束成形。接收波束成形还可以通过集中在来自特定方向的波接收来增加从所述特定方向接收的信号的灵敏度，并且可以通过将来自其它方向的信号从所接收的信号中排除来消除干扰。

随着传输频率提高，信号波的波长减小。因此，在天线阵列中，天线可以以半波长的间隔来配置。在这种情况下，可以在相同的区域上形成具有更多天线的天线阵列。也就是说，相对于低频带中的波束成形，工作于高频带的通信系统能够通过波束成形获得较高的天线增益。因此，工作于高频带的通信系统适合于波束成形。

这是工作于高频带的通信系统使用波束成形来减轻巨大的传播路径损耗的原因。波束成形应该无差别地应用于数据和控制信号。

传统地，电气和电子工程师学会(IEEE)802.11ad中的波束成形涉及扇区级扫描(SLS)和波束优化协议(BRP)。

IEEE 802.11ad标准是基于无线局域网(WLAN)的技术，其以60GHz的超高频带提供具有10米到20米之间的半径的非常小的服务区域。尤其是为了解决超高频带中遇到的传播特性问题，IEEE 802.11ad标准推荐波束成形。

在IEEE 802.11ad中定义的SLS方案中，将执行波束成形的站(STA)在多个方向上重复地传送相同的扇区帧。然后，同等STA使用准全向天线接收每个扇区帧，并且传送关于提供最佳灵敏度的方向的反馈。STA可以从同等STA获取关于最佳方向的信息并且在所述最佳方向上执行波束成形。

在IEEE 802.11ad中定义的BRP方案中，在以SLS方案进行了波束成形之后，传输和接收波束的方向被精细调整以便增大传输波束成形增益和接收波束成形增益。

典型地，在两个STA通过SLS方案检测到最佳传输波束之后，它们使用BRP方案来检测最适于所述传输波束的接收波束。此外，传输波束方向和接收波束方向的组合被精细地调整。

尤其是工作于超高频带的通信系统(以下称为“毫米波通信系统”)会鉴于超高频带中的无线通信而采用波束成形来减轻传播路径损耗和增大传播距离。

为了通过波束成形最大化天线增益，毫米波通信系统应该能够选择最佳的传输/接收波束。例如，它可以使用如IEEE 802.11ad提议的SLS方案和BRP方案来选择最佳的传输/接收波束。

例如，和传输-接收波束组合的数目一样多的参考信号被重复地传送以便选择最佳的传输/接收波束。每个参考信号是以特定的传输/接收波束而被传送和接收，并且最佳传输-接收波束组合是通过比较所接收的信号的强度来选择的。

如果更窄的波束被用于获得更高的天线增益，则传输/接收波束的数目增大。所导致的必需的参考信号的数目的增大会增加总体系统开销并因此减小总系统容量。因此，存在对于研发这样的方法的迫切的需要：当波束成形被用于毫米波通信系统中时，最小化选择传输/接收波束所需的参考信号的系统开销。

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