[发明专利]无线通信中的主动MIMO中继

说明书

一种无线通信系统，具有用于在网络中的接入点(AP)与多个无线电节点之间同时地中继通信的定向传输，该多个无线电节点是支持多输入多输出(MIMO)能力的第一类或者具有不同信号处理能力的第二类。利用作为已有协议的修改形式的超帧，中继服务时段(SP)控制多个同时训练和数据传输帧。AP基于从信号强度、空中时间的估计、无线电节点的类型、AoA/AoD、电源连接中选择的度量来从无线电节点选择中继设备。这允许数据在MIMO跳跃中从所述AP传输到所选择的中继设备，通过多用户(MU)MIMO跳跃从所选择的中继设备传输到目的地无线电节点(客户端)。

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技术领域

本公开的技术一般涉及无线网络通信，并且更具体地涉及在包括 802.11标准的无线通信中使用多输入多输出(MIMO)中继。

背景技术

背景讨论

近年来，无线通信变得越来越重要。这些形式的无线通信之一是毫米波(mmWave)通信，其发生在非常高的频率(30-300GHz)下，并且提供大的频谱带宽。该带宽对于高数据速率无线应用尤其有用，例如UHD(超高清)视频流传输。应该注意的是，在60GHz频段内全球有大约14GHz的未经许可的频谱。

由于几毫米的数量级的波长，可以在mmWave无线电的小区域中实现大量天线，也称为相控阵。

图1示出了用于mmWave通信的示例256元件天线阵列10，其在图中与硬币(直径0.955英寸或24.26mm)相比较地示出。

这些超高频天线阵列很小且具有高度指向性，其中利用称为波束成形的技术来利用大量天线来引导朝向期望的无线电方向的传输。

图2描绘了简单的波束成形示例30，示出了由耦合到具有天线 38a、38b、38c到38n的波束成形器的基座36的波束选择器34接收的波束选择信号32。与每个天线相关联地示出了信号强度波瓣40a、 40b、40c和40d(以夸大的角度)。然而，由于多种原因，这些布置的链路预算(链路性能的量化)很差，这些原因包括高自由空间路径损耗(FSPL)和大的O2/H₂O吸收，以及由物体引起的大衰减。

图3描绘了与工作频率相关的预期大气损耗的图。在这种高信号衰减环境中利用波束成形产生通信链路之间的更少干扰。

图4A和图4B比较了作为波束成形的结果的图4A中的窄天线图案之间的干扰的缺乏与使用如图4B所示的较宽图案产生的干扰。每个图中的上侧的三角形形状描绘了接收器天线图案，下侧的三角形形状是潜在干扰源的天线图案。

即使使用天线阵列，mmWave系统也具有较差的链路预算，这使得难以覆盖WLAN区域而没有死点，这会降低用户体验。鉴于上述情况，在mmWave系统中，接入点(AccessPoint，AP)不能可靠地与某些站(Station，STA)直接通信。

图5示出了通过中继在节点A和节点B之间进行通信的多跳中继配置。利用无线中继是一种旨在尝试克服mmWave频率下的不良链路预算的技术。