专利名称：：用于多输入多输出系统的天线选择的制作方法
技术领域：
：本发明总体上涉及无线通信系统，更具体地说，涉及在多输入多输出(MIMO)无线通信系统中选择天线，具体地说，依照正EE802.11n标准来选择天线。
背景技术：
：MIMO系统拟被部署在依照未来的3G和4G标准而设计的无线通信系统中。MIMO系统支持高数据速率，并且提高了在固定带宽的无线信道中为多个用户提供高速率和低速率服务的蜂窝电话系统的容量和覆盖范围。MIMO系统还可以提高局域网(例如，依照IEEE802.11n标准设计的网络)的带宽和可靠性。在这种网络中，实际数据吞吐量至少是100200Mbit/s，这个数据吞吐量应该比802.11a或802.11g快45倍，并且有可能比802.11b快20倍。此外，802.11n还被设计成提供了优于当前网络的工作距离。802.11n标准尤其适合日益普及的无线局域网(WLAN)以及无线个人局域网(WPAN)(例如，部署在住宅、小型企业以及机场之类的公共设施之中的WiFi网络)。很多天线系统都通过使用空间复用和发射分集(diversity)而利用到了信道的空间特性。通过在无线通信系统中使用MIMO技术，可以显著提高多径环境中的容量。但是，由于每个发射天线和每个接收天线都有可能需要独立的射频(RF)链路，而所述射频链路又有可能包含了调制器和/或解调器、AD/DA转换器、上/下变频器以及功率放大器，因此，多个天线也增大了复杂度和成本。天线选择可以减少RF链路的数量，同时仍旧利用了由多个天线提供的容量和分集增加。借助天线选择，各输入/输出RF链路可以与作为最适合下变频和处理而被选择的天线相关联。天线选择取决于随频率变化的小规模衰落。另选地，混合天线选择可以包括在所有可用于处理的天线中选择多个最佳天线，在这种情况下，有多少数据流就得需要多少RF链路。对发射/接收站来说，能够确定另一个站中的可选天线和RJF链路的数量是非常有益的。常规的MIMO系统利用在从发射站向接收站发送的信令字段中的若干个比特来传送发射站上的可选天线以及RF链路的数量。例如，常规的MIMO系统可以使用信令帧中的3个比特来通知发射站具有多达8个可选的天线，并且可以使用两个附加比特来通告发射站具有多达4个RF链路。但是，信令字段内部的比特是非常稀有的资源，并且优选的是将其用于其他用途。因此，常规的MIMO系统存在着这样的问题，即，在带宽以及信令字段比特资源方面施加了过于沉重的负担。
发明内容根据本发明的一种实施方式，提供了一种无线电网络中的发射站。该发射站包括至少一个射频(RF)链路；分组生成器，其被配置成产生包括信令帧和多个训练帧的探测分组(soundingpacket);至少一个天线振子，与所述至少一个RF链路耦合，并且被配置成对包括探测分组的发射信号进行广播。该分组生成器被配置成至少部分基于天线振子的数量和RF链路的数量在探测分组中产生探测分组中的训练帧的数量和信令帧的内容。根据本发明的另一个实施方式，提供了一种用于在无线电网络中从具有多个发射天线振子和多个射频(RF)链路的发射站向接收站传送的探测分组。该探测分组包括多个训练帧，其中训练帧的数量指示发射天线振子的数量以及RF链路的数量；以及信令帧。根据本发明的另一个实施方式，提供了一种用于在无线电网络中通信的方法。该方法包括以下步骤接收步骤，其经由所述无线电网络中的信道在接收站上接收探测分组，该探测分组包括信令帧和多个训练帧；以及确定步骤，在所述接收站处基于所述探测分组中的训练帧数量以及信令帧来确定发射站的多个天线振子以及多个RF链路。根据本发明的另一个实施方式，提供了一种无线网络中的接收站。该接收站包括分组接收部，其被配置成经由无线电网络中的信道接收探测分组，该探测分组包括信令帧和多个训练帧；以及确定部，其被配置成根据探测分组中的训练帧数量以及信令帧来确定发射站的多个天线振子以及多个RF链路。根据本发明的另一个实施方式，提供了一种无线电通信系统，该无线电通信系统包括具有至少一个天线振子以及至少一个射频(RF)链路的发射站；以及被配置成经由信道从所述发射站接收探测分组的接收站，该探测分组包括指示发射站中的多个天线振子和多个RF链路的信令帧和多个训练帧。接收站还被配置成确定天线振子的数量以及RF链路的数量，以及至少部分基于所确定的发射站中的天线振子的数量和RF链路的数量来选择用于在无线电通信网络中进行通信的至少一个通信参数。根据本发明的另一个实施方式，提供了一种存储程序的计算机程序产品，当无线电网络接收机中的处理器执行该程序时，该存储的程序使处理器执行以下步骤接收步骤，在接收站上接收经由所述无线电网络中的信道来自发射站探测分组，该探测分组包括信令帧和多个训练帧；以及确定步骤，在所述接收站基于所述探测分组中的训练帧数量以及信令帧来确定发射站的多个天线振子以及多个RF链路。根据本发明的另一实施方式，提供了一种用于在MIMO无线电系统中选择天线的方法。该方法包括以下步骤经由无线电系统的信道接收来自发射站的探测分组，该探测分组包括信令帧和多个训练帧；基于探测分组中的训练帧数量以及信令帧来确定发射站中的多个天线振子以及多个射频(RF)链路；以及基于在发射站中被确定的多个天线振子以及被确定的多个RF链路来选择天线。通过结合附图来阅读下文中关于优选实施方式的详细描述，可以更好地理解本发明实施方式的特征、优点、以及技术和工业意义，其中图1是根据本发明实施方式的无线电网络的框图；图2是根据本发明实施方式的示例性接收站的框图；图3是根据本发明实施方式的示例性发射站的框图；图4A是用于两个发射天线的示例性探测分组的信号图；图4B是用于四中取二型接收天线(two-out-of-fourreceivingantenna)的示例性探测分组的信号图；图5是用于四中取二型发射天线的示例性探测分组的信号图；以及图6是根据本发明实施方式来执行天线选择的方法的流程图。具体实施方式图1例示了从天线104到天线204的探测分组300的示例性传输，其中天线104是从发射站101上的多个天线102、104和106中选出的，而天线204是从接收站201上的多个天线202、204和206中选出的。图1的示例性传输绝非限制性的，并且在发射站和接收站之一或者同时在这二者上选择的天线的数量可以例如大于一个。图2例示了接收站201的示例性组件，该接收站201包括远程参数确定部203以及传递函数确定部205。远程参数确定部203根据天线202/204/206接收到的信号内容来确定关于远程发射机(例如，发射站)的配置的参数。具体地说，远程参数确定部203被配置成确定发射站上的多个可选天线以及发射站上的多个RF链路。该远程参数确定部203是根据其自身的配置(即，多个接收站天线和RF链路、接收信号字段值以及接收到多个长训练帧)来确定这些发射站数值的。有利的是，长训练帧的数量也可以编码在信令字段中，以允许接收站在完成探测分组的接收之前确定长训练帧的数量。此外，接收站201还可以被配置成确定从发射站接收的信号的特定部分是由发射站上的特定天线发射的。另外，接收站201也可以被配置成将传递函数确定部205确定出的无线电信道的确定传递函数与特定的发射天线相关联，该发射天线被确定为传送了从发射站接收的该特定部分的信号。图3例示了发射站101的示例性组件，该示例性组件包括探测分组生成器103，探测分组生成器103用于确定将要发送给接收站的信令比特的内容以及多个长训练帧。该发射站还包括多个RF链路105和107。RF链路的输出与天线选择器108相连，该选择器则转而连接到发射天线102104。RF链路的输出连接到天线选择器108，并且该选择器进而与发射天线102104相连。图2和图3的接收和发射站绝非限制性的，并且还可以包括其他信号处理组件，这一点对本领域普通技术人员来说是显而易见的。图4A例示了由具有两个天线的发射站中的发射天线Txl和Tx2发射的示例性探测分组。该探测分组包括含有传统短训练帧(L-SIG)、传统长训练帧(L-LTF)、传统信令帧(L-SIG)、高吞吐量短训练帧(HT-STF)、高吞吐量长训练帧(HT-LTF)以及数据(HT-DATA)的多个帧。"传统，，帧指的是依照先前版本的IEEE802.il标准的帧。高吞吐量指的是依照当前正在开发的草案IEEE802.11n标准规范的帧，并且关于该标准，将包含了该规范的最新版本的题目为"PHYsubsectionTechSpec889r7"的草案文档以引用的方式合并于此，本发明的某些特征优选地并入在这份草案文档中。具体地说，本发明的实施方式包括对于HT-SIG帧中的比特的重新解释和补充，以指示天线选择探测分组，并且接收机通过使用探测分组中的HT-LTF帧的数量来确定发射站中的天线数量和RF链路数量。图4B例示了由具有四个天线以及两个RF链路的接收站上的四个接收天线接收的图4A中的示例性探测分组。这些探测分组包括含有L-STF、L-LTF、L-SIG、HT-STF、HT-LTF以及HT-DATA的多个帧。在图4B中，在天线Rxl和Rx2上同时接收例如前六个发射分段。此后，天线Rx3和Rx4接收接下来的HT-STF和HLTF帧，以及数据帧。图5例示了另一对示例性信号，该信号包括从具有四个天线以及两个RF链路的发射站发射并且在具有四个天线以及两个RF链路的接收站上接收的帧。对知道自身天线配置的接收站来说，在其确定发射站天线配置时，该接收站会检査由发射站发送的探测分组，并且确定探测分组中的HT-LTF分段的数量。具体地说，接收站可以根据信令字段的相关比特确定HT-LTF分段的数量。根据本发明的实施方式，接收站是根据所应用的配置限制以及基于下列因素来确定发射站上的天线配置的(1)包含在探测分组中的HT-LTF分段的数量以及(2)可以包含附加比特和/或被重新解释的比特的HT-SIG分段的内容。包含在探测分组中的HT-LTF分段的数量可以通过对接收到的HT-LTF分段的数量进行计数或者通过检査包括HT-LTF分段数量的HT-SIG比特字段来确定。该发射站可以在通信链路建立过程中被配置成了解将多少个HT-LTF包含在探测分组中。此外，接收站可以被配置成确定发射站的哪个或哪些天线发射了探测分组中的各个HT-LTF，并且然后可以将已确定的传递函数与已确定的天线相关联。根据已确定的传递函数与已确定的天线之间的关联，接收站可以通知发射站在与接收站通信的时候使用已确定的天线来进行发送。表1包括用以例示基于观察到的HT-LTF分段的数量以及附加比特来确定天线配置的示例性情况。在表1中，发射机和接收机配置都是通过一个用以指示天线数量和RF链路数量的数值或是在RF链路数量不同于天线数量时通过一个用以指示天线总数并且后面跟随有指示RF链路数量的括号内数值的数值来表征的。在情况15和16中，当LTF的数量被限制成八个时，发射机将会被迫仅仅使用前四个可用天线振子。<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>表l:示例性容许配置例如，如果接收机观察到四个HT-LTF分段并且该接收机具有"4(2)'配置，也就是说，该接收机具有四个天线以及两个RF链路，那么对发射机配置而言只有一种可能性即情况1中的"2"配置。作为另一示例，如果接收机观察到八个HT-LTF分段并且该接收机具有"4(2)"配置，那么对发射机配置来说，存在着两种可能性即情况5的"4"配置以及情况9的"4(2)"配置。在这种情况下，接收机将会检査额外比特，以便确定所述判决，也就是说，如果这种情况中的额外比特是"l"，那么发射机配置是"4(2)"。本发明的实施方式能够在对被建议的IEEE802.11n标准规范进行较小修改的情况下使接收机能够确定发射机的天线配置。随后，可以根据天线配置(即，可选天线的数量以及RF链路的数量)而推导出信道传递函数。图6例示了本发明的针对"双"MIMO系统的另选实施方式，在该实施方式中，发射站和接收站都执行天线选择。例如，在步骤601，发射站A向接收站B传送探测分组。作为响应，接收站B在步骤602中向发射站A传送探测分组。在步骤603，发射站A根据从接收站B接收的探测分组来确定天线配置。然后，在步骤604中，发射站A向接收站B传送探测分组，以使得A上的发射天线为选定天线。在步骤605，接收站B根据接收到的探测分组以及与在A上选定的天线相关联的信道子矩阵来执行天线选择。为了支持本发明，有必要对提出的草案正EE802.11n标准所限定的MAC进行较小的修改。例如，对于针对天线选择进行探测的请求可以用MAC协议数据单元(MPDU)的启动会聚单元(IAU)中的新参数TRQ2来定义，或者可以用现有TRQ中用于表示针对天线选择进行探测的请求的新的比特来定义。另外，在这里也可以使用参数BEAMFORMEDRF以及参数BEAMFORMEDRFMATRIX,其中BEAMFORMEDRF的值为0或1，而BEAMFORMEDRFMATRIX的值是由一个复矩阵给出的，该复矩阵的维度是由选定天线数量以及RF链路数量规定的。另外，在这两个站同时执行天线选择的特定情况下，其中可以引入用以指示由哪一个站发起探测处理的主/从比特。本发明包含了接收信号处理，以及用以处理接收信号的程序。这些程序通常是由在VLSI中实现的无线接收机中的处理器存储和执行的。该处理器通常包括计算机程序产品，所述计算机程序产品用于保持经过编程的指令并且用于包含数据结构、表格、记录或其他数据。其实例为计算机可读介质(例如，光盘、硬盘、软盘、磁带、磁光盘、PROM(EPROM、EEPROM、闪速EPROM)、DRAM、SRAM、SDRAM)或其他任何磁介质，抑或是可供处理器读取的其他任何介质。本发明的计算机程序产品可以包括计算机可读介质之一或是其组合，以存储那些通过使用计算机编码装置来控制处理器的软件。这些计算机编码装置可以是任何可解释性的或可执行的代码机制，其中包括但不局限于脚本、解释性程序、动态链接库(DLL)、Java类以及完全的可执行程序。此外，该处理的多个部分可是分布式的，以便实现更好的性能、可靠性和/或成本。尽管在这里参照示例性实施方式对本发明进行了描述，但是应该理解，本发明并不局限于这些示例性实施方式，并且本发明旨在覆盖本领域的普通技术人员在阅读本说明书时所理解到的所有的各种修改和等同步骤。相关申请的交叉引用本申请涉及2004年4月21日提交的发明名称为"MultipleAntennasatTransmittersandReceiverstoAchievingHigherDiversityandDataRatesinMIMOSystems"的美国专利申请第10/828,625号，2004年4月21日提交的发明名称为"SpaceTimeTransmitDiversityWithSubgroupRateControlandSubgroupAntennaSelectioninMulti-InputMulti-OutputCommunicationsSystems"的美国专利申请第10/828，626号，2003年7月29曰提交的发明名称为"RFSignalProcessinginMulti-AntennaSystems"的美国专利申请第10/629,240号，2005年5月11日提交的发明名称为"TrainingFramesforMIMOStations"的美国专利申请第11/127,006号，以及2004年6月25日提交的发明名称为"RF-basedAntennaSelectioninMIMOSystems"的美国专利申请第10/877,686号，上述这些相关申请的全部公开内容以引用的方式合并于此。权利要求1.一种无线电网络中的发射站，该发射站包括至少一个射频链路；至少一个天线振子，与所述至少一个射频链路耦合，并且被配置为对包括探测分组的发射信号进行广播；以及分组生成器，其被配置成产生包括信令帧和多个训练帧的探测分组，该训练帧和信令帧指定了发射站中的天线振子的数量以及射频链路的数量。2.根据权利要求l所述的发射站，其中所述探测分组还包括至少一个传统训练帧以及至少一个传统信令帧。3.根据权利要求l所述的发射站，其中所述至少一个天线振子中的每一个都包括可切换天线振子，该可切换天线振子被配置成有选择地发射所述探测分组的至少一部分。4.根据权利要求1所述的发射站，其中所述射频链路的每一个还被配置成同时对不同信号进行放大。5.根据权利要求1所述的发射站，其中所述探测分组包括IEEE802.11n标准探测分组，并且在该IEEE802.11n标准探测分组中，BEAMFORMEDRF参数的值和BEAMFORMRFMATRIX参数的值中的至少一个值是以所述天线振子数量和所述射频链路数量中的至少一个为基础的。6.—种用于在无线电网络中传送的探测分组，该探测分组从具有至少一个发射天线振子和至少一个射频链路的发射站向接收站传送，用于传送与发射天线振子数量和射频链路数量有关的信息，其中该探测分组包括多个训练帧；以及信令帧，其中所述多个信令帧和多个训练帧定义了所述发射站的发射天线振子数量以及射频链路数量。7.根据权利要求6所述的探测分组，该探测分组还包括至少一个传统训练帧；以及至少一个传统信令帧。8.根据权利要求6所述的探测分组，该探测分组还包括IEEE802.11n标准探测分组，其中在该IEEE802.11n标准探测分组中，BEAMFORMEDRF参数的值以及BEAMFORMRFMATRIX参数的值中的至少一个值是以所述天线振子数量以及所述射频链路数量中的至少一个为基础的。9.一种用于在无线电网络中传送信息的方法，该方法包括以下步骤:确定步骤，其根据发射站中的多个天线振子以及多个射频链路来确定要包括在探测分组中的信令帧以及多个训练帧；生成步骤，其根据所述确定结果来生成具有信令帧和多个训练帧的探测分组；以及发送步骤，其经由所述无线电网络的信道将所产生的探测分组从所述发射站发送给接收站。10.根据权利要求9所述的方法，该方法还包括以下步骤接收步骤，在发射站上接收来自接收站的天线选择信息，该天线选择信息识别所述发射站的多个天线振子中的至少一个作为从所述发射站向所述接收站的后续传输所采用的天线振子；以及选择步骤，根据在所述发射站上接收的所述天线选择信息来选择所述发射站上的天线振子，以用于从所述发射站向所述接收站进行的后续发送。11.根据权利要求9所述的方法，其中所述生成步骤还包括以下步骤在所述探测分组中生成并包括至少一个传统训练帧以及至少一个传统信令帧。12.根据权利要求9所述的方法，该方法还包括以下步骤放大步骤，同时对所述发射站的每一个射频链路中的不同信号进行放大，以使用不同的相应天线振子来将其传送到所述接收站。13.根据权利要求9所述的方法，其中所述生成步骤还包括在所述探测分组中生成并包括IEEE802.11n标准探测分组；以及根据所述IEEE802.11n标准探测分组中的BEAMFORMEDRF参数值以及BEAMFORMRFMATRIX参数值中的至少一个来执行所述确定步骤。14.一种存储程序的计算机程序产品，当无线电网络的发射站中的处理器执行该程序时，该程序使所述处理器执行以下步骤确定步骤，其根据发射站中的多个天线振子以及多个射频链路来确定要包括在探测分组中的信令帧以及多个训练帧；生成步骤，其根据所述确定结果来生成具有信令帧和多个训练帧的探测分组；以及发送步骤，其经由所述无线电网络的信道将所产生的探测分组从所述发射站发送给接收站。15.根据权利要求14所述的计算机程序产品，其中当由所述处理器执行所存储的程序时，所存储的程序还使所述处理器执行以下步骤接收步骤，在发射站上接收来自接收站的天线选择信息，该天线选择信息识别所述发射站上的多个天线振子中的至少一个作为从所述发射站向所述接收站的后续传输所釆用的天线振子；以及选择步骤，根据在所述发射站上接收的所述天线选择信息来选择所述发射站上的天线振子，以用于从所述发射站向所述接收站进行的后续发送。16.根据权利要求14的所述计算机程序产品，其中当由所述处理器执行所存储的程序时，所存储的程序还使所述处理器执行以下步骤在所述探测分组中生成并包括至少一个传统训练帧以及至少一个传统信令帧。17.根据权利要求14所述的计算机程序产品，其中当由所述处理器执行所存储的程序时，所存储的程序还使所述处理器执行以下步骤放大步骤，同时对所述发射站的每一个射频链路中的不同信号进行放大，以使用不同的相应天线振子来将其传送到所述接收站。18.根据权利要求14所述的计算机程序产品，其中当由所述处理器执行所存储的程序时，所存储的程序还使所述处理器执行以下步骤在所述探测分组中生成并包括IEEE802.11n标准探测分组；以及根据所述正EE802.11n标准探测分组中的BEAMFORMEDRF参数值以及BEAMFORMRFMATRIX参数值中的至少一个来执行所述确定步骤。19.一种无线电网络中的接收站，该接收站包括分组接收部，其被配置成接收探测分组，该探测分组包括信令帧和多个训练帧；以及确定部，其被配置成根据所述探测分组中的训练帧数量以及信令帧来确定发射站的多个天线振子以及多个射频链路。20.根据权利要求19所述的接收站，该接收站还包括-训练帧位置预测部，其被配置成至少部分根据在所述确定部中确定的所述发射站的天线振子数量以及所述射频链路数量来预测后续探测分组中的训练帧的位置。21.根据权利要求19所述的接收站，该接收站还包括-识别部，其被配置成至少部分基于在所述确定部中确定的所述发射站的天线振子数量以及所述射频链路数量来识别在所述发射站上用以发送探测分组的至少一部分的天线振子。22.根据权利要求19所述的接收站，其中所述探测分组包括正EE802.11n标准探测分组，并且所述确定部还被配置成根据所述正EE802.11n标准探测分组中的BEAMFORMEDRF参数值以及BEAMFORMRFMATRIX参数值中的至少一个来确定发射站中的天线振子数量以及射频链路数量。23.—种用于在无线电网络中接收信息的方法，该方法包括以下步骤接收步骤，其经由所述无线电网络中的信道接收包括信令帧和多个训练帧的探测分组；以及确定步骤，其至少部分基于所述探测分组中的训练帧数量以及信令帧来确定发射站的多个天线振子以及多个射频链路。24.根据权利要求23所述的方法，该方法还包括以下步骤预测步骤，其至少部分基于在所述确定步骤中确定的所述发射站的天线振子数量以及所述射频链路数量来预测后续探测分组中的训练帧的位置。25.根据权利要求23所述的方法，该方法还包括以下步骤识别步骤，其至少部分基于在所述确定部中确定的所述发射站的天线振子数量以及所述射频链路数量来识别在发射站上用以传送探测分组中的至少一部分的天线振子。26.根据权利要求23所述的方法，其中所述确定步骤还包括至少部分基于所述探测分组中的IEEE802.11n标准BEAMFORMEDRF参数值以及IEEE802.11n标准BEAMFORMRFMATRIX参数值中的至少一个来确定所述发射站中的天线振子数量以及所述射频链路数量。27.—种存储程序的计算机程序产品，其中当无线电网络接收站中的处理器执行该程序时，该程序使所述处理器执行以下步骤接收步骤，其经由所述无线电网络中的信道从发送站接收探测分组，该探测分组包括信令帧和多个训练帧；以及确定步骤，其至少部分基于所述探测分组中的训练帧数量以及信令帧来确定所述发射站的多个天线振子以及多个射频链路。28.根据权利要求27所述的计算机程序产品，其中在由所述处理器执行所存储的程序时，所存储的程序还使所述处理器执行以下步骤预测步骤，其至少部分基于在所述确定步骤中确定的所述发射站的天线振子数量以及所述射频链路数量来预测后续探测分组中的训练帧的位置。29.根据权利要求27所述的计算机程序产品，其中在由所述处理器执行所存储的程序时，所存储的程序还使所述处理器执行以下步骤识别步骤，其至少部分基于在所述确定部中确定的所述发射站的天线振子数量以及所述射频链路数量来识别在所述发射站上用以传送探测分组中的至少一部分的天线振子。30.根据权利要求27所述的计算机程序产品，其中在由所述处理器执行所存储的程序时，所存储的程序还使所述处理器执行以下步骤至少部分基于所述探测分组中的IEEE802.11n标准BEAMFORMEDRF参数值以及正EE802.11n标准BEAMFORMRFMATRIX参数值中的至少一个来确定所述发射站中的天线振子数量以及射频链路数量。全文摘要本发明提供了一种用于多输入多输出系统的天线选择，无线电网络中的发射站包括至少一个RF链路；分组生成器，其被配置成产生包括信令帧和多个训练帧在内的探测分组；至少一个天线振子，其与至少一个RF链路耦合，并且被配置成对包括探测分组的发射信号进行广播。该分组生成器至少部分基于天线振子的数量和RF链路的数量在探测分组中产生训练帧的数量和信令帧的内容。文档编号H04W48/10GK101223793SQ200580051079公开日2008年7月16日申请日期2005年7月15日优先权日2005年7月15日发明者安德里亚·F·莫利萨奇申请人:三菱电机研究实验室