专利名称：用于在多输入多输出系统中发射信号的方法及其设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及多输入多输出(MIMO)系统，并且尤其涉及在MIMO系统中经由波 束形成天线组发射信号的方法及其设备。
背景技术：
近年来，随着信息通信技术的广泛传播，开发了各种多媒体服务和各种高质量 服务并引入市场，因此全世界对无线通信服务的需求迅速增长。为了积极应对这种日益 增长的需求，就必须增加通信系统的容量，并且必须提高数据传输的可靠性。已经考虑了在无线通信情况下增加通信容量的各种方法，例如在所有频带中搜 索新的可用频带的方法、提高给定资源效率的方法。在后一类方法的一个示例中，收发 器可以包括多个天线，以额外地保证利用资源的空间区域，从而获得分集增益(diversity gain)。在后一类方法的另一个示例中，近年来很多公司和开发人员已经开发了多输入多 输出天线(下面称为ΜΙΜΟ)通信技术，用于通过经由单个天线并行发射数据来提高传输 容量。
发明内容
技术问题因此，本发明涉及一种在多输入多输出(MIMO)系统中发射信号的方法，这种 方法基本上消除了由于现有技术的限制和缺点带来的一个或多个问题。本发明的目的是提供一种在MIMO系统中经由波束形成天线组发射信号的方 法。技术方案为了实现这些目的和其他优点，以及根据本发明的目的，如这里具体实施以及 广泛描述的，一种在多输入多输出(MIMO)系统中发射信号的方法，包括步骤基于 预定序列经由至少一个波束形成天线组发射训练信号，所述波束形成天线组包括多个天 线。所述方法还包括步骤接收第一信息，所述第一信息指示多个波束形成天线组 中至少一个可用波束形成天线组；以及发射第二信息和天线权重信息，所述第二信息指 示基于所述第一信息而确定的波束形成天线组，所述天线权重信息与由所述第二信息指 示的天线组所发射的信号相关联。所述天线权重信息可应用于被确定的波束形成天线组，从而形成具有方向性的信号。所述天线权重信息可应用于被确定的波束形成天线组，从而实现天线分集。所述天线权重信息可包括发射单元的天线权重信息和接收单元的天线权重信 肩、O用于发射信号的方法可以在预定时间期间周期性地执行。
用于发射信号的方法可以重复预定次数。所述方法还包括步骤如果在经由确定的波束形成天线组相互通信的发射单元 与接收单元之间的通信模式中出现通信故障，则经由所述第一信息所指示的另一个波束 形成天线组恢复所述通信模式。所述方法还包括步骤执行跟踪操作，当发射单元经由被确定的波束形成天线 组与接收单元通信时，所述跟踪操作根据通信状态适应性地调节天线权重值。对每个波束形成天线组执行所述跟踪操作。经由所述波束形成天线组发射的所述信号是“毫米波”信号。为了实现这些目的和其他优点，以及根据本发明的目的，如这里具体实施以及 广泛描述的，一种用于在多输入多输出(MIMO)系统中发射信号的设备，包括天线， 被配置为发射数据，并被配置为接收数据。所述设备还可包括控制器，所述控制器被配置用来控制基于预定序列经由至 少一个波束形成天线组发射训练信号，所述波束形成天线组包括多个天线；所述控制器 被配置用来控制接收第一信息，所述第一信息指示多个波束形成天线组中至少一个可用 波束形成天线组；以及所述控制器被配置用来控制发射第二信息和天线权重信息，所述 第二信息指示基于所述第一信息确定的波束形成天线组，所述天线权重信息与由所述第 二信息指示的天线组发射的信号相关联。所述天线权重信息可包括发射单元的天线权重信息和接收单元的天线权重信 肩、ο经由所述波束形成天线组发射的信号是“毫米波”信号。有益效果根据本发明，在MIMO系统中发射信号的方法选择波束形成天线组并经由选定 的波束形成天线组来发射信号。这样，本发明形成能将干扰程度最小化的波束，并利用 该波束发射数据，因此它能改善通信性能。本发明能经由选定的波束形成天线组来发射具有方向性的信号。此外，本发明 能利用多个选定的波束形成天线组来执行分集方案或MIMO方案。
附图用于提供对本发明进一步的理解，图示本发明的实施例，并与说明书一起 用于解释本发明的原理。其中图1是图示在无线网络环境下包括多个天线的发射/接收单元的方框图；图2是图示根据本发明在无线网络环境下包括多个天线的发射/接收单元的方框 图；图3是图示根据本发明经由波束形成天线组发射信号的方法的流程图；图4是图示根据本发明在通信故障情况下的通信恢复方法的流程图；以及图5是图示根据本发明在通信模式下的波束跟踪过程的流程图。
具体实施方式
实现本发明的最佳模式
为了实现这些目标和其他优点，以及根据本发明的目的，如这里具体实施以及 广泛描述的，一种在多输入多输出(MIMO)系统中发射信号的方法，包括步骤形成至 少一个波束形成天线组，所述波束形成天线组具有形成波束的多个天线；基于预定序列 经由包含在所述波束形成天线组中的天线发射训练信号。
所述方法还包括步骤接收第一信息，所述第一信息指示多个波束形成天线组 中至少一个可用波束形成天线组；以及发射第二信息和天线权重信息，所述第二信息 指示基于所述第一信息确定的波束形成天线组，所述天线权重信息与所述第二信息相关 联。所述设备还包括控制器，所述控制器被配置用来控制形成若干个波束形成天 线组，每个波束形成天线组包括形成波束的多个天线；所述控制器被配置用来控制基于 预定序列经由包含在每个波束形成天线组中的天线控制发射训练信号，所述控制器被配 置用来控制接收第一信息，所述第一信息指示多个波束形成天线组中至少一个可用波束 形成天线组，以及所述控制器配置用来控制发射第二信息和天线权重信息，所述第二信 息指示基于所述第一信息确定的波束形成天线组，所述天线权重信息与所述第二信息相 关联。下面详细参考本发明的优选实施例，其示例在附图中图示。图1是图示在无线网络环境下包括多个天线的发射/接收单元的方框图。参照图1，发射单元包括多个发射器10，接收单元包括多个接收器(未示出)和 接收(Rx)MIMO处理器15，用于检测发射(Tx)信号。在有限信道带宽环境下，MIMO技术可应用于发射单元和接收单元的每个。根 据这种MIMO方案，发射单元和接收单元的每个包括多个收发器(例如多个天线)，并利 用天线发射数据包(data packet)。ΜΙΜΟ方案在发射单元和接收单元的每个中包括多个 天线，并将多种MIMO技术应用于发射单元和接收单元，因此单个天线同时并行发射数 据。MIMO方案可发射不同的数据包，以提高数据传输效率，或者通过经由不同天线发 射相同的数据包来获得天线分集增益。理论上，由于是经由N个发射器10和N个接收器(未示出)来同时发射数据 包，所以期望数据速率将增加N倍。但是，N个发射器10与N个接收器(未示出)之 间的信道可能有干扰。为了解决这种干扰，可向发射单元和接收单元的每个添加复杂解 码、滤波和检测算法，因此数据速率增长的下降与添加信息差不多。因此，如果形成独立的信道，消除了单个信道之间的相互干扰而没有信道重 叠，并且如果在可变衰落环境下能适应性地控制信道，则能最大化容量增加效应，并容 易构造接收单元，从而改进MIMO效果。本发明提供一种方法，用于把发射方向信号的天线阵列安装到发射单元和接收 单元的每个，从而形成独立信道，通过适当控制独立信道将干扰最小化，同时通过适应 性地控制信道环境变化来稳定MIMO效果。下面参照附图详细描述本发明的方法。图2是图示根据本发明在无线网络环境下包括多个天线的发射/接收单元的方框 图。参照图2，发射单元包括多个发射器20、第一加权单元21和多个天线，其中第 一加权单元21用于加权发射器20产生的信号序列。接收单元包括多个天线、第二加权单元24和接收(Rx)MIMO处理器25，其中第二加权单元24用于加权从天线接收的信号 序列，接收(Rx)MIMO处理器25用于检测发射(Tx)信号。根据本发明，发射单元和接收单元的每个中包含的天线可构成一个或多个组。 在这种情况下，每个组指示用于形成方向性信号(即波束)的天线阵列，并包括一个或多 个天线。下面将形成特定波束的天线阵列定义为波束形成天线组。如图2所示，构成总共M个波束形成天线组。在这种情况下，每个波束形成天 线组可包括相同数量的天线，并且单个组可具有不同数量的天线。一列串接起来的天线 可构成图2所示的天线组，或者，天线组也可由任意散布的天线构成。为了发射方向性 信号，优选地预定数量的串接的天线序列构成单一组。可将这种波束形成天线组固定，或者根据信道条件适应性地控制，因此可将它 重构为能够将容量最大化的组合。本发明从若干个波束形成天线组中选择至少一个波束形成天线组，因此能经由 选定的波束形成天线组来发射数据包。此外，本发明选择多个波束形成天线组，因此它 能经由包含在每个波束形成天线组中的天线来发射数据包。在这种情况下，如上所述，优选经由波束形成天线组传送的每个信号可具有方 向性，并且可最小化单个波束形成天线组的Tx信号之间的干扰。上述情况也可对应于另 一种状态，其中经由构成每个波束形成天线组的天线阵列来发射信号，但是天线阵列具 有不同的相(phase)。为了经由包含在一个或两个波束形成天线组中的天线利用方向性信号来发射数 据包，优选向发射单元和接收单元的每个分配适当的权重。换言之，本实施例可向发射/ 接收单元分配适当的权重。通过适当的权重，本实施例能形成适合于当前信道条件的最 佳波束，并能最小化经由单个组发射的Tx信号波束之间的干扰。下面的方程式1表示考虑了应用于接收单元的权重的接收单元的接收(RX)信号 的示例。[方程式1]R = (WrHWt) +W在方程式1中，R是接收(Rx)信号矢量，X是发射(Tx)信号矢量，W是噪声， Wt是将权重应用于发射单元的权重矢量，是将权重应用到接收单元的权重矢量。H 是随机MIMO信道特征。如果Tx天线的数量是M，并且Rx天线的数量是N，则H可 由(MXN)矩阵来表示。在这种情况下，如果使用一些选定的波束形成天线组来发射信 号，则可将M或N限制到包含在相应组中的Tx/Rx天线的数量。在这种情况下，适当调节发射/接收单元处的权重矢量值，从而能够最小化经 由单个波束形成天线组传送的信号之间的干扰。下面的表2在数字上表示通过调节后的 权重，没有干扰的理想情况。[方程式2]
权利要求
1.一种在多输入多输出(MIMO)系统中发射信号的方法，包括以下步骤基于预定序列经由至少一个波束形成天线组发射训练信号，所述波束形成天线组包 括多个天线；接收第一信息，所述第一信息指示所述波束形成天线组中的至少一个可用波束形成 天线组；以及发射第二信息和天线权重信息，所述第二信息指示基于所述第一信息确定的波束形 成天线组，所述天线权重信息与由所述第二信息指示的天线组发射的信号相关联。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述天线权重信息被应用于所述确定的波束形成 天线组，从而形成具有方向性的信号。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述天线权重信息被应用于所述确定的波束形成 天线组，从而实现天线分集。
4.如权利要求1所述的方法，其中，所述天线权重信息包括发射单元的天线权重信息 和接收单元的天线权重信息。
5.如权利要求1所述的方法，其中，在预定时间期间周期性地执行发射所述信号的方法。
6.如权利要求1所述的方法，其中，发射所述信号的方法被重复预定次数。
7.如权利要求1所述的方法，还包括以下步骤如果在经由所述确定的波束形成天线组相互通信的发射单元与接收单元之间的通信 模式中出现通信故障，则经由所述第一信息指示的另一个波束形成天线组恢复所述通信 模式。
8.如权利要求1所述的方法，还包括以下步骤执行跟踪操作，所述跟踪操作在发射单元经由所述确定的波束形成天线组与接收单 元通信时，根据通信状态适应性地调节天线权重值。
9.如权利要求8所述的方法，其中，对每个波束形成天线组执行所述跟踪操作。
10.如权利要求1所述的方法，其中，经由所述波束形成天线组发射的所述信号是 “毫米波”信号。
11.一种用于在多输入多输出(MIMO)系统中发送信号的装置，包括天线，被配置为发射数据，并且被配置为接收数据；以及控制器，所述控制器被配置用来控制基于预定序列经由至少一个波束形成天线组来 发射训练信号，所述波束形成天线组包括多个天线，所述控制器被配置用来控制接收第 一信息，所述第一信息指示所述波束形成天线组中的至少一个可用波束形成天线组，以 及所述控制器被配置用来控制发射第二信息和天线权重信息，所述第二信息指示基于所 述第一信息确定的波束形成天线组，所述天线权重信息与由所述第二信息指示的天线组 发射的信号相关联。
12.如权利要求11所述的设备，其中，所述天线权重信息包括所述发射单元的天线权 重信息和所述接收单元的天线权重信息。
13.如权利要求11所述的设备，其中，经由所述波束形成天线组发射的所述信号是 “毫米波”信号。
全文摘要
公开了一种在MBVD系统中发射信号的方法。一种在多输入多输出(MIMO)系统中发射信号的方法，包括步骤基于预定序列经由至少一个波束形成天线组发射训练信号，所述波束形成天线组包括多个天线；接收第一信息，所述第一信息指示多个波束形成天线组中的至少一个可用波束形成天线组；以及发射第二信息和天线权重信息，所述第二信息指示基于所述第一信息确定的波束形成天线组，所述天线权重信息与由所述第二信息指示的所述天线组发射的信号相关联。
文档编号H04B7/04GK102017447SQ200980102997
公开日2011年4月13日 申请日期2009年1月23日 优先权日2008年1月23日
发明者全范镇 申请人:Lg电子株式会社