用于隐式波束形成的自校准技术的制作方法
【专利说明】
[0001] 交叉引用相关申请
[0002] 本申请要求2013年3月15日提交的美国临时专利申请61/786, 998的权益，其公 开内容以引用的方式并入本文。
技术领域
[0003] 本发明总体上涉及无线通信，尤其是涉及用于隐式波束形成的方法和系统。
[0004] 发明背景
[0005] 波束形成是通信技术，其中，发送器（被称为波束形成器）向接收器（被称 为波束形成接收端（beamformee))发送方向性传输波束。在各种类型的通信系统中 使用波束形成技术。例如，2009年10月的题目为"IEEEStandardforInformation Technology-TelecommunicationsandInformationExchangebetweenSystems-Local andMetropolitanAreaNetworks-SpecificRequirements；Part11:ffirelessLAN MediumAccessControl(MAC)andPhysicalLayer(PHY)SpecificationsAmendment 5:EnhancementsforHigherThroughput, " 的IEEE标准 802.lln-2009 指定了用于无线 LAN(WLAN，也被称为Wi-Fi)的波束形成，其作为参考被并入本文。
[0006] 可将波束形成技术分类到显式和隐式波束形成。在显式波束形成中，波束形成器 接收来自波束形成接收端的关于通信信道的反馈，并在产生波束形成传输波束时使用该反 馈。在隐式波束形成中，波束形成器不依靠来自波束形成接收端的反馈，而是使用相反方向 信道的估计，假设信道互易性。IEEE802.lln-2009标准的章节9. 19和20. 3. 12大体上指 定了波束形成。在章节20. 3.12. 1和9. 19. 2中提出了隐式波束形成。章节9. 19. 2. 4提出 了用于隐式波束形成的校准。
【发明内容】
[0007] 本文描述的本发明的实施方式提供了用于通信的方法。方法包括：在包括多个发 送/接收（TX/RX)链且每个发送/接收（TX/RX)链包括被耦合至各自的天线的各自的TX 链和各自的RX链的通信设备中，经由一个或多个TX链发送校准信号并经由一个或多个RX 链接收所发送的校准信号。基于所接收的校准信号来计算校准系数，校准系数表示TX链和 对应的RX链之间的响应中的偏移。使用校准系数产生自校准的波束形成信号。经由TX链 将自校准的波束形成信号发送至远程通信设备。
[0008] 在一些实施方式中，产生自校准的波束形成信号包括：接收来自远程通信设备的 上行链路信号；基于所接收的上行链路信号和校准系数，对从通信设备到远程通信设备的 下行链路通信信道的响应进行估计；以及使用下行链路通信信道的所估计的响应产生自校 准的波束形成信号。
[0009] 在一些实施方式中，计算所述校准系数包括：将校准信号从第一TX/RX链的TX链 发送至第二TX/RX链的RX链，从而产生第一接收信号；将校准信号从第二TX/RX链的TX链 发送至第一TX/RX链的RX链，从而产生第二接收信号；以及基于第一接收信号和第二接收 信号，计算用于第一TX/RX链的校准系数。计算校准系数可包括：从第一接收信号推出第一TX/RX链的TX链的和第二TX/RX链的RX链的第一信道响应；从第二接收信号推出第二TX/ RX链的TX链的和第一TX/RX链的RX链的第二信道响应；以及将第二信道响应除以第一信 道响应。在实施方式中，在不大于最大预定时间间隙之内进行经由第一TX/RX链和经由第 二TX/RX链的校准信号的传输。
[0010] 在另一个实施方式中，方法包括通过通知远程通信设备在至少部分地包含校准信 号的传输的时间间隔之内通信设备将不可用，防止远程通信设备导致对校准信号的接收的 干扰。在另一个实施方式中，计算校准系数包括分配RX/RX链的其中一个，以用作参考链， 以及计算用于相对参考链的其他TX/RX链的校准系数。在另一个实施方式中，发送和接收 校准信号包括：经由所选择的TX链发送校准信号；以及经由RX链的两个或多个同时接收 所发送的校准信号。
[0011] 在一些实施方式中，发送和接收校准信号包括在各自的频率仓（frequencybin) 发送和接收多个载波，以及计算每个校准系数包括计算对应各自的频率仓的一组频率仓专 用校准系数。在一个示例性实施方式中，发送和接收校准信号包括将多个载波分为子集合， 以及在不同时间发送和接收每个子集合。在另一个实施方式中，计算校准系数包括插值频 率仓专用校准系数，从而推出用于未被校准信号覆盖的频率仓的频率仓专用校准系数。
[0012] 在一些实施方式中，发送和接收校准信号包括将TX/RX链设置到低于第二增益的 第一增益，第二增益被用于与远程通信设备的通信。计算校准系数可包括补偿在第一和第 二增益之间的TX/RX链中的响应差异。在所公开的实施方式中，所述方法包括：响应于导致 TX/RX链的相位的不连续变化的事件，估计相位的变化，并校正校准系数，以计及所估计的 变化。
[0013] 根据本发明的实施方式，另外提供了通信设备，通信设备包括处理电路和多个发 送/接收（TX/RX)链。每个TX/RX链包括被耦合至各自的天线的各自的TX链和各自的RX 链。处理电路被配置成经由一个或多个TX链发送校准信号，经由一个或多个RX链接收所 发送的校准信号，基于所接收的校准信号计算校准系数，使用校准系数产生自校准的波束 形成信号，并经由TX链将自校准波束形成信号发送至远程通信设备，其中校准系数表示TX 链和对应的RX链之间的响应中的偏移。
[0014] 根据本发明的实施方式的以下详细描述并结合附图将更充分地理解本发明，附图 中：
【附图说明】
[0015] 图1是根据本发明的实施方式示意性示出执行用于隐式反馈波束形成的自校准 的接入点（AP)的方框图；
[0016] 图2是根据本发明的实施方式示意性示出执行用于隐式反馈波束形成的自校准 的方法的流程图；以及
[0017] 图3是根据本发明的实施方式示意性示出用于使用正交频分多路复用（0FDM)信 号计算校准系数的电路的方框图。
[0018] 实施方式的详细描述
[0019] 概述
[0020] 本文描述的本发明的实施方式提供了用于隐式波束形成（IBF)的改进的方法和 系统。所公开的技术补偿了可能使得IBF操作变形的波束形成器硬件中的增益和相位缺 陷。仅仅由波束形成器实施所公开的技术，而不需要跟波束形成接收端或任何其他外部实 体的协作。虽然这里描述的实施方式主要是指诸如波束形成器的WLAN接入点（AP)，但是所 公开的技术也可用于各种其他通信设备。
[0021] 在一些实施方式中，AP包括多个发送/接收（TX/RX)链。每个TX/RX链包括均被 耦合至各自的天线的TX链和RX链。AP还包括处理电路，除了其他任务之外，处理电路使用 IBF来将波束形成下行链路信号发送至WLAN基站（STA)。具体地，处理电路基于所接收的 上行链路信号计算用于对下行链路信号进行波束形成的波束控制矩阵。
[0022] 使用IBF来计算波束控制矩阵通常假设信道互易性，即，（从AP到STA)下行链路 信道的响应类似于（从STA到AP)上行链路信道的响应。然而，实际上，TX和RX链的元件 通常在上行链路信道和下行链路信道响应之间引入增益和相位差异。除非另有说明，这种 差异可能相当地恶化隐式波束形成的性能。
[0023] 在一些实施方式中，AP中的处理电路实施自校准过程，自校准过程测量并补偿在 TX和RX链之间的信道响应差异。处理通常产生一组校准系数，每个系数表示各自的TX/RX 链的TX链和RX链之间的增益和相位差异。在一些实施方式中，相对于所选择的TX/RX链 计算校准系数，所选择的TX/RX链作为参考链。
[0024] 传输时，AP对下行链路信号应用校准系数，以经由各自的TX链发送下行链路信 号。因此，不管AP的TX和RX链之间的增益和相位差异，以高度准确度对传输信号进行波 束形成。
[0025] 所公开的自校准过程，AP经由所选择的TX链发送校准信号，经由所选择的RX链 接收信号。因此，出于校准的目的，天线之间的空气介质作为回路连接，而不需要额外的硬 件。在一些实施方式中，自校准过程是由一系列"校准切换（toggle)"组成。在每个校准 切换中，通过以下项，AP计算给定TX/RX链的相对于参考链的校准系数：（1)将校准信号从 给定TX/RX链发送到