在无线通信系统中传输信号的方法和通信系统的制作方法

专利名称：在无线通信系统中传输信号的方法和通信系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于在无线通信系统中传输信号的方法，并涉及实现非视距(NL0S， non-line of sight)无线系统的改进波束控制算 法的无线通信系统。
背景技术：
无线通信被用于多种技术领域中，诸如被用于移动电话、无线LAN、 步话机、广播无线电系统、点到点无线电系统以及许多其它公知的和 未来的应用。相应的无线通信系统所覆盖的通信半径基本上取决于所 使用的技术。蜂窝通信系统(诸如GSM和UMTS系统)适于高达大约10km (或更大)的通信半径，然而无线LAN在大约IOO m (或更大)的范围 中，并且蓝牙(Bluetooth)系统在数十米(或更大)的范围中。对无 线通信的通信范围的主要影响在于所使用的射频和输出功率。虽然在 被用于GSM和UMTS的射频处仅仅少量吸收大气中的电磁波，但是在60 GHz范围内却发生相当多的吸收，这非常适于小范围和室内无线通信。 此外，被用于相应无线通信技术的发射和/或接收天线的种类根据相应 的应用领域进行变化。例如，如果必须到达多个接收机或如果接收机 的位置未知或频繁变化(例如，由于移动)，则有时使用宽波束天线 或全向天线。然而，在高数据速率的mm波无线通信系统中使用宽波束 天线存在问题，因为受到多径衰减的影响。如根据现有技术的图3所示，当宽波束天线24、 25用于发射机和接 收机两侧并且视距链路P。被障碍物22阻挡时，在发射机20与接收机21 之间存在多条反射路径P^ P2(即，所发射的电磁波在其到达接收机之 前被对象23a、 23b、 23c、 23d反射至少一次的传输路径)。信道延迟 扩展在数据速率高(例如超过l Gbps)时可能超过数十个码元周期， 这导致由于频率选择性衰减深而引起的严重的码间干扰。对于这种非视距(NL0S)用户情形，存在两种常规解决方案，这 两种解决方案都需要高速且复杂的信号处理电路。 一种解决方案采用 了信道均衡器，该信道均衡器包括线性的、判决反馈或最大似然序列估计(MLSE)均衡器。当信道延迟扩展比码元持续时间更长时，均衡器变得复杂并且需要大量处理能力。另一解决方案是正交频分复用 (0FDM)技术，其已经用于无线LAN系统。然而，由于其固有的线性调 制和高峰均比问题，这种系统中的功率放大器(PA)的功耗非常高。 显然，为了解调l Gbps信号，要求高速的快速傅里叶变换(FFT)和其 它信号处理模块。因此，重要的是，找到并不要求复杂和高速基带电 路用于高数据速率毫米波段通信系统的其它解决方案。文献EP 1 659 813 Al提议在发射机和接收机侧使用一对细波束控 制天线(sharp beam steering antenna)。窄》皮束天线育fe被操纵到不 同位置，并且因此发射机和接收机适于经由那些窄波束天线来建立无 线通信的第一通信路径。此外，文献EP 1 659 813 Al提i义，发射机和 接收机适于经由所述第一和第二窄波束天线自动建立无线通信的至少 一条可替换的通信路径，这种可替换的通信路径在空间上不同于所述 第一通信路径。现有技术的波束控制算法的缺点在于，为了找到最佳操纵位置并 且因此找到最佳传输路径，必需估计每条可能传输路径的信道质量。 这例如通过测量误码率(BER)性能来实现。为了实现对所详述的信道 质量的可靠估计，必需复杂的信道质量测量。另一方面，如果信道质 量测量的复杂度降低，则错误估计信道质量的风险增大。发明内容因此，本发明的目的在于克服所引用的现有技术的上述缺陷。 这些目的通过根据权利要求l的用于在无线通信系统中传输信号 的方法以及根据权利要求ll的通信系统来实现。本发明涉及一种用于在无线通信系统中传输信号的方法，其中， 信号从发射设备被传输到接收设备，所述设备中的至少一个设备具有 适于被操纵到不同位置的窄波束天线，所述不同位置中的每个位置对 应于从所述发射设备到所述接收设备的多条不同的传输路径，所述信 号包括能够估计当前传输路径的信道质量的波束控制帧，所述方法包 括以下步骤a)经由多条传输路径中的每条传输路径传输和接收所述信号，藉 此允许估计多条传输路径中的每条传输路径的信道质量；b) 基于所估计的信道质量，从多条传输路径中选择数条传输路径 作为通信信道的候选路径；c) 针对在步骤b)中所选择的所述数条传输路径，在不同传输和/ 或接收条件下重复步骤a)至少一次；以及d) 基于所估计的信道质量，从数条传输路径中选择小数目的传输 路径作为通信信道的候选路径。本发明还涉及一种通信系统，其中，信号从发射设备被传输到接 收设备，所述设备中的至少一个设备具有适于被操纵到不同位置的窄 波束天线，所述不同位置中的每个位置对应于从所述发射设备到所述 接收设备的多条不同的传输路径，所述信号包括能够估计当前传输路 径的信道质量的波束控制帧，所述发射设备包括适于产生波束控制帧 的波束控制帧生成装置(9)和第一控制装置，该第一控制装置适于控 制所述信号经由多条传输路径中的每条传输路径传输，所述接收设备 包括信道估计装置和第二控制装置，该信道估计装置适于基于接收到 的波束控制帧来估计每条传输路径的信道质量，该第二控制装置适于 基于所估计的信道质量从多条传输路径中选择数条传输路径作为通信 信道的候选路径，并且还适于向发射设备传送所选择的数条传输路径 的信息；此外，第一控制装置适于控制在不同的传输条件下经由所述数条 所选传输路径中的每条传输路径至少一次重复传输包括波束控制帧的 信号；以及所述第二控制装置适于基于所估计的信道质量从数条传输 路径中选择小数目的传输路径作为通信信道的候选路径。通过仅仅针对已经选择的传输路径、在不同的传输和/或接收条件 下重复传输波束控制帧，真正良好的和可靠的传输路径可以被选为通 信信道的候选路径，其中低工作量是可能的。此外，传输和估计的重 复提供了针对已经选择的传输路径的控制功能。优选地，传输和/或接收条件在通信期间保持恒定。可以选择具有预定最小信道质量的所有传输路径。可以选择预定数目的传输路径。可以基于误码率BER、伪噪声PN序列的计算来估计信道质量。 可以基于帧差错率FER计算来估计信道质量。可以基于误码率BER、伪噪声PN序列的计算以及基于帧差错率FER计算来估计信道质量。优选地，在接收到传输信号之后，为FER估计提供循环冗余校验CRC。可以通过降低传输功率来改变传输条件。可以通过降低接收机灵敏度来改变接收条件。有利地，该通信系统是基于多载波的系统，优选为正交频分复用 0FDM系统。应当注意的是，本发明能够被用于任何种类的无线通信系统，该 无线通信系统能够越过任何种类的范围传输和接收信号。此外，本发 明不限于任何种类的无线通信调制方案或技术实现方案。然而，本发 明的某些实施例和实现方案在近程和/或中程无线通信系统中可以是 有利的，在近程和/或中程无线通信系统中，信号在毫米波段(如例如 60 GHz传输范围)内被传输。此外，本发明的发射设备和接收设备可 以是适于在无线通信系统中分别发射与接收信号的任何种类的设备。 术语"发射设备"和"接收设备"在此意欲包括任何种类的便携式和/ 或固定的通信设备、单元、装置、系统等。根据本发明的、要从发射 设备被传输到接收设备的信号可以包括任何种类的信息、数据、码元 等，这些信息、数据、码元出于任何种类的原因和效用能够从发射机 被传输到接收机。根据本发明，发射设备和接收设备中的至少一个设 备包括适于被操纵到不同位置的窄波束天线。在某些实现方案中，可 能优选的是，发射设备和接收设备都包括适于被操纵到不同位置的窄 波束天线。与并不具有特定发射和/或接收方向的全向天线相反，术语 "窄波束天线"在此意欲包括和覆盖在对天线的具体形状没有任何限 制的情况下具有特定发射和/或接收方向的各种天线。此外，本发明的 窄波束天线不限于任何特定的操纵类型，即只要窄波束天线的发射和/ 或接收方向可以被改变、被切换、变化等就能够将窄波束天线操纵或 切换到不同的发射和/或接收位置的特定技术实现方案。例如，但不是 排他地，根据本发明的窄波束天线可以是窄波束辐射图固定的天线， 该窄波束辐射图可以通过以机械方式或以电方式移动天线而变化，使 得波束方向改变。此外，窄波束天线可以是能够通过改变天线的相位 和/或增益来被操纵使得波束方向改变的天线类型。作为另外的替换方 案，窄波束天线能够由天线方向图组成，籍此天线方向图的每个天线元件具有特定的窄波束天线方向，并且可以用改变天线的波束方向的 方式来控制这些元件。可以产生方向性可控制的窄波束天线的许多其 它实例，这些实例目前是已知的或未来可以被开发出，但是这些实例 应属于本发明的范围。


在下面相对于附图的优选实施例的说明中，将更详细地解释本发明，其中图l示意性示出了根据本发明的发射设备； 图2示意性示出了根据本发明的接收设备；图3示意性示出了根据现有技术的宽波束天线之间的各种传输路径；图4示意性示出了根据本发明的发射设备与接收设备之间的各种 传输路径；图5示出了根据本发明第一步的信道质量表； 图6示出了根据本发明第二步的信道质量表；以及 图7示意性示出了根据本发明方法的流程图。
具体实施方式
图l示出了根据本发明的用于在无线通信系统中传输信号的发射 设备l的示意性框图。因此，如图l所示的本发明的发射设备l仅显示了 实现和理解本发明所必需的元件。为了简明起见，没有示出能够使发 射设备在无线通信系统中传输信号的所有其它必需元件。然而，在实 际的实现方案中，所有这样的元件都会被实现。发射i殳备l包括适于在第一天线操纵装置(antenna steering means ) 4的控制下被操纵到不同位置的第一窄波束天线2，该第一天线 操纵装置4通过第一控制装置5进行控制。控制装置5可以是发射设备1 的基带处理和/或控制装置或任何其它合适的控制单元。第一控制装置 5被连接到用于存储日期、信息、应用、软件代码等的第一存储器6。发射设备l适于以连续时间帧的形式传输信号，因此这些帧中的至 少一些帧包括波束控制帧。因此，应该理解，术语"连续的"并不一 定意味着这些帧立即一个接一个地被传输。在某些实现方案中，在连续帧之间可能有间隔，该间隔例如可被用来处理发射设备1与接收侧(诸如如在图2所示和解释的接收设备10)之间的时钟差，以便支持长 时间和高速率的无线通信(诸如高清晰度电视等)。在下面的说明和 解释中，两个连续时间帧之间的间隔被假设为零。根据本发明的波束 控制帧部分(section)由发射设备1的波束控制帧发生器9生成，籍此 波束控制帧的生成可以在频域处理中进行或者在时域处理中进行。此 外，波束控制帧发生器9所生成的波束控制帧可以具有不同的长度和大 小，这取决于所需要的实现方案。这些帧由帧发生器7形成，帧发生器 7从波束控制帧发生器9获得波束控制帧并从数据装置8获得数据。数据 装置8以任何种类的合适方式产生、收集或获得数据，并将数据转发 给帧发生器7。在帧已由帧发生器7生成之后，所生成的帧然后以常规 方式进一步被处理，例如通过调制帧信息等来处理，然后进行向上变 换(upconverter)，并经由高频装置3通过第一窄波束天线2传输。在图2的框图中，示意性示出了根据本发明的用于在无线通信系统 中接收信号的接收设备10的实例。接收设备10包括第二窄波束天线11， 该第二窄波束天线11适于通过第二天线操纵装置13在第二控制装置14 的控制下被操纵到不同的位置。第二控制装置14可以是任何种类的合 适的控制装置(诸如接收设备10的基带处理装置)或者任何其它合适 的控制和/或处理设备。第二控制装置14被连接到第二存储器15，该第 二存储器15适于存储操作接收设备10所必需的数据、信息、应用、软 件程序等。接收设备10还包括高频部分12，该高频部分12被用来向下 变换经由第二窄波束天线ll接收到的信号，这些信号然后在接收设备 IO中以常规方式进一步被处理。例如，信道估计器16适于基于接收到 的波束控制帧来执行信道估计。由信道估计器16导出的信道估计信息 可以被用于第二控制装置14中，用于经由第二天线操纵装置13将第二窄波束天线ll操纵到合适的位置。下面将解释包括信道估计和进一步处理的详细过程。要注意的是，图2只示出了用于理解本发明的必需元件。在实际的实现方案中，接收 设备10会包括用于接收设备10能够在无线通信系统中接收信号的操作 的所有其它必需的元件。此外，要注意的是，接收设备10可以另外包 括在无线通信系统中经由第二窄波束天线ll或分开的发射天线传输信 号的所有必需的元件和功能。同样，发射设备l可以包括能够在无线通信系统中经由第一窄波束天线2或分开的接收天线接收信号的所有必 需的元件和功能。此外，相对于图l示出和解释的发射设备l的元件和 功能以及相对于图2示出和解释的接收设备10的元件和功能可以被组合成能够在无线通信系统中传输和接收信号的通信设备。图3示出了根据现有技术的通信系统。如果例如半功率波束宽度 (HPBW)为100。的宽波束天线24、 25都被用于发送地点(sending site) 处的发射机20和接收地点处的接收机21，并且视距(LOS)通信路径P。 被障碍物22阻挡，则由于数个对象23a、 23b、 23c、 23d的多个反射面 而在发射机20与接收机21之间存在多条反射路径P。 P2。因此，信道延 迟扩展在数据传输率高(例如，超过l Gbps)时可能超过数十个码元 周期，这由于频率选择性衰减深而导致严重的码间干扰(ISI)。根据本发明，因此提议使用如图4中所示的一对窄波束天线。图4 示出了发射设备的方向性可控制的窄波束天线2'与接收设备的方向性 可控制的窄波束天线11'之间的各种传输路径的示意图。窄波束发射天 线2'可以是图1中所示的发射设备1的天线2，而窄波束接收天线ll'可 以是图2的接收设备10的天线11。然而，应理解的是，只要发射设备或 接收设备具有方向性可控制的窄波束天线，并且另 一个设备仅具有宽 波束或全向天线，本发明就可以起作用。如图4中所示，当前的传输路 径P并不是直接视距传输路径，而是电磁信号被对象反射一次的传输路 径。方向性可控制的天线2'与方向性可控制的天线11'之间的直接视距 传输路径P。被障碍物30阻挡。候选传输路径(即方向性可控制的天线2' 与方向性可控制的天线1F之间的可替换的可能传输路径)被示为传输 路径d、 C2和C3及。。候选传输路径d、 C2和C3是电磁信号被对象反射一 次的传输路径。候选传输路径C4是电磁信号在对象上被反射了两次的候 选传输路径。然而，候选传输路径的所有反射是以如下方式进行的， 即，所反射的电磁信号到达接收天线ll'。然而，在图3中所示的实例 中，当前使用的传输路径P具有最好的信道属性(例如最强的信噪比或 任何其它合适的参数)，并因此当前被用于在发射机与接收机之间传 输信号。候选传输路径C。 C2、 C3和C4用虚线示出，从而指示这些候选 传输路径的信道质量并没有和当前所用的传输路径P的信道质量一样 好。然而，倘若当前所用的传输路径P的信道质量变化(例如，反射对 象移动)，或者如果传输路径由于移动等被另一对象或障碍物阻挡，C2、 C3和C,之一可能成为当前的传输路径。通常，图4还显现，通常只有相当小数目的传输路径提供能够在发 射机与接收机之间传输和接收信号的传输质量。为了找到和监控所有 足够强的传输路径，必需搜索和监控所有可用的和可能的传输路径， 籍此窄波束发射天线2'和窄波束接收天线ir具有多个二维选择。例 如，如果扫描范围是10(T，并且细波束控制天线的半功率波束宽度 (HPBW)是20。，则从每側可以选择的数目是5x5-25,并且发射侧和 接收侧两侧的选择总数为25 x 25 = 625。最终的计算复杂度非常高。本发明现建议一种选择可能的候选传输路径的非常简单但精确和 有效的方式，以便能够当目前所用传输路径损坏时切换到不同的传输 路径。此外，本发明建议一种新的信道质量估计，其降低了测量信道 质量的开销，并且能够实现快速波束控制算法。如已经解释的那样，至少在发射侧或在接收侧使用了可被操纵到 不同位置的窄波束天线。因此，每个不同的位置对应于从发射设备l到 接收设备10的不同的可能传输路径。在可替换的实施例中，发射设备l 和/或接收设备10可以包括都可以被操纵到不同位置的更多的窄波束 天线。根据本发明的实施例，窄波束天线2、 11可以被操纵到25个不同 的位置。必须理解的是，本发明不限于针对每个窄波束天线有25个不 同位置的数目，即天线可以具有更多或更少的不同位置，并且针对所 用的窄波束天线，位置的数目可以不同。发射设备1和接收设备10的那些不同的25个位置在根据图5的信道 质量表中被示意性示出。因此，窄波束天线2、 ll中的每个窄波束天线 可以沿第一轴(根据图5，被表示为x轴)被操纵到五个不同的位置， 并且可以沿笫二轴(根据图5，被表示为y轴)被操纵到五个不同的位 置。藉此，每个天线在二维平面中能够被操纵到5><5 = 25个不同的位 置。因此，波束天线的每个不同位置的信道质量可以根据数个参数进 行测量。当在发射设备l与接收设备l 0之间找到 一条好的传输路径时， 该传输路径被存储在发射设备1的信道质量表40中和接收设备10的信 道质量表41中。正方形42、 43、 52、 53中的每个正方形对应于不同的 位置，并且由此对应于窄波束天线的不同传输路径。在文献EP 1 659 813 Al中，揭示了信道质量估计的可能性，该文 献通过引入结合于此。为此(herefor),发射设备l的天线和接收设备l0的天线被操纵到第一位置，然后信号从发射设备l被发送到接收设 备10。在下一步，发射设备的窄波束天线的位置被改变，而信号再次从发射设备被发送到接收设备。这一直进行，直到发射设备的窄波束 天线已经遍及所有不同位置。接收设备然后根据接收到的信号能够判 定，发射设备的窄波束天线的哪个位置提供了最好的传输特性。发射 设备的窄波束天线于是将被操纵到提供最好的传输特性的位置，然后， 针对接收设备的窄波束天线继续进行相同的程序，即，改变接收设备 的窄波束天线的位置，藉此能够估计接收设备的窄波束天线的最好位 置。必须理解的是，这对于在此解释的本发明的所有实施例都是成立的，发射设备1和接收设备10必须了解分别对应于要被使用的不同操纵位置的当前传输路径和下一传输路径。此外，提供有关于从接收设备 到发射设备的传输信道的某些反馈，并且反之亦然。因此，相对应的信息能够例如被存储在接收设备10的第二存储装置15和/或发射设备1 的笫一存储装置6中。根据本发明，为了估计信道质量，发射设备l的窄波束天线2和/或 接收设备10的窄波束天线11被操纵到对应于第一传输路径的第一位 置。然后，发射设备1的波束控制帧发生器9将产生波束控制帧，该波 束控制帧被发送给帧发生器7。此帧然后通过高频装置3进行向上变换， 并且之后，包括波束控制帧的信号从发射设备I被发送到接收设备IO。 信道估计器16然后根据接收到的信号能够估计当前传输路径的信道质 量。根据第一实施例，信道质量测量基于短伪噪声序列(PN序列)， 以便降低复杂度。为了更精确的信道质量估计，执行帧差错率(FER) 计算，而不是仅执行PN序列的自相关，籍此每个波束控制帧包括用于 同步化的训练序列和帧数据。另外，循环冗余校验(CRC)可被用于检 查整个波束控制帧数据是否被正确接收。与现有技术的无线系统相比， 在差错控制解码器之前完成CRC校验，以便加快波束控制算法的速度。 在常规的无线系统中，在差错控制解码器之后完成帧差错率计算的CRC 校验。在估计第一传输路径的信道质量之后，窄波束天线随后被操纵到 其它位置，由此覆盖每条可能的传输路径。根据信道质量估计，然后将选择具有最好的信道质量的当前传输路径。这在根据图5的信道质量 表中被示意性表示，其中，包含字母P的正方形表示发射设备的窄波束 天线2和接收设备10的窄波束天线11的相应位置。此外，数条候选传输 路径C1至C6被存储在信道质量表40、 41中，以便具有倘若当前传输路 径P被损坏就改变传输路径的可能性。根据本发明，提议使用短PN序列来降低复杂度。与此一起出现的 问题在于，不能保证信道质量的估计精度。例如，如果PN序列的长度 为8192，当没有比特误差时，PN序列的自相关峰值是8192。另一方面， 当存在一个比特误差时，PN序列的自相关峰值为8192 - 2 = 8190。结果， PN序列的自相关峰值可以表示通过发射设备1的窄波束天线2和接收设 备10的窄波束天线11对准的传输路径的误码率(BER)性能。当PN序列 的长度变得更大时，误码率或信道质量估计变得更精确。然而，当PN 序列的长度变得更大时，即为接收设备的信道估计器16的相对应的带 有匹配滤波的相关器(matched filter correlator)变得更加复杂。 实际上，在差错控制解码器之前(例如巻积码、Turbo码或LDPC码)的 1 x 103的误码率是高数据应用(例如高清晰度电视(HDTV))所需的。 由于发射设备l和接收设备l 0中的至少 一个设备采用了窄波束天线，所 以无线信道的特征可以净皮假定为准AWGN信道，并且PN序列的长度应该 大于10xl 03 = 1 04 ，以得到可靠的误码率或信道质量估计。相反，由 于硬件配置的复杂性，自相关的PN序列长度通常推荐小于1024。因此， 通常不能为使用短PN序列的波束控制算法获得精确的误码率或信道质 量估计。为了降低信道质量估计的复杂度，使用根据本发明的短PN序列， 而不是使用长PN序列。如已经解释的那样，当PN序列变短时，信道质 量估计的分辨率(resolution)和精度由于缺乏足够的样本而被降低。 在发射设备1与接收设备10之间可能有多条传输路径，这些传输路径基 于PN序列被表示来满足成为通信信道的要求，例如短PN序列的自相关 说明在短的相关长度内没有比特误差。但是一些所选的候选路径未必 是好的且是足够可靠的。这个问题通过本发明来克服。本发明提议在不同的传输和/或接收条件下重复信道质量估计，如 下面将要解释的那样。如已经解释的那样，在将天线2、 ll操纵到对应于不同传输路径的不同位置之后，产生如图5中所示的信道质量表40和 41。那意味着，从所有可能传输路径中的多条传输路径中，选择要被 径用作通信信道的当前传输路径P，而多条传输路径中的其它数条传输 路径被选为通信信道的候选路径C1至C6。本发明现提议，仅针对已经 选择的传输路径C1至C6从发射设备1向接收设备10重复传输包括波束 控制帧的信号。在第二次传输期间，传输和/或接收条件被改变，即， 要么降低发射设备l的发射功率，降低接收设备10的接收灵敏度，要么 二者都降低。当在不同的传输/接收条件下利用相同的短PN序列检查已 经选择的数条传输路径C1至C6时，例如信道C2、 C4和C6的信道质量可 能仍然很好时，由此同时其它候选传输信道C1、 C3和C5的信道质量可 能很差。在第二次传输信号之后，当清楚只有传输路径C2、 C4和C6提 供最佳传输特性时，只有这三条传输路径C2、 C4和C6被选作通信信道 的可能候选路径，并被存储在信道质量表50和51中。总之，从多条传输路径中选择第一数条传输路径，然后改变传输 和/或接收条件，以便如果已经选择的数条传输路径仍然满足信道质量 估计的要求，则检查这些已经选择的数条传输路径。只要小数目的传 输路径现在满足要求，信道质量表50、 51就被更新，如图6中所示。另 一方面，如果在第一次信号传输中选择的所有传输路径在第二次信号 传输期间仍然满足信道质量要求，则针对波束控制帧传输进一步降低 发射功率或改变接收灵敏度，直到只有小数目的传输路径被选为通信 信道的候选路径。在发射功率变化的情况下，这意味着，虽然对于数据通信而言数 据帧的发射功率(transmitted power)是固定的，但是波束控制帧的 发射功率是可调节的，以使波束控制能够可靠并提高性能。对于误码 率测量，可以降低波束控制帧的发射功率。因此，误码率性能可以被 有意降低，并且可以使用短PN序列来找到较小数目的强壮的传输路径， 即，在真正强壮的路径与相对强壮的路径之间存在明显的区别，籍此 只有真正强壮的路径被选为通信信道的候选路径。对于帧差错率测量，在差错控制解码器之前而不是在差错控制解 码器之后计算帧差错率。因此，帧差错率可以被有意降低，以便使用 短波束控制帧找到较小数目的强壮的候选路径并实现可靠的波束控 制。如在优选实施例中已经解释的那样，发射功率(transmitting power)被降低。另外的可能性会是除了降低发射功率之外还改变接收 机灵敏度，或者改变接收机灵敏度而不是降低发射功率。当短PN序列 的发射功率是固定的时候，接收机天线前端的信噪比也是固定的。然 而，此接收机电路可以被调节，以有意改变短PN序列的误码率性能。 通过调节放大器增益和/或衰减器，可以改变接收机灵敏度。现将参照根据图7的流程图，解释根据本发明的过程。该过程在步 骤S0开始，例如应设置通信的需要而开始。在步骤S1， 一个或两个窄 波束天线2、 ll都被操纵到对应于第一传输路径的第一位置。术语"一 个或两个...都"在此表示本发明还包括以下可能性，即只有发射设备 1或只有接收设备10包括窄波束天线。在下一步S2，包括波束控制帧的 信号从发射设备1被传输到接收设备10，并被接收设备10接收。在下一 步S3，信道估计器16基于接收到的波束控制帧估计当前传输路径的信 道质量。在下一步S4，检查是否已经测试了所有可能的传输路径。因此， 可能规定不是多条传输路径中的所有传输路径都被检查，而是仅测试 减小数目的传输路径是否是可靠的通信信道。如果判定没有测试所有 或充足数目的传输路径，则在步骤S5， 一个或两个天线2、 ll都被操纵 到对应于下一条传输路径的下一位置。该过程然后返回到步骤S2，其 中，包含波束控制帧的信号由发射设备经由实际选择的传输路径被传 输到接收设备IO。否则，如果在步骤S4确定所有或充足数目的传输路径已被测试， 则该过程继续进行步骤S6，其中，接收设备的第二控制装置14从多条 已测试的传输路径中选择数条传输路径作为通信信道的候选路径。该 选择基于从信道估计器16所传输的数据。所选的数条传输路径的信息 必须从接收设备10被传送到发射设备1 ，以便能够进一 步测试已经选择 的数条传输路径。在下一步S7，传输和/或接收条件被改变，即如已经解释的那样， 要么降低发射设备l的发射功率，要么改变接收设备10的接收灵敏度。 在下一步S8， 一个或两个天线2、 ll都被操纵到第一位置，籍此第一位 置对应于第一所选传输路径(即在步骤S6中选择的第一传输路径)。 在下一步S9，包括波束控制帧的信号从发射设备l经由实际的传输路径被传输到接收设备IO。在下一步SIO，信道估计器16基于接收到的波束 控制帧估计当前传输路径的信道质量。在下一步Sll，判定是否所有选择的传输路径在改变后的传输/接 收条件下进行了测试，即在步骤S6选择的所有传输路径是否已被再次 测试。如果判定还没有再次测试所有选择的传输路径，则在步骤S12, 一个或两个天线都被操纵到对应于所选传输路径中的下一条传输路径 的下一位置。该过程然后继续进行步骤S9，其中，传输包括波束控制 帧的信号。否则，如果在步骤S11判定所有已选的传输路径已被测试， 则在步骤S13，接收设备的第二控制装置14从所选的传输路径中选择小 数目的传输路径作为通信信道的候选路径。该过程在步骤S14结束，其 中，例如创建了如图6中所示的信道质量表50、 51。在根据本发明的可替换的实施例中，能在不同的传输/接收条件下 多次重复发送包括波束控制帧的信号，即本发明不限于单次重复信号 传输。此外，用于选择可能的传输路径的参数可以包括表示信道质量 的阈值，这意味着采用高于阈值的每个信道作为可能的通信信道。另 一种可能性会是限定必须被选择的通信信道的数目，例如限定，即使 某些更多的传输路径提供了几乎同样好的传输特性，也仅选择三条最 好的通信信道。对于本发明，对于具有低接收机复杂度的波束控制算法，可以采 用短PN序列。可以降低作为通信信道的候选路径的传输路径的数目， 籍此真正强壮的和可靠的路径被选为候选的传输路径。由于引入了短 PN序列，波束控制的开销可以被降低。另外，可以实现可靠的波束控 制和良好的性能。
权利要求
1.用于在无线通信系统中传输信号的方法，其中，信号从发射设备(1)被传输到接收设备(10)，所述设备(1，10)中的至少一个设备具有适于被操纵到不同位置的窄波束天线(2，11)，所述不同位置中的每个位置对应于从所述发射设备(1)到所述接收设备(10)的多条不同传输路径，所述信号包括能够估计当前传输路径的信道质量的波束控制帧，所述方法包括以下步骤a)随后经由多条传输路径中的每条传输路径传输和接收所述信号，藉此允许估计多条传输路径中的每条传输路径的信道质量；b)基于所估计的信道质量，从多条传输路径中选择数条传输路径作为通信信道的候选路径；c)针对在步骤b)所选择的所述数条传输路径，在不同的传输和/或接收条件下重复步骤a)至少一次；以及d)基于所估计的信道质量，从数条传输路径中选择小数目的传输路径作为通信信道的候选路径。
2. 根据权利要求l所述的方法，其中，所述方法包括 在通信期间保持传输和/或接收条件恒定。
3. 根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述方法包括 在步骤b)和/或步骤d)选择具有预定最小信道质量的所有传输路径。
4. 根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述方法包括 在步骤b)和/或步骤d)选择预定数目的传输路径。
5. 根据权利要求1至4中的任一权利要求所述的方法，其中，所述 方法包括基于误码率BER、伪噪声PN序列的计算来估计信道质量。
6. 根据权利要求1至4中的任一权利要求所述的方法，其中，所述 方法包括基于帧差错率FER计算来估计信道质量。
7. 根据权利要求1至4中的任一权利要求所述的方法，其中，所述 方法包括基于误码率BER、伪噪声PN序列的计算以及基于帧差错率FER计算来估计信道质量。
8. 根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述方法包括 在接收到传输信号之后提供循环冗余校验CRC。
9. 根据权利要求1至8中的任一权利要求所述的方法，其中，所述 方法包括通过降低发射功率来改变步骤c)中的传输条件。
10. 根据权利要求1至9中的任一权利要求所述的方法，其中，所 述方法包括通过降低接收机灵敏度来改变步骤c)中的接收条件。
11. 通信系统，其中，信号从发射设备(1 )被传输到接收设备(10 )， 所述设备中的至少 一个设备具有适于被操纵到不同位置的窄波束天线(2, 11)，所述不同位置中的每个位置对应于从所述发射设备(1) 到所述接收设备(10)的不同传输路径，所述信号包括能够估计当前 传输路径的信道质量的波束控制帧， 所述发射设备(1)包括波束控制帧生成装置(9)，该波束控制帧生成装置(9)适 于产生波束控制帧；以及第一控制装置(5),该第一控制装置(5)适于控制所述信 号经由多条传输路径中的每条传输路径的传输； 所述接收设备(10)包括信道估计装置(16)，该信道估计装置(16)适于基于接收 到的波束控制帧来估计每条传输路径的信道质量；以及第二控制装置(14),该第二控制装置(14)适于基于所估 计的信道质量从多条传输路径中选择数条传输路径作为通信信道的候 选路径，并且还适于向发射设备(1)传送所选数条传输路径的信息；此外，第一控制装置(5)适于控制在不同的传输条件下经由所述 数条所选传输路径中的每条传输路径至少一次重复传输包括波束控制 帧的信号；以及所述第二控制装置(14)适于基于所估计的信道质量从数条传输 路径中选择小数目的传输路径作为通信信道的候选路径。
12. 根据权利要求ll所述的通信系统，其中，第一控制装置(5)在通信期间保持传输和/或接收条件恒定。
13. 根据权利要求11或12所述的通信系统，其中，第二控制装置(14)选择具有预定最小信道质量的所有传 输路径。
14. 根据权利要求11或12所述的通信系统，其中，第二控制装置(14)选择预定数目的传输路径。
15. 根据权利要求11至14中的任一权利要求所述的通信系统， 其中，信道估计装置(16)基于误码率BER、伪噪声PN序列的计算来估计信道质量。
16. 根据权利要求11至14中的任一权利要求所述的通信系统， 其中，信道估计装置(16 )基于帧差错率FER计算来估计信道质量。
17. 根据权利要求11至14中的任一权利要求所述的通信系统， 其中，信道估计装置(16)基于误码率BER、伪噪声PN序列的计算以及基于帧差错率FER计算来估计信道质量。
18. 根据任一前述权利要求所述的通信系统，其中，接收设备(10)在接收到传输信号之后提供循环冗余校验CRC。
19. 根据权利要求11至18中的任一权利要求所述的通信系统， 其中，发射设备(1)通过降低发射功率来改变传输条件。
20. 根据权利要求11至19中的任一权利要求所述的通信系统， 其中，接收设备(10)通过降低接收机灵敏度来改变接收条件。
21. 根据任一前述权利要求所述的通信系统，其中，所述通信系统是基于多载波的系统，优选为正交频分复用 OFDM系统。
全文摘要
本发明涉及一种用于在无线通信系统中传输信号的方法。信号从发射设备被传输到接收设备，所述设备中的至少一个具有适于被操纵到不同位置的窄波束天线，不同位置中的每个对应于从发射设备到接收设备的多条不同传输路径。该信号包括能够估计当前传输路径的信道质量的波束控制帧。该方法包括以下步骤a)经由多条传输路径中的每条传输和接收该信号，藉此允许估计多条传输路径中的每条的信道质量；b)基于估计的信道质量，从多条传输路径中选择数条作为通信信道的候选路径，c)针对在b)所选的数条传输路径在不同传输和/或接收条件下重复a)至少一次；和d)基于估计的信道质量，从数条传输路径中选择小数目的传输路径作为通信信道的候选路径。
文档编号H04Q7/38GK101242212SQ200810074208
公开日2008年8月13日 申请日期2008年2月13日 优先权日2007年2月7日
发明者宇野雅博, 王昭诚 申请人:索尼德国有限责任公司