[发明专利]用于模拟波束形成的方法、发射站和接收站

说明书

技术领域

本发明涉及一种使用模拟波束形成传输信号的方法、执行该方法的发射站和接收站以及在该方法中使用的特定的前导结构(preamblestructure)。

本发明与无线通信有关，具有任意的传输方案，例如OFDM，或者类似地，且特别感兴趣的是毫米波无线通信(例如，60GHz波段)。

背景技术

对于一些应用而言，例如基于60GHz波段的毫米波无线通信，在超过若干米的距离上，需要高增益天线以便克服链路预算限制。

这种高增益天线可以利用包括多个天线或天线元件的天线阵列获得，其辐射束可被电子地转向(steer)。借助放大器/衰减器和移相器或延迟线来修改这些天线中的每一个上的信号。对于动态波束形成，放大器的增益和移相器的相位可被控制和调整。这可以使用被称为权重的复数模拟，其模(或绝对值)代表适用于所考虑的天线专用的放大器的增益，并且其辐角(argument)代表应用于移相器的相移。波束形成(beam forming)允许修改天线阵列的灵敏度图案(sensitivity pattern)，以便使其更具方向性，即提高沿特定方向的灵敏度和/或降低沿不同方向的灵敏度，其中假定例如信号被干涉。

对于需要高天线增益的某些应用而言，可以使用包括许多元件的天线。然而，根据基带处理器的能耗和处理要求，针对每个单独天线信号，具有高速模数转换器是受到抑制的。因此，优选的是，使用模拟波束形成，即，接收站体系结构，其中天线信号在模拟域中被修改(相位移动和振幅倍增)、被添加并且仅在随后使用单个模数转换器来使该天线信号数字化。在一些应用中，接收站包括多个模数转换器，每个模数转换器为多个天线元件(可能是很少的M个模数转换器，其中M＜N＝天线元件的数量)所共用。相似地，在发射站中，单个数字信号(或者多个数字信号)被转换为模拟量并且在多个天线元件上被分开。在每一个元件上的模拟信号被单独地修改，正如在接收器中一样。

然而，因为接收站具有比天线元件(N)更少的A/D转换器(M)，所以该接收站仅仅可以同时完成M个信道测量，而全部信道测量将需要N个测量。

发明内容

本发明的目的是提出一种用于从发射站到接收站通信的方法，从而允许使用单个前导(preamble)训练许多天线元件。

本发明的另一个目的是提出一种用于快速配置模拟波束形成的方法。

为此，本发明提出一种用于将信号从第二站传输到第一站的方法，所述第一站具有包含多个天线的天线阵列，所述方法包括以下步骤：

(a)在每个天线上接收具有配置字段和数据字段的相应的模拟信号，所述配置字段包括重复多次的训练符号，

(b)将至少两个模拟信号组合为一个组合信号，其中在每个训练符号重复期间，调整多个天线的至少一个天线参数并且测量所述组合信号，以及

-计算一组天线权重，其被应用于在用于接收数据字段的天线阵列上的模拟波束形成。

因此，在单个前导的帮助下，当接收不同训练符号时，接收站(这里为第一站)可以通过切换其波束形成权重完成更多的信道测量，并且因此确定最佳的波束形成权重。根据训练符号(training symbol)的数量，它甚至可以测量所有天线的信号，并且计算波束形成权重的最优集合，并使用它们接收后续的数据包。

本发明还涉及一种接收站，其包括：

天线阵列，包含多个天线，用于在每个天线上接收具有配置字段和数据字段的相应的模拟信号，所述配置字段包括重复多次的训练符号，

组合装置，用于将至少两个模拟信号组合为一个组合信号，

调整装置，用于在每个训练符号重复期间调整多个天线的至少一个天线参数，

测量装置，用于测量利用至少一个参数的每个设置获得的组合信号，以及

计算装置，用于计算一组天线权重，其被应用于调整装置，用于在接收数据字段的天线阵列上的模拟波束形成。

根据本发明的另一方面，提出了一种用于与根据本发明前述方面的接收站通信的发射站，该发射站包括用于发射具有配置字段和数据字段的模拟信号的发射装置，所述配置字段包括重复多次的相同的训练符号的序列，使得接收站可以利用相应的天线设置执行多个测量，以用于推导模拟波束形成。

根据本发明的又一个方面，提出一种前导结构，前导结构具有重复多次的相同训练符号的序列，其被布置成使得如根据本发明要求的接收站可以利用相应的天线设置执行多个测量，以用于推导模拟波束形成。