[发明专利]无线通信系统和用于无线通信系统的波束形成训练方法

说明书

技术领域

本发明总地涉及无线通信，更具体而言涉及无线通信系统和用于无线通信系统的波束形成(beamforming)训练方法。

背景技术

波束形成是充分利用多天线阵列的分集技术。对于毫米波系统，例如60GHz无线个人区域网络(WPAN)/无线局域网(WLAN)系统，由于系统内部的高路径损耗，波束形成变得极为重要。诸如扇区天线、1D/2D相控天线阵列之类的不同天线配置能够支持波束形成。对于60GHz应用，预期能够支持大约30dBi天线增益的基于CMOS的低成本相控天线阵列被认为是对抗60GHz频谱上的高路径损耗的有效方式。

最近的60GHz的物理(PHY)层标准，例如无线HD(WirelessHD)、Wigig、IEEE 802.11ad，都支持单载波和正交频分复用(OFDM)这两种传输模式。然而，这两种传输模式中的波束形成在实现上几乎没有差异。

波束形成训练对于相互通信的一对通信台站实现最优的发送天线权重向量(transmit antenna weight vector，简称为TX AWV，也可称为发送波束形成向量)和接收天线权重向量(receive antenna weight vector，简称为RX AWV，也可称为接收波束形成向量)是必要的。

美国专利申请公布US 20090318091A1中公开了一种利用串接训练序列来进行一对多同时波束形成训练的系统。在该系统中，一个发送台站首先生成由n个子训练序列构成的串接训练序列。在通过包括多个天线单元的发送天线阵列发送每个子训练序列时，应用一个独特的TX AWV来区分这多个天线单元上的相位，以便使得发送出的子训练序列具有独特的波束样式。

发送台站发送此串接训练序列，以用于同时训练多个接收台站。基于某些度量，例如容量、信号噪声比(SNR)，这些接收台站中的每一个分别确定相对于该接收台站而言的最优TX AWV，并将其反馈给发送台站。

基于码本(codebook)或其他规则，发送台站所应用的多个TX AWV是预定的，并且是发送台站和多个受训接收台站已知的。因此，多个接收台站可以很容易地反馈其各自的最优TX AWV。

在典型的IEEE 802.11ad密集用户会议室环境中，多对台站需要同时收发数据并且个人基本服务集(PBSS)的控制点(PCP)充当所有台站的网络协调者。由于多对台站需要执行主动式/按需式波束形成训练，所以基于时分复用接入(time division multiplexing access，TDMA)竞争的逐一训练方法将会太过耗时。也就是说，在现有技术中，多个通信对必须在不同时间段中执行波束形成训练，这是耗时的并且频谱效率不高。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种无线通信系统和用于无线通信系统的波束形成训练方法。

根据本发明的一个方面，提供了一种无线通信系统，包括：各自包括发送天线阵列的多个发送台站，所述多个发送台站在同一时间段中通过各自的发送天线阵列发送训练序列；以及与所述多个发送台站分别对应的、各自包括接收天线阵列的多个接收台站，所述多个接收台站中的每个接收台站通过各自的接收天线阵列接收由所述多个发送台站发送的各个训练序列，并获取与该接收台站和所述多个发送台站中的各个发送台站之间的各个链路的信道状况有关的信道信息，所述信道信息被用于确定所述多个发送台站的发送天线阵列的优化发送天线权重向量和所述多个接收台站的接收天线阵列的优化接收天线权重向量中的至少一者。

根据本发明的另一个方面，提供了一种在包括多个发送台站和与所述多个发送台站分别对应的接收台站的无线通信系统中进行波束形成训练的方法，包括：训练序列发送步骤，所述多个发送台站在同一时间段中通过各自的发送天线阵列发送训练序列；训练序列接收步骤，所述多个接收台站中的每个接收台站通过各自的接收天线阵列接收由所述多个发送台站发送的各个训练序列；信道信息获取步骤，获取与所述多个接收台站中的每个接收台站和所述多个发送台站中的各个发送台站之间的各个链路的信道状况有关的信道信息；以及优化天线权重向量确定步骤，基于所述信道信息来确定所述多个发送台站的发送天线阵列的优化发送天线权重向量和所述多个接收台站的接收天线阵列的优化接收天线权重向量中的至少一者。

附图说明

在附图中以示例而非限制方式示出了本发明的实施例。在各幅图中相同或相似的标号指代相同或相似的特征。

图1示出了在主动式波束形成训练的情况下的无线通信系统的示意图。