[发明专利]分段波束成形

说明书

相关申请的交叉引用

本公开要求于2009年4月17日提交的第61/170,492号、2009年5月1日提交的第61/174,905号以及2009年5月6日提交的第61/176,085美国临时专利申请的权益，上述每个临时申请的名称都为“Segmented Beamforming Training for mmWave Systems”，并且上述每个临时专利申请的全部公开内容在此通过引用明确地并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及通信系统，更具体而言，涉及在该通信系统中使用的波束成形技术。

背景技术

在此提供的背景技术描述是出于总体上展示本公开上下文的目的。在本背景技术部分中描述的当前被称为发明人的工作，以及不以其他方式作为提交时的现有技术的本描述的多个方面均不被明确地或隐含地认为是针对本公开的现有技术。

数目持续增长的相对廉价、低功率无线数据通信服务、网络和设备在过去若干年中已变得可用，从而为接近有线的速度传输和可靠性带来希望。在802 IEEE标准中详细描述了各种无线技术，802IEEE标准例如包括IEEE标准802.11a(1999)及其更新和修订、IEEE标准802.11n、IEEE草案标准802.15.3、以及现在正处于最终定稿过程中的802.15.3c，上述所有标准在此通过引用整体并入本文。

作为一个示例，称为无线个人区域网(WPAN)的一种无线网络涉及设备的互连，该设备通常但不必比无线局域网(WLAN)在物理上更为靠近地定位，该无线局域网诸如是遵循IEEE标准802.11a或IEEE草案标准802.11n的WLAN。近来，对该网络中特别是高数据速率(例如超过1Gbps)的兴趣和需求显著增加。在WPAN中实现高数据速率的一种方案是使用数百MHz甚至使用若干GHz的带宽。例如，未许可的60GHz频带提供了一种这样的可能操作范围。

一般而言，天线以及相关联的有效无线信道在接近或超过60GHz的频率处是具有高度方向性的。因此，分隔一对通信设备的距离对于该对通信设备能够支持的数据速率具有显著影响。此外，当多个天线在一个或两个通信设备上可用时，有效波束图案允许设备更好地利用无线信道的空间选择性，以及相应地增加设备通信的数据速率。一般而言，波束成形或波束定向(beamsteering)创建了如下空间增益图案，该空间增益图案具有在一个或多个特定方向中的一个或多个高增益的瓣或波束(相比于全向天线获得的增益而言)，而在其他方向中具有减少的增益。如果多个发射天线的增益图案例如被配置成产生在接收器方向中的高增益瓣，则相比于全向传输可以获得更好的传输可靠性。

2009年8月26日提交的名称为“Beamforming by Sector Sweeping”的第12/548,393号美国专利申请以及2008年8月26日提交的名称为“Beamforming by Sector Sweeping”的第61/091,914号美国临时专利申请均在此通过引用整体明确地并入本文。这些申请总体上涉及被称为“通过扇区扫测(sector sweeping)进行波束成形”的波束成形技术。在通过扇区扫测来波束成形以确定当向第二设备发射数据时第一设备所应用的发射波束成形图案的一个实现方式中，第一设备向第二设备发射多个训练分组，其中当发射每个训练分组时第一设备应用不同的波束成形图案。第二设备通常确定训练分组中具有最高质量(例如，具有最高信噪比(SNR)、最低误码率(BER)等)的一个，并且将其通知给第一设备。第一设备继而可以利用产生最高质量分组的发射波束成形图案。类似地，为了确定当从第二设备接收数据时由第一设备所应用的接收波束成形图案，第二设备向第一设备发射多个训练分组，并且当接收每个训练分组时第一设备应用不同的波束成形图案。第一设备一般确定训练分组中具有最高质量的一个，并且可以继而利用产生最高质量分组的接收波束成形图案。

因此，总体而言，波束成形要求在通信设备之间交换波束成形训练数据。该数据以及其他管理信息占据了可用带宽中的大部分，从而形成较低的数据吞吐量。这样的结果在具有差缓冲能力的应用中尤其明显。

发明内容

一种用于在通信网络中波束成形的方法包括：生成与一对设备之间波束成形会话相关联的多个波束成形训练(BFT)单元，其中多个BFT单元中的每一个对应于不同的波束定向矢量，从而使得多个BFT单元中的第一非零子集合在第一时隙期间发射，以及使得多个BFT单元中的第二非零子集合在第二时隙期间发射，其中第一时间时隙和第二时隙不邻接。