專利名稱：用于確定通信系統(tǒng)中到達(dá)角度的技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實施方式涉及傳送信息的技術(shù)。更具體地，本實施方式涉及用于確定與無線 通信系統(tǒng)中的通信路徑相關(guān)聯(lián)的角度的電路和方法。
背景技術(shù)：

發(fā)明內(nèi)容


圖IA是示出通信系統(tǒng)的一個實施方式的框圖；圖IB是示出通信系統(tǒng)的一個實施方式的框圖；圖2A是示出通信電路的一個實施方式的框圖；圖2B是示出通信電路的一個實施方式的框圖；圖3A是示出相控陣調(diào)制器的一個實施方式的框圖；圖3B是示出相控陣調(diào)制器的一個實施方式的框圖；圖4A是示出通信電路的一個實施方式的框圖；圖4B是示出通信電路的一個實施方式的框圖；圖5A是示出通信電路的一個實施方式的框圖；圖5B是示出通信電路的一個實施方式的框圖；圖6A是示出頻譜的一個示例的圖；圖6B是示出頻譜的一個示例的圖；圖7A是示出與不同到達(dá)角度相關(guān)聯(lián)的頻譜的示例的圖；圖7B是示出與不同到達(dá)角度相關(guān)聯(lián)的頻譜的示例的圖；圖8是示出發(fā)射信號的過程的一個實施方式的流程圖；圖9是示出接收信號的過程的一個實施方式的流程圖；圖10是示出系統(tǒng)的一個實施方式的框圖；表1提供了用于確定到達(dá)角度的多個頻率分量的示意；需要注意，在附圖中，相同的參考數(shù)字指示對應(yīng)的部分。
具體實施例方式提出了以下描述以使得本領(lǐng)域技術(shù)人員可以制造和使用所公開的實施方式，并 且以下描述在特定應(yīng)用及其需求的上下文中提供。對所公開的實施方式的各種修改對本 領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的，并且在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，此處限 定的一般原理可以應(yīng)用于其他實施方式和應(yīng)用。由此，本發(fā)明并非意圖限制于示出的實 施方式，而是符合與此處所公開的原理和特征一致的最寬范圍。描述了電路、包括電路的集成電路以及用于在通信系統(tǒng)中的設(shè)備之間傳送信號的技術(shù)的實施方式。這些電路、集成電路和技術(shù)可以用于通過廣播一個或多個信號或者 信標(biāo)而快速特征化通信系統(tǒng)中的一個或者多個通信路徑。該信號包括至少兩個頻率分量 的多個實例，其中給定頻率分量的給定實例具有與給定頻率分量的其他實例的相位不同 的相位。另外，該信號促使快速確定信號到達(dá)通信系統(tǒng)中的給定接收機的角度。特別 地，與信號相關(guān)聯(lián)的頻譜中的峰值(諸如最大值)的位置與到達(dá)角度相對應(yīng)。在電路的一些實施方式中，第一傳輸電路在捕獲模式期間向天線單元提供信 號，其中對于給定天線單元的給定信號包括具有相關(guān)聯(lián)的相位的至少兩個頻率分量，并 且其中給定信號中的給定頻率分量的相位與其他天線單元的給定頻率分量的相位不同。 另外，第一輸出節(jié)點將第一傳輸電路耦合至傳輸該信號的天線單元。需要注意，這些信 號建立了該電路與另一電路之間的通信路徑的角度。在一些實施方式中，電路包括包括天線單元的天線和/或包括天線單元的相 控陣天線。在一些實施方式中，同時傳輸信號。另外，來自給定天線單元的傳輸是全向 的。在一些實施方式中，給定信號包括多個頻率分量，其中每個頻率分量具有不同 的相關(guān)聯(lián)的相位，其中針對其他天線單元的信號中的給定頻率分量相關(guān)聯(lián)的相位與給定 信號中的給定頻率分量的相位不同。在一些實施方式中，使用正交頻分復(fù)用(OFDM)編碼信號。另外，給定頻率分 量可以與電路和其他電路之間的通信信道中的子信道相關(guān)聯(lián)。在一些實施方式中，通信路徑是視線通信路徑。在一些實施方式中，在同步電路與其他電路之間的通信之前建立角度。在一些實施方式中，電路包括耦合至第一天線單元的第一輸入節(jié)點，其接收來 自其他電路的附加信號。需要注意，第一天線單元可以是天線單元中的一個天線單元。 另外，第一接收機電路耦合至第一輸入節(jié)點，其中第一接收機電路檢測附加信號，并且 其中附加信號包括來自其他電路的指定角度的反饋。另外，電路包括控制邏輯以基于角 度調(diào)節(jié)使用天線單元傳輸?shù)碾S后的信號的傳輸角度。在一些實施方式中，天線單元的信號中的頻率分量的幅值彼此不同。另一個實施方式提供了其他電路以及包括其他電路的另外的集成電路。在該 其他電路中，第二輸入節(jié)點耦合至第二天線單元，其在捕獲模式期間接收來自電路的信 號。需要注意，接收到的信號包括至少兩個頻率分量的多個實例，其中給定頻率分量的 給定實例具有與給定頻率分量的其他示例的相位不同的相位。另外，第二接收機電路檢 測接收到的信號，并且基于接收到的信號的譜中的峰值的存在而確定接收到的信號的到 達(dá)角度。在一些實施方式中，到達(dá)角度是電路與其他電路之間的通信路徑的角度。需要 注意，通信路徑可能是電路與其他電路之間的唯一通信路徑。在一些實施方式中，其他電路包括包括至少第二天線單元的天線和/或包括 至少第二天線單元的相控陣天線。在一些實施方式中，接收到的信號包括多個頻率分量的多個實例，其中，針對 給定頻率分量，每個實例具有與其他實例相關(guān)聯(lián)的相位不同的相關(guān)聯(lián)的相位。
在一些實施方式中，使用OFDM編碼接收到的信號。另外，頻率分量可以與電 路和其他電路之間的通信信道中的子信道相關(guān)聯(lián)。在一些實施方式中，第二傳輸電路向電路傳輸附加信號，其中附加信號包括與 到達(dá)角度相關(guān)聯(lián)的信息。另外，第二輸出節(jié)點耦合至第二傳輸電路，并且耦合至傳輸附 加信號的至少第三天線單元，其中至少第三天線單元可以是至少第二天線單元。在一些實施方式中，到達(dá)角度與峰值相對于與接收到的信號相關(guān)聯(lián)的譜的中心 頻率的偏移相對應(yīng)。需要注意，確定到達(dá)角度可以包括計算該譜。另外，可以使用一個或者多個濾波器確定譜的峰值。另外，譜中存在多個峰值 可以指示接收到的信號中存在一個或者多個多路信號。另一個實施方式提供了包括設(shè)備和另一設(shè)備的系統(tǒng)。設(shè)備包括電路，并且其他 設(shè)備包括其他電路。另外，其他設(shè)備接收信號并且向設(shè)備提供附加信號。又一個實施方式提供傳輸信號的方法，其可以通過設(shè)備執(zhí)行。在操作期間，設(shè) 備生成要在捕獲模式期間通過天線單元傳輸?shù)男盘?，其中對于給定天線單元的給定信號 包括具有相關(guān)聯(lián)的相位的至少兩個頻率分量，并且其中給定信號中的給定頻率分量的相 位與其他天線單元的給定頻率分量的相位不同。然后，設(shè)備使用天線單元向其他設(shè)備傳 輸信號。需要注意，信號建立了設(shè)備與其他設(shè)備之間的通信路徑的角度。又一個實施方式提供了接收信號的方法，其可以通過其他設(shè)備執(zhí)行。在操作期 間，其他設(shè)備在捕獲模式期間使用至少第二天線接收信號，其中接收到的信號包括至少 兩個頻率分量的多個實例，并且其中給定頻率分量的給定實例具有與給定頻率分量的其 他示例的相位不同的相位。然后，其他設(shè)備基于與接收到的信號相對應(yīng)的譜的峰值的存 在確定接收到的信號的到達(dá)角度，其中到達(dá)角度是設(shè)備與其他設(shè)備之間的通信路徑的角 度。上述實施方式可以用于多種應(yīng)用，包括串行或者并行無線鏈路，無線城域網(wǎng) (諸如WiMax)，無線局域網(wǎng)(WLAN)，無線個人域網(wǎng)(WPAN)以及包括一個或多個天線 或者天線單元的系統(tǒng)和設(shè)備。例如，實施方式可以與超寬帶(UWB)通信和/或與多頻 帶OFDM聯(lián)盟(MBOA)相關(guān)聯(lián)的通信標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合使用。另外，上述實施方式可以用于 臺式或者膝上型計算機、手持式或者便攜式設(shè)備(諸如個人數(shù)字助理和/或移動電話)、 機頂盒、家庭網(wǎng)絡(luò)和/或視頻游戲設(shè)備。現(xiàn)在描述電路、無線通信設(shè)備和包括這些電路或者設(shè)備的系統(tǒng)，以及在設(shè)備和 系統(tǒng)中使用的通信技術(shù)的實施例。多種無線通信系統(tǒng)使用一個或者多個窄波束在設(shè)備之 間傳送信息。然而，在彼此通信之前，設(shè)備需要找到這些窄波束。遺憾的是，這可能 是耗時的過程。在以下的討論中，在捕獲模式期間，通過在無線通信系統(tǒng)中發(fā)射機廣播 特殊信號或者信標(biāo)。該信號促使快速確定信號到達(dá)無線通信系統(tǒng)中的一個或者多個接收 機的角度，并且由此快速確定發(fā)射機和這些接收機中的給定接收機之間的通信路徑的角 度。需要注意，該技術(shù)可以用在點對點和點對多點通信系統(tǒng)中。圖IA呈現(xiàn)了示出通信系統(tǒng)100的框圖。在該系統(tǒng)中，設(shè)備110-1經(jīng)由使用無線 通信的通信信道118與設(shè)備110-2傳送信息。另外，設(shè)備110之間的通信可以是同時的 或者順次的。需要注意，在一些實施方式中，設(shè)備110-1與一個或者多個附加設(shè)備傳送 信息，附加設(shè)備諸如可選設(shè)備110-3。在以下的討論中，設(shè)備110-1與設(shè)備110-2之間的通信用作示意性的示例。在一些實施方式中，設(shè)備110之間的通信可以是同時的(即，全雙工通信，其中 至少一對設(shè)備110可以同時發(fā)送和接收信息)，或者通信方向可以是交替的(即，半雙工 通信，其中在給定時間，一個設(shè)備發(fā)送信息，而另一個設(shè)備接收信息)。設(shè)備110-1可以包括或者可以耦合至天線電路，諸如相控陣天線112-1，以生成 和/或接收信號，并且設(shè)備110-2可以包括或者可以耦合至天線電路，諸如相控陣天線 112-2，以生成和/或接收信號。在示例性的實施方式中，相控陣天線112包括微帶線 單元，其配置為輸出和/或接收以60GHz(或者50GHz到90GHz之間的頻率)為中心的 7GHz頻帶的信號。這些相控陣天線可以發(fā)射和接收賦形波束。例如，賦形波束可以具 有15° -25°的波束寬度。需要注意，相控陣天線112可以促使使用調(diào)制到高載波頻率(諸如60GHz)的信 號或者在發(fā)射功率受限(諸如小于IOmW)并且通信可以跨越IOm量級的距離的通信系統(tǒng) 中的設(shè)備110之間的信息傳送。特別地，由設(shè)備110中的一個設(shè)備發(fā)射的信號可以在接 近設(shè)備110的可選對象116上反射。需要注意，多路通信(和多路信號)可以與可選對 象116的散射相關(guān)聯(lián)。因此，設(shè)備110之間的通信可以經(jīng)由直接(視線)或者間接(也稱為多路或者非 視線)通信路徑114(其可以包括視線或者接近視線通信)而發(fā)生。例如，通信路徑114 可以包括直接通信路徑114-1，以及可選的間接通信路徑114-2和/或114-3。然而， 在一些實施方式中，在給定的設(shè)備對諸如設(shè)備110-1與110-2之間可以僅存在一個通信路 徑，諸如通信路徑114-1。在以下的討論中，與設(shè)備110-2處的直接通信路徑114-1相關(guān) 聯(lián)的信號的到達(dá)角度120的特征用作示意性的示例。特別地，接收自設(shè)備110-1的一個或者多個信號中的多個頻率分量之間的相位 關(guān)系可以促使確定到達(dá)角度120，并且由此確定與通信路徑114-1相關(guān)聯(lián)的角度。例如， 如以下參考圖6-圖7進(jìn)一步進(jìn)行討論的，與一個或者多個信號相關(guān)聯(lián)的頻域或者頻譜中 的峰值的位置可以與到達(dá)角度120相對應(yīng)。因此，設(shè)備110-1可以發(fā)送一個或者多個信號，并且設(shè)備110-2可以接收這些信 號并且使用其確定到達(dá)角度120。然后，設(shè)備110-2可以向設(shè)備110-1提供關(guān)于到達(dá)角度 120的反饋信息，并且設(shè)備110-1可以使用該信息調(diào)節(jié)天線圖案或者賦形波束的發(fā)射角度 以改進(jìn)與設(shè)備110-2的通信。需要注意，一個或者多個信號可以從設(shè)備110-1同時向一個或者多個其他設(shè)備 110發(fā)送，和/或一個或者多個信號可以是全向的。這些屬性可以促使快速確定到達(dá)角度 120，并且由此快速確定與主通信路徑(其是提供最佳性能的通信路徑)，諸如通信路徑 114-1，相關(guān)聯(lián)的角度。另外，可以在捕獲模式期間設(shè)備110之間的時間同步之前確定到 達(dá)角度120。需要注意，在一些實施方式中，在捕獲模式期間發(fā)送和接收一個或者多個信 號。然而，在其他實施方式中，在正常操作模式期間發(fā)送和接收一個或者多個信號。另外，在捕獲模式或者正常操作模式中在設(shè)備110之間的通信期間，設(shè)備110-2 可以通過特征化與通信路徑114-1相關(guān)聯(lián)的性能(其也稱為信號狀態(tài))而向設(shè)備110-1 提供反饋。例如，特征化可以包括確定或者測量信號場強(諸如信號幅值或者信號 強度)、相對于目標(biāo)(諸如閾值、星座圖中的點和/或星座圖中的一系列點)的均方誤差(MSE)、信噪比(SNR)、誤碼率(BER)、時序裕度和/或電壓裕度。在一些實施方式 中，通信路徑114-1的特征化連續(xù)地執(zhí)行，從通信路徑的在前特征化過去一段時間間隔 之后執(zhí)行，和/或按需要執(zhí)行。需要注意，數(shù)據(jù)、反饋信息和/或控制信息的傳送可以使用帶內(nèi)或者帶外信令 (與通信路徑114-1中使用的頻率和/或頻帶的范圍有關(guān))。另外，在一些實施方式中， 設(shè)備110之間的反饋信息和/或控制信息的傳送可以經(jīng)由獨立的鏈路發(fā)生，諸如具有比通 信路徑114-1的數(shù)據(jù)率低的數(shù)據(jù)率和/或使用與通信路徑114-1上的信號的一個或者多個 載波頻率不同的載波頻率或者調(diào)制技術(shù)的無線鏈路。例如，該鏈路可以包括WLAN(諸 如 IEEE 802.11 或者 Bluetooth )。在一些實施方式中，通信路徑114-1包括多個子信道。這些子信道上承載的信 號可以是時分復(fù)用、頻分復(fù)用和/或編碼的。由此，在一些實施方式中，通信信道118上 的信息的傳送使用時分多址(TDMA)、頻分多址(FDMA)和/或碼分多址(CDMA)。在一些實施方式中，通信路徑114-1上的信號使用離散多音通信(諸如正交頻分 復(fù)用或者OFDM)，其包括多個子信道。頻率、頻帶或者頻帶組的范圍可以與給定的子 信道或者頻帶相關(guān)聯(lián)。鄰近子信道的頻帶可以部分或者完全重疊，或者可以不重疊。例 如，可以存在相鄰頻帶的部分重疊，其發(fā)生在所謂的近似位加載(approximatebit loading) 中。另外，鄰近子信道上的信號可以是正交的。在一些實施方式中，如果存在信號狀態(tài)丟失，則使用多種技術(shù)來修復(fù)或者恢復(fù) 通信路徑114-1。例如，通信路徑114-1上的信號可以是靜態(tài)的或者可以動態(tài)配置。由 此，當(dāng)存在信號狀態(tài)丟失或者降級時，可以對通信路徑114-1中的一個或者多個子信道 進(jìn)行調(diào)節(jié)。例如，可以改變子信道的數(shù)目，或者可以改變數(shù)據(jù)率。在一些實施方式中，在試圖修復(fù)或者恢復(fù)通信路徑114-1時，在設(shè)備110之間使 用自協(xié)商技術(shù)。在該自協(xié)商技術(shù)期間，設(shè)備110-2可以向設(shè)備110-1提供關(guān)于通信路徑 114-1上的信號的任何變化的效能的反饋(以下稱補救措施)。基于該反饋，設(shè)備110-1 可以進(jìn)一步修改發(fā)送信號，并且可以嘗試重新建立或者維護(hù)通信路徑114-1上的通信。 需要注意，補救措施可以包括重新發(fā)送在前數(shù)據(jù)；使用比在前發(fā)送中使用的發(fā)送功率 更大的發(fā)送功率發(fā)送在前或者新的數(shù)據(jù)(以后稱為數(shù)據(jù))；相對于在前發(fā)送中使用的數(shù)據(jù) 率減小數(shù)據(jù)率；使用減小的符號間干擾(例如，使用插入在數(shù)據(jù)之前和/或之后的空間 隔)發(fā)送數(shù)據(jù)；在單時鐘邊沿發(fā)送數(shù)據(jù)(與雙數(shù)據(jù)率發(fā)送不同)；發(fā)送至少部分?jǐn)?shù)據(jù)包括 糾錯碼(ECC)或者檢錯碼(EDC)的數(shù)據(jù)；使用與在前發(fā)送中使用的編碼不同的編碼或 者調(diào)制碼發(fā)送數(shù)據(jù)；在預(yù)定閑置時間之后發(fā)送數(shù)據(jù)；向設(shè)備110-2中不同的接收機發(fā)送 數(shù)據(jù)；和/或向另一個設(shè)備諸如設(shè)備110-3發(fā)送數(shù)據(jù)，其可以嘗試將該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至設(shè)備 110-2。需要注意，至少一部分ECC和/或EDC數(shù)據(jù)可以是動態(tài)生成(即，實時)的和 /或可以在前生成的(即，預(yù)存在)。在一些實施方式中，ECC包括博斯-喬赫里-霍 克文黑姆(BCH)碼，其是循環(huán)碼的子類。在示例性的實施方式中，ECC和/或EDC數(shù) 據(jù)包括循環(huán)冗余碼(CRC)、奇偶校驗碼、漢明碼、里德-所羅門碼和/或另外的檢錯 和糾錯碼。在一些實施方式中，設(shè)備110之間的通信使用多個通信路徑114發(fā)生。例如，設(shè)備110中的一個或者兩個可以基于信號狀態(tài)選擇主通信路徑，諸如通信路徑114-1。如 果該主通信路徑隨后降級或者中斷，則可以使用備選通信路徑(即，設(shè)備110可以切換至 備選通信路徑)。該備選通信路徑可以是由設(shè)備110預(yù)定的或者可以在主通信路徑降級或 者中斷時，由設(shè)備110中的一個或者兩個來識別。需要注意，備選路徑的使用可以補充 到之前描述的補救措施之上，或者與之前描述的補救措施獨立使用。需要注意，通信系統(tǒng)100可以包括更少的元件或者附加的元件。另外，兩個或 者更多個元件可以組合為單個元件，并且一個或者多個元件的位置可以改變。例如，設(shè) 備110中的一個或者多個設(shè)備可以至少部分基于與定位系統(tǒng)(諸如本地、差分和/或全球 定位系統(tǒng))相關(guān)聯(lián)的信息選擇通信路徑114-1。當(dāng)設(shè)備110存在相對運動時，該技術(shù)可以 允許使設(shè)備110進(jìn)行適配。由此，設(shè)備110-1可以基于關(guān)于相對運動的信息適配一個或 者多個賦形波束。備選地，與定位系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的信息可以提示設(shè)備110-1存在另一個接 近設(shè)備諸如設(shè)備110-2。在一些實施方式中，相控陣天線112的天線單元包括在獨立天線中。這在圖IB 中示出，其呈現(xiàn)了示出通信系統(tǒng)150的一個實施方式的框圖。在該系統(tǒng)中，設(shè)備110-3 可以包括或者可以耦合至天線電路，諸如天線140 (其中每一個包括一個或者多個天線單 元)，以生成和/或接收信號。另外，設(shè)備110-4可以包括或者可以耦合至天線電路，諸 如天線142 (其中每一個包括一個或者多個天線單元)，以生成和/或接收信號?，F(xiàn)在描述可以在設(shè)備110中的一個或者多個設(shè)備中使用的通信電路。圖2A呈現(xiàn) 了示出通信電路210的一個實施方式200的框圖，其可以構(gòu)成傳輸電路。該通信電路可 以用于生成和/或提供與促使確定到達(dá)角度120(圖1A)的一個或者多個信號相對應(yīng)的電 信號，并且可以用于發(fā)送這些電信號。雖然一個或者多個信號可以在正常操作模式期間 發(fā)送，但是在以下的討論中，使用在捕獲模式期間發(fā)送一個或者多個信號作為示意性的 示例。在捕獲模式期間，接收與一個或者多個電信號相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)x(n)212。備選地， 數(shù)據(jù)χ (η) 212的至少一部分存儲在存儲器222中。數(shù)據(jù)χ (η) 212可以在可選編碼器214 中編碼和/或可以至少部分編碼或者調(diào)制(在向通信電路210發(fā)送之前)。該編碼應(yīng)當(dāng)理 解為包括調(diào)制編碼和/或擴頻編碼，例如基于二進(jìn)制偽隨機序列(諸如最大長度序列或 者m序列)編碼；金氏碼(Goldcode)；和/或卡西米(Kasami)序列。特別地，在調(diào)制編碼之后，可以設(shè)置對于相控陣天線226中的給定天線單元的 給定電信號中的兩個或者更多個頻率分量的相位。例如，基于存儲器222中的查找表， 控制邏輯220可以指示數(shù)據(jù)信號控制218使用相控陣調(diào)制器216中的一個來設(shè)置這些相 位。圖3A呈現(xiàn)了示出相控陣調(diào)制器310的一個實施方式300的框圖。該相控陣調(diào)制器 包括延遲單元312-1 (其基于由圖2A中的數(shù)據(jù)信號控制218提供的系數(shù)中的一個系數(shù)提供 可調(diào)節(jié)的延遲)和變頻單元314-1，諸如混頻器或者外差混頻器。需要注意，通常，針對 給定電信號中的不同頻率分量，系數(shù)是不同的。另外，如圖3B所示，其呈現(xiàn)了示出相控 陣調(diào)制器360的一個實施方式350的框圖，變頻單元314-2可以在延遲單元312-2之前。返回參考圖2A，需要注意，給定信號中的給定頻率分量的相位與相控陣天線 226中的其他天線單元的電信號中的給定頻率分量的相位不同。(通常，給定信號中的頻 率分量的相位彼此也不同。)需要注意，可以同時設(shè)置針對天線單元的電信號中的一些或者全部頻率分量的相位。通常，由于增加了電信號中的頻率分量的數(shù)目和/或增加了天線單元的數(shù)目， 而改進(jìn)了確定的到達(dá)角度120 (圖1A)的角分辨率。在示例性的實施方式中，在對于相控 陣天線226中的四個天線單元的每一個的電信號中，使用七個頻率分量。另外，這些電 信號可以使用OFDM編碼。例如，給定的頻率分量可以與設(shè)備110-1與110-2(圖IA和 圖1B)之間的通信信道中的給定子信道相關(guān)聯(lián)，通信信道諸如通信信道118(圖IA和圖 1B)。在調(diào)制之后，一個或者多個功率放大器，諸如放大器224，可以放大電信號。 在一些實施方式中，放大器224具有可變的或者可調(diào)節(jié)的增益。因此，在一些實施方式 中，給定電信號中的兩個或者更多個頻率分量的幅值彼此不同。在該放大之前，期間或者之后，可以使用數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)將調(diào)制的電信號轉(zhuǎn) 換為模擬電信號，以及使用與一個或者多個子信道相關(guān)聯(lián)的一個或者多個載波頻率右來 RF上變換為一個或者多個適合的頻帶。例如，上變換可以使用變頻單元，諸如一個或者 多個外差混頻器或者調(diào)制器(如圖3A和圖3B所示)。然后，與電信號相對應(yīng)的信號可以通過相控陣天線226中的天線單元發(fā)送。需 要注意，這些信號可以是全向的和/或可以與方向或者角度的范圍相關(guān)聯(lián)(諸如在發(fā)送期 間使用賦形波束或者定向天線)。如上所述，由通信電路210發(fā)送的信號可以由另一個電路接收，諸如設(shè)備 110-2(圖1A)中的電路，然后其根據(jù)這些信號確定到達(dá)角度120 (圖1A)。(需要注意， 接收機電路以下將參考圖4-圖5進(jìn)行進(jìn)一步描述。)然后，可以將該信息反饋至通信電 路210。例如，反饋信息可以使用鏈路228接收。備選地，如圖2B所示，其呈現(xiàn)了示 出通信電路260的一個實施方式250的框圖，可以使用至少一個天線單元262和接收機諸 如放大器264接收反饋信息。在一些實施方式中，天線單元262包括在相控陣天線226 中。基于該反饋信息，通信電路210可以改變發(fā)送信號的發(fā)送角度。例如，在捕獲 模式期間，通信電路210可以通過改變由相控陣調(diào)制器216設(shè)置的相對相位而從發(fā)送全 向信號切換到發(fā)送賦形波束。在一些實施方式中，一旦已經(jīng)確定與通信路徑114-1 (圖 1A)相關(guān)聯(lián)的角度，就可以執(zhí)行設(shè)備110-1與110-2(圖1A)之間的時間同步。另外，在 一些實施方式中，可以將用于確定角度的相同信號用于時間同步設(shè)備110-1和110-2(圖 1A)。需要注意，在完成捕獲(已經(jīng)確定角度并且設(shè)備已經(jīng)時間同步)之后，可以在正 常操作模式中設(shè)備110-1與110-2 (圖1A)之間的數(shù)據(jù)定向通信期間使用該角度。例如， 波束成型技術(shù)可以用于提供定向天線圖案和/或一個或者多個賦形波束。在一些實施方式中，天線單元和/或一個或者多個天線，諸如相控陣天線226， 可以是在通信電路210和260 (圖2B)外部、片上、封裝或者芯片載體上、和/或另 外的集成電路(例如，芯片疊層)上。另外，在一些實施方式中，由不同的天線和/或 天線單元發(fā)送的至少一些信號基于以下彼此區(qū)分編碼(諸如TDMA、FDMA和/或 CDMA),空間分集(諸如多輸入多輸出通信)，和/或極化分集(例如，由不同的天線和 /或天線單元發(fā)送的至少一些信號可以存在不同的極化)。
11
由通信電路210和260 (圖2B)發(fā)送的信號可以組合(通過線性疊加)在通信信 道118(圖IA和圖1B)中。如圖4A所示，其呈現(xiàn)了示出通信電路402 (其可以構(gòu)成接收 機電路)的一個實施方式400的框圖，這些信號可以是接收到的；以及，可以確定這 些信號的到達(dá)角度；以及，該信息可以反饋至通信電路210(圖2A)和/或260(圖2B)。特別地，使用一個或者多個天線(諸如天線410)和/或天線單元接收信號。需 要注意，天線和/或天線單元可以是在通信電路402的外部、片上、封裝或者芯片載體 上、和/或在另外的集成電路(例如，芯片疊層)上。如上所述，接收到的信號包括至少兩個頻率分量的多個實例，其中給定頻率分 量的給定實例具有與給定頻率分量的其他實例的相位不同的相位。另外，如以下將參考 圖6-圖7進(jìn)行進(jìn)一步討論的，這些頻率分量和相關(guān)聯(lián)的相位產(chǎn)生與接收到的信號相關(guān)聯(lián) 的頻域或者頻譜的峰值，其與接收到的信號的到達(dá)角度120 (圖1A)相對應(yīng)。因此，在放大器412-1 (其可以具有可變增益或者固定增益)中放大之后，檢測 電路414可以確定捕獲模式期間的到達(dá)角度120(圖1A)(以及，更普遍地，正常操作模式 期間的數(shù)據(jù)χ (η) 416)。特別地，檢測電路414可以確定與接收到的信號相關(guān)聯(lián)的頻域或 者頻譜中的峰值的位置。另外，檢測電路414可以執(zhí)行基帶解調(diào)(例如，使用快速傅里葉變換或者 FFT)，均衡(諸如線性或者非線性均衡)，數(shù)據(jù)符號檢測(使用限幅器和/或序列檢測)， 以及基帶解碼。例如，基帶解碼可以包括符號-比特編碼，其是發(fā)送信號之前執(zhí)行的比 特-符號編碼的相對或者相反操作。在一些實施方式中，通信電路402實現(xiàn)檢錯和/或 糾錯。例如，可以通過執(zhí)行與發(fā)送的信號中一個或者多個校驗位結(jié)合的多比特XOR操作 來檢錯。在放大器412-1進(jìn)行放大之前，期間或者之后，接收到的信號可以使用模數(shù)轉(zhuǎn) 換器(ADC)轉(zhuǎn)換為數(shù)字電信號，以及使用與一個或者多個子信道相關(guān)聯(lián)的一個或者多個 載波頻率ζ從一個或者多個適合的頻帶RF下變換至基帶。例如，下變換可以使用變頻單 元，諸如一個或者多個外差混頻器或者調(diào)制器。另外，在一些實施方式中，放大器412-1 可以基于例如自動增益控制(AGC)環(huán)路來調(diào)節(jié)通信電路402的增益。然后，控制邏輯418在可選存儲器420中存儲該到達(dá)角度信息(用于后續(xù)使 用)，或者使用鏈路422將其反饋至通信電路210 (圖2Α)。更普遍地，通信電路402可 以向通信電路210 (圖2Α)和/或260(圖2Β)提供反饋，并且該反饋可以基于通信信道 118 (圖IA和1Β)的性能的特征化，即，性能度量，諸如信號狀態(tài)。備選地，如圖4Β所示，其呈現(xiàn)了示出通信電路460的一個實施方式450的框 圖，功率放大器462可以使用天線單元464反饋關(guān)于到達(dá)角度(圖1Α)的信息。在一些 實施方式中，天線單元410用于發(fā)送反饋信息。需要注意，可以在時間間隔(諸如與數(shù)據(jù)的塊相關(guān)聯(lián))之后，和/或根據(jù)需要 (諸如在存在不能使用一個或者多個補救措施適當(dāng)修復(fù)的信號狀態(tài)降級時)確定一次到達(dá) 角度120(圖1Α)。例如，可以在正常操作期間和/或在操作的捕獲模式期間確定到達(dá)角 度 120 (圖 1Α)。在一些實施方式中，使用相控陣天線中的一個或者多個天線單元接收信號。這 在圖5Α中示出，其呈現(xiàn)了示出通信電路502的一個實施方式500的框圖。特別地，使用相控陣天線510中的一個或者多個天線單元接收信號，并且使用一個或者多個放大器412 放大產(chǎn)生的電信號。基于存儲在存儲器520 (諸如查找表)中的系數(shù)，控制邏輯518可以 指示數(shù)據(jù)信號控制516使用相控陣調(diào)制器514調(diào)節(jié)這些電信號的相對相位。然后，檢測電路414可以在捕獲模式期間確定到達(dá)角度120(圖1A)(以及，更普 遍的，正常操作模式期間的數(shù)據(jù)x(n)416)。控制邏輯518在存儲器520中存儲該到達(dá)角 度信息(用于后續(xù)使用)，或者使用鏈路422將其反饋至通信電路210 (圖2A)。備選地，如圖5B所示，其呈現(xiàn)了示出通信電路560的一個實施方式550的框 圖，功率放大器462可以使用天線單元464反饋關(guān)于到達(dá)角度120 (圖1A)的信息。在一 些實施方式中，使用相控陣天線510中的一個或者多個天線單元發(fā)送反饋信息。需要注意，通信電路210 (圖 2A)、260 (圖 2B)、402 (圖 4A)、460 (圖 4B)、 502 (圖5A)和/或560可以包括更少的元件或者附加的元件。例如，可以存在附加的天 線(或者天線單元)和/或?qū)⒃舜笋詈系男盘柧€可以指示多個信號線(或者總線)。 在一些實施方式中，通信電路210(圖2A)和/或260(圖2B)包括預(yù)加重以補償與通信 信道118 (圖IA和圖1B)相關(guān)聯(lián)的損耗和/或散射。類似地，在一些實施方式中，通信 電路402 (圖4A)、460 (圖4B)、502 (圖5A)和/或560包括均衡。需要注意，預(yù)加重 和/或均衡可以使用前饋濾波器和/或決策反饋均衡電路實現(xiàn)。另外，雖然通信電路210(圖 2A)、260(圖 2B)、402(圖 4A)、460(圖 4B)、 502(圖5A)和/或560中沒有明確示出，但是這些電路可以包括電信號的存儲緩沖器。 另夕卜，通信電路 210(圖 2A)、260(圖 2B)、402 (圖 4A)、460 (圖 4B)、502 (圖 5A)和 / 或560中沒有明確示出時鐘電路。然而，可以基于一個或者多個時鐘信號的任一邊沿或 者兩個邊沿發(fā)送和/或接收電信號。需要注意，在一些實施方式中，發(fā)送和接收可以是 同步和/或異步的?？梢允褂媚M電路和/或數(shù)字電路實現(xiàn)通信電路210 (圖2A)、260 (圖2B)、 402(圖4A)、460(圖4B)、502 (圖5A)和/或560中示出的元件和/或功能。另外， 可以使用硬件和/或軟件實現(xiàn)這些通信電路中的元件和/或功能。在一些實施方式中， 控制邏輯220(圖2A和圖2B)、418(圖4A和圖4B)和518 (圖5A和圖5B)在這些通信 電路的物理層結(jié)構(gòu)(諸如RF前端)上運行，不使用來自基帶處理元件的信息。需要注意，通信電路210 (圖 2A)、260 (圖 2B)、402 (圖 4A)、460 (圖 4B)、 502 (圖5A)和/或560中的兩個或者更多個元件可以組合為單個元件和/或一個或者多個 元件的位置可以改變。在一些實施方式中，通信電路210(圖2A)、260(圖2B)、402 (圖 4A)、460 (圖4B)、502 (圖5A)和/或560包括在一個或者多個半導(dǎo)體管芯上的一個或 者多個集成電路中。如上所述，設(shè)備110-1 (圖1)在捕獲模式期間發(fā)送的一個或者多個信號，在設(shè) 備110-2(圖1A)的不同方向接收時，可以具有不同的頻譜。特別地，與接收到的信號 相關(guān)聯(lián)的頻譜中的最大或者全局峰值的位置(相對于中心頻率)的改變可以與到達(dá)角度 120(圖1A)相對應(yīng)。因此，與接收到的信號相關(guān)聯(lián)的頻域或者頻譜中的該峰值的位置可 以用于確定到達(dá)角度120 (圖1A)，由此確定通信路徑114-1 (圖1A)的角度。在一些實施方式中，通過以下方式確定到達(dá)角度120(圖1A)(例如，通過圖 4_圖5中的檢測電路414)計算一個或者多個接收到的信號的FFT;使用一系列窄帶或
13者陷波濾波器確定峰值的位置；和/或使用混頻器、頻率合成器和陷波濾波器確定峰值 的位置。需要注意，可以使用譜功率測量或者計算來確定峰值的位置，其可以在時間同 步或者鎖定設(shè)備110 (圖IA和圖1B)之前執(zhí)行。由此，譜功率測量或者計算可以在不解 調(diào)接收到的信號的情況下執(zhí)行。圖6A呈現(xiàn)了示出頻譜的圖600，將信號場強610繪制為頻率612的函數(shù)。該頻 譜與以零度的到達(dá)角度接收到的信號相關(guān)聯(lián)。因此，峰值614-1在頻譜的中心頻率處。相反，圖6B呈現(xiàn)了與以非零的到達(dá)角度接收到的信號相關(guān)聯(lián)的頻譜。因此峰值 614-2不在頻譜的中心頻率處；具體地，存在頻率偏移660。如以下參考圖7A和圖7B所示，通常，與給定到達(dá)角度接收到的信號相關(guān)聯(lián)的 頻譜具有圍繞最大或者全局峰值的平滑曲線。需要注意，多個局部極值諸如局部峰值的 存在，可以指示接收到的信號中存在一個或者多個多路信號。在這種情況下，可以使用 順序方法諸如系統(tǒng)搜索(例如，通過象限)確定到達(dá)角度120 (圖1A)。圖7A呈現(xiàn)了示出與不同的到達(dá)角度714相關(guān)聯(lián)的頻譜的圖700，將幅度710繪 制為頻音(frequency tone)或者頻率分量712的函數(shù)。需要注意，到達(dá)角度714的范圍 從-75° (714-1)到75° (714-6)以30°遞增。另外，需要注意，這些頻譜與包括使用 兩個天線單元或者天線發(fā)送的七個頻率分量的信號相對應(yīng)。如上所述，由于增加了天線單元的數(shù)目而改進(jìn)了角分辨率。這在圖7B中示出， 其呈現(xiàn)了示出與不同的到達(dá)角度760相關(guān)聯(lián)的頻譜的圖750，將幅度710繪制為頻音或者 頻率分量712的函數(shù)。需要注意，到達(dá)角度760的范圍從-75° (760-1)到75° (760-6) 以30°遞增。另外，需要注意，這些頻譜與包括使用四個天線單元或者天線發(fā)送的七個 頻率分量的信號相對應(yīng)。表1提供了產(chǎn)生圖750中的頻譜的發(fā)送信號中的多個頻率分量 和相關(guān)聯(lián)的相位的示意。
權(quán)利要求
1.一種集成電路，包括傳輸電路，用于在捕獲模式期間向天線單元提供信號，其中對于給定天線單元的給 定信號包括具有相關(guān)聯(lián)的相位的至少兩個頻率分量，其中所述給定信號中的給定頻率分 量的相位與針對其他天線單元的所述給定頻率分量的相位不同，并且其中所述信號建立 所述集成電路與另一個集成電路之間的通信路徑的角度；以及輸出節(jié)點，其將所述傳輸電路耦合至傳輸所述信號的天線單元。
2.如權(quán)利要求1的集成電路，進(jìn)一步包括包括所述天線單元的天線。
3.如權(quán)利要求1的集成電路，進(jìn)一步包括包括所述天線單元的相控陣天線。
4.如權(quán)利要求1的集成電路，其中所述信號將同步傳輸。
5.如權(quán)利要求1的集成電路，其中來自所述給定天線單元的傳輸是全向的。
6.如權(quán)利要求1的集成電路，其中所述給定信號包括多個頻率分量，其中每個頻率分 量具有不同的相關(guān)聯(lián)相位；以及其中與針對其他天線單元的信號中的所述給定頻率分量相關(guān)聯(lián)的相位與所述給定信 號中的所述給定頻率分量的相位不同。
7.如權(quán)利要求1的集成電路，其中所述信號使用正交頻分復(fù)用編碼。
8.如權(quán)利要求1的集成電路，其中所述給定頻率分量與所述集成電路和其他集成電路 之間的通信信道中的子信道相關(guān)聯(lián)。
9.如權(quán)利要求1的集成電路，其中所述通信路徑是視線通信路徑。
10.如權(quán)利要求1的集成電路，其中在同步所述集成電路與其他集成電路之間的通信 之前建立所述角度。
11.如權(quán)利要求1的集成電路，進(jìn)一步包括輸入節(jié)點，耦合到至少一個天線單元，其用于接收來自其他集成電路的附加信號， 其中至少所述一個天線單元可以是所述天線單元中的一個；接收機電路，耦合至所述輸入節(jié)點，其中所述接收機電路用于檢測所述附加信號， 并且其中所述附加信號包括來自所述其他集成電路的指定所述角度的反饋；以及控制邏輯，用于基于所述角度，調(diào)節(jié)要使用所述天線單元傳輸?shù)暮罄m(xù)信號的傳輸角度。
12.如權(quán)利要求1的集成電路，其中針對所述天線單元的信號中的所述頻率分量的幅 值彼此不同。
13.—種電路，包括傳輸電路，用于在捕獲模式期間向天線單元提供信號，其中對于給定天線單元的給 定信號包括具有相關(guān)聯(lián)的相位的至少兩個頻率分量，其中所述給定信號中的給定頻率分 量的相位與針對其他天線單元的所述給定頻率分量的相位不同，并且其中所述信號建立 所述集成電路與另一個集成電路之間的通信路徑的角度；以及輸出節(jié)點，其將所述傳輸電路耦合至傳輸所述信號的天線單元。
14.一種集成電路，包括用于在捕獲模式期間向天線單元提供信號的裝置，其中對于給定天線單元的給定信 號包括具有相關(guān)聯(lián)的相位的至少兩個頻率分量，其中所述給定信號中的給定頻率分量的 相位與針對其他天線單元的所述給定頻率分量的相位不同，并且其中所述信號建立所述集成電路與另一個集成電路之間的通信路徑的角度；以及輸出節(jié)點，其將所述裝置耦合至傳輸所述信號的天線單元。
15.—種傳輸信號的方法，包括生成在捕獲模式期間通過天線單元傳輸?shù)男盘?，其中對于給定天線單元的給定信號 包括具有相關(guān)聯(lián)的相位的至少兩個頻率分量，其中所述給定信號中的給定頻率分量的相 位與針對其他天線單元的所述給定頻率分量的相位不同，并且其中所述信號建立第一設(shè) 備與第二設(shè)備之間的通信路徑的角度；以及使用所述天線單元將來自所述第一設(shè)備的信號傳輸至所述第二設(shè)備。
16.—種集成電路，包括輸入節(jié)點，耦合到至少一個天線單元，其在捕獲模式期間接收來自另一個集成電路 的信號，其中所述接收到的信號包括至少兩個頻率分量的多個實例，其中給定頻率分量 的給定實例具有與所述給定頻率分量的其他實例的相位不同的相位；以及接收機電路，用于檢測所述接收到的信號，以及基于與所述接收到的信號相對應(yīng)的 譜中的峰值的存在確定所述接收到的信號的到達(dá)角度。
17.如權(quán)利要求16的集成電路，其中所述到達(dá)角度是所述集成電路與其他集成電路之 間的通信路徑的角度。
18.如權(quán)利要求17的集成電路，其中所述通信路徑是視線通信路徑。
19.如權(quán)利要求18的集成電路，其中所述通信路徑是所述集成電路與其他集成電路之 間的唯一通信路徑。
20.如權(quán)利要求17的集成電路，其中在同步所述集成電路與其他集成電路之間的通信 之前確定所述角度。
21.如權(quán)利要求16的集成電路，進(jìn)一步包括包括至少所述一個天線單元的天線。
22.如權(quán)利要求16的集成電路，進(jìn)一步包括包括至少所述一個天線單元的相控陣天線。
23.如權(quán)利要求16的集成電路，其中所述接收到的信號包括多個頻率分量的多個實 例；以及其中，針對給定的頻率分量，每個實例具有與其他實例相關(guān)聯(lián)的相位不同的相關(guān)聯(lián) 的相位。
24.如權(quán)利要求16的集成電路，其中所述接收到的信號使用正交頻分復(fù)用編碼。
25.如權(quán)利要求16的集成電路，其中所述頻率分量與所述集成電路和其他集成電路之 間的通信信道中的子信道相關(guān)聯(lián)。
26.如權(quán)利要求16的集成電路，其中所述多個實例中的頻率分量的幅值彼此不同。
27.如權(quán)利要求16的集成電路，進(jìn)一步包括傳輸電路，用于向其他集成電路傳輸附加信號，其中所述附加信號包括與所述到達(dá) 角度相關(guān)聯(lián)的信息；以及輸出節(jié)點，耦合至所述傳輸電路，其將要耦合至傳輸所述附加信號的至少天線單 元，其中所述至少天線單元可以是至少所述一個天線單元。
28.如權(quán)利要求16的集成電路，其中所述到達(dá)角度與峰值相對于與所述接收到的信號 相關(guān)聯(lián)的譜的中心頻率的偏移相對應(yīng)。
29.如權(quán)利要求16的集成電路，其中確定所述到達(dá)角度包括計算所述譜。
30.如權(quán)利要求16的集成電路，其中使用一個或者多個濾波器確定所述譜中的峰值。
31.如權(quán)利要求16的集成電路，其中所述譜中存在多個峰值指示所述接收到的信號中 存在一個或者多個多路信號。
32.—種電路，包括輸入節(jié)點，耦合到至少一個天線單元，其用于在捕獲模式期間接收來自另一個集成 電路的信號，其中所述接收到的信號包括至少兩個頻率分量的多個實例，其中給定頻率 分量的給定實例具有與所述給定頻率分量的其他實例的相位不同的相位；以及接收機電路，用于檢測所述信號，以及基于與所述接收到的信號相對應(yīng)的譜中的峰 值的存在，確定所述接收到的信號的到達(dá)角度。
33.—種接收信號的方法，包括在捕獲模式期間使用設(shè)備處的至少一個天線接收信號，其中所述接收到的信號包括 至少兩個頻率分量的多個實例，并且其中給定頻率分量的給定實例具有與所述給定頻率 分量的其他實例的相位不同的相位；以及基于與所述接收到的信號對應(yīng)的譜中的峰值的存在，確定所述接收到的信號的到達(dá) 角度，其中所述到達(dá)角度是所述設(shè)備與另一個設(shè)備之間的通信路徑的角度。
34.—種系統(tǒng)，包括向第二設(shè)備傳輸信號的第一設(shè)備，其中所述第一設(shè)備包括傳輸電路，用于在捕獲模式期間向天線單元提供信號，其中對于給定天線單元的給定信號包括具有相關(guān)聯(lián)的相位的至少兩個頻率分量，其中所述給定信號中的給定頻率分 量的相位與針對其他天線單元的所述給定頻率分量的相位不同，并且其中所述信號建立 所述第一設(shè)備與所述第二設(shè)備之間的通信路徑的角度；以及輸出節(jié)點，其將所述傳輸電路耦合至傳輸所述信號的天線單元。
35.如權(quán)利要求34的系統(tǒng)，其中所述第二設(shè)備包括輸入節(jié)點，其耦合到至少一個天線單元，其用于在捕獲模式期間接收來自所述第一 設(shè)備的信號，其中所述接收到的信號包括至少兩個頻率分量的多個實例，其中給定頻率 分量的給定實例具有與所述給定頻率分量的其他實例的相位不同的相位；以及接收機電路，用于檢測所述信號，以及基于與所述接收到的信號相對應(yīng)的譜中的峰 值的存在，確定所述接收到的信號的到達(dá)角度。
全文摘要
描述了電路的實施方式。在該電路中，傳輸電路在捕獲模式期間向天線單元提供信號，其中對于給定天線單元的給定信號包括具有相關(guān)聯(lián)的相位的至少兩個頻率分量，并且其中給定信號中的給定頻率分量的相位與針對其他天線單元的給定頻率分量的相位不同。另外，輸出節(jié)點將傳輸電路耦合至傳輸該信號的天線單元。需要注意，這些信號建立電路與另一個電路之間的通信路徑的角度。
文檔編號H04B7/06GK102017450SQ200880114067
公開日2011年4月13日 申請日期2008年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月30日
發(fā)明者A·阿巴斯法爾 申請人:拉姆伯斯公司