專利名稱：在多天線系統(tǒng)中的自適應(yīng)信號發(fā)送的制作方法
在多天線系統(tǒng)中的自適應(yīng)信號發(fā)送本申請是PCT國際申請?zhí)枮镻CT/US2004/025440、PCT國際申請日為2004年8月 6曰、中國國家串i青號為200480028381. 9、題為“在多天線系統(tǒng)中的自i舌應(yīng)信號發(fā)送.”的串請的分案申請。相關(guān)申請本申請要求2003年8月8日遞交的、標(biāo)題為“高吞吐量無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、 裝置和相關(guān)方法”的美國臨時申請No. 60/493，937的權(quán)益。
背景技術(shù)：
在無線通信系統(tǒng)中，可以在收發(fā)機(jī)上以兩種可能的方式應(yīng)用多天線使用點對點通信系統(tǒng)或使用點對多點通信系統(tǒng)。可以應(yīng)用點對點通信系統(tǒng)與單個接收機(jī)通信，以獲得更高的信號質(zhì)量并提供更高的頻譜效率?？梢詰?yīng)用點對多點通信系統(tǒng)與多個接收機(jī)通信， 以獲得更高的信號質(zhì)量以及對每個接收機(jī)的數(shù)據(jù)吞吐量。在這樣的多天線無線通信網(wǎng)絡(luò)中，點對點通信系統(tǒng)可以是多輸入多輸出(MIMO)系統(tǒng)，而點對多點通信系統(tǒng)可以是空分多址(spatial division, multiple access) (SDMA)系統(tǒng)。


在本說明書的結(jié)束部分，特別指明并清晰地要求保護(hù)被視為本發(fā)明的主題。但是， 當(dāng)通過與附圖一起閱讀來參考下面詳細(xì)的描述時，可以最佳地理解本發(fā)明的運(yùn)行方式和結(jié)構(gòu)，以及其目的、特征和優(yōu)點，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的無線局域網(wǎng)通信系統(tǒng)圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的點對點系統(tǒng)圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的點對多點系統(tǒng)圖；以及圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案、自適應(yīng)地在點對點鏈路和點對多點鏈路間切換的方法的流程圖。應(yīng)該理解，為了說明的簡潔和清晰，在圖中所示的要素(element)不一定按比例繪制。例如，為了清晰，一些要素的尺寸可能相對于其他要素被夸大。此外，在被認(rèn)為適當(dāng)?shù)牡胤?，在這些圖中重復(fù)了參考數(shù)字，以指示對應(yīng)或者類似的要素。
具體實施例方式在下面的詳細(xì)說明中，為了提供對本發(fā)明全面的理解，闡述了大量具體的細(xì)節(jié)。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該可以理解，在沒有這些具體細(xì)節(jié)的情形下也可以實施本發(fā)明。在其他情況下，沒有詳細(xì)描述公知的方法、過程、組件和電路，以免模糊了本發(fā)明。下面詳細(xì)說明的某些部分是根據(jù)計算機(jī)存儲器內(nèi)針對數(shù)據(jù)位或者二進(jìn)制數(shù)字信號的操作的算法和符號表示來進(jìn)行描述的。這些算法的描述和表示可以是數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域技術(shù)人員用來將他們工作的實質(zhì)傳達(dá)給本領(lǐng)域其他技術(shù)人員的技術(shù)。在一些實施方案中，這些算法或數(shù)據(jù)處理可以包括在基帶頻率、中頻(IF)或射頻(RF)上至少部分使用硬件、軟件或其組合實現(xiàn)的模擬(analog)處理，盡管在此方面本發(fā)明的范圍不受限制。算法在這里，并且普遍地，被認(rèn)為是導(dǎo)致所要求結(jié)果的自我一致的(self-consistent)動作或者操作序列。它們包括物理量的物理處理。雖然不是必須的，這些量通常采取能夠被儲存、傳輸、組合、比較和其他操作的電信號或者磁信號的形式。主要出于通用的原因，將這些信號稱為位、值、要素、符號、字符、項、數(shù)等已常常證明是方便的。 然而，應(yīng)該可以理解，所有這些和類似的術(shù)語都是與適當(dāng)?shù)奈锢砹肯嚓P(guān)聯(lián)的，并且僅僅是應(yīng)用于這些量的簡便標(biāo)記。除非另外具體陳述，正如從下面的討論中可以看出，應(yīng)該可以理解，在整個說明書討論中使用術(shù)語比如“處理”、“計算”、“運(yùn)算”、“確定”等等是指計算機(jī)或計算系統(tǒng)、或類似電子計算設(shè)備的動作或過程(process)，所述動作和/或過程將表示為計算系統(tǒng)的寄存器或存儲器內(nèi)的物理(如電子)量的數(shù)據(jù)操作或轉(zhuǎn)換成為類似地表示為計算系統(tǒng)的存儲器、 寄存器或者其他此類信息存儲、傳輸或者顯示設(shè)備內(nèi)的物理量的其他數(shù)據(jù)。本發(fā)明的實施方案可以包括用于實現(xiàn)本文所述操作的裝置。裝置可以為所期望的目的而專門構(gòu)造，或者可以包括通用計算設(shè)備，所述計算設(shè)備由存儲在該設(shè)備里的程序來有選擇性地激活或者重新配置。這樣的程序可存儲在存儲介質(zhì)上，例如，但不局限于，任何類型的盤，包括軟盤、光盤、CD-ROM、磁光盤、只讀存儲器(ROM)、隨機(jī)訪問存儲器(RAM)、電可編程只讀存儲器(EPROM)、電可擦除和可編程只讀存儲器(EEPROM)、閃存、磁或光卡，或者其他任何類型的適合于存儲電子指令并且能夠耦合到計算設(shè)備系統(tǒng)總線上的介質(zhì)。此處所介紹的過程和顯示并不固有地與任何特定的計算設(shè)備或者其他裝置相關(guān)。 不同的通用系統(tǒng)可以根據(jù)本文的教導(dǎo)與程序一起使用，或者，可以證明構(gòu)造更專業(yè)化的裝置來實現(xiàn)所期望的方法是方便的。用于各種這些系統(tǒng)的所期望結(jié)構(gòu)將出現(xiàn)在以下的描述中。另外，本發(fā)明的實施方案沒有參照任何特殊程序設(shè)計語言來描述。應(yīng)該可以理解，各種不同的程序設(shè)計語言可以被用來實現(xiàn)在此描述的本發(fā)明的教導(dǎo)。在下面的描述和權(quán)利要求書中，可以使用術(shù)語“耦合”和“連接”以及它們的派生詞。在特定實施方案中，“連接”可以用來指示兩個或更多要素彼此直接物理或電接觸?！榜詈稀笨梢砸馕吨鴥蓚€或更多要素直接物理或電接觸。然而，“耦合”也可以意味著兩個或更多要素彼此不直接接觸，但仍然彼此協(xié)作或相互作用。應(yīng)該理解，本發(fā)明的實施方案可以在各種應(yīng)用中使用。盡管本發(fā)明在此方面并不受限，此處公開的電路可以在很多裝置中使用，例如在無線電系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)中。僅以實施例的方式來表示，期望被包括在本發(fā)明范圍內(nèi)的無線電系統(tǒng)包括包含無線網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)接口卡(NIC)的無線局域網(wǎng)(WLAN)設(shè)備和無線廣域網(wǎng)(WffAN)設(shè)備、基站、接入點(AP)、網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)橋(bridge)、網(wǎng)絡(luò)中心(hub)、蜂窩無線電話通信系統(tǒng)、衛(wèi)星通信系統(tǒng)、 雙向無線通信系統(tǒng)、單向?qū)ず魴C(jī)、雙向?qū)ず魴C(jī)、個人通信系統(tǒng)(PCS)、個人計算機(jī)(PC)、個人數(shù)字助理(PDA)、傳感器網(wǎng)絡(luò)、個人局域網(wǎng)(PAN)等等，盡管在此方面本發(fā)明的范圍不受限制。期望被包括在本發(fā)明范圍內(nèi)的無線通線系統(tǒng)類型包括，但不限于無線局域網(wǎng) (WLAN)、無線廣域網(wǎng)(WffAN)、碼分多址(CDMA)蜂窩無線電話通信系統(tǒng)、全球移動通信系統(tǒng) (GSM)蜂窩無線電話通信系統(tǒng)、北美數(shù)字蜂窩系統(tǒng)(NADC)蜂窩無線電話通信系統(tǒng)、時分多址(TDMA)系統(tǒng)、增強(qiáng)型TDMA(E-TDMA)蜂窩無線電話通信系統(tǒng)、第三代(3G)系統(tǒng)如寬帶 ⑶MA (W⑶MA)，CDMA-2000等等，盡管在此方面本發(fā)明不受限制?，F(xiàn)在參照圖1，將討論根據(jù)本發(fā)明一個實施方案的無線局域網(wǎng)通信系統(tǒng)。在圖1所示出的WLAN通信系統(tǒng)100中，移動單元110可以包括無線收發(fā)機(jī)112，以耦合到天線118及處理器114，從而提供基帶和介質(zhì)訪問控制(MAC)處理功能。在一個實施方案中的處理器 114可以包括單個處理器，或者可替換地，可以包括基帶處理器和應(yīng)用處理器，盡管在此方面本發(fā)明的范圍不受限制。處理器114可以耦合到存儲器116，處理器116可以包括易失性存儲器(如DRAM)，非易失性處理器(如閃存)，或者可替換地，可以包括其他類型的存儲器 (如硬盤驅(qū)動器)，盡管本發(fā)明的范圍并不限于此。存儲器116的部分或全部可以被包括在與處理器114相同的集成電路上，或者可替換地，存儲器116的部分或全部可以被放置在集成電路或其他介質(zhì)上，例如硬盤驅(qū)動器，所述集成電路或其他介質(zhì)對于處理器114的集成電路來說是外部的，盡管在此方面本發(fā)明的范圍不受限制。移動單元110可以通過無線通信鏈路132與接入點122通信，其中接入點122可以包括至少一個天線120。在其他實施方案中，接入點122，以及移動單元110可選擇地， 可以包括兩個或更多天線，例如為了提供空分多址(SDMA)系統(tǒng)或多輸入多輸出(MIMO)系統(tǒng)，盡管在此方面本發(fā)明的范圍不受限制。接入點122可以與網(wǎng)絡(luò)130耦合，從而使移動單元110可以與網(wǎng)絡(luò)130，包括耦合到網(wǎng)絡(luò)130的設(shè)備，進(jìn)行通信，其中所述移動單元110 與網(wǎng)絡(luò)130的通信是通過經(jīng)由無線通信鏈路132與接入點122進(jìn)行通信來實現(xiàn)的。網(wǎng)絡(luò) 130可以包括公用網(wǎng)，如電話網(wǎng)或因特網(wǎng)，或者可替換地，網(wǎng)絡(luò)130可以包括專用網(wǎng)(如內(nèi)部網(wǎng)(intranet))，或是公用網(wǎng)與專用網(wǎng)的組合，盡管在此方面本發(fā)明的范圍不受限制。移動單元110和接入點122間的通信可以通過無線局域網(wǎng)(WLAN)實現(xiàn)，例如遵循電氣和電子工程師學(xué)會(IEEE)標(biāo)準(zhǔn)(如 IEEE 802. 11a, IEEE 802. lib, IEEE 802. llg, IEEE802. lln, HiperLAN-II等)的網(wǎng)絡(luò)，盡管在此方面本發(fā)明的范圍不受限制。在另一個實施方案中，移動單元110和接入點122的通信可以至少部分通過遵循3GPP標(biāo)準(zhǔn)的蜂窩通信網(wǎng)來實現(xiàn)，盡管在此方面本發(fā)明的范圍不受限制?，F(xiàn)在參照圖2，將討論根據(jù)本發(fā)明一個實施方案的多輸入多輸出系統(tǒng)圖。圖2所示的多輸入多輸出(MIMO)系統(tǒng)200示出了在發(fā)射收發(fā)機(jī)(transmitting transceiver) 210 和接收收發(fā)機(jī)(receiving transceiver) 216之間的ΜΙΜΟ鏈路222，其中所述收發(fā)機(jī)210可以包括第一天線212到第Mt天線214的發(fā)射天線，所述收發(fā)機(jī)216可以包括第一天線218 到第Mk天線220的接收天線。圖2的MIMO系統(tǒng)200可以與圖1的無線局域網(wǎng)系統(tǒng)100類似，其中發(fā)射收發(fā)機(jī)210可以與接入點122相對應(yīng)，并且接收收發(fā)機(jī)216可以與移動單元 110相對應(yīng)，盡管在此方面本發(fā)明的范圍不受限制。在第!·個(rth)接收天線處、來自第t個 (tth)發(fā)射天線的復(fù)基帶(complex baseband)信道可以被定義為在MkXMt信道矩陣H中的 [r，t]項。所述信道矩陣H可以被定義為
權(quán)利要求
1.一種方法，包括以多輸入多輸出模式工作；以及如果預(yù)定條件滿足，以空分多址模式工作。
2.如權(quán)利要求1的方法，其中，所述預(yù)定條件包括超過預(yù)定值的延遲值。
3.如權(quán)利要求1的方法，其中，所述預(yù)定條件包括低于預(yù)定值的吞吐量的值。
4.如權(quán)利要求1的方法，其中，所述預(yù)定條件包括超過預(yù)定值的沖突次數(shù)。
5.如權(quán)利要求1的方法，其中，所述預(yù)定條件包括期望的更高的頻譜效率。
6.如權(quán)利要求1的方法，其中，所述預(yù)定條件包括超過預(yù)定值的接收機(jī)數(shù)量。
7.一種方法，包括以在空分多址模式工作；以及如果預(yù)定條件滿足，以多輸入多輸出模式工作。
8.如權(quán)利要求7的方法，其中，所述預(yù)定條件包括低于預(yù)定值的每用戶頻譜效率。
9.如權(quán)利要求7的方法，其中，所述預(yù)定條件包括低于預(yù)定值的數(shù)據(jù)率。
10.如權(quán)利要求7的方法，其中，所述預(yù)定條件包括期望的用于至少一個用戶的更高的數(shù)據(jù)率。
11.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述預(yù)定條件包括期望的用于至少一個用戶的更高的服務(wù)質(zhì)量。
12.一種方法，包括為至少一個或更多個接收機(jī)估計信道矩陣； 如果所述信道條件優(yōu)良，以多輸入多輸出模式工作；以及否則以在空分多址模式工作。
13.如權(quán)利要求12的方法，還包括，當(dāng)以多輸入多輸出模式工作時，在發(fā)射機(jī)上觀察介質(zhì)訪問層性能，并且如果介質(zhì)訪問層性能低，切換到空分多址模式。
14.如權(quán)利要求12的方法，還包括，當(dāng)以空分多址模式工作時，觀察所述至少一個或更多個接收機(jī)的物理層性能，并且如果物理層性能低，切換到多輸入多輸出模式。
15.一種制品，包括其上存儲有如下指令的存儲介質(zhì)，當(dāng)計算平臺執(zhí)行所述指令時，導(dǎo)致通過以下步驟在多輸入多輸出模式和空分多址模式間的自適應(yīng)切換 為至少一個或更多個接收機(jī)估計信道矩陣； 如果所述信道條件優(yōu)良，以多輸入多輸出模式工作；以及否則以在空分多址模式工作。
16.如權(quán)利要求15的制品，其中，所述指令當(dāng)被執(zhí)行時還導(dǎo)致通過以下步驟在多輸入多輸出模式和空分多址模式間的自適應(yīng)切換當(dāng)工作在多輸入多輸出模式工作時，在發(fā)射機(jī)上觀察介質(zhì)訪問層性能，并且如果介質(zhì)訪問層性能低，切換到空分多址模式。
17.如權(quán)利要求15的制品，其中，所述指令當(dāng)被執(zhí)行時還導(dǎo)致通過以下步驟在多輸入多輸出模式和空分多址模式間的自適應(yīng)切換當(dāng)以空分多址模式工作時，觀察所述至少一個或更多個接收機(jī)的物理層性能，并且如果物理層性能低，切換到多輸入多輸出模式。
18.一種設(shè)備，包括 收發(fā)機(jī)；至少兩個或更多個全向天線，耦合到所述收發(fā)機(jī)；以及基帶處理器，耦合到所述收發(fā)機(jī)，其中所述基帶處理器和所述收發(fā)機(jī)在第一條件下從多輸入多輸出模式切換到空分多址模式，并在第二條件下從空分多址模式切換到多輸入多輸出模式。
19.如權(quán)利要求18的設(shè)備，其中，所述第一條件包括如下至少一個更高的延遲、更低的吞吐量、更高的重發(fā)數(shù)量、以及更高的接收機(jī)數(shù)量更。
20.如權(quán)利要求18的設(shè)備，其中，所述第二條件包括如下至少一個更低的信噪比、更高的誤比特率、更低的頻譜效率、期望的用于至少一個接收機(jī)的更高的數(shù)據(jù)率、期望的用于至少一個接收機(jī)的更高的服務(wù)質(zhì)量、以及更低的接收機(jī)數(shù)量。
21.一種設(shè)備，包括收發(fā)機(jī)，用于在無線網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行通信，其中所述收發(fā)機(jī)包括多個天線，并且被配置為基于所述無線網(wǎng)絡(luò)的信道特征來修改發(fā)射天線的數(shù)量。
22.如權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其特征在于，所述信道特征是通過由隨機(jī)變量所定義的信道矩陣來確定的，所述隨機(jī)變量至少取決于所述收發(fā)機(jī)的位置以及與所述收發(fā)機(jī)通信的至少一個接收機(jī)的位置，或所述收發(fā)機(jī)及所述至少一個接收機(jī)上的天線放置或載波頻率，或所述收發(fā)機(jī)及所述至少一個接收機(jī)周圍的散射環(huán)境。
23.如權(quán)利要求22所述的設(shè)備，其特征在于，其中所述信道矩陣根據(jù)所述無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境改變的速率或所述收發(fā)機(jī)和/或所述至少一個接收機(jī)的可能移動速率而隨時間變化。
24.如權(quán)利要求22所述的設(shè)備，其特征在于，所述信道矩陣是基于從所述至少一個接收機(jī)到所述收發(fā)機(jī)的反向鏈路上估計的信道而確定的。
25.如權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其中所述信道特征是利用在所述無線網(wǎng)絡(luò)中與所述收發(fā)機(jī)通信的第二收發(fā)機(jī)的信道的主動反饋來確定的。
26.一種天線方法，包括在無線網(wǎng)絡(luò)中操作一包括多個天線的收發(fā)機(jī)，并基于所述無線網(wǎng)絡(luò)的信道特征來修改發(fā)射天線的數(shù)量。
27.如權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，還包括通過使用由隨機(jī)變量所定義的信道矩陣來確定所述信道特征，所述隨機(jī)變量至少取決于所述收發(fā)機(jī)的位置以及與所述收發(fā)機(jī)通信的至少一個接收機(jī)的位置，和/或所述收發(fā)機(jī)及所述至少一個接收機(jī)上的天線放置或載波頻率，或所述收發(fā)機(jī)及所述至少一個接收機(jī)周圍的散射環(huán)境。
28.如權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于，其中所述信道矩陣根據(jù)所述無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境改變的速率或所述收發(fā)機(jī)和/或所述至少一個接收機(jī)的可能移動速率而隨時間變化。
29.一種方法，包括工作在第一模式中；以及在預(yù)定條件的情況下，工作在第二模式中；其中所述第一模式和第二模式是多輸入多輸出模式以及空分多址模式中的一個。
30.如權(quán)利要求四所述的方法，其特征在于，其中所述預(yù)定條件包括超過一預(yù)定值的延遲值。
31.如權(quán)利要求四所述的方法，其特征在于，其中所述預(yù)定條件包括低于一預(yù)定值的吞吐量值。
全文摘要
描述了在多天線系統(tǒng)中的自適應(yīng)信號發(fā)送技術(shù)。簡要地，根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，無線通信系統(tǒng)可以至少部分地基于信道條件和流量條件，自適應(yīng)地在多輸入多輸出模式和空分多址模式間切換。
文檔編號H04W88/06GK102176691SQ20111011146
公開日2011年9月7日 申請日期2004年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月8日
發(fā)明者薩米特·桑胡 申請人:英特爾公司