利用移動(dòng)導(dǎo)頻發(fā)射波束成形探測(cè)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[000?]本發(fā)明涉及無(wú)線通信等，尤其涉及利用移動(dòng)導(dǎo)頻(traveling pilot)的波束成形 探測(cè)的技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002] 傳感器網(wǎng)絡(luò)具有許多應(yīng)用，例如安全，工業(yè)監(jiān)測(cè)，軍事偵察，和生物醫(yī)療監(jiān)測(cè)。在許 多此類(lèi)應(yīng)用中，都不方便或不可能用網(wǎng)線或電線來(lái)連接傳感器；因而更可取的方式是利用 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。傳感器網(wǎng)絡(luò)可能實(shí)現(xiàn)于室內(nèi)或者戶(hù)外。例如地震傳感器，可能用于車(chē)輛、人員的 入侵檢測(cè)或移動(dòng)，或大的地面震動(dòng)。
[0003] 對(duì)車(chē)輛和人員的檢測(cè)比對(duì)大信號(hào)的檢測(cè)，例如地震或地面的移動(dòng)，更難。要保證大 面積區(qū)域的可靠檢測(cè)和追蹤，需要大量密集分布的靈敏檢測(cè)器。盡管在環(huán)境中布置傳感器 節(jié)點(diǎn)相對(duì)簡(jiǎn)單，且在網(wǎng)絡(luò)中對(duì)傳感器的配置也是易控的，但對(duì)于傳感器網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，需要面對(duì) 的問(wèn)題是:對(duì)它們的地理坐標(biāo)位置的確定是困難且昂貴的。我們更需要一個(gè)擁有許多靈敏 的，低開(kāi)銷(xiāo)，低能耗的傳感器站的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。然而，在無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)中，經(jīng)常會(huì)因信道估計(jì)而 帶來(lái)過(guò)高的冗余。
【附圖說(shuō)明】
[0004] 圖1概括地示出了一個(gè)傳感器應(yīng)用100的示例。
[0005] 圖2A-2C概括地示出了移動(dòng)導(dǎo)頻信號(hào)子載波分配的示例。
[0006] 圖3概括地示出了一個(gè)利用移動(dòng)導(dǎo)頻信號(hào)發(fā)射波束成形探測(cè)示例的流程圖。
[0007] 圖4概括地示出了一個(gè)無(wú)線設(shè)備利用導(dǎo)頻的示例。
【具體實(shí)施方式】
[0008] 無(wú)線電革新使得，將大量計(jì)算和通信功能打包于相對(duì)微小的設(shè)備，例如蜂窩電話(huà)， 個(gè)人數(shù)字助理和智能電話(huà)，成為可能。通過(guò)革新，包含更快帶寬的高速網(wǎng)絡(luò)使得這些設(shè)備能 夠?qū)⒇S富的虛擬和文字信息提供于用戶(hù)的指端。近年來(lái)，發(fā)明家們?cè)谒伎既绾螌⒙俚男?帶寬的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)有效地應(yīng)用。電氣電子工程師協(xié)會(huì)(IEEE)802. Ilah(Ilah)任務(wù)組正在開(kāi)發(fā) 一個(gè)無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)。802. Ilah(Ilah)是WiFi方面新的技術(shù)發(fā)展，且正處于標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)階段;實(shí) 現(xiàn)了非常慢速的數(shù)率處理。在IEEE 802.1 la/g中，限定了 20MHz信道帶寬，在802.1 In中加入 了40MHz，然后在802. Ilac限定了80和160MHz。在過(guò)去，WiFi的發(fā)展趨勢(shì)是提高數(shù)率，但是 802.1lah(lIah)的實(shí)際目標(biāo)是相對(duì)慢速的數(shù)據(jù)服務(wù)。已經(jīng)開(kāi)發(fā)了用于通常交流有限量數(shù)據(jù) 的應(yīng)用的協(xié)議。所述的應(yīng)用包括，例如，傳感器應(yīng)用，特定設(shè)備的數(shù)據(jù)量受限于傳感器以及 傳感器被設(shè)計(jì)用于的測(cè)量的數(shù)據(jù)量。
[0009] 圖1概括地顯示了傳感器應(yīng)用100的示例。在某些例子中，在鄰近的每個(gè)家庭101可 以包括一個(gè)或多個(gè)用于測(cè)量該家庭101資源消耗的傳感器。資源包括但不限于，電、天然氣、 水、污水排放，或者前述各類(lèi)的組合。
[0010] 傳統(tǒng)地，開(kāi)資源帳單需要人員單獨(dú)拜訪每個(gè)獨(dú)立的傳感器，來(lái)確定和記錄家庭101 使用的資源量。在圖解的示例中，每個(gè)傳感器可以包含一個(gè)無(wú)線電設(shè)備并且至少可以發(fā)射 傳感器信息。在一些示例中，一輛具有可兼容無(wú)線接收器104的車(chē)103可以用于采集數(shù)據(jù)，并 且可以在車(chē)103沿街道行駛接近傳感器102時(shí)采集數(shù)據(jù)。這樣的系統(tǒng)與傳統(tǒng)方式中查看每個(gè) 傳感器102以獲得相應(yīng)信息來(lái)采集傳感器信息相比，可以節(jié)約資源。在一些示例中，傳感器 數(shù)據(jù)可以包括用戶(hù)帳單所需信息之外的信息。例如，傳感器信息可以包括傳感器運(yùn)行信息， 此類(lèi)信息可以包含電池水平信息，例如顯示傳感器電池或者其他組成部分存在問(wèn)題或者需 要維修。
[0011] 在一些示例中，如圖1所示的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)可以利用相對(duì)較少量的通信數(shù)據(jù)來(lái)提 供豐富的傳感器信息。因此，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)可以使用較低的頻率和較慢的數(shù)率而仍可以提供完 美的性能。然而，因?yàn)橄到y(tǒng)中可以包含不固定的元件，一個(gè)或多個(gè)無(wú)線設(shè)備的移動(dòng)帶來(lái)的多 普勒效應(yīng)可以使通信性能惡化。本發(fā)明者發(fā)現(xiàn)了一種訓(xùn)練無(wú)線網(wǎng)絡(luò)信道的方法，這種方法 相比較于其他信道訓(xùn)練方法，考慮了環(huán)境條件，如移動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)元件，而不會(huì)影響性能。
[0012] 在一些示例中，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)可以包含移動(dòng)導(dǎo)頻(traveling pilot)機(jī)制，其可以使系 統(tǒng)計(jì)算發(fā)射波束成形信道狀態(tài)信息(CSI)。在某些例子中，CSI可以在普通數(shù)據(jù)傳輸中進(jìn)行 計(jì)算，而其他的協(xié)議中則需要用于計(jì)算CSI的單獨(dú)傳輸。與本申請(qǐng)主題名稱(chēng)相比，IEEE 802. Ilac當(dāng)前需要用于計(jì)算CSI的單獨(dú)傳輸。更具體地，IEEE 802. Ilac兼容波束成形器發(fā) 射空數(shù)據(jù)分組(NDP)給兼容波束成形接收器(beamformee)來(lái)實(shí)現(xiàn)CSI的計(jì)算。NDP可以包含 具有足夠長(zhǎng)訓(xùn)練域(LTF)的前導(dǎo)來(lái)探測(cè)所有發(fā)射天線。波束成形接收器可以利用NDP的前導(dǎo) 部分計(jì)算CSI并在之后將CSI反饋回波束成形器。探測(cè)是一種用于采集信道傳輸特性信息的 方式，所述信道傳輸特性信息可以用于通過(guò)調(diào)整傳輸和接收參數(shù)來(lái)改進(jìn)或提升一個(gè)或多個(gè) 信道的性能方面。所述方式包括，從一個(gè)或多個(gè)天線發(fā)射已知信號(hào)，從一個(gè)或多個(gè)天線接收 該發(fā)射信號(hào)，并且比較接收信號(hào)和發(fā)射信號(hào)的副本，以確定傳輸信道的特性。
[0013] 在一些示例中，根據(jù)本主題名稱(chēng)的一種波束成形探測(cè)方法可以探測(cè)所有的子載波 而不會(huì)造成接收端性能的損失，且不需使用單獨(dú)發(fā)射，如DNP。另外，由于不需要單獨(dú)發(fā)射來(lái) 計(jì)算CSI，根據(jù)本主題名稱(chēng)的一種無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可以保存電池電能，因而能夠延長(zhǎng)充電/更 換時(shí)間之間的間隔。在某些例子中，導(dǎo)頻信號(hào)可被安排用于經(jīng)過(guò)(travel)子載波的位置。在 某些例子中，導(dǎo)頻信號(hào)子載波分配可以被連續(xù)地更換。在某些例子中，導(dǎo)頻信號(hào)子載波分配 可以更換為非連續(xù)的方式。在某些例子中，導(dǎo)頻信號(hào)子載波分配可以隨機(jī)更換。
[0014] 在一些示例中，接收單元可以在數(shù)據(jù)分組演化期間利用移動(dòng)導(dǎo)頻追蹤信道狀態(tài)。 在一些示例中，在數(shù)據(jù)分組期間，移動(dòng)導(dǎo)頻可以通過(guò)有用波段部分更換到不同載波位置。在 一些例子中，有用的波段部分可以包括所有可以用于數(shù)據(jù)和導(dǎo)頻子載波的子載波。在一些 例子中，有用部分不包括防護(hù)子載波(pilot sub-carriers)。在一些例子中，有用部分不包 括無(wú)效子載波。在一些例子中，有用部分不包括防護(hù)子載波和其他無(wú)效子載波。
[0015] 在一些示例中，接收之后，移動(dòng)導(dǎo)頻可以用于計(jì)算相應(yīng)子載波的新的信道狀態(tài)信 息。在一些例子中，由于導(dǎo)頻可以在所有數(shù)據(jù)子載波之間更換，則可以動(dòng)態(tài)的跟蹤信道狀 態(tài)。在一些示例中，接收臺(tái)可以利用接收的移動(dòng)導(dǎo)頻計(jì)算波束成形反饋估計(jì)并回傳給發(fā)射 臺(tái)。發(fā)射臺(tái)可以利用波束成形反饋估計(jì)修改發(fā)射參數(shù)，以維持或提升數(shù)據(jù)吞吐量和性能。在 一些例子中，發(fā)射設(shè)備可以利用本發(fā)明主題名稱(chēng)的移動(dòng)導(dǎo)頻，通過(guò)避免用于生成波束成形 反饋而造成的額外的分組交換，以達(dá)到節(jié)能的效果。
[0016] 圖2A和2B概括地顯示了移動(dòng)導(dǎo)頻子載波分配的示例。圖2A概括地顯示了將一個(gè)或 多個(gè)移動(dòng)導(dǎo)頻信號(hào)201分配給子載波的連續(xù)方式210。圖2B概括地顯示了將一個(gè)或多個(gè)移動(dòng) 導(dǎo)頻信號(hào)201分配給子載波的非連續(xù)方式220。可以理解的是，包括隨機(jī)分配方式在內(nèi)的其 他向子載波分配導(dǎo)頻信號(hào)的方式也是可能的而不脫離本發(fā)明主題名稱(chēng)范圍。
[0017] 在一些示例中，移動(dòng)導(dǎo)頻機(jī)制使用停頓時(shí)間N，例如，N被設(shè)置為與發(fā)射天線的數(shù)量 相等。在一些例子中，N可以代表導(dǎo)頻信號(hào)201在更換到另一子載波位置之前在原子載波中 占用的符號(hào)的數(shù)量。圖2A和圖2B概括地顯示了停頓時(shí)間N=I的示例。圖2C概括地顯示了非 連續(xù)方式230利用N = 2的停頓時(shí)間將一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)頻信號(hào)分配到子載波位置?？梢钥闯觯?了導(dǎo)頻信號(hào)201占用兩個(gè)連續(xù)符號(hào)的每個(gè)子載波的位置以外，該方式與圖2B-樣?？梢岳斫?的是，其他停頓時(shí)間也是可能的而不脫離本發(fā)明主題名稱(chēng)范圍。在一些示例中，停頓時(shí)間是 發(fā)射設(shè)備和接收設(shè)備的控制器已知的。
[0018] 在一些示例中，可以將疊加應(yīng)用于導(dǎo)頻信號(hào)，例如，有助于判斷信道維度。在一些 示例中，P矩陣，用于將長(zhǎng)訓(xùn)練域數(shù)據(jù)音（long training field data tones)映射到多路空 間數(shù)據(jù)流的映射矩陣，其可被應(yīng)用于導(dǎo)頻信號(hào)。Eq. (I)解釋了定義為可映射到至多4組數(shù)據(jù) 流的P矩陣。
[0020]例如，P矩陣的子集可以用于少于4組的數(shù)據(jù)流。例如，對(duì)于使用兩個(gè)天線的系統(tǒng)，P 矩陣可以表示為：
[0022] 在使用兩個(gè)天線或停頓時(shí)間N=2的系統(tǒng)中，在第一停頓時(shí)間里，第一列或第一行 的元素可以各自應(yīng)用于兩個(gè)天線。在第二個(gè)停頓時(shí)間里，則可以使用第二列或第二行的元 素。利用這種方法，接收端的控制器可以判斷所有的信道維度的CSI。可以理解的是，除P矩 陣序列以外的其他疊加序列也是可能的而不脫離本發(fā)明主題名稱(chēng)范圍。
[0023] 在一些示例中，一組子載波的C