專利名稱：雙向波束賦形多輸入多輸出無線通信的制作方法
技術領域：
本公開涉及無線通信技術，尤其涉及多輸入多輸出(MIMO)無線通信系統(tǒng)。
背景技術：
MIMO無線通信系統(tǒng)在通信鏈路的兩端(例如，在基站(BS)和移動臺(MS))包括多 天線無線通信設備。MIMO無線通信技術可以通過分集增益(diversity gain)和多信號流 傳輸來增強無線電鏈路可靠性并增大系統(tǒng)容量。傳統(tǒng)的波束賦形MIMO系統(tǒng)是單向的，這是由于多個流的波束賦形發(fā)生在從第一 設備(例如BS)到第二設備(例如MS)的一個方向上，而不發(fā)生在從第二設備到第一設備 的另一方向上。希望采用可在兩個設備之間的兩個方向上獲得的關于信道的認識，以在這 兩個設備之間執(zhí)行雙向波束賦形MIMO通信。


圖1是在第一和第二無線通信設備之間執(zhí)行雙向波束賦形MIMO通信的無線通信 系統(tǒng)的示例。圖2示出第一無線通信設備(例如基站)的框圖的示例，其中第一無線通信設備 被配置為執(zhí)行下行鏈路波束賦形MIMO權重向量計算處理以支持雙向波束賦形MIMO通信。圖3示出第二無線通信設備(例如移動臺)的框圖的示例，其中第二無線通信設 備被配置為執(zhí)行上行鏈路波束賦形MIMO權重向量計算處理以支持雙向波束賦形MIMO通
fn °圖4和圖5是示出從第一設備到第二設備的下行鏈路波束賦形MIMO發(fā)送的示例 的框圖。圖6是示出從第二設備到第一設備的上行鏈路波束賦形MIMO發(fā)送的示例的框圖。圖7是示出第一通信設備所采用的下行鏈路波束賦形MIMO權重向量計算處理的 流程圖的示例。圖8是示出第二通信設備所采用的上行鏈路波束賦形MIMO權重向量計算處理的 流程圖的示例。
具體實施例方式概述這里提供了對第一和第二無線通信設備進行配置以執(zhí)行雙向波束賦形多輸入多 輸出(MIMO)通信的技術。每個設備使用從另一設備接收到的信號來計算波束賦形權重向量，以應用于要在進行了波束賦形的情況下同時發(fā)送到另一設備的多個信號流。第一設備包括第一多個天線，第二設備包括第二多個天線。第一和第二設備處的 天線數(shù)目可以不同。第一設備在第一多個天線處接收多個上行鏈路信號流，這多個上行鏈 路信號流已被從第二設備向第一設備進行了波束賦形。第一設備計算根據(jù)由在第一多個天 線處接收已由第二設備進行了波束賦形的多個信號流而產(chǎn)生的信號，來計算多個下行鏈路 波束賦形權重向量。第一設備然后將多個下行鏈路波束賦形權重向量應用于多個下行鏈路 信號流，以經(jīng)由第一設備的第一多個天線向第二設備同時進行波束賦形發(fā)送。第二設備在 第二多個天線處接收已由第一設備向第二設備進行了波束賦形的多個下行鏈路信號流。第 二設備根據(jù)由在第二多個天線處接收已由第一設備進行了波束賦形的多個下行鏈路信號 流而產(chǎn)生的信號，來計算多個上行鏈路波束賦形權重向量。第二設備然后將多個上行鏈路 波束賦形權重向量應用于多個上行鏈路信號流，以經(jīng)由第二設備的第二多個天線向第一設 備同時進行波束賦形發(fā)送。首先參考圖1，無線通信系統(tǒng)的示例用5示出并且包括第一無線通信設備10和第 二無線通信設備20。第一設備10例如是基站(BS)，第二設備20例如是移動臺(MS)。BS 10 可以連接到其他有線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡設備(未示出)，并且在該意義上用作網(wǎng)關或接入點，多個MS 通過該網(wǎng)關或接入點可接入到那些數(shù)據(jù)網(wǎng)絡設備。為了這里描述的示例，BS 10在與MS20 通信，并且為了簡單起見未在圖1中示出其他MS。然而應當了解，BSlO可以與多個MS中的 每一個執(zhí)行這里描述的雙向波束賦形MIMO通信技術。BS 10 包括多個天線 18(1)-18 (M)，MS 20 包括多個天線 28 (1)-28 (N)。BS 10 可 以利用帶寬遠大于相干頻率帶寬的寬帶無線通信協(xié)議來與MS 20無線通信。這種無線通信 協(xié)議的示例是IEEE 802. 16通信標準，商業(yè)上也稱為WiMAX 。無線通信協(xié)議的另一示例是 IEEE 802. 11通信標準，商業(yè)上也稱為WiFi 。圖1示出BS 10與MS 20之間的雙向波束賦形MIMO無線通信鏈路。雙向波束賦 形MIMO通信鏈路可在邏輯上劃分成兩條彼此重疊的單向波束賦形MIMO鏈路。第一單向波 束賦形MIMO鏈路是從BS 10到MS 20，在此稱為下行鏈路波束賦形MIMO路徑或方向。第二 波束賦形MIMO鏈路是從MS 20到BS 10，在此稱為上行鏈路波束賦形MIMO路徑或方向。這 兩條單向波束賦形MMO鏈路可通過時分雙工(TDD)技術而在同一頻道上，或者通過頻分雙 工(FDD)技術而在不同頻道上。兩條單向波束賦形MIMO路徑(BS到MS以及MS到BS)的 操作對于信道偵聽(charmelsoimding)而言彼此依賴，其中在鏈路的兩側根據(jù)信道偵聽來 計算波束賦形權重向量。BS 10可以包括多個(Mt個)發(fā)送器和多個(Mr個)接收器。類似地，MS可以包 括多個(Nt個)發(fā)送器和多個(Nr)接收器。下行鏈路路徑是從BS 10的Mt個發(fā)送器到MS 20的Nr個接收器。上行鏈路路徑是從MS 20的Nt個發(fā)送器到BS 10的Mr個接收器。BS 10的M個天線18(1)-18 (M)可以TDD或FDD方式在Mt個發(fā)送器和Mr個接收 器之間共享。在不丟失一般性的情況下，M = max (Mt，Mr)，如果Mt <= Mr，則Mt個發(fā)送器 所使用的天線將是Mr個接收器所使用的Mr個天線的子集，反之亦然。沒有天線是不用的。
類似地，MS 20的N個天線28 (1) -28 (N)可以TDD或FDD方式在Nt個發(fā)送器和Nr 個接收器之間共享。天線數(shù)目N = max(Nt, Nr)，如果Nt <= Nr，則Nt個發(fā)送器所使用的 天線將是Nr個接收器所使用的Nr個天線的子集，反之亦然。沒有天線是不用的。
轉(zhuǎn)到圖2和圖3，現(xiàn)在描述BS 10和MS 20的框圖示例。首先參考圖2，BS 10包括 發(fā)送器(塊)12(在此也稱為第一發(fā)送器)、接收器(塊)14(在此也稱為第一接收器)和控 制器16 (在此也稱為第一控制器)?？刂破?6向發(fā)送器12提供要發(fā)送的數(shù)據(jù)并且處理接 收器14所接收的信號。另外，控制器16執(zhí)行其他發(fā)送和接收控制功能。發(fā)送器12和接收 器14的部分功能可在調(diào)制解調(diào)器中實現(xiàn)，并且發(fā)送器12和接收器14的其他部分可在無線 電發(fā)送器和無線電收發(fā)器電路中實現(xiàn)。應當了解，在各種信號路徑中存在模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC) 和數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)以在模擬信號和數(shù)字信號之間進行轉(zhuǎn)換。發(fā)送器12可以包括個體發(fā)送器電路(例如Mt個發(fā)送器電路)，這些發(fā)送器電路將 各個經(jīng)過上變 頻的信號提供給多個天線18(1)-18(M)中的相應天線以用于發(fā)送。為了簡單 起見，這些個體發(fā)送器電路未在圖2中示出。發(fā)送器12包括波束賦形MIMO信號流生成模 塊50，該模塊將各個下行鏈路波束賦形權重向量I^1、.…、應用于多個信號 流中的相應信號流，這些相應信號流將經(jīng)由天線18(1)-18(M)同時在波束賦形的情況下發(fā) 送。Mt'的含義在以下結合圖4和圖5描述。接收器14接收由各個天線18 (I)-IS(M)檢測到的信號，并將相應的特定于天線的 接收信號提供給控制器16。接收器14包括多個個體接收器電路(例如Mr個接收器電路)， 每個接收器電路輸出與由多個天線18(1)-18(M)中的相應一個天線檢測到的信號相關聯(lián) 的接收信號。為了簡單起見，這些個體接收器電路未在圖2中示出?？刂破?6包括存儲器17或存儲用于這里描述的技術的數(shù)據(jù)的其他數(shù)據(jù)存儲塊。 存儲器17可以與控制器16分離或者是控制器16的一部分。另外，用于執(zhí)行下行鏈路波束 賦形MIMO權重向量計算處理100的邏輯指令可存儲在存儲器17中以供控制器16執(zhí)行。處 理100生成下行鏈路波束賦形權重向量I^1、…、|，以供波束賦形MIMO信號流 生成模塊50在向要發(fā)送的下行鏈路信號流中的相應信號流應用下行鏈路波束賦形權重向 量時使用。控制器16的功能可由編碼在一個或多個有形介質(zhì)中的邏輯(例如，諸如專用集成 電路之類的嵌入式邏輯、數(shù)字信號處理器指令、由處理器執(zhí)行的軟件等等)實現(xiàn)，其中存儲 器17存儲用于這里描述的計算的數(shù)據(jù)(和/或存儲被執(zhí)行來實現(xiàn)這里描述的計算的軟件 或處理器指令)。因此，處理100可利用固定邏輯或可編程邏輯(例如，由處理器執(zhí)行的軟 件/計算機指令)實現(xiàn)。此外，波束賦形MIMO信號流生成模塊50的功能和下行鏈路波束 賦形MIMO權重向量計算處理100可由同一邏輯部件(例如控制器16)執(zhí)行，該邏輯部件還 可以執(zhí)行調(diào)制解調(diào)器功能?，F(xiàn)在參考圖3，與BS 10相似，MS 20包括發(fā)送器(塊)22 (在此也稱為第二發(fā)送 器)、接收器(塊)24(在此也稱為第二接收器)和控制器26 (在此也稱為第二控制器)。 控制器26向發(fā)送器22提供要發(fā)送的數(shù)據(jù)并且處理接收器24所接收的信號。另外，控制器 26執(zhí)行其他發(fā)送和接收控制功能。發(fā)送器22和接收器24的部分功能可在調(diào)制解調(diào)器中實 現(xiàn)，并且發(fā)送器22和接收器24的其他部分可在無線電發(fā)送器和無線電收發(fā)器電路中實現(xiàn)。發(fā)送器22可以包括個體發(fā)送器電路(例如Nt個發(fā)送器電路)，這些發(fā)送器電路將 各個經(jīng)過上變頻的信號提供給多個天線28(1)-28 (N)中的相應天線以用于發(fā)送。為了簡單 起見，這些個體發(fā)送器電路未在圖3中示出。發(fā)送器22包括波束賦形MIMO信號流生成模 塊60，該模塊將各個上行鏈路波束賦形權重向量^V1、Vvi72,…、應用于將經(jīng)由天線28(1)-28 (N)發(fā)送的多個信號流中的相應信號流。Nt'的含義在以下結合圖6描述。接收器24接收由各個天線28(1)-28 (N)檢測到的信號，并將相應的特定于天線的 接收信號提供給控制器26。接收器24包括多個個體接收器電路(例如Nr個接收器電路)， 每個接收器電路輸出與由多個天線28(1)-28(N)中的相應一個天線檢測到的信號相關聯(lián) 的接收信號。為了簡單起見，這些個體接收器電路未在圖3中示出。
控制器26包括存儲器27或其他存儲用于這里描述的技術的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲塊。 存儲器27可以與控制器26分離或者是控制器26的一部分。用于執(zhí)行上行鏈路波束賦形 MIMO權重向量計算處理200的邏輯指令可存儲在存儲器27中以供控制器26執(zhí)行。處理 200生成上行鏈路波束賦形權重向量im、Wt72,…、，以供波束賦形MIMO信號流生 成模塊60在向要發(fā)送的上行鏈路信號流中的相應信號流應用上行鏈路波束賦形權重向量 時使用?？刂破?6的功能可由編碼在一個或多個有形介質(zhì)中的邏輯(例如，諸如專用集成 電路之類的嵌入式邏輯、數(shù)字信號處理器指令、由處現(xiàn)器執(zhí)行的軟件等等)實現(xiàn)，其中存儲 器27存儲用于這里描述的計算的數(shù)據(jù)(和/或存儲被執(zhí)行來實現(xiàn)這里描述的計算的軟件 或處理器指令)。因此，處理200可利用固定邏輯或可編程邏輯(例如，由處理器執(zhí)行的軟 件/計算機指令)實現(xiàn)。此外，波束賦形信號流生成模塊60的功能和上行鏈路波束賦形 MIMO權重向量計算處理200可由同一邏輯部件(例如控制器26)執(zhí)行，該邏輯部件還可以 執(zhí)行調(diào)制解調(diào)器功能?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖4和圖5，描述了下行鏈路波束賦形MIMO路徑。下行鏈路波束賦形 MIMO路徑是從BS 10的Mt個發(fā)送路徑到MS 20的Nr個接收路徑的。BS 10生成與從Mt 個發(fā)送路徑形成的Mt'個波束賦形信號流或下行鏈路波束相對應的Mt'個虛擬發(fā)送器， 其中Mt' <=Mt。BS 10可同時向MS 20發(fā)送的波束賦形信號流的數(shù)目取決于BS 10的 天線數(shù)目M和MS 20的天線數(shù)目N，其中一般而言，Mt' <=min(M，N)。因此，在一個示例 中，Mt' =Nr，其中Nr在MS 20具有相等數(shù)目的接收器和天線的情況下可以等于N。Mt'個虛擬發(fā)送器(下行鏈路波束)是通過向Mt'個下行鏈路信號流應用Mt' 個下行鏈路波束賦形權重向量#σ1、#m、…、而形成的。每個下行鏈路波束賦 形權重向量是與BS 10的天線數(shù)目相對應的維度M的向量。下行鏈路波束賦形權重向量 ^01 > <2、…、Gzw是根據(jù)上行鏈路空間特征(spatial signature) {Sm，Su2，-,SraJ 計算出的，其中SuiU = 1,2, ...，Nt}是維度Mr的列向量，并且對應于從MS 20的第i個 天線發(fā)送并在BS 10的各個天線18 (I)-IS(M)處接收的信號。本領域中已知有許多用于根據(jù)接收到的上行鏈路信號來計算Mt'個下行鏈路波 束賦形權重向量、Wfl2,…、I^f的計算技術。例如，可使用以下所述的特征值方案 來計算下行鏈路波束賦形權重向量。首先，BS 10的控制器16被編程為或者以其它方式配置為計算信號協(xié)方差矩陣 (covariance matrix)
(1)其中，對下腳標j求和往往意味著利用所有在諸如時間段(例如符號)和/或頻 率子載波和/或代碼之類的某一范圍上接收到的上行鏈路信號來計算協(xié)方差矩陣。可容易地從協(xié)方差矩陣(COV)來計算下行鏈路波束賦形權重向量。例如，可以通過對協(xié)方差矩陣 的奇異值分解來計算第一 Mt'個主導特征向量，其中這Mt'個主導特征向量用作Mt'個 下行鏈路波束賦形權重向量、<2、…、^DMr °在式(1)的計算中，第一求和(對i)不必針對MS 20的所有N個天線或者所有Nt 個發(fā)送器來進行。如以下結合圖6所說明的，當MS 20也在執(zhí)行向BS 10的上行鏈路波束 賦形MIMO發(fā)送時，MS 20通過MS 20的N個天線而生成Nt'個上行鏈路波束。BS 10有效 地從MS 20接收Nt'個上行鏈路波束(波束賦形信號流)。因此，式(1)的求和可如下修 改為從1到Nt' 在Nt ‘ =1的極端情況中，上行鏈路信號是單個波束賦形流(單個波束)。轉(zhuǎn)到圖6，描述了上行鏈路波束賦形MIMO路徑。上行鏈路波束賦形MIMO路徑是 從MS 20的Nt個發(fā)送路徑到BS 10的Mr個接收路徑的。MS 20生成與來自Nt個發(fā)送路徑 的Nt'個上行鏈路波束或波束賦形信號流相對應的Nt'個虛擬發(fā)送器，其中Nt' <=Nt。 與下行鏈路情況一樣，MS 20可向BS 10發(fā)送的上行鏈路波束賦形信號流的數(shù)目取決于BS 天線的數(shù)目和MS天線的數(shù)目，以使得Nt' <=min(M，N)。在一個示例中，Nt' =Mr，其中 Mr在BS 10具有相等數(shù)目的接收器和天線的情況下可以等于M。Nt'個虛擬發(fā)送器(波束賦形信號流)的生成是通過向Nt'個上行鏈路信號 流應用Nt'個上行鏈路波束賦形權重向量、…、兩，而形成的。每個上行 鏈路波束賦形權重向量是與MS 20的天線數(shù)目相對應的維度N的向量?？梢岳门c以上 結合式(1)和式(2)所示的下行鏈路波束賦形權重向量的計算而描述的那些技術類似的 技術，根據(jù)從BS 10接收到的下行鏈路波束賦形信號來計算上行鏈路波束賦形權重向量 <1、兩/2、···、*_’ °、下行鏈路有一些獨特屬性可用來更好地輔助上行鏈路波束賦形權重向量的計算。 除了使用接收到的下行鏈路波束賦形數(shù)據(jù)流(按照它們的特性是“單播”的)，MS 20還可 以使用接收到的由BS 10發(fā)送的廣播信號。廣播信號是并不特別針對特定目的地設備的信 號，并且其意圖的覆蓋是針對多個MS可以接收到該廣播信號的區(qū)域。廣播信號通常包含系 統(tǒng)參數(shù)信息并輔助MS在BS的覆蓋區(qū)域內(nèi)的系統(tǒng)頻率/定時獲取。這種廣播信號的示例是 WiMAX格式的幀中的前導信號和IS95碼分多址(CDMA)標準中的導頻信號。因此，MS 20可以使用BS 10特別向其發(fā)送的下行鏈路波束賦形信號或者下行鏈 路廣播信號或者這二者，以計算其在返回來對BS 10進行波束賦形MIMO發(fā)送時使用的上行 鏈路波束賦形權重向量。MS使用廣播信號進行上行鏈路波束賦形權重向量計算是具有某些好處的。首先， 下行鏈路廣播信號在覆蓋區(qū)域內(nèi)連續(xù)地(以某一時間間隔)被發(fā)送，以使得MS 20可在廣 播信號隨著時間而被接收時連續(xù)更新其上行鏈路波束賦形權重向量。另一好處是BS 10通 常向廣播信號分配多于流量信號(traffic signal)的功率，這是因為廣播消息包含重要系 統(tǒng)信息并且其可靠接收需要被確保。這意味著廣播信號是更可靠的，并且在許多情況下不 那么容易受干擾影響。此外，在一些情形中，廣播信號是MS可用于其上行鏈路波束賦形權 重向量計算的僅有信號，尤其是在MS在最初建立與BS的通信并且還未從BS接收到單播波束賦形發(fā)送時?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖7的流程圖，描述了下行鏈路波束賦形權重向量計算處理100的操作。 處理100與以下結合圖8描述的上行鏈路波束賦形權重向量計算處理200進行交互并依賴 于處理200。在110，BS 10從MS 20接收波束賦形MIMO上行鏈路信號流的發(fā)送。在120，BS 10根據(jù)在多個天線18 (I)-IS(M)處接收由MS 20進行了波束賦形的多個上行鏈路信號流而 產(chǎn)生的信號，來計算下行鏈路波束賦形權重向量的值或者更新已經(jīng)計算出的下行鏈路波束 賦形權重向量的值。在120處計算下行鏈路波束賦形權重向量時可以采用上面描述的使用 協(xié)方差矩陣和特征向量計算的技術。也就是說，可以根據(jù)在BS 10的多個天線18 (I)-IS(M) 處檢測多個上行鏈路信號流而產(chǎn)生的信號來計算信號協(xié)方差矩陣。換言之，根據(jù)從在BS 10 的多個天線18(1)-18(M)處接收到的上行鏈路波束而得到的上行鏈路空間特征來計算信 號協(xié)方差矩陣，所述上行鏈路波束是通過在MS 20處向多個上行鏈路信號流應用多個上行 鏈路波束賦形權重向量而形成的(如以下結合圖8所描述的)。然后根據(jù)信號協(xié)方差矩陣 來計算多個下行鏈路波束賦形權重向量。在130，BS 10判斷在其隊列中是否具有要發(fā)送到MS 20的下行鏈路信號流。當數(shù) 據(jù)在BS 10處被排成隊以供向MS 20發(fā)送時，則在140，下行鏈路信號流和下行鏈路波束賦 形權重向量被提供給BS 10中的發(fā)送器，該發(fā)送器將多個下行鏈路波束賦形權重向量應用 于多個下行鏈路信號流，以經(jīng)由BS 10的多個天線18 (I)-IS(M)向MS 20進行多個下行鏈 路信號流的同時波束賦形發(fā)送。如圖7中的流程圖元素“A”所示，每當BS 10從MS 20接收到經(jīng)波束賦形的MIMO 上行鏈路信號流時(發(fā)生在圖8的流程圖中處理200的250處)發(fā)起處理100。同樣，在 BS 10在140處向MS 20進行了波束賦形MIMO發(fā)送之后，這將觸發(fā)圖8中在MS 20處的處 理200的某些步驟的執(zhí)行，如圖7中的流程圖元素“B”所示?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖8，現(xiàn)在描述上行鏈路波束賦形權重向量計算處理200。有兩種方式在 MS中調(diào)用處理200?？稍?10處當MS 20接收到BS 10所發(fā)送的下行鏈路廣播信號時調(diào)用 處理200。在220，MS 20根據(jù)由在MS 20的多個天線28 (1)-28 (N)處檢測下行鏈路廣播信 號而產(chǎn)生的信號，來計算上行鏈路波束賦形權重向量的值或者更新已經(jīng)計算出的上行鏈路 波束賦形權重向量的值?？稍贛S 20處接收到廣播信號的多種情況中的每種情況下來重復 220處的計算。如上所述，使用接收到的下行鏈路廣播信號來計算上行鏈路波束賦形權重向 量的一個優(yōu)點是在許多系統(tǒng)實現(xiàn)方式中，下行鏈路廣播信號是利用比發(fā)送單播信號所使 用的功率(例如，當BS 10向MS20發(fā)送多個下行鏈路信號流時所使用的功率)更高的功率 來發(fā)送的。也可在230處當MS 20接收到BS 10所發(fā)送的下行鏈路單播波束賦形MIMO信號流發(fā)送時調(diào)用處理200。當這種單播發(fā)送被MS 20接收到時，則在230，MS 20根據(jù)由在MS 20的多個天線28(1)-28 (N)處接收經(jīng)BS 10進行了波束賦形的多個(單播或定向的)下行 鏈路信號流而產(chǎn)生的信號，來計算上行鏈路波束賦形權重向量的值或者更新已經(jīng)計算出的 上行鏈路波束賦形權重向量的值。在240，判斷MS 20是否已將上行鏈路信號流排成隊以供發(fā)送到BS10。當存在要 發(fā)送到BS 10的上行鏈路信號流的足夠隊列時，則在250，上行鏈路信號流和上行鏈路波束 賦形權重向量被提供給MS 20中的發(fā)送器，該發(fā)送器將多個上行鏈路波束賦形權重向量應用于多個上行鏈路信號流，以經(jīng)由MS 20的多個天線28(1)-28 (N)向BS 10進行同時波束 賦形發(fā)送。在進行上行鏈路發(fā)送之后，處理100重新開始，如圖8中標有“A”的流程圖元素 所示。在220和230處計算上行鏈路波束賦形權重向量的值時可以采用上面描述的使用 協(xié)方差矩陣和特征向量計算的技術。也就是說，根據(jù)由在MS20的多個天線28(1)-28(N)處 接收多個下行鏈路信號流而產(chǎn)生的信號來計算信號協(xié)方差矩陣，并且根據(jù)信號協(xié)方差矩陣 來計算多個上行鏈路波束賦形權重向量。此外，根據(jù)從在MS 20的多個天線28(1)-28 (N) 處接收到的下行鏈路波束而得到的下行鏈路空間特征來計算信號協(xié)方差矩陣，其中所述下行鏈路波束是通過在BS 10處向多個下行鏈路信號流應用多個下行鏈路波束賦形權重向 量而形成的。如圖7和圖8的流程圖所示，處理100和200彼此依賴，并且隨著設備繼續(xù)彼此進 行波束賦形MIMO傳輸而繼續(xù)計算對各個設備中的波束賦形權重向量的更新。因此，設備將 根據(jù)信道中的改變而繼續(xù)調(diào)節(jié)它們的波束賦形權重向量，其中所述改變是由于BS和MS相 對于彼此的位置移動、BS與MS之間的障礙物的移動等而發(fā)生的。這里描述的是被配置為允許同時在兩個設備之間進行雙向波束賦形MIMO通信的 系統(tǒng)、處理和設備。一個方向上的波束賦形MIMO鏈路的操作依賴于并且影響另一方向上的 波束賦形MIMO鏈路的操作。雖然裝置、系統(tǒng)和方法在此被圖示并描述為在一個或多個具體示例中實施，但是 卻不希望限于所示出的細節(jié)，這是因為可以在其中作出各種修改和結構改變，而不脫離裝 置、系統(tǒng)和方法的范圍以及權利要求的等同物的范圍。因此，寬泛地并且以符合(如所附權 利要求給出的)裝置、系統(tǒng)和方法的范圍的方式來解釋所附權利要求是適當?shù)摹?br> 權利要求
一種方法，包括在包括第一多個天線的第一設備處在所述第一多個天線處接收已從第二設備向所述第一設備進行了波束賦形的多個上行鏈路信號流；根據(jù)由在所述第一多個天線處接收由所述第二設備進行了波束賦形的多個信號流而產(chǎn)生的信號，來計算多個下行鏈路波束賦形權重向量；將所述多個下行鏈路波束賦形權重向量應用于多個下行鏈路信號流，以經(jīng)由所述第一設備的第一多個天線向所述第二設備進行同時波束賦形發(fā)送；在包括第二多個天線的所述第二設備處在所述第二多個天線處接收已由所述第一設備進行了波束賦形的多個下行鏈路信號流；根據(jù)由在所述多個第二天線處接收由所述第一設備進行了波束賦形的多個下行鏈路信號流而產(chǎn)生的信號，來計算多個上行鏈路波束賦形權重向量；將所述多個上行鏈路波束賦形權重向量應用于多個上行鏈路信號流，以經(jīng)由所述第二設備的第二多個天線向所述第一設備進行同時波束賦形發(fā)送。
2.如權利要求1所述的方法，還包括在所述第一設備處發(fā)送下行鏈路廣播信號，以及 在所述第二設備處，在所述第二多個天線處接收所述下行鏈路廣播信號，并且其中，計算所 述多個上行鏈路波束賦形權重向量基于通過檢測在所述第二設備的第二多個天線處接收 到的下行鏈路廣播信號而產(chǎn)生的信號。
3.如權利要求2所述的方法，其中，計算所述多個上行鏈路波束賦形權重向量包括在 接收到下行鏈路廣播信號的多種情況中的每種情況下，計算對所述多個上行鏈路波束賦形 權重向量的更新。
4.如權利要求2所述的方法，其中，發(fā)送所述下行鏈路廣播信號包括利用比發(fā)送所述 多個下行鏈路信號流所使用的功率更高的功率來發(fā)送所述下行鏈路廣播信號。
5.如權利要求1所述的方法，其中，計算所述多個下行鏈路波束賦形權重向量包括根 據(jù)由在所述第一設備的第一多個天線處接收所述多個上行鏈路信號流而產(chǎn)生的信號來計 算信號協(xié)方差矩陣，并且根據(jù)該信號協(xié)方差矩陣來計算所述多個下行鏈路波束賦形權重向 量。
6.如權利要求5所述的方法，其中，計算所述信號協(xié)方差矩陣基于從在所述第一設備 的第一多個天線處接收到的上行鏈路波束而得到的上行鏈路空間特征，所述上行鏈路波束 是通過在所述第二設備處向所述多個上行鏈路信號流應用所述多個上行鏈路波束賦形權 重向量而形成的。
7.如權利要求1所述的方法，其中，計算所述多個上行鏈路波束賦形權重向量包括根 據(jù)由在所述第二設備的第二多個天線處接收所述多個下行鏈路信號流而產(chǎn)生的信號來計 算信號協(xié)方差矩陣，并且根據(jù)該信號協(xié)方差矩陣來計算所述多個上行鏈路波束賦形權重向量。
8.如權利要求7所述的方法，其中，計算所述信號協(xié)方差矩陣基于從在所述第二設備 的第二多個天線處接收到的下行鏈路波束而得到的下行鏈路空間特征，所述下行鏈路波束 是通過在所述第一設備處向所述多個下行鏈路信號流應用所述多個下行鏈路波束賦形權重向量而形成的。
9.一種裝置，包括 多個天線；發(fā)送器，該發(fā)送器耦合到所述多個天線，并且被配置為產(chǎn)生各個發(fā)送信號以供所述多 個天線中的相應天線進行發(fā)送；接收器，該接收器耦合到所述多個天線，并且被配置為根據(jù)由所述多個天線中的相應 天線接收到的信號來產(chǎn)生各個接收信號；以及耦合到所述接收器和發(fā)送器的控制器，其中，該控制器被配置為 根據(jù)由在所述多個天線處接收已從另一設備進行了波束賦形的多 個信號流而產(chǎn)生的信號來計算多個波束賦形權重向量；并且 向多個信號流應用所述多個波束賦形權重向量，以經(jīng)由所述多個 天線向所述另一設備進行同時波束賦形發(fā)送。
10.如權利要求9所述的裝置，其中，所述控制器還被配置為基于由在所述多個天線 處接收廣播信號而產(chǎn)生的信號來計算所述多個波束賦形權重向量。
11.如權利要求10所述的裝置，其中，所述控制器被配置為在接收到廣播信號的多種 情況中的每種情況下，計算對所述多個波束賦形權重向量的更新。
12.如權利要求9所述的裝置，其中，所述控制器被配置為通過以下操作來計算所述多 個波束賦形權重向量根據(jù)由在所述多個天線處接收所述多個信號流而產(chǎn)生的信號來計算 信號協(xié)方差矩陣，并且根據(jù)該信號協(xié)方差矩陣來計算所述多個波束賦形權重向量。
13.—種編碼在一個或多個有形介質(zhì)中以供執(zhí)行的邏輯，該邏輯在被執(zhí)行時可操作來根據(jù)由在多個天線處接收已從另一設備進行了波束賦形的多個信號流而產(chǎn)生的信號， 來計算多個波束賦形權重向量；以及向多個信號流應用所述多個波束賦形權重向量，以經(jīng)由所述多個天線向所述另一設備 進行同時波束賦形發(fā)送。
14.如權利要求13所述的邏輯，其中，計算所述多個波束賦形權重向量的邏輯包括基 于由在所述多個天線處接收廣播信號而產(chǎn)生的信號來計算所述多個波束賦形權重向量的 邏輯。
15.如權利要求14所述的邏輯，其中，計算所述多個波束賦形權重向量的邏輯包括在 接收到廣播信號的多種情況中的每種情況下，計算對所述多個波束賦形權重向量的更新。
16.如權利要求13所述的邏輯，其中，計算所述多個波束賦形權重向量的邏輯包括根 據(jù)由在所述多個天線處檢測所述多個信號流而產(chǎn)生的信號來計算信號協(xié)方差矩陣的邏輯， 以及根據(jù)該信號協(xié)方差矩陣來計算所述多個波束賦形權重向量的邏輯。
17.一種系統(tǒng)，包括第一無線通信設備和第二無線通信設備； 所述第一無線通信設備包括 第一多個天線；第一發(fā)送器，該第一發(fā)送器耦合到所述第一多個天線，并且被配置為產(chǎn)生各個發(fā)送信 號以供所述第一多個天線中的相應天線進行發(fā)送；第一接收器，該第一接收器耦合到所述第一多個天線，并且被配置為根據(jù)由所述第一多個天線中的相應天線檢測到的信號來產(chǎn)生各個接收信號；以及耦合到所述第一接收器和第一發(fā)送器的第一控制器，其中，所述第一控制器被配置為根據(jù)由在所述第一多個天線處接收已由所述第二無線通信設備進行了波束賦形的多 個信號流而產(chǎn)生的信號，來計算多個下行鏈路波束賦形權重向量；并且向相應的多個下行鏈路信號流應用所述多個下行鏈路波束賦形權重向量，以經(jīng)由所述 第一無線通信設備的第一多個天線向所述第二無線通信設備進行同時波束賦形發(fā)送； 所述第二無線通信設備包括 第二多個天線；第二發(fā)送器，該第二發(fā)送器耦合到所述第二多個天線，并且被配置為產(chǎn)生各個發(fā)送信 號以供所述第二多個天線中的相應天線進行發(fā)送；第二接收器，該第二接收器耦合到所述第二多個天線，并且被配置為根據(jù)由所述第二 多個天線中的相應天線檢測到的信號來產(chǎn)生各個接收信號；以及耦合到所述接收器和發(fā)送器的第二控制器，其中，所述第二控制器被配置為 根據(jù)由在所述第二多個天線處接收所述第一無線通信設備發(fā)送的多個下行鏈路信號 流而產(chǎn)生的信號，來計算多個上行鏈路波束賦形權重向量；并且向相應的多個上行鏈路信號流應用所述多個上行鏈路波束賦形權重向量，以經(jīng)由所述 第二無線通信設備的第二多個天線向所述第一無線通信設備進行同時波束賦形發(fā)送。
18.如權利要求17所述的系統(tǒng)，其中，所述第一控制器被配置為生成經(jīng)由所述第一發(fā) 送器發(fā)送的下行鏈路廣播信號，并且所述第二控制器被配置為基于通過檢測在所述第二無 線通信設備的第二多個天線處接收到的所述下行鏈路廣播信號而產(chǎn)生的信號，來計算所述 多個上行鏈路波束賦形權重向量。
19.如權利要求17所述的系統(tǒng)，其中，所述第二控制器被配置為在接收到下行鏈路廣 播信號的多種情況中的每種情況下，計算對所述多個上行鏈路波束賦形權重向量的更新。
20.如權利要求17所述的系統(tǒng)，其中，所述第一控制器被配置為通過以下操作來計算 所述多個下行鏈路波束賦形權重向量根據(jù)由在所述第一多個天線處接收所述多個上行鏈 路信號流而產(chǎn)生的信號來計算信號協(xié)方差矩陣，并且根據(jù)該信號協(xié)方差矩陣來計算所述多 個下行鏈路波束賦形權重向量。
21.如權利要求17所述的系統(tǒng)，其中，所述第二控制器被配置為通過以下操作來計算 所述多個上行鏈路波束賦形權重向量根據(jù)由在所述第二多個天線處接收所述多個下行鏈 路信號流而產(chǎn)生的信號來計算信號協(xié)方差矩陣，并且根據(jù)該信號協(xié)方差矩陣來計算所述多 個上行鏈路波束賦形權重向量。
全文摘要
這里提供了對第一和第二無線通信設備進行配置以執(zhí)行雙向波束賦形多輸入多輸出(MIMO)通信的技術。每個設備使用從另一設備接收到的信號來計算波束賦形權重向量，以應用于要同時在進行了波束賦形的情況下發(fā)送到另一設備的多個信號流。
文檔編號H04B7/04GK101849367SQ200880114517
公開日2010年9月29日 申請日期2008年11月3日 優(yōu)先權日2007年11月5日
發(fā)明者杭·金 申請人:思科技術公司