專利名稱：：通過多端口網(wǎng)絡(luò)波束成型寬帶信號(hào)的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及無線通信。更具體地說，本發(fā)明涉及通過多端口網(wǎng)絡(luò)波束成型寬帶信號(hào)的方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：現(xiàn)有的無線用戶站使用射頻(RF)發(fā)射機(jī)來產(chǎn)生發(fā)射到基站(BS)的輸出信號(hào)。在移動(dòng)無線網(wǎng)絡(luò)中，一個(gè)站可以是移動(dòng)站(MS)，而另一個(gè)站可以是基站(BS)。當(dāng)MS在整個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋區(qū)域移動(dòng)時(shí)，MS和BS之間的路徑損耗因一些因素，包括站之間的距離的變化以及環(huán)境中物體的存在，而產(chǎn)生變化，該環(huán)境中物體的存在會(huì)阻礙或減弱信號(hào)從一個(gè)站傳輸?shù)搅硪粋€(gè)站。在MS的一個(gè)關(guān)鍵部件是用于發(fā)射信號(hào)到基站的功率放大器。功率放大器通常具有最大輸出功率定額。以基站實(shí)現(xiàn)可靠的通信的一種方法是，確保功率放大器具有足夠的功率來克服在無線媒介中存在的衰減和路徑損耗。然而，給MS配備任意高功率的放大器不是一般可行的，有幾個(gè)原因(1)由設(shè)備消耗的總功率限制；(II)高功率的放大器可能遭受過熱；(III)高功率的放大器可能很昂貴；(IV)高功率的放大器可能太大而不適合匹配小型移動(dòng)終端的尺寸限制；(V)高功率的放大器可能超過安全保護(hù)設(shè)計(jì)的特定吸收率限制。比較本發(fā)明后續(xù)將要結(jié)合附圖介紹的系統(tǒng)，現(xiàn)有和傳統(tǒng)技術(shù)的其它局限性和弊端對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說是顯而易見的。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供了一種通過多端口網(wǎng)絡(luò)波束成型寬帶信號(hào)的系統(tǒng)和/或方法，結(jié)合至少一幅附圖進(jìn)行了詳細(xì)描述，并在權(quán)利要求中得到了更完整的闡述。根據(jù)一個(gè)方面，提供一種方法，所述方法包括檢測每一個(gè)通過多條天線接收的多個(gè)信號(hào)的相位，生成多個(gè)發(fā)射信號(hào)，其中根據(jù)至少一個(gè)所述接收信號(hào)的檢測相位來確定至少一個(gè)所述多個(gè)發(fā)射信號(hào)的相位；分別放大每一個(gè)所述生成的多個(gè)發(fā)射信號(hào)，以生成多個(gè)放大信號(hào)；及將多個(gè)放大信號(hào)輸入到多端口網(wǎng)絡(luò)的多個(gè)第一端口，其中，根據(jù)輸入到至少兩個(gè)所述多個(gè)第一端口的信號(hào)來確定所述多端口網(wǎng)絡(luò)的至少一個(gè)第二端口。優(yōu)選地,所述發(fā)射信號(hào)與一個(gè)或多個(gè)空間流相對(duì)應(yīng)。優(yōu)選地，所述方法進(jìn)一步包括利用不同的權(quán)重對(duì)每一個(gè)與所述發(fā)射信號(hào)相對(duì)應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)空間流進(jìn)行加權(quán)。優(yōu)選地，所述接收信號(hào)通過所述多端口網(wǎng)絡(luò)。優(yōu)選地，所述方法進(jìn)一步包括根據(jù)在一個(gè)或多個(gè)同軸開關(guān)的信號(hào)來檢測多個(gè)信號(hào)中每一個(gè)的相位。優(yōu)選地，至少一個(gè)所述多個(gè)放大信號(hào)在被輸入到所述多端口網(wǎng)絡(luò)之前，通過至少一個(gè)同軸開關(guān)。優(yōu)選地，在一條或所述多條天線和一個(gè)或多個(gè)相應(yīng)的路徑中的一個(gè)或多個(gè)相應(yīng)的發(fā)射/接收(T/R)開關(guān)之間放置一個(gè)或多個(gè)定向耦合器。優(yōu)選地，所述方法進(jìn)一步包括根據(jù)來自所述一個(gè)或多個(gè)定向耦合器的相應(yīng)的信號(hào)，來對(duì)所述多個(gè)放大信號(hào)的每一個(gè)的相位和/或振幅進(jìn)行測量。優(yōu)選地，所述方法進(jìn)一步包括利用一個(gè)或多個(gè)校準(zhǔn)信號(hào)對(duì)所述接收信號(hào)的振幅和/或相位進(jìn)行測量，所述校準(zhǔn)信號(hào)應(yīng)用于所述多個(gè)定向耦合器中的一個(gè)或多個(gè)。優(yōu)選地，所述多端口網(wǎng)絡(luò)是正交混合器。根據(jù)一個(gè)方面，提供一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)電路，其應(yīng)用在通信設(shè)備中，所述一個(gè)或多個(gè)電路用于檢測每一個(gè)通過多條天線接收的多個(gè)信號(hào)的相位，生成多個(gè)發(fā)射信號(hào)，其中根據(jù)至少一個(gè)所述接收信號(hào)的檢測相位來確定至少一個(gè)所述多個(gè)發(fā)射信號(hào)的相位；分別放大每一個(gè)所述生成的多個(gè)發(fā)射信號(hào)，以生成多個(gè)放大信號(hào)；及將多個(gè)放大信號(hào)輸入到多端口網(wǎng)絡(luò)的多個(gè)第一端口，其中，根據(jù)輸入到至少兩個(gè)所述多個(gè)第一端口的信號(hào)來確定所述多端口網(wǎng)絡(luò)的至少一個(gè)第二端口。優(yōu)選地，所述發(fā)射信號(hào)與一個(gè)或多個(gè)空間流相對(duì)應(yīng)。優(yōu)選地，所述一個(gè)或多個(gè)電路用于利用不同的權(quán)重對(duì)每一個(gè)與所述發(fā)射信號(hào)相對(duì)應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)空間流進(jìn)行加權(quán)。優(yōu)選地，所述接收信號(hào)通過所述多端口網(wǎng)絡(luò)。優(yōu)選地所述一個(gè)或多個(gè)電路包括一個(gè)或多個(gè)同軸開關(guān)；及所述一個(gè)或多個(gè)電路用于根據(jù)在一個(gè)或多個(gè)同軸開關(guān)的信號(hào)來檢測多個(gè)信號(hào)中每一個(gè)的相位。優(yōu)選地所述一個(gè)或多個(gè)電路包括一個(gè)或多個(gè)同軸開關(guān)；及所述多個(gè)放大信號(hào)的至少一個(gè)在輸入所述多端口網(wǎng)絡(luò)之前，通過所述一個(gè)或多個(gè)同軸開關(guān)。優(yōu)選地所述一個(gè)或多個(gè)電路包括一個(gè)或多個(gè)定向耦合器和一個(gè)或多個(gè)相應(yīng)的發(fā)射/接收(T/R)開關(guān)；及在一條或所述多條天線和一個(gè)或多個(gè)相應(yīng)的路徑中的一個(gè)或多個(gè)相應(yīng)的發(fā)射/接收(T/R)開關(guān)之間放置一個(gè)或多個(gè)所述定向耦合器。優(yōu)選地，所述一個(gè)或多個(gè)電路用于根據(jù)來自所述一個(gè)或多個(gè)定向耦合器的相應(yīng)的信號(hào)，來對(duì)每一個(gè)所述多個(gè)放大信號(hào)的相位和/或振幅進(jìn)行測量。優(yōu)選地，所述一個(gè)或多個(gè)電路用于利用一個(gè)或多個(gè)校準(zhǔn)信號(hào)對(duì)所述接收信號(hào)的振幅和/或相位進(jìn)行測量，所述校準(zhǔn)信號(hào)應(yīng)用于所述多個(gè)定向耦合器中的一個(gè)或多個(gè)。優(yōu)選地，所述多端口網(wǎng)絡(luò)是正交混合器。本發(fā)明的各種優(yōu)點(diǎn)、各個(gè)方面和創(chuàng)新特征，以及其中所示例的實(shí)施例的細(xì)節(jié)，將在以下的說明書和附圖中進(jìn)行詳細(xì)介紹。圖I是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的示范性無線通信系統(tǒng)的框圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的示范性無線用戶收發(fā)器的部分的示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的每條發(fā)射天線以恒定功率的相位波束成型的可實(shí)現(xiàn)的陣列增益的框圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的通常被稱為90度混合耦合器的多端口網(wǎng)絡(luò)的框圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的示范性無線用戶收發(fā)器的部分的框圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的使用多端口網(wǎng)絡(luò)的相位波束成型的可實(shí)現(xiàn)的陣列增益的框圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的比較使用和不使用多端口網(wǎng)絡(luò)的相位波束成型的可實(shí)現(xiàn)的陣列增益的框圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的示范性無線用戶收發(fā)器的部分的框圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的示范性無線用戶收發(fā)器的部分的框圖；圖10是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的示范性無線用戶收發(fā)器的部分的框圖；圖11是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的示范性多輸入多輸出(MMO)通信系統(tǒng)的框圖；圖12是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的無線用戶收發(fā)器運(yùn)作的示范性步驟的流程圖。具體實(shí)施例方式在時(shí)分雙工系統(tǒng)中，上行鏈路和下行鏈路無線信道是相互的；兩條或更多條天線的發(fā)射可以利用這個(gè)相互性，使得在基站連貫地組合發(fā)射信號(hào)。此外，無線信道常常在MS接收天線中出現(xiàn)重大失衡。為了更有效地利用兩者的功率放大器的可實(shí)現(xiàn)的發(fā)射功率，使用多端口網(wǎng)絡(luò)來提供增益，即使在無線信道存在強(qiáng)烈失衡的情況下。本發(fā)明的實(shí)施例包括通過多條天線發(fā)射發(fā)射信號(hào)的方法。該方法包括從發(fā)射信號(hào)中生成至少一個(gè)動(dòng)態(tài)可調(diào)相移信號(hào)(dynamicallyadjustablephaseshiftedsignal)。分別放大發(fā)射信號(hào)和至少一個(gè)動(dòng)態(tài)可調(diào)相移信號(hào)。使用多端口網(wǎng)絡(luò)，組合放大的發(fā)射信號(hào)和放大的至少一個(gè)動(dòng)態(tài)可調(diào)相移信號(hào)和/或幅移信號(hào)。多端口網(wǎng)絡(luò)生成在一條或多條天線的輸出信號(hào)。還包括幅度縮放。它也可有益于縮放幅度。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例包括發(fā)射器。該發(fā)射器包括用于從發(fā)射信號(hào)中生成至少一個(gè)動(dòng)態(tài)可調(diào)相移信號(hào)的裝置。第一放大器放大發(fā)射信號(hào)，而第二放大器放大至少一個(gè)動(dòng)態(tài)可調(diào)相移信號(hào)。多端口網(wǎng)絡(luò)組合放大的發(fā)射信號(hào)和放大的至少一個(gè)動(dòng)態(tài)可調(diào)相移信號(hào)，以及為多條天線中的每一條生成輸出信號(hào)。通過下面詳細(xì)的描述，本發(fā)明所描述的實(shí)施例的其他方面和優(yōu)勢將是顯而易見的，并結(jié)合附圖，以舉例的方式說明本發(fā)明所描述的實(shí)施例的原理。圖I示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的示范性無線通信系統(tǒng)。參考圖1，通信系統(tǒng)可以包括BS110和用戶站收發(fā)器120，其中多徑傳播信道HpH2,是在每個(gè)BS天線112和每個(gè)用戶站天線122、124之間形成的。在本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例中，BS110可以包括多徑天線，而用戶收發(fā)器120可以包括超過兩條天線。無線通信信號(hào)從BS110傳輸?shù)接脩粽?20，可以稱為“下行鏈路傳輸”;無線通信信號(hào)從用戶站120傳輸?shù)紹S110,可以稱為“上行鏈路傳輸”。傳輸可以包含于巾貞內(nèi)，該中貞包括下行鏈路子幀和上行鏈路子幀。除了數(shù)據(jù)音頻(datatones)以外，BS發(fā)射導(dǎo)頻信號(hào)，該導(dǎo)頻信號(hào)允許用戶站(SS)估計(jì)到達(dá)它的每一條接收天線的無線信道。導(dǎo)頻通常支持下行鏈路子幀的頻率和時(shí)間。一些無線系統(tǒng)使用作為下行鏈路傳輸?shù)囊徊糠值那皩?dǎo)序列(preamble),例如,WiMAX802.16e系統(tǒng)。在WiMAX系統(tǒng)中，前導(dǎo)序列，發(fā)生在每個(gè)下行鏈路子幀的開始，使用發(fā)生在多載波信號(hào)的頻譜中的每個(gè)第三音頻(tone)的導(dǎo)頻音(pilottones)。此外，與攜帶子載波的數(shù)據(jù)相比，前導(dǎo)序列中的導(dǎo)頻以更高的功率譜密度進(jìn)行傳輸和包含為接收器(用戶站)所熟知的調(diào)制。用戶站可以使用這些導(dǎo)頻來準(zhǔn)確估計(jì)下行鏈路無線信道。在3GPP長期演進(jìn)(LTE)系統(tǒng)中，下行鏈路信號(hào)包含被稱為小區(qū)專用參考信號(hào)的導(dǎo)頻，該小區(qū)專用參考信號(hào)可以類似地用于估計(jì)下行鏈路無線信道。此外，在LTE系統(tǒng)中，用戶可以估計(jì)BS和MS之間的多輸入多輸出(MMO)無線信道。圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的示范性無線用戶收發(fā)器的部分的框圖。參考圖2，示例用戶收發(fā)器200包括Tx信號(hào)處理模塊202、功率放大器212和214、低噪聲放大器242和244、開關(guān)元件222和224，以及天線232和234。雖然圖2描述了示例性情況，該示例性情況中有兩條發(fā)射天線，以及，相應(yīng)地，兩個(gè)功率放大器、低噪聲放大器和信號(hào)Tx1(t)和Tx2(t)，但并不限制本發(fā)明。本發(fā)明的各方面可以擴(kuò)展到許多天線。Tx信號(hào)處理模塊202可以包括合適的邏輯、電路、接口，和/或代碼，用于從信號(hào)m(t)中生成多個(gè)信號(hào)TXl(t)和Tx2(t)，在收發(fā)器的運(yùn)行過程中，每一個(gè)信號(hào)TXl(t)和Tx2(t)的相位和振幅是可以動(dòng)態(tài)可調(diào)的。相位和振幅調(diào)節(jié)的量可以在運(yùn)行過程中，基于，例如，實(shí)時(shí)、或接近實(shí)時(shí)、信號(hào)特征的測量，來動(dòng)態(tài)確定。另外或替代性地，相位和振幅的值的調(diào)節(jié)可以基于任何其他合適的信息，例如，預(yù)設(shè)值表。信號(hào)處理模塊202，可以運(yùn)行于數(shù)據(jù)域、模擬域，或兩者兼而有之。功率放大器212和214可以包括合適的邏輯、電路、接口，和/或代碼，用于分別放大信號(hào)Tx1(t)和Tx2(t)。每一個(gè)功率放大器212和214的增益可以在無線收發(fā)器的運(yùn)行過程中，通過，例如，一個(gè)或多個(gè)來自Tx信號(hào)處理模塊202的控制信號(hào)，來進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。低噪聲放大器242和244可以包括合適的邏輯、電路、接口，和/或代碼，用于分別放大從天線232和234接收的信號(hào)，以生成信號(hào)Rx1(t)和Rx2(t)。每一個(gè)低噪聲放大器242和244的增益可以在無線收發(fā)器的運(yùn)行過程中，通過，例如，一個(gè)或多個(gè)來自Tx信號(hào)處理模塊202的控制信號(hào)，來進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。在運(yùn)行中，可以將調(diào)制的信號(hào)m(t)輸入到模塊202。模塊202可以從信號(hào)m(t)生成模擬信號(hào)Tx1⑴和Tx2⑴。模塊202可以動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)每一個(gè)信號(hào)Tx1⑴和Tx2⑴的相位和振幅。信號(hào)Tx1(t)和Tx2(t)可以通過功率放大器212和214進(jìn)行放大，并分別通過開關(guān)222和224而應(yīng)用于天線232和234。在本發(fā)明的實(shí)施例中，執(zhí)行信號(hào)的調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)接收器的天線(例如，圖I中BS110的天線112)的陣列增益，將在下面的段落中進(jìn)行更詳細(xì)的描述。為了說明本發(fā)明的目的，我們考慮SS含有兩條天線的情況，但并不局限于此。用Rf,0=d:;]€C2表示從BS到天線232和234的矢量信道。用權(quán)利要求1.ー種方法，其特征在于，包括檢測每一個(gè)通過多條天線接收的多個(gè)信號(hào)的相位，生成多個(gè)發(fā)射信號(hào)，其中根據(jù)至少ー個(gè)所述接收信號(hào)的檢測相位來確定至少ー個(gè)所述多個(gè)發(fā)射信號(hào)的相位；分別放大每ー個(gè)所述生成的多個(gè)發(fā)射信號(hào)，以生成多個(gè)放大信號(hào)；及將多個(gè)放大信號(hào)輸入到多端ロ網(wǎng)絡(luò)的多個(gè)第一端ロ，其中，根據(jù)輸入到至少兩個(gè)所述多個(gè)第一端ロ的信號(hào)來測定所述多端ロ網(wǎng)絡(luò)的至少ー個(gè)第二端ロ。2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述發(fā)射信號(hào)與一個(gè)或多個(gè)空間流相對(duì)應(yīng)。3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述方法進(jìn)ー步包括利用不同的權(quán)重對(duì)每ー個(gè)與所述發(fā)射信號(hào)相對(duì)應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)空間流進(jìn)行加權(quán)。4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，至少ー個(gè)所述多個(gè)放大信號(hào)在被輸入到所述多端ロ網(wǎng)絡(luò)之前，通過至少一個(gè)同軸開關(guān)。5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，在一條或所述多條天線和ー個(gè)或多個(gè)相應(yīng)的路徑中的一個(gè)或多個(gè)相應(yīng)的發(fā)射/接收開關(guān)之間放置ー個(gè)或多個(gè)定向耦合器。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在干，所述方法進(jìn)ー步包括根據(jù)來自所述ー個(gè)或多個(gè)定向耦合器的相應(yīng)的信號(hào)，來對(duì)所述多個(gè)放大信號(hào)的每ー個(gè)的相位和/或振幅進(jìn)行測量。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法進(jìn)ー步包括利用ー個(gè)或多個(gè)校準(zhǔn)信號(hào)對(duì)所述接收信號(hào)的振幅和/或相位進(jìn)行測量，所述校準(zhǔn)信號(hào)應(yīng)用于所述多個(gè)定向耦合器中的ー個(gè)或多個(gè)。8.一種系統(tǒng)，其特征在于，包括一個(gè)或多個(gè)電路，其應(yīng)用在通信設(shè)備中，所述ー個(gè)或多個(gè)電路用干檢測每一個(gè)通過多條天線接收的多個(gè)信號(hào)的相位，生成多個(gè)發(fā)射信號(hào)，其中根據(jù)至少ー個(gè)所述接收信號(hào)的檢測相位來確定至少ー個(gè)所述多個(gè)發(fā)射信號(hào)的相位；分別放大每ー個(gè)所述生成的多個(gè)發(fā)射信號(hào)，以生成多個(gè)放大信號(hào)'及將多個(gè)放大信號(hào)輸入到多端ロ網(wǎng)絡(luò)的多個(gè)第一端ロ，其中，根據(jù)輸入到至少兩個(gè)所述多個(gè)第一端ロ的信號(hào)來測定所述多端ロ網(wǎng)絡(luò)的至少ー個(gè)第二端ロ。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在干，所述發(fā)射信號(hào)與一個(gè)或多個(gè)空間流相對(duì)應(yīng)。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述ー個(gè)或多個(gè)電路用于利用不同的權(quán)重對(duì)每ー個(gè)與所述發(fā)射信號(hào)相對(duì)應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)空間流進(jìn)行加權(quán)。全文摘要本發(fā)明涉及一種通過多端口網(wǎng)絡(luò)波束成型寬帶信號(hào)的方法和系統(tǒng)。在這方面，可以檢測通過多條天線接收的多個(gè)信號(hào)和生成多個(gè)發(fā)射信號(hào)，其中至少一個(gè)所述多個(gè)發(fā)射信號(hào)的相位響應(yīng)于至少一個(gè)所述接收信號(hào)的檢測相位?？梢苑謩e放大每一個(gè)生成的多個(gè)發(fā)射信號(hào)，并生成多個(gè)放大信號(hào)。可以將多個(gè)放大信號(hào)輸入到多端口網(wǎng)絡(luò)的多個(gè)第一端口，其中多端口網(wǎng)絡(luò)的至少一個(gè)第二端口可以響應(yīng)到至少兩個(gè)所述多個(gè)第一端口的信號(hào)輸入。文檔編號(hào)H04B7/06GK102684762SQ20121002644公開日2012年9月19日申請日期2012年2月7日優(yōu)先權(quán)日2011年2月8日發(fā)明者羅伯特·G·洛倫茲,貝特朗·M·何沃爾申請人:美國博通公司