通信設(shè)備、波束形成的方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種通信設(shè)備、波束形成的方法及裝置，其中，通信設(shè)備包括：N個(gè)天線陣元，其中，N個(gè)天線陣元能夠接受控制模塊的命令，保持在參與工作狀態(tài)或者不參與工作狀態(tài)；信號(hào)處理模塊，用于對(duì)待發(fā)送信號(hào)進(jìn)行處理，并將處理后的信號(hào)通過(guò)參與工作的天線陣元進(jìn)行發(fā)送；所示控制模塊，用于發(fā)送命令，其中，命令用于指示N個(gè)天線陣元中參與工作的天線陣元。通過(guò)運(yùn)用本發(fā)明，解決了60GHz定向型天線在進(jìn)行波束形成時(shí)，各天線陣元都只能處于工作狀態(tài)，并且在掃描時(shí)，需要較多次數(shù)的掃描才能完成一定范圍內(nèi)的精度搜索，工作效率較低的問(wèn)題，進(jìn)而可以控制各天線陣元的工作狀態(tài)，進(jìn)而通過(guò)不同的工作狀態(tài)完成波束形成的搜索，提高了工作效率。
【專利說(shuō)明】通信設(shè)備、波束形成的方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，具體而言，涉及一種通信設(shè)備、波束形成的方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著高清視頻的快速普及和大數(shù)據(jù)量通信的需求，W1-Fi較低的傳輸數(shù)據(jù)越來(lái)越不能滿足實(shí)際應(yīng)用的要求。
[0003]隨著器件制造水平的提升，工藝不斷成熟，60GHz無(wú)線通信技術(shù)逐漸由理論研究走向?qū)嶋H應(yīng)用。60GHz技術(shù)最大的優(yōu)勢(shì)是傳輸帶寬非常寬，在60GHz附近，最多可以提供多達(dá)5GHz的傳輸帶寬，傳輸速率可達(dá)lGps，而且所占用的工作頻段是免授權(quán)使用的。由于電磁頻譜在60GHz附加是一個(gè)強(qiáng)烈的吸收峰，這個(gè)頻率范圍內(nèi)的電磁波傳播衰減非常大，因此，60GHz通信技術(shù)的典型傳輸距離不超過(guò)10米。這一電磁傳播特性既限定了 60GHz通信技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景主要為室內(nèi)環(huán)境，同時(shí)也使得空分復(fù)用成為可能。當(dāng)前，60GHz的標(biāo)準(zhǔn)制訂也在加速進(jìn)行中，有多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)組織制訂了各自60GHz通信的技術(shù)規(guī)范。
[0004]60GHz技術(shù)依然存在一些技術(shù)困難，主要源自60GHz電磁波傳播特性以及由其決定的空間信道特征。例如:在60GHz頻段，電磁波傳播更多地表現(xiàn)為一種似光性傳播，也就是說(shuō)，60GHz天線主要是定向型天線，使用此類天線，如果目標(biāo)設(shè)備不落在當(dāng)前設(shè)備天線方向圖的指向范圍內(nèi)，則無(wú)法找到目標(biāo)設(shè)備，產(chǎn)生所謂的“陰影現(xiàn)象”。另一方面，由于發(fā)射-接收端的相對(duì)位置不固定，且傳播路徑易受人體或其他移動(dòng)物體的阻攔，也會(huì)形成陰影衰落。
[0005]相關(guān)技術(shù)中，60GHz定向型天線在進(jìn)行波束形成時(shí)，各天線陣元都只能處于工作狀態(tài)，并且在掃描時(shí)，需要較多次數(shù)的掃描才能完成一定范圍內(nèi)的精度搜索，工作效率較低的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供了一種通信設(shè)備、波束形成的方法及裝置，以至少解決相關(guān)技術(shù)中，60GHz定向型天線在進(jìn)行波束形成時(shí)，各天線陣元都只能處于工作狀態(tài)，并且在掃描時(shí)，需要較多次數(shù)的掃描才能完成一定范圍內(nèi)的精度搜索，工作效率較低的問(wèn)題。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種通信設(shè)備，包括:N個(gè)天線陣元，其中，所述N個(gè)天線陣元能夠接受控制模塊的命令，保持在參與工作狀態(tài)或者不參與工作狀態(tài)；信號(hào)處理模塊，用于對(duì)待發(fā)送信號(hào)進(jìn)行處理，并將處理后的信號(hào)通過(guò)所述參與工作的天線陣元進(jìn)行發(fā)送；所示控制模塊，用于發(fā)送命令，其中，所述命令用于指示所述N個(gè)天線陣元中參與工作的天線陣元。
[0008]優(yōu)選地，所述N個(gè)天線陣元的每個(gè)天線陣元單獨(dú)接受所述控制模塊的命令；或者，所述N個(gè)天線陣元的天線陣元以組的形式接受所述控制模塊的命令。
[0009]優(yōu)選地，所述通信設(shè)備還包括:信號(hào)調(diào)整模塊，用于在所述N個(gè)天線陣元在發(fā)送信號(hào)之后，接收對(duì)端通信設(shè)備的反饋，并根據(jù)所述反饋調(diào)整參與工作的天線陣元的數(shù)量和/或工作參數(shù)，其中，所述工作參數(shù)包括以下至少之一:波束分辨率，波束指向的個(gè)數(shù)，發(fā)射的訓(xùn)練序號(hào)的個(gè)數(shù)。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種波束形成的方法，包括:對(duì)待發(fā)送的信號(hào)進(jìn)行處理；將處理后的信號(hào)通過(guò)N個(gè)天線陣元中參與工作的天線陣元發(fā)送，其中，所述N個(gè)天線陣元能夠接受命令，保持在參與工作狀態(tài)或者不參與工作狀態(tài)。
[0011]優(yōu)選地，對(duì)待發(fā)送的信號(hào)進(jìn)行處理之前，還包括:在所述N個(gè)天線陣元中設(shè)置參與工作的天線陣元和不參與工作的天線陣元；按照所述參與工作的天線陣元所支持的波束分辨率生成多個(gè)第一波束指向。
[0012]優(yōu)選地，將處理后的信號(hào)通過(guò)N個(gè)天線陣元中參與工作的天線陣元發(fā)送包括:在所述多個(gè)第一波束指向上發(fā)送預(yù)設(shè)個(gè)數(shù)的第一訓(xùn)練符號(hào)，其中，所述第一訓(xùn)練符號(hào)的預(yù)設(shè)個(gè)數(shù)是所述接收端設(shè)備的參與工作的天線陣元形成的波束指向的個(gè)數(shù)。
[0013]優(yōu)選地，將處理后的信號(hào)通過(guò)N個(gè)天線陣元中參與工作的天線陣元發(fā)送之后，還包括:接收接收端設(shè)備的反饋，并根據(jù)所述反饋調(diào)整所述參與工作的天線陣元的數(shù)量和/或工作參數(shù)，其中，所述工作參數(shù)包括以下至少之一:波束分辨率，波束指向的個(gè)數(shù)，發(fā)射的訓(xùn)練符號(hào)的個(gè)數(shù)。
[0014]優(yōu)選地，接收接收端設(shè)備的反饋并根據(jù)所述反饋調(diào)整所述參與工作的天線陣元的數(shù)量和/或工作參數(shù)包括:接收來(lái)自所述接收端設(shè)備的符合預(yù)設(shè)條件的波束指向，其中，所述符合預(yù)設(shè)條件的波束指向?yàn)榻邮账霭l(fā)射端設(shè)備的所述訓(xùn)練符號(hào)最好的波束指向；根據(jù)所述反饋增加所述N個(gè)天線陣元中參與工作的天線陣元的數(shù)量，并調(diào)整所述天線陣元的數(shù)量對(duì)應(yīng)的工作參數(shù)。
[0015]優(yōu)選地，接收接收端設(shè)備的反饋并根據(jù)所述反饋調(diào)整所述參與工作的天線陣元的數(shù)量和/或工作參數(shù)之后，還包括:按照增加后的參與工作的多個(gè)天線陣元所支持的波束分辨率生成多個(gè)第二波束指向；在所述多個(gè)第二波束指向上繼續(xù)發(fā)送預(yù)設(shè)個(gè)數(shù)的第二訓(xùn)練符號(hào)，其中，所述第二訓(xùn)練符號(hào)的預(yù)設(shè)個(gè)數(shù)是所述接收端設(shè)備增加后的參與工作的天線陣元形成的波束指向的個(gè)數(shù)。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種波束形成的裝置，包括:處理模塊，用于對(duì)待發(fā)送的信號(hào)進(jìn)行處理；第一發(fā)送模塊，用于將處理后的信號(hào)通過(guò)N個(gè)天線陣元中參與工作的天線陣元發(fā)送，其中，所述N個(gè)天線陣元能夠接受命令,保持在參與工作狀態(tài)或者不參與工作狀態(tài)。
[0017]優(yōu)選地，所述裝置還包括:設(shè)置模塊，用于在所述N個(gè)天線陣元中設(shè)置參與工作的天線陣元和不參與工作的天線陣元；第一生成模塊，用于按照所述參與工作的天線陣元所支持的波束分辨率生成多個(gè)第一波束指向。
[0018]優(yōu)選地，所述裝置還包括:接收模塊，用于接收接收端設(shè)備的反饋，并根據(jù)所述反饋調(diào)整所述參與工作的天線陣元的數(shù)量和/或工作參數(shù)，其中，所述工作參數(shù)包括以下至少之一:波束分辨率，波束指向的個(gè)數(shù)，發(fā)射的訓(xùn)練符號(hào)的個(gè)數(shù)。
[0019]優(yōu)選地，所述裝置還包括:第二生成模塊，用于在增加所述N個(gè)天線陣元中參與工作的天線陣元的數(shù)量的情況下，按照增加后的參與工作的多個(gè)天線陣元所支持的波束分辨率生成多個(gè)第二波束指向；第二發(fā)送模塊，在所述多個(gè)第二波束指向上繼續(xù)發(fā)送預(yù)設(shè)個(gè)數(shù)的訓(xùn)練符號(hào)，其中，所述訓(xùn)練符號(hào)的預(yù)設(shè)個(gè)數(shù)是所述接收端設(shè)備增加后的參與工作的天線陣元形成的波束指向的個(gè)數(shù)。
[0020]本發(fā)明的通信設(shè)備具有N個(gè)天線陣元，并且這N個(gè)天線陣元可以受控于控制模塊，使其處在參與工作狀態(tài)或是不參與工作的狀態(tài)，通過(guò)控制模塊的控制，擺脫了只能處于工作狀態(tài)的單一模式。通過(guò)運(yùn)用本發(fā)明，解決了相關(guān)技術(shù)中，60GHz定向型天線在進(jìn)行波束形成時(shí)，各天線陣元都只能處于工作狀態(tài)，并且在掃描時(shí)，需要較多次數(shù)的掃描才能完成一定范圍內(nèi)的精度搜索，工作效率較低的問(wèn)題，進(jìn)而可以控制各天線陣元的工作狀態(tài)，進(jìn)而通過(guò)不同的工作狀態(tài)完成波束形成的搜索，提高了工作效率。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0022]圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的通信設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖一；
[0023]圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的通信設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖二 ；
[0024]圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的波束形成的方法的流程圖；
[0025]圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的波束形成的裝置的結(jié)構(gòu)框圖一；
[0026]圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的波束形成的裝置的結(jié)構(gòu)框圖二 ；
[0027]圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的波束形成的裝置的結(jié)構(gòu)框圖三；
[0028]圖7是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的波束形成的裝置的結(jié)構(gòu)框圖四；
[0029]圖8是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例一的分層波束形成方法的示意圖；
[0030]圖9是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例二的第一層波束形成過(guò)程的示意圖；
[0031]圖10是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例二的第二層波束形成過(guò)程的示意圖；
[0032]圖11是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例二的第三層波束形成過(guò)程的示意圖；
[0033]圖12是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例三的第一層波束形成過(guò)程的示意圖；
[0034]圖13是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例三的第二層波束形成過(guò)程的示意圖；
[0035]圖14是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例三的第三層波束形成過(guò)程的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036]下文中將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。
[0037]基于相關(guān)技術(shù)中，在電磁波傳播時(shí)，由于60GHz天線主要是定向型天線，其工作形式單一，使用定向性天線會(huì)導(dǎo)致陰影現(xiàn)象及陰影衰落，影響電磁波傳輸效率低的問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種通信設(shè)備，該設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意如圖1所示，包括:
[0038]N個(gè)天線陣元I，其中，N個(gè)天線陣元能夠接受控制模塊的命令，保持在參與工作狀態(tài)或者不參與工作狀態(tài)；
[0039]信號(hào)處理模塊2，用于對(duì)待發(fā)送信號(hào)進(jìn)行處理，并將處理后的信號(hào)通過(guò)參與工作的天線陣元進(jìn)行發(fā)送；
[0040]控制模塊3，用于發(fā)送命令，其中，命令用于指示N個(gè)天線陣元中參與工作的天線陣元。
[0041]本實(shí)施例的通信設(shè)備具有N個(gè)天線陣元，并且這N個(gè)天線陣元可以受控于控制模塊，使其處在參與工作狀態(tài)或是不參與工作的狀態(tài)，通過(guò)控制模塊的控制，擺脫了只能處于工作狀態(tài)的單一模式。通過(guò)運(yùn)用本實(shí)施例，解決了相關(guān)技術(shù)中，60GHz定向型天線在進(jìn)行波束形成時(shí)，各天線陣元都只能處于工作狀態(tài)，并且在掃描時(shí)，需要較多次數(shù)的掃描才能完成一定范圍內(nèi)的精度搜索，工作效率較低的問(wèn)題，進(jìn)而可以控制各天線陣元的工作狀態(tài)，進(jìn)而通過(guò)不同的工作狀態(tài)完成波束形成的搜索，提高了工作效率。
[0042]在實(shí)施過(guò)程中，N個(gè)天線陣元的每個(gè)天線陣元可以單獨(dú)接受控制，控制模塊的控制命令；或者，將N個(gè)天線陣元的天線陣元分成不同的組，將其以組的形式接受控制模塊的命令。
[0043]在上述通信設(shè)備將處理后的信號(hào)發(fā)送后，還需要接收反饋，因此，上述通信設(shè)備還可以如圖2所示，包括信號(hào)調(diào)整模塊4，用于在N個(gè)天線陣元在發(fā)送信號(hào)之后，接收對(duì)端通信設(shè)備的反饋，并根據(jù)反饋調(diào)整參與工作的天線陣元的數(shù)量和/或工作參數(shù)，其中，工作參數(shù)包括以下至少之一:波束分辨率，波束指向的個(gè)數(shù)，發(fā)射的訓(xùn)練序號(hào)的個(gè)數(shù)。
[0044]基于上述通信設(shè)備，本實(shí)施例還提供了一種波束形成的方法，該方法可以應(yīng)用在具有上述通信設(shè)備的一個(gè)系統(tǒng)中。該方法的流程如圖3所示，包括步驟S302至步驟S304。
[0045]步驟S302，對(duì)待發(fā)送的信號(hào)進(jìn)行處理；
[0046]步驟S304，將處理后的信號(hào)通過(guò)N個(gè)天線陣元中參與工作的天線陣元發(fā)送，其中，N個(gè)天線陣元能夠接受命令，保持在參與工作狀態(tài)或者不參與工作狀態(tài)。
[0047]上述N個(gè)天線能夠接受命令，可以將自身設(shè)置為處于工作狀態(tài)或者不參與工作的狀態(tài)，進(jìn)而可以進(jìn)一步通過(guò)此種控制將波束形成這一過(guò)程進(jìn)行分層(分階段)處理，先進(jìn)行粗波束形成，再進(jìn)行精細(xì)波束形成，可以在不損失波束形成精度的條件下，大大減少波束形成操作所需的時(shí)間，提高波束形成的效率。
[0048]實(shí)施過(guò)程中，在對(duì)待發(fā)送的信號(hào)進(jìn)行處理之前，還可以在上述的N個(gè)天線陣元中設(shè)置參與工作的天線陣元和不參與工作的天線陣元；按照參與工作的天線陣元所支持的波束分辨率生成多個(gè)第一波束指向。隨后，將處理后的信號(hào)通過(guò)N個(gè)天線陣元中參與工作的天線陣元發(fā)送。由于已經(jīng)具有多個(gè)第一波束指向，因此可以在多個(gè)第一波束指向上發(fā)送預(yù)設(shè)個(gè)數(shù)的第一訓(xùn)練符號(hào)，其中，第一訓(xùn)練符號(hào)的預(yù)設(shè)個(gè)數(shù)可以是接收端設(shè)備的參與工作的天線陣元形成的波束指向的個(gè)數(shù)。
[0049]在將處理后的信號(hào)通過(guò)N個(gè)天線陣元中參與工作的天線陣元發(fā)送之后，發(fā)射端設(shè)備接收來(lái)自接收端設(shè)備的反饋，并根據(jù)反饋的信息去調(diào)整參與工作的天線陣元的數(shù)量和/或工作參數(shù)，其中，工作參數(shù)包括以下至少之一:波束分辨率，波束指向的個(gè)數(shù)，發(fā)射的訓(xùn)練符號(hào)的個(gè)數(shù)。實(shí)施時(shí)，發(fā)射端設(shè)備接收的是符合預(yù)設(shè)條件的波束指向，并且在調(diào)整參與工作的天線陣元的數(shù)量時(shí)，可以根據(jù)其數(shù)量的變化調(diào)整其對(duì)應(yīng)的工作參數(shù)。其中，符合預(yù)設(shè)條件的波束指向?yàn)榻邮瞻l(fā)射端設(shè)備的訓(xùn)練符號(hào)最好的波束指向。
[0050]在發(fā)射端設(shè)備根據(jù)接收端設(shè)備的反饋調(diào)整參與工作的天線陣元的數(shù)量和/或工作參數(shù)之后，發(fā)射端設(shè)備可以再次進(jìn)行二次波束形成。發(fā)射端設(shè)備可以增加參與工作的天線陣元的數(shù)量，并按照增加后的參與工作的多個(gè)天線陣元所支持的波束分辨率生成多個(gè)第二波束指向，該多個(gè)第二波束指向是在已經(jīng)選擇了的最好的波束指向上形成的。發(fā)射端設(shè)備在多個(gè)第二波束指向上繼續(xù)發(fā)送預(yù)設(shè)個(gè)數(shù)的第二訓(xùn)練符號(hào)，其中，第二訓(xùn)練符號(hào)的預(yù)設(shè)個(gè)數(shù)是接收端設(shè)備增加后的參與工作的天線陣元形成的波束指向的個(gè)數(shù)。[0051]本實(shí)施例還提供了一種波束形成的裝置，該裝置的結(jié)構(gòu)框圖如圖4所示，包括:
[0052]處理模塊10，用于對(duì)待發(fā)送的信號(hào)進(jìn)行處理；第一發(fā)送模塊20，與處理模塊10耦合，用于將處理后的信號(hào)通過(guò)N個(gè)天線陣元中參與工作的天線陣元發(fā)送，其中，N個(gè)天線陣元能夠接受命令，保持在參與工作狀態(tài)或者不參與工作狀態(tài)。
[0053]上述波束形成的裝置還可以如圖5所示，還包括:設(shè)置模塊30，用于在N個(gè)天線陣兀中設(shè)置參與工作的天線陣兀和不參與工作的天線陣兀；第一生成模塊40,與設(shè)置模塊30耦合，用于按照參與工作的天線陣元所支持的波束分辨率生成多個(gè)第一波束指向。其中，本實(shí)施例給出的示意圖指示的是處理模塊10在對(duì)待發(fā)送的信號(hào)進(jìn)行處理之前進(jìn)行的設(shè)置及生成操作，還可以在處理模塊10對(duì)對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理之前，則其模塊設(shè)置的位置會(huì)與本實(shí)施例圖5給出的設(shè)置不同。
[0054]在將處理后的信號(hào)按照多個(gè)第一波束指向發(fā)送后，還可以對(duì)接收端設(shè)別反饋的信息進(jìn)行接收，進(jìn)而進(jìn)一步進(jìn)行減小波束的寬度。因此，本實(shí)施例提供的波束形成的裝置還可以如圖6所示，包括:接收模塊50，與第一發(fā)送模塊20耦合，用于接收接收端設(shè)備的反饋，并根據(jù)反饋調(diào)整參與工作的天線陣元的數(shù)量和/或工作參數(shù)，其中，工作參數(shù)包括以下至少之一:波束分辨率，波束指向的個(gè)數(shù)，發(fā)射的訓(xùn)練符號(hào)的個(gè)數(shù)。
[0055]在接收模塊50收到反饋后，發(fā)射端設(shè)備進(jìn)一步進(jìn)行波束的形成及發(fā)送，則本實(shí)施例中的裝置還可以包括圖7所示的第二生成模塊60和第二發(fā)送模塊70，其中，第二生成模塊60，用于在增加N個(gè)天線陣元中參與工作的天線陣元的數(shù)量的情況下，按照增加后的參與工作的多個(gè)天線陣元所支持的波束分辨率生成多個(gè)第二波束指向；第二發(fā)送模塊70，與第二生成模塊60耦合，在多個(gè)第二波束指向上繼續(xù)發(fā)送預(yù)設(shè)個(gè)數(shù)的訓(xùn)練符號(hào)，其中，訓(xùn)練符號(hào)的預(yù)設(shè)個(gè)數(shù)是接收端設(shè)備增加后的參與工作的天線陣元形成的波束指向的個(gè)數(shù)。
[0056]在上述實(shí)施例提供的裝置中，僅提供了到第二層波束形成的裝置，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需要，再進(jìn)一步設(shè)置第三層波束形成的裝置，其原理與第一層和第二層相類似，此處不再進(jìn)行贅述。
[0057]上述波束形成過(guò)程可以以均勻線陣進(jìn)行實(shí)施，還可以以非均勻線陣，二維方陣、二維圓陣等進(jìn)行實(shí)時(shí)，其實(shí)施過(guò)程中，參與每一層級(jí)波束形成的天線陣元也有多種選取方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)置。
[0058]優(yōu)選實(shí)施例一
[0059]相關(guān)技術(shù)中，除了調(diào)整天線指向外，還必須針對(duì)定向型天線對(duì)MAC層進(jìn)行設(shè)計(jì)，這在一定程度上會(huì)影響MAC層的效率，降低有效數(shù)據(jù)的傳輸數(shù)據(jù)。為了有效對(duì)抗高路徑衰落，必須使用高增益天線，使電波傳播到所需的方向，通過(guò)減小波束的寬度，是傳播的能量進(jìn)行“聚焦”，從而克服路徑傳播帶來(lái)的高損耗。另一方面，由于發(fā)射-接收端的相對(duì)位置不固定，且傳播路徑易受人體或其他移動(dòng)物體的阻攔形成陰影衰落，因此發(fā)射、接收天線必須具有波束控制和波束對(duì)準(zhǔn)的能力，使發(fā)射、接收天線波束共同構(gòu)成一個(gè)完整的無(wú)線通道。同時(shí)，由于毫米波陣列天線波束較窄，能夠具有多個(gè)不同的波束指向，因此如何快速進(jìn)行波束對(duì)準(zhǔn)和配對(duì),是一個(gè)較為困難的問(wèn)題。
[0060]本實(shí)施例針對(duì)上述問(wèn)題，提出了一種應(yīng)用于近距離毫米波通信的分級(jí)波束形成方法，該方法通過(guò)對(duì)天線單元進(jìn)行分組，逐漸增加參與波束形成的天線單元的數(shù)量，從而使波束寬度由寬變窄，波束配對(duì)過(guò)程也遵循先粗配對(duì)，再細(xì)配對(duì)的過(guò)程，從而在不損失性能的情況下，大大降低了波束形成和配對(duì)的時(shí)間。
[0061]本實(shí)施例的毫米波近距離無(wú)線通信系統(tǒng)包括發(fā)送端設(shè)備和接收端設(shè)備，任意一種設(shè)備都可以包含以下特征:支持60GHz頻段毫米波通信的射頻處理模塊及基帶處理模塊；且該設(shè)備配置有由多個(gè)天線陣元構(gòu)成的天線陣列；該設(shè)備還可以單獨(dú)控制每個(gè)天線陣元(或者以組的方式對(duì)組進(jìn)行單獨(dú)控制)是否打開(kāi)，處于工作狀態(tài)，及各個(gè)陣元的饋電相位與幅度。
[0062]基于上述設(shè)備，本優(yōu)選實(shí)施例提供了一種分層波束形成方法，其細(xì)化的示意圖可以如圖8所示，包括以下處理過(guò)程:
[0063]進(jìn)行第一層波束形成，可以從發(fā)射端的陣列中選出Nt個(gè)天線陣元，從接收端的陣列中選出Nr個(gè)天線陣元，并使上述選出的天線都處于工作狀態(tài)，而使其余的天線陣元處在非工作狀態(tài)，例如在發(fā)射端的9個(gè)天線陣元中選擇2個(gè)天線陣元作為處于工作狀態(tài)的天線陣元，其余7個(gè)天線陣元作為非工作狀態(tài)的天線陣元，接收端也可以做同樣設(shè)置。
[0064]按照所發(fā)射端工作的這Nt個(gè)陣元所支持的波束分辨率形成N個(gè)可能的波束指向，分別向這N個(gè)可能的方向發(fā)射M個(gè)訓(xùn)練符號(hào)，其中，M是接收端天線在Nr個(gè)陣元參與工作的情況下，可以形成的波束指向的個(gè)數(shù)。
[0065]發(fā)射端天線在完成訓(xùn)練符號(hào)發(fā)送過(guò)程后，由發(fā)送狀態(tài)轉(zhuǎn)為接收狀態(tài)，準(zhǔn)備接收接收端天線陣元發(fā)來(lái)的關(guān)于最優(yōu)波束指向的反饋信息。
[0066]接收端參與工作的Nr個(gè)陣元，按照所支持的波束分辨率，形成M個(gè)波束指向，接收端對(duì)這M個(gè)指向依次進(jìn)行掃描，提取發(fā)射端發(fā)射的訓(xùn)練符號(hào)。接收端根據(jù)接收到的訓(xùn)練信號(hào)，選擇出最優(yōu)的波束指向，同時(shí)將此信息反饋給發(fā)射端。
[0067]處于接收狀態(tài)的發(fā)射端在接收到關(guān)于最優(yōu)指向的反饋后，增加參與工作的陣元個(gè)數(shù)，使其從Nt變?yōu)镹t’，同時(shí)，接收端也將參與工作的陣元個(gè)數(shù)由Nr增加到Nr’，例如，在發(fā)射端的9個(gè)天線陣元中增加2個(gè)天線陣元作為處于工作狀態(tài)的天線陣元，此時(shí)，一共4個(gè)處于工作狀態(tài)的天線陣元，其余5個(gè)天線陣元作為非工作狀態(tài)的天線陣元，接收端也可以做同樣設(shè)置端。發(fā)射端和接收端再次按照上述步驟進(jìn)行波束形成。在實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中，這一新層級(jí)的波束形成，其波束指向只需在上一層級(jí)中得到的最優(yōu)指向之內(nèi)進(jìn)行搜索，而無(wú)需處理其余的波束指向。
[0068]本優(yōu)選實(shí)施例逐漸增加參與波束形成的天線陣元的數(shù)量，從而使波束寬度由寬變窄，波束配對(duì)過(guò)程也先粗配對(duì)再細(xì)配對(duì)，從而在不損失性能的情況下，大大降低了波束形成和配對(duì)的時(shí)間。
[0069]優(yōu)選實(shí)施例二
[0070]本優(yōu)選實(shí)施例以發(fā)射端和接收端均配置相同的8個(gè)陣元陣列的天線陣元為例，說(shuō)明均勻線陣的分層波束形成方法的過(guò)程。
[0071]如圖9所示，在進(jìn)行第一層波束形成過(guò)程中，選擇第I和第5根天線進(jìn)行波束形成，分別朝N個(gè)方向發(fā)射M個(gè)訓(xùn)練符號(hào)。同樣的，在接收端，也可以選擇第I和第5根做接收波束形成，接收端根據(jù)接收到的訓(xùn)練符號(hào)，選擇較好的傳輸通道，并反饋給發(fā)射端，第一層級(jí)的波束形成完成。
[0072]如圖10所示，在第二層級(jí)的波束形成過(guò)程中，第1、3、5、7四個(gè)天線陣元參與波束形成。發(fā)射端由第1、3、5、7四個(gè)陣元形成較小的波束，與此類似，接收端也由第1、3、5、7四個(gè)陣元做波束形成。發(fā)射、接收端的波束形成都在第一層級(jí)波束形成所得到的最優(yōu)方向范圍內(nèi)，進(jìn)行精度更高的波束形成，與第一層級(jí)類似，發(fā)射端分別朝N’個(gè)方向上發(fā)送M’個(gè)訓(xùn)練符號(hào)，接收端對(duì)這N’個(gè)方向進(jìn)行評(píng)價(jià)，選擇出最優(yōu)的傳輸通道，反饋給發(fā)送方，完成第二層級(jí)的波束形成。
[0073]如圖11所示，在第三層級(jí)的波束形成過(guò)程中，發(fā)射、接收端所有的天線陣元均參與波束形成，在第二層級(jí)所確定的波束范圍內(nèi)，采用與第一、第二層級(jí)波束形成類似的方法，進(jìn)行第三層級(jí)波束形成，通過(guò)進(jìn)一步降低波束的寬度，搜尋出最優(yōu)的波束形成通道。在完成第三層級(jí)波束形成過(guò)程后，整個(gè)波束形成過(guò)程結(jié)束。
[0074]本實(shí)施例將波束形成這一過(guò)程進(jìn)行分層(分階段)處理，先進(jìn)行粗波束形成，再進(jìn)行精細(xì)波束形成，可以在不損失波束形成精度的條件下，大大減少波束形成操作所需的時(shí)間，提聞波束形成的效率。
[0075]優(yōu)選實(shí)施例三
[0076]本優(yōu)選實(shí)施例以發(fā)射端和接收端均配置相同的9個(gè)陣元陣列的天線陣元為例，說(shuō)明非均勻線陣的分層波束形成方法的過(guò)程。
[0077]如圖12所示，在進(jìn)行第一層波束形成過(guò)程中，選擇第I和第3根天線進(jìn)行波束形成，分別朝N個(gè)方向發(fā)射M個(gè)訓(xùn)練符號(hào)。同樣的，在接收端，也可以選擇第I和第3根做接收波束形成，接收端根據(jù)接收到的訓(xùn)練符號(hào)，選擇較好的傳輸通道，并反饋給發(fā)射端，第一層級(jí)的波束形成完成。
[0078]如圖13所示，在第二層級(jí)的波束形成過(guò)程中，第1、3、5、6四個(gè)天線陣元參與波束形成。發(fā)射端由第1、3、5、6四個(gè)陣元形成較小的波束，與此類似，接收端也由第1、3、5、6四個(gè)陣元做波束形成。發(fā)射、接收端的波束形成都在第一層級(jí)波束形成所得到的最優(yōu)方向范圍內(nèi)，進(jìn)行精度更高的波束形成，與第一層級(jí)類似，發(fā)射端分別朝N’個(gè)方向上發(fā)送M’個(gè)訓(xùn)練符號(hào)，接收端對(duì)這N’個(gè)方向進(jìn)行評(píng)價(jià)，選擇出最優(yōu)的傳輸通道，反饋給發(fā)送方，完成第二層級(jí)的波束形成。
[0079]如圖14所示，在第三層級(jí)的波束形成過(guò)程中，發(fā)射、接收端所有的天線陣元均參與波束形成，在第二層級(jí)所確定的波束范圍內(nèi)，采用與第一、第二層級(jí)波束形成類似的方法，進(jìn)行第三層級(jí)波束形成，通過(guò)進(jìn)一步降低波束的寬度，搜尋出最優(yōu)的波束形成通道。在完成第三層級(jí)波束形成過(guò)程后，整個(gè)波束形成過(guò)程結(jié)束。
[0080]從以上的描述中，可以看出，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了如下技術(shù)效果:
[0081]通過(guò)運(yùn)用本發(fā)明實(shí)施例，解決了相關(guān)技術(shù)中，60GHz定向型天線在進(jìn)行波束形成時(shí)，各天線陣元都只能處于工作狀態(tài)，并且在掃描時(shí)，需要較多次數(shù)的掃描才能完成一定范圍內(nèi)的精度搜索，工作效率較低的問(wèn)題，進(jìn)而可以控制各天線陣元的工作狀態(tài)，進(jìn)而通過(guò)不同的工作狀態(tài)完成波束形成的搜索，提高了工作效率。
[0082]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，上述的本發(fā)明的各模塊或各步驟可以用通用的計(jì)算裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，它們可以集中在單個(gè)的計(jì)算裝置上，或者分布在多個(gè)計(jì)算裝置所組成的網(wǎng)絡(luò)上，可選地，它們可以用計(jì)算裝置可執(zhí)行的程序代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)，從而，可以將它們存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置中由計(jì)算裝置來(lái)執(zhí)行，并且在某些情況下，可以以不同于此處的順序執(zhí)行所示出或描述的步驟，或者將它們分別制作成各個(gè)集成電路模塊，或者將它們中的多個(gè)模塊或步驟制作成單個(gè)集成電路模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)。這樣，本發(fā)明不限制于任何特定的硬件和軟件結(jié)合。[0083]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種通信設(shè)備，其特征在于，包括: N個(gè)天線陣元，其中，所述N個(gè)天線陣元能夠接受控制模塊的命令,保持在參與工作狀態(tài)或者不參與工作狀態(tài)； 信號(hào)處理模塊，用于對(duì)待發(fā)送信號(hào)進(jìn)行處理，并將處理后的信號(hào)通過(guò)所述參與工作的天線陣元進(jìn)行發(fā)送； 所示控制模塊，用于發(fā)送命令，其中，所述命令用于指示所述N個(gè)天線陣元中參與工作的天線陣元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述N個(gè)天線陣元的每個(gè)天線陣元單獨(dú)接受所述控制模塊的命令；或者，所述N個(gè)天線陣元的天線陣元以組的形式接受所述控制模塊的命令。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于，還包括:信號(hào)調(diào)整模塊，用于在所述N個(gè)天線陣元在發(fā)送信號(hào)之后，接收對(duì)端通信設(shè)備的反饋，并根據(jù)所述反饋調(diào)整參與工作的天線陣元的數(shù)量和/或工作參數(shù)，其中，所述工作參數(shù)包括以下至少之一:波束分辨率，波束指向的個(gè)數(shù)，發(fā)射的訓(xùn)練序號(hào)的個(gè)數(shù)。
4.一種波束形成的方法，其特征在于，包括: 對(duì)待發(fā)送的信號(hào)進(jìn)行處理； 將處理后的信號(hào)通過(guò)N個(gè)天線陣元中參與工作的天線陣元發(fā)送，其中，所述N個(gè)天線陣元能夠接受命令，保持在參與工作狀態(tài)或者不參與工作狀態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，對(duì)待發(fā)送的信號(hào)進(jìn)行處理之前，還包括: 在所述N個(gè)天線陣元中設(shè)置參與工作的天線陣元和不參與工作的天線陣元； 按照所述參與工作的天線陣元所支持的波束分辨率生成多個(gè)第一波束指向。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，將處理后的信號(hào)通過(guò)N個(gè)天線陣元中參與工作的天線陣元發(fā)送包括: 在所述多個(gè)第一波束指向上發(fā)送預(yù)設(shè)個(gè)數(shù)的第一訓(xùn)練符號(hào)，其中，所述第一訓(xùn)練符號(hào)的預(yù)設(shè)個(gè)數(shù)是所述接收端設(shè)備的參與工作的天線陣元形成的波束指向的個(gè)數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4至6中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，將處理后的信號(hào)通過(guò)N個(gè)天線陣元中參與工作的天線陣元發(fā)送之后，還包括: 接收接收端設(shè)備的反饋，并根據(jù)所述反饋調(diào)整所述參與工作的天線陣元的數(shù)量和/或工作參數(shù)，其中，所述工作參數(shù)包括以下至少之一:波束分辨率，波束指向的個(gè)數(shù)，發(fā)射的訓(xùn)練符號(hào)的個(gè)數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，接收接收端設(shè)備的反饋并根據(jù)所述反饋調(diào)整所述參與工作的天線陣元的數(shù)量和/或工作參數(shù)包括: 接收來(lái)自所述接收端設(shè)備的符合預(yù)設(shè)條件的波束指向，其中，所述符合預(yù)設(shè)條件的波束指向?yàn)榻邮账霭l(fā)射端設(shè)備的所述訓(xùn)練符號(hào)最好的波束指向； 根據(jù)所述反饋增加所述N個(gè)天線陣元中參與工作的天線陣元的數(shù)量，并調(diào)整所述天線陣元的數(shù)量對(duì)應(yīng)的工作參數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，接收接收端設(shè)備的反饋并根據(jù)所述反饋調(diào)整所述參與工作的天線陣元的數(shù)量和/或工作參數(shù)之后，還包括: 按照增加后的參與工作的多個(gè)天線陣元所支持的波束分辨率生成多個(gè)第二波束指向； 在所述多個(gè)第二波束指向上繼續(xù)發(fā)送預(yù)設(shè)個(gè)數(shù)的第二訓(xùn)練符號(hào)，其中，所述第二訓(xùn)練符號(hào)的預(yù)設(shè)個(gè)數(shù)是所述接收端設(shè)備增加后的參與工作的天線陣元形成的波束指向的個(gè)數(shù)。
10.一種波束形成的裝置，其特征在于，包括: 處理模塊，用于對(duì)待發(fā)送的信號(hào)進(jìn)行處理； 第一發(fā)送模塊，用于將處理后的信號(hào)通過(guò)N個(gè)天線陣元中參與工作的天線陣元發(fā)送，其中，所述N個(gè)天線陣元能夠接受命令,保持在參與工作狀態(tài)或者不參與工作狀態(tài)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，還包括: 設(shè)置模塊，用于在所述N個(gè)天線陣元中設(shè)置參與工作的天線陣元和不參與工作的天線陣元； 第一生成模塊，用于按照所述參與工作的天線陣元所支持的波束分辨率生成多個(gè)第一波束指向。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，還包括: 接收模塊，用于接收接收端設(shè)備的反饋，并根據(jù)所述反饋調(diào)整所述參與工作的天線陣元的數(shù)量和/或工作參數(shù)，其中，所述工作參數(shù)包括以下至少之一:波束分辨率，波束指向的個(gè)數(shù)，發(fā)射的訓(xùn)練符號(hào)的個(gè)數(shù)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，還包括: 第二生成模塊，用于在增加所述N個(gè)天線陣元中參與工作的天線陣元的數(shù)量的情況下，按照增加后的參與 工作的多個(gè)天線陣元所支持的波束分辨率生成多個(gè)第二波束指向； 第二發(fā)送模塊，在所述多個(gè)第二波束指向上繼續(xù)發(fā)送預(yù)設(shè)個(gè)數(shù)的訓(xùn)練符號(hào)，其中，所述訓(xùn)練符號(hào)的預(yù)設(shè)個(gè)數(shù)是所述接收端設(shè)備增加后的參與工作的天線陣元形成的波束指向的個(gè)數(shù)。
【文檔編號(hào)】H04B7/06GK103812547SQ201210457131
【公開(kāi)日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2012年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月14日
【發(fā)明者】陳霖, 禹忠, 郭陽(yáng), 支周 申請(qǐng)人:中興通訊股份有限公司