Sdma訓練操作的製作方法
2023-06-12 18:11:56 2
專利名稱：Sdma訓練操作的製作方法
背景為了解決目前無線數據通信系統所面臨的日益增長的帶寬需求的問題，正在開發各種技術，以允許多個設備通過共享單個信道與單個基站進行通信。在一種這樣的技術中，假設多個行動裝置位於相對於基站足夠不同的方向上，則基站可以同時在同一頻率上向所述多個行動裝置發送單獨的信號或從所述多個行動裝置接收單獨的信號。為了從基站發送不同的信號，所述不同的信號可以同時從每一個單獨的空分(spaced-apart)天線發送，從而使得組合的發送是有向的，即意圖到每個行動裝置的信號在該行動裝置的方向上可以相對強而在其他方向上可以相對弱。以類似的方式，基站可以同時在相同頻率上通過每個單獨的空分天線從多個獨立的行動裝置接收組合信號，並且通過適當的信號處理，將從多個天線接收到的組合信號分離為來自每個行動裝置的單獨的信號，從而使得接收是有向的。
在當前開發的規範下，例如IEEE 802.11(IEEE是位於紐約州紐約城Park大街3號17層的電氣與電子工程學會的縮寫)，控制發送和接收的方向屬性所需的參數可能隨不同因素而不同，包括每個行動裝置相對於基站的方向。因為在工作之前這些因素可能不是已知的，並且可能在工作期間發生改變，所以它們不能提前被編程到系統中。
參考以下說明書和用來圖示說明本發明的實施方案的附圖，將會理解本發明。在附圖中圖1根據本發明的實施方案，示出用來訓練和操作的通信網絡的框圖。
圖2根據本發明的實施方案，示出包括確定參數並在通信中使用這些參數的操作的流程圖。
圖3根據本發明的實施方案，示出如圖2中所述操作的實施例的時序圖。
圖4根據本發明的實施方案，示出基站的框圖。
具體實施例方式
在下面的描述中，闡述了很多具體的細節。然而，應該理解無需這些具體細節就可以實踐實施方案。另外，公知的方法、結構和技術沒有詳細示出，以免模糊了對本描述的理解。
提及「一個實施方案」、「實施方案」、「示例性的實施方案」、「各種實施方案」等是指如此描述的本發明的實施方案可以包括具體的特徵、結構或特性，但不是每個實施方案都必須包括該具體的特徵、結構或特性。此外，短語「在一個實施方案中」的重複使用不一定是指相同的實施方案，儘管有可能如此。
在以下描述和權利要求書中，可以使用術語「耦合」和「連接」及其派生詞。應當理解，這些術語不意味著彼此是同義詞。相反，在具體的實施方案中，「連接」可被用來指兩個或更多的元件彼此之間直接物理接觸或電接觸。「耦合」可以是指兩個或更多的元件或者直接物理接觸或電接觸，或者是指不直接相互接觸，但仍彼此協同工作或交互。
使用在這裡，除非特別指出，常見的形容詞「第一」、「第二」、「第三」等在用來描述普通的事物時，僅僅意味著所提及的是相近事物的不同實例，而不是指如此描述的事物一定在時間、空間上，在等級上，或者在任何其他方式上具有給定的順序。
除非特別指出，如從以下討論中可以清楚地認識到，在整篇說明書中使用諸如「處理」、「計算」、「運算」等術語時是指計算機或計算系統、或者類似的電子計算設備的動作和/或處理過程，所述動作和/或處理過程將表示為物理量(例如，電量)的數據操縱和/或轉換為類似表示為物理量的其他數據。
類似地，術語「處理器」可以指處理來自寄存器和/或存儲器的電子數據，以將該電子數據轉換為可以存儲在寄存器和/或存儲器中的其他電子數據的任何設備或者設備的一部分。「計算平臺」可以包括一個或多個處理器。
在本篇文獻的上下文中，術語「無線」及其派生詞可被用來描述可以使用調製的電磁輻射，通過非固態介質來傳送數據的電路、設備、系統、方法、技術、通信信道等。該術語並不意味著相關的設備不包含任何有線線路，儘管在一些實施方案中它們可能是這樣的。
與通用的行業術語一致，術語「基站」、「接入點」和「AP」在這裡可以互換地用來描述可以無線地並且與多個其他電子設備基本同時地通信的電子設備，而術語「行動裝置」和「STA」可以互換地用來描述多個其他電子設備中的任何一個，該設備可以具有移動後仍然可通信的能力，儘管移動不是一項要求。然而，本發明的範圍不限於用這些術語標註的設備。類似地，術語「空分多址」和SDMA可以互換地使用。使用在這裡，這些術語意圖包括以下通信技術可以通過不同的天線，基本同時地從相同的設備發送不同的信號，從而使得合併發送的信號導致發往不同設備的不同信號以相同的頻率在基本不同的方向上發送；和/或包括以下通信技術可以通過多個天線，從不同方向上的不同設備處以相同的頻率基本同時地接收到不同的信號，並且可以通過適當的處理將這些不同的信號相互分離。術語「相同的頻率」用在這裡可以包括在某一精確的頻率處因帶寬容差、都卜勒頻移適應、參數漂移等引起的輕微偏差。兩個或更多個向不同設備的發送被認為是基本同時的，只要每個向不同設備的發送的至少一部分是同時發生的，但不意味著不同的發送一定要同時開始和/或同時結束，儘管可以如此。類似地，兩個或更多個從不同設備的接收被認為是基本同時的，只要從不同設備的每個接收的至少一部分是同時發生的，但不意味著不同的接收一定要同時開始和/或同時結束，儘管可以如此。用術語SDMA代表的詞語有時可以使用其他變體，例如但不限於用「space」替換「spatial」，用「diversity」替換「division」。本發明的各種實施方案的範圍意圖包含在術語命名上的這些不同。
本發明的一些實施方案可以包括在工作期間確定可以使用哪些參數來使得用SDMA技術能夠基本同時發送和/或基本同時接收，以及這些參數在SDMA通信中的使用。
圖1根據本發明的實施方案，示出用於SDMA訓練和SDMA操作的SDMA通信網絡的框圖。圖示的通信網絡的實施方案示出AP 110，AP 110可以與位於相對於AP不同的方向上的多個STA 131-134進行通信。使用這裡所描述的技術，AP 110可以利用SDMA訓練階段(phase)來確定在相同的頻率上基本同時地向多個STA的每一個發送不同信號以及在相同的頻率上基本同時地從多個STA的每一個接收不同信號所需的參數，接著，可以使用那些參數來使這些基本同時的通信能夠進行。
儘管AP 110被示為具有四個天線120，以使用SDMA技術同時與多至四個STA無線地通信，但是其他實施方案可以有其他的方案(例如，AP 110可以具有兩個、三個或多於四個的天線)。每個STA可以具有至少一個天線，以便於AP 110無線地通信。在一些實施方案中，STA天線可以被調適為全向地工作，但是在其他實施方案中，STA天線可以被調適為有向地工作。在一些實施方案中，STA可以位於固定的地點，但是在其他實施方案中，至少有一些STA可以是移動的。在一些實施方案中，AP 110可以位於固定的地點，但是在其他實施方案中，AP 110可以是移動的。
圖2根據本發明的實施方案示出操作的流程圖，所述包括確定SDMA參數和在通信中使用那些參數。流程圖200包括兩個部分框210、220、230和240指示訓練過程，可以使用訓練過程來確定用來使得基本同時的有向通信操作能夠發生的參數。框250、260和270指示那些參數被用來使能(enable)與多個設備同時進行的有向通信的過程，所述多個設備位於相對於執行這些操作的設備的不同方向上。
圖3根據本發明的實施方案，示出例如圖2中所描述的操作的實施例的時序圖。在圖3中，來自基站的傳輸(transmission)位於被指示為AP的線上，而來自兩個行動裝置的傳輸分別位於被指示為STA 1和STA 2的線上。AP線又被進一步細分(sub-divide)為空間信道，所述空間信道被標識(label)為STA 1(從基站到行動裝置ST 1的有向傳輸)和STA 2(從基站到行動裝置ST 2的有向傳輸)，以及全向(來自基站、能被ST 1和ST 2兩者接收的全向傳輸)。下面的描述首先參照圖2，同時也參照圖3。
圖2示出連續(sequential)的訓練循環(loop)210、220、230。在210，基站可以向行動裝置發送訓練輪詢，以導致在220處行動裝置向基站發出訓練響應。訓練響應可以包括預定的數據模式，從而使得基站具有已知的基線(baseline)，基站根據所述基線進行工作。接著，可以如230處以及圖3中所示出的那樣對每個行動裝置輪流重複該順序(sequence)。通過單獨地輪詢每個行動裝置，可以在不同時刻接收到每個訓練響應，從而使得在訓練期間來自不同行動裝置的響應在基站的接收機處不會相互幹擾。在訓練階段期間，基站可能還不具有發出有向信號的能力，所以訓練輪詢可以以圖3中所指示的全向方式進行廣播，其中地址指明哪個行動裝置是希望的接收者。接著被尋址的行動裝置可以用訓練響應來進行響應。訓練響應可以被基站在多個天線的每一個處接收，接著在多個天線處接收到的信號被處理。來自經過處理的信號的已處理數據可以存儲以供今後使用。儘管在一些實施方案中訓練響應僅僅用於SDMA訓練的目的，但是其他實施方案可以在訓練響應中包括與SDMA訓練不相關的信息，以及可以用於其他目的的信息。
在240處，可以基於所存儲的、來自之前已處理信號的數據來計算SDMA參數，儘管本發明的範圍並不限於這種兩級信號處理/參數計算順序。一旦計算出SDMA參數，基站就可以通過使用所述SDMA參數預處理各個信號，以及通過向用於同時發送的每一個天線發送經過預處理的信號的不同版本，來基本同時地在不同方向上發送不同信號。多個天線所發送的信號產生的組合可以有效地生成到不同行動裝置的有向波束。類似地，一旦計算出SDMA參數，基站可以通過多個天線從不同行動裝置基本同時地接收不同信號，並用所述SDMA參數通過適當的處理把所述接收到的組合信號分離為來自不同設備的單獨的信號。結果可能與有向波束是從每個行動裝置單獨接收到而沒有來自其他行動裝置的波束的實質(substantial)幹擾一樣。因為這些技術的實際結果與發送和/或接收有向波束是類似的，所以SDMA參數有時可以被稱為波束形成參數，或波束形成權重(weight)。
一旦已建立有向發送和接收的能力，當行動裝置位於相對於基站不同方向上時，基站就可以同時與所述多個移動進行通信。在250處，基站可以基本同時地向所述行動裝置中的多個發送有向數據輪詢。在260處，響應於其各自的數據輪詢，被輪詢的行動裝置可以向基站發送數據響應。在不同的實施方案中，可以向行動裝置中的所有或一些發送基本同時的數據輪詢，其中基站具有用於所述行動裝置的SDMA參數。接著，那些被基本同時輪詢的行動裝置可以基本同時地向基站發送數據響應。在圖3的「數據」部分示出了基本同時的數據輪詢和基本同時的數據響應。
在270處，基站可以向它已經正確地接收到數據響應的每個行動裝置發送確認信號(ACK)。在一些實施方案中，ACK可以如圖3中所示的那樣基本同時並有向地發送。在一些實施方案中，如果有任何數據響應沒有被接收到，或是如果接收到的數據響應具有不可更正的錯誤，則基站可以拒發(withhold)到該特定行動裝置的確認信號。
圖2和3指示出對於數據輪詢、數據響應和確認信號中的每一個來說，都可能發生基本同時的通信。然而，對於這些操作中的一項或更多項來說，一些實施方案可能不要求基本同時的通信。儘管相比較於順序通信(sequential communication)來說，基本同時的通信一般可以提高吞吐率(throughput)，但是其他因素可能使順序通信在這三項操作中的一項或更多個項中更優選。
圖示說明的實施方案示出單個訓練階段，其後緊跟著單個數據階段和單個確認階段。然而，一旦在訓練階段確定了參數，那些參數就可以用於多個數據階段和/或確認階段，只要所述參數被視為可使用。可以按需要的頻率來實施新的訓練階段。實施新的訓練階段的頻率可以取決於各種因素，例如行動裝置可以多快移動到相對於基站的新方向上、通信是如何取向的、新的行動裝置以什麼頻率被引進，等等。
本發明的各種實施方案可以用硬體、固件和軟體之一或它們的組合來實現。本發明的實施方案也可以被實現為存儲在機器可讀介質上的指令，這些指令可以由計算平臺來讀取和執行，以完成這裡所描述的操作，例如在圖2和圖3以及相關文本中所描述的操作。機器可讀介質可以包括用於存儲或發送具有機器(例如計算機)可讀形式的信息的任何機制。例如，機器可讀介質可以包括只讀存儲器(ROM)；隨機訪問存儲器(RAM)；磁碟存儲介質；光存儲介質；快閃記憶體設備；電、光、聲或其他形式的傳播信號(例如載波、紅外線信號、數位訊號等)，以及其他介質。
圖4根據本發明的實施方案，示出基站的框圖。計算平臺450可以包括一個或更多個處理器，並且所述一個或更多個處理器中的至少一個可以是數位訊號處理器(DSP)。在圖示說明的實施方案中，AP 110具有四個天線120，但是其他實施方案可以具有兩個、三個或多於四個的天線。對於每個天線，基站110可以具有調製器/解調器420、模數轉換器(ADC)430和數模轉換器(DAC)440。解調器和ADC的組合可以把從天線接收的射頻信號轉換為適於用計算平臺450處理的數位訊號。類似地，DAC和調製器的組合可以把來自計算平臺450的數位訊號轉換為適於通過天線發送的射頻信號。未示出的其他組件(component)可以按需要被包括在圖示說明的塊中，所述組件例如但不限於放大器、濾波器、振蕩器等。
以上描述只是示例性的而非限制性的。本領域的技術人員可以實現多種變體方案。這些變體方案想要被包括在本發明的各種實施方案中，它們僅由所附權利要求書的精神和範圍來限定。
權利要求
1.一種裝置，包括第一電子設備，所述第一電子設備被調適為執行針對多個第二電子設備的訓練階段，所述訓練階段用來計算參數，所述計算參數用來使能向所述多個第二電子設備中的多個進行基本同時的空分多址發送；以及數據階段，所述數據階段的執行是通過使用所述參數來執行所述空分多址發送。
2.如權利要求1所述的裝置，其中所述第一電子設備還被調適為在所述數據階段之後執行確認階段，所述確認階段的執行是通過使用所述參數來執行向所述第二電子設備中的所述多個的確認的基本同時的空分多址發送。
3.如權利要求1所述的裝置，其中所述第一電子設備還被調適為通過以下操作來執行所述數據階段通過多個天線向所述多個第二電子設備中的所述多個發送基本同時的數據輪詢；以及通過多個天線從所述多個第二電子設備中的所述多個接收基本同時的數據響應。
4.如權利要求1所述的裝置，其中所述第一電子設備還被調適為通過以下操作來執行所述訓練階段向所述多個第二電子設備發送訓練輪詢；通過多個天線從所述多個第二電子設備接收訓練響應；處理通過所述多個天線接收的所述訓練響應；以及基於所述已處理的訓練響應計算所述參數。
5.如權利要求1所述的裝置，其中所述參數包括波束形成參數。
6.如權利要求1所述的裝置，其中所述參數還被用來使能從所述多個第二電子設備中的所述多個的基本同時的空分多址接收。
7.如權利要求1所述的裝置，其中所述第一電子設備還包括至少四個天線，用來在所述訓練階段和所述數據階段與所述多個第二電子設備進行通信。
8.如權利要求7所述的裝置，其中所述第一電子設備還包括計算平臺，所述計算平臺耦合到所述至少四個天線。
9.如權利要求8所述的裝置，其中所述第一電子設備還包括至少四個調製器/解調器，其中至少一個調製器/解調器耦合在所述至少四個天線中的每一個和所述計算平臺之間。
10.如權利要求9所述的裝置，其中所述第一電子設備還包括多個模數裝換器和多個數模裝換器，其中至少一個模數轉換器和至少一個數模轉換器耦合在每個調製器/解調器和所述計算平臺之間。
11.一種方法，包括向第一行動裝置發送訓練輪詢；從所述第一行動裝置接收訓練響應；向第二行動裝置發送訓練輪詢；從所述第二行動裝置接收訓練響應；基於接收自所述第一行動裝置的訓練響應和接收自所述第二行動裝置的訓練響應，計算參數；以及使用所述參數來使能向所述第一和第二行動裝置的空分多址發送。
12.如權利要求11所述的方法，其中所述使用操作包括使用空分多址技術基本同時地向所述第一行動裝置發送第一數據輪詢，以及向所述第二行動裝置發送第二數據輪詢；以及基本同時地從所述第一行動裝置接收對所述第一數據輪詢的響應，以及從所述第二行動裝置接收對所述第二數據輪詢的響應。
13.如權利要求12所述的方法，還包括，在所述接收操作之後使用所述空分多址技術基本同時地向所述第一行動裝置發送確認，以及向所述第二行動裝置發送確認。
14.如權利要求13所述的方法，其中所述計算所述參數的操作包括計算波束形成參數。
15.如權利要求13所述的方法，其中所述參數還被用來使能從所述第一和第二行動裝置的空分多址接收。
16.一種提供指令的機器可讀介質，當所述指令被處理平臺執行時，導致所述處理平臺執行以下操作，所述操作包括向第一設備發送訓練輪詢；從所述第一設備接收訓練響應；向第二設備發送訓練輪詢；從所述第二設備接收訓練響應；基於接收自所述第一設備的訓練響應和接收自所述第二設備的訓練響應，計算參數；以及使用所述參數來使能利用空分多址技術向所述第一和第二設備的基本同時的發送。
17.如權利要求16所述的介質，其中所述操作還包括使用所述參數來使能利用所述空分多址技術基本同時地向所述第一設備發送數據輪詢，以及向所述第二設備發送數據輪詢；以及使用所述參數來使能利用所述空分多址技術基本同時地從所述第一設備接收數據響應，以及從所述第二設備接收數據響應。
18.如權利要求17所述的介質，其中所述操作還包括，使用所述參數來使能利用所述空分多址技術基本同時地向所述第一設備發送確認，以及向所述第二設備發送確認。
19.如權利要求16所述的介質，還包括，使用所述參數來使能利用所述空分多址技術基本同時地從所述第一和第二設備的接收。
全文摘要
包括基站和多個行動裝置的網絡可以針對基站使用訓練階段來產生參數，所述參數使空分多址(SDMA)技術能夠被用來與行動裝置進行通信，並且隨後在數據階段中使用那些參數，從而允許在相同的頻率上基本同時地向所述多個行動裝置進行發送，以及在相同的頻率上基本同時地從所述多個行動裝置進行接收。
文檔編號H04L12/56GK1883160SQ200480034079
公開日2006年12月20日 申請日期2004年11月10日 優先權日2003年11月21日
發明者李清華, 何民聶, 阿德裡安·史蒂芬斯, 林新天 申請人:英特爾公司