[发明专利]多输入多输出无线通信网络中选择天线的方法

说明书

技术领域

本发明总体上涉及多输入多输出（MIMO）无线通信系统，具体地 涉及MIMO系统中选择天线的方法。

背景技术

多输入多输出（MIMO）技术能够显著提高在无线网络的分散环境 中的系统容量。然而，多天线增大了硬件复杂度和成本，因为在通常的 系统中，每个发送/接收天线需要单独的射频（RF）链路，该射频链路包 括调制器/解调器、AD/DA转换器、上行/下行变频器、以及功率放大器。 另外，基带处的处理复杂程度也随着天线的数量增加而增大。

天线选择（AS）能够减少RP链路的数量，同时仍具备由多天线提 供的容量/分集提高的优点。其原理是根据某个预定的准则从完整信道矩 阵中选择一个子矩阵。为了执行天线选择，通过发送训练帧以测量完整 信道状态信息（CSI）来估计完整信道矩阵。训练帧可在同一个物理层分 组中或由多个分组来发送。

常规地，在发送或接收这些AS训练帧时，执行天线选择的装置将 不同的天线子集切换到RF链路，并估计对应的子信道矩阵。该选择是基 于由估计出的子信道矩阵组成的完整信道矩阵。

然而，常规的天线选择方案忽略了以下事实，即RF链路到天线的每 个可能的连接引入了包含幅度增益和相移两者的效果的唯一RF响应。结 果，在一些情况下，对于天线选择，失真不可避免，这是因为所选择的 用于数据发送和接收的天线可能连接到与训练时使用的RF链路不同的 RF链路。

在数据发送阶段，与所选择的天线关联的实际信道可能与训练阶段 中使用的信道不同。这一现象被称为RF失衡问题。

希望校正MIMO系统中的RF失衡问题。

发明内容

本发明的实施方式提供了减少RF失衡问题的天线选择解决方法。第 一解决方法是用所有可能的天线子集来训练，而不是象常规方案那样用 分离（disjointed）的子集来训练。为了避免大的开销，第二解决方法定 义了用于校正失真的校准过程。

本发明实施例提供一种在包括多个站的多输入多输出无线通信网络 中选择天线的方法，每个站包括发送RF链路的集合和接收RF链路的集 合，其中每个RF链路能够连接到天线的集合，所述方法包括以下步骤：

从第一站向第二站发送用于所述天线的集合的每个可能子集的训练 帧，并且其中在发送每个训练帧的同时所述发送RF链路的集合根据连接 映射规则连接到天线的所述子集；在所述第二站中针对每个帧来估计子 信道矩阵；在所述第一站或者所述第二站合并这些子信道矩阵以获得完 整信道矩阵；根据所述完整信道矩阵来选择所述天线的特定子集；以及 将所述发送RF链路的集合连接到所述天线的所选择的所述特定子集，以 从所述第一站向所述第二站发送数据；其中所述RF链路具有RF链路索 引，所述天线具有天线索引，并且具有较小RF链路索引的RF链路总是 连接到具有较小天线索引的天线。

通过本发明实施例，不仅可以减小RF失衡，AS训练阶段和数据 发送阶段之间不存在失真；而且与常规的不考虑RF响应的天线选择方案 相比不引入任何性能损失。

附图说明

图1是根据本发明一个实施方式的MIMO系统的框图；

图2是根据本发明一个实施方式的天线选择循环的框图；

图3是发送站启动的训练和校准的框图；

图4是接收站启动的训练和校准的框图。

具体实施方式

系统概述

图1示出了根据本发明一个实施方式的MIMO通信系统。所述系统 包括第一站（STA A）110、第二站（STA B）120、以及无线信道130。 每个站均可工作在接收或发送模式。通常，发送数据的站称为发送站或 发送器，而接收数据的站称为接收站或接收器。数据是利用基带信号发 送和接收。

下文中，“集合”定义为包括一个或多个元素；“子集”中元素的数量 等于或少于对应的集合中元素的数量。

每个站包括接收（Rx）RF链路111的集合和发送（Tx）RF链路112 的集合，这两个集合均由转换器114连接到天线113的集合。通常，在 MIMO装置中，天线的数量大于RF链路的数量。因此，在如此处所述的 天线选择（AS）训练阶段期间用根据本发明一个实施方式的方法从所有 可用天线的集合中选择（115）一个天线子集。该选择方法可由发送器或 接收器启动，并且该选择可在发送器和/或接收器处执行。

关联阶段