[发明专利]使用定向天线的无线通信系统中的波束成形的校准

说明书

相关申请的交叉引用

本发明要求2011年10月11日提交的美国临时专利申请第61/545,941号以及2012年9月28日提交的美国专利申请第13/630,613号的优先权，其保持其完整性地通过引用并入本文。

技术领域

本发明的实施方式涉及无线通信，并更具体地，涉及两个装置在毫米波带的链接。

背景技术

众所周知当今多种无线通信系统直接地或通过网络提供装置之间的通信链路。这样的通信系统包括国家和/或国际蜂窝电话系统、互联网、点到点家庭内系统、以及其他系统。通信系统一般根据一个或多个通信标准或协议进行工作。例如，无线通信系统可利用诸如IEEE 802.11、蓝牙（商标），高级移动电话业务（AMPS）、数字AMPS、移动通信全球系统（GSM）、码分多址（CDMA）、本地多点分布式系统（LMDS）、多信道多点分布式系统（MMDS）、以及其他的协议进行工作。

对于参与无线通信的每个无线通信装置来说，一般包括内置的无线电收发器（即接收器和发送器）或被耦接至相关的无线电收发器（例如用于家庭内和/或建筑内无线通信网络的站、调制解调器等）。一般，收发器包括基带处理级和射频（RF）级。基带处理根据具体的无线通信协议为发送提供从数据到基带信号的转换，为接收提供基带信号到数据的转换。基带处理级耦接至提供基带信号和RF信号之间转换的RF级（发送器部和接收器部）。RF级可以是直接在基带和RF之间转换的直接转换收发器或可包括一个或多个中频级。

进一步地，无线装置一般在由管理机构建立的、并被一个或多个通信标准或协议所使用的某射频范围或频带内进行工作。包括得到确认的WiFi和蓝牙（商标）协议的2.4GHz频带具有受限的容量，故具有受限的数据吞吐量。近来，毫米波范围中的更高频率正被更新的60GHz标准所使用以追求更高吞吐量的需求。使用60GHz频带技术，诸如实时未压缩/压缩高清晰度（HD）视频和音频流的高数据率传输可在两个装置间被无线地传输。由于对目标应用的固有的实时要求，新兴的60GHz标准明确定义了对业务流的服务质量（QoS）要求以满足装置间的高吞吐量。

被研发的使用60GHz频带的协议/标准之一是IEEE 802.11ad标准。工作在60GHz频带，也被IEEE 802.11ad标准称为D频带（或DBand）内的装置使用定向通信，而不是信号的全向传播（诸如2.4和5GHz频带处）以克服在这些更高频率处严重的通路丢失。60GHz扩展的D频带TSPEC描述了对存在于网络内的、诸如工作于60GHz的D频带的个人基础服务集（PBSS）和基本构架基础服务集（IBSS）的业务流（TS）的时序和业务要求。由无线吉比特联盟（WGA或WiGig）规定的60GHz的D频带规范DBand装置使用定向天线以定向发送的频谱能量。这些研发中的60GHz标准提出对遵守协议/标准的装置的某些要求。用于定向信号传播的一个实现的技术是波束成形，其中D频带（和其他毫米波）装置从定向天线或天线阵列辐射传播能量。

为了建立定向通信链路，一种典型的方法是对于发起D频带装置是通过多个发送扇区（波束传播扇区）的扫描来发起一系列的发送以覆盖全向（或准全向）的区域，在这之后另一D频带装置通过其发送扇区的扫描用一系列的发送来应答，并通知发起装置哪一个发起者发送扇区是用于与应答者通信的最好的扇区。在应答者完成其扇区扫描后，发起者发送回反馈信号以指示应答者扇区中的哪一个最适于与发起者通信。

波束成形（beamforming）使一对站（STA）或接入点（AP）和STA可以校准（train，训练）并定位其定向天线以获得最佳的无线连接来与彼此通信。在两个装置如上所提到地遵循成功的校准序列之后，波束成形被建立。波束成形的一个特征是波束的改进。波束的改进是在其中STA可为发送和/或接收改善其天线配置（或天线重量和矢量）的过程。在波束改进协议进程中，波束改进协议（BRP）包被使用以校准接收器。