CN101163343B - 在无线通信系统中发送信号的方法及相应发送和接收设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于在无线通信系统中发送信号的方法，其中从第一通信设备向第二通信设备发送信号，该信号在连续的帧中被发送，每个帧都具有包括前导信息的前导部分，第一和第二通信设备中的至少一个具有适合于被转向到不同位置的窄束天线，不同位置中的每一个对应于从第一到第二通信设备的多个不同传输路径之一，该方法包括：发送和接收包括前导信息的第一前导部分，该前导信息使得能够估计当前传输路径的信道质量，同时窄束天线处于对应于当前传输路径的当前位置；将窄束天线从当前位置转向到对应于候选传输路径的不同位置；以及发送和接收包括前导信息的第二前导部分，该前导信息使得能够估计候选传输路径的信道质量，同时窄束天线处于不同位置。

Description

在无线通信系统中发送信号的方法及相应发送和接收设备

技术领域

本发明涉及一种用于在无线通信系统中发送信号的方法和设备以及一种用于在无线通信系统中接收信号的接收设备，该信号具有使得能够利用至少一个可控窄束(锐束)天线实现高数据速率的发送和接收的特殊帧结构。

背景技术

无线通信被用于大量各种各样的技术领域、例如移动电话、无线局域网、无线电话机、广播无线电系统、点对点无线电系统和许多其它已知的以及将来的应用中。由相应无线通信系统覆盖的通信半径基本上取决于所使用的技术。像GSM和UMTS系统这样的蜂窝式通信系统可以适合于直到大约10km(或者更大)的通信半径，而无线局域网在大约100米(或者更大)的范围内并且蓝牙系统在几十米(或者更大)的范围内。对无线通信系统的通信范围的主要影响是所使用的无线电频率和输出功率。虽然在大气中对电磁波的少量吸收仅在被用于GSM和UMTS的无线电频率上发生，但是在60GHz范围内发生显著的吸收，这使其非常好地适合于小范围和室内的无线通信。此外，用于相应无线通信技术的发送和/或接收天线的种类根据相应的应用领域而变化。例如，如果必须到达多个接收机或者如果接收机的位置是未知的或例如由于移动而经常变化，则有时使用宽束天线或全向天线。但是，由于多路径衰落效应，在高数据速率毫米波无线通信系统中使用宽束天线是有问题的。例如，如果在发送机和接收机侧都使用宽束天线，并且如果直接视线(LOS)链路被障碍物、例如移动的人、车辆等等阻挡，那么在发送机和接收机之间、也就是传输路径中存在大量的反射路径，在该传输路径中在所发送的电磁波到达接收机之前所发送的电磁波至少被对象反射一次。当数据速率是高的、例如超过1Gbps时，信道延迟扩展可能超过数十个符号周期，这导致由于深度的频率选择性衰落而造成的严重的符号间干扰。

对于这种非视线(NLOS)用户情况来说存在两种传统的解决方案，其中这两种解决方案都需要高速和复杂的信号处理电路。一种解决方案采用信道均衡器，包括线性、判定反馈或最大似然序列估计(MLSE)均衡器。当信道延迟扩展比符号持续时间长得多时，均衡器变得复杂并需要大量的处理功率。另一种解决方案是正交频分多路复用(OFDM)技术，该技术已经在无线局域网系统中被采用。然而，由于它固有的线性调制和高峰值-平均比问题，在这种系统中功率放大器(PA)的功率消耗是非常高的。明显地，为了对1Gbps信号进行解调，需要高速的快速傅立叶变换和其它信号处理模块。因此，重要的是为高数据速率毫米波范围通信系统找到其它不需要复杂的和高速的基带电路的解决方案。

发明内容

上述的缺陷通过一种根据权利要求1的用于在无线通信系统中发送信号的方法、一种根据权利要求9的用于在无线通信系统中发送信号的发送设备和一种根据权利要求17的用于在无线通信系统中接收信号的接收设备来实现。

根据本发明，提供一种用于在无线通信系统中发送信号的方法，其中从第一通信设备向第二通信设备发送信号，所述信号在连续的帧中被发送，每个帧都具有包括前导信息的前导部分，所述第一和所述第二通信设备中的至少一个具有适合于被转向到不同位置的窄束天线，所述不同位置中的每一个对应于从所述第一到所述第二通信设备的多个不同传输路径之一，该方法包括以下步骤：发送和接收包括前导信息的第一前导部分，该前导信息使得能够在所述窄束天线处于对应于当前传输路径的当前位置时估计所述当前传输路径的信道质量；将所述窄束天线从所述当前位置转向到对应于候选传输路径的不同位置；以及发送和接收包括前导信息的第二前导部分，该前导信息使得能够在所述窄束天线处于所述不同位置时估计所述候选传输路径的信道质量。

有利地，所述帧中的至少一些包括第一和第二前导部分。此外有利地，每个帧都包括第一和第二前导部分。这意味着第一和第二前导部分被包含在每个帧中。在替代的实施例中，有利地在不同的帧中发送第一和第二前导部分。因此，与所发送的包括第一前导部分的帧的数量相关的、所发送的包括第二前导部分的帧的数量根据当前传输路径的所检测到的信道质量而改变。此外有利地，与所发送的包括第一前导部分的帧的数量相关的、所发送的包括第二前导部分的帧的数量根据所检测到的关于第一和/或第二通信设备的移动信息而改变。此外有利地，在每个包括第二前导部分的帧之后，发送包括与正常发送的包括第一前导部分的帧相比长度更长的第一前导部分的帧。此外有利地，第一和第二前导部分彼此不同。

根据本发明，提供一种用于在无线通信系统中发送信号的发送设备，其中所述信号在连续的帧中被发送，每个帧都具有包括前导信息的前导部分，该发送设备包括：适合于被转向到不同位置的窄束天线，所述不同位置中的每一个对应于从所述发送设备到接收设备的多个不同传输路径之一；适合于将所述天线转向到不同位置的转向装置；适合于产生包括前导信息的前导部分的前导产生装置；控制装置，适合于控制包括前导信息的第一前导部分的发送，该前导信息使得能够在所述窄束天线处于对应于所述当前传输路径的当前位置时估计当前传输路径的信道质量，并且此外该控制装置还适合于控制包括前导信息的第二前导部分的发送，该前导信息使得能够在所述窄束天线已经被转向到对应于候选传输路径的不同位置之后估计所述候选传输路径的信道质量。

有利地，控制装置适合于控制至少一些包括第一和第二前导部分的帧的发送。此外有利地，控制装置适合于控制信号的发送，其中每个帧都包括第一和第二前导部分。在替代的实施例中，控制装置适合于控制信号的发送，其中在不同的帧中发送所述第一和所述第二前导部分。因此，有利地，控制装置适合于根据当前传输路径的所检测到的信道质量来改变与包括第一前导部分的帧的数量相关的、包括第二前导部分的帧的数量。此外有利地，控制装置适合于根据所检测到的关于发送和/或接收设备的移动信息来改变与所发送的包括第一前导部分的帧的数量相关的、所发送的包括第二前导部分的帧的数量。因此，有利地，控制装置适合于控制信号的发送，以便在每个包括第二前导部分的帧之后，发送包括与正常发送的包括第一前导部分的帧相比长度更长的第一前导部分的帧。有利地，第一和第二前导部分彼此不同。

根据本发明，提供一种用于在无线通信系统中接收信号的接收设备，其中所述信号在连续的帧中被发送和接收，每个帧都包括具有前导信息的前导部分，该接收设备包括：适合于被转向到不同位置的窄束天线，所述不同位置中的每一个对应于从发送设备到接收设备的多个不同传输路径之一；适合于将所述天线转向到不同位置的转向装置；适合于基于所接收到的前导信息估计信道质量的信道估计装置；控制装置，适合于控制包括前导信息的第一前导部分的接收，该前导信息使得能够在所述窄束天线处于对应于所述当前传输路径的当前位置时估计当前传输路径的信道质量，并且控制装置还适合于控制包括前导信息的第二前导部分的接收，该前导信息使得能够在所述窄束天线已经被转向到对应于候选传输路径的不同位置之后估计所述候选传输路径的信道质量。

有利地，控制装置适合于控制至少一些包括第一和第二前导部分的帧的接收，因此，控制装置有利地适合于控制信号的接收，其中每个帧都包括第一和第二前导部分。在替代的实施例中，控制装置有利地适合于控制信号的接收，其中在不同的帧中发送所述第一和所述第二前导部分。因此，控制装置有利地适合于控制信号的接收，其中根据当前传输路径的所检测到的信道质量来改变与包括第一前导部分的帧的数量相关的、包括第二前导部分的帧的数量。因此，控制装置有利地适合于控制信号的接收，其中根据所检测到的关于第一和/或第二通信设备的移动信息来改变与所发送的包括第一前导部分的帧的数量相关的、所发送的包括第二前导部分的帧的数量。控制装置此外还有利地适合于控制信号的接收，以便在每个包括第二前导部分的帧之后，接收包括与正常发送的包括第一前导部分的帧相比长度更长的第一前导部分的帧。此外控制装置有利地适合于控制彼此不同的第一和第二前导部分的接收。

因此本发明提供一种不需要复杂和高速处理的用于在毫米波长范围内的高速据速率无线通信的解决方案。特别地，当传输数据速率变高、例如在1Gbps或者更高的范围内时，为了在相同的误比特率(BER)之下保持帧差错率(FER)的性能，应该缩短帧长。当帧长变得更短时，束转向算法所需的开销、也就是前导信息就更高。本发明使得能够通过定义包括不同类型的帧的定义的新的帧结构以及怎样组合这些新类型的帧来以高数据速率和窄束天线转向实现无线数据通信来减小该开销。本发明的特殊优势在于束转向的额外开销是低的，可以针对高数据无线通信系统缩短帧长，以便在相同的误比特率下改善帧差错率的性能，并且束转向的速度可以动态地被改变和提高。

应当注意，本发明可以被应用于能够在任何种类的范围内发送和接收信号的任何种类的无线通信系统。此外，本发明不局限于无线通信的任何种类的调制方案或技术实现。然而，本发明的一些实施例和实施方案在短距离和/或中距离无线通信系统中可以是有利的，在短距离和/或中距离无线通信系统中在例如60Ghz传输范围的毫米波范围内发送信号。此外，本发明的发送设备和接收设备可以是任何种类的适合于在无线通信系统中分别发送和接收信号的设备。术语“发送设备”和“接收设备”在此意图包括任何种类的便携式和/或固定通信设备、单元、装置、系统等等。根据本发明要从发送设备向接收设备发送的信号可以包括为了任何种类的理由和效用能够从发送机被发送到接收机的任何种类的信息、数据、符号等等。根据本发明，发送设备和接收设备中的至少一个包括适合于被转向到不同位置的窄束天线。在一些实施例中，可以优选的是发送设备和接收设备各自都包括适合于被转向到不同位置的窄束天线。术语“窄束天线”在此意图包括和覆盖所有种类的天线，与不具有特定发送和/或接收方向的全向天线形成对照，这些天线具有特定发送和/或接收方向的天线，而对天线束的特定形状没有任何限制。此外，本发明的窄束天线不局限于任何特定的转向类型，即特定的技术实现，只要窄束天线的发送和/或接收方向可以被改变、切换、变化等等，这就能够使窄束天线转向或切换到不同的发送和/或接收位置。例如，但不排他地，根据本发明的窄束天线可以是具有固定窄束辐射模式的天线，可以通过机械地或电学地移动天线来改变该辐射模式，以便改变束方向。此外，窄束天线可以是这样一种天线类型，该天线类型可以通过改变天线的相位和/或增益被转向，以便改变束方向。作为另一替代方案，窄束天线可以包括天线方向图，其中天线方向图的每个天线元件都有特定的窄束天线方向，而且可以以改变天线的束方向的方式来控制元件。可以举出可控窄束天线的许多其它实例，这些实例是目前已知的或者可以是将来开发出来的，但是这些都将落入本发明的范围内。

附图说明

在下面的关于附图的优选实施例描述中将更详细地解释本发明，其中：

图1示意性地示出根据本发明的发送设备，

图2示意性地示出根据本发明的接收设备，

图3示意性地示出发送机和接收机之间的各种传输路径，

图4示意性地示出根据本发明的帧的第一实施例，

图5示意性地示出根据本发明的帧的第二实施例，

图6示意性地示出在连续的帧中第二实施例的实现，

图7示意性地示出在连续多个帧中的第二实施例的实现，

图8示意性地示出在第二实施例中帧的进一步变化，以及

图9示意性地示出在多个连续的帧中图8的帧的实现。

具体实施方式

图1示出根据本发明的用于在无线通信系统中发送信号的发送设备的示意性方框图。因此，如图1中所示的本发明的发送设备1仅仅被显示为具有实现和理解本发明所必需的元件。为了清楚起见，未显示所有其它的使发送设备1能够在无线通信系统中发送信号的必需元件。然而，在实际的实现中，将实现所有这样的元件。

发送设备1包括窄束天线2，该窄束天线适合于在天线转向装置4的控制下转向到不同的位置，该天线转向装置4本身由控制装置5控制。控制装置5可以是发送设备1的基带处理和/或控制装置或是任何其它适合的控制单元。控制装置5连接到用于存储数据、信息、应用、软件代码等的存储器6上。

发送设备1适合于以连续的时间帧发送信号，其中每个帧都具有包括前导信息的前导部分。在图4、5和8中示出了这种帧的实例。在图6、7和9中示出了由发送设备1所发送的多个连续的时间帧的实例。在此，应该理解术语“连续的”并不一定意味着帧立即相继地被发送。在一些实施方案中，在两个连续的帧之间可能存在间隔Tg，该间隔例如可以被用于处理发送设备1和接收侧、例如如图2中所显示和解释的接收设备10之间的时钟差，以便支持长时间和高速率无线通信、例如无线高清晰度电视等等。在下面的描述和解释中，两个连续的时间帧之间的间隔Tg被假定为零。在图4中示出的根据本发明的帧结构的第一实施例中，帧、例如图4中显示的具有长度Tf的帧包括前导部分和数据部分。由发送设备1的前导部分发生器9产生前导部分，其中前导产生可以发生在频域处理或时域处理中。此外，取决于所希望的实施方案，由前导部分发生器9产生的前导可具有不同的长度和尺寸。由帧发生器7形成帧，该帧发生器7从前导部分发生器9获得前导部分并从数据装置8获得数据。数据装置8以任何种类的适合的方式产生、收集或获得数据，并将数据转发到帧发生器7。在帧发生器7已经产生了帧之后，然后以通常的方式、例如通过对帧信息进行调制等等来进一步处理所产生的帧，然后经由高频装置3对该帧进行上转换并通过窄束天线2发送。

如图4中所显示的第一实施例的帧的前导部分基本上包括四个部分、即用于将窄束天线的方向对准候选传输路径、进行时间和频率同步的训练序列Tr、使得能够在该候选路径的接收机中估计信道质量信息的前导序列Pr、用于将窄束天线的方向对准当前所使用的传输路径、进行时间和频率同步的训练序列Tc、以及使得能够在当前所使用的传输路径的接收设备中估计信道质量信息以及在接收设备中进行帧定时的前导序列Pc。

在图2的框图中示意性地示出了根据本发明的用于在无线通信系统中接收信号的接收设备10的实例。该接收设备10包括窄束天线11，该窄束天线适合于通过在控制装置14的控制下的天线转向装置13传向到不同的位置。控制装置14可以是任何种类的适合的控制装置、例如接收设备10的基带处理装置，或者可以是任何其它适合的控制和/或处理设备。控制装置14连接到存储装置15上，该存储装置适合于存储接收设备10的运行所必需的数据、信息、应用、软件程序等等。接收设备10此外还包括用于对经由天线11所接收的信号进行下转换的高频部分12，然后在接收设备10中以通常的方式进一步处理该信号。例如，信息估计器16适合于基于所接收到的前导信息执行信道估计。通过信道估计器16导出的信道估计信息例如可以在控制装置14中被用于经由天线转向装置13使天线11转向适合的位置。应当注意图2只示出用于理解本发明的必要元件。在实际的实施方案中，接收设备10将包括用于能够在无线通信系统中接收信号的接收设备10的运行的所有其它必要元件。此外，应当注意接收设备10可以附加地包括用于在无线通信系统中经由天线11或者单独的发送天线发送信号的所有必要元件和功能。同样地，发送设备1可以包括能够在无线通信系统中经由天线2或者单独的接收天线接收信号的所有必要元件和功能。此外，关于图1所显示和解释的发送设备1和关于图2所显示和解释的接收设备10的元件和功能可以被结合在能够在无线通信系统中发送和接收信号的通信设备1中。

图3示出发送设备的窄束天线2＇和接收设备的窄束天线11＇之间的各种传输路径的示意图。发送窄束天线2＇可以是图1中所显示的发送设备1的天线2，而接收窄束天线11＇可以是图2的接收设备10的天线11。然而，应该理解的是，只要发送设备或接收设备具有可控的窄束天线并且另一个设备只具有宽束或全向天线，本发明就同样可以起作用。如图3中所示，当前的传输路径P₀不是直接视线传输路径，而是电磁信号被对象反射一次的传输路径。天线2＇和天线11＇之间的直接视线传输路径被障碍物17阻挡。候选传输路径、即天线2＇和天线11＇之间的替代的可能的传输路径被显示为传输路径P₁、P₂、P₃和P₄。候选传输路径P₁、P₃和P₄是电磁信号被对象反射一次的传输路径。候选传输路径P₂是电磁信号在对象上被反射两次的候选传输路径。然而，候选传输路径的所有反射都是以被反射的电磁信号到达接收天线11＇的方式进行。然而，在图3中所显示的实例中，当前所使用的传输路径P₀具有最好的信道特性、例如最强的信噪比或任何其它适合的参数，并且因此当前被用于在发送机和接收机之间传输帧。候选传输路径P₁、P₂、P₃和P₄以虚线示出，指示这些候选传输路径的信道质量没有当前所使用的传输路径P₀的信道质量好。然而，如果当前所使用的传输路径P₀的信道质量变化，例如如果反射对象移动或者如果传输路径由于移动等而被另一个对象或障碍物所阻挡，那么候选传输路径P₁、P₂、P₃和P₄中的一个可以变成当前传输路径。

一般地，图3同样显现通常只有相当少量的传输路径提供能够在发送机和接收机之间发送和接收信号的传输质量。为了找到并监视所有充分强的传输路径，有必要搜索和监视所有可用的和可能的传输路径，借此发送窄束天线2＇和接收窄束天线11＇具有大量的二维选择。例如，如果扫描范围是100度并且锐束转向天线的半功率束宽(HPBW)是20度，那么每一侧的选择的数量是5×5＝25并且发送和接收侧的选择的总数为25×25＝625。所产生的计算复杂度是非常高的。

现在本发明建议一种非常简单的而且极好的并有效的方式，以在当前传输路径上发送帧，同时不时地监视和检查候选传输路径，以便在当前所使用的传输路径恶化时能够切换到不同的传输路径。此外，本发明建议一种新的帧结构，该帧结构减小测量信道质量的开销并能实现快速的束转向算法。

如上所述，图4中所示的本发明的帧结构的第一实施例建议一种具有如上所述的结构的帧。在训练序列Tr期间，发送设备1的控制装置5使天线转向装置4将天线2从对应于当前所使用的传输路径的位置转向到对应于候选传输路径的位置。同时，接收设备10的控制装置14使天线转向装置13将天线11转向对应于相同候选传输路径的位置，以便当天线11位于对应于候选传输路径的不同位置时能够接收训练序列Tr和前导序列Pr。训练序列Tr能够实现接收设备10与发送设备1在候选传输路径上的同步，例如用于定时或载波恢复，而前导序列Pr使信道估计器16能够估计候选传输路径的信道质量信息。在发送了前导序列Pr之后，发送设备1的天线2被切换回对应于当前所使用的传输路径的位置。在接收到前导序列Pr之后，天线11被切换回对应于当前传输路径的位置。此后，用于当前所使用的传输路径的训练序列Tc从发送设备1向接收设备11被发送并且能够实现同步、即定时或载波恢复。然后，从发送设备1向接收设备10发送前导序列Pc，从而能够由接收设备10中的信道估计器16估计精确的信道质量信息以及能够在接收设备10中实现帧定时。

必须理解并且对在此所解释的本发明的所有实施例都成立的是，倘若发送设备1和接收设备10两者都包括可控窄束天线，那么发送设备1和接收设备10都必须了解要使用的分别下一个候选传输路径。倘若只有发送设备1和接收设备10中的一个包括可控窄束天线，那么这种先前的了解不是绝对必要的，但可能是必要的以便给发送设备1一些关于哪个候选传输路径具有何种信道质量的反馈。因此，相应的信息例如可以被存储在接收设备10的存储装置15和/或发送设备1的存储装置6中，以便如果当前传输路径中止，则具有最好信道质量的候选传输路径被选择成为当前传输路径并且天线2和11被转向相应的位置。

如果数据速率应变得更高、例如在1Gbps的范围内，那么与图4中所显示的第一实施例的帧长Tf相比，帧长Tf或者帧的数据部分的长度必须被缩短，以便改善帧差错率的性能。例如，如果误比特率等于1×10^-7，如果数据速率是1Gbps，如果假设数据部分的长度是10ms并且假设为随机差错，因为每个帧中的数据的数量是1×10⁷(10ms乘以1Gbps的数据速率)，则帧差错率的性能是非常差的。然而，如果例如数据部分的长度从10ms被减小到100μs，每个帧中的数据的数量为1×10⁵，因此帧差错率变成好于一个百分比。因为训练序列Tr和前导序列Pr的长度仅取决于实际的电路，因此训练序列Tr和前导序列Pr的长度是固定的，如果在每个帧中数据部分的长度被减小，那么由与数据部分相关的Tr+Pr引入的相关开销变得非常高。例如，当帧中的数据部分的长度从10ms变为100μs时，开销增加大约100倍。为了解决这个问题，建议根据如图5中所示的第二实施例的新的物理帧结构，该帧结构包括两个不同类型的物理层帧、即包括具有训练序列Tc、前导序列Pc和数据部分的数据帧以及只包括训练序列Tr和前导序列Pr的束转向帧。训练序列Tr和Tc在它们的特征和功能方面分别与关于图4所显示和解释的相应的训练序列Tr和Tc相同。对前导序列Pr和Pc同样成立，它们在特征与功能方面分别与关于图4所显示和解释的相应的前导序列Pr和Pc相同。

因此，通过引入单独的仅仅并且专有地包括训练序列Tr和前导序列Pr的束转向帧，束转向算法的固定速度不会影响数据帧的帧差错率。如在图6中示意性地图解说明的，第二实施例的数据帧可以比束转向帧更频繁地被发送，以便可以减小由束转向帧引入的开销。例如，在正常传输期间，可以在某一数量的数据帧之后发送和接收束转向帧。然而，如果如在接收设备10的信道估计器16中所估计的当前所使用的传输路径的信道质量恶化，则可以增加束转向帧的频率以便快速地找到具有较好信道质量的候选传输路径。换句话说，从发送设备1向接收设备10发送的束转向帧的数量可以根据在接收设备中针对当前所使用的传输路径所估计的信道质量进行适配。如果当前所使用的传输路径的信道质量恶化，则增加束转向帧的数量。替代地或附加地，与数据帧相关的束转向帧的频率可以基于发送设备1和/或接收设备10的附加的特征和/或参数、例如设备之一的移动、诸如加速、转动等或者基于任何其它适合的参数动态地调节。在图7中示意性地示出了束转向帧的传输的增大的频率的实例。

如图8中所示，如关于图5所显示和解释的第二实施例的数据帧包括两种类型、即长数据帧和短数据帧。如图9中所示，根据本发明，建议应在已经发送和接收了束转向帧之后立即发送和接收长数据帧。其它的数据帧是短数据帧。在此，长数据帧包括具有训练序列Tc(L)与前导序列Pc(L)的前导部分和数据部分。训练序列Tc(L)是用于当前所使用的传输路径的训练序列并且具有使天线2和11(和/或另外的电路)能够从对应于直接在前的束转向帧的候选传输路径的位置切换回对应于当前所使用的传输路径的位置并且然后能够在接收设备10中实现当前所使用的传输路径的同步、即定时或载波恢复的功能。前导序列Pc(L)具有能够在接收设备10的信道估计器16中针对当前所使用的传输路径估计精确的信道质量信息以及在接收设备10中实现帧定时的功能。短数据帧的训练序列Tc(S)仅具有在接收设备10中针对当前所使用的传输路径实现同步、即定时或载波恢复的功能，因此Tc(S)的长度比Tc(L)的长度短。如果接收设备10的再同步不是必要的，则可以省略Tc(S)。前导序列Pc(S)具有能够在接收设备10的信道估计器16中估计精确的信道质量信息以及在接收设备10中实现帧定时的功能，并且因此具有与前导序列Pc(L)相同的长度。长数据帧和短数据帧的数据部分的长度是相同的。

如上所述，在长数据帧中，由于需要将天线(或其它电路)从候选传输路径切换回当前所使用的传输路径并且需要当前所使用的传输路径的再同步，所以与不需要实现天线或其它电路的切换的Tc(S)相比Tc(L)相对较长。如在图9中可以看到的，因为大多数时间只需要传输短数据帧，而不是传输长数据帧，因此可以显著地减小Tc的开销。

有利地，长数据帧、短数据帧和束转向数据帧的前导序列可以彼此不同，以便利于接收设备10识别正在发送与接收哪种类型的帧，并且使接收设备能够调节相应的帧长。此外，在上述第一和第二实施例中所解释的不同帧类型可以在单个载波或多个载波中、例如在OFDM系统中被传输。

一般地，本发明能够实现在无线通信系统中利用至少一个可控窄束天线发送和接收信号，其中通过定义新颖的帧结构，可以以高数据速率无线通信的低的控制开销和减小的帧长使至少一个窄束天线的方向转向。从物理层角度看，在第一实施例中，建议了一种使得能够针对当前所使用的传输路径以及候选传输路径进行信道估计的新的帧结构，而在第二实施例中建议了两种不同的帧类型，也就是数据帧和束转向帧。因此能够减小束转向的开销。通过在第二实施例中定义两种不同类型的数据帧、即如上所述的长数据帧和短数据帧，可以实现进一步的开销减小。

Claims (21)

1.用于在无线通信系统中发送信号的方法，

其中从第一通信设备向第二通信设备发送信号，所述信号在连续的帧中被发送，每个帧都具有包括前导信息的前导部分，所述第一和所述第二通信设备中的至少一个具有适合于被转向到不同位置的窄束天线，所述不同位置中的每一个对应于从所述第一到所述第二通信设备的多个不同传输路径之一，该方法包括以下步骤：

发送和接收包括前导信息的第一前导部分，该前导信息使得能够在所述窄束天线处于对应于当前传输路径的当前位置时估计所述当前传输路径的信道质量，

将所述窄束天线从所述当前位置转向到对应于候选传输路径的不同位置，以及

发送和接收包括前导信息的第二前导部分，该前导信息使得能够在所述窄束天线处于所述不同位置时估计所述候选传输路径的信道质量，

其中在不同的帧中发送所述第一和所述第二前导部分。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述帧中的至少一些包括第一和第二前导部分。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中每个帧都包括第一和第二前导部分。

4.根据权利要求1所述的方法，其中与所发送的包括第一前导部分的帧的数量相关的、所发送的包括第二前导部分的帧的数量根据当前传输路径的所检测到的信道质量而改变。

5.根据权利要求1所述的方法，其中与所发送的包括第一前导部分的帧的数量相关的、所发送的包括第二前导部分的帧的数量根据所检测到的关于第一和/或第二通信设备的移动信息而改变。

6.根据权利要求1或5所述的方法，其中在每个包括第二前导部分的帧之后，发送包括与正常发送的包括第一前导部分的帧相比长度更长的第一前导部分的帧。

7.根据权利要求1所述的方法，其中第一和第二前导部分彼此不同。

8.用于在无线通信系统中发送信号的发送设备(1)，其中所述信号在连续的帧中被发送，每个帧都包括具有前导信息的前导部分，该发送设备包括：

适合于被转向到不同位置的窄束天线(2)，所述不同位置中的每一个对应于从所述发送设备到接收设备的多个不同传输路径之一，

适合于将所述窄束天线(2)转向到不同位置的转向装置(4)，

适合于产生包括前导信息的前导部分的前导产生装置(9)，

控制装置(5)，适合于控制包括前导信息的第一前导部分的发送，该前导信息使得能够在所述窄束天线(2)处于对应于当前传输路径的当前位置时估计所述当前传输路径的信道质量，并且此外还适合于控制包括前导信息的第二前导部分的发送，该前导信息使得能够在所述窄束天线(2)已经被转向到对应于候选传输路径的不同位置之后估计所述候选传输路径的信道质量，

其中所述控制装置(5)适合于控制信号的发送，其中所述第一和所述第二前导部分在不同的帧中被发送。

9.根据权利要求8所述的发送设备(1)，其中所述控制装置(5)适合于控制至少一些包括第一和第二前导部分的帧的发送。

10.根据权利要求8或9所述的发送设备(1)，其中所述控制装置(5)适合于控制信号的发送，其中每个帧都包括第一和第二前导部分。

11.根据权利要求9所述的发送设备(1)，其中所述控制装置(5)适合于根据当前传输路径的所检测到的信道质量来改变与包括第一前导部分的帧的数量相关的、包括第二前导部分的帧的数量。

12.根据权利要求9或11所述的发送设备(1)，其中所述控制装置(5)适合于根据所检测到的关于发送和/或接收设备的移动信息来改变与所发送的包括第一前导部分的帧的数量相关的、所发送的包括第二前导部分的帧的数量。

13.根据权利要求9所述的发送设备，其中所述控制装置(5)适合于控制信号的发送，以便在每个包括第二前导部分的帧之后发送包括与正常发送的包括第一前导部分的帧相比长度更长的第一前导部分的帧。

14.根据权利要求9所述的发送设备(1)，其中第一和第二前导部分彼此不同。

15.用于在无线通信系统中接收信号的接收设备(10)，其中所述信号在连续的帧中被发送和接收，每个帧都包括具有前导信息的前导部分，该接收设备包括：

适合于被转向到不同位置的窄束天线(11)，所述不同位置中的每一个对应于从发送设备到所述接收设备的多个不同传输路径之一，

适合于将所述窄束天线(12)转向到不同位置的转向装置(13)，

适合于基于所接收到的前导信息估计信道质量的信道估计装置(16)，

控制装置(14)，适合于控制包括前导信息的第一前导部分的接收，该前导信息使得能够在所述窄束天线(11)处于对应于当前传输路径的当前位置时估计所述当前传输路径的信道质量，并且此外还适合于控制包括前导信息的第二前导部分的接收，该前导信息使得能够在所述窄束天线(11)已经被转向到对应于候选传输路径的不同位置之后估计所述候选传输路径的信道质量，

其中所述控制装置(14)适合于控制信号的接收，其中所述第一和所述第二前导部分在不同的帧中被接收。

16.根据权利要求15所述的接收设备(10)，其中所述控制装置(14)适合于控制至少一些包括第一和第二前导部分的帧的接收。

17.根据权利要求15或16所述的接收设备(10)，其中所述控制装置(14)适合于控制信号的接收，其中每个帧都包括第一和第二前导部分。

18.根据权利要求15所述的接收设备(10)，其中所述控制装置(14)适合于控制信号的接收，其中与包括第一前导部分的帧的数量相关的、包括第二前导部分的帧的数量根据当前传输路径的所检测到的信道质量而改变。

19.根据权利要求15或18所述的接收设备(10)，其中所述控制装置(14)适合于控制信号的接收，其中与所发送的包括第一前导部分的帧的数量相关的、所发送的包括第二前导部分的帧的数量根据所检测到的关于第一和/或第二通信设备的移动信息而改变。

20.根据权利要求15所述的接收设备(10)，其中所述控制装置(14)适合于控制信号的接收，以便在每个包括第二前导部分的帧之后接收包括与正常发送的包括第一前导部分的帧相比长度更长的第一前导部分的帧。

21.根据权利要求15所述的接收设备(10)，其中控制装置适合于控制彼此不同的第一和第二前导部分的接收。

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