CN104335504A - 用于在无线通信系统中放大多输入多输出(mimo)的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
公开了一种用于在无线通信系统中放大MIMO信号的方法和装置。一种用于在无线通信系统中放大MIMO信号的信号放大器包括：识别模块，该识别模块用于识别源设备的网络信息和天线信息；以及自适应链路构建模块，该自适应链路构建模块用于基于所识别的信息在针对所述源设备的多个天线与针对目的地设备的多个天线之间形成链路。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信系统，并且更具体地，涉及一种用于在无线通信系统中放大多输入多输出(MIMO)信号的方法和装置。
背景技术
目前，在全世界广泛地使用各种无线设备，使得服务类型的数目正在迅速地增加。假定过去的无线电数据传输基于音频数据(尤其语音数据)来实现，则已经以各种形式(诸如音频、视频、照片和文档传输形式)开发了当前的无线电数据传输，使得数据传送速率以指数方式增加。就其本身而言，最近已经提出了用于提供更高传送速率的无线通信标准。例如，LTE能够使用OFDM和MIMO技术以比HSDPA的速度快十二倍或更大的更高速度(即，1GB/s的最大传送速率)与另一方通信。然而，可以在理想环境因素(诸如速度、信道环境、时间/频率分配等)的前提下实现能够以高速度发送数据的无线通信标准的最大速度。能够被用户真实体验到的数据传送速率基本上低于无线通信标准的最大速度。具体地，信号的收发器设备之间的信道环境极大地影响了考虑无线信道环境的无线通信设备的性能。代表性的示例可以是障碍的存在或不存在、障碍的分布、设备移动速度等。在使用MIMO技术的情况下，作为能够提高数据传送速率的一种重要技术，由天线的设计和布置所导致的设备限制可以影响MIMO技术。
在各种环境和物理受限制情况下，能够放大RF信号的中继器(repeater)可以被用来补偿无线设备的性能恶化。在使用通用RF中继器的情况下，已经使用了用于接收无线设备的RF信号、放大包括噪声和干扰的信号以及重新发送经放大的信号的方法。
图1是例示了通用RF信号放大器的概念图。在图1中所示的典型RF信号放大器的情况下，如果安装天线而不论无线设备的天线的位置和类别如何，则可能在信号放大器的输入过程期间丢失从该无线设备发射的大量功率。也就是说，尽管信号放大器放大信号，但是不仅放大所述信号，而且放大噪声，使得不可能获得所述放大器的最大性能。另外，如果MIMO技术被应用于传统(legacy)RF信号放大器，则从无线设备的每个天线发射的功率在所述RF信号放大器的接收器处产生相互干扰，并且所述RF信号放大器的输出单元放大这样的干扰，从而导致RF信号放大器性能的恶化。
图2示出了被配置成使用通用信号放大器的设备之间的关系，所述设备通过信号放大器来放大源设备的信号并向目的地(destination)设备发送经放大的信号，或者放大目的地设备的微弱信号并发送经放大的信号。在图3中示出了包括信号放大器的收发器系统的信号模型的详细描述。
图3示出了传统MIMO信号放大器的信道模型的通用模型和该通用模型的简化信道模型。在这种情况下，在用户设备(UE)上行链路(UL)传输(例如，从UE到BS(基站)/AP(接入点)的数据传输)的前提下，N是源设备的Tx天线的数目，L是针对源设备的Rx天线的数目，K是针对目的地的Tx天线的数目，而M是目的地Rx天线的数目(在下行链路(DL)传输上的发送与接收之间的关系与在上行链路传输上的发送与接收之间的关系相反)。
参照通用MIMO信道环境中的信号放大器模型，信号放大器从源设备接收通过(N×L)个RF信道的信号。因此，接收(Rx)信号是包括设备的天线干扰和热噪声的信号，并且所述Rx信号被放大并重新发送，使得不期望的信号被不可避免地放大。为了解决噪声放大问题，可以最小化源设备与信号放大器之间的距离。例如，可以将用户设备(UE)安装到信号放大器。在这种情况下，从上行链路的角度看，能够最小化上述噪声放大问题。另外，从下行链路的角度看，信号放大器使用高性能信号放大器Rx天线从基站(BS)接收改进质量的信号，并且相应信号的信号损耗被最小化并发送到UE，从而导致改进的DL性能。
然而，如果UE与信号放大器之间的距离非常短，则响应于用作接收天线的信号放大器天线以及用作移动天线的UE天线，性能灵敏度极大地增加。例如，在图4(a)中移动天线#1的波束图(beam pattern)与接收天线#1的波束图很好地匹配，使得出现高SINR(信号与干扰加噪声比)。相反，移动天线#4的波束图与接收天线#4的波束图没有相对很好地匹配，使得出现相对低的SINR。如果UE包括多个天线(N>1)，则性能灵敏度可能遭遇更严重的问题，因为响应于信号放大器天线的相对位置而改变UE天线之间的SINR并且可能在天线之间发生相互干扰。例如，假定尽管移动天线#1与接收天线#1很好地匹配，但是移动天线#2与接收天线#2不适当地匹配。在这种情况下，从下行链路的角度看，UE Rx天线之间的信道增益(或路径损耗)的差增加，使得难以通过多个流或层同时发送数据(即，难以实现使用多个Rx天线实现的高秩(high rank)传输)，从而导致空间分集的减小。也就是说，通过组合具有不同信道特性的多个Rx天线的Rx信号所获得的接收稳定性增加效果也被减小。类似地，因为从上行链路的角度看，在UE Tx天线之间产生了不同的信道增益，所以减小了待使用高秩发送数据的概率并且也减小了发送分集效果。因此，提出了用于最小化无线设备与信号放大器之间的信号衰减并优化MIMO性能的方法。具体地，最近已提出了用于通过无线设备的天线和频率特性以及相关联的自适应链路形成来将信号放大器与所述无线设备之间的信道转换为并行SISO信道并优化所述信号放大器的性能的方法。
发明内容
技术问题
因此，本发明针对用于在无线通信系统中放大MIMO信号的方法和装置，其基本上消除了由于相关技术的局限和缺点导致的一个或更多个问题。
本发明的目的在于提供一种方法以及一种用于该方法的MIMO RF信号放大器，该方法用于识别目标设备的天线特性和网络特性并根据识别的结果来优化连接至该目标设备的链路，使得能够改进MIMO RF信号放大器的性能。
要理解的是，待由本发明实现的技术目的不限于前述技术目的，并且对于本发明所属领域的普通技术人员，在本文中未提到的其它技术目的根据以下描述将是明显的。
技术方案
能够通过提供一种用于发送用于在无线通信系统中放大多输入多输出(MIMO)信号的信号放大器的方法来实现本发明的目的，该信号放大器包括：识别模块，该识别模块用于识别源设备的网络信息和天线信息；以及自适应链路构建(construction)模块，该自适应链路构建模块用于基于所识别的信息在针对所述源设备的多个天线与针对目的地设备的多个天线之间形成链路。
在本发明的另一个方面中，一种用于形成使得信号放大器能够在无线通信系统中放大多输入多输出(MIMO)信号的链路的方法包括：识别源设备的网络信息和天线信息；以及基于所识别的信息在针对所述源设备的多个天线与针对目的地设备的多个天线之间形成链路。
所述识别模块可以基于从所述源设备发送的信号的平均接收功率获得所述天线信息。
从所述源设备发送的信号可以是探测参考信号(SRS)。
所述天线信息可以包括有关天线类别、天线的数目、天线位置和天线增益中的至少一个的信息。
所述识别模块可以基于从所述源设备的每个天线发射的电磁场获得所述天线信息。
所述自适应链路构建模块可以形成与所述源设备有关的第一链路、与所述目的地设备有关的第二链路以及位于所述第一链路与所述第二链路之间的第三链路。
所述第一链路的形成可以是基于所识别的信息从针对所述源设备的多个天线当中选择至少一个接收(Rx)天线。
所述第一链路的形成可以包括：如果多个接收(Rx)天线对应于来自所述选择的接收(Rx)天线当中的源用户设备(UE)的一个天线，则执行以下操作中的至少一个：对所选择的Rx天线进行分组(grouping)；以及向所述至少一个Rx天线赋予权重。
所述第一链路的形成可以包括：如果多个接收(Rx)天线对应于来自所述选择的接收(Rx)天线当中的源用户设备(UE)的一个天线，则向所述多个天线分配功率。
针对所述源设备的所述多个天线可以在所述信号放大器内以天线对应于所述源设备的天线位置的方式移动。
如果针对所述目的地设备的天线的数目大于在所述信号放大器中包括的功率放大器的数目，则所述第二链路的形成包括选择与所述功率放大器对应的天线。
如果在所述信号放大器中包括的功率放大器的数目与针对所述目的地设备的天线的数目相同，则所述第二链路的形成可以是从所述多个天线当中选择实现最小相关的天线。
要理解的是，本发明的前面的简要描述和下面的详细描述二者都是示例性和说明性的，并且旨在提供对要求保护的本发明的进一步说明。
有益效果
如根据以上描述明显的是，本发明的示例性实施方式能够通过智能设备认知(cognition)和自适应链路形成使源设备的MIMO信号的信号损耗最小化，并且同时能够放大具有最小信号损耗的所述MIMO信号，使得产生的信号能够被发送到目的地设备。
本领域技术人员将要领会的是，使用本发明能够实现的效果不限于已在上文中具体描述的效果，并且本发明的其它优点将根据结合附图进行的以下详细描述被更清楚地理解。
附图说明
附图被包括以提供对本发明的进一步理解，例示了本发明的实施方式并与本说明书一起用来解释本发明的原理。
图1是例示了基于通用MIMO的信号放大器的概念图。
图2是例示了源设备的信号放大器和目的地设备的信号放大器的框图。
图3是例示了包括被配置成使用通用MIMO信道环境的信号放大器的信号模型的概念图。
图4是例示了用于放大具有两个Tx天线的移动设备的信号的信号放大器的概念图。
图5是例示了根据本发明的实施方式的具有非接触接口的固定天线方案的设备认知模块的概念图。
图6是例示了根据本发明的实施方式的具有非接触接口的移动天线方案的设备认知模块的概念图。
图7是例示了根据本发明的实施方式的包括自适应链路构建模块的信号放大器的示意图。
图8是例示了根据本发明的实施方式的信号放大器的天线设备的示意图。
具体实施方式
通过根据预定形式组合本发明的构成组件和特性提出以下实施方式。在没有附加说明的情况下，单独的构成组件或特性应该被认为是可选因素。如果需要，单独的构成组件或特性可以不与其它组件或特性组合。此外，可以组合某些构成组件和/或特性以实现本发明的实施方式。可以改变待在本发明的实施方式中公开的操作的顺序。任何实施方式的某些组件或特性还可以被包括在其它实施方式中，或者必要时可以被其它实施方式的组件或特性替换。
基于基站与终端之间的数据通信关系公开了本发明的实施方式。在这种情况下，基站用作网络的终端节点，经由所述网络，基站能够与终端直接通信。必要时，还可以由基站的上层节点进行本发明中待由基站进行的特定操作。
换句话说，对于本领域技术人员将明显的是，将由基站或除基站以外的其它网络节点进行用于使得基站能够与由包括该基站在内的若干网络节点组成的网络中的终端通信的各种操作。必要时，术语“基站(BS)”可以由固定站、Node-B、eNode-B(eNB)或接入点替换。术语“中继(relay)”还可以由术语中继节点(RN)或中继站(RS)替换。必要时，术语“终端”还可以由用户设备(UE)、移动站(MS)、移动用户站(MSS)或用户站(SS)替换。
应当注意的是，本发明中所公开的特定术语是为了方便对本发明的描述和更好理解而提出的，并且在本发明的技术范围或精神内可以将这些特定术语的用途改变为其它形式。
在某些示例中，省略了公知的结构和设备以避免使本发明的概念模糊，并且以框图形式示出了这些结构和设备的重要功能。在整个附图中将使用相同的附图标记来指代相同或相似的部件(part)。
通过针对包括电气与电子工程师学会(IEEE)802系统、第三代合作伙伴计划(3GPP)系统、3GPP长期演进(LTE)系统、先进LTE(LTE-A)系统和3GPP2系统的无线接入系统中的至少一个而公开的标准文献(document)来支持本发明的示例性实施方式。具体地，可以由上述文献来支持在本发明的实施方式中未被描述为清楚地揭示本发明的技术思想的步骤或部件。可以通过上述文献中的至少一个来支持本文中所使用的所有术语。
本发明的以下实施方式能够被应用于各种无线接入技术(例如，CDMA(码分多址)、FDMA(频分多址)、TDMA(时分多址)、OFDMA(正交频分多址)、SC-FDMA(单载波频分多址)等)。CDMA可以通过诸如UTRA(通用陆地无线接入)或CDMA2000这样的无线(或无线电)技术来实现。TDMA可以通过诸如GSM(全球移动通信系统)/GPRS(通用分组无线服务)/EDGE(增强型数据速率GSM演进)这样的无线(或无线电)技术来实现。OFDMA可以通过诸如电气与电子工程师学会(IEEE)802.11(Wi-Fi)、IEEE 802.16(WiMAX)、IEEE 802-20和E-UTRA(演进型UTRA)这样的无线(或无线电)技术来实现。UTRA是UMTS(通用移动电信系统)的一部分。3GPP(第三代合作伙伴计划)LTE(长期演进)是使用E-UTRA的E-UMTS(演进型UMTS)的一部分。3GPP LTE在下行链路中采用OFDMA，而在上行链路中采用SC-FDMA。先进LTE(LTE-A)是3GPP LTE的演进版本。WiMAX能够由IEEE 802.16e(WirelessMAN-OFDMA参照系统)和高级IEEE 802.16m(WirelessMAN-OFDMA高级系统)解释。为了清楚，以下描述针对IEEE 802.11系统。然而，本发明的技术特征不限于此。
为了解决通用MIMO信号放大器的问题，将在下文中详细地描述根据本发明的实施方式的用于执行智能设备认知并基于所述智能设备认知来执行自适应链路形成的MIMO信号放大器。在这种情况下，MIMO不仅表示能够从被配置成发送待放大的目标的信号的源设备接收信号的多个Rx天线(或外部天线连接端口)的存在，而且表示能够向目的地设备(例如，BS、AP等)发送由信号放大器放大的信号的多个Tx天线(或外部天线连接端口)的存在。另外，由本发明提出的信号放大器包括用于智能设备认知的(智能设备)识别模块以及用于基于所识别的信息在针对源设备的多个天线与针对目的地设备的多个天线之间形成链路的(自适应)链路构建模块。将在下文中详细地描述信号放大器的主要构成元件和功能。
智能设备认知模块
在(基于待稍后描述的接触式(contact type)或非接触式)智能设备认知模块向源设备发送信号和从所述源设备接收信号之前，智能设备认知模块能够识别所述源设备的天线特性、网络特性和频率特性，并且能够基于识别的结果优化具有所述源设备的链路。
更详细地，信号放大器包括多个天线和多个天线模块，以与源设备进行通信。在支持一个网络(例如，GSM、CDMA、HSPA、LTE、LTE-A、对应版本(release)、Wi-Fi、GPS等)到一个网络的多频带的情况下，信号放大器可以包括用于支持多个频带的天线模块。信号放大器可以不仅通过天线模块而且通过包括天线模块的智能设备认知模块来决定相对于源设备的最佳天线位置。
这里，智能设备认知模块可以识别能够被信号放大器支持的网络信息和天线信息。在这种情况下，网络信息可以包括i)源设备的通信网络和ii)源设备的通信网络的至少一个工作频带。另外，天线信息可以包括(i)天线的类型、(ii)天线的数目、(iii)天线位置和(iv)天线增益中的至少一个。
智能设备认知模块可以基于所提出的设备认知针对包含在MIMO RF信号放大器中的RF接收器操作，或者可以作为单独的模块被包括。
为了识别上述网络信息和/或天线信息，智能设备认知模块可以使用以下方法。
首先，智能设备认知模块针对从源设备发送的信号测量每个天线的Rx功率，并且将所述Rx功率相互比较，使得该智能认知模块能够选择信号放大器的最佳天线。在这种情况下，每个天线的Rx功率可以是在特定网络的整个频带或源设备的工作频带期间在特定时间接收的RF信号(即，从其中去除载波的RF信号，或者在载波消除之后由脉冲整形滤波器产生的信号)的平均Rx功率。另选地，每个天线的Rx功率可以是在特定网络的整个频带或源设备的工作频带期间在特定时间接收的数字基带信号(即，解调的/解码的数字信号)的每个天线端口的平均Rx功率。作为在LTE/LTE-A系统情况下的数字基带信号的示例，该数字基带信号可以是探测参考信号(SRS)。
第二，智能识别模块通过每个Rx天线测量从源设备的每个天线发射的电磁场，并且将所测量的电磁场相互比较，使得该智能识别模块能够根据比较的结果选择信号放大器的最佳天线。
第三，智能识别模块从源设备接收天线信息和网络信息，使得该智能识别模块可以间接地执行设备认知。间接设备认知方法之一是从源设备接收信息。在从源设备或信号放大器接收请求后，信号放大器可以从源设备接收天线信息和网络信息。更详细地，为了便于设备认知，可以将可用作源设备的每个UE的天线信息和/或网络信息预存储在信号放大器中，智能识别模块接收并比较能够识别源设备的信息(例如，源设备的型号名称、序列号等)，使得该智能识别模块可以获得对应的信息。另选地，智能识别模块可以通过应用从源设备直接接收天线信息和网络信息。
智能设备认知过程可以仅在源设备不被改变为另一个设备的限度内发生，或者可以仅在初始建立过程中发生。另外，在智能设备认知模块识别源设备之后，智能设备认知模块通过存储单元注册并存储源设备的信息(即，天线类型、天线的数目、支持的网络类型、工作频带等)，并且利用对应的信息，使得能够缩短并简化上述识别过程。例如，可以通过能够识别源设备的各种信息(例如，电话号码、UE型号名称、序列号等)的用户输入来自动执行UE识别。在这种情况下，用户输入信息可以不仅包括使用信号放大器的用户的直接信息，而且包括通过使用源设备的用户的直接/间接输入到信号放大器的信息发送。例如，所述信息发送可以是信息通过包括相应信息的RFID发射器或NFC发射器的发送。如果源设备的位置由于车辆冲击和振动、用户粗心等改变了特定限度或更大限度，则可以重新执行上述设备认知过程。出于这个目的，响应于从源设备接收的天线辐射模式(pattern)，设备认知模块将当前功率值与先前的分配功率权重比较或者定期测量发送功率或能量或者电磁场，使得该设备认知模块能够针对UE天线的位置选择至少一个最佳天线模块。
智能设备认知模块的详细实施方式
根据针对源设备的信道形成方案，智能设备认知模块被分类成接触式识别模块和非接触式识别模块。根据用于设备认知的天线模块的实现方法，智能设备认知模块可以被分类成固定天线方案和移动天线方案，并且将在下文中详细地描述其详细描述。
首先，固定式天线方案包括来自非接触式信道形成方案当中的至少一个固定式天线模块。智能设备认知模块从多个固定天线模块当中针对源设备的天线特性和网络特性识别最佳天线的位置和组合，并且可以选择性地激活仅对应的天线模块。另外，假定多个天线模块被选择并且对应的天线被实际上识别为一个天线，则可以执行所述对应的天线的分组。在图5中示出了非接触式智能设备认知模块和固定式天线方案智能设备认知模块。参照图5，如果源设备(源UE)使用具有不同偏振特性(polcharacteristic)的UE天线#1(即，移动天线#1)和UE天线#2(即，移动天线#2)来发送信号，则智能设备认知模块可以从多个Rx天线(#1、#2、...、#6)当中针对源设备识别并选择天线(#1、#2、#5)。自适应链路构建模块识别出天线#1和天线#5对应于源设备的一个天线(即，UE天线#2)，并且将识别的结果进行分组，使得分组结果可以被认为是一个天线。
第二，可以使用具有非接触式接口的移动式天线方案。移动式天线方案可以包括至少一个移动天线模块和天线导向件(guide)。这里，术语“移动式”意味着天线模块和天线模块导向件中的至少一个是可移动的。也就是说，具有非接触式接口的移动天线方案被配置成通过天线、固定到移动导向件的天线或可在移动导向件上移动的天线来主动扫描数据，并且识别最佳天线相对于源设备的位置，使得能够形成到与源设备有关的信道的最佳链路。移动式天线方案可以是如图6(a)中所示的将单个天线包括在单个天线导向件中的单导向件/单天线方案，或者可以是如图6(b)中所示的将多个天线包括在单个天线导向件中的单导向件/多天线方案。
第三，可以使用接触式信道构建方法。可能难以真正实现上述非接触式信道构建方法以对应于各种网络或特定网络中的多个频带。出于这个目的，尽管与网络类别相关联地使用独立的天线，但是可以将多频带天线应用到一个网络。对于一个物理天线，多频带天线可以是支持多个谐振频率的天线。例如，用于在蜂窝通信中使用的平面倒F天线(PIFA)可以被用作多频带天线。作为PIFA的示例，在设备中存在功率放大器，并且可以将天线安装到该设备的壳体等。如上所述，如果天线位于外部，并且如果存在接触点(或天线馈线)或外部接口，则智能设备认知模块可以直接连接至源设备，从而导致无线信道的形成。
接触式信道形成方案可以按照与上述非接触式信道形成方法的移动天线方案的方式相似的方式识别源设备。也就是说，根据单导向件/单天线模块方案或单导向件/多天线模块，用天线接触点替换天线模块，并且主动扫描这样的替换，使得能够智能地识别源设备的天线接触点，并且可以在射频(RF)信道上形成具有最小干扰和吞吐量恶化的无线信道。
作为接触式信道形成方案的另一个示例，必要时可以被动地调整并连接与源设备的天线接触点对应的信号放大器的天线接触点。另选地，可以通过独立的有线线缆直接互连设备之间的天线接触点。
自适应链路构建模块
如上所述，包括智能设备认知模块的信号放大器可以包括针对源设备的接口和收发器设备、内部控制器、自适应链路构建模块以及针对目的地设备的接口和收发器设备。在这种情况下，自适应链路构建模块可以包括i)与针对源设备的接口有关的第一链路、ii)与针对目的地设备的接口有关的第二链路以及iii)与所述第一链路和所述第二链路的内部连接过程有关的第三链路。
首先，将描述用于形成与针对源设备的接口有关的第一链路(i)的方法。如上所述，所提出的基于设备认知的MIMO RF信号放大器可以通过智能设备认知过程来决定待用于与源设备通信的天线的数目、每个天线的位置、天线的类型、网络类别和工作频率等。根据用于在智能设备认知模块中使用的针对源设备的接口实现方案，可以通过天线选择、天线分组等执行自适应链路形成过程。也就是说，根据相应的天线类型识别每个天线。使用与源设备的单个天线对应的信号放大器的多个天线并对其进行分组，使得分组结果可以被基本上识别为单个天线。可以按照选择的天线组中的选择的一个或多个天线可以具有最佳性能的方式计算/赋予预定权重。例如，假定多个天线被用作与源设备的单个天线对应的信号放大器的天线，则对于各个天线可能需要不同的最佳功率，并且可以通过自适应功率分配/自适应功率均衡(APA/APB)补偿这样的不同的最佳功率。另外，权重可以被应用于天线选择和分组，或者也可以在天线分组之后被应用。
可以通过内部控制器的命令执行权重和天线选择以及分组决定。在这种情况下，可以在初始UE识别和注册过程或者定期/非定期检查过程中执行天线选择、分组以及权重计算和应用。然而，当源设备被改变为另一个设备或者不存在源设备的严重位置变化时，为了过程简化可以省略天线选择、分组等。
参照与针对目的地设备的接口有关的第二链路(ii)，信号放大器可以在针对所述目的地设备的信道中执行自适应链路形成过程(诸如天线选择、天线分组、权重计算和赋予)。
在这种情况下，对于分集增益可能需要天线选择。也就是说，信号放大器可以具有比功率放大器的天线模块更多的天线模块。在这种情况下，可以选择与每个功率放大器对应的天线模块。
另外，尽管信号放大器可以具有与功率放大器的数目一样多的天线，但是由于空间限制，可以实现天线之间的窄间隔。在这种情况下，能够在可支持的天线的类别和数目的限制内选择具有最大数目的相关的天线。
在支持多个网络或一个网络的多个频带的情况下，响应于网络的类别和工作频带，可以改变最佳天线长度。然而，由于空间或实现限制，因此不可能满足这样的可变天线长度。在这种情况下，能够基于天线分组通过天线长度延长来解决上述问题。
接着，将在下文中详细地描述用于形成与第一链路和第二链路的内部连接过程有关的第三链路的方法。
信号放大器需要不仅形成对于针对源设备的接口通过智能设备认知过程和自适应链路形成过程决定的最终源设备的信道链路，而且形成与针对目的地设备的接口有关的链路。出于这个目的，信号放大器可以对于针对目的地设备的接口执行第一链路与第二链路之间的连接过程。在使用针对目的地设备的接口的固定式天线的情况下，可以省略用于形成第二链路的方法，并且可以对于针对目的地设备的接口在连接过程中执行天线选择、分组、权重赋予等。
图7是例示了根据本发明的实施方式的包括自适应链路构建模块的MIMO RF信号放大器的概念图。参照图7，所述自适应链路构建模块可以形成i)与针对源设备的接口有关的第一链路710、ii)与针对目的地设备的接口有关的第二链路720以及iii)与第一链路和第二链路的内部连接过程有关的第三链路730。
图7中所示的包含在链路构建模块中的控制器可以决定用于自适应链路构建的链路选择。
包含在链路构建模块中的控制器可以决定用于自适应链路构建的链路选择、用于分配和组合所需的放大和相位系数、链路选择信息等。通过智能设备获得的源设备信息被包含在控制器的输入信息中，并且可以影响所述控制器的输出值。例如，通过智能设备获得的天线位置信息可以极大地影响用于在自适应链路构建期间与源设备通信的天线选择。控制器可以包括用于针对通信系统的所有或某些部件对数字基带信号进行解调/解码的模型和信道估计模块。例如，控制器可以不仅接收通信系统的参考信号(RS)，而且接收信道估计信号(诸如导频信号或前导信号)，并且通过所接收的信息估计到达程度(DoA)和/或功率方位谱(PAS)，使得该控制器可以根据所估计的结果计算/应用Rx和/或Tx波束控制(beam steering)权重。可以通过相移波束形成方案或模拟波束形成方案来实现Tx/Rx波束形成。上述波束形成方案被配置成使用在时域内估计的DoA和PAS的平均值，使得产生的波束形成方案可以在时域中根据长期波束形成来操作。
如上所述，以下说明可以进一步被应用于根据本发明的实施方式的包括智能设备认知模块和自适应链路构建模块的信号放大器。
所述信号放大器可以通过将源设备部分插入或完全插入对应的设备中或者将独立式(standing type)源设备安装到对应的设备来操作。如果源设备与非接触式信号放大器间隔开预定距离或更大距离，则信号放大器可以基于公知的源设备的公知的天线信息和网络信息针对天线的类型、天线的数目、网络类型和工作频率来操作，天线之间的间距被最大化，使得信号放大器可以按照与通用MIMO RF信号放大器相似的方式操作。如果源设备的天线信息不足或者不存在源设备的天线信息，则信号放大器可以在可支持的网络或识别的网络或工作频带内通过操作仅一个天线来操作。
与针对信号放大器的目的地设备的(Tx)天线的构建相关地，信号放大器可以如图8(a)中所示包括多个内部天线以与目的地设备通信。另选地，信号放大器可以如图8(b)中所示包括能够被连接至外部天线的仅一个端口(天线可拆卸型或外部天线使用模型)。也就是说，必要时用于与目的地设备通信的天线可以被附接至信号放大器。另外，信号放大器可以如图8(c)中所示选择性地使用外部天线和内部天线(混合形式)。在这种情况下，可以识别外部天线的插入，并且可以自动切断朝向内部天线的路径。
信号放大器可以提高源设备与目的地设备之间的通信性能。出于这个目的，信号放大器还可以包括包括源设备的功率放大器、与天线性能相比更高性能的功率放大器、和/或更高性能的天线模块。也就是说，能够克服源设备的有限硬件性能，并且能够最小化天线之间的干扰和路径损耗，使得能够通过优化间接地最大化源设备性能。另外，信号放大器可以通过多个独立的外部天线来克服由车辆和建筑物的信道环境的屏蔽/声音所导致的性能恶化。
已经给出了本发明的示例性实施方式的详细描述，以使得本领域技术人员能够实现和实践本发明。尽管已经参照示例性实施方式描述了本发明，但是本领域技术人员将要领会的是，在不脱离在所附权利要求中描述的本发明的精神或范围的情况下可以对本发明进行各种修改和变型。例如，本领域技术人员可以按照相互组合的方式使用上述实施方式中描述的各种构造。因此，本发明不应该局限于本文中描述的特定实施方式，而应该符合与本文中公开的原理和新颖特征一致的最宽范围。
本领域技术人员将要领会的是，在不脱离本发明的精神和必要特性的情况下可以以除本文中阐述的方式以外的其它特定方式执行本发明。上述示例性实施方式因此将在所有方面被解释为说明性的，而不是限制性的。应当由所附权利要求及其合法的等同物而不是由以上描述来确定本发明的范围，并且落入所附权利要求的含义和等同范围内的所有改变均旨在被包含在本文中。此外，对于本领域技术人员将明显的是，在所附权利要求中未被明确引用的权利要求可以被组合提供为本发明的示例性实施方式或者在本申请被提交之后通过后续修改作为新的权利要求被包括。
发明的方式
已经在用于执行本发明的最佳方式下描述了各种实施方式。
工业实用性
本发明的实施方式能够被应用于各种移动通信系统。
Claims (13)
1.一种用于在无线通信系统中放大多输入多输出MIMO信号的信号放大器，该信号放大器包括：
识别模块，该识别模块用于识别源设备的网络信息和天线信息；以及
自适应链路构建模块，该自适应链路构建模块用于基于所识别的信息在针对所述源设备的多个天线与针对目的地设备的多个天线之间形成链路。
2.根据权利要求1所述的信号放大器，其中，所述识别模块基于从所述源设备发送的信号的平均接收功率获得所述天线信息。
3.根据权利要求2所述的信号放大器，其中，从所述源设备发送的所述信号是探测参考信号SRS。
4.根据权利要求1所述的信号放大器，其中，所述天线信息包括有关天线类别、天线的数目、天线位置和天线增益中的至少一个的信息。
5.根据权利要求1所述的信号放大器，其中，所述识别模块基于从所述源设备的每个天线发射的电磁场获得所述天线信息。
6.根据权利要求1所述的信号放大器，其中，所述自适应链路构建模块形成与所述源设备有关的第一链路、与所述目的地设备有关的第二链路以及所述第一链路与所述第二链路之间的第三链路。
7.根据权利要求1所述的信号放大器，其中，所述第一链路的形成包括基于所识别的信息从针对所述源设备的多个天线当中选择至少一个接收Rx天线。
8.根据权利要求7所述的信号放大器，其中，所述第一链路的形成包括：
如果多个接收Rx天线对应于来自所选择的接收Rx天线当中的源设备的一个天线，则执行以下操作中的至少一个：对所选择的Rx天线进行分组；以及向所述至少一个Rx天线赋予权重。
9.根据权利要求7所述的信号放大器，其中，所述第一链路的形成包括：
如果多个接收Rx天线对应于来自所选择的接收Rx天线当中的源设备的一个天线，则向所述多个天线分配功率。
10.根据权利要求7所述的信号放大器，其中，针对所述源设备的所述多个天线能够在所述信号放大器内按照所述天线对应于所述源设备的天线位置的方式移动。
11.根据权利要求6所述的信号放大器，其中：
如果针对所述目的地设备的天线的数目大于在所述信号放大器中包括的功率放大器的数目，则所述第二链路的形成包括选择与所述功率放大器对应的天线。
12.根据权利要求6所述的信号放大器，其中：
如果在所述信号放大器中包括的功率放大器的数目与针对所述目的地设备的天线的数目相同，则所述第二链路的形成包括从所述多个天线当中选择实现最小相关的天线。
13.一种用于形成使得信号放大器能够在无线通信系统中放大多输入多输出MIMO信号的链路的方法，该方法包括：
识别源设备的网络信息和天线信息；以及
基于所识别的信息在针对所述源设备的多个天线与针对目的地设备的多个天线之间形成链路。
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