CN111628803B - 用于无线通信系统的基于分仓的发射波束成形 - Google Patents

用于无线通信系统的基于分仓的发射波束成形 Download PDF

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Abstract

用于无线通信系统的基于分仓的发射波束成形包含使用一或多个分仓架构确定从当前跳变信道和一或多个相邻信道上的前一发射估计的波束成形向量的时间相关性和频率相关性，所述一或多个分仓架构利用在频率和时间维度两者上的信道相关性。这些分仓架构包含全局分仓、局部分仓，以及全局和局部分仓的自适应版本。本发明系统根据所述分仓架构确定用于所述当前跳变信道的一或多个波束成形权重，并且使用发射波束成形基于所述一或多个波束成形权重提供用于发射的信号。

Description

用于无线通信系统的基于分仓的发射波束成形
技术领域
本公开大体上涉及无线通信装置，且特定来说，涉及用于无线通信系统的基于分仓的发射波束成形。
背景技术
在例如蓝牙的无线通信中，每一连接事件开始于主装置发射和从装置接收。接着，继续从装置发射和主装置接收。归因于主控器和从装置的此标准化发射-接收次序，发射(Tx)波束成形由于在主装置处很难获得最新波束成形向量而受到阻碍。特定来说，主装置可在自从装置接收具有已知前置码的分组的同时估计波束成形向量。由于主装置首先发射并且随后接收，因此最新的波束成形向量在发射时隙中的Tx波束成形期间在主装置处不可用。实际上，当Tx波束成形完成时，在随后的接收时隙中在主装置处可得到波束成形向量的最新估计值。
发明内容
在一个方面中，本申请案涉及一种发射波束成形的方法，所述方法包括：确定从当前跳变信道和一或多个相邻信道上的前一发射估计的波束成形向量的时间相关性和频率相关性；确定用于所述当前跳变信道的一或多个波束成形权重；和使用发射波束成形基于所述一或多个波束成形权重提供用于发射的信号。
在另一方面中，本申请案涉及一种包括存储于有形的计算机可读存储媒体中的指令的计算机程序产品，所述指令包括：用于确定从当前跳变信道和一或多个相邻信道上的前一发射估计的波束成形向量的时间相关性和频率相关性的指令；用于将所述当前跳变信道和所述一或多个相邻信道分组到同一仓中的指令；用于确定所述同一仓中的用于所述当前跳变信道的一或多个波束成形权重的指令；和用于使用所述一或多个波束成形权重提供用于发射的发射信号的指令。
在另一方面中，本申请案涉及一种装置，其包括：处理电路，其经配置以：确定从当前跳变信道和一或多个相邻信道上的前一发射估计的波束成形向量的时间相关性和频率相关性；将所述当前跳变信道和所述一或多个相邻信道分组到仓中；确定用于所述当前跳变信道的一或多个波束成形权重；和使用所述一或多个波束成形权重提供用于发射的发射信号。
附图说明
在所附权利要求书中阐述本发明技术的某些特征。然而，出于阐释的目的，在以下图式中阐述本发明技术的若干实施例。
在所附权利要求书中阐述本发明技术的某些特征。然而，出于阐释的目的，在以下图式中阐述本发明技术的一或多个实施方案。
图1是说明根据一或多个实施方案的无线通信系统的图式。
图2是说明包含主机装置和相关联的无线电装置的无线通信装置的图式。
图3在概念上说明根据本发明技术的一或多个实施方案的使用发射波束成形的通信环境的实例。
图4说明根据本发明技术的一或多个实施方案的蓝牙通信系统的实例。
图5A和5B说明根据本发明技术的一或多个实施方案的主装置和从装置之间的帧交换的实例。
图6A说明根据本发明技术的一或多个实施方案的描绘信号返回到相同频率的时间的实例直方图的绘图。
图6B说明根据本发明技术的一或多个实施方案的表示使用单个和多个天线的不同发射信号的分组差错率的实例曲线的绘图。
图7A在概念上说明根据本发明技术的一或多个实施方案的全局分仓框架的实例。
图7B说明根据本发明技术的一或多个实施方案的描绘信号基于全局分仓返回到相同频率的时间的实例直方图的绘图。
图7C说明根据本发明技术的一或多个实施方案的表示基于全局分仓使用单个和多个天线的不同发射信号的分组差错率的实例曲线的绘图。
图8A在概念上说明根据本发明技术的一或多个实施方案的局部分仓框架的实例。
图8B在概念上说明根据本发明技术的一或多个实施方案的局部分仓框架的相位估计值更新的实例。
图8C说明根据本发明技术的一或多个实施方案的表示基于局部分仓使用单个和多个天线的不同发射信号的分组差错率的实例曲线的绘图。
图9A和9B说明根据本发明技术的一或多个实施方案的描绘不同仓宽度的分组差错率的实例的绘图。
图10说明根据本发明技术的一或多个实施方案的表示具有不同仓宽度的发射信号的不同分组差错率的实例曲线的绘图。
图11A在概念上说明根据本发明技术的一或多个实施方案的自适应分仓框架的实例。
图11B在概念上说明根据本发明技术的一或多个实施方案的具有第一预先确定的仓宽度的自适应分仓框架的实例。
图11C在概念上说明根据本发明技术的一或多个实施方案的具有第二预先确定的仓宽度的自适应分仓框架的实例。
图11D说明根据本发明技术的一或多个实施方案的表示不同仓宽度的相位值的平均相关性的实例曲线的绘图。
图12说明根据本发明技术的一或多个实施方案的用于基于分仓的发射波束成形的过程的框图。
图13在概念上说明实施本发明技术的任何实施方案所借助的电子系统。
具体实施方式
下文阐述的详细描述意图作为对本发明技术的各种配置的描述，且并非意图表示可实践本发明技术的唯一配置。附图并入本文中并且构成详细描述的一部分。详细描述包含出于提供对本发明技术的透彻理解的目的的具体细节。然而，本发明技术不限于本文中阐述的具体细节且可使用一或多个实施方案来实践。在一或多个例子中，以框图形式示出结构和组件以避免混淆本发明技术的概念。
在一种Tx波束成形的传统方法中，接收器估计波束成形向量并将其发送回到发射器。然而，此方法带来高通信开销。在另一传统方法中，发射器假设信道互易性并且使用从接收器接收的前置码计算相同信道上的波束成形权重。在又一方法中，发射器通过重复使用从相同跳变信道上的最后一个接收估计的波束成形权重来应用最新波束成形向量。然而，其中信道被视为不会发生变化的信道相干时间本身是在当前跳变信道上使用先前估计的波束成形向量的限制因素。举例来说，蓝牙是基于跳频的系统。如果返回到相同跳变信道的时间大于信道相干时间，那么波束成形向量的前一估计值对于在当前跳变信道上使用的目的来说可能已经过时。使用过时的波束成形权重可致使相对于应用最新波束成形向量的情况的主要性能降级。
在蓝牙中，主装置始终首先发射，之后从从装置接收分组。主装置无法自开始发射波束成形之前，在当前跳变信道上自从装置接收训练序列/前置码来估计波束成形向量。因此，上文所论述的传统方法不直接适用于主装置在波束成形之前获得最新波束成形向量估计值。
本发明技术提供利用从当前跳变信道和其相邻信道上的前一发射估计的波束成形向量的时间相关性和频率相关性，以便推断当前跳变信道的波束成形权重。
相邻信道归因于信道相干带宽而具有类似的波束成形向量。因此，将附近信道分组到仓中并且使用仓中的波束成形向量的最新估计值会减少供发射波束成形使用的波束成形权重的老化。
在分仓中，通过仓宽度参数确定分组到仓中的信道的数目。属于同一仓的信道使用波束成形向量的相同估计值。当从属于同一仓的信道中的任一个获得新的波束成形向量估计值时，更新每一仓中的波束成形向量。因此，分仓利用频率和时间维度两者上的信道相关性。
在一些实施方案中，本发明技术包含全局分仓、局部分仓，以及全局和局部分仓的自适应版本。在全局分仓中，相连信道分组到仓中，且因此，仓不共享共同信道。在局部分仓中，仓是在局部围绕每一信道指定的中心而形成，使得跨仓存在重叠信道。在自适应版本中，可相对于改变的信道条件通过使基于惩罚和奖励的目标函数达到最大，确定最佳仓宽度，基于惩罚和奖励的目标函数是当可得到新波束成形向量估计值时以自适应方式计算的。
在一些实施方案中，本发明技术包含自适应分仓的反复版本，其提供较低计算复杂性。在反复版本中，可得到新的波束成形向量估计值，可基于前一相关性值反复地计算波束成形向量在时间和频率维度上的相关性值，而非整体计算相关性矩阵。
在一些实施方案中，本发明技术包含固定分仓，所述固定分仓可在执行穷尽性搜索以选择使分组差错率(PER)减到最小的仓宽度的情况下使用。在一些方面中，针对给定信道分布离线执行仓宽度选择，且选定仓宽度在操作期间是固定的。
本发明技术依据增加的所接收到的SNR、改进的差错率性能和减小的发射数目，为使用在单个天线系统上具有多个天线的蓝牙的任何无线装置提供波束成形增益。
图1是说明根据一或多个实施方案的无线通信系统100的图式。然而，可能不需要全部的所描绘组件，且一或多个实施方案可包含图中未展示的额外组件。可在不脱离如本文所陈述的所附权利要求书的精神或范围的情况下，进行组件的排列和类型的变化。可提供额外组件、不同组件或较少组件。
无线通信系统100包含基站(BS)和/或接入点(AP)111-113(AP可为个人控制点)、无线通信装置120-127和网络硬件组件114。无线通信装置120-127包含手提式计算机120和124、个人数字助理121和127、个人计算机123和126、蜂窝式电话122和125，和/或支持无线通信的任何其它类型的装置。
基站或接入点111-113经由相应局域网(LAN)连接115-117以可操作方式耦合到网络硬件114网络硬件114可为路由器、交换机、网桥、调制解调器、系统控制器，可为无线通信系统100提供广域网(WAN)连接118。基站或接入点111-113具有分别在其区域中与无线通信装置通信的相关联天线或天线阵列。无线通信装置向特定基站或接入点111-113寄存器进行注册以在无线通信系统100内接收服务。对于直接连接(例如，点到点通信)，无线通信装置可经由分配的信道直接通信。
基站可用于蜂窝式电话系统(包含LTE和5G系统)和类似类型的系统，而接入点可用于室内或建筑物内无线网络。在不考虑特定类型的通信系统的情况下，每一无线通信装置可包含内置式无线电装置和/或耦合到无线电装置。无线电装置包含线性放大器和/或可编程多级放大器以增强性能，减小成本，减小大小和/或增强宽带应用。无线电装置还可包含或耦合到具有特定天线覆盖模式以用于流出射频(RF)信号的传播和/或流入RF信号的接收的天线或天线阵列。在一些方面中，天线阵列可为定向天线(例如，波束成形)。
根据一些实施方案，基站用于蜂窝式电话系统(例如，高级移动电话服务(AMPS)、数字AMPS、全球移动通信系统(GSM)、码分多址(CDMA)、本地多点分布系统(LMDS)、多信道多点分布系统(MMDS)、GSM演进增强数据速率(EDGE)、通用分组无线电服务(GPRS)、高速上行链路分组接入(HSUPA和/或其变体)和类似类型系统，而接入点用于室内或建筑物内无线网络(例如，IEEE 802.11、蓝牙、紫蜂、任何其它类型的基于射频的网络协议和/或其变体)。在不考虑特定类型的通信系统的情况下，每一无线通信装置包含内置式无线电装置和/或耦合到无线电装置。
所示装置中的一或多个可包含允许特定装置使用蓝牙(BT)通信系统技术彼此通信或与邻近BT装置150-159通信的电路和/或软件。使用BT的通信范围短于典型宽局域网(WLAN)链路。BT通信链路可使用BT规范的各个版本，包含蓝牙核心规范版本4.0、涉及BluetoothTM低能(BLE)的第6卷(低能控制器卷)。虽然BLE可结合经典BT操作，但BLE确实在用于涨两个或更多个BLE兼容装置之间建立通信链路的协议的应用上具有功能差异。
图2说明根据本发明技术的一或多个实施方案的无线装置的无线通信部分200的示意性框图。然而，可能不需要全部的所描绘组件，且一或多个实施方案可包含图中未展示的额外组件。可在不脱离如本文所陈述的所附权利要求书的精神或范围的情况下，进行组件的排列和类型的变化。可提供额外组件、不同组件或较少组件。
无线通信部分200包含发射器(TX)201、接收器(RX)202、本地振荡器(LO)207和基带模块205。基带模块205可以经配置以提供基带处理操作。在一些实施方案中，基带模块205包含数字信号处理器(DSP)。基带模块205耦合到主机单元(例如，主机210)、应用程序处理器或为装置提供蓝牙操作性处理和/或与用户介接的其它单元。
如图2所示，提供主机210。主机210可表示蓝牙装置的主机模块，而使用无线通信部分200提供无线电(例如RF前端)和基带功能。无线通信部分200的无线电部分可经实施以支持一或多个蓝牙模式，或可包含其它无线系统，例如WLAN(例如WiFi)和/或蜂窝或卫星通信。图2中示出的硬件中的任一个或全部可并入于图1中示出的无线通信装置中的一或多个中。
存储器206耦合到基带模块205。存储器206可用以存储包含在基带模块205上操作的程序指令的数据。各种类型的存储器装置可用于存储器206。存储器206可位于无线通信部分200内的任何位置。
发射器201和接收器202经由发射/接收(T/R)切换模块203耦合到天线204。T/R切换模块203经过配置以取决于操作模式使天线在发射器和接收器之间切换。在一些方面中，单独天线用于发射器201和接收器202。在一些实施方案中，多个天线或天线阵列与无线通信部分200一起用于提供天线分集或多输入和/或多输出(MIMO)能力。
对于吉兆赫范围(例如，2.4GHz到5GHz)内的频率，全向天线可为无线装置之间的通信提供适当覆盖。然而，在较高频率下，归因于信号的有限射程，使用具有波束成形能力的定向天线引导波束以聚集所发射的能量。在这些情况下，天线阵列允许在特定方向或目标上引导波束。波束成形允许训练成对的站(STA)或接入点(AP)和STA并且为其定向天线取向以获得用于彼此通信的最佳无线连接。在两个装置通过如上所述的成功训练序列之后确立波束成形。波束成形的一个特征是波束细化。波束细化是其中STA可改进其进行发射和/或接收的天线配置(或天线权重和向量)的过程。
来自主机210的供发射的流出数据转发到基带模块205表情转换成基带信号，并且接着经由发射器201进行升频转换以供发射。举例来说，发射器201将基带信号转换成流出射频(RF)信号以供从无线通信部分200经由天线204进行发射。发射器201可使用多种升频转换或调制技术中的一种将流出基带信号转换成流出RF信号。转换处理取决于所使用的特定通信标准或协议。
以类似方式，流入RF信号被天线204接收并且耦合到接收器202。接收器202接着将流入RF信号转换成流入基带信号，所述流入基带信号接着耦合到基带模块205。接收器202可使用多种降频转换或解调技术中的一种将流入RF信号转换成流入基带信号。基带模块205处理流入基带信号，且流入数据从基带模块205输出到主机210。
LO 207将局部振荡信号提供到发射器201以用于升频转换并且提供到接收器202以用于降频转换。在一些方面中，单独LO信号可用于发射器201和接收器202。虽然可使用多种LO电路，但在一些实施方案中，使用锁相环路(PLL)锁定LO以基于选定信道频率来输出频率稳定的LO信号。
基带模块205、LO 207、发射器201和接收器202可集成于同一集成电路(IC)芯片上。发射器201和接收器202有时可被称作RF前端模块(或组件)或无线电装置。在一些方面中，前述组件中的一或多个可在单独IC芯片上。类似地，图2中示出的其它组件可与基带模块205、LO 207、发射器201和接收器202一起并入到同一IC芯片中。在一些方面中，天线204并入到同一IC芯片中。随着片上系统(SOC)集成的出现，例如主机210的主机装置、应用处理器和/或用户接口可与基带模块205、发射器201和接收器202一起集成到同一IC芯片中。
可在各种通信系统内实施的无线通信部分200的各种实施例中的任一个可并入有经由大于一个的标准、协议或其它预先确定的通信装置执行通信的功能性。举例来说，实施为单个通信装置的无线通信部分200可包含根据第一协议、第二协议和/或第三协议执行通信的功能性。这些各种协议可为全球微波接入互操作性(WiMAX)协议、遵守无线局域网的协议(例如，WLAN/WiFi)(例如电气电子工程师协会(IEEE)802.11协议中的一个，例如802.11a、802.11b、802.11g、802.11n、802.11ac或802.11ax)、蓝牙协议或任何其它预先确定的可实现无线通信的装置。
图3在概念上说明根据本发明技术的一或多个实施方案的使用发射波束成形的通信环境300的实例。然而，可能不需要全部的所描绘组件，且一或多个实施方案可包含图中未展示的额外组件。可在不脱离如本文所陈述的所附权利要求书的精神或范围的情况下，进行组件的排列和类型的变化。可提供额外组件、不同组件或较少组件。
在一些方面中，双核心BT芯片(或集成电路)提供用于引导波束以聚集所发射的能量的波束成形/组合能力。如图3中所描绘，当例如蜂窝式电话125和BT装置154的无线通信装置在通信环境300中通信时，蜂窝式电话125将引导的波束302朝向BT装置154引导。在一些方面中，BT装置154可为无线头戴装置。图3的说明示出出自蜂窝式电话125的多个定向能量波瓣，其中一个波瓣大于其它波瓣以指示特定定向上的定向能量。应注意，通过典型波束成形程序，特定装置(例如，125)通过具有多个传播区段进行操作。当检测到或确定了最佳区段时，装置为天线(或天线阵列)取向以在最佳区段中操作。一般来说，训练序列用于确定为天线取向的最佳方向。因此，在图3中，较大波瓣表示为用于第一无线装置的定向天线取向以与第二无线装置最佳通信。
发射波束成形可通过在发射器处利用多个天线产生空间分集来增强系统性能，且因此减小信道衰落的影响。在发射波束成形中，从每一发射天线发送相同信号，但以使得相位在接收器处相长地相加的方式调整每一信号的相位。因此，接收端的信噪比(SNR)增加(或达到最大)。在这方面，改进的SNR减小分组差错的数目。因此，改进的差错率性能会减小重新发射的量。这又产生改进的带宽利用。在一些方面中，不需要改变BT分组格式来执行发射波束成形。
图4说明根据本发明技术的一或多个实施方案的蓝牙通信系统400的实例。然而，可能不需要全部的所描绘组件，并且一或多个实施方案可包含图中未展示的额外组件。可在不脱离如本文所陈述的所附权利要求书的精神或范围的情况下，进行组件的排列和类型的变化。可提供额外组件、不同组件或较少组件。
蓝牙通信系统400包含主装置410和从装置420。蓝牙通信系统400可以是可操作的以使用频分多址(FDMA)方案和时分多址(TDMA)方案支持语音和/或数据通信。在一些实施方案中，可启用蓝牙通信系统400以在主装置410和从装置420之间的链路层通信中使用基于TDMA的轮询方案。在这点上，基于TDMA的轮询方案涉及一个装置(例如，主装置250)在预定时间发射分组且对应装置(例如，从装置260)在预定时间之后用分组进行响应。
如图4中所描绘，主装置410包含经由与从装置420的通信信道产生空间分集的多个天线或天线阵列。举例来说，主装置410可发送来自每一发射天线的相同信号，其中以使得相位在从装置420处相长地相加的方式调整每一信号的相位。在连接事件内，主控器和从装置交替使用相同数据信道发送数据分组。在一些实施方案中，主装置410起始每一连接事件的开始并且可在任何时间结束每一连接事件。
在一些实施方案中，主装置410包含主装置410的接收器电路中的最大比组合(MRC)模块(未示出)以用于促进无线链路中的接收器分集。在分组接收期间，MRC模块估计两个天线之间的相对相位。接着，在主装置410的发射器处，使用此相对相位估计值调整来自每一天线的信号的相位，使得其在接收器处(例如，在从装置420处)相长地相加。在这方面，在波束成形之后的所接收信号可表达为：
Figure BDA0002377395180000081
其中
Figure BDA0002377395180000091
θ1－θ2＝两个天线之间的相对相位。
图5A和5B说明根据本发明技术的一或多个实施方案的主装置和从装置之间的帧交换的实例。在连接事件期间，可以帧间间隔发射数据分组且至少一个数据分组可来源于连接事件中的主装置，例如主装置410。主装置410可将每一连接事件中的第一数据分组发射到既定从装置，例如从装置420。在这点上，从装置420可在预定时间(例如，514)之后发射响应，其后接着可为另一主装置发射(未示出)。主装置410可以是可操作的以使用基于TDMA的轮询方案轮询既定从装置以用于每一连接事件中的分组发射。可在每一连接事件中启用主装置410以确定数据分组的分组有效负载大小和分组发射时序。
从装置420可关联于与主装置410的一或多个链路层连接。可启用从装置420以与连接事件始点(从从装置的视角称为锚点)同步，以用于与主装置410数据通信。从装置420可考虑与主装置410的链路层连接设置可在从主装置410接收到连接请求分组之后完成。从装置420可以是可操作的以在相关联链路层连接中从主装置410接收到分组之后，在数据信道中发射数据分组。
在图5A中，第一帧交换510包含主装置(例如，410)用单个天线在第一时隙512中首先发射到从装置(例如，420)。在这方面，具有多个天线的从装置420首先接收且其次发射。因此，从装置420可在接收期间获得相位估计值并且接着立即在随后的时隙514中应用波束成形。举例来说，从装置420的MRC模块可在时隙512中计算相位估计值(例如，θ2-θ1)，并且将用于发射波束成形的相位估计值θ2-θ1经由多个天线应用于主装置410。图5A的帧交换表示其中在估计和应用波束成形系数之间具有最小滞后的最佳用例。
在图5B中，第二帧交换520包含主装置410用多个天线在第一时隙522中首先发射到从装置420。然而，主装置410首先发射，之后接收，并且因此当前相位估计值不可用于Tx波束成形。在这方面，主装置410需要使用来自先前分组的相位估计值。在第二时隙524中，主装置410的MRC模块可在自从装置420接收之后，在时隙524中计算相位估计值(例如，θ2-θ1)。图5B的帧交换表示其中先前相位估计值归因于跳变和信道变化可能过时的具有挑战性的用例。
图6A说明根据本发明技术的一或多个实施方案的描绘信号返回到相同频率的时间的实例直方图600的绘图。信道相干带宽是其中信号高度相关的频率范围的统计量度。相邻频率归因于信道相干带宽而具有类似相位。在图6A中，信道相干时间(Tc)可表达为：
Tc＝9/(16*π*fd)， 方程式(1)
其中多普勒频率(fd)是3Hz，其可引起60ms的信道相干时间。当返回到相同频率的时间大于信道相干时间时，当前跳变频率的最后一个相位估计值可能过时。这可致使相对于了解理想相位值的情境的显著性能差异。如图6A中所说明，平均返回时间是约98.75ms，而信道相干时间是约60ms，鉴于平均返回时间大于信道相干时间，可能暗示当前跳变频率在此情况下过时。
图6B说明表示使用单个和多个天线的不同发射信号的分组差错率的实例曲线的绘图。第一曲线612表示使用单个天线的发射信号，第二曲线614表示使用发射波束成形基于最后一个相位估计值的发射信号，且第三曲线616表示使用发射波束成形基于已知的理想相位估计值的发射信号。第二曲线614与第一曲线612相比提供改进的SNR测量值，然而，第二曲线614仍滞后于第三曲线616。第二曲线614和第三曲线616之间的SNR间隙随PER增加而加宽(例如，在PER 10-1处为2.9dB，在PER 10-2处为7dB，且在PER 10-3处为11.7dB)。
图7A在概念上说明根据本发明技术的一或多个实施方案的全局分仓框架700的实例。然而，可能不需要全部的所描绘组件，且一或多个实施方案可包含图中未展示的额外组件。可在不脱离如本文所陈述的所附权利要求书的精神或范围的情况下，进行组件的排列和类型的变化。可提供额外组件、不同组件或较少组件。
例如图2的无线通信部分200的蓝牙通信系统可以是可操作的以使用频分多址(FDMA)方案和时分多址(TDMA)方案支持语音和/或数据通信。蓝牙通信系统可以经配置以在每FDMA方案隔开1MHz的80个不重叠的信道上操作。如图7A中所描绘，全局分仓框架700包含蓝牙信道(例如，从0到79进行枚举)的分配710。蓝牙信道的分配710划分成被称为“仓”的群组以形成仓分配720。仓分配720包含第一仓722(标示为“仓#1”)、第二仓724(标示为“仓#2”)、第十五仓726(标示为“仓#15”)和第十六仓728(标示为“仓#16”)。在全局分仓框架700中，针对5MHz仓宽度的仓的总数目可为16。
在全局分仓框架700中，相连信道分组到仓中，且因此，仓不共享共同信道。举例来说，第一仓722包含信道0-4，而第二仓724包含信道5-9。相连信道以仓宽度确定的间隔分组到仓中。举例来说，仓中的每一个基于给定仓宽度5MHz包含5个信道，其中每一信道具有间隔间距1Mhz。因此，对于仓宽度5MHz，五(5)个相连信道可放置到同一仓中(即，信道0、1、2、3、4在第一仓722中，信道5、6、7、8、9在第二仓724中等)。在这方面，属于同一仓的信道使用相同相位估计值进行Tx波束成形。在一些实施方案中，每当从同一仓中的信道中的任一个获得新的相位估计值时，更新仓中的相位估计值。
然而，位于仓边沿上的信道(例如，第一仓722的信道0和4、第二仓724的信道5和9等)不完全使用其相邻信道的相位估计值，这是由于相邻信道的上半部/下半部属于相邻仓(即，不同仓)。举例来说，当当前跳变频率对应于信道4时，最新相位估计值是来自信道0。然而，第二仓724的相位估计值比第一仓722的相位估计值更新近，其中最新相位估计值来源于信道5。
图7B说明根据本发明技术的一或多个实施方案的描绘信号基于全局分仓返回到相同频率的时间的实例直方图730的绘图。如图7B中所说明，平均返回时间是约20.0ms，而信道相干时间是约60ms，这可能暗示当前跳变频率在此情况下是最新的。与图6B中说明的绘图相比，图7B中描绘的平均返回时间显著地小于图6B中描绘的平均返回时间，进而说明使用全局分仓进行发射波束成形的性能益处。
图7C说明根据本发明技术的一或多个实施方案的表示基于全局分仓使用单个和多个天线的不同发射信号的分组差错率的实例曲线的绘图740。第一曲线612表示使用单个天线的发射信号，第二曲线614表示基于具有1MHz仓宽度的全局分仓使用发射波束成形的发射信号，第三曲线616表示基于已知的理想相位估计值使用发射波束成形的发射信号，且第四曲线742表示基于具有5MHz仓宽度的全局分仓使用发射波束成形的发射信号。第二曲线614与第一曲线612相比提供改进的SNR测量值，然而，第二曲线614仍滞后于第三曲线616。第二曲线614和第四曲线742之间的SNR间隙随着PER增加而加宽(例如，在PER 10-1处为2.1dB，在PER 10-2处为4.3dB，且在PER 10-3处为5.1dB)。在这方面，第四曲线742与第二曲线614相比通过使间隙靠近第三曲线616来提供改进的SNR测量值。
如图7B和7C中所描绘，将附近跳变频率分组到仓中并且使用仓中的最新相位估计值会减少供Tx波束成形使用的相位的老化。
图8A在概念上说明根据本发明技术的一或多个实施方案的局部分仓框架800的实例。然而，可能不需要全部的所描绘组件，且一或多个实施方案可包含图中未展示的额外组件。可在不脱离如本文所陈述的所附权利要求书的精神或范围的情况下，进行组件的排列和类型的变化。可提供额外组件、不同组件或较少组件。
不同于全局分仓框架700，在局部分仓框架800中，仓具有重叠信道。如图8A中所描绘，局部分仓框架800包含蓝牙信道(例如，从0到79进行枚举)的分配810。蓝牙信道的分配810划分成被称为“仓”的群组以形成多个仓分配(例如，820、830、840、850)。仓分配820包含第一仓822(标示为“仓#1”)，仓分配830包含第二仓832(标示为“仓#2”)，仓分配840包含第三仓842(标示为“仓#3”)且仓分配850包含第七十六仓852(标示为“仓#76”)。.
在局部分仓框架800中，仓是在局部围绕每一信道指定的中心而形成。举例来说，当仓宽度是5MHz时，第一仓722含有作为仓中心的信道2以及与信道2隔开的相邻信道±1MHz和±2MHz(即，分别为信道1、3和信道0、4)。类似地，第二仓724包含作为仓中心的信道3以及其相邻信道1、2、4和5。在局部分仓中，对于5MHz仓宽度，仓的总数目是76。在这方面，信道2使用第一仓722中的相位估计值，其中所述相位估计值为所述仓的中心频率。以类似方式，信道3使用第二仓724中的相位估计值，其中所述相位估计值为所述仓的中心频率。
不同于全局分仓，在局部分仓中，信道可属于多个仓。举例来说，第一仓722和第二仓724具有四个共同信道，即，信道1、2、3和4。基于其中仓在局部围绕受关注信道形成的仓形成结构，与全局分仓框架700相比，局部分仓框架800可更高效地使用相邻信道的波束成形向量的频率相关性。
图8B在概念上说明根据本发明技术的一或多个实施方案的局部分仓框架800的相位估计值更新860的实例。在一些实施方案中，每当从同一仓中的信道中的任一个获得新的相位估计值时，更新仓中的相位估计值。如图8B中所描绘，在假设可得到信道6的新的相位估计值的情况下，更新以信道6为中心(例如，在仓中心862当中)的仓和含有信道6的相邻仓(例如，864)中的相位估计值。
在一些实施方案中，如下给定仓更新规则：
1)找到以具有新相位估计值的信道为中心的仓(标示为Bc)。
2)以新的相位信息更新仓
Figure BDA0002377395180000121
中的相位估计值。
图8C说明根据本发明技术的一或多个实施方案的表示基于局部分仓使用单个和多个天线的不同发射信号的分组差错率的实例曲线的绘图870。绘图870包含表示使用单个天线的发射信号的第一曲线872、表示基于已知的理想相位估计值使用发射波束成形的发射信号的第二曲线874、表示基于具有5MHz仓宽度的全局分仓使用发射波束成形的发射信号的第三曲线876，以及表示基于具有5MHz仓宽度的局部分仓使用发射波束成形的发射信号的第四曲线878。第三曲线876与第一曲线872相比提供改进的PER测量值，然而，第三曲线876仍滞后于第四曲线878。如图8C中所描绘，与全局分仓相比，局部分仓引起较高SNR改进(即，高达1.27dB)。
图9A和9B说明根据本发明技术的一或多个实施方案的描绘不同仓宽度的分组差错率的实例的绘图。在图9A中，绘图910包含表示针对给定仓宽度处于给定SNR下的分组差错率的曲线918，其中多普勒频率是3Hz且间距设置为3.75ms。在绘图910中，在曲线918的区912内存在最优仓宽度，其中分组差错率最小。在一些方面中，对于其中SNR是约25dB的情况，最优仓宽度可在8MHz到11MHz的范围内。如果仓宽度从最优仓宽度范围减小(例如，914)，那么分组差错率性能由于返回到仓的平均时间增加而降低。因此，仓的相位更可能归因于时变信道而过时。
在图9B中，绘图920包含表示对于给定仓宽度处于给定分组差错率下的SNR的曲线928，其中多普勒频率是3Hz且间距设置为3.75ms。在绘图920中，在曲线928的区922内存在最优仓宽度，其中SNR最小。在一些方面中，对于分组差错率是约0.01(或10-2)的情况，最优仓宽度可在8MHz到11MHz的范围内。如果仓宽度从最优仓宽度范围增加(例如，926)，那么分组差错率性能由于以下原因而降低：随着仓宽度增加，仓含有额外频率且其平均频率相关性归因于信道相干带宽而减小。
图10说明根据本发明技术的一或多个实施方案的表示具有不同仓宽度的发射信号的不同分组差错率的实例曲线的绘图1000。绘图1000包含表示使用单个天线的发射信号的第一曲线1002、表示基于已知的理想相位估计值使用发射波束成形的发射信号的第二曲线1004，以及分别表示具有不同的预先确定的仓宽度的不同发射信号的一束曲线1006。在一些实施方案中，可在所述束仓宽度上执行穷尽性搜索，使得在TX波束成形期间选择和使用使分组差错率减到最小的仓宽度作为预先确定的仓宽度。如图10中所描绘，通过穷尽性搜索选择仓宽度1008(标示为“9MHz仓宽度”)并且应用于分仓框架，例如全局分仓(参见图7A-7C)或局部分仓(参见图8A-8C)。
在一些实施方案中，通过穷尽性搜索手动且离线完成预先确定的仓宽度的选择，因此不适用于实时操作。在一些方面中，通过穷尽性搜索确定仓宽度的离线过程可能并不适应于改变的信道条件和/或分组间距变化。
图11A在概念上说明根据本发明技术的一或多个实施方案的自适应分仓框架1110的实例。然而，可能不需要全部的所描绘组件，且一或多个实施方案可包含图中未展示的额外组件。可在不脱离如本文所陈述的所附权利要求书的精神或范围的情况下，进行组件的排列和类型的变化。可提供额外组件、不同组件或较少组件。
重要的是确定仓宽度的最优值，使得完全使用仓中的信道当中的时间和频率相关性两者，且因此获得最佳性能。如果选择太大的仓宽度，那么仓中的信道的频率相关性变得较低。另一方面，如果选择仓宽度的小值，那么仓的总数目增加且归因于增加的仓数目使得返回到同一仓花费更多时间。因此，供发射波束成形使用的波束成形权重变得更加过时。
仓宽度的最优值取决于信道条件，这是由于信道相干时间和信道相干带宽直接影响分组到同一仓中的信道当中的相关性。在确定最优仓宽度的第一方法中，在给定信道条件下，针对一组仓宽度值离线执行模拟，并且选择使分组差错率减到最小的仓宽度。在确定最优仓宽度的第二方法中，如图11A中所说明，相对于改变的信道条件自适应地找到仓宽度值。特定来说，通过使基于惩罚和奖励的目标函数达到最大找到最优仓宽度，当可得到波束成形向量的新估计值时自适应地计算所述基于惩罚和奖励的目标函数。
在图11A中，自适应分仓框架1110包含第一仓1112、第二仓1114、第三仓1116和第四仓1118。第一仓1112对应于具有相位θ(i,t)的仓i。第二仓1114对应于仓n，且第三仓1116对应于仓p。第四仓1118对应于具有相位θ(i,t+T)的仓i。如图11A中所描绘，第一仓1112是与第四仓1118相同的仓(即，在预先确定的返回时间之后返回)。
在一些实施方案中，当在T毫秒之后在同一仓上出现返回时在信道的仓{chk、chk+1、……、chk+BW-1}中具有高度相关的相位值θ(i,t)和θ(i,t+T)在发射波束成形性能上提供改进。在这方面，需要针对仓中的相位值的时间和频率相关性的最佳使用确定最优仓宽度。
自适应分仓框架1110可使用自适应全局分仓选择使在数个信道中在时间和频率维度上平均化的相位值的相关性达到最大的仓宽度。仓宽度优化可如下公式化为：
Figure BDA0002377395180000141
其中项Ravg,i(.)是给定仓宽度(例如，第i仓)的相位值的平均相关性，项Δt对应于分组间距，项Nch对应于自适应跳频(AFH)中的信道总数目，项Nbin对应于仓的总数目，项BWi对应于第i仓的仓宽度，项BWopt对应于最优仓宽度，且项tp对应于蓝牙分组间距。
在一些方面中，每仓的平均相关性Ravg,i(BWi,tp)可计算如下：
Figure BDA0002377395180000142
在方程式(4)中，项H(BWb,i,Δf,Δt)可如下表达为：
Figure BDA0002377395180000143
其中
Figure BDA0002377395180000151
和Nh对应于跳变总数。
在一些方面中，频率相关函数可计算如下：
Rf(Δf)＝E{CN(f,t)CN *(f-Δf,t-tp)} 方程式(6)
在一些方面中，时间相关函数可计算如下：
Rt(Δt)＝E{CN(f,t)CN *(f,t-Δt)} 方程式(7)
其中CN(f,t)标示两个信道之间的归一化交叉谱，其如下表达为：
Figure BDA0002377395180000152
其中H1(f,t)是信道1的复信道频率响应，且H2(f,t)是信道2的复信道频率响应。
图11B在概念上说明根据本发明技术的一或多个实施方案的具有第一预先确定的仓宽度的自适应分仓框架1120的实例。然而，可能不需要全部的所描绘组件，且一或多个实施方案可包含图中未展示的额外组件。可在不脱离如本文所陈述的所附权利要求书的精神或范围的情况下，进行组件的排列和类型的变化。可提供额外组件、不同组件或较少组件。
在图11B中，自适应分仓框架1120包含第一仓1122、第二仓1124-1和第三仓1124-2。在一些方面中，第一仓1122和第二仓1124-1通过标示为Δt的预定时间差1126间隔开。如图11B中所描绘，第二仓1124-1与第三仓1124-2是相同的仓(即，在预先确定的返回时间之后返回)。在图11B中所说明的实例中，假设第一预先确定的仓宽度等于1MHz，其中每一仓含有一个信道。在这方面，项Ravg,i(BWi＝1,tp)可计算如下：
Figure BDA0002377395180000153
其中p＝1/Nch。在方程式(9)中，当返回到仓时计算每一信道的相位值的相关性。在此计算中，假设时间和频域相关性两者是无关的。
在一些实施方案中，通过取Ri(BWi＝1,tp,Δf)在频率改变(Δf)和时间改变(Δt)上的期望值，计算项Ravg,i(BWi＝1,tp)。举例来说，期望值计算可如下表达：
Figure BDA0002377395180000161
图11C在概念上说明根据本发明技术的一或多个实施方案的具有第二预先确定的仓宽度的自适应分仓框架1130的实例。然而，可能不需要全部的所描绘组件，且一或多个实施方案可包含图中未展示的额外组件。可在不脱离如本文所陈述的所附权利要求书的精神或范围的情况下，进行组件的排列和类型的变化。可提供额外组件、不同组件或较少组件。
在图11C中，自适应分仓框架1130包含第一仓1132(标示为“仓1”)、第二仓1134-1(标示为“仓4”)和第三仓1134-2(标示为“仓4”)。在一些方面中，第一仓1132和第二仓1134-1通过标示为Δt的预定时间差1136间隔开。如图11C中所描绘，第二仓1134-1是与第三仓1134-2相同的仓(即，在预先确定的返回时间之后返回)。在图11C中所说明的实例中，假设第一预先确定的仓宽度等于2MHz，其中每一仓含有两个信道。在这方面，项Ravg,i(BWi＝2,tp,Δf)可计算如下：
Figure BDA0002377395180000162
在一些方面中，当Δf＝0时的时间和频率相关性表达式表示将相邻信道添加到计算的惩罚。举例来说，在仓中，通过将相邻信道添加到仓，信道与其自身的相关性(即，Δf＝0)较不频繁地发生。在一些方面中，当Δf＝l时的时间和频率相关性表达式表示将相邻信道添加到计算的奖励。举例来说，可通过将相邻节点添加到仓来确定额外相关性。
在一些实施方案中，通过取Ri(BWi＝2,tp,Δf)在频率改变(Δf)和时间改变(Δt)上的期望值，计算项Ravg,i(BWi＝2,tp)。举例来说，期望值计算可表达如下：
Ravg,i(BWi＝2,tp)＝IEΔf,Δt{Ri(BWi＝2,tp,Δf)}
＝H(BWi＝2,tp,Δf＝0)+H(BWi＝2,tp,Δf＝1) 方程式(12)
项H(BWi,tp,Δf)可表达如下：
Figure BDA0002377395180000171
在一些方面中，信道统计数据(即，时间相关函数和频率相关函数)基于模拟的信道模型先验已知。在其它方面中，可基于经测量信道响应计算时间相关函数和频率相关函数。
在一些实施方案中，当可得到新的信道估计值时，频率相关函数的更新规则可表达如下：
Figure BDA0002377395180000172
类似地，时间相关函数的更新规则可表达如下：
Figure BDA0002377395180000173
其中α是遗忘因子。
当可得到新的MRC角时，代替每次都计算整个Ravg，可执行自适应反复全局分仓。对于频率更新，所述计算可如下公式化为：
Δf'＝|f-f'| 方程式(16)
其中项f对应于当前时间k处的当前跳变频率，且项f'对应于时间k—tp处的先前跳变频率。
标示为Hnew(BWi,tp,Δf＝Δf')的频率更新的复信道频率响应可如下表达为：
Figure BDA0002377395180000174
基于当前跳变频率和先前跳变频率的频率更新可如下公式化为：
Δu,f＝Hnew(BWi,tp,Δf＝Δf')-Hprev(BWi,tp,Δf＝Δf') 方程式(18)
新MRC角的项Ravg,i(BWi,tp)可如下表达为：
Figure BDA0002377395180000175
对于时间更新，计算可如下公式化为：
Figure BDA0002377395180000176
其中项Δt'对应于当前时间和针对当前跳变信道所取的先前测量值之间的时间差。在一些方面中，如果k≤Nh，那么计算可行集中的所有仓宽度(BWi)的更新。这类计算可如下公式化为：
Figure BDA0002377395180000181
在一些方面中，具有时间更新的平均相关性可合成为如下公式：
Ravg,i(BWi,tp)＝Ravg,i(BWi,tp)+Δu,t 方程式(22)
在一些实施方案中，可执行自适应局部分仓以选择仓宽度以便使在数个信道中在时间和频率维度上平均化的相位值的相关性达到最大。仓宽度的优化可如下公式化为：
Figure BDA0002377395180000182
局部分仓中的优化问题类似于全局分仓的优化问题，然而，分仓方法之间的目标函数Ravg(BW,tp)是不同的。在一些方面中，全局分仓的可行仓宽度集包含相连仓值{1,2,3,4,..}，而局部分仓的可行仓宽度集包含奇数仓值{1,3,5,7,..}。
在一些实施方案中，每仓的平均相关性(除含有频带中的高边沿信道和低边沿信道的仓之外)Ravg,b(BWi,tp)可如下公式化为：
Figure BDA0002377395180000183
项H(BW,tp,Δf)与在全局分仓(参见例如方程式(5))相同。在一些方面中，含有频带中的高边沿信道和低边沿信道的仓的平均相关性Ravg,e(BWi,tp)可如下公式化为：
Figure BDA0002377395180000184
如果满足Ⅱ(.)的自变量内部的条件，那么函数的值是1。否则，函数的值是0。此条件可如下表达为：
Figure BDA0002377395180000185
当可得到新MRC角时，代替计算Ravg,b(BW,tp)和Ravg,e(BW,tp)，可执行自适应反复局部分仓。对于频率更新，计算可如下公式化为：
Δf'＝|f-f'| 方程式(27)
其中项f对应于当前时间k处的当前跳变频率，且项f'对应于时间k—tp处的先前跳变频率。
标示为Hnew(BW,tp,Δf＝Δf')的频率更新的复信道频率响应可如下表达为：
Figure BDA0002377395180000191
基于当前跳变频率和先前跳变频率的频率更新可如下公式化为：
Δu,f＝Hnew(BW,tp,Δf＝Δf')-Hprev(BW,tp,Δf＝Δf') 方程式(29)
新MRC角的项Ravg,b(BW,tp)可如下表达为：
Ravg,b(BW,tp)＝Ravg,b(BW,tp)+Δf在
Figure BDA0002377395180000192
的情况下 方程式(30)
新MRC角的项Ravg,e(BW,tp)可如下表达为：
Figure BDA0002377395180000193
在一些方面中，如果k≤Nh，那么计算可行集中的所有仓宽度(BWi)的更新。这类计算可如下公式化为：
Figure BDA0002377395180000194
其中项Δt'对应于当前时间和针对当前跳变信道所取的先前测量值之间的时间差。
在一些方面中，具有时间更新的每仓的平均相关性(除含有频带中的高边沿信道和低边沿信道的仓之外)可合成为如下公式：
Ravg,b(BW,tp)Ravg,b(BW,tp)+Δu,t 方程式(33)
Figure BDA0002377395180000201
在一些方面中，含有频带中的高边沿信道和低边沿信道的仓的具有时间更新的平均相关性可合成为如下公式：
Ravg,e(BW,tp)Ravg,e(BW,tp)+Δue,t 方程式(35)
图11D说明根据本发明技术的一或多个实施方案的表示不同仓宽度的相位值的平均相关性的实例曲线1142的绘图1140。在图11D中，多普勒频率是3Hz且间距设置为1.25ms。如图11D中所描绘，平均相关性值首先随着仓宽度值增加而增加并且接着归因于平均相关性计算中的惩罚项开始减小。因此，存在提供最高平均相关性的最优仓宽度。在绘图1140中，在曲线1142的区1144内存在最优仓宽度，其中平均相关性值最高。举例来说，最优仓宽度是3MHz。在一些方面中，对于其中AFH包含20个信道的情况，最优仓宽度可在2MHz到4MHz的范围内，但可根据分组间距、跳变信道的数目和/或无线信道条件而不同。
图12说明根据本发明技术的一或多个实施方案的用于基于分仓的发射波束成形的过程1200的框图。出于解释性目的，过程1200在本文中主要参考图2的无线通信部分200根据图7A-7C、8A-8C和11A-l1C的分仓构架进行描述。然而，过程1200不限于图2的无线通信部分200，且过程1200的一或多个块(或操作)可由无线通信部分200的一或多个其它组件或电路(例如发射器201)执行。另外，出于解释性目的，过程1200的块在本文中描述为串行或线性地发生。然而，过程1200的多个块可并行地发生。另外，过程1200的块无需按所展示的次序执行且/或过程1200的一或多个块无需执行和/或可替换无其它操作。
过程1200开始于步骤1202，其中确定从当前跳变信道和一或多个相邻信道上的前一发射估计的波束成形向量的时间相关性和频率相关性。接下来，在步骤1204处，确定当前跳变信道的一或多个波束成形权重。随后，在步骤1206处，使用发射波束成形基于一或多个波束成形权重提供用于发射的信号。
图13在概念上说明实施本发明技术的一或多个实施方案所借助的电子系统1300。举例来说，电子系统1300可以是网络装置、媒体转换器、桌台式计算机、手提式计算机、平板计算机、服务器、开关、路由器、基站、接收器、电话或经由网络发射信号的大体上任何电子装置。这类电子系统1300包含各种类型的计算机可读媒体以及用于各种其它类型的计算机可读媒体的接口。在一或多个实施方案中，电子系统1300是或包含无线通信装置130-127和BT装置150-159中的一或多个。电子系统1300包含总线1308、一或多个处理单元1312、系统存储器1304、只读存储器(ROM)1310、永久性存储装置1302、输入装置接口1314、输出装置接口1306和网络接口1316，或其子集和变体。
总线1308共同表示以通信方式连接电子系统1300的大量内部装置的所有系统总线、外围总线和芯片组总线。在一或多个实施方案中，总线1308以通信方式连接一或多个处理单元1312与ROM 1310、系统存储器1304和永久性存储装置1302。一或多个处理单元1312从这些各种存储器单元检索待执行指令和待处理数据，以便执行本公开的过程。一或多个处理单元1312在不同实施方案中可以是单处理器或多核处理器。
ROM 1310存储电子系统的一或多个处理器1312和其它模块所需的静态数据和指令。另一方面，永久性存储装置1302为读取和写入存储器装置。永久性存储装置1302为即使在电子系统1300关断时也存储指令和数据的非易失性存储器单元。本公开的一或多个实施方案使用大容量存储装置(例如，磁盘或光盘以及其对应的磁盘驱动器)作为永久性存储装置1302。
其它实施方案使用可拆除存储装置(如软盘、闪存驱动器，以及其对应的磁盘驱动器)作为永久性存储装置1302。类似于永久性存储装置1302，系统存储器1304是读取和写入存储器装置。然而，不同于永久性存储装置1302，系统存储器1304为易失性读取和写入存储器，例如随机存取存储器。系统存储器1304存储一或多个处理单元1312在运行时间需要的任何指令和数据。在一或多个实施方案中，本公开的过程存储在系统存储器1304、永久性存储装置1302和/或ROM 1310中。一或多个处理器1312从这些各种存储器单元检索待执行指令和待处理数据，以便执行一或多个实施方案的过程。
总线1308还连接到输入装置接口1314和输出装置接口1306。输入装置接口1314使用户能够将信息传送到电子系统且选择通到电子系统的命令。与输入装置接口1314一起使用的输入装置包含例如字母数字键盘以及指向装置(也被称为“光标控制装置”)。举例来说，输出装置接口1306实现电子系统1300所产生的图像的显示。与输出装置接口1306一起使用的输出装置包含例如打印机和显示装置，如液晶显示器(LCD)、发光二极管(LED)显示器、有机发光二极管(OLED)显示器、柔性显示器、平板显示器、固态显示器、投影仪或用于输出信息的任何其它装置。一或多个实施方案可包含充当输入和输出装置两者的装置，例如触摸屏。在这些实施方案中，向用户提供的反馈可为任何形式的感觉反馈，例如，视觉反馈、听觉反馈或触觉反馈；并且来自用户的输入可用任何形式接收，包含声波、语音或触觉输入。
最后，如图13中所示，总线1308还通过一或多个网络接口1316将电子系统1300耦合到一或多个网络(未示出)。以此方式，计算机可以是一或多个计算机网络的一部分，例如局域网(“LAN”)、广域网(“WAN”)或内联网，或网络的网络，如因特网。可结合本公开使用电子系统1300的任何或所有组件。
本公开的范围内的实施方案可部分或完全使用编码有一或多个指令的有形计算机可读存储媒体(或一或多种类型的多个有形计算机可读存储媒体)来实现。有形计算机可读存储媒体本质上也可为非暂时性。
计算机可读存储媒体可为可由通用或专用计算装置，包含能够执行指令的任何处理电子装置和/或处理电路读取、写入，或以其它方式存取的任何存储媒体。举例来说，但非限制，计算机可读媒体可包含任何易失性半导体存储器，例如RAM、DRAM、SRAM、T-RAM、Z-RAM和TTRAM。计算机可读媒体还可包含任何非易失性半导体存储器，例如ROM、PROM、EPROM、EEPROM、NVRAM、快闪存储器、nvSRAM、FeRAM、FeTRAM、MRAM、PRAM、CBRAM、SONOS、RRAM、NRAM、粒子轨道存储器、FJG及千足虫(Millipede)存储器。
此外，计算机可读存储媒体可包含任何非半导体存储器，例如光盘存储装置、磁盘存储装置、磁带、其它磁性存储装置，或能够存储一或多个指令的任何其它媒体。在一些实施方案中，有形计算机可读存储媒体可直接耦合到计算装置，而在其它实施方案中，有形计算机可读存储媒体可例如经由一或多个有线连接、一或多个无线连接或其任何组合来间接耦合到计算装置。
指令可为可直接执行的，或可用以开发可执行指令。举例来说，可将指令实现为可执行或不可执行的机器代码，或实现为呈可编译以产生可执行或不可执行的机器代码的高级语言的指令。另外，指令也可实现为或可包含数据。计算机可执行指令也可以任何格式组织，包含例程、子例程、程序、数据结构、对象、模块、应用程序、小程序、函数等。如所属领域的技术人员认识到，包含但不限于指令的数目、结构、序列和组织的细节可显著变化，而不会改变基础逻辑、功能、处理和输出。
虽然上文的论述主要是指执行软件的微处理器或多核处理器，但一或多个实施方案由一或多个集成电路(例如专用集成电路(ASIC)或现场可编程门阵列(FPGA)执行。在一或多个实施方案中，此类集成电路执行存储在电路本身上的指令。
所属领域的技术人员将了解，本文所述的各种说明性块、模块、元件、组件、方法和算法可实施为电子硬件、计算机软件，或两者的组合。为了说明硬件与软件的这种可互换性，上文已大体就其功能性描述了各种说明性块、模块、元件、组件、方法和算法。此类功能性被实施为硬件还是软件取决于特定应用和施加于整个系统上的设计约束。本领域技术人员可针对每一具体应用以不同方式实施所描述的功能性。在不脱离本发明技术的范围的情况下，各个组件和块都可以不同方式布置(例如，以不同次序布置，或以不同方式分割)。
应理解，所公开过程中的框的任何特定次序或层级是实例方法的说明。基于设计偏好，应理解，过程中的框的特定次序或层次可重新布置，且执行所有所说明的框。框中的任一个可同时执行。在一或多个实施方案中，多任务处理和并行处理可为有利的。此外，上文所描述的实施例中的各种系统组件的分离不应被理解为在所有实施例中要求此类分离，且应理解，所描述的程序组件和系统一般可一起集成在单个软件产品中或封装到多个软件产品中。
如本申请案的说明书以及任何权利要求书中所使用，术语“基站”、“接收器”、“计算机”、“服务器”、“处理器”和“存储器”全部指代电子或其它工艺装置。这些术语不包含人或人群。出于本说明书的目的，术语“显示器”或“显示”表示在电子装置上显示。
如本文中所使用，放在一连串项目之后的短语“……中的至少一个(at least oneof)”以及分隔项目中的任一个的术语“和”或“或”作为整体来修饰列表，而不是修饰列表的每个成员(例如，每个项目)。短语“……中的至少一个”不需要选择所列的每一项目中的至少一个；实际上，所述短语提供包含项目中的任一个中的至少一个和/或任何项目组合中的至少一个和/或项目中的每一个中的至少一个的含义。举例来说，短语“A、B和C中的至少一个”或“A、B或C中的至少一个”各自是指仅A、仅B或仅C；A、B和C的任何组合；和/或A、B和C中的每一个中的至少一个。
谓语“经配置以”、“可操作以”和“经编程以”不暗示主题的任何特定有形或无形修改，而是意在可互换使用。在一或多个实施方案中，经配置以监测和控制操作或组件的处理器还可表示经编程以监测和控制操作的处理器，或可操作以监测和控制操作的处理器。同样地，经配置以执行代码的处理器可被理解为经编程以执行代码或可操作以执行代码的处理器。
例如一方面、所述方面、另一方面、一些方面、一或多个方面、一实施方案、所述实施方案、另一实施方案、一些实施方案、一或多个实施方案、一实施例、所述实施例、另一实施例、一些实施例、一或多个实施例、一配置、所述配置、另一配置、一些配置、一或多个配置、本发明技术、公开内容、本公开、其它变化等的短语是为方便起见，且并不暗示与此类短语相关的公开内容对于本发明技术是必要的或此公开内容适用于本发明技术的所有配置。与此类短语相关的公开内容可适用于所有配置，或一或多个配置。与此类短语相关的公开内容可提供一或多个实例。例如一方面或一些方面的短语可指一或多个方面且反之亦然，且这类似地适用于其它前述短语。
词语“示范性”在本文中用于意指“充当实例、例子或说明”。本文中描述为“示范性”或“实例”的任何实施例未必应解释为比其它实施例优选或有利。此外，就将术语“包含”、“具有”等用于说明书或权利要求书中来说，此类术语意图以类似于术语“包括”的方式为包含性的，如“包括”在用作在权利要求书中的过渡词时所解释的那样。
所属领域的技术人员已知或日后将知晓的贯穿本公开而描述的各种方面的元件的所有结构和功能等效物以引用的方式明确地并入本文中，且旨在由权利要求书涵盖。此外，本文公开的任何内容均不希望奉献给公众，无论权利要求书中是否明确地陈述此公开内容。除非使用短语“用于…装置”明确叙述权利要求项要素，或在方法项的情况下，使用短语“用于…的步骤”叙述所述要素，否则不依据35U.S.C.§112第六段的规定解释所述要素。
提供先前的描述以使所属领域的技术人员能够实践本文中所描述的各个方面。对这些方面的各种修改对于所属领域的技术人员来说将容易显而易见，并且本文中定义的一般原理可适用于其它方面。因此，权利要求书并不意图限于本文中所展示的方面，而是将被赋予与语言权利要求书一致的完整范围，其中以单数形式提及元件并非意图表示“有且仅有一个”(除非明确地这样叙述)，而是表示“一或多个”。除非另外特别地陈述，否则术语“一些”是指一或多个。关于男性的代词(例如，他的)包含女性和中性性别(例如，她的和它的)，并且反之亦然。标题和副标题，如果存在的话，仅为了便利而使用，且不会限制本公开。

Claims (26)

1.一种发射波束成形的方法，所述方法包括：
确定从当前跳变信道和一或多个相邻信道上的前一发射估计的波束成形向量的时间相关性和频率相关性；
基于所估计的波束成形向量的所确定的时间相关性和频率相关性而将所述当前跳变信道和所述一或多个相邻信道分组到同一仓中；
确定所述同一仓中的一或多个波束成形权重以用于所述当前跳变信道；和
使用发射波束成形基于所述一或多个波束成形权重提供用于发射的信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述一或多个相邻信道具有波束成形向量，所述波束成形向量基于信道相干带宽对应于所述当前跳变信道的波束成形向量。
3.根据权利要求1所述的方法，其另外包括：
获得仓中的所述波束成形向量的最新估计值，其中从所述最新估计值确定所述波束成形向量的所述时间相关性和所述频率相关性。
4.根据权利要求1所述的方法，其另外包括：
形成包含数个信道的仓，其中通过仓宽度参数确定分组到仓中的信道的数目。
5.根据权利要求1所述的方法，其另外包括：
确定是否从分组于同一仓中的多个信道中的至少一个获得新的波束成形向量估计值；和
当获得所述新的波束成形向量估计值时，更新多个仓中的每一仓中的波束成形向量。
6.根据权利要求1所述的方法，其另外包括：
针对第一类型的分仓架构，将相连信道分组到多个仓中，其中所述多个仓中的每一个不包括共同信道。
7.根据权利要求1所述的方法，其另外包括：
针对第二类型的分仓架构，将相连信道分组到多个仓中，其中所述多个仓中的每一仓是在局部围绕所述相连信道中的相应信道指定的中心而形成。
8.根据权利要求7所述的方法，其中跨所述多个仓存在重叠信道。
9.根据权利要求7所述的方法，其中所述第二类型的分仓架构使用所述一或多个相邻信道的波束成形向量的频率相关性。
10.根据权利要求7所述的方法，其中更新以第一信道为中心的仓和含有所述第一信道的一或多个相邻仓中的相位估计值。
11.根据权利要求1所述的方法，其另外包括：
确定以具有新的相位估计值的信道为中心的第一仓；和
用所述新的相位估计值更新所述第一仓和与所述第一仓相邻的一或多个仓中的相位估计值。
12.根据权利要求4所述的方法，其另外包括：
确定新的波束成形向量估计值可用于一或多个仓；
基于与所述一或多个仓相关联的信道条件的改变，自适应地计算一或多个目标函数；和
使用所述自适应地计算的一或多个目标函数确定最优仓宽度。
13.根据权利要求4所述的方法，其另外包括：
确定新的波束成形向量估计值可用于一或多个仓；
基于前一相关性值反复地计算一或多个波束成形向量在时间和频率维度上的相关性值；和
使用所述反复地计算的相关性值确定最优仓宽度。
14.根据权利要求4所述的方法，其另外包括：
对于来自多个候选仓宽度的每一仓宽度，通过离线穷尽性搜索：
确定所述仓宽度是否减小针对给定信道分布的分组差错率；
选择减小所述分组差错率的所述仓宽度；和
在操作期间将所选择的所述仓宽度应用为固定仓宽度。
15.根据权利要求1所述的方法，其中响应于从同一仓中的一或多个信道获得的新的相位估计值，更新仓中的相位估计值。
16.根据权利要求1所述的方法，其另外包括：
确定返回到相同频率的时间是否大于信道相干时间；和
确定当所述返回到所述相同频率的时间不大于所述信道相干时间时，当前跳变频率的最后一个相位估计值是有效的。
17.根据权利要求4所述的方法，其另外包括：
选择在数个信道中在时间和频率维度两者上平均化的相位值的相关性达到最大的仓宽度。
18.一种非暂时性计算机可读存储介质，所述非暂时性计算机可读存储介质包括所存储的指令，所述所存储的指令包括：
用于确定从当前跳变信道和一或多个相邻信道上的前一发射估计的波束成形向量的时间相关性和频率相关性的指令；
用于基于所估计的波束成形向量的所确定的时间相关性和频率相关性而将所述当前跳变信道和所述一或多个相邻信道分组到同一仓中的指令；
用于确定所述同一仓中的一或多个波束成形权重以用于所述当前跳变信道的指令；和
用于使用所述一或多个波束成形权重提供用于发射的发射信号的指令。
19.根据权利要求18所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中所述指令另外包括：
用于基于仓宽度参数将不重叠信道的分配划分成多个仓的指令，
其中分组到所述同一仓中的信道的数目是通过所述仓宽度参数而确定的。
20.根据权利要求19所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中所述不重叠信道的分配中的相连信道分组到所述多个仓中的相应仓中。
21.根据权利要求19所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中所述不重叠信道的分配的相连信道以所述仓宽度参数确定的间隔进行分组。
22.根据权利要求18所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中所述指令另外包括：
使用分组于同一仓中的信道的所述波束成形向量的相同估计值的指令。
23.一种装置，其包括：
处理电路，其经配置以：
确定从当前跳变信道和一或多个相邻信道上的前一发射估计的波束成形向量的时间相关性和频率相关性；
基于所估计的波束成形向量的所确定的时间相关性和频率相关性而将所述当前跳变信道和所述一或多个相邻信道分组到同一仓中；
确定所述同一仓中的一或多个波束成形权重以用于所述当前跳变信道；和
使用所述一或多个波束成形权重提供用于发射的发射信号。
24.根据权利要求23所述的装置，其中所述处理电路进一步经配置以针对第一类型的分仓架构，将相连信道分组到多个仓中，其中所述多个仓中的每一个不包括共同信道。
25.根据权利要求23所述的装置，其中所述处理电路进一步经配置以针对第二类型的分仓架构，将相连信道分组到多个仓中，其中所述多个仓中的每一仓是在局部围绕所述相连信道中的相应信道指定的中心而形成。
26.根据权利要求23所述的装置，其中分组于同一仓中的信道使用相同相位估计值进行发射波束成形。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106603137A (zh) * 2015-10-19 2017-04-26 中兴通讯股份有限公司 天线合并的方法及装置
WO2018049113A1 (en) * 2016-09-08 2018-03-15 Interdigital Patent Holdings, Inc. Multiple channel transmission in mmw wlan systems

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060015649A (ko) * 2003-06-17 2006-02-17 코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. 비인가 주파수 대역에서의 무선 리소스 사용 조정 시스템및 그 방법과 무선 장치
US8363577B2 (en) * 2005-05-13 2013-01-29 Qualcomm Incorporated Low complexity beamforming for multiple antenna systems
CA2547650A1 (en) * 2006-04-04 2007-10-04 Tenxc Wireless Inc. Method and apparatus for adaptive beamforming in an antenna array system for wireless communications

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106603137A (zh) * 2015-10-19 2017-04-26 中兴通讯股份有限公司 天线合并的方法及装置
WO2018049113A1 (en) * 2016-09-08 2018-03-15 Interdigital Patent Holdings, Inc. Multiple channel transmission in mmw wlan systems

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