CN112204892A - 毫米波(mmwave)系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本文公开了一种移动通信设备，所述移动通信设备被配置为消除所接收的毫米波频带信号内的干扰。所述设备包括接收器电路，所述接收器电路被配置为接收毫米波频带信号，在第一放大器处调整提供给所述毫米波频带信号的增益，在由所述第一放大器调整增益之后消除所述毫米波频带信号中的干扰，并且在干扰被消除之后，在第二放大器处调整提供给所述毫米波频带信号的增益。

Description

毫米波(MMWAVE)系统和方法
技术领域
本文档一般地(但不限于)涉及毫米波(mmWave)系统和方法。更具体地讲，本文档涉及mmWave接收器和防止mmWave系统内信号干扰的方法。
背景技术
通信设备可与其他设备交换各种信号，诸如数据信号、控制信号或其他信号。通常，射频前端(RFFE)接收这些信号以进行处理。随着越来越多的通信设备被投入使用，数据通信继续增加，从而产生可为旨在用于特定通信设备的任何给定信号带来干扰或噪声的许多不期望的信号。定向干扰以及视线障碍也继续为提供清晰的信号路径带来挑战和不希望的信号阻塞或丢失。
随着技术诸如自主驾驶车辆和无人机技术的进步，为了避免不期望的碰撞，促进更有效的通信效率等，来自相机、传感器、雷达、激光雷达等的原始数据交换继续增加。这仅强调对具有较高数据速率、较好可靠性和低延迟的通信设备的需要。
附图说明
在未必按比例绘制的附图中，类似的数字可描述不同视图中相似的部件。具有不同字母后缀的类似数字可表示类似部件的不同实例。附图以举例的方式而不是限制的方式大体示出本文档中所述的各个方面。
图1示出了根据一些方面的示例性用户设备。
图1A示出了根据一些方面的可与图1的设备结合使用的mmWave系统。
图2A示出了根据一些方面的示例性毫米波通信电路。
图2B示出了根据一些方面的图2A所示的示例性发射电路的各方面。
图2C示出了根据一些方面的图2A所示的示例性发射电路的各方面。
图2D示出了根据一些方面的图2A所示的示例性射频电路的各方面。
图2E示出了根据一些方面的图2A中的示例性接收电路的各方面。
图3示出了根据一些方面的图2A中的示例性可用射频(RF)电路。
图4示出了根据一些方面的示例性接收器电路。
图5示出了根据一些方面的示例性接收器电路。
图6示出了根据一些方面的示例性接收器电路。
图7示出了根据一些方面的接收器操作的示例性流程框图。
图8示出了根据一些方面的接收器操作的示例性流程框图。
图9示出了根据一些方面的示例性接收器电路。
图10示出了根据一些方面的示例性增益控制器电路。
图11示出了根据一些方面的示例性增益控制器电路。
图12示出了根据一些方面的增益算法的示例性流程框图。
图13示出了根据一些方面的mmWave系统。
图14示出了根据一些方面的通信系统的示意性框图。
图15示出了根据一些方面的算法的示意性框流程图。
图16示出了根据一些方面的机器的框图。
具体实施方式
大频谱的mmWave频带可用于通信设备的高数据速率通信。此类系统提供增加的位置准确性、固有的物理层安全性和扩展的覆盖。干扰和阻塞的减轻增强了这些通信设备以提供增强的可靠性。
图1示出了根据一些方面的在一些方面可使用所公开的mmWave系统和接收器的示例性用户设备。在一些方面，用户设备100在一些方面可为移动设备并且包括应用处理器105、基带处理器110(也称为基带子系统)、无线电前端模块(RFEM)115、存储器120、连接子系统125、近场通信(NFC)控制器130、音频驱动器135、相机驱动器140、触摸屏145、显示驱动器150、传感器155、可移除存储器160、电源管理集成电路(PMIC)165和智能电池170。
在一些方面，应用处理器105可包括例如一个或多个中央处理单元(CPU)和以下中的一者或多者：高速缓存存储器、低压差稳压器(LDO)、中断控制器、串行接口诸如SPI、I2C或通用可编程串行接口子系统、实时时钟(RTC)、包括间隔计时器和看门狗计时器的计时器-计数器、通用IO、存储卡控制器诸如SD/MMC或类似产品、USB接口、MIPI接口和/或联合测试访问组(JTAG)测试访问端口。
在一些方面，基带处理器110可被实现为例如焊入式衬底，其包括一个或多个集成电路、焊接到主电路板的单个封装集成电路和/或包括两个或更多个集成电路的多芯片模块。
mmWave技术的应用可包括例如WiGig和未来5G，但mmWave技术可适用于多种电信系统。mmWave技术对于近程电信系统尤其有吸引力。WiGig设备在未许可的60GHz频带中工作，而预期5G mmWave最初在许可的28GHz和39GHz频带中工作。图1A中示出了mmWave系统中的示例性基带子系统110和RFEM 115的框图。
图1A示出了根据本公开的一些方面的可与图1的设备100结合使用的mmWave系统100A。系统100A包括两个部件：基带子系统110和一个或多个无线电前端模块(RFEM)115。RFEM 115可通过单个同轴电缆190连接到基带子系统110，该同轴电缆供应调制的中频(IF)信号、DC电源信号、时钟信号和控制信号。
基带子系统110未整体示出，但图1A示出了模拟前端的具体实施。这包括：具有用于将基带信号频率上变频为中频(IF)(在当前具体实施中为约10GHz)的上变频器173的发射器(TX)部分191A，具有用于从IF下变频为基带的下变频器175的接收器(RX)部分191B，包括用于将发射和接收信号多路复用/解复用到单电缆190上的组合器的控制和多路复用电路177。此外，电源三通电路192(其包括分立部件)包括在基带电路板上以为RFEM 115提供DC电源。在一些方面，TX部分和RX部分的组合可被称为收发器，一个或多个天线或本文所述类型的天线阵列可耦接到该收发器。
RFEM 115可以是小型电路板，其包括多个印刷天线和包含多个无线电链路的一个或多个RF设备，包括到毫米波频率的上变频/下变频174、功率组合器/分配器176、可编程相移178和功率放大器(PA)180、低噪声放大器(LNA)182以及控制和时钟电路184A和功率管理电路184B。这种布置可不同于Wi-Fi或蜂窝具体实施，Wi-Fi或蜂窝具体实施通常具有集成到单个单元中的所有RF和基带功能，并且仅天线可经由同轴电缆远程连接到集成RF和基带单元。
这种架构差异可由同轴电缆在毫米波频率下的非常大的功率损耗驱动。这些功率损耗可降低天线处的发射功率并降低接收灵敏度。为了避免该问题，在一些方面，PA 180和LNA 182可以利用集成天线移动到RFEM 115。此外，RFEM 115可包括上变频/下变频174，使得同轴线缆190上的IF信号可处于较低频率。mmWave 5G装置、技术和特征的附加系统上下文在下文讨论。
图2A示出了根据一些方面的可使用所公开的接收器电路的根据一些方面的示例性mmWave通信电路；图2B和图2C示出了根据一些方面的图2A所示的发射电路的各方面；图2D示出了根据一些方面的图2A所示的射频电路的各方面；图2E示出了根据可使用所公开的接收器电路的一些方面的图2A中的接收电路的各方面。图2A所示的毫米波通信电路200可另选地根据功能分组。图2A中所示的部件在本文中出于例示性目的示出，并且可包括图2A中未示出的其他部件。
毫米波通信电路200可包括协议处理电路205(或处理器)或用于处理的其他装置。除其他以外，协议处理电路205可实现介质访问控制(MAC)、无线电链路控制(RLC)、分组数据汇聚协议(PDCP)、无线电资源控制(RRC)和非接入层(NAS)功能中的一者或多者。协议处理电路205可包括用于执行指令的一个或多个处理内核以及用于存储程序和数据信息的一个或多个存储器结构。
毫米波通信电路200还可包括数字基带电路210。数字基带电路210可实现物理层(PHY)功能，这些功能可包括以下中的一者或多者：混合自动重传请求(HARQ)功能；加扰和/或解扰；编码和/或解码；层映射和/或解映射；调制符号映射；接收符号和/或位度量确定；多天线端口预编码和/或解码，该多天线端口预编码和/或解码可包括空时、空频或空间编码中的一者或多者；参考信号生成和/或检测；前导序列生成和/或解码；同步序列生成和/或检测；控制信道信号盲解码以及其他相关功能。
毫米波通信电路200还可包括发射电路215、接收电路220和/或天线阵列电路230。毫米波通信电路200还可包括RF电路225。在一些方面，RF电路225可包括用于发射和/或接收的一个或多个并行RF链路。RF链路中的每个可以连接到天线阵列电路230的一个或多个天线。
在一些方面，协议处理电路205可包括控制电路的一个或多个实例。控制电路可为数字基带电路210、发射电路215、接收电路220和/或RF电路225中的一者或多者提供控制功能。
图2B和图2C示出了根据一些方面的图2A所示的发射电路的各方面。图2B所示的发射电路215可包括数模转换器(DAC)240、模拟基带电路245、上变频电路250和/或滤波和放大电路255中的一者或多者。DAC 240可将数字信号转换成模拟信号。模拟基带电路245可执行如下所述的多种功能。上变频电路250可将来自模拟基带电路245的基带信号上变频为RF频率(例如，mmWave频率)。滤波和放大电路255可对模拟信号进行滤波和放大。可在协议处理电路205与DAC 240、模拟基带电路245、上变频电路250和/或滤波和放大电路255中的一者或多者之间提供控制信号。
图2C所示的发射电路215可包括数字发射电路265和RF电路270。在一些方面，可将来自滤波和放大电路255的信号提供给数字发射电路265。如上所述，可在协议处理电路205与数字发射电路265和RF电路270中的一者或多者之间提供控制信号。
图2D示出了根据一些方面的图2A所示的射频电路的各方面。射频电路225可包括无线电链路电路272的一个或多个实例，其在一些方面可包括一个或多个滤波器、功率放大器、低噪声放大器、可编程移相器和电源。
在一些方面，射频电路225还可包括功率组合和分配电路274。在一些方面，功率组合和分配电路274可双向工作，使得相同的物理电路可被配置为当设备正在发射时作为功率分配器工作，并且当设备正在接收时作为功率组合器工作。在一些方面，功率组合和分配电路274可包括一个或多个完全或部分独立的电路以在设备正在发射时执行功率分配，并且在设备正在接收时执行功率组合。在一些方面，功率组合和分配电路274可包括无源电路，该无源电路包括布置成树型的一个或多个双向功率分配器/组合器。在一些方面，功率组合和分配电路274可包括含有放大器电路的有源电路。
在一些方面，射频电路225可连接到图2A中的发射电路215和接收电路220。射频电路225可经由一个或多个无线电链路接口276和/或组合无线电链路接口278连接到发射电路215和接收电路220。在一些方面，一个或多个无线电链路接口276可为一个或多个接收或发射信号提供一个或多个接口，每个接口与单个天线结构相关联。在一些方面，组合无线电链路接口278可为一个或多个接收信号或发射信号提供单个接口，每个接口与一组天线结构相关联。
图2E示出了根据一些方面的图2A中的接收电路的各方面。接收电路220可包括并行接收电路282中的一者或多者和/或组合接收电路284中的一者或多者。在一些方面，一个或多个并行接收电路282和一个或多个组合接收电路284可包括一个或多个中频(IF)下变频电路286、IF处理电路288、基带下变频电路290、基带处理电路292和模数转换器(ADC)电路294。如本文所用，术语“中频”是指载波频率(或频率信号)如在发射、接收和/或信号处理的中间步骤中那样移位到的频率。IF下变频电路286可将所接收的RF信号转换为IF。IF处理电路288可例如经由滤波和放大来处理IF信号。基带下变频电路290可将来自IF处理电路288的信号转换为基带。基带处理电路292可例如经由滤波和放大来处理基带信号。ADC电路294可将经处理的模拟基带信号转换为数字信号。
图3示出了根据一些方面的图2A中的示例性RF电路。在一个方面，图2A中的RF电路225(在图3中使用参考标号325示出)可包括IF接口电路305、滤波电路310、上变频和下变频电路315、合成器电路320、滤波和放大电路324、功率组合和分配电路330以及无线电链路电路335中的一者或多者。
图4至图6示出了根据一些方面的mmWave接收器400。该接收器400包括射频前端405、ΔΣ模数转换器(ΔΣADC)410、第一增益控制器415、第二增益控制器420、干扰估计器电路425、滤波器电路427和输入/输出(I/O)接口430。
在一个示例中，RFFE 405为多天线射频前端。每个天线接收模拟信号并将这些模拟信号提供到并行信道435中。
在一个示例中，ΔΣADC 410在每个信道435中。如图5至图6所示，ADC 410各自包括第一放大器440、组合电路445、低通滤波器450、数模转换器(DAC)455、第二放大器460(图6)、量化器电路465和抽取器电路470。
接收器400可被配置为根据由干扰估计器电路425进行的计算和确定而以两种单独的模式工作。在第一模式中，如图5所示，干扰估计器电路425确定采样的第一信号是否包括干扰。如果未检测到信号中的干扰，则不需要干扰消除，并且第二增益控制器420不在第二放大器460处调整信道中的增益。具体地讲，干扰滤波器427被设置为单位矩阵，该单位矩阵获得第i个量化器的输出并将其馈送到第i个DAC，其中I＝1,…,Nr。因此，接收器400在未经滤波的Δ-Σ工作状态下工作。
当干扰估计器模块425确定信号(诸如第一信号)包括干扰时，估计器使得接收器400在第二模式下工作，如图6所示。在第二模式下，因为检测到干扰，所以滤波器427工作以在第二增益控制器420改变由第二放大器460提供的增益时提供对干扰的消除。
图7示出了接收器开始第一模式的工作的流程框图，其中干扰估计器模块在接收器内工作以确定接收器的模式。在一个示例中，该接收器为图4至图6的接收器400。在第一模式中，第一输入信号700在被发送到I/O接口715之前从量化器705被发送到抽取器710。干扰估计器电路720对第一输入信号700进行采样，并且使用算法在操作725处估计信号的来波方向(DoA)。在示例中，算法可以是MUSIC、ESPRIT、压缩感测等以估计DoA。
在操作730处，估计器电路720找到或确定信号的主要路径。具体地讲，该算法使用天线元件之间的相关性来找到接收路径方向。因此，在一个示例中，到达角集合是θi∈Φ，波束形成向量
Figure BDA0002740848570000071
其中
Figure BDA0002740848570000072
是方向θi的波束形成向量，
Figure BDA0002740848570000073
是前导周期期间接收的信号。这样，θi的波束形成矢量可被设计成使得空值朝向其他到达角度Φ/θi形成，因为接收器是全数字的。在一个示例中，根据主要方向的功率动态地设置和定义阈值vt，并且具有高于该阈值的功率的主要路径被识别如下：
Φd＝{θi：pi≥vt，i＝1，...，|Φ|}
其中Φd是对应于主要接收路径的一组到达角度。
需要识别接收路径，因为如果此类路径是干扰，则干扰使低动态范围ADC饱和，从而对接收信号产生显著失真以及不期望的削波。此外，如果主要接收路径为所期望的信号，则移除较小信号干扰是不必要的，因为此类较小干扰在基带处被消除。因此，滤波和相关联的功率消耗是不期望的。
在操作735处，然后作出关于主要路径是否是干扰的决定。具体地讲，对于Φd中的每个主要路径，应用波束向量以获得波束形成的信号，如下所述：
Figure BDA0002740848570000081
具体地讲，波束形成向量cT(θj)拒绝从其他方向接收的信号。然后对波束成形的信号Zj进行时间和频率偏移估计。在提供频率和时间偏移校正之后，波束形成的信号Zj与前导码相关联以估计接收信号强度。如果所接收的信号强度低于pj，则θj被识别为干扰源的来波方向，因为来自方向θj的接收信号与前导码不相关联。否则，该信号是相关联的并因此被指定为所期望的信号。如下所示：
1interference＝{1，if|zj HTI|2≤pj-δ，θj∈Φd}
1interference＝{0，否则，θj∈Φd}
其中1interference是干扰的指示函数，并且d是考虑估计误差的设计选择。因此，如果主要路径不是干扰，并且在操作735处的决定为否，则接收器保持在模式1中。如果主要路径是干扰，并且在操作735处的决定为是，则在操作740处计算干扰滤波器。
具体地讲，在操作740处，如果主要路径是干扰，则计算滤波器。这样，如果在第一模式中检测到干扰源，则干扰估计器电路720随后将接收器切换至“转到模式2”以进行工作，如图8所示。因此，接收器从如图5所示的工作切换到如图6所示的工作。
图8示出了根据一些方面的在干扰正被消除的第二模式(例如，模式2)下工作的接收器的流程框图。在第二模式中，第一输入信号800在被发送到I/O接口815之前从量化器805被发送到抽取器810。在模式2中，对于Δ-ΣADC处的过采样比K，当存在干扰时，每第nK(n∈Z+)个样本包含干扰信号。因此，在820处，这些样本在发送到抽取器810之前被丢弃。在K中的样本被丢弃的情况下，在将数据递送到I/O接口815之前，抽取以因数K-1进行下采样。
在操作825处，在用增益控制器量化之前调整增益。在一个示例中，增益控制器是控制图6的第二放大器460的第二增益控制器420。具体地讲，在消除干扰之后，接收信号的功率电平减小。因此，必须在量化之前调整信号的功率。因此，增益控制器用于在消除干扰之后放大无干扰信号。具体地讲，提供增益以拟合量化器805的动态范围内的信号。这样，即使不被接收器消除，干扰也被最小化，同时仍然提供用于发射的稳健信号。
图9示出了根据一些方面的mmWave接收器900。在一个示例中，接收器900类似于图6的接收器，基于使用干扰估计器诸如干扰估计器模块425的接收器的第二操作模式来工作。另选地，在另一个示例中，不使用干扰估计器。mmWave接收器900包括射频前端905、ΔΣ模数转换器(ΔΣADC)910、第一增益控制器915、第二增益控制器920、滤波器925和基带处理器930。
在一个示例中，RFFE 905为多天线射频前端。每个天线接收模拟信号并将这些模拟信号提供到并行信道935中。
在一个示例中，ΔΣADC 910在每个信道中。ADC 910各自包括第一放大器940、组合电路945、低通滤波器950、DAC 955、第二放大器960、量化器电路965和抽取器电路970。
第一放大器940从RFFE 905的天线接收模拟信号，并且在将信号发送到组合模块945之前向该信号提供增益。在一个示例中，组合模块945将放大的接收信号与滤波后的信号组合，该滤波后的信号由数模转换器955从数字信号转换为模拟信号。在需要消除干扰的示例中，提供该滤波后的信号以减少和/或消除来自放大的信号的此类干扰。然后在低通滤波器950处接收信号以将带外量化噪声整形，并且将信号发送到第二放大器960，其中再次发生信号放大。然后量化器电路965对信号进行量化，进行抽取以对信号进行下采样，并最终提供给基带处理器930。
第一增益控制器AGC 1 915在抽取之后接收信号的样本，并且基于第一信号来确定第一放大器940针对第二信号的调整或变化。这样，第一增益控制器AGC 1 915基于初始信号来控制由第一放大器940提供的增益。
在该示例中，第二增益控制器AGC 2 920和滤波器925在信号被量化之后以及在抽取之前对信号进行采样。具体地讲，在该示例中，第二增益控制器920包括具有估计干扰来波方向的算法的检测器，设计用于向组合模块945提供输入的反馈滤波器，并且基于模数转换器的干扰来波方向计算第二放大器960的增益。
图10示出了示例性增益控制器1000，在一个示例中，该增益控制器是图9所示的第一增益控制器915。增益控制器1000包括检测器1005、接收参考信号的组合电路1010和检测器1005的增益电路1015。
增益控制器1000对ΔΣADC 1020的信号进行采样。在一个示例中，当对饱和信号进行采样时，增益控制器使用估计饱和输入信号的算法。具体地讲，当接收到饱和信号时，估计算法提供：
Figure BDA0002740848570000101
利用以下一对一函数f(.)，以如下方式估计接收信号：
Figure BDA0002740848570000102
控制器1000使用查找表(LUT)来模拟函数f(.)以确定在这种饱和期间对接收信号的估计。LUT被设计用于根据多个饱和样本来估计接收信号电平。当考虑样本时，由于mmWave信道是相关联的并且在整个天线上呈现类似的功率电平，因此将RFFE(诸如RFFE905)的所有天线的样本一起使用。
然后在第一放大器(诸如图9的第一放大器940)上相应地调整增益。将RFFE的所有天线的输出一起考虑用于多输入接收器，使得将相同的增益α应用于每个射频(RF)链路或信道。除了功率接收器设计的较低复杂性之外，每个天线使用相同的增益还提供了对于不同信道具有相同噪声功率的优点。对于后续信号，检测器1005的算法用于另外的类似调整。此类算法可包括包络、功率检测器等。这样，通过使用查找表提供初始估计，然后通过检测器算法进行后续调整。
图11示出了图9所示的mmWave接收器900内的架构和伴随的示例性增益控制器1100。第一增益控制器915和第一放大器940已被排除以仅示出增益控制器1100架构。在一些方面，增益控制器1100是第二增益控制器920。增益控制器1100包括检测器1105、接收参考信号的组合电路1110和检测器1105的增益电路1115。在一个示例中，增益电路1115提供算法以确定信号的过采样。具体地讲，增益模块确定样本是否满足mod(n,OSR)≠1，其中n是量化器Q(.)的输出处的采样指数，并且OSR表示ΔΣADC的过采样比。将RFFE的所有天线的输出一起考虑用于多输入接收器，使得将相同的增益g应用于每个RF链路或信道。在找到最佳增益gopt之后，根据采样指数如下改变增益g：
g＝1,mod(n,OSR)＝1；g＝gopt,mod(n,OSR)≠1
图12示出了在一个示例中由图11的增益控制器1100的增益模块1115使用的示例性算法1200的流程图。在另一个示例中，算法1200由图9的接收器900的第二增益控制器920使用，并且使用从第一增益控制器915收集的数据。在操作1205处，算法1200设置g＝1并且在第一增益控制器处计算增益α。在操作1210处，估计输入信号的干扰方向。在操作1215处，反馈滤波器被设计为ΔΣADC。在操作1220处，计算第二增益控制器的增益gopt。在1225处，g被设置为：
g＝1,mod(n,OSR)＝1；g＝gopt,mod(n,OSR)≠1
在一个示例中，1215的反馈滤波器是基于定向阻挡块干扰的来波方向(DoA)估计来设计的。在调整第一增益控制器以改变增益α之后，接收器接收K个符号的已知前导码。K个符号的此类已知前导码可包括来自发射器的Golay序列、Zadoff-Chu(LTE)序列等。接收器对此类接收信号进行采样和量化，该接收信号表示如下：
Yq＝QADC(hxxT+hiiT+n)
其中
Figure BDA0002740848570000121
是ADC的输出，
Figure BDA0002740848570000122
是来自相关联的发射器的信道向量，
Figure BDA0002740848570000123
是干扰信道向量，
Figure BDA0002740848570000124
是已知的前导向量，
Figure BDA0002740848570000125
是干扰向量，
Figure BDA0002740848570000126
是噪声矩阵，并且QADC(.)表示ΔΣADC操作。
使用矩阵Zq估计干涉方向。在一个示例中，使用MUSIC、Esprit、压缩感测等中的一者来估计干扰方向。一旦干扰源的方向已知，该算法就提供用于消除干扰的滤波器。这样，滤波器设计仅需要干扰源的来波方向。
在比较中，使用图10的第一增益控制器和图11的执行如图12所提供的算法的第二增益控制器的图9的接收器900基于频带误差比(BER)对信噪比(SNR)与其他接收机进行比较。提供接收器处的Nγ＝8个天线，并且假定信号与干扰比(SIR)等于-30dB，并且干扰的来波方向(DoA)为110度。
当使用具有四(4)位量化器的图9的接收器900时，与7位ADC数字频带滤波器和无穷大位ADC数字频带滤波器相比，BER保持类似；并且低于4位ADC数字频带滤波器和8位ADC模拟频带滤波器。具体地讲，当在不使用具有干扰消除的第一增益控制器和第二增益控制器的情况下使用类似的ΔΣADC接收器时，ADC的分辨率将必须增加，从而需要更多的功率。同时，与模拟波束形成相比，此类系统受到阵列图案或码本以及旁瓣电平的限制。当基于码本的离散傅里叶变换(DFT)与此类系统结合使用时，可在最高旁瓣处提供有限的干扰抑制，这通常不足以消除干扰。
图13示出了用于抑制路径阻塞的另一个示例性mmWave通信系统1300。通信系统1300包括在包括障碍物1325的环境1320内的通信设备1305、第一传感器1310和第二传感器1315。在该示例中，环境1320被示出为道路，障碍物1325被示出为车辆，并且具体地为卡车。另外，在其他示例中，环境可以是诸如无人机横贯的公园的位置，障碍物可以是树木或建筑物。
每个传感器1310、1315被认为是远程或带外系统，其仅在通信设备1305在环境1320内时与通信设备1305临时耦接或通信。在一个示例中，每个传感器1310、1315可以是激光雷达、雷达、声纳等，以向通信设备1305提供数据和信息。传感器1310、1315中的每一者与通信设备1305通信，并且任选地彼此通信以共享与环境1320相关的信息和数据。这包括与障碍物1325相关的信息，诸如位置、速度、尺寸等。
图14示出了通信系统1400的示意性框图，在一个示例中，该通信系统是图13的通信系统1300。系统1400包括相机系统1405、激光雷达和声纳系统1410、雷达系统1415和通信设备1420，该通信设备包括阻塞预测和信道建模引擎1425、波束形成和自学习引擎1430和波束形成天线1435。
相机系统1405可以是包括数字、红外、3D等的任何类型。相机系统1405可以耦接到车辆、街道指示牌、道路标记、建筑物等或与车辆、街道指示牌、道路标记、建筑物等相关。类似地，激光雷达和声纳系统1410和雷达系统1415可以耦接到车辆、街道指示牌、道路标记、建筑物等或与车辆、街道指示牌、道路标记、建筑物等相关。虽然被描述为激光雷达和声纳系统，但在一个示例中，提供了独立的激光雷达系统和声纳系统。在另一个示例中，仅提供相机系统1405、激光雷达系统或声纳系统1410。这些带外系统中的每个提供关于给定环境的数据或信息，诸如潜在障碍物的图像、距系统的距离、射频属性等。
信道建模引擎1425从不同的系统1405、1410、1415接收关于潜在障碍物(诸如，视线障碍物或待发射波束的物理信道内的反射对象)的输入。这包括与潜在路径的射频(RF)环境相关的信息和数据，在一个实施方案中，这些信息和数据包括来自通信设备的带内信息。
信道建模引擎1425将这些输入与光线跟踪模型一起使用，以便跟踪通信设备1420的所有波束的路径，以预测所有波束在给定时间点的传播特性。信道建模引擎1425还结合预测算法，该预测算法跟踪物理信道中的障碍物，外推轨迹并预测链路的障碍物。然后将来自该预测算法的结果结合到由信道建模引擎1425生成的传播模型中。
在光线跟踪器中，光线沿着物理上可实现的路径被跟踪，直到光线拦截对象。光线特性还包括RF参数，如偏振态、相位、位置、方向等。光线跟踪器还使用包括毫米波频域的镜面反射和漫反射两者的物理光学套件。具体地讲，由于仅追踪有限数量的波束，因此需要追踪产生此类光线的最小时间要求。
波束形成引擎1430接收来自由信道建模引擎1425生成的波束传播模型的输入并确定最佳波束。基于发射期间的最小中断概率以及链路稳健性的最大增加来确定最佳波束。因此，波束形成引擎1430使用传播模型执行虚拟波束形成并比较所生成的潜在波束。然后，波束形成引擎1430基于针对该时间点生成的潜在波束来选择最佳波束。这导致基于与环境相关的传感器或系统信息来调整波束以考虑环境内的障碍物。
图15示出了由示例性信道建模引擎和波束形成引擎使用的技术1500的示意性流程框图。在一些方面，信道建模引擎是图14的信道建模引擎1425，而波束形成引擎是图14的波束形成引擎1430。
在操作1505处，通信设备从带外传感器1510接收包含数据和信息的信号并进行处理。此类带外传感器包括但不限于相机系统、激光雷达系统、声纳系统、雷达系统等。一旦被处理，在操作1515处，接收经处理的障碍物和场景信息和数据以及来自天线1518的带内链路或波束信息，并且相应地确定障碍物跟踪和阻塞预测。在操作1520处，光线跟踪引擎接收预测的障碍物和/或阻塞以及与潜在障碍物和阻塞相关的附加传感器信息。此外，从波束形成引擎提供与先前形成的波束相关的反馈。根据所有这些信息和数据，光线跟踪引擎提供所形成的不同波束的潜在路径的波束传播模型。
在操作1525处，波束形成引擎从光线跟踪引擎接收波束传播模型以及来自天线1518的带内链路质量数据度量。在操作1530处，通信设备将其输出调整为由通信设备为天线1518提供的最佳波束对。
通过使用所述系统，包括系统1400和方法，链路自身的性能不受影响，同时消除了提供波束搜索过程的需要，从而消除了与波束搜索过程相关联的不准确性和功率损失。相反，在视线部署中，当影响波束稳健性的主要因素是动态反射器和阻塞时，以及/或者当带外传感器/系统接收到显著冗余信息时，提供了信号中断和损耗的显著减轻，同时使用最少的额外处理能力。
图16示出了示例性机器1600的框图，在该机器上可以执行本文所讨论的任何一种或多种技术(例如，方法)。机器(例如，计算机系统)1600可包括硬件处理器1602(例如，中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、硬件处理器内核或它们的任何组合)、主存储器1604和静态存储器1606、海量存储装置1607，其中一些或全部可经由互连链路(例如，总线)1608彼此通信。机器1600还可包括显示单元1610、数字字母混合输入设备1612(例如，键盘)和用户界面(UI)导航设备1614(例如，鼠标)。在一个方面，显示单元1610、输入设备1612和UI导航设备1614可为触摸屏显示器。机器1600可另外包括存储设备(例如，驱动器单元)1616、信号生成设备1618(例如，扬声器)、网络接口设备1620以及一个或多个传感器1621，诸如全球定位系统(GPS)传感器、罗盘、加速度计或其他传感器。机器1600可包括输出控制器1628，诸如串行(例如，通用串行总线(USB))连接、并行连接或其他有线或无线(例如，红外(IR)、近场通信(NFC)等)连接，以与一个或多个外围设备(例如，打印机、读卡器等)通信或控制该一个或多个外围设备。
存储设备1616可包括机器可读介质1622，在该介质上存储由本文所述的技术或功能中的任何一者或多者所体现或利用的一组或多组数据结构或指令1624(例如，软件)。在机器1600执行指令1624期间，这些指令还可全部或至少部分地驻留在主存储器1604内、静态存储器1606内或硬件处理器1602内。在一个方面，硬件处理器1602、主存储器1604、静态存储器1606或存储设备1616中的一者或任何组合可构成机器可读介质。在一些方面，机器可读介质可为或可包括非暂态计算机可读存储介质。在一些方面，机器可读介质可为或可包括计算机可读存储介质。
虽然机器可读介质1622被示出为单个介质，但术语“机器可读介质”可包括被配置为存储一个或多个指令1624的单个介质或多个介质(例如，集中或分布式数据库，和/或相关联的高速缓存和服务器)。术语“机器可读介质”可包括能够存储、编码或承载指令以供机器1600执行，并且使得机器1600执行本公开的任何一种或多种技术，或者能够存储、编码或承载由此类指令使用或与此类指令相关联的数据结构的任何介质。非限制性机器可读介质示例可包括固态存储器，以及光学和磁性介质。机器可读介质的具体示例可包括：非易失性存储器，诸如半导体存储器设备(例如，电可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM))和闪存存储器设备；磁盘，诸如内部硬盘和可移动磁盘；磁光盘；随机存取存储器(RAM)；以及CD-ROM和DVD-ROM盘。在一些方面，机器可读介质可包括非暂态机器可读介质。在一些方面，机器可读介质可包括不是暂态传播信号的机器可读介质。
指令1624还可使用传输介质经由网络接口设备1620在通信网络1626中传输或接收，该传输或接收使用多个传输协议(例如，帧中继、互联网协议(IP)、传输控制协议(TCP)、用户数据报协议(UDP)、超文本传输协议(HTTP)等)中的任一者进行。示例性通信网络可包括局域网(LAN)、广域网(WAN)、分组数据网络(例如，互联网)、移动电话网络(例如，蜂窝网络)、普通传统电话服务(POTS)网络和无线数据网络(例如，被称为Wi-Fi.RTM.的电气和电子工程师学会(IEEE)802.11标准族、被称为WiMax.RTM.的IEEE 802.16标准族)、IEEE802.15.4标准族、长期演进(LTE)标准族、通用移动电信系统(UMTS)标准族、对等(P2P)网络等等。在一个方面，网络接口设备1620可包括一个或多个物理插孔(例如，以太网、同轴电缆或电话插孔)或者一个或多个天线以连接到通信网络1626。在一个方面，网络接口设备1620可包括多个天线以使用单输入多输出(SIMO)、多输入多输出(MIMO)或多输入单输出(MISO)技术中的至少一者进行无线通信。在一些方面，网络接口设备1620可使用多用户MIMO技术进行无线通信。术语“传输介质”应被视为包括能够存储、编码或承载供机器1600执行的指令的任何无形介质，并且包括数字或模拟通信信号或其他用以促进此类软件的通信的无形介质。
各种注释和方面
实施例1是一种移动通信设备，所述移动通信设备被配置为消除所接收的毫米波频带信号内的干扰，所述设备包括：接收器电路，所述接收器电路被配置为：接收毫米波频带信号；在第一放大器处调整提供给所述毫米波频带信号的增益；在由所述第一放大器调整增益之后消除所述毫米波频带信号中的干扰；在干扰被消除之后，在第二放大器处调整提供给所述毫米波频带信号的增益。
在实施例2中，根据实施例1所述的主题任选地包括：所述接收器电路，所述接收器电路被进一步配置为：确定所述毫米波频带信号的干扰。
在实施例3中，根据实施例2所述的主题任选地包括：其中为了确定所述毫米波频带信号的干扰，所述接收器电路被进一步配置为：估计所述毫米波频带信号的来波方向；基于所述来波方向来确定所述毫米波频带信号的主要路径；基于所确定的主要路径来确定所述毫米波频带信号是否包括干扰。
在实施例4中，根据实施例1至3中任一项或多项所述的主题任选地包括：其中所述接收器电路包括：第一增益控制系统，所述第一增益控制系统包括耦接到所述第一放大器以用于对所述毫米波频带信号进行采样的检测器；以及第二增益控制系统，所述第二增益控制系统包括耦接到所述第二放大器以用于对所述毫米波频带信号进行采样的检测器。
在实施例5中，根据实施例4所述的主题任选地包括：其中所述第一增益控制系统被配置为：基于毫米波频带信号样本来估计所述毫米波频带信号的功率。
在实施例6中，根据实施例5所述的主题任选地包括：其中所述第一增益控制系统被进一步配置为：接收多个饱和毫米波频带信号样本；以及基于所述多个饱和毫米波频带信号样本来估计所述毫米波频带信号的功率电平。
在实施例7中，根据实施例6所述的主题任选地包括：其中所述第一增益控制系统被进一步配置为：通过使用查找表来估计所述毫米波频带信号的所述功率电平；基于所估计的功率电平来调整提供给所述毫米波频带信号的所述增益。
在实施例8中，根据实施例7所述的主题任选地包括：其中所述第一增益控制系统被配置为：基于与先前毫米波频带信号相关的反馈来调整提供给所述毫米波频带信号的所述增益。
在实施例9中，根据实施例4至8中任一项或多项所述的主题任选地包括：其中所述第二增益控制系统被配置为：基于采样的毫米波和信号来调整提供给所述毫米波频带信号的所述增益。
在实施例10中，根据实施例9所述的主题任选地包括：其中所述第二增益控制系统被配置为：基于采样索引来调整提供给所述毫米波频带信号的所述增益。
在实施例11中，根据实施例1至10中任一项或多项所述的主题任选地包括：所述接收器电路，所述接收器电路被进一步配置为：在用所述第一放大器调整所述增益之前，将所述毫米波频带信号转换为所述毫米波频带信号的数字表示。
实施例12是一种移动通信设备，所述移动通信设备被配置为消除所接收的毫米波频带信号内的干扰，所述设备包括：接收器电路，所述接收器电路被配置为：接收毫米波频带信号；确定所述毫米波频带信号是否包括干扰；在第一模式下工作以：在所述毫米波频带信号不包括干扰时，用第一放大器对所述毫米波频带信号提供增益调整；在第二模式下工作以：消除干扰；并且在所述毫米波频带信号包括干扰时，用所述第一放大器提供对所述毫米波频带的增益调整，并且用第二放大器提供对所述毫米波频带的增益调整。
在实施例13中，根据实施例12所述的主题任选地包括：其中为了确定所述毫米波频带信号的干扰，所述接收器电路被进一步配置为：估计所述毫米波频带信号的来波方向；基于所述来波方向来确定所述毫米波频带信号的主要路径。
在实施例14中，根据实施例13所述的主题任选地包括：其中所述接收器电路被进一步配置为：计算滤波器；以及从所述第一模式切换到所述第二模式。
在实施例15中，根据实施例12至14中任一项或多项所述的主题任选地包括：其中所述接收器电路包括：并联布置的多个模数转换器。
在实施例16中，根据实施例12至15中任一项或多项所述的主题任选地包括：其中所述接收器电路包括：低通滤波器，所述低通滤波器耦接到所述第一放大器和所述第二放大器以从所述第一放大器接收所述毫米波频带信号并将所述毫米波频带信号发射到所述第二放大器；量化器，所述量化器耦接到所述第二放大器以从所述第二放大器接收所述毫米波信号。
在实施例17中，根据实施例16所述的主题任选地包括：其中所述接收器电路还包括：抽取设备，所述抽取设备耦接到所述量化器以从所述量化器接收所述毫米波信号。
实施例18是一种移动通信设备，所述移动通信设备被配置为接收毫米波频带信号，所述设备包括：波束形成电路，所述波束形成电路被配置为：从远程传感器接收波束路径数据；基于所述波束路径数据来映射波束路径环境；基于所映射的波束路径环境来形成波束。
在实施例19中，根据实施例18所述的主题任选地包括：其中所述波束是第一波束，并且所述波束形成电路被进一步配置为：接收与所述第一波束相关的传播波束数据；基于所述传播波束数据更新所述波束路径环境；基于所更新的波束路径环境来形成第二波束。
在实施例20中，根据实施例19所述的主题任选地包括：其中所接收的传播波束数据包括带内特征。
在实施例21中，根据实施例19至20中任一项或多项所述的主题任选地包括：其中所述波束形成电路被进一步配置为：在接收到所述传播波束数据之前，基于建模参数来基于所映射的波束路径环境来预测传播波束数据；在接收到所述传播波束数据之后，基于所接收的传播波束数据来修改所述建模参数。
在实施例22中，根据实施例18至21中任一项或多项所述的主题任选地包括：其中所述远程传感器是激光雷达传感器、雷达传感器或声纳传感器中的一者。
在实施例23中，根据实施例18至22中任一项或多项所述的主题任选地包括：其中所述远程传感器耦接到车辆。
在实施例24中，根据实施例18至23中任一项或多项所述的主题任选地包括：耦接到所述波束形成电路的用于发送波束路径数据的相机。
在实施例25中，根据实施例18至24中任一项或多项所述的主题任选地包括：其中所述波束形成电路被进一步配置为：从远程相机接收波束路径数据。
这些非限制性方面中的每一者可独立存在，或者可与其他方面中的一者或多者组合成各种排列或组合。
以上具体实施方式包括对附图的参考，附图形成具体实施方式的一部分。附图以例示的方式示出了本发明可被实践的特定方面。这些方面在本文中也被称为“示例”。这样的示例可以包括除所示出或描述的那些之外的元件。然而，本发明人还设想到其中仅提供所示或所述的那些元件的示例。此外，本发明人还设想到使用示出或描述的那些元件的任何组合或排列(或其一个或多个方面)的示例，示出或描述的那些元件是关于本文示出或描述的特定示例(或其一个或多个方面)的，或是关于本文示出或描述的其他示例(或其一个或多个方面)的。
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本文所述的方法示例可以至少部分地由机器或计算机实现。一些示例可包括用指令编码的计算机可读介质或机器可读介质，这些指令可操作以将电子设备配置为执行如上述示例中所述的方法。此类方法的具体实施可包括代码，诸如微代码、汇编语言代码、高级语言代码等。此类代码可包括用于执行各种方法的计算机可读指令。代码可形成计算机程序产品的部分。此外，在一个示例中，代码可以有形地存储在一个或多个易失性、非暂态或非易失性有形计算机可读介质上，诸如在执行期间或在其他时间。这些有形计算机可读介质的示例可包括但不限于硬盘、可移动磁盘、可移动光盘(例如，光盘和数字视频磁盘)、磁带盒、存储卡或存储棒、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)等。
上面的描述意图是说明性的，而不是限制性的。例如上述示例(其一个或多个方面)可彼此组合使用。可使用其它方面，诸如由本领域的普通技术人员在查看以上描述后使用。提供了说明书摘要以符合37C.F.R.的第1.72(b)节要求，以允许读者快速确定技术公开的性质。提供该说明书摘要所依据的认识是该技术公开将不用于解释或限制权利要求的范围或含义。此外，在以上具体实施方式中，各种特性可划分为一组以简化本公开。这不应当解读为期望未作权利要求的公开的特性对于任何权利要求必不可少。而具有创造性的主题可以少于特定公开的方面的所有特性的形式存在。因此，以下权利要求书据此并入作为示例或方面的具体实施方式，其中每个权利要求作为单独方面独立存在，并且预期此类实施方案可以各种组合或排列与其他方面组合。应当参考所附权利要求以及命名此类权利要求的等同形式的完整范围来确定本发明的范围。

Claims (25)

1.一种移动通信设备，所述移动通信设备被配置为消除所接收的毫米波频带信号内的干扰，所述设备包括：
接收器电路，所述接收器电路被配置为：
接收毫米波频带信号；
在第一放大器处调整提供给所述毫米波频带信号的增益；
形成滤波器以在由所述第一放大器调整增益之后修改所述毫米波频带信号；以及
在所述滤波器修改所述毫米波频带信号之后，在第二放大器处调整提供给所述毫米波频带信号的增益。
2.根据权利要求1所述的设备，所述接收器电路被进一步配置为：
确定所述毫米波频带信号的干扰。
3.根据权利要求2所述的设备，其中为了确定所述毫米波频带信号的干扰，所述接收器电路被进一步配置为：
估计所述毫米波频带信号的来波方向；
基于所述来波方向来确定所述毫米波频带信号的主要路径；以及
基于所确定的主要路径来确定所述毫米波频带信号是否包括干扰。
4.根据权利要求1所述的设备，其中所述接收器电路包括：
第一增益控制系统，所述第一增益控制系统包括耦接到所述第一放大器以用于对所述毫米波频带信号进行采样的检测器；以及
第二增益控制系统，所述第二增益控制系统包括耦接到所述第二放大器以用于对所述毫米波频带信号进行采样的检测器。
5.根据权利要求4所述的设备，其中所述第一增益控制系统被配置为：
基于毫米波频带信号样本来估计所述毫米波频带信号的功率。
6.根据权利要求5所述的设备，其中所述第一增益控制系统被进一步配置为：
接收多个饱和毫米波频带信号样本；以及
基于所述多个饱和毫米波频带信号样本来估计所述毫米波频带信号的功率电平。
7.根据权利要求6所述的设备，其中所述第一增益控制系统被进一步配置为：
通过使用查找表来估计所述毫米波频带信号的所述功率电平；以及
基于所估计的功率电平来调整提供给所述毫米波频带信号的所述增益。
8.根据权利要求7所述的设备，其中所述第一增益控制系统被进一步配置为：
基于与先前毫米波频带信号相关的反馈来调整提供给所述毫米波频带信号的所述增益。
9.根据权利要求4所述的设备，其中所述第二增益控制系统被配置为：
基于采样的毫米波和信号来调整提供给所述毫米波频带信号的所述增益。
10.根据权利要求9所述的设备，其中所述第二增益控制系统被配置为：
基于采样索引来调整提供给所述毫米波频带信号的所述增益。
11.根据权利要求1所述的设备，所述接收器电路被进一步配置为：
在用所述第一放大器调整所述增益之前，将所述毫米波频带信号转换为所述毫米波频带信号的数字表示。
12.一种移动通信设备，所述移动通信设备被配置为消除所接收的毫米波频带信号内的干扰，所述设备包括：
接收器电路，所述接收器电路被配置为：
接收毫米波频带信号；
确定所述毫米波频带信号是否包括干扰；
在第一模式下工作以：在所述毫米波频带信号不包括干扰时，用第一放大器对所述毫米波频带信号提供增益调整；
在第二模式下工作以：
形成用于所述毫米波频带信号的滤波器；以及
用所述第一放大器对所述毫米波频带提供增益调整；以及
在所述毫米波频带信号包括干扰时，用第二放大器对所述毫米波频带提供增益调整。
13.根据权利要求12所述的设备，其中为了形成用于所述毫米波频带信号的所述滤波器，所述接收器电路被进一步配置为：
估计所述毫米波频带信号的来波方向；
基于所述来波方向来确定所述毫米波频带信号的主要路径。
14.根据权利要求13所述的设备，其中所述接收器电路被进一步配置为：
从所述第一模式切换到所述第二模式。
15.根据权利要求12所述的设备，其中所述接收器电路包括：
并联布置的多个ΔΣ模数转换器。
16.根据权利要求12所述的设备，其中所述接收器电路包括：
ΔΣ模数转换器，包括：
所述第一放大器和所述第二放大器；
低通滤波器，所述低通滤波器耦接到所述第一放大器和所述第二放大器以从所述第一放大器接收所述毫米波频带信号并将所述毫米波频带信号发射到所述第二放大器；以及
量化器，所述量化器耦接到所述第二放大器以从所述第二放大器接收所述毫米波信号。
17.根据权利要求16所述的设备，其中所述ΔΣ模数转换器还包括：
抽取器，所述抽取器耦接到所述量化器以从所述量化器接收所述毫米波信号。
18.一种移动通信设备，所述移动通信设备被配置为接收毫米波频带信号，所述设备包括：
波束形成电路，所述波束形成电路被配置为：
从远程传感器接收波束路径数据；
基于所述波束路径数据来映射波束路径环境；以及
基于所映射的波束路径环境来形成波束。
19.根据权利要求18所述的设备，其中所述波束是第一波束，并且所述波束形成电路被进一步配置为：
接收与所述第一波束相关的传播波束数据；
基于所述传播波束数据更新所述波束路径环境；以及
基于所更新的波束路径环境来形成第二波束。
20.根据权利要求19所述的设备，其中所接收的传播波束数据包括带内特征。
21.根据权利要求19所述的设备，其中所述波束形成电路被进一步配置为：
在接收到所述传播波束数据之前，基于建模参数来基于所映射的波束路径环境来预测传播波束数据；以及
在接收到所述传播波束数据之后，基于所接收的传播波束数据来修改所述建模参数。
22.根据权利要求18所述的设备，其中所述远程传感器是激光雷达传感器、雷达传感器或声纳传感器中的一者。
23.根据权利要求18所述的设备，其中所述远程传感器耦接到车辆。
24.根据权利要求18所述的设备，还包括：
相机，所述相机耦接到所述波束形成电路以用于发送波束路径数据。
25.根据权利要求18所述的装置，其中所述波束形成电路被进一步配置为：从远程相机接收波束路径数据。
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