CN112236955A - 可变mimo无线收发器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多输入多输出MIMO无线收发器，该MIMO无线收发器具有“N”个发射链和接收链以及带宽评估电路、链划分电路和可切换射频‘RF’滤波器组。该带宽评估电路评估WLAN和任何其余通信信道两者的利用，并且确定作为单个无线电部件同步操作该MIMO链还是作为多个无线电部件异步操作该MIMO链。链划分电路将用于异步操作的该MIMO链的子集划分为不同的无线电部件，或者将用于同步操作的所有MIMO链组合为单个无线电部件。该可切换RF滤波器组响应于将该链的子集划分成不同的无线电部件以将RF滤波器添加到该链的RF部分，从而将每个无线电部件彼此隔离，并且响应于将所有MIMO链组合成单个无线电部件以移除所有RF滤波器。

Description

可变MIMO无线收发器
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年4月3日提交的标题为“可变MIMO无线收发器(TRANSMUTABLEMIMO WIRELESS TRANSCEIVER)”的优先提交的待审美国非临时申请号16/374,589的权益，该申请要求作为于2018年5月31日提交的标题为“可变MIMO无线收发器(TRANSMUTABLEMIMO WIRELESS TRANSCEIVER)”的美国非临时申请号15/995,104的延续的权益和优先权。
背景技术
1.技术领域
本发明的技术领域总体涉及无线局域网，该无线局域网包括无线接入点(WAP)和无线站点，并且因此具体地涉及多输入多输出(MIMO)无线收发器。
2.相关描述
使用称为无线接入点(WAP)的设备建立家庭和办公室网络，也称为无线局域网(WLAN)。WAP可包括路由器。通过电缆或数字订户线路，WAP将WLAN上的所有无线站点彼此无线耦接并且无线耦接至互联网。无线站点包括：计算机、平板电脑、移动电话、打印机、电视、数字视频(DVD)播放器和诸如烟雾检测器、门锁等的物联网(IoT)客户端。大多数WAP实现IEEE 802.11标准，该标准是一种基于竞争的标准，用于在多个通信信道中选择的一个通信信道上处理共享无线通信介质的多个竞争站点之间的通信。每个通信信道的频率范围在实现的IEEE 802.11协议的对应协议中指定，例如“a”、“b”、“g”、“n”、“ac”、“ad”、“ax”。通信遵循轮毂和轮辐模型，其中在轮毂处具有WAP，并且轮辐对应于到每个“客户端”设备(也称为站点)的无线链路。
在为相关联的家庭网络选择了通信信道之后，对共享通信信道的访问依赖于被识别为冲突感知多路访问(CSMA)的多路访问方法。单个通信介质上的通信被识别为“单工”，这意味着从单个源节点到一个或多个目标节点一次一个通信流，而所有其余节点都能够“监听”主传输。CSMA提供了用于共享单个通信介质的分布式随机接入方法。站点竞争到WAP的通信链路，并且在这样做时通过仅在监测的能级指示介质可用时发起链路来避免彼此冲突。
随着采用IEEE 802.11n标准的多输入多输出(MIMO)通信，引入4x4 MIMO通信大大增强了2.4GHz或5GHz通信频带上的通信吞吐量容量。MIMO使用在WAP上的多个发射天线和接收天线(也称为MIMO天线阵列)与通信链路任一端的站点之间的多路径传播来倍增无线通信链路的容量。
从IEEE 802.1lac标准特别是其“Wave 2”开始，可使用WAP的所谓的多用户(MU)MIMO容量同时进行与超过一个目标节点的离散通信，该WAP具有多达8个支持8个通信流的天线，也称为8×8MIMO。将MU容量添加到标准以使WAP能够同时向多个站点发射下行链路通信，从而增加了可用于离散MIMO视频链路到无线HDTV、平板电脑和其他高吞吐量无线设备的时间。IEEE 802.11ad标准对60GHz频段的通信提供了编码支持。IEEE 802.11ax标准扩展的MU MIMO容量包括从两个或更多个站点到WAP的并发上行链路。
需要用于改善这些MIMO收发器的性能的方法。
发明内容
本发明提供了一种用于无线收发器的方法和装置，该无线收发器具有彼此耦接的多个部件以形成支持与至少一个无线局域网(WLAN)上的相关联站点无线通信的“N”个多输入多输出(MIMO)发射链和接收链。无线收发器还包括：带宽评估电路、链划分电路和可切换射频‘RF’滤波器组。该带宽评估电路评估该至少一个WLAN以及该至少一个WLAN未利用的任何其余通信信道两者的利用，并且基于该评估确定是作为单个无线电部件同步操作该MIMO链还是作为多个无线电部件异步操作该MIMO链。该链划分电路基于由该带宽评估电路的该确定，将用于异步操作的该MIMO链的子集划分为各自支持其自身的WLAN的不同的无线电部件，或者将用于同步操作的所有MIMO链组合为支持单个WLAN上通信的单个无线电部件。该可切换RF滤波器组响应于由该链划分电路将该链的子集划分成不同的无线电部件，以可切换地将RF滤波器添加到该发射链和接收链的RF部分，从而将每个无线电部件上的异步发射通信和接收通信彼此隔离，以及还响应于由该链划分电路将所有MIMO链组合成单个无线电部件，以从该发射链和接收链的该RF部分移除所有RF滤波器，从而允许其同步操作。
本公开可以以硬件、固件或软件来实现。
还要求保护相关联的方法和电路。
附图说明
通过以下结合附图的详细描述，本发明的这些和其他特征以及优势对本领域的技术人员将变得更加显而易见，其中：
图1A至图1C和图1D分别是根据本发明的实施方案的可变MIMO无线收发器的系统视图和代表性频带计划；
图2是图1A至图1C所示的可变MIMO无线收发器的详细硬件框图；并且
图3是与操作可变MIMO无线收发器相关联的过程的过程流程图。
具体实施方式
图1A至图1C和图1D分别是根据本发明的实施方案的代表性可变多输入多输出(MIMO)无线收发器的系统视图和代表性频带计划。图1A至图1C分别将无线收发器的3个不同变换示出为：一个4×4MIMO无线电部件；两个2×2MIMO无线电部件；以及三个无线电部件，即2×2MIMO无线电部件和两个1×1单输入单输出(SISO)无线电部件。
图1A是可变MIMO无线收发器的系统视图，该收发器作为单个4×4MIMO无线电部件同步操作所有4个链，而在发射链和接收链的RF部分(即，模拟前端的RF部分)中没有任何射频(RF)滤波器。换句话讲，包括耦接到天线140A-D的所有Tx/Rx链129A-D的单个4×4MIMO无线电部件分别向相关联的站点(未示出)提供WLAN 142。在本发明的该实施方案中，可变无线电部件在由IEEE 802.11ac标准禁止并且在图1D中示出的5GHz频带计划上操作，并且具体地在其一个或多个信道上，例如160MHz信道50，参考172。可变MIMO无线收发器包括：基带电路108、模拟前端(AFE)电路110、可切换RF滤波器组132和变换控制电路104。基带电路耦接到AFE电路，以在WLAN 142上的收发器及其相关联站点之间的所有4个MIMO链129A-D上提供发射和接收的下行链路通信和上行链路通信的数字处理。AFE在其4个发射链中的每个发射链上包括，四个上变频器112中的对应上变频器，每个上变频器耦接到四个放大器114中的对应放大器。AFE在其4个接收链中的每个接收链上包括，四个下变频器122中的对应下变频器，每个下变频器耦接到对应低噪声放大器(LNA)120。每个发射链和接收链的上变频器和下变频器经由开关结构126耦接到电压控制振荡器(VCO)组124。在4×4MIMO无线电变换中，所有发射链和接收链以及上/下变频器都耦接到单个VCO 124D，该VCO可调谐到图1D所示的5GHz频带计划内的一个或多个选择信道的中心频率。在图1A所示的MIMO无线收发器100的4×4MIMO变换中，每个发射链和接收链129A-D直接耦接到天线140A-D中相应一个。换句话讲，四个链129A-D中相应一个上的初级滤波器开关130A-D可切换地绕过RF滤波器组132。在本发明的实施方案中，每个链上的发射和接收开关128可以可切换地将发射链和接收链耦接到天线，这取决于无线电部件上的通信方向，即上行链路或下行链路。在本发明的该实施方案中，变换控制电路104在处理器电路102上实例化，该处理器电路在处理器耦接到的非易失性存储装置106中执行程序代码106A。变换控制电路耦接到基带108、AFE 110、VCO开关结构126、初级滤波器开关130A-D和RF滤波器组，以控制无线MIMO收发器变换成图1A所示的4×4MIMO无线电部件。
图1B是可变MIMO无线收发器的系统视图，每个无线收发器相对于彼此异步操作两组2个链，作为两个独立的2×2MIMO无线电部件，其中RF带通滤波器在每个无线电部件的发射链和接收链的RF部分中。这些RF带通滤波器将两个无线电部件中的每一个彼此隔离。这些RF滤波器允许无线电部件与其相应的相关联站点异步通信，即，当一个2×2无线电部件正在发射时，另一个2×2无线电部件可在不彼此干扰的情况下接收或发射。在所示的示例中，包括耦接到天线140A-B的Tx/Rx链129A-B的第一2×2MIMO无线电部件分别向相关联的站点(未示出)提供WLAN 144。包括耦接到天线140C-D的Tx/Rx链129C-D的第二2×2MIMO无线电部件分别向相关联的站点(未示出)提供WLAN 142。本发明的该实施方案中的可变无线电部件还在图1D所示的5GHz频带计划上操作，但是在这种情况下，第一无线电部件以5.490GHz-5.730GHz之间的频率在5GHz频带的UNII 2扩展部分内的任何信道上操作，并且第二无线电部件以5.170GHz-5.330GHz之间的频率在5GHz频带的UNII 1和UNII 2部分内的任何信道上独立且异步操作。两个无线电部件的隔离通过由RF滤波器组可切换地将对应的带通滤波器添加到每个无线电部件的Tx/Rx链的RF部分来实现。基带电路耦接到AFE电路以提供每个无线电部件发射和接收的下行链路通信和上行链路通信的异步处理，两个MIMO链各自在两个WLAN 142-144中的相应一个上服务于通信。每个发射链和接收链的上变频器和下变频器经由开关结构126耦接到电压控制振荡器(VCO)组124。在双无线电部件(例如，2×2和2×2)中，变换发射链和接收链以及每个无线电部件的上/下变频器耦接至两个VCO124A和124D中的对应一个，这两个VCO各自可独立调谐至无线电部件的部分可用频带内的不同选择信道的中心频率。在所示的示例中，第一无线电部件的VCO 124A将对应的上/下变频器调谐至5GHZ频带的UNII 2扩展部分内任何信道的中心频率，而第二无线电部件的VCO124D将对应的上/下变频器调谐至5GHZ频带的UNII 1和UNII 2部分内任何信道的中心频率。为了允许每个无线电部件相对于彼此异步操作，每个无线电部件的Tx/Rx链的RF部分耦接到RF滤波器组132中的对应一组RF带通滤波器。第一无线电部件的链129A-B上的初级开关130A-B分别耦接到UNII 2扩展RF带通滤波器174A-B。第二无线电部件的链129C-D上的初级开关130C-D分别耦接到UNII 1-2RF带通滤波器172A-B。变换控制电路耦接到基带108、AFE 110、VCO开关结构126、初级滤波器开关130A-D和RF滤波器组，以控制无线MIMO收发器变换成图1B所示的两个2×2MIMO无线电部件。具体地，变换控制电路将VCO 124A和VCO124D分别耦接到Tx/Rx链129A-B和129CD。变换控制电路还将UNII 2扩展RF带通滤波器174A-B耦接到第一无线电链129A-B的RF部分，并且将UNII 1-2RF带通滤波器172A-B耦接到第二无线电链129C-D的RF部分。变换控制电路还控制基带电路108中的对应划分，如将在下图2中详细示出。
图1C是作为三个独立无线电部件各自相对于彼此异步操作三组链的可变MIMO无线收发器的系统视图。三个无线电部件中的第一个是2×2MIMO无线电部件。第二无线电部件和第三无线电部件为1×1单输入单输出(SISO)。每个无线电部件在其链上具有RF带通滤波器，该RF带通滤波器将每个无线电部件彼此隔离。每个无线电部件上的RF带通滤波器跨越图1D所示的5GHz频带的不同部分。这些RF滤波器允许无线电部件与其相应的相关联站点异步通信，即，当第一无线电部件正在发射时，第二无线电部件和第三无线电部件可在不彼此干扰的情况下接收或发射。在所示的示例中，包括耦接到天线140A-B的Tx/Rx链129A-B的第一2×2MIMO无线电部件分别向相关联的站点(未示出)提供WLAN 144。包括耦接到天线140C的Tx/Rx链129C的第二1×1SISO无线电部件向相关联的站点(未示出)提供WLAN 142。包括耦接到天线140D的Tx/Rx链129D的第三1×1SISO无线电部件向相关联的站点(未示出)提供WLAN 146。本发明的该实施方案中的可变无线电部件也在图1D所示的5GHz频带计划上操作，但是在这种情况下，第一无线电部件在5GHz频带的UNII 2扩展部分上操作；第二无线电部件在5GHz频带的UNII 3部分上操作；而第三无线电部件在5GHz频带的UNII 1-2部分上操作。耦接到AFE电路的基带电路提供每个无线电部件的链的发射和接收的下行链路通信和上行链路通信的异步处理，每个无线电链在三个WLAN 142-146中的相应一个上服务于通信。每个发射链和接收链的上变频器和下变频器经由开关结构126耦接到VCO组124。在三无线电部件(例如，2×2、1×1、1×1)中，每个无线电部件的发射链和接收链以及上/下变频器的变换耦接至三个VCO 124A、124C和124D中的对应VCO，这三个VCO在5GHz频带的对应不同部分内各自可独立调谐到每个无线电部件的选择信道的中心频率。在所示的示例中，第一无线电部件的VCO 124A将对应的上/下变频器调谐至5GHz频带的UNII 2扩展部分内的任何信道的中心频率。第二无线电部件的VCO 124C将对应的上/下变频器调谐至5GHz频带的UNII 3部分内任何信道的中心频率。第三无线电部件的VCO 124D将对应的上/下变频器调谐至5GHz频带的UNII 1-2部分内任何信道的中心频率。为了允许三个无线电部件中的每一个相对于彼此异步操作，每个无线电部件的Tx/Rx链的RF部分耦接到RF滤波器组132中的对应一组RF带通滤波器。第一无线电部件的链129A-B上的滤波器组的初级开关130A-B和滤波器组的开关结构134将那些链分别耦接到UNII 2扩展RF带通滤波器174A-B。第二无线电部件的链129C上的初级开关130C和滤波器组的开关结构134将该链耦接到UNII 3RF带通滤波器176B。第三无线电部件的链129D上的初级开关130D和滤波器组的开关结构134将该链耦接到UNII 1-2RF带通滤波器172B。变换控制电路耦接到基带108、AFE 110、VCO开关结构126、初级滤波器开关130A-D和RF滤波器组，以控制无线MIMO收发器变换成图1C所示的三个2×2、1×1、1×1无线电部件。具体地，变换控制电路将VCO 124A耦接到Tx/Rx链129A-B，将VCO 124C耦接到Tx/Rx链129C，并且将VCO 124D耦接到Tx/Rx链129D。变换控制电路还耦接RF带通滤波器。在所示的示例中：UNII 2扩展RF带通滤波器174A-B到第一无线电链129A-B的RF部分；UNII 3RF带通滤波器176B到第二无线电链129C的RF部分；以及UNII 1-2RF带通滤波器172B到第三无线电链129D的RF部分。变换控制电路还控制基带电路108中的对应划分，如将在下图2中详细示出。在本发明的替代实施方案中，滤波器组中的RF滤波器可以是在UNII频带之间具有断点的高通滤波器和低通滤波器，这些滤波器用于将一个无线电部件上的通信彼此隔离，而不脱离权利要求保护的本发明范围。
图1D示出了由IEEE 802.11a设备使用的代表性未许可国家信息基础设施‘UNII’无线电频带，也称为5GHz频带170。在本发明的实施方案中，可变MIMO无线收发器100支持该频带计划。频带计划170描绘了一些正交频分复用(OFDM)信道，具体是：40MHz信道、80MHz信道和160MHz信道。这些信道称为正交频分复用(OFDM)，其中每个信道包括多个OFDM子信道或音调。频带计划包括前述UNII 1-2、UNII 2扩展和UNII 3部分以及用于其中每一个的不同40MHz、80MHz和160MHz信道。
图2是图1A至图1C所示的可变MIMO无线收发器的详细硬件框图，并且具体是，收发器形成两个2×2MIMO无线电的变换，也如图1B所示。MIMO无线收发器100可在一个或多个超大规模集成电路(VLSI)芯片上实例化。MIMO无线收发器被识别为在其MIMO天线阵列140A-D上支持多达4个离散通信流的4×4(MIMO)WAP。收发器通过电缆、光纤或数字订户线路(DSL)主干连接(未示出)经由以太网介质访问控制(EMAC)接口222耦接到互联网。分组总线220将EMAC耦接到包括用于形成用于无线的上行链路通信和下行链路通信的发射和接收路径/链的多个部件的Wi-Fi基带108和模拟前端(AFE)110。MIMO收发器100包括：MIMO基带108、AFE、变换控制电路104、RF滤波器组132、主滤波器开关130A-D和天线140A-D。
在基带部分108中，处理发射到每个相关联的用户/客户端/站点或从其接收的无线通信。基带部分可动态配置为支持与相关联站点的单用户通信或多用户通信。AFE 110处理基带中发起的无线发射的每个发射链上的上变频。AFE还处理接收链上的接收信号的下变频，并且将它们传递至基带以进一步处理。
发射：发射路径/链包括以下分立且共享的部件。Wi-Fi介质访问控制(WMAC)部件224包括：用于每个下行链路通信流和上行链路通信流的硬件队列224A；用于对下行链路通信流和上行链路通信流进行加密和解密的加密和解密电路224B；用于进行空闲信道评估(CCA)并且做出指数随机退避和重传决策的介质接入电路224C；以及用于对通信流进行分组处理的分组处理器电路224D。WMAC部件具有节点表224E，该节点表列出WLAN上的每个节点/站点、站点的容量、对应加密密钥以及与其通信业务相关联的优先级。
用于在发射链上无线发射到一个或多个站点的每个探测或数据分组在成帧器226中成帧。接下来，在加扰器和编码器228中对每个流进行加扰和编码，然后在解复用器230中解复用成多达四个流。解复用器在变换控制电路的控制下操作，将每个无线电部件的通信置于由变换控制电路分配给其的对应发射链上。在图2中，收发器以如上文在图1B中所讨论的双2×2配置示出。图2示出了4×4MIMO收发器变换成两个异步2×2MIMO无线电部件。在图2中，由解复用器230将第二2×2无线电部件的下行链路通信置于分配给该无线电部件的链上，即链129C-D。然后，每个流在对应链上交织器232和映射器234中的对应一个中经受交织和映射。接下来，下行链路发射用对应波束形成矩阵(也称为预编码矩阵‘Q’(未示出))在可划分空间映射器236中空间映射。空间映射器被认为可划分，因为其可在收发器作为单个4×4MIMO无线电部件操作时处理所有四个发射链的空间映射，或者可划分以独立地空间映射分配给每个无线电部件的链。
可划分空间映射器236获取M个Tx符号(由矢量XMx1表示)并且将其映射到矢量YNx1，该矢量然后由N个分配的Tx链发射。该映射通过矩阵SNxM执行，其中基于不同Tx场景计算矩阵系数。
YNx1＝SNxM XMx1
此处M小于或等于N。就可划分空间映射器而言，给定的NxM维度的空间映射器，例如4×4，被划分为多个空间映射器，例如2×2和2×2，其中每个执行如上等式所述的操作，但是M和N的值较低。每个划分空间映射器的M和N值基于该无线电部件的MIMO容量，例如由变换控制电路104分配给该无线电部件的链的数量。来自可划分空间映射器的空间映射流输入到对应链(例如，对应无线电部件的链129C-D)上的逆离散傅里叶变换(IDFT)部件238，以用于从频域转换到时域以及在发射链中的对应一个(例如，AFE 110中的链129C-D)上的后续发射。在本发明的实施方案中，可划分空间映射器236响应于MIMO链的划分，以彼此独立地空间映射每个无线电部件的链上的发射通信；并且还响应于将所有MIMO链组合成单个无线电部件，以彼此一起空间映射单个无线电部件的所有MIMO链上的发射通信。
每个发射路径/链上的IDFT耦接到AFE 110中发射路径/链部件中的对应一者。具体地，每个IDFT 238耦接到数模转换器(DAC)240中相关联的一个，以用于将数字发射转换成模拟发射。接下来，主无线电部件的每个发射链在滤波器242(例如，带通滤波器)中进行滤波，以用于控制将要无线发射的信道。在滤波之后，发射在上变频器112中被上变频到5GHz频带的选择信道的中心频率。每个上变频器耦接到电压控制振荡器(VCO)组124以将发射上变频到选择的信道的适当中心频率。开关结构126将分配给第一无线电部件的链上的上变频器耦接到VCO 124A，并且将分配给第二无线电部件的链上的上变频器耦接到VCO124D。接下来，由功率放大器114在每个链上提供一个或多个放大级。根据收发器的变换，每个功率放大器可切换地直接连接或者通过滤波器组132连接到天线140A-D中的对应一个天线。在图2所示的变换中，收发器作为双无线电部件操作，在这种情况下，初级滤波器开关130A-B将第一无线电部件的链129A-B耦接到RF滤波器组中的UNII 2扩展带通滤波器，并且初级滤波器开关130C-D将第二无线电部件的链129C-D耦接到RF滤波器组中的UNII 1-2带通滤波器。另选地，在可变MIMO无线收发器作为单个4×4MIMO无线电部件操作的情况下，初级滤波器开关130A-D绕过滤波器组，并且将每个链的功率放大器114直接耦接到天线140A-B中的对应一个天线。
接收：接收路径/链包括以下分立且共享的部件。在收发器的MIMO天线阵列108上接收的通信经受RF处理，包括AFE 110中的下变频。每个天线140A-D可切换地直接连接或者通过滤波器组132连接到低噪声放大器120中的对应一个放大器，这取决于收发器的变换。在图2所示的变换中，收发器作为双无线电部件操作，在这种情况下，初级滤波器开关130A-B将第一无线电部件的链129A-B耦接到RF滤波器组中的UNII 2扩展带通滤波器，并且初级滤波器开关130C-D将第二无线电部件的链129C-D耦接到RF滤波器组中的UNII 1-2带通滤波器。另选地，在可变MIMO无线收发器作为单个4×4MIMO无线电部件操作的情况下，初级滤波器开关130A-D绕过滤波器组，并且将每个链的天线直接耦接到低噪声放大器120中的对应一个放大器。在天线140A-D上接收的站点上行链路在低噪声放大器120中的对应一个放大器中放大。在图2所示的双无线电变换中，一个无线电部件(例如，第二无线电部件)可能要发射，而另一个无线电部件(例如，第一无线电部件)则在接收。在所示的示例中，第一无线电部件正在链129A-B上接收。在放大之后，第一无线电部件上的接收通信在下变频器122中的对应一个中下变频。第一无线电部件的下变频器经由开关结构126耦接到VCO组124中的VCO 124A。第二无线电部件的下变频器经由开关结构126耦接到VCO组124中的VCO 124D。然后，每个链的接收信号在信道滤波器250(例如带通滤波器)中的对应一个中进行滤波，以用于控制将在其上发生无线接收的信道。接下来，每个链上的下变频模拟信号在模数转换器(ADC)252中的对应一个中数字化。
在基带阶段接收处理包括以下分立且共享的部件。来自每个ADC的数字输出被传递到基带108中的离散傅里叶变换(DFT)分量254中的对应一个，以用于从时域转换到频域。用于减轻信道损害的可划分均衡器256耦接到DFT 254的输出。均衡器被认为可划分，因为其可以彼此独立地均衡分配给每个无线电部件的链。可划分均衡器从无线电部件的所有接收链(由矢量Y表示)获取输入符号，并且通过移除信道H的影响来生成均衡符号(由矢量X表示)。在线性最小均方误差‘LMMSE’均衡器的情况下，均衡器使用如下定义的均衡矩阵W：
Figure BDA0002802407000000091
此处H是维度为N×M的信道矩阵(对于具有N个Rx链的接收器，接收具有M个流的符号)，并且σ2表示Rx噪声方差。对于该H矩阵，W矩阵维度为M×N。均衡器256使用该均衡器矩阵来执行以下运算以生成矢量X:
XMx1＝WMxN YNx1
此处M小于或等于N。在可划分均衡器的情况下，相同的均衡器电路在多个均衡器中被划分，其中每个均衡器执行上面等式中提到的操作，但是M和N的值较低。每个划分均衡器的M值和N值基于该无线电部件的MIMO容量。在本发明的实施方案中，可划分均衡器256响应于MIMO链的划分，以彼此独立地均衡每个无线电部件的链上的接收通信，并且还响应于将所有MIMO链组合到单个无线电部件中，以彼此一起均衡单个无线电部件的所有MIMO链上的接收通信。
在可划分均衡器的输出处接收的流在解映射器258和解交织器260中的对应一个中经受解映射和解交织。接下来，接收流按它们在复用器262中与其相关联的无线电部件的顺序复用，并且在解码器和解扰器部件264中解码和解扰，然后在解帧器266中解帧。在图2所示的示例中，第一无线电部件正在链129A-B上接收上行链路，并且对应流由复用器262复用并且一起解码、解扰和解帧。然后，接收通信被传递到WMAC部件224，在其中用解密电路224B解密接收通信并且置于对应无线电部件的适当上游硬件队列224A中以上载到互联网。在两个无线电部件同时接收不同的上行链路的情况下，每个无线电部件上行链路将由WMAC部件单独处理。
表270示出了当作为两个独立异步无线电部件操作时由可变MIMO无线收发器支持的可能的发射场景和接收场景。
在本发明的该实施方案中，变换控制电路104在处理器电路102上实例化，该处理器电路在处理器耦接到的非易失性存储装置106中执行程序代码106A。变换控制电路耦接到基带108、AFE 110、VCO开关结构126、初级滤波器开关130A-D和RF滤波器组，以控制无线MIMO收发器变换成图2所示的两个2×2MIMO无线电部件。变换控制电路包括带宽评估电路104A、链划分电路104D和滤波器控制电路104E。带宽评估电路包括WLAN评估电路104B和信道评估电路104C两者。
带宽评估电路104A评估WLAN的利用连同由无线电部件提供的WLAN未利用的任何其余通信信道两者，并且基于该评估确定是作为单个无线电部件同步操作MIMO链还是作为多个无线电异步操作MIMO链。在本发明的实施方案中，带宽评估电路的WLAN评估电路104B评估WLAN的利用，包括每个站点的吞吐量和每个关联站点的容量。在本发明的另一个实施方案中，带宽评估电路的信道评估电路104C评估任何其余通信信道的利用，包括对由雷达或由其他无线收发器产生的对所述其余信道的干扰。
链划分电路104D基于带宽评估电路的确定，将用于异步操作的MIMO链的子集划分为不同的无线电部件，每个无线电部件支持它们自己的WLAN；或者将用于同步操作的所有MIMO链组合为支持单个WLAN上通信的单个无线电部件。在本发明的实施方案中，链划分电路至少基于相关联站点的容量(例如，它们对MIMO的支持、它们的天线数量等)来确定每个不同无线电部件的MIMO链的子集中MIMO链的数量。
可切换射频‘RF’滤波器组132和初级滤波器开关130A-D响应于由链划分电路将链的子集划分成不同的无线电部件，以可切换地将RF滤波器添加到发射链和接收链的RF部分，从而将每个无线电部件上的异步发射通信和接收通信彼此隔离，以及还响应于链划分电路将所有MIMO链组合成单个无线电部件，以从发射链和接收链的RF部分移除所有RF滤波器，从而允许其同步操作。图1B和图2所示的本发明的实施方案中的可切换RF滤波器组包括各自跨越第一组通信信道(例如，5GHz频带计划的UNII 1-2部分内的信道)的第一组RF带通滤波器和各自跨越不同于第一组的第二组通信信道(例如，5GHz频带计划的UNII 2扩展部分)的第二组RF带通滤波器。可切换RF滤波器组响应于由链划分电路将链的子集划分成两个不同的无线电部件，以可切换地将第一组RF带通滤波器中的一个添加到两个无线电部件中的一个的链的子集中的每个链的RF部分，并且将第二组RF带通滤波器中的一个可切换地添加到两个无线电部件中的另一个的链的子集中的每个链，以将每个无线电部件上的异步发射通信和接收通信彼此隔离。可切换RF滤波器组还响应于由链划分电路将所有MIMO链组合成单个无线电部件，以从所有MIMO发射链和接收链的RF部分移除第一组RF带通滤波器和第二组RF带通滤波器以允许其同步操作。
因此，在本发明的实施方案中，包含可独立调谐VCO的电压控制振荡器(VCO)组124可经由开关结构126可切换地连接到发射链和接收链以用于选择中心频率，并且VCO组响应于MIMO链的划分以可切换地将可独立调谐VCO连接到每个无线电部件的发射链和接收链，并且还响应于所有MIMO链的组合以将单个VCO可切换地连接到单个无线电部件的所有MIMO链。
在本发明的替代实施方案中，无线收发机可以作为：无线接入点(WAP)收发器或MESH收发器操作，而不脱离权利要求保护的本发明范围。
图3是与操作可变MIMO无线收发器相关联的过程的过程流程图。处理以所有“N”个MIMO链的配置开始，以在过程300中作为单个无线电部件或第一无线电部件同步操作。接下来，在过程302中，为第一无线电部件选择一个或多个通信信道。然后，在过程304中，第一无线电部件的WLAN(也称为第一WLAN)用先前过程中选择的一个或多个通信信道上的相关联站点发起。然后，控制传递到过程306以持续支持正在进行的WLAN通信。
接下来，在带宽评估框310中，执行以下过程。在过程312中，评估无线电部件WLAN的性能。这包括总体吞吐量和每链路吞吐量、包括MIMO支持的站点容量以及天线和流的数量，和站点距离或接收信号强度标记(RSSI)。接下来，在过程314中，确定无线电部件能够在其上操作的通信频带的任何附加部分的可用性。该评估可涉及确定来自雷达或来自另一WLAN的干扰以及频带计划的各个部分(例如，5GHz频带计划的UNII部分)上的可用广播时间。接下来，控制被传递到决策过程320。
在决策过程320中，确定是否将MIMO链划分为可相对于彼此异步操作的独立无线电部件，以将所有MIMO链重新统一为其链相对于彼此同步操作的单个无线电部件，或者使可变MIMO无线收发器的当前变换，即无线电部件的数量不变。确定是基于过程310的带宽评估框。一般地，如果存在可用的频带计划的附加UNII部分，则增加由可变MIMO无线收发器实例化的无线电部件的数量，对可变MIMO无线收发器的总吞吐量将是有利的，反之亦然。其中可用带宽略微减小，并且无线电部件的数量当前实例化。
如果在决策过程320中确定基于评估310可接受可变MIMO无线收发器的当前变换，则控制返回到过程306。
另选地，如果在决策过程320中确定继续实例化相对于彼此异步操作的多个无线电部件，则将控制传递到过程322。在过程322中，收发器的MIMO链的子集，例如，子集X和Y，其中X+Y＝N，或者子集X、Y和Z，其中X+Y+Z＝N；被识别用于再利用以支持两个或更多个异步无线电部件的操作。识别的子集数量以及分配给每个链的数量可基于站点的容量，以及如在过程312中所确定的所支持的WLAN的当前吞吐量是否已增大或减小。识别的子集数量还可基于存在或不存在频带计划的附加可用部分(例如，5GHz频带计划的UNII部分)。识别的子集数量还可取决于可用带通滤波器的数量。
接下来，在决策过程324中，确定变换MIMO无线收发器以添加另一个无线电部件，还是变换MIMO无线收发器以移除一个无线电部件中。
如果在决策过程324中确定要添加无线电部件，则将控制传递到过程330。在过程330中，可切换地将RF带通滤波器添加到每个无线电部件的MIMO链的RF部分，包括添加的无线电部件的MIMO链。这些RF滤波器将无线电部件(例如，第一无线电部件和第二无线电部件)的异步通信彼此隔离。接下来，在过程332中，可切换地将可独立调谐VCO添加到分配给每个无线电部件的链的AFE部分，其中每个VCO可调谐到该无线电部件的通信信道的中心频率。然后，将控制传递到过程334，其中每个无线电部件的基带部分被划分以彼此独立地处理每个无线电部件的MIMO链。然后，在过程336中，实现与先前与由现有无线电部件提供的现有WLAN相关联的部分站点的添加的无线电部件的任何重新关联。在本发明的实施方案中，这可通过将802.11ac频带切换通知或802.11ad快速会话传输发射到将与添加的无线电部件重新关联的站点来实现。然后，控制返回到过程306。
如果在决策过程324中确定移除无线电部件，则将控制传递到决策过程340。在决策过程340中，确定现有无线电部件的数量。如果现有数量为2，则将控制传递到过程350，以用于将MIMI无线收发器变换为同步操作所有链的单个无线电部件。另选地，如果决策过程340中确定现有无线电部件的数量为三个或更多个，则将控制传递到过程341以发起移除三个或更多个现有无线电部件中的一个的过程。在过程341中，识别将被移除的无线电部件。接下来，在过程342中，从所识别的无线电部件的链中可切换地移除RF滤波器。然后，在过程344中，可切换地移除所识别的无线电部件的VCO。接下来，在过程346中，移除被实例化以支持所识别的无线电部件的任何基带划分。这包括可划分均衡器和可划分空间映射器中的对应划分。然后，在过程348中，实现与先前与由识别用于移除的无线电部件提供的WLAN相关联的站点的其余无线电部件的任何重新关联。在本发明的实施方案中，这可通过将802.11ac频带切换通知或802.11ad快速会话传输发射到将与其余无线电部件重新关联的站点来实现。然后，控制返回到过程306。
另选地，如果在决策过程320中确定返回无线电部件到所有链的同步操作，则将控制传递到过程350。在过程350中，RF带通滤波器可切换地从每个无线电部件的MIMO链的RF部分移除，以允许所有MIMO链作为一个无线电部件同步利用可变MIMO无线收发器的所有MIMO链的的同步操作。然后，控制传递到过程344中的过程352，单个可调谐VCO可切换地重新连接到所有MIMO链以将所有链调谐到无线电部件的通信信道的中心频率。然后控制被传递到过程354，其中基带处理划分被移除，例如可划分空间映射器和可划分均衡器中的划分，从而允许所有链作为支持由无线电部件提供的WLAN上通信的单个无线电部件同步操作。然后，在过程356中，实现与先前与由第二无线电部件或其他无线电部件提供的WLAN相关联的站点的第一无线电部件的任何重新关联。在本发明的一个实施方案中，这可通过将802.11ac频带切换通知或802.11ad快速会话传输发射到将与单个其余无线电部件重新关联的站点来实现。然后，控制返回到过程306。
在本发明的另一个实施方案中，可变MIMO无线收发器返回到所有链作为单个无线电部件的同步操作可不伴随所有RF带通滤波器的移除，而是伴随可切换地将相同的带通滤波器添加到一些或所有链。
本文所公开的部件和过程可通过以下各项单独或组合地实现：硬件、电路、固件、软件或执行计算机程序代码的处理器；耦接到无线收发器的发射和接收路径部件，而不脱离要求权利保护的本发明范围。
以上对本发明的优选实施方案的描述是为了举例说明和描述的目的而呈现的。其并非旨在穷尽或者将本发明限制为所公开的精确形式。显然，许多修改和变型对于本领域从业者而言将是显而易见的。本发明的范围旨在由以下权利要求书及其等同物限定。

Claims (18)

1.一种无线收发器，所述无线收发器包括：
多个部件，所述多个部件彼此耦接以形成“N”个多输入多输出MIMO发射链和接收链，所述发射链和接收链支持与至少一个无线局域网WLAN上相关联站点的无线通信；
带宽评估电路，所述带宽评估电路用于评估所述至少一个WLAN以及所述至少一个WLAN未利用的任何其余通信信道两者的利用，并且基于所述评估来确定作为单个无线电部件同步操作所述MIMO链还是作为多个无线电部件异步操作所述MIMO链；
链划分电路，所述链划分电路基于由所述带宽评估电路的所述确定，将用于异步操作的所述MIMO链的子集划分为各自支持其自身的WLAN的不同无线电部件，或者将用于同步操作的所有MIMO链组合为支持单个WLAN上通信的单个无线电部件；和
可切换射频‘RF’滤波器组，所述可切换RF滤波器组响应于由所述链划分电路将所述链的子集划分成不同无线电部件，以可切换地将RF滤波器添加到所述发射链和接收链的RF部分，从而将每个无线电部件上的所述异步发射通信和接收通信彼此隔离，以及还响应于由所述链划分电路将所有MIMO链组合成单个无线电部件，以从所述发射链和接收链的所述RF部分移除所有RF滤波器，从而允许其同步操作。
2.根据权利要求1所述的无线收发器，还包括：
彼此耦接以形成“N”个MIMO接收链的所述多个部件包括；
可划分均衡器，所述可划分均衡器响应于由所述链划分电路对所述MIMO链的所述划分，以均衡每个无线电部件的所述链上的接收通信，并且还响应于所有MIMO链的所述组合，以彼此一起均衡所述单个无线电部件的所有所述MIMO链上的接收通信。
3.根据权利要求1所述的无线收发器，还包括：
彼此耦接以形成“N”个MIMO发射链的所述多个部件包括；
可划分空间映射器，所述可划分空间映射器响应于由所述链划分电路对所述MIMO链的所述划分，以彼此独立地空间映射每个无线电部件的所述链上的发射通信，并且还响应于所有MIMO链的所述组合，以彼此一起空间映射所述单个无线电部件的所有所述MIMO链上的发射通信。
4.根据权利要求1所述的无线收发器，还包括：
彼此耦接以形成“N”个MIMO发射链和接收链的所述多个部件包括；
电压控制振荡器VCO组，所述VCO组包含可切换地连接到所述发射链和接收链的可独立调谐VCO以用于选择其中心频率，并且所述VCO组响应于由所述链划分电路对所述MIMO链的所述划分，以可切换地将可独立调谐VCO连接到每个无线电部件的所述发射链和接收链，并且还响应于所有MIMO链的所述组合，以可切换地将单个VCO连接到所述单个无线电部件的所有所述MIMO链。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的无线收发器，还包括：
所述可切换RF滤波器组包括各自跨越第一组通信信道的第一组RF带通滤波器和各自跨越不同于所述第一组通信信道的第二组通信信道的第二组RF带通滤波器，并且所述可切换RF滤波器组响应于由所述链划分电路将所述链的子集划分成两个不同的无线电部件，以可切换地将所述第一组RF带通滤波器中的一个添加到所述两个无线电部件中的一个的链的所述子集中的每个链的RF部分，并且可切换地将所述第二组RF带通滤波器中的一个添加到所述两个无线电部件中的另一个的链的所述子集中的每个链，以将每个无线电部件上的异步发射通信和接收通信彼此隔离；并且
所述可切换RF滤波器组还响应于由所述链划分电路将所有MIMO链组合成单个无线电部件，以从所有所述MIMO发射链和接收链的所述RF部分移除所述第一组RF带通滤波器和所述第二组RF带通滤波器，从而允许其同步操作。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的无线收发器，还包括：
所述可切换RF滤波器组包括多组RF带通滤波器，其中一组中的每个RF带通滤波器跨越相同的通信信道，并且每组RF带通滤波器跨越彼此不同的通信信道；并且所述可切换RF滤波器组响应于由所述链划分电路将所述链的子集划分成不同的无线电部件，以可切换地将每组中的所述RF带通滤波器添加到每个无线电部件的所述链的所述RF部分，从而将每个无线电部件上的所述异步发射通信和接收通信彼此隔离；并且所述可切换RF滤波器组还响应于由所述链划分电路将所有MIMO链组合成单个无线电部件，以从所有所述MIMO发射链和接收链的所述RF部分移除所述RF带通滤波器，从而允许其同步操作。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的无线收发器，还包括：
所述链划分电路还用于至少基于所述相关站点的容量，确定每个不同无线电部件的MIMO链的所述子集中MIMO链的数量。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的无线收发器，还包括：
所述带宽评估电路用于评估所述至少一个WLAN的利用，包括每站点吞吐量以及每个相关联站点的容量。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的无线收发器，还包括：
所述带宽评估电路用于评估任何其余通信信道的利用，包括对由雷达或由其他无线收发器产生的对所述其余信道的干扰。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的无线收发器，所述无线收发器用作以下中的一者：无线接入点WAP收发器或MESH收发器。
11.一种用于操作无线收发器的方法，并且所述方法包括以下动作：
提供多个部件，所述多个部件彼此耦接以形成“N”个多输入多输出MIMO发射链和接收链，所述发射链和接收链支持与至少一个无线局域网WLAN上相关联站点的无线通信；
确定作为单个无线电部件同步操作所述MIMO链还是作为多个不同的无线电部件异步操作所述MIMO链，每个不同的无线电部件具有所述“N”个发射链和接收链的不同子集；
响应于在所述确定动作中的确定以作为不同无线电部件操作所述MIMO链的子集，可切换地将射频‘RF’滤波器添加到分配给给定无线电部件的每个发射和接收链的‘RF’部分，以将每个无线电部件上的所述异步发射通信和接收通信彼此隔离；并且
响应于所述确定动作中的确定，可切换地从每个发射链和接收链的所述RF部分移除所述RF滤波器，以作为单个无线电部件同步操作所述MIMO链。
12.根据权利要求11所述的用于操作所述无线收发器的方法，其中所述确定动作和可切换地添加动作还包括：
确定作为两个不同的无线电部件异步操作所述MIMO链，每个无线电部件具有所述“N”个发射链和接收链的不同子集；并且
响应于所述确定以作为两个不同的无线电部件操作所述MIMO链，可切换地将各自跨越第一组通信信道的第一组RF带通滤波器中的一个添加到所述两个无线电部件中的一个的链的所述子集中的每个链的RF部分，并且将各自跨越第二组通信信道的第二组RF带通滤波器中的一个添加到所述两个无线电部件中的另一个的链的所述子集中的每个链的所述RF部分。
13.根据权利要求11所述的用于操作所述无线收发器的方法，其中所述确定动作和可切换地添加动作还包括：
确定作为整数“M”个无线电部件异步操作所述MIMO链，每个无线电部件具有所述“N”个发射链和接收链的不同子集；并且
可切换地将RF带通滤波器添加到所述M个无线电部件中的每一个的所述MIMO发射链和接收链的所述RF部分，其中每个无线电部件的所述RF带通滤波器跨越彼此不同的通信信道，以将所述M个无线电部件中的每一个的所述异步发射通信和接收通信彼此隔离。
14.根据前述权利要求中任一项所述的用于操作所述无线收发器的方法，其中所述确定动作还包括：
至少基于所述相关站点的容量，确定每个不同无线电部件的所述MIMO链子集中MIMO链的数量。
15.根据前述权利要求中任一项所述的用于操作所述无线收发器的方法，其中所述提供动作还包括：
提供可划分均衡器；并且
响应于所述确定动作，在所述可划分均衡器的对应划分中，彼此独立地均衡每个无线电部件的所述接收链上的接收通信。
16.根据前述权利要求中任一项所述的用于操作所述无线收发器的方法，其中所述提供动作还包括：
提供可划分空间映射器；并且
响应于所述确定动作，在所述可划分空间映射器的对应划分中，彼此独立地将发射通信空间映射在每个无线电部件的所述发射链上。
17.根据前述权利要求中任一项所述的用于操作所述无线收发器的方法，其中所述提供动作还包括：
提供电压控制振荡器VCO组，所述VCO组包含可切换地连接到所述发射链和接收链的可独立调谐VCO，以用于选择其中心频率；并且
响应于所述确定动作，可切换地将可独立调谐VCO连接到每个无线电部件的所述发射链和接收链。
18.一种计算机程序，所述计算机程序在由计算机执行时可操作以执行根据权利要求11至17中任一项所述的方法。
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