TWI434579B - 射束形成方法、射束形成系統、及電腦程式產品 - Google Patents

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Description

射束形成方法、射束形成系統、及電腦程式產品
本發明係有關無線通訊的領域，且更特別而言，係有關網路控制器與裝置之間之射束的領域。
在典型的無線網路中，許多裝置可進入由無線控制器所服務的區域，且這些裝置與此控制器之間可建立通訊。在這些技術系統的狀態中，需要顯著的附加費(overhead)特性及功能來使裝置連接至網路。為了促進多個可網路裝置之間的有效建立，通訊必須有效地予以組構及管理。因此，典型的無線網路具有組構及管理網路通訊之諸如存取點、微微網控制器(PNC)、或站台的通訊協調器或控制器。在裝置與控制器相連接之後，此裝置可經由控制器來存其他網路，諸如，網際網路。PNC一般可被界定為使實際頻道與一個或多個裝置(諸如，個人電腦(PC)或個人數位助理(PDA))共享之控制器，其中，PNC與裝置之間的通訊構成該網路。
聯邦通訊委員會(FCC)限制網路裝置可發送或發射的功率量。由於網路的數量、擁擠的電台頻道、符合更多裝置的需求及低功率需求，所以新的無線網路標準持續被發展。另外，已知以60GHz發送的系統之路徑漏失(loss)非常高。互補式金氧半導體(CMOS)由於其低成本且低電壓需求，所以普遍使用來製造網路組件，而CMOS型功率放大器在此類頻率是無效率的。一般而言，大部分低功率的600億赫茲(GHz)通訊系統需要指向性射束形成的系統，以達成可接受的訊號對雜訊比(SNR)，因而達成可接受的通訊性能。
因此，有許多動作來發展利用經由毫米波的指向性通訊之60GHz範圍內的低功率網路通訊。因為全向性傳輸一般具有提供源輻射點之單一天線，所以全向性傳輸或通訊與指向性傳輸不同。點源具有除非受到物體的阻礙，否則訊號能量以球形的方式均勻地傳播之輻射場型。反之，指向性通訊可使訊號集中或操控訊號朝向目標，且接收器可使其靈敏度集中或操控其靈敏度朝向來源。為了在適當方向上精確地操控、發送及接收射束，可在控制器與裝置之間實施射束形成程序或訓練程序。為了達成指向性通訊，許多不同的指向性通訊方法可供使用。一種此類的方法利用分區的天線方法，其切換訊號於數個預定的射束之間。此方法可利用相控天線陣列(phased antenna array)，其中，發送及接收射束係藉由改變各天線元件之輸入及輸出訊號的相位來予以形成。另一種方法將發送功率分配給多個功率放大器，並且依據功率放大器的增益，此射束可被調適地操控。
射束形成對於新的(最先進的技術)高頻低功率網路之可靠的操作而言係重要的。可瞭解的是，在超過數米的距離處，傳統的全向性發送/通訊拓樸不能提供可靠的低功率、高資料率的通訊。一般而言，指向性天線或天線陣列可提供遠高於全向性天向的增益(數十分貝)。當發送器準確地集中訊號能量於所想要的接收器之方向上，且接收器集中其接收靈敏度於發送源的方向上時，可減少來自其他方向的干擾，並且射束形成系統將對其他系統產生較少的干擾。
指向性傳輸系統由於增加裝置之間的訊號強度及降低自接收器較不靈敏之方向發送的裝置之干擾，所以可提供超越全向性系統之改善的性能。因為指向性鏈結獲利自較高的天線增益，所以在指向性傳輸模式中，每秒數十億位元(Gigabits)的等級之較高的資料率係可能的。然而，這些指向性系統典型上比傳統的全向性傳輸系統更複雜、更慢建立及更昂貴。在聯結及射束校正程序之後，裝置、控制器與諸如網際網路的其他網路間之有效率的資料交換可發生。
可瞭解的是，當許多裝置進入網路、離開網路及相對於網路的控制器而移動時，許多網路環境(諸如，辦公室、辦公室建物、機場等)開始變得擁塞於網路頻率。傳統系統中的裝置之建立指向性通訊及追蹤移動對於各裝置需要相當長的無效率聯結時間及建立時間。此種個別網路之使用者的數量之持續增加、建立複雜度的增加及附加費持續產生顯著的問題。
 【發明內容及實施方式】
底下為附圖中所繪示之此揭示的實施例之詳細說明。這些實施例係如此的詳細，以致於清楚地傳達此揭示。然而，所提供之細節的數量不意謂限制實施例的預期變化。後面的說明係為了解釋的目的而非限制，特定細節被提及，諸如特定的結構、架構、介面、技術等，以便提供本發明的不同態樣之全盤瞭解。然而，熟習本揭示的優點之技術者將顯然可知的是，此揭示的不同態樣可以脫離這些特定細節的形式來予以實施。在某些情況中，忽略已知的裝置、電路、及方法之說明，以便不會因為不必要的細節而混淆所主張的實施例之說明。本發明涵蓋落入如由後附之申請專利範圍所界定之本揭示的精神及範圍內之所有的修飾、等效、及替代。
在某些實施例中，想要在指向性發送資料於裝置與網路控制器之間之前，先形成射束。大部分的射束訓練利用迭代(iteration)程序，其中，射束係根據諸如方向、距離障礙物等之影響通道的參數而被導向想要的位置。迭代程序可包括判定相對方向、發送符號、監測回應於傳輸的性能參數、計算權重、及根據先前取得的資料而選擇性地產生額外的傳輸。監測選擇性傳輸的傳輸參數可提供未來通道調整如何會產生改善的通訊之深刻瞭解。
因此，藉由監測各種連續地發送射束所取得的通道特性可提供如何改善指向性通訊性能的資訊。依據某些實施例，迭代發送可被簡化，以使在不浪費將產生已經知道的資料，或可經由計算而被判定之資料的時間和能量之下，揭示想要的資料。諸如省略不需要之發送的程序可更快速且有效率地收斂於可接受的鏈結上。射束可藉由對天線陣列的各饋入路徑調整放大器增益設定及相位延遲來予以控制。
有了許多不同的路徑、放大器、及相移器，可瞭解的是，根據良好量測來提供良好調整的碼冊或演算法可快速地判定提供可接受的通訊通道之控制。因此，射束控制訊號或控制向量及權重的改變是想要的，這些改變被裁適而對來自特定限制的通道條件做修正，而不降低超出可接受限制的其他參數。此類控制特徵允許系統能夠快速地收斂於可接受的射束設定上。在訓練程序期間，權重可在所揭示的射束精鍊程序之多次迭代期間逐漸地被精鍊。在藉由裁適(tailoring)射束形成權重或控制設定及測試此類設定而對射束做調整之後，可判定何時已達成可接受的通道性能。在某些實施例中，當符合預定的標準，諸如當發送向量與接收向量收斂或「指向彼此」時，可假設已達成可接受的通道且射束形成會終止。在判定出可接受的控制設定或權重之後，每次這些裝置通訊時，可儲存及利用這些權重。
可瞭解的是，若連接的網路裝置相對於控制器而移動(例如，當某人在機場或圖書館移動至另一座位時)，或終止通訊通道，必須再次實施射束形成程序。典型的射束形成程序會花費超過400微秒，並且網路通訊會中斷不能接收的時間量。可瞭解的是，對於繁忙的網路控制器而言，非常想要儘可能地降低射束形成訓練的附加費。
依據所揭示的配置，各射束形成訓練迭代可包括兩個步驟，且諸如第一步驟的先前步驟中所取得之資料可被利用於諸如第二步驟的後續步驟中。例如，向量或通道資料可自第一步驟中獲得，且如此之資料可被利用來判定最大比率組合(MRC)權重，而且所取得的資料可被利用來判定最大比率傳輸(MRT)權重。最佳的MRC權重可界定「最佳的」接收器靈敏度射束，而最佳的MRT權重可界定「最佳的」發送射束。
一般而言，為了找出MRC權重，可實施「分集組合」，其中，來自各天線通道的訊號位準可被加在一起，且各通道的增益可被做成與均方根(RMS)訊號位準成比例。此外，各通道的增益可被設定為與通道中的均方雜訊位準成反比之值。不同的比例常數可被利用於各通道。如以上所述，MRC判定可指示使發送源的方向上之接收器靈敏度最大之接收靈敏度向量。MRC也可被稱為比率平方組合及預先偵測組合。
MRT權重的解決可顯示使指向接收器的訊號功率「最大」之發送射束形成向量。在MRT權重分析中，控制器可調整控制發送路徑的屬性以補償下鏈通道增益之複數權重，以便於網路裝置處產生訊號加強分集。即使接收器可能僅有單一天線，但是仍可達成此種調整。為了使此方法具可調適，複數權重可自上鏈中的瞬間複數增益中獲得，然而，上鏈量測與下鏈傳輸之間的延遲及頻率偏移會降低兩個方向(發送與接收)上的增益之間的相關性。增益解相關的最終結果、多個天線及於多個使用者系統中變弱的效應之負面效應可藉由利用所揭示的配置來予以最小化。因此，甚至當利用低下鏈發送功率時，仍可達成品質通訊控制。
如以上所述，連續迭代(計算)可利用過去的結果(來自過去的計算)，且連續迭代可提供改善的值，其提供改善的MRT及MRC權重。當計算MRC及MRT權重時，可假設單一資料串流。然而，多個資料串流的計算可使用對所揭示的配置之微小修改來予以實施。所揭示的配置可降低完成需達成可接受的通訊通道之沈重的訓練附加費所需之時間量、能量、資源、附加費等。目前，在60 GHz無線系統的技術之狀態中的最有效率射束精鍊方法為草案規格中所界定的功率迭代程序。所揭示的配置藉由利用來自先前迭代的資料使額外硬體最小來降低訓練附加費，以改善功率迭代。
在一些實施例中，所揭示的配置可忽視由傳統指向性系統所利用之訓練程序的冗餘部分或不能使用的部分。此種忽視可藉由將迭代程序中的訓練型樣集中於將顯露用於具有小於完美性能之通道的區域或需改善的區域之可行的改善之型樣上來予以完成。所揭示的配置可根據發送通道品質及接收通道品質來組構不同的傳輸協定。更明確而言，在諸如扇形掃掠，或路線調整的初始校正之後，射束精鍊程序(裝置與控制器兩者)中所發送之訓練符號的數目可自Nt 降低至Nt -1。
在傳統的系統中，陣列中的單一發送天線之訓練產生用於各迭代之各發送天線的權重。此種程序係「過度的」，因此沒有效率。根據本配置，不必花費此種的努力(effort)。此外，降低射束形成努力可降低射束訓練附加費。接收器與發送器之可使用的射束形成權重可藉由向量u 及v 來予以表示。在一次傳遞中，控制器可為發送器，而裝置可為接收器，而在另一次傳遞中，控制器與裝置可改變身分，且裝置可為發送器，而控制器可為接收器。
如以上所暗示的，揭示以系統、設備、方法及電腦可讀取媒體的形式之配置，其可提供網路通訊控制器(NC)與無線網路中的一個或多個裝置之間的有效率建立及通訊。無線網路的通訊建立及管理可包括諸如信標(beaconing)、裝置發現、位置偵測、探查、聯結請求、聯結認可、核准請求、核准認可、射束形成及其他附加費功能之程序。
可瞭解的是，當裝置進入由控制器所服務的區域時，將不會知道裝置相對於控制器的相對位置。在繁忙的網路中，想要實施可快速地判定相對方向的有效率裝置連接程序，使得可快速且準確地判定射束形成控制向量或參數。此種建立程序可包括「扇形掃掠」，用以判定接著訓練序列或射束精鍊程序(訓練)之裝置與控制器之間的一般位置關聯，其中，可準確地集中射束。所揭示的配置藉由根據如藉由先前階段所判定或先前階段中所量測之通道的品質來裁適訓練程序，以提供快速且有效率的射束精鍊配置。
為了處理此種建立，包括IEEE 802.15.3c、ECMA TG20、WiHD、NGmS及802.11 VHT的多個標準化組織正依照標準審視及/或工作，以建立利用60 GHz的每秒百億位元組(Gbps)的網路之網路通訊，或毫米波通訊。一般而言，60 GHz中的發送之路徑漏失非常高，因此，指向性的資料傳輸對於達成所想要的10米收斂是重要的。此外，來自發送與接收的射束形成之陣列增益對於達成想要用於可靠資料通訊之訊號對雜訊比(SNR)是重要的。
為了實施低功率十億赫茲通訊，具有相控天線陣列的裝置及控制器可取得參數，且學習什麼指向性的射束傳輸可提供可接受的結果。在提供此類指向性傳輸之前，控制射束的控制向量可於被判斷迭代學習程序期間。此學習程序可包括指向性搜尋與指向性資料取得，或射束搜尋與取得程序。當判定控制功能可提供用於網路傳輸之可接受且常常為最佳的SNR時，可終止射束訓練程序且資料通訊可開始。正由相控天線陣列的標準委員會所發展及精鍊之射束搜尋及精鍊拓樸的技術之動向或狀態係根據綜合迭代方法，其中，綜合程序被實施用於各步驟的各情況，而與目前通道性能無關(亦即，即使通道為最佳情況或最壞情況，程序仍相同)。
甚至在具有僅一個全向接收天線的系統中，此「假設」最壞情況心態的傳統程序不必然消耗顯著的時間、能量及資源。標準化的射束搜尋可以判定裝置與控制器之間的一般相對方向之扇形掃掠開始，然後繼續執行解決最壞情況條件的射束精鍊步驟。可瞭解的是，在一般射束方向係由控制器與裝置所取得之後，時常通道條件是良好的，且依據本揭示，射束精鍊程序可被裁適成「良好」通道條件，藉以降低完成通道建立的時間。
依據所揭示的配置，若控制器與裝置均具有良好校正的相控陣列，則可接受的通訊通道可使用標準或傳統的精鍊程序之小的子集來予以形成。因此，通道參數可被監測，且射束精鍊程序的後續步驟可需要最小的時間及能量，但提供對通道條件顯著的知識或改善。此種經裁適，降低的建立程序可大大地降低無線網路的附加費。然而，在某些情況中(諸如，扇形掃掠測試最小扇形區，及相控陣列或前端並未被校正之處)，顯著的射束訓練或精鍊可能是必要的。因此，根據所偵測出的通道條件或所取得的通道參數來裁適射束精鍊程序在此被揭示，以達成高速網路通訊。
揭示考慮到用於網路通訊之有效率建立的許多實施例。在一個實施例中，射束形成方法可包括實施多個方向上的循序射束發送，及接收藉由接收循序發送的裝置所發送之後續的射束傳輸之回應。回應傳輸可包括如藉由接收器所判定之與原始發送有關的參數，諸如到達的方向、訊號對雜訊比(SNR)、訊號對干擾加上雜訊比(SINR)、訊號強度等。利用來自先前程序及回授的資料，發送器可判定及儲存控制適當方向上的射束之向量。發送器也可根據回授來判定下個訓練步驟之裁適的「測試順序」。然後，根據來自一個或多個先前迭代之結果或資料，控制向量可再次予以精鍊/調整或校正。裁適的訓練步驟可取得來自具有特定方向上所發送的符號之最小集合的傳輸之參數，且這些參數可被利用來改善射束控制，因而改善通道條件。
在某些實施例中，在發送器取得一個或多個通訊參數之後，這些參數會與所儲存的參數、度量或預定的參數限值做比較，且當一個或多個所取得的參數在特定範圍之內，或在這些預定限值之上或之下時，射束形成程序會終止，並且可實施高速網路通訊。此種現有的參數資料之使用及判定何時終止之監測可改善現有的射束形成程序。
因此，若監測顯示小於想要的SNR存在，則可實施最大訓練程序，然而若監測顯示想要的SNR或SINR，則可實施某等級之降低的訓練程序。更明確而言，若監測顯示特定方向上的射束將提供可接受的通訊通道且有校正的陣列，則可顯著地降低射束訓練程序。因此，所偵測出的參數可指定實施那一個裁適的射束訓練程序，藉以顯著地降低無線網路的附加費。
在此揭示可收集通道條件上的資訊之許多架構，根據通道條件，可實施裁適的射束形成計算，以產生有用的資料。在某些實施例中，通道的SNR及/或SINR可被估測，且根據此估測，可顯著地降低完成射束訓練程序所需的附加費。在某些實施例中，可判定陣列的其中一個陣列或兩者是否被校正，且據此可裁適此分析。在某些實施例中，完成射束形成建立的程序可根據先前判定的資訊來予以選擇。在某些實施例中，在不知道接收器資料的情況下，通道資訊可藉由發送器來予以外顯或隱含地傳送。例如，假設在發送器處之發送及/或接收天線陣列被校正，則發送器可外顯地傳送訊息至接收器。
在另一例中，發送器可傳送不同的訓練序列，以隱含地指示校正情況：經校正的發送、經校正的接收、未經校正的發送、及未經校正的接收天線陣列。當一個裝置的校正資訊係藉由另一裝置來予以估測時，自扇形掃掠所獲得的SNR或SINR可被利用於此估測。例如，若一個扇形區具有顯著高於其他扇形區的SNR，則利用全向性接收器的接收器會認為發送天線陣列被校正。在取得校正資訊之後，後續訓練程序中所使用的射束訓練序列於是可予以最佳化及選用。
在某些實施例中，訓練的第一次傳遞可根據先前取得的系統資訊來予以實施，然後在第一次交換期間，可取得相同或額外的系統資訊，且此種資訊可在後續的傳遞期間，被利用來選擇或判定即將被利用的序列。此種迭代程序可快速地形成提供可接受，可行的最佳化通訊之射束。另一種陳述的是，在選擇及實施第一訓練程序之後，可實施額外的傳輸，可取得額外的參數，且可根據此第二次迭代來選擇及實施另一訓練程序。即使實施較多的計算，仍可降低或消除某些傳輸，因此降低大部分無線網路的附加費及建立時間。
參照圖1，繪示無線網路(WN)100的基本組態。WN 100可包括第一網路控制器NC 104、裝置A 106、裝置B 108、裝置C 132、裝置D 134及想要加入此網路的裝置(裝置E 109)。各裝置可具有藉由天線陣列112、113、114及115所繪示的可操控天線系統。NC 104及裝置E 109可包括射束控制器116與124、前端收發器(TX/RX)118與126、比較/組態模組120與128、及感測器模組122與130。雖然NC 104及裝置E 109係顯示具有天線陣列(112及124)，但是也可利用其他硬體，諸如，更多或更少的天線或單一高指向性天線。NC 104可促進NC 104與諸如裝置A 106、B 108、C 132、D 134及E 109的裝置之間的通訊建立。可假設NC 104係設置在與裝置(諸如裝置E 109)相鄰(小於15公尺)，且裝置E 109可偵測NC 104的非指向性建立傳輸及NC 104可偵測裝置E 109的非指向性建立傳輸。
WN 100可為無線區域網路(WLAN)或無線個人區域網路(WPAN)或符合IEEE 802標準組的一個或多個之另一網路。NC 104可被連接至一個或多個網路，諸如網際網路102。在某些實施例中，WN 100可為微微網，其以微微網控制器來界定很多裝置，此微微網控制器使共用的實際通道佔用這些裝置。在某些實施例中，諸如個人電腦的裝置可被建立為NC 104，而其餘的裝置A 106、B 108、C 132、D 134及E 109然後可經由可藉由NC 104來予以有效地管理之控制/管理功能(諸如射束形成)而「連接」至WN 100。
所揭示的系統100可根據通道條件來裁適射束形成訓練序列。計算可藉由控制器來予以做成，而當需要資料以供計算時，資料可利用除了以「方案(recipe)」為基礎的傳輸之外的方法來予以取得。與傳統的系統相較，所揭示的系統可急遽地改善整個系統的啟動效率。在某些實施例中，在扇形掃掠期間或在如迭代訓練步驟的部分之序列傳輸期間，前端收發器(TX/RX)118與126及射束控制器116與124可實施全向性及指向性傳輸。
在某些實施例中，前端收發器118會發送訓練常式，且根據所接收到的東西，裝置E 109會送出回傳(亦即，提供回授)，其表示量測、射束形成的通道增益。在其他實施例中，對於給定的MRC向量而言，接收器會將MRT向量量化，並且將MRT向量的值饋入回到發送器。發送器然後會計算與先前的MRT向量正交之回授MRT向量中的一個或多個分量。一般而言，在此系統中，整個通道矩陣不是可觀察/可用的，但是關於此通道矩陣的某些資訊可自迭代中得到。所揭示的配置想要使各迭代的數量及持續時間最小，且可藉由使傳送可藉由其他手段所得到的資料之發送最小來達成此。因此，使重複的發送資訊最小，或儘可能地少實施發送重複的資料，使得可使迭代中之資訊交換的總量最大。
在訓練傳輸期間，感測器122與130可量測通訊參數且可協助判定最大比率組合(MRC)權重及最大比率傳輸(MRT)權重。由感測器122與130所取得的資料可被可計算如何改善通道性能的組態/比較模組120與128所利用，且根據計算，組態/比較模組120與128可判定MRC權重及MRT權重。後續的序列傳輸可根據所估測的MRC及MRT權重來予以制訂，以顯著地降低進入此網路的裝置之建立時間及附加費。使用傳統系統丟棄的資訊之權重的計算常常可將所需的傳輸降低至目前射束形成訓練系統所需之傳輸的子集。甚至目前正由委員會(committees)所指定之目前技術水準的訓練系統並不使用先前迭代中所取得的資料。因此，當過去的通道參數被利用於訓練分析中時，傳統上將被做成來取得通道參數的傳輸可被省略。
可瞭解的是，NC 104可以用利用WLAN、無線行動隨建即連網路(WMAN)、WPAN、全球互通微波存取(WiMAX)、手持式數位視訊廣播系統(DVB-H)、藍芽、超寬頻(UWB)、UWB論壇、Wibree、WiMedia聯盟、無線高清晰度(HD)、無線通用序列匯流排(USB)、昇陽電腦(Sun Microsystems)的小可程式化物件技術或SUN SPOT、及ZigBee技術之包括諸如手機裝置、手持式、膝上型或桌上型的計算裝置之無線手機的大部分無線技術來支援通訊建立及通訊。WN 100也可與單一天線、扇形天線及/或諸如多重輸入多重輸出系統(MIMO)的多重天線系統相容。
在操作中，裝置E 109可進入此網路區域，或可在此區域中被開啟電源。裝置E 109可注意聽到由NC 104所做成的週期性信標傳輸。根據信標傳輸的接收，當射束訓練程序可開始時，裝置E 109可發送聯結請求訊號至NC 104。一般而言，NC 104及裝置E 109可監測及利用發送此信標的特定頻率，且此信標可包含可被利用來使射束形成程序的傳輸同步之網路時序指配資訊。在某些實施例中，當裝置E 109正在試圖加入網路100時，在判定鏈路估算(link budget)及陣列校正品質之後的射束形成期間，裝置E 109及NC 104可實施序列長度。
最初，組態/比較模組120可控制前端模組118及射束控制器116，以使經由循序傳輸而於不同扇形區中發送射束。這可被稱為扇形掃略。扇形圖110已把在NC 104之周圍的相對方向分割成八個扇形區。裝置E 109可被指配時槽(time slot)及可儲存扇形序列，且使用此種資訊可取得各扇形區中之傳輸的參數。因為可利用更多扇形區或更少扇形區或幾乎任何方向，所以扇形區之數目及方向不是限制的特徵。在扇形掃略期間，裝置E 109的前端126可接收扇形掃略的訊號，且感測器130可偵測或取得可能通道的參數。雖然並不需要，但是為了開始射束訓練程序，組態模組120可控制前端模組118及射束控制器116，以經由循序傳輸來發送不同扇形區中的射束。這可被稱為扇形掃略。扇形圖110已把在NC 104之周圍的相對方向分割成八個扇形區。裝置E 109可被指配時槽(time slot)及可儲存扇形序列，且使用此種資訊可取得各扇形區中之傳輸的參數。因為可利用更多扇形區或更少扇形區或幾乎任何方向，所以扇形區之數目及方向不是限制的特徵。在扇形掃略期間，裝置E 109的前端126可接收扇形掃略的訊號，且感測器130可偵測或取得可能通道的參數。
可瞭解的是，當NC 104發送於扇形區1、2、7及8中時，裝置E 109可能無法接收到可理解的訊號，且藉由這些扇形區中的NC 104所做成之傳輸的SNR可被感測器130估測或判定為不良、不想要的或不可接受的。在某些實施例中，感測器130會將所取得的扇形區相關資料傳送至組態/比較模組128，且組態/比較模組128可將所取得的資料與預定度量做比較，而且可將這些扇形區分級，並且判定那一個扇形區具有最佳的通訊參數。組態/比較模組128然後可啟動返回至NC 104的傳輸，其表示那一個扇形區看起來要提供最佳的通訊特性。
在一例中，感測器130可接收由扇形區5中的NC 104所傳送之傳輸，且組態/比較模組128可判定由扇形區5中的NC 104之傳輸具有非常高或想要的SNR比。裝置E 109可將此資訊傳送至NC 104，並且在扇形掃掠之後，可開始進一步的射束精鍊處理。在判定非常低的SNR之扇形區傳輸中，這些扇形區可被標示為不想要的扇形區。
在類似的程序中，裝置E 109的組態/比較模組128可根據所判定的MRT及MRC來控制前端模組126及射束控制器124，以經由循序傳輸來發送或接收不同扇形區中的射束。裝置扇形圖111可被裝置E 109所利用，以組織扇形掃掠。扇形掃掠可藉由控制該陣列的NC 104及/或裝置E109來予以實施。NC 104可儲存扇形區指標、訓練序列、及時序配置，且可使用此種同步資料來取得各扇形區中之由裝置E 109所做成之傳輸的參數。在扇形掃略期間，NC 104的前端118會接收扇形掃略的訊號，且感測器122與130可偵測或取得潛在可接受的通道之參數，並且這些參數可被傳回至裝置E109，而且裝置E109可使用這些參數來改善射束，因而改善通訊通道。一般而言，扇形掃掠可允許發送器能夠判定目標接收器的相對方向，且可允許接收器能夠判定自發送器抵達的方向。此種參數允許發送與接收天線陣列的增益能夠被「最佳化」於發送源的相對方向上。組態/比較模組120與128可藉由操控向量或控制向量來操控訊號傳輸，其可改變訊號路徑的相位長度，且可連貫地放大所想要的訊號，以產生所想要的方向上之射束。
參照圖2，可達成射束操控的系統200係以方塊圖格式來予以繪示出。系統200可包括數位基頻發送器(Tx)202、數位基頻接收器(Rx)204、放大器206與207、相移器208與210、及天線212與214。可察覺到的是，為了簡化起見，將說明僅一個發送路徑216及僅一個接收路徑218。然而，可利用許多不同的路徑來達成所想要的天線增益。一般而言，利用愈多的路徑及天線，愈大的增益可藉由發送或接收系統來予以達成。
在「最佳」扇形區已被選擇(可能僅根據所取得的低SNR)於此裝置與此控制器之後，可開始射束精鍊程序。甚至在具有非常低的SNR區域中，可實施射束搜尋或射束精鍊。在此類區域中，會需要被稱為「碼片(chips)」之長的偽雜訊(PN)碼符號序列，以便使展頻增益到達想要的位準。長PN序列可被利用來將工作的SNR「拉伸」至正的區域，使得此控制器與此裝置可充分地取得通道估測結果。符號產生器220可使用PN碼符號的連續字串(string)，將正弦波偽隨機地相位調變，其中，各符號具有遠短於資訊位元或資料的持續時間。亦即，各資訊位元係藉由一序列之更快速的碼片來予以調變。因此，碼片速率遠高於資訊訊號位元速率。
因此，作為射束形成的部分，發送器202可利用訊號結構，其中，由發送器202所產生之碼片的序列係已知為藉由接收器204的推斷結果(priori)。接收器204然後可使用相同的PN序列，以抵消所接收到的訊號上之PN序列的效應，以便重建資訊訊號且判定通道的品質。參數估測模組222然後可估測諸如通道的訊號對雜訊比之通道參數，且可實施與MRC及MRT相關的矩陣操作/計算。
根據扇形掃掠，所取得的參數及所估測的MRC及MRT、參數估測模組222會需要來自發送器202之經裁適的PN序列。此種經裁適的序列可為傳統符號傳輸的小子集。可瞭解的是，控制訊號224可被送至放大器(諸如，放大器206及相移器208)，使得可接受的射束可藉由系統200的發送器部分202及系統200的接收器部分來予以產生。控制訊號224可被視為權重，其中，諸如放大器及相移器的類比組件可被指配不同的權重。碼冊可為根據計算來調整放大器設定及相移器設定的權重之查詢表，其中，這些調整根據所取得的參數及計算來改變射束的位置或使射束移動至特定位置。碼冊控制試圖使發送與接收射束收斂，其中，所想要且「最佳」的權重可提供所想要的射束結果。如發送器側所繪示的組件可出現於控制器與裝置兩者中，使得控制器與裝置兩者均可達成其發送與接收程序的射束形成。
可影響藉由扇形掃掠階段(而且也許是精鍊階段)中的參數估測模組222所判定之SNR的一個參數為用於發送器及/或接收器之天線陣列的校正品質。可影響SNR估測的另一因素為藉由扇形掃掠程序中的發送器及/或接收器所利用之「碼冊設計」或演算法的效率。例如，假設具有36個天線的未校正相控陣列於發送及接收中被利用，可判定扇形掃掠之後的射束形成增益為約6分貝(dB)。然而，若相位陣列為校正良好的，且碼冊具有有效率的演算法或碼冊具有良好的設計，則在最初扇形掃掠之後的增益可為超過20dB。因此，當藉由參數估測模組222來判定出扇形掃掠之後的增益為20dB時，因為最小的符號數量可藉由發送器202來予以發送而完成發送器202的射束形成程序，所以發送器202可被控制成使得射束控制向量判定程序的平衡可被省略或大大地降低。
參照圖3，繪示射束精鍊的通訊會談段圖300。如以上所述，由於功率需求、資料速率、擁塞、干擾等，所以對於利用接近60 GHz範圍的頻率之網路而言，射束形成對於通訊實際上是必要的。為了達成用於指向性通訊之想要的射束，此類網路常常實施訓練程序，以判定將提供所想要的射束之控制命令。為了判定此類控制命令，網路系統一般利用射束訓練序列。傳統的射束形成方法消耗顯著的附加費且花費顯著的時間量來完成。傳統或甚至是射束形成訓練協定之技術的狀態不會調整諸如通道品質或校正品質的條件。因此，目前的訓練協定係設計用於及實施符合「最差情況」方案或沒有校正的很差通道品質之程序。
因此，因為在大部分的情況中，通道品質及校正品質為與遠比最差狀況更好，所以每次裝置進入網路時，實施最差情況的射束形成程序是可用頻寬之非常沒有效率的使用。圖3顯示調整射束形成程序的一種方式，使得展頻寬度(或訓練時間)係根據計算的MRT及MRC權重而降低。
網路控制器NC 332係繪示為自右側發送與接收，而裝置302係繪示為自左側發送與接收。傳輸314可為作為自NC 332至裝置302之扇形掃掠的部分之指向性傳輸，其中，裝置302可以用全向性模式來接收。自裝置302的傳輸316可為以指向性傳輸的形式之扇形掃掠傳輸，且此類傳輸可攜帶來自扇形掃掠傳輸314的資訊，諸如所取得的通道參數及方向資訊。NC 332可接收用全向性模式的指向性傳輸，且NC 332可實施傳輸318，其具有表示供裝置302利用的「最佳」扇形區之資料，及供最佳扇形區用的可能SNR。傳輸314、316、及318可被視為扇形區搜尋傳輸336。
如以上所述，扇形掃掠一般為射束形成程序的初始部分，其中，進來的傳輸之相對方向可藉由操控不同扇形區的接收射束，及判定那一個扇形區接收最高想要的訊號來予以判定。更明確而言，扇形掃掠可被視為發送器及接收器依序地嘗試不同扇形區(掃掠不同扇形區)，及量測所想要的頻率之訊號強度的程序。接收想要的頻率之最高訊號位準的扇形區可被選擇供進一步的分析用。射束形成向量(用於放大器及相移器的控制訊號)可被利用來控制發送器及接收器，使得此裝置或控制器可利用最佳扇形區。此組態可為如量化表或碼冊中所述、所界定及所儲存的組態。一般而言，量化碼冊可將通道空間分割成多個即將被嘗試及監測的扇形區(判定區)，因此命名為扇形掃掠。這些裝置可利用MRT及MRC及其結果，和自先前步驟中所取得的通道品質與校正資訊，以使後續的訓練序列最佳化。例如，若於傳輸314中所接收到的SNR是高的，則可降低316中的序列長度。
在扇形掃掠之後，可試圖射束精鍊。扇形搜尋之後可為射束精鍊階段，諸如發送器與接收器射束形成向量迭代地愈靠近最佳向量之三個階段。各射束精鍊階段會以接收向量訓練步驟開始，之後為發送向量訓練步驟。射束搜尋或射束精鍊中所牽涉的步驟係顯示於圖2中。說明各步驟中所採用的動作。
如以上所述，需要射束形成來達成於60 GHz範圍內發送的系統之品質通訊性能。然而，目前的射束形成訓練序列需要顯著的附加費且此種程序消耗相當大的時間量。進入及離開網路的裝置愈多，操作系統所需的附加費愈大。由於常常出現於網路中的大量裝置，及典型控制器的工作負載，所以想要降低射束搜尋附加費，以便達成較高的網路效率。
在目前技術的無線網路系統中，射束形成訓練協定並不適於通道或校正的品質，且為設計用於最壞狀況方案之受管制的程序。因此，對於通道及校正的品質遠比最壞狀況方案較佳之大部分的情況而言，射束形成訓練不是有效率的。
在扇形掃掠336之後所實施的訓練發送可被稱為射束精鍊迭代階段/傳輸338，其中，此類傳輸338包括PN符號傳輸。依據本揭示，射束精鍊傳輸338可根據或等同於先前傳輸期間所取得的MRT及MRC權重，而使時間及範圍降低。更明確而言，在射束精鍊迭代階段/傳輸338期間，可連續地調整序列長度。精鍊階段338可為迭代程序。各迭代可根據所取得的通道參數來予以制訂，其中，根據所取得的參數，控制向量可自碼冊中被選出，並且被實施。另外，控制向量可被精鍊於連續迭代中，以提供各迭代之更高的射束形成增益。隨著迭代的數目更高，可降低各迭代的序列長度。在傳輸304、306、308、310、312、328、及330期間，當射束更靠近可接受或「最佳的」範圍時，可發送符號且可判定SNR量測。由320、322、324、326所表示的傳輸可包括有選擇性的向量，其經由利用已於先前迭代期間所取得的資料之計算而被產生。
參照圖4，描述繪示射束形成的方法之流程圖400。最初，描述此系統可實施扇形掃掠，如由方塊401所繪示者。雖然扇形掃掠可允許功率迭代系統比傳統系統能夠以較少時間收斂於可接受的通道組態上，但是扇形掃掠為選用的特徵。可瞭解的是，所揭示的配置可利用任意向量作為初始啟始點來啟動功率迭代程序。如由方塊402所繪示者，接收器可計算目前的MRC向量。所揭示的方法連續地計算通道資料，以試圖改善/調整射束形成的通道之增益至「最大」。此類計算可利用下面的方程式：
其中，H為發送器與接收器之間的有效通道矩陣，而為用於射束形成權重及之射束形成的純量通道。
此外，射束形成權重u 及v 可為分別於接收器及發送器處之正規化的射束形成向量。有效通道矩陣可結合無線通道中之原有的發送/接收權重矩陣之效應，且有效通道矩陣的乘積可為發送權重矩陣B t (諸如Hadamar矩陣、無線通道H w 、及接收權重矩陣B r )的乘積(亦即，H =B r H w B t )。B r 的第i列上之權重入口可形成第i個有效接收天線，且類似地，B t 的第i行上之權重入口可形成第i個有效發送天線。
H 的第i列及第j行上之入口可為第i個有效接收天線與第j個有效發送天線之間的通道響應。若H 為已知，則u 及v 可利用H 的奇異值分解來予以計算。然而，對於60 GHz的無線系統而言，H 常常為發送器及接受器所未知的。可瞭解的是，扇形掃掠的結果可提供「等於」或代表通道矩陣的一列及一行之資訊。然而，掃掠無法提供足夠的資料來填入整個矩陣。因為經由方程式2得到結果不需要導致干擾的能量，或不需要如同傳統系統中傳統上所花費/所導致/所需的昂貴訓練附加費來判定H 的值，所以如由下面的方程式2所述的功率迭代可提供有效的手段來獲得u 及v 。
一般而言，功率迭代(計算)可被利用來判定可達成各通道之所想要的通道品質及所想要的訊號品質之向量。在某些實施例中，可利用使輸出功率向量變化的迭代方法。各迭代可有兩個步驟：發送向量判定步驟及接收向量判定步驟。如以上所述，一個步驟(步驟1)可判定MRC權重(接收權重)，而另一個步驟(步驟2)可利用下面的方程式來判定最大比率傳輸(MRT)權重：
雜訊項已經被省略，以簡化程序與分析，然而，在某些情況中，在後面階段會考慮雜訊項。在第i次迭代，發送器可利用發送射束形成向量v (i)，其已被接收器所判定以上所述且如同由方塊402所繪示者，在方程式二(2)中，發送器可使用v (i)而將訓練符號送至接收器，以界定傳輸屬性。接收器可估測使發送向量v (i)之所接收到的訊號強度最大之所接收到的射束形成權重(亦即，MRC權重)。MRC向量可被界定為u (i)，且來自最大比率組合的射束形成資訊為μ H Hv (i)，其可被利用來判定該向量。
如同由方塊402所繪示者，為了計算MRC向量及MRC權重，接收器可量測接收器陣列中之各有效接收天線上之來自發送器的單一傳輸之響應。如以上所述，且如同由方塊403所繪示者，接收器可合成有關發送器MRT向量的部分之所儲存的通道響應。在接收器處所量測到的響應可被利用來產生向量Hv (i)(描述發送源的相對方向之向量)。接收射束形成向量可產生使接收自特定方向的訊號功率「最大」之指向性靈敏度(亦即MRT向量，其可被界定為u (i)=norm(Hv (i)))，其中，使射束形成向量的大小正規化(將這些向量轉換成單位向量)。
參照方塊403，接收器可合成有關發送器MRT向量的部分之所儲存的通道響應。參照方程式2的步驟2，MRT權重可於後續的計算中被判定或估測。在某些實施例中，發送器可經由有效發送天線的各天線而傳送訓練符號(可能是縮減的符號集合)。回應於此，接收器可估測使接收向量u (i)之所接收到的訊號強度「最大」之發送射束形成權重。為了完成此種估測，接收器可利用u (i)來界定接收向量，且可量測H中之來自各發送天線的各傳輸之射束形成通道響應。另外，所量測出的通道響應可被利用來形成向量u H (i)H 。如同由方塊404所繪示者，發送器與接收器兩者可計算與目前及先前的MRT向量互補之所需的探測(sounding)向量(代表指向性傳輸)。
使接收到的訊號最大之發送射束形成向量(亦即MRT向量)可藉由解出v H (i+1)=norm(u H (i)H )或v (i+1)=norm(H H u (i))來予以判定。如同由方塊405所繪示者，發送器可根據探測向量來實施傳輸。如同由方塊406所繪示者，回應於接收該訊號，接收器可使用合成的結果及所接收到的響應來計算發送器的MRT向量。如同由方塊408所繪示者，接收器可將量化的MRT向量送至發送器。因此，對於第(i+1)次迭代，v (i+1)及MRT向量可被饋入回到發送器(發送回到發送器)。
若碼冊或演算法係有效的，則u (i)及v (i)的值將在一些次數的迭代之後，收斂至可接受或理想的值。因此，在此程序期間的任何時間，當符合預定度量或條件時，射束訓練程序可結束。此種步驟係由判定方塊420所繪示出。
可瞭解的是，在不折衷結束校正及通道品質之下，可省略步驟2(其中，一個或多個天線不被利用於此功率迭代中)中的至少一個訓練。接收器可實施Nr 次量測，其中，Nr 為接收天線的數量，且可堆疊所量測出的響應，以提供向量Hv (i)。
例如，使用v (i)=[1,0,...,0] T ，則Hv (i)=[h 11 ,...h N -1 ] T 。在此例中，方程式的步驟2中之第一量測出的響應(亦即u H (i)H ，的第一入口)為
其中，被利用於第二步驟的方程式中。因為於步驟1中量測到Hv (i)，所以在開始步驟2之前，已經知道∥Hv (i )∥，且因此，步驟2「所需」的第一量測可因為其係多餘的而被去除。亦即，步驟1中之計算出的正規化因素∥Hv (i )∥實際上是步驟2的第一量測之結果。因此，可跳過或省略第一量測，且如此之省略可降低完成波束形成所需的附加費。
對於任何v (i)，可產生以上的例子，亦即(v (i)=[1,0,...,0] T )。可瞭解的是，在方程式(2)的步驟2中，可判定MRT向量H H u (i)(亦即，各自接收向量u (i)的最佳發送向量v (i+1)。在習知的功率迭代中，發送器會依序地致能有效發送天線的各天線，且接收器可量測各傳輸的射束形成通道響應。
在某些實施例中，因為如同由方塊404所繪示者，在接收器處，可立即合成v (i)的射束形成通道響應，所以對於與v (i)互補的子空間，發送器僅需要傳送Nt -1個訓練符號，而不是Nt 個訓練符號。發送器可藉由方形的正交矩陣
來表示Nt 個有效發送天線的完整Nt 維空間。如同由方塊406所繪示者，其中，v (i),,…,彼此正交，且單位範數(norm),…,跨越與v (i)互補的子空間，可瞭解的是，有許多產生F 的方式。一種方式為計算如下的Householder矩陣；
其中，=e-jθ v (i)，且θ為v (i)的第一入口之相位。v (i)的合成結果被計算為
對於發送向量,...,，可被表示為 r 1 ...的Nt -1個射束形成通道響應(或量測)可被表示為
結合(5)及(6)產生方程式
自(7)中，MRT向量可被計算為
且
其中，可利用F H F=I 及F H =F -1 。在某些實施例中，因為接收器可取得v (i)及建構F ，所以接收器可量化向量v (i+1)，且使量化指標(新的MRT向量)回授至發送器。因此，發送器及接收器兩者均可取得F ，且接收器可提供有關新量化的MRT向量之資料作為回授，如同藉由方塊408所繪示者。在某些實施例中，接收器可回授[∥Hv (i )∥r 1 …的資料，然後因為F 可供發送器使用或可被發送器所取得，所以發送器可使用方程式(8)來計算MRT向量v (i+1)。如同由方塊410所繪示者，發送器會回應於已經由來自接收器的回授傳輸所接收之MRT向量，而經由此通道發送。
在某些實施例中且對於某些系統而言，接收器可提供回授給發送器，其中，因為傳輸不以保留數值大小資訊，所以回授僅包括量化的相位資訊。對於各個實際的天線而言，發送器可發送恆定功率，且在此情況中，可簡化F 的產生。發送器可以用正交矩陣F 來取代B t ，F 的第一行為v (i)。F 可自恆定矩陣F 0 中被轉換。F 0 可為正交矩陣，其入口具有恆定模數，且其第一行為[1,…,1] T 。可瞭解的是，產生F 0 有許多其他的方式。對於一例而言，F 0 可為係是一樣的Hadamar矩陣。
在其他實施例中，可為具有恆定入口模數的正交矩陣，其中，的第一行不是[1,…,1] T 。可被轉換成具有[1,…,1] T 的第一行之正交矩陣F 0 。可旋轉的各列之相位，使得第一入口具有如F 0 =diag(f 1 H )的零相位，其中，f 1 為的第一行，而diag(x)為具有向量x 的入口作為對角入口之對角矩陣。使用具有[1,…,1] T 作為第一行的F 0 ，發送器可藉由如
的簡單相位旋轉來計算F ，其中，diag(x)為具有向量x 的入口作為對角入口之對角矩陣。因為v (i)具有含恆定模數的入口，所以結果就是diag(x)為正交矩陣。因此，因為F 為兩個正交矩陣的乘積，所以F 為正交矩陣。再者，因為F 0 的第一行為[1,…,1] T ，所以其也是F 或v (i)的第一行。亦即，F 可具有方程式(4)的形式，且發送器可使用行2、…、Nt ，經由通道發送，如同由方塊410所繪示者。v (i)的訓練結果可被儲存，且被利用於未來的計算中。接收器可對於其新的MRC向量之部分，合成所儲存的通道參數，如同由方塊412所繪示者。可瞭解的是，儲存/使用/再使用此類結果係與省略或忽視此類參數之習知的功率迭代系統及教導明顯地不同。由來自先前迭代所已知，或可由其他手段獲得之不發送資料於發送器與接收器之間可提供減少的訓練協定。如同由方塊414所繪示者，接收器可計算與目前及先前的MRC向量互補之接收向量。
如以上所述，訓練時間及能量係儲存有藉由計算在接收器處的MRC之改善的結果。來自一個或多個先前迭代的訓練結果(MRC權重)可被儲存且利用於後續的迭代中，以增加各迭代的精確度。對於各迭代而言，訓練訊號或回授的發送器可判定具有將提供所需的資訊之向量的選擇性傳輸。此種傳輸可為傳統系統將要發送什麼的子集。先前訓練的結果可包括射束形成發送向量的通道參數或響應之接收器的偵測(亦即，MRC及MRT)。新的MRC向量可使用
v (j)，其中，j=1,…,k，亦即r (j)=Hv (j)來予以計算。
同樣地，在先前的訓練週期期間，可儲存接收向量u(i)(其中，i=1,…,1)的射束形成通道響應。甚至在未將接收器處的結果合成之下，因為所量測出的結果典型上包含雜訊資料或雜訊量測資料，所以使用先前訓練之所儲存的結果可增加估測精確度，且結合這些結果或利用此資料可於通道計算中，提供改善的精確度。可瞭解的是，傳統系統或傳統程序捨棄所有先前的結果或雜訊資料。
在方塊414，於藉由MRC權重估測所提供之功率迭代中，接收器可根據諸如最大射束形成增益的某些標準來計算下一個訓練週期的新向量vk+1 ，且接收器可判定另外迭代的射束形成通道響應Hv (k+1)。在此種判定中，v (k+1)=v s +v ⊥ ，其中，v s 可為保持於藉由先前訓練向量v (j)(j=1,…,k)所跨越的子空間中之v (k+1)的分量；v ⊥ 為與藉由先前訓練向量所跨越的子空間正交之v (k+1)的分量。因為v s 係處於子空間中，所以v s 可被寫成為。因此，v s 的通道響應可被計算為，且由於先前的訓練，所以此種資料可存在於接收器的記憶體中。
因此，發送器僅需要使用v ⊥ ，而不使用v s 來傳送訓練符號，以完成所想要的計算。在某些實施例中，接收器僅需要將v ⊥ 的回授送至發送器，且Hv ⊥ 可於接收器處被量測。v (k+1)的通道響應然後可利用
Hv (k +1)=H (v s +v ⊥ )=Σα j r (j )+Hv ⊥ .　(10)
來予以計算。應該注意的是，因為在發送器處的資訊典型上是已被接收器所回授的資訊，所以接收器可取得及儲存由發送器所取得及儲存的所有資訊，且反之亦然。若於發送器及接收器處，v ⊥ 及v s 的計算演算法是已知的，則接收器知道關於發送器的一切，且反之亦然。因此，在某些實施例中，接收器可計算MRT向量v (k+1)，將其量化，且將其回授至發送器。
在傳統的功率迭代方法中，Hv (k+1)直接被量測，且發送功率被分裂成兩個方向v s 及v ⊥ 。可瞭解的是，因為在訓練之前，此結果於接收器處是已知的，所以浪費了v s 的一部分。因為v s 浪費了一些功率，所以所想要的方向v ⊥ 不包括完整的發送功率。可瞭解的是，訓練時間可與所利用的訊號功率成比例。因此，在此情況中，因為發送功率被限制且v ⊥ 方向上的訊號對雜訊比(SNR)應該在預定臨界值之上來達成可靠的結果，所以會拉長訓練時間。習知功率迭代中之v (k+1)的v s 分量典型上浪費約此功率的30%。反之，所揭示的配置將所有功率放置於所需要的方向上，因此顯著地降低訓練時間。
類似的修改可被應用於MRT功率迭代步驟。當接收器想要知道另外迭代的射束形成通道響應向量H H u (1+1)時，接收器可根據某些標準來計算下一個訓練的新向量u (l+1)。假設u (l+1)=u s +u ⊥ ，其中，u s 為保持於藉由先前訓練向量u(i)(其中，i=1,…,l)所跨越的子空間中之u (l+1)的分量。u ⊥ 可為與藉由先前訓練向量所跨越的子空間正交之u (l+1)的分量。因為u s 係在子空間中，所以u s 可被寫成為。因此，u s 的射束形成通道響應可被計算為，且所想要的值可根據先前訓練而於接收器處被判定。因此，接收器僅會需要使用u ⊥ ，而不使用u s 來接收訓練符號。u (l+1)的通道響應然後可被計算為
如同由方塊416所繪示者，發送器可根據所估測的通道來發送射束，且接收器可利用所估測的接收向量來接收此通道傳輸。如同由方塊418所繪示者，接收器可利用合成的結果及所接收到的響應來計算新的MRC向量。
在某些實施例中，接收器(或發送器)不會去除用於v s (及/或u s )的量測。然而，就資料的使用及再使用而言，所揭示的架構可能需要發送器與接收器之間的某些調和。在某些實施例中，收發器可遵循由傳統收發器所利用的傳統功率迭代，而不會認出所揭示的/所改善的配置。在此種情況中，發送器(或接收器)仍然可傳送或接收落入先前量測的子空間v s (或u s )中之訊號。甚至在此種情況中，儲存先前的量會有幫助。收發器不會去除如在先前情況中之v s (或u s )中的量測，但是收發器可提升嘈雜通道之v s (或u s )中的先前量測之精確度。可瞭解的是，組合相同v s (或u s )的訊號有許多種方式，諸如最大比率組合及相等增益組合。
如同由方塊420所繪示者，可判定是否符合一個或多個預定條件。若符合這些條件，則此程序結束，而若不符合這些條件，則此程序可重複回到方塊403，其中，接收器可合成所儲存的通道響應，且此程序可重複，直到符合這些條件。在某些實施例中，預定條件可為迭代的次數。因此，此系統可計算迭代的次數，且在固定次數的迭代之後，無論收斂與否，可終止射束精鍊程序。此預定的度量可為以統計為基礎的次數，其中，此類迭代的次數幾乎總是提供可接受的結果。在其他實施例中，可監測一通道/該等通道的SNR，且一旦達到預定的SNR量測，可終止射束精鍊程序。因此，當符合這些條件時，可利用某些預定標準來終止射束精鍊程序。
利用以上的配置，在並未假設最佳情況時序的天線相關性之下，已實施非直視性(NLOS)通道的模擬結果。使用所揭示的配置，可產生比傳統的功率迭代配置更快之可接受的通道通道。典型上，射束形成程序可使接收到的訊號之功率增加約30dB，其可為品質通訊與極差通訊之間的差異。對於(經由扇形搜尋及射束精鍊)來達成沒有校正的收發器鏈之系統的指向性通訊而言，射束形成一般是更重要的。在這些技術系統的狀態中，功率迭代方法一般是最有效率的射束精鍊程序，且此種程序已藉由諸如WiHD的現有標準化協定予以修改。
在此所揭示的各程序可以軟體程式來予以實施。在此所揭示的軟體程式可被操作於諸如個人電腦、伺服器等之任何型式的電腦上。任何程式可被包含於各種的訊號承載(singal-bearing)媒體上。例示的訊號承載媒體包括，但不受限於：(i)不可寫入儲存媒體(例如，電腦內的唯讀記憶體裝置，諸如，可由CD-ROM裝置所讀取的CD-ROM碟片)上所永久儲存的資訊；(ii)可寫入儲存媒體(例如，磁碟機內的軟碟機或硬碟機)上所儲存的可變更資訊；及(iii)藉由包括無線通訊的通訊媒體(諸如，經由電腦或電話網路)而傳送至電腦的資訊。後面的實施例特別包括自網際網路、內部網路或其他網路所下載的資訊。當攜帶指示本揭示的功能之電腦可讀取指令時，此種訊號承載媒體代表本揭示的實施例。
所揭示的實施例可採用完全硬體實施例、完全軟體實施例或同時包含硬體及軟體元件的實施例之形式。在某些實施例中，所揭示的方法可以軟體(其包括但不受限於韌體、常駐軟體、微碼等)來予以實施。再者，這些實施例可採用使用於或結合電腦或任何指令執行系統之可自提供程式碼的電腦可使用或電腦可讀取媒體中存取之電腦程式產品的形式。為了此說明的目的，電腦可使用或電腦可讀取媒體可為任何設備，其可包含、儲存、通訊、傳播、或運輸使用於或結合指令執行系統、設備、或裝置之程式。
系統組件可自電子儲存媒體中擷取指令。此媒體可為電子、磁性、光學、電磁、紅外線、或半導體系統(或設備或裝置)或傳播媒體。電腦可讀取媒體的例子包括半導體或固態記憶體、磁帶、可移除電腦碟片、隨機存取記憶體(RAM)、唯讀記憶體(ROM)、剛性磁碟及光學碟片。光學碟片的目前例子包括光碟-唯讀記憶體(CD-ROM)、光碟-讀取/寫入(CD-R/W)及數位影音光碟(DVD)。適用於儲存及/或執行程式碼的資料處理系統可包括經由系統匯流排而直接或間接地耦接至記憶元件之至少一處理器、邏輯、或狀態機。記憶元件可包括程式碼的實際執行期間所使用之本地記憶體、大容量儲存器、及提供至少一些程式碼的暫時儲存，以便降低時間碼的數量必須於執行期間，自大容量儲存器中擷取之快取記憶體。
輸入/輸出或I/O裝置(包括但不受限於鍵盤、顯示器、指向裝置等)可直接或經由插入的I/O控制器而被耦接至此系統。網路轉換器也可被耦接至此系統，以使資料處理系統能變成經由插入的私人或公眾網路而被耦接至其他資料處理系統或遠端印表機或儲存裝置。數據機、纜線數據機及乙太網路卡只是網路轉換器之一些目前可用的型式。
熟習此揭示的優點之技術者將顯然可知的是，此揭示思及可提供以上所提及的特性之方法、系統、及媒體。將瞭解的是，詳細說明及圖式中所顯示及所述之實施例的形式僅為盡可能地被採用來建構及利用所揭示的教導。意謂底下申請專利範圍被廣泛地解譯，以涵蓋所揭示的範例實施例之所有變化。
100．．．無線網路(WN)
102．．．網際網路
104．．．第一網路控制器NC
106．．．裝置A
108．．．裝置B
109．．．裝置E
110．．．扇形圖
111．．．裝置扇形圖
112．．．天線陣列
113．．．天線陣列
114．．．天線陣列
115．．．天線陣列
116．．．射束控制器
118．．．前端收發器(TX/RX)
120．．．比較/組態模組
122．．．感測器模組
124．．．射束控制器
126．．．前端收發器(TX/RX)
128．．．比較/組態模組
130．．．感測器模組
132．．．裝置C
134．．．裝置D
200．．．系統
202．．．數位基頻發送器(Tx)
204．．．數位基頻接收器(Rx)
206．．．放大器
207．．．放大器
208．．．相移器
210．．．相移器
212．．．天線
214．．．天線
216．．．發送路徑
218．．．接收路徑
220．．．符號產生器
222．．．參數估測模組
224．．．控制訊號
302．．．裝置
314．．．傳輸
316．．．傳輸
318．．．傳輸
332．．．網路控制器NC
336．．．扇形區搜尋發送
338．．．射束精鍊迭代階段/傳輸
在讀取底下詳細說明之後且在參考附圖之後，本發明的態樣將變成顯然可知，其中，相似參考標號可代表類似元件：
圖1係可建立網路通訊的網路之方塊圖；
圖2係可射束形成的網路之方塊圖；
圖3係用以組構控制器與裝置之間的通訊之裝置與控制器之間的資料交換之圖形；以及
圖4係繪示用以使網路同步之一種配置的流程圖。
100．．．無線網路(WN)
102．．．網際網路
104．．．第一網路控制器NC
106．．．裝置A
108．．．裝置B
109．．．裝置E
110．．．扇形圖
111．．．裝置扇形圖
112．．．天線陣列
113．．．天線陣列
114．．．天線陣列
115．．．天線陣列
116．．．射束控制器
118．．．前端收發器(TX/RX)
120．．．比較/組態模組
122．．．感測器模組
124．．．射束控制器
126．．．前端收發器(TX/RX)
128．．．比較/組態模組
130．．．感測器模組
132．．．裝置C
134．．．裝置D

Claims (24)

  1. 一種射束形成方法，包含：藉由接收器，根據所儲存之通道資料來判定至少部分的最大比率組合(MRC)向量；藉由該接收器，根據所儲存之通道資料來判定至少部分的第一最大比率傳輸(MRT)向量；藉由該接收器來接收根據該至少部分的該第一MRT向量之第一探測向量；藉由該接收器來接收利用該MRC向量之第二探測向量，其中，該MRC向量係根據該至少部分的該MRC向量和該第一探測向量的量測來予以判定的；藉由該接收器來判定該第二探測向量之參數；藉由該接收器以將該參數發送回到來源；以及藉由該接收器，根據該參數及該第一MRT向量來實施指向性傳輸，其中，當符合預定條件時，終止該射束形成。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，該參數為經射束形成的通道增益。
  3. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，該參數為根據該第一MRT向量之經量化的MRT向量。
  4. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，該參數為被發送回作為MRT向量之與該第一MRT向量正交的部分之計算出的分量。
  5. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，該第二探 測向量與目前及先前的MRT向量是互補的。
  6. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，判定該參數包含藉由該接收器來計算第二MRT向量，並且將該第二MRT向量送至該來源，其中，該來源為發送器。
  7. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，判定該參數包含判定合成的結果，且其中，發送該參數包含將該合成的結果發送至該來源，以協助根據該合成的結果來計算該MRT向量。
  8. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，該指向性傳輸包含自先前傳輸或計算所利用之MRT或MRC向量的其中一者所判定之向量。
  9. 如申請專利範圍第1項之方法，另包含接收來自該來源之通訊做為部分的扇形掃掠。
  10. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，該預定條件為MRT和MRC向量的收斂。
  11. 如申請專利範圍第1項之方法，另包含在實施預定數目的步驟或達到訊號對雜訊比的其中一者之後，終止該射束形成。
  12. 一種射束形成系統，包含：射束控制器，用以在該射束訓練序列期間調整射束；感測器，用以在該射束訓練序列期間感測至少一通道參數，並且回應於射束訓練序列而取得資料；用以控制複數個射束訓練序列的組態模組；以及用以組構後續的訓練傳輸之組態模組，該後續的訓練 傳輸將提供與發送權重和接收權重的收斂有關之資訊，該用以組構後續的訓練傳輸之組態模組產生即將利用自一個以上之過去的訓練傳輸中所取得之資料來加以測試的射束訓練序列。
  13. 如申請專利範圍第12項之系統，另包含耦接至該射束控制器的收發器及天線陣列。
  14. 如申請專利範圍第12項之系統，其中，該感測器為訊號對雜訊的感測器，或訊號對干擾加上雜訊的感測器。
  15. 如申請專利範圍第12項之系統，其中，該射束訓練序列包含發送及接收被裁適以使該等發送及接收權重收斂的向量。
  16. 一種電腦程式產品，包括含有指令的電腦可讀取儲存媒體，而當該電腦程式產品被處理器所執行時，致使該電腦實施射束形成程序，包含：藉由接收器，根據所儲存之通道資料來判定至少部分的最大比率組合(MRC)向量；藉由該接收器，根據所儲存之通道資料來判定至少部分的第一最大比率傳輸(MRT)向量；藉由該接收器來接收根據該至少部分的該第一MRT向量之第一探測向量；藉由該接收器來接收利用該MRC向量之第二探測向量，其中，該MRC向量係根據該至少部分的該MRC向量和該第一探測向量的量測來予以判定的； 藉由該接收器來判定該第二探測向量之參數；藉由該接收器以將該參數發送回到來源；以及藉由該接收器，根據該參數及該第一MRT向量來實施指向性傳輸，其中，當符合預定條件時，終止該射束形成。
  17. 如申請專利範圍第16項之電腦程式產品，當該電腦程式產品被處理器所執行時，致使該電腦計算該參數，而該參數為被發送回作為MRT向量之與該第一MRT向量正交的部分之計算出的分量。
  18. 如申請專利範圍第16項之電腦程式產品，當該電腦程式產品被處理器所執行時，致使該電腦接收來自該來源之通訊做為部分的扇形掃掠。
  19. 如申請專利範圍第16項之電腦程式產品，當該電腦程式產品被處理器所執行時，致使該電腦在該接收器處將該該至少部分的該MRC向量和該至少部分的該第一MRT向量合成。
  20. 如申請專利範圍第16項之電腦程式產品，當該電腦程式產品被處理器所執行時，致使該電腦回應於該預定條件的偵測而終止該射束形成。
  21. 一種無線通訊系統，包含：網路控制器，用以實施射束形成，其中，該射束形成包含：藉由接收器，根據所儲存之通道資料來判定至少部分的最大比率組合(MRC)向量； 藉由該接收器，根據所儲存之通道資料來判定至少部分的第一最大比率傳輸(MRT)向量；藉由該接收器來接收根據該至少部分的該第一MRT向量之第一探測向量；藉由該接收器來接收利用該MRC向量之第二探測向量，其中，該MRC向量係根據該至少部分的該MRC向量和該第一探測向量的量測來予以判定的；藉由該接收器來判定該第二探測向量之參數；藉由該接收器以將該參數發送回到來源；以及藉由該接收器，根據該參數及該第一MRT向量來實施指向性傳輸，其中，當符合預定條件時，終止該射束形成。
  22. 如申請專利範圍第21項之無線通訊系統，其中，該參數為經射束形成的通道增益。
  23. 如申請專利範圍第21項之無線通訊系統，其中，判定該至少部分的該第一MRT向量包含判定該MRT向量，其中，該參數為根據該第一MRT向量之經量化的MRT向量。
  24. 如申請專利範圍第21項之無線通訊系統，其中，當符合預定條件時，終止該射束形成包含：當符合該預定條件時，終止該射束形成，其中，該預定條件為發送權重向量和接收權重向量的收斂。
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