發(fā)射天線選擇的制作方法
【專利說明】發(fā)射天線選擇
【背景技術(shù)】
[0001] 在多輸入多輸出(MIMO)系統(tǒng)中，多個天線被用于通過增加傳輸吞吐量和鏈路可靠 性來改善無線性能。MIMO在不增加網(wǎng)絡(luò)帶寬的情況下提高了網(wǎng)絡(luò)容量。MIMO可與正交頻分 復(fù)用(OFDM)組合，W提供W下有效方式:通過將總帶寬分成許多窄帶子載波來對抗無線信 道的頻率選擇性衰落。
【附圖說明】
[0002] 結(jié)合下面連同附圖的詳細(xì)描述，可更充分地理解本申請，在附圖中，相似的附圖標(biāo) 記指整個附圖的相似部分，并且其中：
[0003] 圖1是根據(jù)一個示例的包括用于選擇發(fā)射天線的天線選擇模塊的無線通信設(shè)備的 框圖；
[0004] 圖2是根據(jù)一個示例的用于在無線通信設(shè)備處選擇發(fā)射天線的方法的流程圖；
[0005] 圖3是根據(jù)一個示例的用于在無線通信設(shè)備處選擇發(fā)射天線的方法的流程圖；W 及
[0006] 圖4是包括具有用于選擇發(fā)射天線的指令的計算機可讀介質(zhì)的無線通信設(shè)備的框 圖。
【具體實施方式】
[0007]發(fā)射分集（transmit diversity)是使用多個發(fā)射天線通過減少多徑衰落的影響 來改善通信網(wǎng)絡(luò)的性能和可靠性。由于每個發(fā)射天線到接收天線的路徑可能遭受深信道衰 落(de邱channel化ding),因此使用多個天線可通過在接收機處增加對未遭受衰落的強 信號進(jìn)行接收的機會，來減少多徑衰落的影響。因此，MIMO系統(tǒng)可通過在實現(xiàn)空間分集機制 (即，使用通常具有相同特性且物理上彼此分開的多個天線）時增加可靠性，或通過在實現(xiàn) 空間復(fù)用機制（即，從多個天線發(fā)射獨立且分開編碼的數(shù)據(jù)流)時增加數(shù)據(jù)速率，來大幅改 善無線鏈路性能。
[000引但是，在某些條件下，多天線發(fā)射在許多國家受到政府監(jiān)管機構(gòu)的發(fā)射功率抑制 的制約。例如，在美國，聯(lián)邦通信委員會(FCC)使多發(fā)射受到發(fā)射功率約束的制約，發(fā)射功率 約束取決于發(fā)射的數(shù)據(jù)流的數(shù)量。FCC規(guī)則的目的在于:通過將允許的最大發(fā)射功率降低W 下倍數(shù)，克服由于波束成形或相關(guān)增益而產(chǎn)生的給定方向上能量福射的增加：
[0010] 其中，Ntx是用于發(fā)射的天線數(shù)量，且化是要發(fā)射的數(shù)據(jù)流的數(shù)量。在電氣與電子工 程師協(xié)會（I邸E)802.11 n/ac MIMO系統(tǒng)的情況下，化是由空間復(fù)用和空時塊編碼（STBC)產(chǎn) 生的空時流的數(shù)量。
[0011] 因此，針對MIMO系統(tǒng)，選擇的用于發(fā)射數(shù)據(jù)流的天線的數(shù)量不能比數(shù)據(jù)流的數(shù)量 ?。?，Ntx必須總是等于或大于Ns)。在Ntx = Ns時，根據(jù)FCC規(guī)則的等式（1)，最大功率抑制變 成零，運意味著不存在功率抑制。因此，克服發(fā)射功率中的FC邱華低的一種方式是將在發(fā)射 中使用的天線的數(shù)量（即，Ntx)限制到化。隨著Ntx減少，功率抑制也減少，由此，使能或允許發(fā) 射機使用更多的功率。但是，使用更少的發(fā)射天線會降低發(fā)射分集（即，克服衰落影響的機 會）。基于FCC約束等式(1)，一種解決方案可W是使用發(fā)射天線的數(shù)量Ntx等于要發(fā)射的數(shù)據(jù) 流的數(shù)量化（即，Ntx =化，且101og(Ntx/化）=O)，W實現(xiàn)最低的功率抑制。在此解決方案中， 從發(fā)射機處的總的可用天線Nant中選出發(fā)射天線的最優(yōu)或正確集合Ntx是重要的。
[0012] 但是，選擇天線的最優(yōu)/正確集合是不太容易的。例如，為了選擇發(fā)射天線的最優(yōu) 集合，需要大小為NantXNrx_ant的完整CSI矩陣，其中，N rx_ant是接收機(例如，客戶端設(shè)備)處 的天線的數(shù)量。IEEE 802.1 In/ac標(biāo)準(zhǔn)包括針對發(fā)射機(例如，接入點）的信道探測協(xié)議，用 于獲悉每個客戶端設(shè)備的下行信道的CSI，使得接入點可通過使用CSI信息來實施波束成形 (即，方向性信號發(fā)射或接收）、多用戶MIMO(例如，在IE邸802. Ilac標(biāo)準(zhǔn)中）和/或發(fā)射天線 選擇。但是，信道探測是可選的，并且并非所有接入點和客戶端設(shè)備都可支持此特征。而且， 在實現(xiàn)信道探測的情況下，引發(fā)大量開銷且可能大大降低吞吐量。為了說明，在典型的室內(nèi) 環(huán)境中，在發(fā)射機和接收機節(jié)點兩者都固定時，CSI已知為在IOOms的持續(xù)時間是穩(wěn)定的。此 持續(xù)時間被稱為信道相干時間Tc,且其在步行速度下降低到10ms。因此，每IOms實施信道探 測引起不必要的開銷。此外，每次發(fā)射之前，很難取得精確的CSI信息。
[0013] 在沒有清楚的信道探測的情況下，發(fā)射機推導(dǎo)接收機的CSI的一個方法是:利用信 道互易性。在信道互易性中，針對發(fā)射機和接收機之間給定的鏈路，從節(jié)點A到節(jié)點B的鏈路 的CSI(即，H)與B到A鏈路的CSI(即，H'）是互易的。如果節(jié)點A能夠根據(jù)從節(jié)點B發(fā)射的數(shù)據(jù) 包獲得反向鏈路CSI，H'，則節(jié)點A能夠使用此信息推導(dǎo)A到B鏈路信道的H，H是節(jié)點A選擇發(fā) 射天線的最優(yōu)集合所需要的。因此，節(jié)點A需要Nant(A) XNant(B)的完整H'。但是，從節(jié)點B的 反向鏈路發(fā)射可使用發(fā)射的預(yù)編碼矩陣Q，因此致使節(jié)點A獲悉H'Q，而不是H'，運使得節(jié)點A 很難重新獲得完整CSI，H。因此，期望一種天線選擇技術(shù)，其在存在完整CSI或存在不完整 CSI(例如，推導(dǎo)的CSI)時是可用的。
[0014] 因此，本文描述的示例通過提供一種技術(shù)解決上述挑戰(zhàn)，該技術(shù)在考慮FCC功率約 束W及獲取每次發(fā)射的精確的信道狀態(tài)信息（CSI)時的實際限制的同時，用于選擇每個 OFDM子載波的發(fā)射天線的最優(yōu)集合。所提出的優(yōu)化求解可被定義為下面詳細(xì)描述的最大化 給定效用函數(shù)F。
[0015] 在一個示例中，一種用于在無線通信設(shè)備處選擇發(fā)射天線的方法，包括:基于多個 天線和客戶端設(shè)備處的多個接收天線之間的通信信道的信道狀態(tài)信息(CSI)、要發(fā)射的數(shù) 據(jù)流的數(shù)量W及通信信道的信道相干時間，從多個天線中選擇用于在多個子載波上發(fā)射數(shù) 據(jù)流的天線的集合，其中該集合的大小等于或大于數(shù)據(jù)流的數(shù)量。
[0016] 在另一示例中，一種無線通信設(shè)備，包括：向客戶端設(shè)備發(fā)射一數(shù)量的數(shù)據(jù)流的多 個天線W及天線選擇模塊。該天線選擇模塊用于基于多個天線和客戶端設(shè)備處的多個接收 天線之間的通信信道的信道狀態(tài)信息(CSI)、要發(fā)射的數(shù)據(jù)流的數(shù)量、W及通信信道的信道 相干時間，從多個天線中選擇天線的集合，其中該集合的大小受發(fā)射功率約束的制約。
[0017] 在另一示例中，一種非瞬態(tài)計算機可讀存儲介質(zhì)，包括:指令，該指令在由無線通 信設(shè)備的處理器執(zhí)行時，使處理器基于多個天線和客戶端設(shè)備處的多個接收天線之間的通 信信道的信道狀態(tài)信息(CSI)、要發(fā)射的數(shù)據(jù)流的數(shù)量W及通信信道的信道相干時間，從多 個天線中選擇向客戶端設(shè)備發(fā)射多個數(shù)據(jù)流的天線的集合。該集合的大小大于或等于要發(fā) 射的數(shù)據(jù)流的數(shù)量，且該集合的大小受無線通信設(shè)備的發(fā)射功率要求的制約。
[0018] 如本文所使用的，"一個數(shù)據(jù)流"或"多個數(shù)據(jù)流"是一系列數(shù)字編碼的相干信號 (例如，數(shù)據(jù)的多個包或多個數(shù)據(jù)包），用于發(fā)射或接收發(fā)射過程中的信息。如本文所使用 的，"無線通信設(shè)備"是包括用于發(fā)射和接收數(shù)據(jù)包和/或信號的一個或多個天線的任何無 線通信節(jié)點。例如，無線通信設(shè)備可包括基站、無線接入點、路由器、ad-hoc設(shè)備、站、或任何 其他節(jié)點。如本文所使用的，"子載波"是主無線電傳輸上承載的獨立的模擬或數(shù)字信號，其 承載諸如語音或數(shù)據(jù)之類的額外的信息。子載波表示已調(diào)制的信號，其隨后調(diào)制到更高頻 率和帶寬的其它信號中。如本文所使用的，"信道狀態(tài)信息(CSir指通信鏈路的已知的（或 推導(dǎo)的）信道特性。CSI描述信號如何從發(fā)射機傳播到接收機，且表示例如散射、衰落W及功 率隨距離的衰減的組合的影響。如本文所使用的，"信道相干時間"是其上信道沖擊響應(yīng)被 認(rèn)為不變的持續(xù)時間。通信信道可能隨時間改變，且信道相干時間捕獲信道隨時間的變化。 如本文所使用的，"正交頻分復(fù)用(0抑M)"是一種在多載波頻率上編碼數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的方法。如 本文所使用的，"最優(yōu)集合/發(fā)射天線數(shù)量"是基于包括參數(shù)特定集合的函數(shù)的最大化求解， 從發(fā)射機處的多個可用天線中選擇的用于發(fā)射數(shù)據(jù)流的天線的集合/數(shù)量。
[0019] 參照附圖，圖1是根據(jù)一個示例的包括用于選擇發(fā)射天線的天線選擇模塊122的無 線通信設(shè)備102的框圖。
[0020] 無線通信設(shè)備102可W是，例如無線接入點、基站、ad-hoc設(shè)備、或服務(wù)多個客戶端