Калибровка антенной решетки для систем беспроводной связи

Калибровка антенной решетки для систем беспроводной связи

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящая заявка на патент испрашивает приоритет предварительной патентной заявки США №60/733,022, озаглавленной "КАЛИБРОВКА АНТЕННОЙ РЕШЕТКИ ДЛЯ СИСТЕМ БЕСПРОВОДНОЙ СВЯЗИ", поданной 2 ноября 2005 г., и также испрашивает приоритет заявки №11/398,077, озаглавленной "КАЛИБРОВКА АНТЕННОЙ РЕШЕТКИ ДЛЯ СИСТЕМ БЕСПРОВОДНОЙ СВЯЗИ", поданной 4 апреля 2006 г., переуступленных правопреемнику этой заявки и настоящим явно включенных в данный документ посредством ссылки.

I. Область техники

Последующее описание относится в целом к беспроводной связи и, среди прочего, к калибровке антенной решетки по радиоинтерфейсу.

II. Уровень техники изобретения

Системы беспроводной связи стали преобладающим средством, с помощью которого большинство людей по всему миру общаются друг с другом. Устройства беспроводной связи стали миниатюрнее и более мощными для того, чтобы удовлетворять потребительские нужды и чтобы улучшать портативность и удобство. Увеличение в мощности обработки в мобильных устройствах, например сотовых телефонах, привело к увеличению в требованиях по системам передачи в беспроводных сетях. Подобные системы типично не так легко обновляемы, как сотовые устройства, которые взаимодействуют в ней. Так как возможности мобильных устройств расширяются, может быть сложно поддерживать устаревшую систему беспроводных сетей способом, который обеспечивает полное использование новых и улучшенных возможностей беспроводных устройств.

Более конкретно методы на основе частотного разделения типично разделяют спектр на отдельные каналы путем их разделения на одинаковые участки ширины полосы, например частотный диапазон, назначенный для беспроводной сотовой телефонной связи, может быть разделен на каналы, каждый из которых может переносить речевой разговор или, в случае цифровой услуги, переносить цифровые данные. Каждый канал может быть назначен только одному пользователю в один момент времени. Одним общим используемым вариантом является метод ортогонального частотного разделения, который эффективно разбивает общий диапазон частот системы на множество ортогональных поднесущих. Эти поднесущие также упоминаются как тоны, несущие, элементы кодированного сигнала и/или частотные каналы. В методах на основе временного разделения диапазон делится во временном отношении на последовательные кванты времени или интервалы времени. Каждому пользователю канала может предоставляться квант времени для передачи и приема информации циклическим образом. Например, в любой заданный момент t времени пользователю предоставляется доступ к каналу на короткий интервал. Затем доступ переключается на другого пользователя, которому предоставляется короткий интервал времени для передачи и приема информации. Цикл "принятия перехода" продолжается и в конечном счете каждому пользователю предоставляется множество интервалов передачи и приема.

Методы на основе кодового разделения типично передают данные на множестве частот, доступных в любой момент времени в диапазоне. В общем, данные оцифровываются и распространяются по доступной ширине полосы, при этом множество пользователей могут занимать канал, и соответствующим пользователям может назначаться уникальный последовательный код. Пользователи могут передавать в том же самом широкополосном участке спектра, при этом сигнал каждого пользователя расширяется по всей ширине полосы с помощью своего соответствующего уникального кода расширения. Этот метод может предоставляться для совместного использования, при этом один или более пользователей могут одновременно передавать и принимать. Подобное совместное использование может достигаться с помощью цифровой модуляции расширенного спектра, при этом поток бит пользователя кодируется и расширяется по очень широкому каналу псевдослучайным образом. Приемник предназначается для распознавания ассоциированного уникального последовательного кода и отменяет рандомизацию, для того чтобы получать биты для конкретного пользователя когерентным способом.

Типичная сеть беспроводной связи (например, использующая методы частотного, временного и кодового разделений) включает в себя одну или более базовых станций, которые предоставляют зону покрытия, и один или более мобильных (например, беспроводных) терминалов, которые передают и принимают данные в зоне покрытия. Типичная базовая станция может одновременно передавать множество потоков для услуг широковещательной передачи, многоадресной передачи и/или одноадресной передачи, при этом поток данных является потоком данных, который может представлять независимый интерес при приеме на мобильный терминал. Мобильный терминал в зоне покрытия этой базовой станции может быть заинтересован в приеме одного, больше одного или всех потоков данных, передаваемых составным потоком. Аналогично мобильный терминал может передавать данные в базовую станцию или другой мобильный терминал. Подобная связь между базовой станцией и мобильным терминалом или между мобильными терминалами может ухудшаться из-за изменений канала и/или изменений мощности помех. Например, вышеупомянутые изменения могут влиять на планирование базовой станции, управление мощностью и/или прогнозирование скорости для одного или более мобильных терминалов.

Когда антенная решетка и/или базовые станции используются в сочетании с методом передачи канала TDD (дуплексный режим временной области), могут быть реализованы очень большие коэффициенты усиления. Ключевым предположением в реализации этих коэффициентов усиления является то, что из-за свойства передачи и приема TDD как прямая линия связи (FL), так и обратная линия связи (RL) наблюдают каналы аналогичного физического распространения, соответствующие общей частоте несущей. Однако на практике общие цепочки передачи и приема, которые могут включать в себя аналоговые внешние каскады и передатчики и приемники с цифровой дискретизацией, а также физическая прокладка кабелей и архитектура антенн, вносят вклад в общую характеристику канала, испытываемую приемником. Иными словами приемник воспринимает итоговый канал или эквивалентный канал между входом цифроаналогового преобразователя (DAC) передатчика и выходом аналого-цифрового преобразователя (ADC) приемника, который может содержать аналоговую цепочку передатчика, физический канал распространения, физическую структуру антенной решетки (включая прокладку кабелей) и аналоговую цепочку приемника.

С точки зрения, по меньшей мере, вышеизложенного, в технике существует потребность в системе и/или методологии калибровки в антенных решетках, используемых в устройствах беспроводной связи.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Последующее представляет упрощенную сущность изобретения одного или более вариантов осуществления, для того чтобы обеспечить базовое понимание подобных вариантов осуществления. Эта сущность изобретения не является обширным обзором, и оно не имеет намерением ни идентифицировать его ключевые или критические элементы всех его вариантов осуществления, ни установить границы объема каких-либо или всех его вариантов осуществления. Его единственная цель - представить некоторые понятия одного или более вариантов осуществления в упрощенной форме в качестве вступления к более подробному описанию, которое представлено далее.

Согласно одному аспекту способ калибровки антенной решетки в беспроводной сети содержит определение калибровки на основе, по меньшей мере, первого и второго методов калибровки и затем выбор, чтобы калибровать на основе одного из методов.

Согласно другому аспекту устройство беспроводной связи содержит, по меньшей мере, две антенны и процессор, соединенный с, по меньшей мере, двумя антеннами.

Процессор конфигурируется для определения калибровки для связи, включая, по меньшей мере, калибровку двух антенн на основе, по меньшей мере, первого и второго методов калибровки и затем выбор, чтобы калибровать на основе одного из методов.

Согласно еще одному аспекту устройство может содержать средство для определения калибровки на основе, по меньшей мере, первого и второго методов калибровки и затем выбор, чтобы калибровать на основе одного из методов.

Для достижения вышеизложенных и связанных целей один или более вариантов осуществления содержат признаки, описанные полностью в дальнейшем в данном документе и конкретно выделенные в формуле изобретения. Последующее описание и прилагаемые чертежи подробно излагают определенные иллюстративные аспекты одного или более вариантов осуществления. Эти аспекты, тем не менее, указывают только на некоторые из множества способов, в которых могут быть использованы принципы различных вариантов осуществления, и описанные варианты осуществления предназначены, чтобы включить в себя все подобные аспекты и их эквиваленты.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 иллюстрирует аспекты системы беспроводной связи множественного доступа.

Фиг.2 иллюстрирует конфигурацию антенны, содержащей цепочку приемников и цепочку передатчиков согласно различным аспектам, описанным в данном документе.

Фиг.3 иллюстрирует аспекты синхронизации для действий по калибровке.

Фиг.4 иллюстрирует аспекты логики, которая способствует калибровке антенной решетки для компенсации рассогласований коэффициентов усиления.

Фиг.5 иллюстрирует аспекты системы, которая способствует калибровке антенной решетки для компенсации рассогласований коэффициентов усиления.

Фиг.6 иллюстрирует аспекты методологии для калибровки решетки антенн.

Фиг.7 иллюстрирует аспекты методологии для калибровки решетки антенн.

Фиг.8 иллюстрирует аспекты приемника и передатчика в системе беспроводной связи.

Фиг.9 иллюстрирует аспекты точки доступа.

Фиг.10 иллюстрирует аспекты методологии для определения типа калибровки для применения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Ниже описаны различные варианты осуществления со ссылкой на чертежи, на которых одинаковые ссылочные номера использованы для указания одинаковых элементов. В последующем описании, для целей пояснения, многие конкретные детали объяснены, чтобы обеспечить полное понимание одного или более вариантов осуществления. Тем не менее, может быть очевидно, что подобные варианты осуществления могут быть реализованы на практике без этих конкретных деталей. В иных случаях в форме блок-схемы показаны хорошо известные структуры и устройства, чтобы облегчить описание одного или более вариантов осуществления.

Как использовано в этой заявке, термины "компонент", "система" и тому подобные предназначены для ссылки на компьютерный объект, либо на аппаратные средства, сочетание аппаратных средств и программного обеспечения, программное обеспечение или программное обеспечение при исполнении. Например, компонент может быть, но не ограничен, процессом, запущенным на процессоре, процессором, объектом, исполняемым файлом, потоком управления, программой и/или компьютером. Один или более компонентов могут находиться в пределах процесса и/или потока управления, и компонент может быть локализован на одном компьютере и/или распределен между двумя или более компьютерами. Также эти компоненты могут исполняться с различных машиночитаемых носителей, имеющих различные структуры данных, сохраненных на них. Компоненты могут осуществлять связь посредством локальных и/или удаленных процессов, например, в соответствии с сигналом, имеющим один или более пакетов данных (к примеру, данных из компонента, взаимодействующего с другим компонентом в локальной системе, распределенной системе и/или по сети, например, по Интернету с другими системами, посредством сигнала).

Кроме того, различные варианты осуществления описаны в данном документе в связи с абонентской станцией. Абонентская станция может также называться системой, абонентским узлом, мобильной станцией, удаленной станцией, точкой доступа, базовой станцией, удаленным терминалом, терминалом доступа, пользовательским терминалом, агентом пользователя, пользовательским устройством, пользовательским оборудованием и т.д. Абонентская станция может быть сотовым телефоном, беспроводным телефоном, телефоном протокола инициации сеанса (SIP), станцией беспроводной абонентской линии (WLL), персональным цифровым помощником (PDA), портативным устройством с возможностью беспроводного соединения или другим обрабатывающим устройством, соединенным с беспроводным модемом.

Более того, различные аспекты или признаки, описанные в данном документе, могут быть реализованы как способ, устройство или изделие, использующее методы стандартного программирования и/или конструирования. Термин "изделие", как он используется в материалах настоящей заявки, имеет намерением охватывать компьютерную программу, доступную с любого машиночитаемого устройства, несущей или носителей. Например, машиночитаемая среда может включать в себя, но не в качестве ограничения, магнитные запоминающие устройства (например, жесткий диск, дискету, магнитные полосы…), оптические диски (например, компакт диск (CD), цифровой универсальный диск (DVD)…), интеллектуальные карты, и устройства флэш-памяти (например, карточку, карту памяти, переходный привод…) и интегральные микросхемы, например, постоянные запоминающие устройства, программируемые постоянные запоминающие устройства и электрически стираемые программируемые постоянные запоминающие устройства.

На фиг.1 проиллюстрирована система связи множественного доступа согласно одному варианту осуществления. Система 1 беспроводной связи множественного доступа включает в себя множество сот, например, соты 2. На фиг.1 каждая из сот 2, 4 и 6 может включать в себя точку доступа, которая включает в себя множество секторов. Множество секторов создается группами антенн, каждая отвечает за связь с терминалами доступа в части соты. В соте 2 каждая из групп 12, 14 и 16 антенн соответствуют различному сектору. В соте 4 каждая из групп 18, 20 и 22 антенн соответствуют различному сектору. В соте 6 каждая из групп 24, 26 и 28 антенн соответствуют различному сектору.

Каждая сота включает в себя несколько терминалов доступа, которые осуществляют связь с одним или более секторами каждой точки доступа. Например, терминалы 30 и 32 доступа осуществляют связь с базой 42 точки доступа, терминалы 34 и 36 осуществляют связь с точкой 44 доступа и терминалы 38 и 40 доступа осуществляют связь с точкой 46 доступа.

Контроллер 50 соединен с каждой из сот 2, 4 и 6. Контроллер 50 может содержать одно или более соединений с множеством сетей, например Интернет, другими сетями на основе коммутации пакетов или сетями связи с коммутацией каналов, которые предоставляют информацию к терминалам доступа и от терминалов доступа, осуществляющих связь с сотами системы 1 беспроводной связи множественного доступа. Контроллер 50 включает в себя или соединяется с планировщиком, который планирует передачу от/в терминалы доступа. В других вариантах осуществления планировщик может постоянно находиться в каждой отдельной соте, каждом секторе соты или их комбинации.

Для того чтобы облегчить калибровку передач в терминалы доступа, полезно калибровать цикл калибровки коэффициента усиления канала в точке доступа, чтобы устранять рассогласования из-за цепочек передачи и приема точки доступа. Однако из-за шума в канале любые оценки калибровки на основе сигналов, принятых в терминалах доступа по прямой линии связи и переданных от терминалов доступа по обратной линии связи, могут содержать шум и другие изменения канала, которые могут ставить под сомнение полученные оценки. Для того чтобы преодолеть эффекты шума канала, используются многочисленные калибровки как в прямой линии связи, так и в обратной линии связи для многочисленных терминалов доступа. В определенных аспектах многочисленные передачи в/от каждого терминала доступа принимаются во внимание для выполнения калибровки заданного сектора.

В определенных аспектах может калиброваться либо тракт передачи точки доступа, либо тракт приема точки доступа. Это может быть выполнено, например, с помощью использования отношения калибровки для того, чтобы калибровать тракт приема точки доступа для своего тракта передачи или калибровать свой тракт передачи для своего тракта приема.

Как используется в данном документе, точка доступа может быть фиксированной станцией, используемой для осуществления связи с терминалами, и может также упоминаться как и включать в себя некоторые или все из функциональных возможностей базовой станции, узла В или элемента, определенного какой-либо другой терминологией. Терминал доступа может также упоминаться как и включать в себя некоторые или все функциональные возможности пользовательского оборудования (UE), устройства беспроводной связи, терминала, мобильной станции или объекта, определенного какой-либо другой терминологией.

Следует заметить, что хотя фиг.1 отображает физические секторы, которые имеют различные группы антенн для различных секторов, могут использоваться другие подходы. Например, использование множества фиксированных "лучей", каждый из которых покрывает различные зоны соты в частотном пространстве, могут использоваться вместо или в комбинации с физическими секторами.

На фиг.2 описана конфигурация 100 антенны, содержащая тракт 102 приемника и тракт 104 передатчика согласно различным аспектам. Тракт 102 приемника содержит компонент 106 преобразования с понижением частоты, который преобразует сигнал с понижением частоты в базовую полосу при приеме. Компонент 106 преобразователя с понижением частоты оперативно соединен с функциональным средством 108 автоматической регулировки усиления (AGC), которое оценивает уровень принятого сигнала и автоматически регулирует усиление, применяемое к принятому сигналу для поддержания тракта 102 приемника в пределах своего ассоциированного линейного рабочего диапазона и для обеспечения постоянного уровня сигнала для вывода через тракт 104 передатчиков. Понятно, что средство AGC 108 может быть факультативным в некоторых вариантах осуществления, описанных в данном документе (например, автоматическую регулировку усиления не нужно осуществлять в связи с каждым вариантом осуществления). Средство AGC 108 оперативно соединено с аналогово-цифровым преобразователем 110 (A/D), который преобразует принятый сигнал в цифровой формат до того, как сигнал сглаживается с помощью цифрового фильтра 112 нижних частот (LPF), который может ослаблять краткосрочные колебания в принятом сигнале. Наконец, тракт 102 приемника может содержать процессор 114 приемника, который обрабатывает принятый сигнал и может передавать сигнал одному или более компонентам тракта 104 передатчика.

Тракт 104 передатчика может содержать процессор 116 передатчика, который принимает сигнал от тракта 102 приемника (например, передатчик принимает сигнал, который был исходно принят трактом 102 приемника и подвергался различным обработкам, ассоциируемым с его компонентами, …). Процессор 116 передатчика оперативно соединен с формирователем 118 импульсов, который может облегчать управление сигналом, который необходимо передать, так что сигнал может быть сформирован, чтобы находиться в пределах ограничений ширины полосы при снижении и/или устранении межсимвольных помех. Сформированный сигнал может подвергаться цифроаналоговому (D/A) преобразованию с помощью преобразователя 120 D/A перед подачей на оперативно соединенный фильтр 122 нижних частот (LPF) в тракте 104 передатчика для сглаживания. Компонент 124 усилителя импульсов (РА) может усиливать импульс/сигнал до преобразования с повышением частоты в базовую полосу с помощью преобразователя 126 с повышением частоты.

Антенная решетка 100 может существовать для каждой антенны как точки доступа, так и терминала доступа. Как таковое, может иметь место заметное различие, наблюдаемое между передаточными характеристиками тракта 104 передатчика и тракта 102 приемника и/или их выборками, обратимость эквивалентного канала и/или вариаций передатчика/приемника могут не предполагаться. При калибровке решетки антенн 100, понимание величины вариаций, в терминах воздействий на фазу и/или амплитуду сигналов, распространяющихся в трактах передатчика и приемника и их влияние на точность допущения об обратимости может использоваться, чтобы облегчить процесс калибровки. Кроме того, в случае антенной решетки, в общем каждая антенна 100 имеет отличающийся тракт 104 передатчика и тракт 102 приемника, относительно каждой другой антенны. Следовательно, каждый отличающийся тракт 104 передатчика может иметь различные эффекты, в терминах фазы и/или амплитуды, по сравнению с соответственно каким-либо иным трактом 104 передатчика. То же самое может быть истинным для трактов 102 приемника каждой антенны 100.

Рассогласования в эффектах могут быть обусловлены физической структурой антенны 100, различиями компонентов или рядом иных факторов. Подобные рассогласования могут включать в себя, например, эффекты взаимной связи, эффекты антенной мачты, неточное знание расположения элементов, неидентичности амплитуды и/или фазы из-за прокладки кабелей антенн и тому подобного. Кроме того, неидентичности могут быть обусловлены элементами аппаратного обеспечения в тракте 104 передатчика и/или тракте 102 приемника каждой антенны 100. Например, подобные неидентичности могут ассоциироваться с аналоговыми фильтрами, разбалансом I и Q, несоответствием фазы и/или усиления малошумящего усилителя или импульсного усилителя в трактах, различными эффектами нелинейности и т.д.

Для того чтобы калибровать каждый тракт передатчика для точки доступа для ее соответствующего тракта приема (т.е. тракта приемника, соответствующего той же самой антенне) независимо, потребуется сложная и потенциально объемная обработка. Кроме того, любая конкретная обратная связь для передачи по прямой линии связи или пилот-сигналы, используемые для передачи по обратной линии связи для любого заданного терминала доступа, подвергается действию шума для этого пользователя. Следовательно, для любого заданного отношения калибровки, оцениваемого на основе как прямой, так и обратной линии связи, существует некоторая ошибка, вносимая изменением канала и шумом. Следовательно, в некоторых аспектах одно или более отношений калибровки, оцениваемых для множества различных терминалов доступа, комбинируются для того, чтобы получить единственное отношение калибровки, которое необходимо использовать точкой доступа для передачи в один или все из терминалов доступа. В определенных аспектах комбинация может составлять среднее из всех отношений калибровки для каждого терминала доступа, взаимодействующего с точкой доступа или каким-либо заранее определенным пользователем. В другом аспекте комбинация может быть выполнена способом объединенной оптимизации, где измерения канала от и для каждого терминала доступа комбинируются для оценки единственного отношения калибровки, которое является комбинацией рассогласований усиления для каждого терминала доступа без вычисления отдельного отношения калибровки для каждого терминала доступа.

Для любого заданного терминала доступа точка доступа использует свои оценки обратной линии связи для этого терминала доступа, а также оценки прямой линии связи, которые выполняются в терминале доступа и передаются обратно в точку доступа для того, чтобы оценить или вычислить отношение калибровки на основе этого терминала доступа.

Оценка канала прямой линии связи может оцениваться в терминале доступа для передачи от i-й передающей антенны точки доступа. Однако оценка канала имеет компоненты, связанные с шумом канала, наряду с любым коэффициентом усиления или коэффициентом искажения, вызываемого трактом передачи точек доступа и трактом приема терминалов доступа. Оценка канала прямой линии связи может быть затем записана как:

В уравнении 1 оценка канала является функцией рассогласования β_AT усиления тракта приемника терминала доступа, рассогласования усиления тракта передатчика точки доступа, физического канала h_i между двумя измеряемыми антеннами и шум n_i канала, который является частью оценки канала.

В случае передач по обратной линии связи оценка канала в i-й приемной антенне точки доступа из-за передачи от терминала доступа является, по существу, обратной уравнению 1. Это можно видеть в уравнении 2 ниже:

В уравнении 2 эта оценка канала является функцией рассогласования α_AT коэффициента усиления тракта передатчика терминала доступа, рассогласования усиления тракта приемника точки доступа h_i, являющегося физическим каналом между двумя измеряемыми антеннами, и шума v_i канала, который является частью оценки канала.

Для того чтобы калибровать антенную решетку, ошибки рассогласования между трактами 102 приемников и трактами 104 передатчиков антенн 100 в ней показаны ниже в уравнении 3. Следует заметить, что другие алгоритмы и математические зависимости могут использоваться для реализации калибровки решетки в сочетании или вместо алгоритмов и математических зависимостей, описанных в данном документе.

В уравнении 3 c_i является общим отношением рассогласований между передачами обратной линии связи и передачей прямой линии связи, γ является отношением рассогласований усиления между трактами передатчиков и приемников терминала доступа и η_i является отношением рассогласований трактов приема и передачи для i-й антенны в точке доступа. Следует заметить, что γ является в основном константой для каждой пары антенн в точке доступа. Также в некоторых отношениях уравнение 3 идеализировано, так как оценка шума не включена в него.

Отношения c_i, i=1, …, M калибровки, где М является числом антенн в антенной решетке точки доступа, могут быть сгруппированы в один вектор для каждого терминала доступа, который может называться "вектор калибровки".

В уравнении 4 входы вектора соответствуют оценкам для каждой антенны точки доступа в отношении единственного терминала доступа. Следует заметить, что элементы вектора могут быть комплексными числами, включающими рассогласование (неидентичности) как по амплитуде, так и по фазе для каждого тракта передачи и приема антенной решетки точки доступа, а также общего рассогласования, соответствующего рассогласованиям передачи и приема трактов передатчиков и приемников терминала доступа. Следует заметить, что хотя уравнение 4 описывает вектор, который имеет входы для антенн одного терминала доступа, он может включать входы для множества терминалов доступа.

Вектор n включает в себя эффекты ошибок измерений канала (MSE) и также эффекты декорреляции измерений канала, так как измерения усилений выполняются в различные моменты времени, таким образом, разрешая изменение канала в течение времени, а также температуры и другие изменения для воздействия на измерение.

Оцениваемый вектор калибровки, соответствующий терминалам доступа, может определяться, как показано ниже в уравнении 5.

где γ_u является рассогласованием усиления, соответствующего тракту передачи и приема терминала доступа и η является вектором рассогласования, соответствующим трактам передачи и приема антенной решетки точки доступа. Вектор определен для всех антенн антенной решетки точки доступа.

В вышеизложенном следует заметить, что существует несколько способов для комбинирования различных оценок вектора калибровки (соответствующих измерениям от различных терминалов доступа) для формирования общего или комбинированного вектора калибровки. Одним способом выполнить эту комбинацию является усреднение всех оценок вектора калибровки для получения единственной оценки.

В этом подходе каждая оценка вектора калибровки включает в себя мультипликативный множитель γ_u, который различен для различных терминалов доступа. В случае, где один или более терминалов доступа имеет очень большое рассогласование γ_u усиления, простое усреднение может привести к s результатам, смещающим среднее к терминалам доступа, которые имеют самое большое рассогласование γ_u усиления.

В другом аспекте каждая оценка вектора калибровки, соответствующая конкретному терминалу доступа, нормализуется согласно элементу вектора. Это может предоставлять минимизацию в тех случаях, где один или более терминалов доступа имеют высокое рассогласование γ_u усиления. Эта обработка отображена ниже в уравнении 6.

Следует заметить, что в определенных аспектах элемент нормализации может быть любым элементом вектора калибровки, пока он является тем же самым элементом для каждой оценки вектора калибровки, например первым элементом. Сумма нормализованных элементов затем делится на общее число элементов U вектора

Другой подход, который может использоваться для комбинирования различных оценок вектора калибровки, может быть основан на комбинировании оцениваемых векторов в матрице. Например, в определенных аспектах, может быть так, что каждая оценка вектора калибровки является повернутой и масштабируемой версией того же самого вектора η, и поворот и масштабирование возникают из-за различных рассогласований γ_u терминала доступа. Одним способом избавиться от этого масштабирования и поворота является первоначальная нормализация каждого вектора калибровки, чтобы иметь единичную норму. Затем матрица Q, столбцы которой являются нормализованными оценками вектора калибровки, может формироваться из векторов калибровки. Единственная оценка для вектора калибровки получается с помощью выполнения декомпозиции матрицы, например, декомпозиция по сингулярным значениям матрицы Q. Собственный вектор, соответствующий максимальному сингулярному значению, может использоваться как общая оценка вектора калибровки, например, как показано в уравнении (7) ниже.

Как проиллюстрировано в трех подходах выше, отношение калибровки в общем оценивается в два этапа. Сначала значения, соответствующие элементам векторов калибровки, вычисляются для антенной решетки или антенн, представляющих интерес в отношении отдельных терминалов доступа. Затем векторы калибровки комбинируются согласно одному или более различным математическим процессам.

Альтернативой вычислению множества векторов калибровки является использование процедуры совместной оптимизации, использующей множество точек доступа и измерений доступа следующим образом. В некоторых случаях терминал доступа и точка доступа могут формировать свои оценки канала для различных частотных тонов и в различные моменты времени. Дополнительно, может быть ошибка τ_k,u синхронизации между точкой доступа и u-м терминалом доступа в момент времени k. В таком случае оценка g_i,k,u вектора канала прямой линии связи, измеряемая в терминале доступа, может быть связана с оценкой h_i,k,u вектора канала обратной линии связи, измеряемой в точке доступа. Один подход, который использует вектор η калибровки и рассогласование γ_u для терминала доступа, отображен в уравнении 8 ниже.

В уравнении (8) Z_i,k,u является диагональной матрицей, диагональные элементы которой являются элементами оценки h_i,k,u вектора канала обратной линии связи и Нижние индексы i, k, u являются индексами тона, времени и пользователя соответственно. В вышеупомянутом уравнении неизвестными являются вектор η калибровки и конкретное рассогласование γ_i,k,u терминала доступа. Особенностью уравнения 8 является то, что рассогласование терминала доступа включает в себя эффект рассогласования синхронизации между точкой доступа и терминалом доступа в дополнение к рассогласованию усилений, обусловленному трактами передачи и приема терминала доступа. Одним способом, чтобы получить решение для η и γ_i,k,u, является использование подхода минимальной среднеквадратической ошибки (MMSE), как показано в уравнении 9.

Решения для η и γ_i,k,u могут быть заданы уравнением 10 ниже.

η = минимальный собственный вектор

где для вектора x оператор ортогональной проекции может быть определен как

Для того чтобы скомпенсировать рассогласования, отношения калибровки могут использоваться для изменения усиления, в терминах либо фазы и/или амплитуды тракта передатчика точки доступа для его согласования с трактом приемника или, эквивалентно, для изменения усиления тракта приема точки доступа для согласования с трактом передачи.

В некоторых аспектах может быть также желательно калибровать усиление в отношении только фазы или как фазы, так и амплитуды. Это объясняется тем, что в некоторых случаях метод калибровки может ухудшить рассогласование по амплитуде. Это можно легко увидеть, рассматривая экстремальный случай, где нет рассогласования по фазе и присутствует только рассогласование по амплитуде в рассогласованиях усиления. В этом случае усиление за счет формирования диаграммы направленности с калибровкой хуже, чем усиление за счет формирования диаграммы направленности без калибровки, что означает, что рассогласование по амплитуде становится хуже. Способом для улучшения является использование калибровки только по фазе для формирования диаграммы направленности вместо калибровки, использующей амплитуду и фазу для вычисления весов калибровки. В этом случае калиброванные веса формирования диаграммы направленности вычисляются только для фазы. Аспект этого подхода для формирования диаграммы направленности MRC отображен в уравнении 12 ниже.

где diag(η_⌀)=diag(ϕη).

Хотя фиг.2 отображает и описывает один вариант осуществления тракта 102 приемника и тракта 104 передатчика, могут использоваться другие компоновки и структуры. Например, может использоваться различное число компонентов как в тракте 102 приемника, так и в тракте 104 передатчика. Кроме того, различные устройства и структуры могут также замещаться.

Фиг.3 иллюстрирует временной цикл для калибровки от единственного терминала доступа, где используется система TDD, которая имеет единственный кадр или пакет прямой линии связи, смежный с единственным кадром или пакетом обратной линии связи. Как можно видеть, один или более пилот-сигналов, передаваемых по обратной линии связи, измеряется в точке доступа. Интервал времени измерения является функцией интервала декодирования точки доступа. Во время интервала декодирования один или более пилот-сигналов передаются по прямой линии связи в терминал доступа. Терминал доступа затем измеряет пилот-сигналы для оценки канала прямой линии связи. Как и с оценками обратной линии связи, существует некоторое запаздывание в декодировании. Декодированные оценки прямой линии связи необходимо передать обратно в точку доступа для того, чтобы сформировать отношение калибровки. Следова