專利名稱：用于毫米波通信系統(tǒng)的空分雙工的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于毫米波通信系統(tǒng)的空分雙工(SDD)的裝置和方法。更具體地，本發(fā)明涉及利用毫米電磁波用于點(diǎn)到點(diǎn)(P2P)無線通信的SDD通信系統(tǒng)的裝置和方法。
背景技術(shù)：
移動通信近年來不斷發(fā)展，移動通信業(yè)務(wù)的用戶數(shù)量目前正在超過45億并且繼續(xù)增長。同時，已經(jīng)開發(fā)新的移動通信技術(shù)和系統(tǒng)以滿足不斷增加的需求，并且向移動通信用戶提供更多和更好的移動通信應(yīng)用和服務(wù)。這樣的系統(tǒng)的示例包括由第三代合作伙伴計(jì)劃2 (3GPP2)開發(fā)的碼分多址2000 (CDMA2000)演進(jìn)數(shù)據(jù)優(yōu)化(EvDO)系統(tǒng)；由第三代合作伙伴計(jì)劃(3GPP)開發(fā)的寬帶CDMA (WCDMA)、高速分組接入(HSPA)、和長期演進(jìn)(LTE)系統(tǒng)；以及由國際電氣和電子工程師協(xié)會(IEEE)開發(fā)的移動全球互聯(lián)微波接入(WiMAX)系統(tǒng)。隨著越來越多的人成為移動通信系統(tǒng)的用戶，以及在這些系統(tǒng)上提供更多的數(shù)據(jù)富集·服務(wù)，越來越需要具有更大容量、更高吞吐量、更低延遲、以及更好可靠性的移動通信系統(tǒng)。毫米波是無線電頻率范圍為30GHz - 300GHz的無線電波，由于它們較短的波長而展現(xiàn)出獨(dú)特的傳播特性。例如，可以在相對小區(qū)域中群集更多天線，從而使能小外型尺寸的高增益天線。毫米波無線通信系統(tǒng)已經(jīng)在幾公里的距離上實(shí)現(xiàn)IOGbps數(shù)據(jù)傳輸率。然而，由于諸如成本、復(fù)雜度、功耗、和外型尺寸的問題，當(dāng)前的技術(shù)不是非常適合于商業(yè)移動通信。最近，已經(jīng)嘗試研究利用毫米波無線通信系統(tǒng)用于短距無線通信。例如，在開發(fā)60GHz射頻集成電路(RFIC)和天線的解決方案方面已經(jīng)取得進(jìn)展。然而，60GHzRFIC目前仍然受累于低效率和高成本，而且毫米波受累于傳播損失。為了應(yīng)對毫米波的傳播損失，可以采用波束形成。波束形成是用于使用通過自適應(yīng)接收/發(fā)送波束樣式的特定選擇性定向發(fā)送或接收信號以獲得信號增益的信號處理技術(shù)。當(dāng)發(fā)送時，波束形成器控制每個發(fā)送器天線處的信號的相位和相對幅度以便在波前創(chuàng)建建設(shè)性或破壞性干擾的樣式。當(dāng)接收時，組合來自不同天線的信息以使得優(yōu)先觀察到期望的輻射樣式。圖I示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)送波束形成。參照圖1，示出發(fā)送器100，其具有發(fā)送天線陣列101中的多個發(fā)送天線102。將圖I中示出為增益gtl到gtN的發(fā)送波束形成權(quán)重gti應(yīng)用于從天線陣列101的發(fā)送天線102的第i個發(fā)送的信號。該增益用于調(diào)整從發(fā)送天線102的每一個發(fā)送的信號的相位和相對幅度。該信號可以被單獨(dú)放大用于從發(fā)送天線102的每一個的發(fā)送。替換地，可以使用單個放大器或者數(shù)量小于發(fā)送天線的數(shù)量的放大器。此外，可以在信號放大之前或信號放大之后應(yīng)用波束形成權(quán)重或增益。圖2示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的接收波束形成。參照圖2，示出接收器200，其具有接收天線陣列201中的多個接收天線202。由低噪聲放大器(LNA)對接收天線202的每一個接收的信號進(jìn)行放大。將圖2中示出為grl到grN的接收波束權(quán)重gri應(yīng)用于從接收天線202的第i個接收并放大的信號。該增益用于調(diào)整接收天線202的每一個接收的信號的相位和相對幅度。該接收波束形成權(quán)重可以是增益調(diào)整。將經(jīng)相位和幅度調(diào)整的信號組合以產(chǎn)生接收信號。由于來自接收天線202的每一個的信號的相干或建設(shè)性組合而得到接收波束形成增益。圖3示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的動態(tài)波束形成。參照圖3，將多個權(quán)重gtl到gt5應(yīng)用于向外信號s (t)以形成發(fā)送波束TxB的等相位波前。權(quán)重gtl到gt5僅僅用于控制和/或調(diào)整信號s(t)的相位。將信號s(t)應(yīng)用于多個天線Al到A5,每個天線具有權(quán)重gtl到gt5的對應(yīng)的一個,并且天線Al到A5的每一個與天線Al到A5的相鄰一個隔開距離d。例如，如圖3中所示，將信號s(t)應(yīng)用于具有被應(yīng)用于通過天線Al發(fā)送信號的權(quán)重的天線L以便相對其相位控制信號s(t)。將權(quán)重gt2到gt5在天線A2到A5處分別應(yīng)用于信號s(t)。于是，天線Al到A5的每一個產(chǎn)生可以沿具有圖3中所示的等相位波前的特定方向?qū)б南辔徽{(diào)整信號s(t)。可以將使用權(quán)重gtl到gt5應(yīng)用于天線Al到A5的相位調(diào)整應(yīng)用于信號s (t)的發(fā)送和接·收兩者，以使得可以將發(fā)送波束和接收波束沿預(yù)定方向?qū)бD4示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的數(shù)字波束形成的示例。參照圖4，如由收發(fā)器400執(zhí)行的，數(shù)字波束形成可以用于獲得諸如性能和靈活性的各種好處。如圖4中所示，包括信號Stl (t)到S(m_d (t)的M、N個信號沿著各個發(fā)送路徑被發(fā)送以便被收發(fā)器400的各個天線發(fā)送。沿著各個發(fā)送路徑將發(fā)送權(quán)重Wtci到Wtaw)分別應(yīng)用于信號Stl⑴到S(m_d (t)，每個發(fā)送路徑包括各自的數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)DACl到DACM。發(fā)送信號Stl (t)到S(m_d (t)被接收器200的各個天線接收。接收信號r(1(t)到r(N_D (t)通過各個接收路徑被接收，每個接收路徑具有低噪聲放大器(LNA)和模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC) ADCl到ADCN。將接收權(quán)重Wrc^lj Wiv1)分別應(yīng)用于接收信號r(l(t)到r(N_D⑴。于是，通過將數(shù)字波束形成應(yīng)用于數(shù)字信號，即使在可變信道條件下也可以獲得最優(yōu)的信道容量。然而，由于具有M或N個全收發(fā)器，在數(shù)字波束形成中使用大量的硬件。于是，數(shù)字波束形成提高信道容量，同時增加硬件復(fù)雜度和功耗。圖5示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的模擬波束形成的示例。參照圖5，由收發(fā)器500執(zhí)行模擬波束形成。根據(jù)圖5的模擬波束形成，可以減少諸如圖4中所示的DAC和ADC的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的數(shù)量。如圖5中所示，在收發(fā)器500中，發(fā)送信號s(t)穿過DAC 501以將發(fā)送信號s (t)的數(shù)字形式轉(zhuǎn)換為發(fā)送信號s (t)的模擬形式，其接著沿著相應(yīng)的信號路徑被提供給多個發(fā)送天線503。將各個發(fā)送權(quán)重Wtci到Wt(M_D應(yīng)用于穿過相應(yīng)信號路徑(各自具有混頻器)到發(fā)送天線的各個模擬信號。收發(fā)器500使用多個接收天線504接收具有各個發(fā)送權(quán)重Wtci到Wt(M_D的各個模擬信號s (t)。多個接收信號穿過各自具有LNA和混頻器的各個信號路徑，并且將各個接收權(quán)重WrcJljwrfrl)應(yīng)用于多個接收信號。被加權(quán)的接收信號然后被ADC 502轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號以形成接收信號r(t)。因此，在模擬波束形成中，收發(fā)器中使用僅僅一個DAC 501和一個ADC 502，從而減少數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的數(shù)量。圖6示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的射頻(RF)波束形成的示例。參照圖6，由收發(fā)器600執(zhí)行RF波束形成。如圖6中所示，RF波束形成可以減少用于執(zhí)行波束形成操作的混頻器的數(shù)量。在收發(fā)器600中，使用DAC 601將發(fā)送信號s(t)從數(shù)字形式轉(zhuǎn)換為模擬形式。然后將發(fā)送信號S(t)的模擬形式穿過混頻器602以便沿著各個信號路徑提供給多個發(fā)送天線603以便被發(fā)送。收發(fā)器600使用多個接收天線接收發(fā)送信號，每個接收天線具有包括LNA的各個信號路徑以及被應(yīng)用于多個接收信號的各個接收權(quán)重Wrtl到Wr(H)。被加權(quán)的接收信號被組合器605組合，然后被混頻器606混頻，并且穿過ADC 607以形成接收信號r(t)。于是，混頻器不是沿著接收天線604的信號路徑的每一個布置，并且較低數(shù)量的混頻器導(dǎo)致降低的硬件復(fù)雜度和功耗。然而，降低的波束形成控制靈活性、減少的多接入功能以及減少的多接入用戶導(dǎo)致RF波束形成的有限功能。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題諸如無線HD技術(shù)、ECMA-387、和IEEE 802. 15. 3c的當(dāng)前的點(diǎn)到點(diǎn)(P2P)毫米波標(biāo)準(zhǔn)采用時分雙工(TDD)，其中在給定時間通信中的兩個設(shè)備中僅僅一個發(fā)送或接收。在傳統(tǒng)蜂窩或移動寬帶系統(tǒng)中經(jīng)常使用TDD或頻分雙工(FDD)來分離基站的發(fā)送信號和接收信 號。在傳統(tǒng)TDD系統(tǒng)中，基站在下行時隙中發(fā)送，而移動臺在上行時隙中發(fā)送。結(jié)果，當(dāng)前的毫米波標(biāo)準(zhǔn)僅僅支持半雙工通信。換句話說，在當(dāng)前用于無線通信的P2P毫米波標(biāo)準(zhǔn)中，同時的發(fā)送和接收操作是不可能的。解決方案本發(fā)明的方面應(yīng)對至少以上所提及的問題和/或缺點(diǎn)，并且提供至少以下所描述的優(yōu)點(diǎn)。因此，本發(fā)明的方面在于提供用于毫米波通信系統(tǒng)的空分雙工(SDD)的裝置和方法。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種用于全雙工毫米波通信系統(tǒng)的無線終端。該裝置包括發(fā)送天線陣列，具有多個發(fā)送天線，用于形成在空間上波束形成的發(fā)送波束；以及接收天線陣列，具有多個接收天線，用于形成在空間上波束形成的接收波束，其中，多個發(fā)送天線和多個接收天線在相同時間使用相同頻率用于各個發(fā)送和接收波束的通信信號，而且其中，波束形成的發(fā)送波束和波束形成的接收波束在空間上不重疊。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種使用毫米波的空分雙工(SDD)移動通信系統(tǒng)。該裝置包括第一無線終端，其包括具有多個第一發(fā)送天線的用于發(fā)送在空間上波束形成的第一發(fā)送波束的第一發(fā)送天線陣列、以及具有多個第一接收天線的用于形成在空間上波束形成的第一接收波束的第一接收天線陣列；以及第二無線終端，其包括具有多個第二發(fā)送天線的用于發(fā)送指向第一無線終端接收波束的在空間上波束形成的第二發(fā)送波束的第二發(fā)送天線陣列、以及具有多個第二接收天線的用于形成指向第一終端的發(fā)送波束的在空間上波束形成的第二接收波束的第二接收天線陣列。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種使用毫米波提供空分雙工(SDD)移動通信的方法。該方法包括使用發(fā)送天線陣列的多個發(fā)送天線的選定天線形成第一發(fā)送波束；在預(yù)定時間根據(jù)預(yù)定頻率經(jīng)由第一發(fā)送波束向第一無線終端發(fā)送第一信號；使用接收天線陣列的多個接收天線的選定天線形成第一接收波束；以及在預(yù)定時間根據(jù)預(yù)定頻率經(jīng)由第一接收波束從第二無線終端接收第二信號，其中，第一發(fā)送波束和第一接收波束的每一個在空間上波束形成，而且其中，空間波束形成的發(fā)送波束和空間波束形成的接收波束在空間上不重疊。
通過結(jié)合附圖公開本發(fā)明的示范性實(shí)施例的以下詳細(xì)描述，本發(fā)明的其他方面、優(yōu)點(diǎn)、和突出特征對于本領(lǐng)域技術(shù)人員將變得顯而易見。有益效果如上所述，在當(dāng)前的用于無線通信的P2P毫米波標(biāo)準(zhǔn)中同時的發(fā)送和接收操作是可能的，并且鄰近的基站可以使用相同的頻率和時隙分別與兩個不同的移動臺進(jìn)行通信。


通過結(jié)合附圖的以下描述，本發(fā)明的某些示范性實(shí)施例的以上和其他方面、特征、和優(yōu)點(diǎn)將變得更加顯而易見，其中圖I示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)送波束形成；圖2示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的接收波束形成；·圖3示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的動態(tài)波束形成；圖4示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的數(shù)字波束形成的示例；圖5示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的模擬波束形成的示例；圖6不出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的射頻(RF)波束形成的不例；圖7示出根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的全雙工毫米波點(diǎn)到點(diǎn)(P2P)通信系統(tǒng)；圖8示出根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的全雙工毫米波無線通信系統(tǒng)；圖9示出根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的SDD毫米波移動通信系統(tǒng)；圖10示出根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的通過動態(tài)波束形成的發(fā)送信號和接收信號分離；圖11是示出根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的發(fā)送和接收波束形成權(quán)重調(diào)整的流程圖；圖12示出根據(jù)本發(fā)明的另一示范性實(shí)施例的SDD系統(tǒng)；圖13不出根據(jù)本發(fā)明的另一不范性實(shí)施例的SDD系統(tǒng)；圖14示出根據(jù)本發(fā)明的另一示范性實(shí)施例的SDD系統(tǒng)；圖15不出根據(jù)本發(fā)明的另一不范性實(shí)施例的SDD系統(tǒng)；圖16示出根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的天線元件的布置；圖17示出根據(jù)本發(fā)明的另一示范性實(shí)施例的天線元件的布置；圖18是示出根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的無線通信系統(tǒng)中的基站的框圖；以及圖19是示出根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的無線通信系統(tǒng)中的移動臺的框圖；應(yīng)當(dāng)注意，在全部附圖中，相同的引用數(shù)字用于描述相同或相似的元件、特征、和結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式參照附圖的以下描述被提供以有助于由權(quán)利要求書及其等價(jià)物所定義的本發(fā)明的示范性實(shí)施例的全面理解。它包括有助于理解的各種特定細(xì)節(jié)，但是這些被看做是僅僅示范性的。因此，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認(rèn)識到，可以對這里描述的實(shí)施例進(jìn)行各種改變和修改而不脫離本發(fā)明的范圍和精神。此外，為了清晰簡便起見，省略對眾所周知功能和構(gòu)造的描述。
在以下描述和權(quán)利要求中所使用的術(shù)語和詞語不限于詞典的含義，而是僅僅被發(fā)明人用于能夠清晰和一致的理解本發(fā)明。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白，本發(fā)明的示范性實(shí)施例的以下描述僅僅是為了說明的目的，而不是為了限制由所附權(quán)利要求及其等價(jià)物限定的本發(fā)明。將理解，單數(shù)形式“一個”包括復(fù)數(shù)所指物，除非上下文清晰地指示否定。于是，例如，“一個組件表面”的指代包括一個或多個這種表面的指代。對于術(shù)語“基本上”來說，它的含義是所引用的特性、參數(shù)、或數(shù)值不需要完全達(dá)至IJ，但是，可以以不妨礙該特性意圖提供的效果的數(shù)量包含例如容差、測量誤差、測量精度限制以及本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其他因素的變異或變種。本發(fā)明的示范性實(shí)施例可以被描述為被應(yīng)用于“移動臺”。然而，將理解這僅僅是 一般性的術(shù)語，并且本發(fā)明將同等地應(yīng)用于任何移動電話機(jī)、掌上個人計(jì)算機(jī)(PC)、個人數(shù)字助理(PDA)、手持PC (HPC)、智能電話機(jī)、國際移動電信2000 αΜΤ_2000)終端、無線局域網(wǎng)(LAN)終端、中繼器、收發(fā)器、以及發(fā)送和/或接收無線或射頻通信信號的任何其他適合的無線通信設(shè)備。另外，本發(fā)明的示范性實(shí)施例可以被描述為被應(yīng)用于“基站”。然而，將理解，這僅僅是一般性的術(shù)語，并且本發(fā)明被同等地應(yīng)用于任何基站、演進(jìn)節(jié)點(diǎn)B (eNB)、中繼器、無線網(wǎng)絡(luò)元件、收發(fā)器、接入點(diǎn)、以及發(fā)送和/或接收無線或射頻通信信號的任何其他適合的無線通信設(shè)備。因此，術(shù)語“移動臺”和“基站”的使用不應(yīng)當(dāng)用于將本發(fā)明構(gòu)思限制于任何特定類型的裝置或設(shè)備。術(shù)語“無線終端”是指示基站和移動臺的任何之一的一般性術(shù)語。術(shù)語“無線終端”和“終端”在這里可以被可交換地指代。本發(fā)明的示范性實(shí)施例包括用于將毫米電磁波應(yīng)用于無線通信的空分雙工(SDD )通信系統(tǒng)的裝置和方法。這里所公開的各種實(shí)施例的SDD通信系統(tǒng)和方法在利用毫米波的無線通信的背景下提出。然而，本發(fā)明不限于此，所述SDD通信系統(tǒng)和方法適用于諸如頻率為10GHz-30GHz的無線電波的其他適合的通信介質(zhì)、體現(xiàn)出類似于毫米波性質(zhì)的其他類似通信介質(zhì)、或具有兆兆赫茲頻率的電磁波、紅外線、可見光、以及其他光學(xué)介質(zhì)。在本發(fā)明的示范性實(shí)施例中，術(shù)語“蜂窩頻帶”指的是在幾百兆赫茲到幾千兆赫茲之間的頻率，而“毫米波頻帶”指的是在幾十千兆赫茲到幾百千兆赫茲附近的頻率。毫米波遭受比具有較低頻率的無線電波更高的傳播損失。當(dāng)毫米波被用于例如10到100米范圍的局域通信，或者被用于大于100米范圍的廣域通信時，這種更高的傳播損失會變得更加顯著。為了克服較高的傳播損失，在毫米波通信中使用具有高天線增益的天線。由于毫米波的波長很小(例如，對于60GHz的載波頻率，λ =5mm),在具有多個天線的天線陣列中，為了波束形成的目的，天線的尺寸和間隔可以很小，例如，天線的尺寸和間隔可以是λ/2。毫米波天線的小天線尺寸和間隔允許在一個小區(qū)域內(nèi)有大量的天線。在小區(qū)域內(nèi)有大量小天線使能在相對小的區(qū)域內(nèi)天線波束的高增益。大量的天線和天線波束的高增益允許窄帶天線波束。毫米波天線的這些特性允許諸如空分多址(SDMA)和空間重用的技術(shù)的實(shí)施。圖7示出根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的全雙工毫米波點(diǎn)到點(diǎn)(P2P)通信系統(tǒng)。參照圖7，全雙工毫米波點(diǎn)到點(diǎn)(P2P)通信系統(tǒng)700包括終端705和706，每個終端包括發(fā)送天線陣列701，包括多個發(fā)送天線702 ;以及接收天線陣列703，包括多個接收天線704。終端705執(zhí)行與終端706的雙向通信。換句話說，終端705和終端706兩者在相同時間在相同頻率上同時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。然而，本發(fā)明不限于此，終端705和終端706可以在不同時間不同頻率上發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，或者經(jīng)由其他適當(dāng)方法進(jìn)行通信。終端705和706在發(fā)送和接收數(shù)據(jù)時利用空間波束形成以便分離發(fā)送和接收信號。終端705和終端706的每一個的分別的發(fā)送天線702和分別的接收天線704的每一個具有沿第一方向布置的L個天線以及沿垂直于第一方向的第二方向布置的N個天線，以便形成L乘N天線矩陣。此外，終端705和706的每一個的分別的發(fā)送天線702和分別的接收天線704被彼此分離以便發(fā)送和接收被分離的發(fā)送和接收信號。終端705經(jīng)由沿朝向終端706的接收天線704的方向形成的發(fā)送波束TxBl向終端706發(fā)送數(shù)據(jù)。終端706通過使能沿朝向終端705的發(fā)送天線702的方向形成的接收波束RxB2以便接收發(fā)送波束TxBl的信號來接收數(shù)據(jù)。終端705和706可以是無線基站、或者無線網(wǎng)絡(luò)中繼器或其他無線網(wǎng)絡(luò)元件、移動終端、收發(fā)器、或者其他適合發(fā)送和接收無線或射頻通信信號的無線通信設(shè)備的至少一個?！?br> 如圖7中所示，在將發(fā)送信號TxBl從終端705發(fā)送到終端706的同時，可以經(jīng)由發(fā)送波束TxB2將發(fā)送信號從終端706發(fā)送到終端705。終端706經(jīng)由沿朝向終端705的接收天線704的方向形成的發(fā)送波束TxB2將數(shù)據(jù)發(fā)送給終端705。終端706通過使能沿朝向終端705的發(fā)送天線702的方向形成的接收波束RxBl以便接收發(fā)送波束TxB2來接收數(shù)據(jù)。為了支持全雙工P2P通信，在各個終端705和706內(nèi)部的發(fā)送天線702以及諸如功率放大器、上變頻器和其他發(fā)送電路和元件的其他發(fā)送電路和元件、和接收天線704以及諸如LNA、下變頻器或者其他接收電路和元件的其他接收電路應(yīng)當(dāng)彼此分離。例如，如圖7中所示，在終端705內(nèi)，發(fā)送電路和接收電路彼此分離。因此，當(dāng)執(zhí)行發(fā)送和接收波束形成時，終端705的發(fā)送電路和接收電路的干擾由于分離可以被抑制。干擾的抑制使得終端705能夠?qū)⑾嗤臅r間和頻率資源用于發(fā)送波束TXBl和接收波束RXBl以及它們相應(yīng)的發(fā)送和接收信號。然而，本發(fā)明不限于此，并且由于發(fā)送和接收電路之間的分離，在執(zhí)行發(fā)送和接收波束形成時，可以使用利用相鄰頻率或者彼此非常接近的兩組頻率的相同定時。圖8示出根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的全雙工毫米波無線通信系統(tǒng)。參照圖8，全雙工毫米波P2P通信系統(tǒng)400包括終端805和806，每個終端具有發(fā)送天線陣列801，包括多個發(fā)送天線802 ;以及接收天線陣列803，包括多個接收天線804。與參照圖7所描述的示范性實(shí)施例類似，當(dāng)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)時，終端805利用空間波束形成與終端805執(zhí)行雙向通信以便通過各個發(fā)送和接收波束分離發(fā)送和接收信號。終端805和806的每一個的分別的發(fā)送天線802和分別的接收天線804被彼此分離以便發(fā)送和接收被分離的發(fā)送和接收信號。終端805和806以類似于以上參照圖7所描述的方式在彼此之間發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。在終端805和806之間通信的同時，終端806可以與無線終端807進(jìn)行通信。終端806經(jīng)由沿朝向無線終端807的方向形成的發(fā)送波束TxB3將數(shù)據(jù)發(fā)送給無線終端807。終端806通過使能沿朝向無線終端807的方向形成的接收波束RxB3以便接收無線終端807發(fā)送數(shù)據(jù)來從無線終端807接收數(shù)據(jù)。無線終端807可以是無線通信系統(tǒng)終端用戶設(shè)備，諸如，移動或無線電話機(jī)、無線個人數(shù)字助理、移動計(jì)算機(jī)、或者其他類似的無線電子設(shè)備。
終端806可以利用與終端805通信所使用的相同頻率和時間與無線終端807進(jìn)行通信。終端806對發(fā)送波束TxB3和接收波束RxB3執(zhí)行波束形成操作。當(dāng)兩個波束同時從終端806發(fā)送給各個接收端，終端805和無線終端807時，由終端806執(zhí)行的波束形成操作在空間上將發(fā)送波束TxB2和發(fā)送波束TxB3分開。終端806可以僅僅使用各個發(fā)送天線802的選定天線以便執(zhí)行用于發(fā)送的波束形成。例如，在空間上彼此分離的發(fā)送天線802的不同天線可以被用于分別形成發(fā)送波束TxB2和TxB3。類似地，各個接收天線804的選定天線被用于形成接收波束RxB2和RxB3以便執(zhí)行用于接收的波束形成操作。接收天線804的不同的且被空間分離的天線可以用于分別形成接收波束RxB2和RxB3。然而，本發(fā)明不限于此，并且可以不使用空間波束形成，可以使用與終端806發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的其他適當(dāng)?shù)氖侄?。圖9示出根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的SDD毫米波移動通信系統(tǒng)。參照圖9,圖9中示出SDD毫米波移動通信系統(tǒng),或者換句話說,SDD無線通信系統(tǒng)900。SDD無線通信系統(tǒng)900包括3個基站BS1、BS2和BS3、以及6個移動臺MS 1、MS2、…、·MS6。3個基站BS1、BS2和BS3的每一個具有相應(yīng)的通信區(qū)域、或小區(qū)101到103，移動臺MSl到MS6位于其中。然而，本發(fā)明不限于此，SDD無線通信系統(tǒng)400可以改變基站和移動臺的數(shù)量。如圖9中所示，基站BSl與移動臺MSl和MS2通信，基站BS2與移動臺MS3和MS4通信，基站BS3與移動臺MS5和MS6通信?；綛Sl在相同時間和相同頻率上同時將數(shù)據(jù)發(fā)送給移動臺MSl并且從移動臺MS2接收數(shù)據(jù)。換句話說，基站BSl在相同時間使用相同頻率與兩個不同移動臺MSl和MS2通信。然而，為了在與移動臺MS2通信的同時與MSl通信，基站BSl必須分離各個發(fā)送和接收信號。通過空間波束形成來實(shí)現(xiàn)發(fā)送和接收信號之間的分離，從而允許SDD無線通信。為了執(zhí)行空間波束形成，基站BSl到BS2的每一個配備有與一組接收天線分離的一組發(fā)送天線?；綛Sl到BS3的每一個中的發(fā)送天線以及諸如功率放大器、上變頻器和其他發(fā)送電路和元件的其他發(fā)送電路和元件、和接收天線以及諸如LNA、下變頻器或者其他接收電路和元件的其他接收電路應(yīng)當(dāng)彼此分離。例如，在基站BSl內(nèi)部，發(fā)送電路和接收電路彼此分離。因此，當(dāng)執(zhí)行發(fā)送和接收波束形成時，在發(fā)送電路和接收電路之間的干擾由于分離可以被抑制。干擾的抑制使得基站BSl能夠?qū)⑾嗤臅r間和頻率資源用于發(fā)送波束TXBl和接收波束RXBl以及它們相應(yīng)的發(fā)送和接收信號。然而，本發(fā)明不限于此，并且由于在發(fā)送和接收電路之間的分離，在執(zhí)行發(fā)送和接收波束形成中，可以使用利用相鄰頻率或者彼此非?？拷膬山M頻率的相同定時。根據(jù)示范性實(shí)施例，在基站BSl到BS3的每一個中使用兩個分離的相位天線陣列。相位天線之一被用作發(fā)送天線陣列，而其余相位天線被用作接收天線陣列。這兩個天線陣列被分離預(yù)定的距離以減少發(fā)送信號對接收信號的干擾?；綛Sl到BS3也應(yīng)當(dāng)適當(dāng)調(diào)整各個下行和上行發(fā)送。例如，在基站BSl的情形中，發(fā)送波束TXBl和接收波束RXB2在空域中被很好地分離以便進(jìn)一步抑制發(fā)送信號對接收信號的干擾。為了調(diào)整各個下行和上行發(fā)送，或者換句話說，為了調(diào)整在諸如基站BSl的基站處的發(fā)送波束形成和接收波束形成，基站BSl需要下行和上行信道狀態(tài)信息。可以使用各種方法獲取在基站BSl和與基站BSl通信的一個或多個移動臺MSl到MS6之間的下行和上行信道狀態(tài)信息。例如，基站BSl可以從移動臺MSl到MS6之一接收下行信道狀態(tài)信息,其可以包括關(guān)于在下行信道狀態(tài)信息當(dāng)中的優(yōu)選下行發(fā)送波束形成的信息。根據(jù)另一示范性實(shí)施例，在具有彼此校準(zhǔn)的發(fā)送和接收天線的TDD系統(tǒng)中，基站可以使用上行信道狀態(tài)信息作為下行信道狀態(tài)信息。于是，在TDD系統(tǒng)中，不需要移動臺向基站提供下行信道狀態(tài)信
肩、O下行和上行信道狀態(tài)信息然后被用于調(diào)整下行和上行通信以便執(zhí)行SDD無線通信。除了下行和上行信道狀態(tài)信息之外，諸如緩沖器狀態(tài)、服務(wù)質(zhì)量度量、調(diào)度優(yōu)先權(quán)、或者其他類似的通信信息的其他信息可以被用于調(diào)整下行和上行通信。諸如基站BSl的基站確定第一移動臺(本情況下為移動臺MS2)在預(yù)定時間使用預(yù)定頻率發(fā)送。于是，基站BSl為下行通信確定相關(guān)的發(fā)送波束形成、分組尺寸、調(diào)制和編碼方案、以及其他通信參數(shù)?；綛S I還確定第二移動臺(本情況下為移動臺MSl)在預(yù)定時間使用預(yù)定頻率接收。于是，基站BSl為上行通信確定相關(guān)的接收波束形成、分組尺寸、調(diào)制和編碼方案、以及其他通信參數(shù)。 使用相同時間頻率資源的發(fā)送波束形成和接收波束形成的確定不需要同時出現(xiàn)。換句話說，基站BS可以首先確定接收波束形成以及相應(yīng)的預(yù)定時間和預(yù)定頻率。在該第一確定之后，基站BSl然后可以確定發(fā)送波束形成以及與接收波束形成所使用相同的預(yù)定時間和頻率。所述基站可以發(fā)送下行批準(zhǔn)給移動臺MS2以及上行批準(zhǔn)給移動臺MS1，以便調(diào)整下行和上行通信。所述下行和上行批準(zhǔn)消息可以在不同時間被發(fā)送。然而，本發(fā)明不限定于此，并且下行和上行批準(zhǔn)消息可以被同時發(fā)送。移動臺MSl到MS6在半雙工模式下工作以使得移動臺MSl到MS6在任意給定時間僅僅發(fā)送或接收。換句話說，當(dāng)發(fā)送信號給基站BSl到BS6或者從基站BSl到BS6接收信號時，移動臺MSl到MS6不執(zhí)行空間波束形成。于是，當(dāng)發(fā)送信號給基站BSl到BS6的各個基站以及從基站BSl到BS6的各個基站接收信號時，移動臺MSl到MS6分別使用僅僅一個天線。因此，通過在半雙工模式下工作，移動臺MSl到MS6每一個可以使用一個天線用于發(fā)送和接收信號兩者。如圖9中所示，空間波束形成包括基站BSl到BS3的每一個形成分離的發(fā)送和接收波束?；綛Sl通過沿朝向移動臺MS2的方向使能發(fā)送波束TxBl將數(shù)據(jù)發(fā)送給移動臺MS2。移動臺MS2通過沿朝向基站BSl發(fā)送天線的方向使能接收波束RxBl以便接收發(fā)送波束TxBl的發(fā)送信號來接收從基站BSl發(fā)送的數(shù)據(jù)。在基站BSl在給定頻率上將數(shù)據(jù)發(fā)送給移動臺MS2的同時，移動臺MSl可以在相同給定的被基站BSl所使用的頻率上將數(shù)據(jù)發(fā)送給基站BSl以便與移動臺MSl通信?；綛Sl通過使能沿朝向移動臺MSl的方向的接收波束RxB2，從移動臺MSl接收數(shù)據(jù)。移動臺MSl通過使能沿朝向基站BSl方向的發(fā)送波束TxB2將數(shù)據(jù)發(fā)送給基站BSl。在小區(qū)I中，如圖9中所示，發(fā)送波束TxBl基本上與發(fā)送波束TxB2和接收波束RxB2不重疊。此外，在小區(qū)I中，接收波束RxB2基本上與發(fā)送波束TxBl和接收波束RxBl不重疊。基站BSl將波束形成應(yīng)用于發(fā)送波束TxBl和接收波束RxB2，以便它們關(guān)于傳播方向基本上彼此不重疊?；綛S2通過沿朝向移動臺MS3的方向使能發(fā)送波束TxB3將數(shù)據(jù)發(fā)送給移動臺MS3。同時，基站BS2在被用于將數(shù)據(jù)從基站BS2發(fā)送給移動臺MS3的相同頻率上從移動臺MS4接收數(shù)據(jù)?；綛S2通過沿朝向移動臺MS4的方向使能接收波束RxB3從移動臺MS4接收數(shù)據(jù)。在小區(qū)2中，移動臺MS3和MS4不形成任何發(fā)送或接收波束。因此，在發(fā)送波束TxB3上被發(fā)送的移動臺MS3發(fā)送信號會干擾被接收波束RxB3接收的移動臺MS4接收信號。然而，如果在移動臺MS3和MS4之間有足夠的空間距離，則這種干擾不會很嚴(yán)重。在移動臺MS3和MS4之間的空間分離允許基站BS2通過使用波束形成在空間上將發(fā)送波束TxB3和接收波束RxB3分離。移動臺MS5通過沿朝向基站BS3的方向使能發(fā)送波束TxB4將數(shù)據(jù)發(fā)送給基站BS3?；綛S3通過沿朝向移動臺MS5的方向使能接收波束RxB4從移動臺MS5接收數(shù)據(jù)。同時，基站BS3通過沿朝向移動臺MS6的方向使能發(fā)送波束TxB5可以將數(shù)據(jù)發(fā)送給移動臺MS6。在移動臺MS5和MS6之間的空間分離允許基站BS3通過使用波束形成在空間上將發(fā)送波束TxB4與接收波束RxB4分離。根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例，在毫米波移動通信系統(tǒng)中，第一基站發(fā)送第一信號，同時，位于第一基站附近的第二基站正在在相同時間頻率資源上接收第二信號。換句話說，兩個鄰近基站可以使用相同的頻率和時隙分別與兩個不同的移動臺通信。例如，參照圖9，基站BSl可以將第一信號發(fā)送給移動臺MS2，同時，基站BS2在與從基站BSl到移動臺MS2·所發(fā)送的第一信號相同的頻率和相同時間上從移動臺MS4接收第二信號。換句話說，在基站BSl發(fā)送信號給移動臺MS2的同時基站BS2使用相同頻率從移動臺MS4接收另一信號是可能的。由于通過在基站BSl和BS2處的波束形成操作獲得毫米波的強(qiáng)方向性，不同的鄰近基站BSl和BS2使用相同頻率和時間進(jìn)行發(fā)送和接收是可能的。換句話說，兩個鄰近的基站可以使用相同的頻率和時隙分別與兩個不同的移動臺通信。另外，基站BSl可以從移動臺MSl接收第三信號，同時，基站BS3可以發(fā)送第四信號給移動臺MS3，其中，基站BSl可以在與基站BS2發(fā)送第四信號給移動臺MS3的相同頻率和相同時間上接收第三信號。然而，本發(fā)明不限于此，并且在毫米波移動通信系統(tǒng)中，任何發(fā)送器、接收器或者兩者可以執(zhí)行波束形成操作。圖10示出根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的通過動態(tài)波束形成的發(fā)送信號和接收信號的分離。參照圖10，收發(fā)器1000使用發(fā)送波束TXBlO將發(fā)送信號發(fā)送給移動臺MS3，并且使用接收波束RXBlO從移動臺MS4接收接收信號。根據(jù)圖10的示范性實(shí)施例，發(fā)送信號和接收信號通過動態(tài)波束形成彼此分離。將信號s(t)的數(shù)字形式沿著發(fā)送信號路徑發(fā)送給DAC 1001以將信號s (t)的數(shù)字形式轉(zhuǎn)換為信號s(t)的模擬形式?；祛l器1002向發(fā)送天線1003的各個天線提供信號s (t)的模擬形式的相應(yīng)部分。發(fā)送權(quán)重WtcJIjwtaw)被分別應(yīng)用于信號s(t)的模擬形式的相應(yīng)部分以便形成發(fā)送波束TXB10。然后將經(jīng)加權(quán)的信號s (t)的相應(yīng)部分穿過各個功率放大器PA以便作為發(fā)送波束TXBlO從發(fā)送天線1003的各個天線發(fā)送。發(fā)送波束TXBlO將發(fā)送信號發(fā)送給移動臺MS3。收發(fā)器1000經(jīng)由接收天線1004的各個天線從移動臺MS4接收接收信號。在接收天線1004的各個天線處終止的每個接收信號路徑包括放大接收信號的低噪聲放大器LNA，其沿著接收信號路徑繼續(xù)并且具有接收權(quán)重Wrtl到Wrfrl)，分別被應(yīng)用于或者以波束形成形狀形成接收波束RXB10，如圖10中所示。接收信號被組合器1005組合，被混頻器1006混頻，并且被ADC 1007從信號的模擬形式轉(zhuǎn)換為接收信號r(t)的數(shù)字形式。選擇用于波束形成的發(fā)送權(quán)重wtQ到Wtftpi)和接收權(quán)重wrQ到Wrfrl)以便最大化發(fā)送給MS3的發(fā)送信號s(t)和最大化從移動臺MS4接收的接收信號r(t)。另外,選擇發(fā)送權(quán)重Wtci到Wtftpi)和接收權(quán)重wrQ到Wrfrl)以便最小化在收發(fā)器1000中發(fā)送波束TXBlO和接收波束RXBlO之間的干擾。因而，選擇發(fā)送權(quán)重wtQ到wt(M_D和接收權(quán)重wr。到Wiv1)以便從收發(fā)器1000發(fā)送給移動臺MS3的發(fā)送信號s(t)不會產(chǎn)生對從移動臺MS4所接收的接收信號r(t)的過量干擾。圖11是示出根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的發(fā)送和接收波束形成權(quán)重調(diào)整的流程圖。參照圖11，在步驟SllOl中，選擇移動臺用于從數(shù)據(jù)源接收數(shù)據(jù)發(fā)送。所述數(shù)據(jù)源可以是收發(fā)器、基站、無線終端、或者能夠發(fā)送信號或者執(zhí)行數(shù)據(jù)發(fā)送的其他類似電子設(shè)備。接下來，在步驟S1102中，選擇移動臺作為從其接收數(shù)據(jù)的移動臺。在步驟S1103中，根據(jù)發(fā)送和接收波束形成信息和/或發(fā)送和接收信道信息估計(jì)波束形成權(quán)重。然而，本發(fā)明不限于此，并且可以根據(jù)其他適當(dāng)信息估計(jì)波束形成權(quán)重，或者可以不估計(jì)并且可以不·執(zhí)行并且跳過步驟S1103。接下來，在步驟S1104中選擇發(fā)送波束形成權(quán)重和接收波束形成權(quán)重。在步驟S1104中聯(lián)合選擇發(fā)送波束形成權(quán)重和接收波束形成權(quán)重。換句話說，同時選擇發(fā)送波束形成權(quán)重和接收波束形成權(quán)重以便最小化發(fā)送波束和接收波束之間的干擾。然而，本發(fā)明不限于此，并且發(fā)送波束形成權(quán)重和接收波束形成權(quán)重可以在不同時間被選擇。接下來，在步驟S1105中，分別經(jīng)由發(fā)送波束和接收波束發(fā)送發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)。在步驟S1105中，在與被接收的接收數(shù)據(jù)被接收的相同時間和相同頻率上發(fā)送被發(fā)送的發(fā)送數(shù)據(jù)。圖12示出根據(jù)本發(fā)明的另一示范性實(shí)施例的SDD系統(tǒng)。參照圖12，收發(fā)器1200包括面向第一方向的發(fā)送天線陣列1201和面向不同于第一方向的第二方向的接收天線陣列1202。例如，發(fā)送天線陣列1201和接收天線陣列1202可以被包含作為具有諸如六棱柱、立方體、三棱柱、棱錐、或者各種其他適合的幾何形狀的三維幾何形狀的形狀的多面天線中的面。在圖12的示范性實(shí)施例中，發(fā)送信號S1 (t)從發(fā)送天線陣列1201沿著布置移動臺MSl的第一方向發(fā)送給移動臺MSI。面向沿著第二方向布置的移動臺MS2的接收天線陣列1202從移動臺MS2接收接收信號r2(t)。發(fā)送和接收天線陣列1201和1202是兩個被排列為六棱柱形狀的六天線陣列面。如圖12中所示，每個天線陣列面覆蓋大約60度，以便收發(fā)器1200整個四周的每個扇區(qū)都有相應(yīng)的天線陣列面。然而，本發(fā)明不限于此，并且被每個天線陣列面覆蓋的角度值可以是對應(yīng)于天線陣列面幾何形狀的任何適當(dāng)?shù)慕嵌戎?。在六棱柱形狀或者其他幾何形狀的天線陣列面之間的空間朝向間隔提供發(fā)送信號S1 (t)和接收信號r2(t)之間的空間分離。圖13示出根據(jù)本發(fā)明的另一示范性實(shí)施例的SDD系統(tǒng)。參照圖13，收發(fā)器1300包括具有包括第一天線陣列面1302的多個天線陣列面的天線1301。在圖13的示范性實(shí)施例中，使用第一天線陣列面1302將發(fā)送信號S1 (t)發(fā)送給移動臺MS 1，使用第一天線陣列面1302從移動臺MSl接收接收信號ri(t)。換句話說，使用被用于從移動臺MSl接收接收信號ri(t)的相同天線陣列面(即，第一天線陣列面1302)將發(fā)送信號S1 (t)發(fā)送給移動臺MSI。為了將第一天線陣列面1302用于發(fā)送發(fā)送信號si (t)到移動臺MSl和從移動臺MSl接收接收信號rl (t)兩者，收發(fā)器將波束形成權(quán)重應(yīng)用于第一天線陣列面1302的各個天線。更具體地，發(fā)送器1305和接收器1306都被連接到第一天線陣列面1302。第一天線陣列面1302包括多個天線，其中一些被用作發(fā)送天線1303，其他被用作接收天線1304。為了提供朝向移動臺MSl的發(fā)送/接收波束TRXB的發(fā)送信號和接收信號之間的空間分離，將發(fā)送波束形成權(quán)重Wtci到Wtftpi)和接收權(quán)重Wrci到Wrfrl)分別應(yīng)用于發(fā)送天線1303和接收天線1304。調(diào)整發(fā)送波束形成權(quán)重Wtci到Wtftpi)和接收權(quán)重Wrci到Wrfrl)的各個系數(shù)允許在空間上調(diào)整發(fā)送/接收波束TRXB，以便在發(fā)送/接收波束TRXB內(nèi)部可以將發(fā)送信號S1 (t)和接收信號A (t)在空間上分離。圖14示出根據(jù)本發(fā)明的另一示范性實(shí)施例的SDD系統(tǒng)。參照圖14，收發(fā)器1400包括具有多個面向不同方向的天線陣列，包括面向布置移動臺MSl的第一方向的第一天線陣列面1402。將所述第一天線陣列分為用于發(fā)送發(fā)送信號·S1 (t)的發(fā)送區(qū)域TX和用于接收接收信號ri(t)的接收區(qū)域RX。因此，發(fā)送信號Sl(t)和接收信號!^^使用被分別布置在發(fā)送區(qū)域TX和接收區(qū)域RX中的不同天線元件。更進(jìn)一步，發(fā)送區(qū)域TX和接收區(qū)域RX的天線在空間上彼此分離，以便各個天線元件之間不會互相混雜。在圖14的示范性實(shí)施例中，將發(fā)送信號S1 (t)從發(fā)送區(qū)域TX的第一天線陣列面1402發(fā)送給移動臺MS1，同時，在接收區(qū)域RX在相同的第一天線陣列面1402上從相同的移動臺MSl接收接收信號Γι (t)。通過對分別布置在相同的第一天線陣列面1402上的發(fā)送區(qū)域TX和接收區(qū)域RX中的各個發(fā)送和接收天線元件調(diào)整發(fā)送波束形成權(quán)重Wtci到wt(M_D和接收權(quán)重Wrtl到wr(N_D，獲得發(fā)送信號Sl(t)和接收信號rjt)之間的空間分離。圖15不出根據(jù)本發(fā)明的另一不范性實(shí)施例的SDD系統(tǒng)。參照圖15，收發(fā)器1500、天線1501和第一天線陣列面1502與參照圖14的示范性實(shí)施例描述的類似。然而，在圖15的示范性實(shí)施例中，發(fā)送信號S1 (t)和接收信號rjt)對應(yīng)于兩個不同的用戶，即第一移動臺MSl和第二移動臺MS2。更具體地，發(fā)送波束TXBl指向移動臺MS1，接收波束RXBl指向移動臺MS2。然而，發(fā)送波束TXBl和接收波束RXB2都起源于相同的第一天線陣列面1502。然而，使用被布置在第一天線陣列面1502的發(fā)送區(qū)域TX中的天線元件形成發(fā)送波束TXB1，并且使用被布置在第一天線陣列面1502的接收區(qū)域RX的天線元件形成接收波束RXBl。因此，第一天線陣列面1502可以用于同時發(fā)送發(fā)送信號S1 (t)和接收接收信號r2 (t)，其分別來自于兩個不同的用戶，移動臺MSI和移動臺MS2。波束形成被應(yīng)用于使用發(fā)送權(quán)重wtQ到Wtftpi)的發(fā)送波束TXB1,也可以被應(yīng)用于使用接收權(quán)重wrQ到Wrfrl)的接收波束RXB1。通過發(fā)送區(qū)域TX與接收區(qū)域RX的分離，由于發(fā)送和接收天線元件在空間上被彼此分離在第一天線陣列面1502的分別左右兩側(cè)，最小化了發(fā)送和接收天線之間的干擾。然而，本發(fā)明不限于此，并且可以以其他適合方式排列和布置與發(fā)送區(qū)域TX和接收區(qū)域RX對應(yīng)的發(fā)送和接收天線元件。例如，可以將發(fā)送區(qū)域TX布置在第一天線陣列面1502的頂部，同時可以將接收區(qū)域RX布置在第一天線陣列面1502的底部。圖16示出根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的天線元件的布置。
參照圖16，以預(yù)定的排列布置發(fā)送天線元件TX和接收天線元件RX，以便在接收天線元件RX處抵消發(fā)送信號。布置發(fā)送天線元件TX和接收天線元件當(dāng)中的每個天線元件以便以間隔距離d分開。換句話說，如圖16中所示，兩個發(fā)送天線元件TXl和TX2以間隔距離d彼此鄰近布置，兩個接收天線元件RXl和RX2以間隔距離d彼此鄰近布置。此外，發(fā)送天線元件TX以間隔距離d與接收天線元件RX鄰近布置。為了使發(fā)送信號在接收天線元件RX處被抵消，間隔距離d是發(fā)送信號的半波長。換句話說，間隔距離d是λ /2，其中，λ是發(fā)送信號的波長。通過使間隔距離d是發(fā)送信號波長的一半，從發(fā)送天線元件TX發(fā)送的發(fā)送信號在接收天線元件RX處達(dá)到反相。更具體來說，通過以間隔距離d為λ/2間隔兩個發(fā)送元件TX,從兩個發(fā)送元件TX的每一個分別發(fā)送的發(fā)送信號在達(dá)到接收天線元件RX之一處將反相。因?yàn)樵诟鱾€被發(fā)送的發(fā)送信號之間的相位差在接收天線元件RX處是180度，被發(fā)送的發(fā)送信號將互相抵消，從而消除了在接收天線元件RX處對接收信號的干擾。圖17示出根據(jù)本發(fā)明的另一示范性實(shí)施例的天線元件的布置。 參照圖17，將接收天線元件RXl布置在第一發(fā)送天線元件TXl和第二發(fā)送天線元件ΤΧ2之間。接收天線元件RXl和發(fā)送天線元件TXl和ΤΧ2以間隔距離d為λ /2分開布置，其中，λ是從發(fā)送天線元件TXl和ΤΧ2發(fā)送的發(fā)送信號的波長。為了消除從從發(fā)送天線元件TXl和ΤΧ2發(fā)送的發(fā)送信號對在接收天線元件RX處接收的接收信號的干擾，將180度的相移(即，天線權(quán)重)應(yīng)用于發(fā)送天線元件ΤΧ2，如圖17中所示。因此，當(dāng)分別從發(fā)送天線元件TXl和ΤΧ2發(fā)送發(fā)送信號時，它們彼此180度異相，于是，當(dāng)它們在接收天線元件RX處時將互相抵消。然而，本發(fā)明的方面不限于此，并且任何適當(dāng)?shù)南嘁瓶梢员粦?yīng)用于任何適當(dāng)?shù)陌l(fā)送天線元件，以便發(fā)送信號在接收天線元件處能夠被消除。圖18是示出根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的無線通信系統(tǒng)中的基站的框圖。參照圖18，基站1800包括蜂窩頻帶收發(fā)器1802、毫米波頻帶收發(fā)器1804、固定線路通信收發(fā)器1806、控制器1808、以及存儲器1810?；?800可以包括任何數(shù)量的附加結(jié)構(gòu)元件。然而，為了簡便起見省略了對基站1800的附加結(jié)構(gòu)元件的描述?；?800可以被用作如參照圖3和4描述的終端。蜂窩頻帶收發(fā)器1802包括在蜂窩頻帶中工作的天線系統(tǒng)、接收器和發(fā)送器。該天線系統(tǒng)用于將信號發(fā)送到空中以及從空中接收信號。該接收器將通過天線接收的處于蜂窩頻帶的信號轉(zhuǎn)換為基帶信號并且解調(diào)基帶信號。例如，接收器可以包括射頻(RF)處理模塊、解調(diào)模塊、信道解碼模塊等。RF處理模塊將通過天線系統(tǒng)接收的蜂窩頻帶中的信號轉(zhuǎn)換為基帶信號。解調(diào)模塊可以包括快速傅里葉變換(FFT)運(yùn)算器，用于從自RF處理模塊接收的信號中提取置于每個子載波上的數(shù)據(jù)。信道解碼模塊可以包括解調(diào)器、解交織器、信道解碼器等。發(fā)送器將基帶信號轉(zhuǎn)換為處于蜂窩頻帶的信號并且通過天線系統(tǒng)發(fā)送處于蜂窩頻帶的信號。例如，發(fā)送器可以包括信道編碼模塊、調(diào)制模塊以及RF處理模塊。信道編碼模塊可以包括信道編碼器、交織器、調(diào)制器等。調(diào)制模塊可以包括逆快速傅里葉變換(IFFT)運(yùn)算器，用于將被發(fā)送數(shù)據(jù)置于多個正交子載波上等。在OFDM系統(tǒng)中，調(diào)制模塊可以包括IFFT運(yùn)算器。在碼分多址(CDMA)系統(tǒng)中，IFFT運(yùn)算器可以用碼擴(kuò)展調(diào)制器等來代替。RF處理模塊將從調(diào)制模塊接收的基帶信號轉(zhuǎn)換為處于蜂窩頻帶的信號并且通過天線系統(tǒng)輸出處于蜂窩頻帶的信號。
毫米波頻帶收發(fā)器1804包括在毫米波段下工作天線系統(tǒng)、接收器和發(fā)送器。該天線系統(tǒng)用于將信號發(fā)送到空中以及從空中接收信號。該天線系統(tǒng)可以具有包括發(fā)送天線的發(fā)送天線陣列和包括接收天線的接收天線陣列。這里，該天線系統(tǒng)可以在毫米波頻帶中形成用于通信的一個或多個定向波束，如上所述。接收器將通過天線系統(tǒng)接收的毫米波頻帶中的信號轉(zhuǎn)換為基帶信號并且解調(diào)基帶信號。例如，接收器可以包括RF處理模塊、解調(diào)模塊、信道解碼模塊等。RF處理模塊將通過天線系統(tǒng)接收的毫米波頻帶中的信號轉(zhuǎn)換為基帶信號。該解調(diào)模塊可以包括FFT運(yùn)算器，用于從自RF處理模塊接收的信號中提取置于每個子載波上的數(shù)據(jù)等。該信道解碼模塊可以包括解調(diào)器、解交織器、信道解碼器等。該發(fā)送器將基帶信號轉(zhuǎn)換為毫米波頻帶中的信號，并且通過天線系統(tǒng)發(fā)送毫米波頻帶中的信號。例如，發(fā)送器可以包括信道編碼模塊、調(diào)制模塊和RF處理模塊。該信道編碼模塊可以包括信道編碼器、交織器、調(diào)制器等。所述調(diào)制模塊可以包括IFFT運(yùn)算器，用于將被發(fā)送數(shù)據(jù)置于多個正交子載波上等。在OFDM系統(tǒng)中，該調(diào)制模塊可以包括IFFT運(yùn)算器。在CDMA系統(tǒng)中，該IFFT運(yùn)算器可以用碼擴(kuò)展調(diào)制器等來代替。RF處理模塊將從調(diào)制模塊接收的基帶信號轉(zhuǎn)換為毫米波頻帶中的信號，并且通過天線系統(tǒng)輸出毫米波頻帶中的信號。固定線路通信收發(fā)器1806有助于諸如其他基站、分組數(shù)據(jù)服務(wù)器/網(wǎng)關(guān)以及毫米`·波接入點(diǎn)的無線通信系統(tǒng)內(nèi)部與其他網(wǎng)絡(luò)實(shí)體的固定線路通信?？刂破?808控制基站1800的所有操作?；?800的操作包括以上明確或隱含地描述為由基站執(zhí)行的任何操作。此外，控制器1808產(chǎn)生要被發(fā)送的數(shù)據(jù)并且處理要被接收的數(shù)據(jù)。存儲器1810存儲由控制器1808用于基站操作的程序，以及包括這里被描述為由基站接收、發(fā)送、保留或使用的任何信息和/或算法的各種數(shù)據(jù)。圖19是示出根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的無線通信系統(tǒng)中的基站的框圖。參照圖19，移動臺1900包括蜂窩頻帶收發(fā)器1902、毫米波頻帶收發(fā)器1904、控制器1906、以及存儲器1908。移動臺1900可以包括任何數(shù)量的附加結(jié)構(gòu)元件。然而，為了簡便起見，省略了對移動臺1900的附加結(jié)構(gòu)元件的描述。移動臺1900可以被用作參照圖4所描述的終端。蜂窩頻帶收發(fā)器1902包括在蜂窩頻帶下工作的天線系統(tǒng)、接收器和發(fā)送器。該天線系統(tǒng)用于將信號發(fā)送到空中并且從空中接收信號。該接收器將從天線系統(tǒng)接收的蜂窩頻帶中的信號轉(zhuǎn)換為基帶信號并且解調(diào)基帶信號。例如，該接收器可以包括RF處理模塊、解調(diào)模塊、信道解碼模塊等。RF處理模塊將通過天線系統(tǒng)接收的蜂窩頻帶中的信號轉(zhuǎn)換為基帶信號。解調(diào)模塊可以包括FFT運(yùn)算器，用于從從RF處理模塊接收的信號中提取置于每個子載波上的數(shù)據(jù)等。信道解碼模塊可以包括解調(diào)器、解交織器、信道解碼器等。發(fā)送器將基帶信號轉(zhuǎn)換為蜂窩頻帶中的信號并且通過天線系統(tǒng)發(fā)送蜂窩頻帶中的信號。例如，發(fā)送器可以包括信道編碼模塊、調(diào)制模塊以及RF處理模塊。信道編碼模塊可以包括信道編碼器、交織器、調(diào)制器等。調(diào)制模塊可以包括IFFT運(yùn)算器，用于將被發(fā)送數(shù)據(jù)置于多個正交子載波上等。在OFDM系統(tǒng)中，調(diào)制模塊可以包括IFFT運(yùn)算器。在CDMA系統(tǒng)中，IFFT運(yùn)算器可以用碼擴(kuò)展調(diào)制器等來替代。RF處理模塊將從調(diào)制模塊接收的基帶信號轉(zhuǎn)換為蜂窩頻帶中的信號并且通過天線系統(tǒng)輸出蜂窩頻帶中的信號。毫米波頻帶收發(fā)器1904包括在毫米波頻帶下工作的天線系統(tǒng)、接收器和發(fā)送器。該天線系統(tǒng)用于將信號發(fā)送到空中以及從空中接收信號。這里，該天線系統(tǒng)可以形成一個或多個用于在毫米波頻帶中通信的定向波束，如上所描述。接收器將通過天線系統(tǒng)接收的毫米波頻帶中的信號轉(zhuǎn)換為基帶信號并且解調(diào)基帶信號。例如，接收器可以包括RF處理模塊、解調(diào)模塊、信道解碼模塊等。RF處理模塊將通過天線系統(tǒng)接收的毫米波頻帶中的信號轉(zhuǎn)換為基帶信號。解調(diào)模塊可以包括FFT運(yùn)算器，用于從從RF處理模塊接收的信號中提取置于每個子載波上的數(shù)據(jù)等。信道解碼模塊可以包括解調(diào)器、解交織器、信道解碼器等。發(fā)送器將基帶信號轉(zhuǎn)換為毫米波頻帶內(nèi)的信號并且通過天線系統(tǒng)發(fā)送毫米波頻帶中的信號。例如，發(fā)送器可以包括信道編碼模塊、調(diào)制器模塊和RF處理模塊。信道編碼模塊可以包括信道編碼器、交織器、調(diào)制器等。調(diào)制器模塊可以包括IFFT運(yùn)算器，用于將被發(fā)送數(shù)據(jù)置于多個正交子載波上等。在OFDM系統(tǒng)中，調(diào)制模塊可以包括IFFT運(yùn)算器。在CDMA系統(tǒng)中，IFFT運(yùn)算器可以用碼擴(kuò)展調(diào)制器等代替。RF處理模塊將從調(diào)制模塊接收的基帶信號轉(zhuǎn)換為毫米波頻帶中的信號并且通過天線系統(tǒng)輸出毫米波頻帶中的信號。控制器1906控制移動臺1900的所有操作。移動臺1900的操作包括以上明確或隱含地描述為由移動臺執(zhí)行的任何操作。另外，控制器1906產(chǎn)生要被發(fā)送的數(shù)據(jù)并且處理·要被接收的數(shù)據(jù)。存儲器1908存儲由控制器1906用于移動臺1900運(yùn)行的程序，以及包含這里被討論為由移動臺接收、發(fā)送、保留或使用的任何信息和/或算法的各種數(shù)據(jù)。雖然使用基站和移動臺公開了示范性實(shí)施例，但本發(fā)明不限于此。本發(fā)明的方面可以被本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)用于諸如基站之間的中繼通信、移動臺之間的直接通信、以及合作通信的各種實(shí)施方式的使用高級系統(tǒng)拓?fù)浜驮O(shè)備的其他移動和/或無線通信技術(shù)。雖然已經(jīng)參照某些示范性實(shí)施例說明和描述本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，可以在形式和細(xì)節(jié)上對其進(jìn)行各種修改而不脫離由所附權(quán)利要求及其等價(jià)物限定的本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于全雙工毫米波通信系統(tǒng)的無線終端，該無線終端包括 發(fā)送天線陣列，具有多個發(fā)送天線，用于形成在空間上波束形成的發(fā)送波束；以及 接收天線陣列，具有多個接收天線，用于形成在空間上波束形成的接收波束， 其中，該多個發(fā)送天線和該多個接收天線在相同時間使用相同頻率用于各個發(fā)送和接收波束的通信信號，而且 其中，波束形成的發(fā)送波束和波束形成的接收波束在空間上不重疊。
2.如權(quán)利要求I所述的無線終端，其中，將發(fā)送波束形成權(quán)重分別應(yīng)用于發(fā)送天線，以便形成在空間上波束形成的發(fā)送波束，而且 其中，將接收波束形成權(quán)重分別應(yīng)用于接收天線，以便形成在空間上波束形成的發(fā)送波束。
3.如權(quán)利要求2所述的無線終端，其中，發(fā)送波束形成權(quán)重不是全部彼此相等，而且 其中，接收波束形成權(quán)重不是全部彼此相等。
4.如權(quán)利要求2所述的無線終端，其中，發(fā)送波束形成權(quán)重調(diào)整發(fā)送波束的通信信號的相位，而且 其中，接收波束形成權(quán)重調(diào)整接收波束的通信信號的相位。
5.如權(quán)利要求2所述的無線終端，其中，調(diào)整發(fā)送波束形成權(quán)重和接收波束形成權(quán)重，以使得波束形成的發(fā)送波束和波束形成的接收波束基本上在空間上不重疊。
6.如權(quán)利要求5所述的無線終端，其中，從接收發(fā)送波束的通信信號的無線終端接收上行信道信息。
7.如權(quán)利要求2所述的無線終端，其中，調(diào)整發(fā)送波束形成權(quán)重和接收波束形成權(quán)重，以使得波束形成的發(fā)送波束和波束形成的接收波束基本上不互相干擾。
8.如權(quán)利要求2所述的無線終端，其中，根據(jù)上行信道信息計(jì)算所述發(fā)送波束形成權(quán)重，而且 其中，根據(jù)下行信道信息計(jì)算接收波束形成權(quán)重。
9.如權(quán)利要求2所述的無線終端，其中，在相同時間計(jì)算發(fā)送波束形成權(quán)重和接收波束形成權(quán)重。
10.如權(quán)利要求2所述的無線終端，其中，在不同時間計(jì)算發(fā)送波束形成權(quán)重和接收波束形成權(quán)重。
11.如權(quán)利要求I所述的無線終端，其中，多個發(fā)送天線和多個接收天線以L乘N矩陣排列， 其中，L是沿第一方向排列的天線的數(shù)量，而且 其中，N是沿與第一方向垂直的第二方向排列的天線的數(shù)量。
12.如權(quán)利要求11所述的無線終端，其中，多個發(fā)送天線的每一個之間的距離近似為通信信號波長的一半，以及 其中，多個接收天線的每一個之間的距離近似為通信信號波長的一半。
13.如權(quán)利要求12所述的無線終端，其中，發(fā)送天線和接收天線的相鄰者之間的距離近似為通信信號波長的一半。
14.如權(quán)利要求I所述的無線終端，其中，發(fā)送天線陣列和接收天線陣列面向不同的方向。
15.如權(quán)利要求I所述的無線終端，其中，發(fā)送天線陣列和接收天線陣列面向相同的方向。
16.如權(quán)利要求15所述的無線終端，其中，發(fā)送天線和接收天線在包括發(fā)送天線陣列和接收天線陣列兩者的天線陣列上混雜。
17.如權(quán)利要求15所述的無線終端，其中，發(fā)送天線在發(fā)送區(qū)域中形成，接收天線在接收區(qū)域中形成，而且 其中，發(fā)送區(qū)域和接收區(qū)域被布置在包括發(fā)送天線陣列和接收天線陣列兩者的天線陣列上。
18.如權(quán)利要求17所述的無線終端，其中，發(fā)送區(qū)域和接收區(qū)域在天線陣列上彼此相鄰。
19.如權(quán)利要求I所述的無線終端，其中，無線終端使用選定數(shù)量的多個發(fā)送天線形成在空間上波束形成的發(fā)送波束。
20.如權(quán)利要求I所述的無線終端，其中，無線終端使用選定數(shù)量的多個接收天線形成在空間上波束形成的接收波束。
21.如權(quán)利要求I所述的無線終端，其中，無線終端在相同時間使用相同頻率發(fā)送多于一個發(fā)送波束， 其中，該多于一個發(fā)送波束的每一個在空間上彼此分離，而且其中，該多于一個發(fā)送波束使用多個發(fā)送天線的各個天線形成在空間上分離的多于一個發(fā)送波束。
22.如權(quán)利要求I所述的無線終端，其中，無線終端在相同時間使用相同頻率與另一無線終端執(zhí)行全雙工通信。
23.如權(quán)利要求I所述的無線終端，其中，無線終端包括基站(BS)。
24.如權(quán)利要求I所述的無線終端，其中，無線終端包括移動臺(MS)。
25.一種使用毫米波的空分雙工(SDD)移動通信系統(tǒng)，該SDD移動通信系統(tǒng)包括 第一無線終端，包括 第一發(fā)送天線陣列，具有多個第一發(fā)送天線，用于發(fā)送在空間上波束形成的第一發(fā)送波束；以及 第一接收天線陣列，具有多個第一接收天線，用于形成在空間上波束形成的第一接收波束；以及 第二無線終端，包括 第二發(fā)送天線陣列，具有多個第二發(fā)送天線，用于發(fā)送指向第一無線終端的接收波束的在空間上波束形成的第二發(fā)送波束；以及 第二接收天線陣列，具有多個第二接收天線，用于形成指向第一無線終端的發(fā)送波束的在空間上波束形成的第二接收波束。
26.如權(quán)利要求25所述的SDD移動通信系統(tǒng)，其中，第一和第二發(fā)送天線以及第一和第二接收天線使用相同頻率和相同定時用于各個第一和第二發(fā)送波束以及第一和第二接收波束。
27.如權(quán)利要求25所述的SDD移動通信系統(tǒng)，其中，第一和第二發(fā)送波束以及第一和第二接收波束不重疊。
28.如權(quán)利要求25所述的SDD移動通信系統(tǒng)，其中，第一無線終端和第二無線終端使用全雙工通信進(jìn)行互相通信。
29.如權(quán)利要求25所述的SDD移動通信系統(tǒng)，其中，第一無線終端和第二無線終端的一個無線終端在相同時間使用相同頻率通過第一和第二發(fā)送波束的相應(yīng)的一個以及第一和第二接收波束的相應(yīng)的一個與另一個無線終端進(jìn)行通信。
30.如權(quán)利要求26所述的SDD移動通信系統(tǒng)，其中，第一和第二無線終端各自具有使用波束形成分別與第二和第一無線終端進(jìn)行通信的發(fā)送天線陣列和接收天線陣列。
31.如權(quán)利要求26所述的SDD移動通信系統(tǒng)，其中，第一和第二無線通信終端使用全雙工通信方案和半雙工通信方案之一分別與第二和第一無線終端進(jìn)行通信。
32.如權(quán)利要求25所述的SDD移動通信系統(tǒng)，其中，第一和第二發(fā)送天線以及第一和第二接收天線以L乘N矩陣排列， 其中，L是沿第一方向排列的天線的數(shù)量，而且 其中，N是沿與第一方向垂直的第二方向排列的天線的數(shù)量。
33.如權(quán)利要求32所述的SDD移動通信系統(tǒng)，其中，每個發(fā)送天線之間的距離近似為通信信號波長的一半，而且 其中，每個接收天線之間的距離近似為通信信號波長的一半。
34.如權(quán)利要求25所述的SDD移動通信系統(tǒng)，其中，第一無線終端和第二無線終端的每一個使用選定數(shù)量的多個分別的第一和第二發(fā)送天線形成分別的第一和第二發(fā)送波束。
35.如權(quán)利要求25所述的SDD移動通信系統(tǒng)，其中，第一無線終端和第二無線終端的每一個使用選定數(shù)量的多個分別的第一和第二接收天線形成在空間上波束形成的分別的第一和第二發(fā)送波束。
36.如權(quán)利要求25所述的SDD移動通信系統(tǒng)，其中，第一無線終端和第二無線終端的每一個在相同時間使用相同頻率同時發(fā)送多于一個分別的第一和第二發(fā)送波束， 其中，該多于一個分別的第一和第二發(fā)送波束在空間上彼此分離，而且其中，該多于一個分別的第一和第二發(fā)送波束使用分別的第一和第二發(fā)送天線之一形成在空間上分離的第一和第二發(fā)送波束。
37.如權(quán)利要求25所述的SDD移動通信系統(tǒng)，其中，第一和第二無線終端在相同時間使用相同頻率分別與第二和第一無線終端執(zhí)行全雙工通信。
38.一種使用毫米波的空分雙工(SDD)移動通信的方法，該方法包括 使用發(fā)送天線陣列的多個發(fā)送天線的選定天線形成第一發(fā)送波束； 在預(yù)定時間根據(jù)預(yù)定頻率經(jīng)由第一發(fā)送波束向第一無線終端發(fā)送第一信號； 使用接收天線陣列的多個接收天線的選定天線形成第一接收波束；以及 在預(yù)定時間根據(jù)預(yù)定頻率經(jīng)由第一接收波束從第二無線終端接收第二信號， 其中，第一發(fā)送波束和第一接收波束的每一個在空間上波束形成，而且 其中，在空間上波束形成的發(fā)送波束和在空間上波束形成的接收波束在空間上不重疊。
39.如權(quán)利要求38所述的方法，進(jìn)一步包括 使用發(fā)送天線陣列的多個發(fā)送天線的選定天線形成第二發(fā)送波束； 在預(yù)定時間根據(jù)預(yù)定頻率經(jīng)由第二發(fā)送波束向第一無線終端發(fā)送第三信號；使用接收天線陣列的多個接收天線的選定天線形成第二接收波束；以及 在預(yù)定時間根據(jù)預(yù)定頻率經(jīng)由第二接收波束從第二無線終端接收第四信號， 其中，第二發(fā)送波束和第二接收波束的每一個在空間上波束形成，而且 其中，在空間上波束形成的第二發(fā)送波束和在空間上波束形成的第二接收波束在空間上不重疊。
40.如權(quán)利要求38所述的方法，其中，根據(jù)全雙工方案分別發(fā)送和接收被發(fā)送的第一信號、被接收的第二信號、被發(fā)送的第三信號和被接收的第四信號。
全文摘要
提供一種用于全雙工毫米波移動無線通信的裝置和方法。該裝置包括使用毫米波的空分雙工(SDD)移動通信系統(tǒng)，該SDD移動通信系統(tǒng)包括第一無線終端，其包括具有多個第一發(fā)送天線的用于發(fā)送在空間上波束形成的第一發(fā)送波束的第一發(fā)送天線陣列、以及具有多個第一接收天線的用于形成在空間上波束形成的第一接收波束的第一接收天線陣列；以及第二無線終端，其包括具有多個第二發(fā)送天線的用于發(fā)送指向第一無線終端接收波束的在空間上波束形成的第二發(fā)送波束的第二發(fā)送天線陣列、以及具有多個第二接收天線的用于形成指向第一終端的發(fā)送波束的在空間上波束形成的第二接收波束的第二接收天線陣列。
文檔編號H04B7/04GK102884731SQ201180023242
公開日2013年1月16日 申請日期2011年4月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月6日
發(fā)明者F.卡恩, 皮周悅 申請人:三星電子株式會社