分布式無線發(fā)射機的相干傳輸?shù)闹谱鞣椒?br>
【專利摘要】一方面，分布式相干傳輸系統(tǒng)能夠使具有獨立頻率或時鐘參考的單獨無線發(fā)射機的傳輸模仿所有發(fā)射機共用同一個頻率或時鐘參考的系統(tǒng)。通過在對一個或多個所述發(fā)射機進行調制之前基于相應接收器接收到的其中一個所述發(fā)射機(例如，主發(fā)射機)的同步傳輸恰當?shù)貙π盘栠M行預編碼，來處理發(fā)射機之間的頻率和/或相位差，所述相應接收器與各個所述一個或多個發(fā)射機共用頻率或時鐘參考。這種分布式相干傳輸系統(tǒng)能夠使具有獨立頻率或時鐘參考的N個單天線發(fā)射機模仿單個N天線多輸入輸出(MIMO)發(fā)射機，或實施諸如要求單獨的發(fā)射機具有相干性的分布式疊加編碼或格碼等方案。
【專利說明】分布式無線發(fā)射機的相干傳輸
[0001]相關文件的交叉引用
[0002]本申請要求于2011年10月6日提交的美國臨時申請案61/543，832的權益，(代理人案號:70009-D13P01 ;客戶案例號:14965)，其全部內容通過引用的方式并入本文。
[0003]聯(lián)邦政府資助的研究的聲明
[0004]本發(fā)明在政府支持下進行，基金由全國科學基金會(National ScienceFoundation)授予，合同編號為CCF-0728645。政府擁有本發(fā)明的一定權利。
[0005]發(fā)明背景
[0006]本發(fā)明涉及分布式無線發(fā)射機的相干傳輸。具體地，在某些示例中，這些發(fā)射機為:比如802.11中的接入點(APs)、比如蜂窩網絡中的基站、中繼站、或其它無線節(jié)點。
[0007]傳統(tǒng)無線網絡，比如802.11或蜂窩網絡，其通信能力可能被干擾限制。例如，由于無線媒介是共享的，所以，如果兩個鄰近裝置同時發(fā)射其傳輸，通常會發(fā)生干擾，從而阻止其中一個裝置傳送其包。無線技術的最新發(fā)展實現(xiàn)了實驗的無線系統(tǒng)，比如SAM、IAC和波束賦形。這些系統(tǒng)表明在同一干擾區(qū)域內不同發(fā)射機之間進行并行傳輸是可能的。采用這些系統(tǒng)的無線網絡的吞吐量可增加一倍或兩倍。
[0008]然而，這類系統(tǒng)仍然受到單個節(jié)點上天線的最大數(shù)量的限制，不能隨著更多發(fā)射機加入到系統(tǒng)中而持續(xù)增大吞吐量。傳統(tǒng)的無線網絡，例如802.11和蜂窩系統(tǒng)，可通過使用所有可用信道或采用扇形天線來緩解這個問題。然而，這類技術僅提供了小的恒定增益，該增益不隨用戶數(shù)量的增加而增大。此外，簡單地增加額外的發(fā)射機并不能提高用戶吞吐量，因為這些發(fā)射機會互相干擾。
[0009]無線網絡系統(tǒng)的一個需要是隨著用戶數(shù)量的增加可線性增大吞吐量，獲得完全可擴展的無線網絡。
【發(fā)明內容】
[0010]一方面，通常，分布式相干傳輸系統(tǒng)能夠使具有獨立頻率或時鐘參考的單獨無線發(fā)射機的傳輸，以模仿所有發(fā)射機共用同一個頻率或時鐘參考的系統(tǒng)。這種結構的技術問題在于，單獨發(fā)射機(即，用于調制/解調信號的發(fā)射機)的振蕩器頻率根據(jù)發(fā)射機的不同而不完全相同，這可引起相位同步的問題。例如，兩個發(fā)射機的振蕩器頻率差即使只有IOOHz那么小，在5ms這么短的時間之后，可使兩個發(fā)射機發(fā)射的信號產生π弧度的相位差。此相位差可顯著降低兩個傳輸保持相干的能力，甚至在一個包的持續(xù)時間期間保持相干的能力。通過在對一個或多個所述發(fā)射機進行調制之前恰當?shù)貙π盘栠M行預編碼，來補償發(fā)射機之間的頻率和/或相位差，以此來緩解本問題。
[0011]在各種示例中，發(fā)射機為:比如802.11中的接入點(AP)、比如蜂窩網絡中的基站、中繼站、或其它無線節(jié)點。在本文的其余部分，除非另有明確指示，否則術語“發(fā)射機”泛指其中一種這類發(fā)射節(jié)點。
[0012]另一方面，通常，該分布式相干傳輸系統(tǒng)為分布式MIMO結構的一部分。在該分布式MIMO結構中，多個單獨的發(fā)射機模仿一個多天線MIMO發(fā)射機，不要求所有發(fā)射機共用同一個頻率或時鐘參考。在某些示例中，發(fā)射機能夠使用比如有線回程(例如，802.11中的AP或蜂窩基站)或無線媒介(例如，使用蜂窩上行鏈路的移動裝置中的藍牙、IR、802.11)等較高速連接相互通信，并使用這類連接來交換其需要傳送到接收器的數(shù)據(jù)和某些最小化控制信息。然后發(fā)射機利用傳統(tǒng)的MIMO技術來執(zhí)行:例如，對多個接收器進行波束形成或調零。
[0013]另一方面,通常,此分布式相干傳輸能夠使獨立發(fā)射機實施信息理論文獻中的各種方案，這些方案假設這類獨立發(fā)射機共用同一個頻率或時鐘參考。這類方案可包括:t匕如，無線網狀網絡中的格碼、無線上行鏈路中的疊加編碼、分布式發(fā)射機之間的干擾對齊、或來自獨立發(fā)射機的分布式臟紙編碼/認知方案。
[0014]在某些示例中，基于來自具有接收器返回的信道相關信息的發(fā)射機(即，包括頻率和/或相位差的補償)的協(xié)同傳輸，形成從發(fā)射機到接收器的信道估計值。該信道信息可用在各個發(fā)射機中，形成將傳輸引導至特定接收器的數(shù)據(jù)組合，比如，利用分布式MMO方法(使多個發(fā)射機在一個或多個接收器處執(zhí)行比如波束賦形或調零)。在某些示例中，接收器利用發(fā)射機的傳輸來計算從發(fā)射機到接收器的信道估計值，并顯式地傳回給發(fā)射機。在其它示例中，根據(jù)從接收器到發(fā)射機的反向傳輸，利用互易法確定從發(fā)射機到接收器的信道特性，以形成或更新從發(fā)射機到接收器的信道估計值。在其它示例中，信道估計方法的組合用于:例如，通過接收器的顯式通信獲取從發(fā)射機到接收器的初始信道估計值，并基于從接收器到發(fā)射機的傳輸(例如，確認)來升級從發(fā)射機到接收器的現(xiàn)有信道估計值。
[0015]另一方面，通常，系統(tǒng)能夠使分布式發(fā)射機組模擬多天線發(fā)射機，模擬的多天線發(fā)射機的性能接近共用同一個振蕩器頻率可實現(xiàn)的性能。在某些示例中，這由一個或多個從發(fā)射機使用其各自的接收模塊對主發(fā)射機的傳輸進行監(jiān)測來完成。主發(fā)射機的受監(jiān)測的傳輸被各個從發(fā)射機的接收模塊用來估計主發(fā)射機和從發(fā)射機之間的特征(例如，振蕩器之間的時變相位偏移部分)。主發(fā)射機的受監(jiān)測的傳輸與估計得到的信道特征一起被各個從發(fā)射機的接收模塊用來確定主發(fā)射機的振蕩器和從發(fā)射機的振蕩器之間的振蕩器頻率偏移(和相位偏移，可選地)。確定出的各個從發(fā)射機的振蕩器頻率偏移和相位偏移被從發(fā)射機的發(fā)射模塊用來對傳輸進行補償。
[0016]另一方面，通常，一種用于操作從發(fā)射機實現(xiàn)與主發(fā)射機協(xié)同傳輸?shù)姆椒?，其包?利用所述主發(fā)射機的信號傳輸形成所述從發(fā)射機的并行調制所用的信號?；谒鰪陌l(fā)射機接收的所述主發(fā)射機的傳輸，將所述主發(fā)射機的傳輸?shù)恼{制頻率和所述從發(fā)射機的頻率參考之間的時變相位偏移的估計值保持在所述從發(fā)射機中。在調制之前，根據(jù)所述時變相位偏移的估計值對所述信號進行修改，然后根據(jù)所述從發(fā)射機的頻率參考，對修改后的信號進行調制。在所述主發(fā)射機處調制的信號從所述主發(fā)射機發(fā)出，同時，在所述從發(fā)射機處調制的信號從所述從發(fā)射機處發(fā)出。
[0017]另一方面，通常，基于在所述從發(fā)射機處接收的所述主發(fā)射機的傳輸，從發(fā)射機對任意接收器相對于主發(fā)射機的信號的相位偏移變化進行估計。對所述相位偏移變化的估計包括:對所述主發(fā)射機的傳輸進行解調，并將解調后的傳輸與預期的解調值進行比較。
[0018]在某些示例中，所述主發(fā)射機的傳輸包括所述主發(fā)射機的信號傳輸前導。
[0019]另一方面，通常，從發(fā)射機通過在連接包傳輸期間協(xié)調傳輸時間和靜音時間，以與所述主發(fā)射機進行并行傳輸時,監(jiān)測相對于所述主發(fā)射機的頻率偏移。[0020]另一方面，通常，通過利用所述從發(fā)射機上的天線子集來消除同步傳輸產生的干擾，以與所述主發(fā)射機進行同步傳輸時，從發(fā)射機監(jiān)測相對于主發(fā)射機的頻率和/或相位偏移。
[0021]另一方面，通常，從發(fā)射機和主發(fā)射機分別連續(xù)追蹤送往接收器的信道估計值，而不需要來自所述接收器的信道信息的周期通信。
[0022]在某些示例中，所述方法包括:利用所述主發(fā)射機的信號傳輸形成所述從發(fā)射機的并行調制所用的信號，基于所述從發(fā)射機從所述主發(fā)射機接收的傳輸，保持所述主發(fā)射機的傳輸與所述從發(fā)射機的傳輸之間的時變相位偏移的估計值，并在調制之前，根據(jù)所述時變相位偏移的估計值對所述信號進行修改；以及根據(jù)所述從發(fā)射機的頻率參考對修改后的信號進行調制。
[0023]在某些示例中，所述方法包括:同時傳輸來自所述主發(fā)射機并在所述主發(fā)射機處被調制的信號和來自所述從發(fā)射機的調制修改信號。
[0024]在某些示例中，所述主發(fā)射機和所述從發(fā)射機的傳輸所攜帶的數(shù)據(jù)是相同的，所述從發(fā)射機(有可能是所述主發(fā)射機)對其發(fā)射的信號進行修改以提高特定接收器的信號強度(SNR)。
[0025]在某些示例中，所述主發(fā)射機和所述從發(fā)射機的傳輸所攜帶的數(shù)據(jù)預期送往不同的接收器，所述數(shù)據(jù)可以有所不同，所述主發(fā)射機和所述從發(fā)射機對其發(fā)射的信號進行修改，以使其各自的預期接收器接收其預期數(shù)據(jù)，免受其它傳輸?shù)母蓴_。
[0026]在某些示例中，來自接收器的確認用于使來自上一個數(shù)據(jù)包的傳輸不斷更新所述接收器的信道估計值，還用于在所述主發(fā)射機和所述從發(fā)射機的調制之前，使所述主發(fā)射機和/或所述從發(fā)射機對其發(fā)射的信號進行修改。
[0027]另一方面，通常，主發(fā)射機包括:用于以第一振蕩器頻率運行的第一振蕩器，用于傳輸符號的第一發(fā)射機模塊，所述第一發(fā)射機模塊與用于以所述第一振蕩器頻率運行從發(fā)射機的所述第一振蕩器耦合，所述一個或多個從發(fā)射機中的各個從發(fā)射機包括:以第二振蕩器頻率運行用于接收所述主發(fā)射機的傳輸?shù)慕邮漳K的第二振蕩器；所述接收模塊以所述第二振蕩器頻率運行并包括:基于從所述主發(fā)射機接收的傳輸，確定在所述第一振蕩器頻率和所述第二振蕩器頻率之間的頻率偏移的相位和頻率偏移追蹤模塊；以及用于傳輸符號的第二發(fā)射機模塊，所述第二發(fā)射機模塊以所述第二振蕩器頻率運行并包括:用于在傳輸符號之前對所述頻率偏移進行補償?shù)南辔缓皖l率偏移補償模塊。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0028]圖1a是主發(fā)射機。
[0029]圖1b是從發(fā)射機。
[0030]圖2是基帶傳輸路徑的模型的結構圖。
【具體實施方式】
[0031]1.概述
[0032]本文所述的系統(tǒng)使N個具有獨立頻率和時鐘參考的單天線發(fā)射機模擬一個系統(tǒng)，這里的N個發(fā)射機在接入點使用具有連續(xù)相位和頻率的公共載波參考。這使得N個單天線發(fā)射機模擬，比如，單個N天線多輸入多輸出(MMO)發(fā)射機。所模擬的N天線MMO發(fā)射機可傳輸N個相互不干擾的并行流，通過波束賦形、調零或更普遍的多輸入多輸出(MMO)技術將N個并行流傳輸給N個用戶，比如，在傳輸少于N個的流的同時對特定接收器調零。例如，此系統(tǒng)可用于大房間(例如，會議中心)或室外環(huán)境(例如，密集城區(qū))中，提供幾十或幾百個能夠使相應數(shù)量的數(shù)據(jù)流并行傳輸且不產生干擾的發(fā)射機。更廣泛地說，多個發(fā)射機中的一些或全部以及多個用戶裝置中的一些或全部可具有多根天線。
[0033]在下文討論的各種示例中，“發(fā)射機”(或“源站”)可以是在通信網絡中至少部分地或在某些時候起到發(fā)射機作用的各類節(jié)點?！鞍l(fā)射機”通常包括發(fā)射機和接收器組件，是指將一個相干傳輸或相干傳輸子集傳輸?shù)娇蛻簟敖邮掌鳌?或“目標基站”)的“發(fā)射機”，而“接收器”也通常包括發(fā)射機和接收器組件，在從多個“發(fā)射機”接收多個相干信號時被稱為“接收器”的角色。這類發(fā)射機可包括但不限于:無線以太網基礎架構接入點(APs)，比如802.1ln接入點，無線直放站，基站，比如蜂窩網絡中的基站，中繼站或其它無線網絡節(jié)點。在本文的余下部分中，除非另有明確指示，否則術語“發(fā)射機”和“接入點”泛指傳輸?shù)狡渌鼰o線站的節(jié)點中的任意一類。
[0034]客戶端接收器(在如下某些情況下僅為“客戶端”或“接收器”)要對其預期信號進行無干擾解碼，需要預期發(fā)往其它客戶端的N-1個信號在該客戶端相互消除(即，破壞性地相互干擾)。為了實現(xiàn)消除，各個發(fā)射機控制其所傳輸?shù)男盘栂辔?和幅度)，從而實現(xiàn)在每個非預期客戶端對每個傳輸符號的消除。對于單個N-天線發(fā)射機而言，當所有傳輸天線共用同一個振蕩器時，對傳輸信號之間的相位進行控制是比較容易的。相反，在分布式環(huán)境中，由于傳輸天線設在不同的發(fā)射機上，因此各個傳輸天線與不同的振蕩器連接。不同的振蕩器相對彼此自然具有未知的相移。此外，由于不同的振蕩器從未具有完全相同的頻率，且不同的發(fā)射機比如為了降低運行功率也可獨立選擇關掉其振蕩器，所以相移隨時間的變化而變化。在該分布式環(huán)境中執(zhí)行連續(xù)相位同步是非常具有挑戰(zhàn)性。
[0035]應理解，盡管下文特定討論的焦點在于各具有單根天線的發(fā)射機，然而該方法也適用于其中一些或所有具有通過共用振蕩器控制的多根天線的發(fā)射機。在這種情況下，在一個發(fā)射機中，由于使用了共用振蕩器，所以發(fā)射機天線發(fā)出的信號自然保持為相對于另一信號的連續(xù)相位。例如，N個2天線接入點因此可以模仿2N-天線接入點。
[0036]參見圖1a和lb，在舉例說明的示例中(例如，N = 2發(fā)射機，要理解，該方法適用于更大數(shù)量的接入點和客戶端接收器)，單天線主發(fā)射機102、單天線從發(fā)射機104，以及兩個單天線客戶端接收器106、110均配置為通過共享媒介進行無線通信。要注意，示出的天線利用耦合和/或切換電路(未示出)與裝置的發(fā)射機和接收器部分均耦合。主發(fā)射機102對分別發(fā)送到兩個接收器的兩個數(shù)據(jù)幀Xl和X2的并行傳輸進行控制。對主發(fā)射機和從發(fā)射機的天線發(fā)出的信號進行同步，以便在接收器的天線處實現(xiàn)所需的建設性的和破壞性的干擾。
[0037]在本示例中，主發(fā)射機和從發(fā)射機均接入需要傳輸?shù)浇邮掌鞯臄?shù)據(jù)幀Xl和X2。比如，各個發(fā)射機可能已經通過與發(fā)射機鏈接的有線網絡(或，比如處于相同或不同頻率上的無線網絡)接收到數(shù)據(jù)幀。
[0038]參見圖la，為了傳輸兩個幀，主發(fā)射機102接收數(shù)據(jù)幀(即，接收該幀中有效負載需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包)并將該數(shù)據(jù)提供給主并行化模塊112。主并行化模塊112將符號流并行到K個序列中，例如，并行數(shù)據(jù)幀^至^=、xu\…，k=0.....K-l.其值由選自固
定星座(例如，正交幅度調制星座)的復值(符號)表示。如下文所概述，各個序列采用正交頻分復用(OFDM)方法調制為不同頻率。
[0039]主并行模塊112將第一接收器的映射符號χ&、XG、…:和第二接收器的
映射符號1$、x=、x3、...輸出給主發(fā)射部103中的主預編碼模塊114。主預編碼模
塊114也接收信道傳遞函數(shù)，該信道傳遞函數(shù)表示從各個發(fā)射機102、104的傳輸天線到各個接收器106、110的(接收)天線的信道。由于圖1中的系統(tǒng)具有兩個發(fā)射機和兩個接收器，所以存在與各個發(fā)射機和接收器對應的四個信道傳遞函數(shù):&、h12、h21和h22。hn是從發(fā)射機102到第一接收器106的信道傳遞函數(shù)。通常，各個頻率分量的傳遞函數(shù)為一個單獨的復數(shù)，但是為清楚起見，k-依賴從符號中省去，和/或，可將信道hu當作K維復矢量。h21是從主發(fā)射機102到第二接收器110的信道傳遞函數(shù)。h12是從發(fā)射機104到第一接收器106的信道傳遞函數(shù)。h22是從發(fā)射機104到第二接收器110的信道傳遞函數(shù)。
[0040]鑒于單個頻率分量k(k_依賴從符號中省去，如下所述)，主預編碼模塊114基于信道傳遞函數(shù)4、h12、h21和h22對映射符號預編碼生成組合預編碼符號y^、Y1,…，以便在第一接收器106的天線處結合發(fā)射機的傳輸接收映射符號，以提供X1, …，并消除X2,0> χ2,ι>…，同時向第二接收器110的天線提供χ2，。、χ2Λ、…，并消除X1,。、X1,1、…。傳統(tǒng)的MIMO技術通過主預 編碼模塊114來實施，對此本文將不再進一步討論。
[0041]主預編碼模塊114的輸出被提供給主調制模塊116，主調制模塊116將各個映射、預編碼符號轉換成時域波形。至少從概念上講，形成了基帶時間波形，從而將第k個分量有效調制為頻率k Y i，其中，因子Y i取決于調制器中轉換為時間信號的取樣率，并且因子Y1大體上與預期的取樣頻率、成正比。主調制模塊由主調制器116驅動，該主調制模塊產生載波信號，該載波信號大體上處于預期的載波頻率ω，更精確地，該載波信號表示通過復正弦信號exp j ((ω j (t) +k Y ! (t)) t)對第k個輸入進行調制，從而可使(O1Ct) ^ ω。、YiW ^ys，并且《At)和Yi(t)緩慢變化。主調制模塊116的輸出是包括N個正交子載波之和的時域信號，各個子載波載有一個符號。主調制模塊116的輸出被提供給主天線120。
[0042]參見圖lb，從發(fā)射機104的傳輸部105采用與主接入點102幾乎同樣的方式對符號進行傳輸。然而，如上面所介紹的，從接入點具有獨立的振蕩器144，該振蕩器144用于調制接入點的傳輸。從振蕩器144產生載波信號，該載波信號大體上處于預期的載波頻率ω。，更精確地，該載波信號表示復正弦信號exp j((o2(t)+k Y2(t))t),從而當ω^?)幸ω2(?)且 Y !(t) ^ Y 2(t)時，co2(t) ^ (O1Ct) ^ ωε> Y1Ct) ^ Y 2(t) ^ yso 下面將明確地對這些差異進行解釋說明。
[0043]在各個主從接入點處，由于接收路徑上的解調器采用了同一個振蕩器(142、144)，因此振蕩器之間的差異在接入點的接收和傳輸路徑上均有所體現(xiàn)。
[0044]為了發(fā)射多個接入點的協(xié)同(例如，相干)傳輸，需要解決如下兩個問題:
[0045]a.使多個接入點的傳輸同步,從而使其在單個同時幀傳輸中保持連續(xù)相對相位；以及[0046]b.確定接入點和客戶端之間的信道估計值，該值與連續(xù)相對傳輸相位一致，從而可將MIMO技術用于對傳輸進行預編碼，從而能在同時傳輸期間將多個數(shù)據(jù)流傳輸?shù)狡漕A期目的地。
[0047]對于第一個問題，需要重點注意的是，簡單地對振蕩器頻率進行校正可能會產生一個幀傳輸內的連續(xù)相位。然而，振蕩器頻率差估計值的細微誤差可使同時傳輸?shù)南鄬ο辔粡囊粋€幀到另一個幀變化，因此使得從接入點到長時間內均有效的客戶端的信道估計值很難保持。
[0048]因此，進行同步的方法同時解決了以下兩個問題:補償各個幀傳輸產生的頻率偏移和相位偏移并對幀傳輸中的連續(xù)符號進行相位調整。常用的方法是利用:在通過引導接入點、一個或多個從接入點發(fā)往客戶端的同步傳輸之前不久，使來自引導接入點的被一個或多個從接入點接收的數(shù)據(jù)幀傳輸同步化。一般來說，如下文更詳細所述，從接入點利用從引導接入點接收到的同步傳輸來補償其同時傳輸，以實現(xiàn)其相對于引導接入點的連續(xù)固定相對相位。
[0049]確定接入點到客戶端的信道估計值的問題可以通過多種方式來解決。某些方法利用了客戶端意識到傳輸是發(fā)射自多個接入點，并通過適當?shù)膮f(xié)調向接入點提供反饋，從而能夠對下行信道進行估計并將MIMO技術應用于接入點的后續(xù)下行傳輸。
[0050]2.操作原理
[0051]在對具體實施例進行討論之前，在兩個單天線接入點的具體上下文中對若干運行原理進行描述，這兩個單天線接入點中的一個為主接入點，一個為從接入點，均與兩個單天線客戶端通信。要理解，這僅為簡單的說明性示例，運行原理自然會延伸到多于兩個的接入點，以及延伸到分別具有多天線的接入點和客戶端。
[0052]參見圖2，可以將接入點和客戶端之間的信號路徑分解成如圖所示的等效基帶分量。圖2示出了輸入信號(即，復值)S1和s2，該輸入信號從引導接入點102和從接入點104中輸出，以便其組合從而使輸入信號組合在客戶端106和110形成所需的(縮放版本的)信號X1和x2。信號S1和S2為特定頻率(k)、傳輸幀中時間偏移下的代表值，但是為了使說明更清楚，頻率和時間依賴將從符號中省去。
[0053]基于接入點和客戶端之間的信道估計值，利用傳統(tǒng)的MMO技術確定出輸入信號，例如，(S1, s2)T = F1U1, χ2)τ,或更常見地,冪受限,例如，(S1, S2)τ = β F1U1, χ2)τ,其中,β選擇為滿足主接入點和/或從接入點處的冪限制。下述的一個方面是為信道矩陣H確定出合適的入口的方法，從而使信號Si在客戶端處產生所需的組合。圖2未示出H—1的應用。
[0054]圖2詳細示出了信號路徑的分量，然而，在運行中卻沒有必要單獨考慮各個分量，盡管圖2中的系統(tǒng)不必與物理結構對應，但其仍然為描述所用的步驟提供了依據(jù)。
[0055]在引導接入點102處,在傳輸路徑中，硬件(例如，放大器、天線、天線空中接口等)
引入了復(通常為時不變)增益。要注意，由于圖2舉例說明了單頻率分量，因此圖中所
示的增益通常取決于頻率。類似地，接收路徑包括增益rf。通常要注意的是，傳輸路徑和接收路徑上的(復)增益不相等。類似地，從接入點104分別具有發(fā)射路徑增益和接收路徑增益 t2AP、r2AP。
[0056]此外，如上所述，從接入點的接收路徑包括:時間變化、單位增益、“旋轉”相位分量，該“旋轉”相位分量在鄰近時間τ η處可接近為,該“旋轉”相位分量表示相對于主接入點，在從接入點處存在的振蕩器頻率和取樣頻率之間的不匹配。因為在從接入點的輸出路徑上使用了相同的振蕩器和取樣時鐘，所以輸出路徑還包括旋轉
相位分量4+1%卜哪(-諷,，該旋轉相位分量在相反方向上旋轉，而不是在接收路
徑上旋轉。(要注意，Δ ωη通常取決于頻率分量k，例如，反映了振蕩器頻率偏移、以及取決于調制和解調所用的取樣頻率的因子。)
[0057]如圖所示，客戶端同樣具有傳輸路徑增益\和接收路徑增益1^、以及旋轉相位分量Cli (t)，該旋轉相位分量Cli (t)導致了客戶端振蕩器和取樣時鐘之間的不匹配。
[0058]接入點i和j之間的無線路徑示為且假定為可互易。類似地，接入點i和j之間的互易路徑示為Bi [0059]2.1振蕩器頻率和相位偏移的從發(fā)射補償
[0060]再次參見從接入點104，當從接入點從主接入點接收傳輸時，該傳輸中的已知值(“導頻符號”)使從接入點能夠確定從主接入點到從接入點的路徑的幅度和相位。該路徑
被認為是具有帶增益的相對恒定部分和部分，該部分如上所述被本地建模為OHcxpM,+(/-C。當從接入點在時間τ η接收傳輸時，雖然其不能區(qū)別由相對恒定部分引入的相位，但可使總相位接近ifP) = Wa +(?-τη)Αω?。
[0061]在傳輸路徑上，從接收點包括:相位調節(jié)元件b和c(t)(這些相位調節(jié)元件在傳輸路徑中先于IDFT和調制實施)，從接入點引入輸出路徑上預期的時變相位差的反相^#(1)。
相位調節(jié)元件b和c(t)分別具有單位幅度，以及一起引入反相在時間τη處，b被初始化為同一值，c(t)被設定為具有Zc(t) = (t_ Ttl) Λ Coci的單位幅度。要注意，在、之后不久傳輸?shù)闹礢2經歷了增益於，該增益在如圖2所示經由tf模塊傳到傳輸
路徑之前大約為單位幅度和相位-θ ^的常數(shù)。(要注意，與經由tr模塊提供給主接入點的傳輸路徑的信號的相位相比，經由t #模塊提供給從接入點的傳輸路徑的信號的相對相位
為-#0 + ￡{rfpafi tfP) = _ - 2%。
[0062]在后續(xù)時間τ η時，當從接入點從主接入點接收另一傳輸時，估計器確定新的估計值屯?和Δ ωη,并更新b、c(t),從而使Z b = Ψη_Ψ。且Z: c (t) = (t_ τ η) Δ ωη。要注
意，因為振蕩器的相位變化θ η- Θ ^等于t嚴的相位保持為常數(shù))，因此
在τη之后不久傳輸?shù)男轮礢2(即，在塊b和c(t)更新后)在經由tf模塊傳到傳輸路徑之
前再次經歷常數(shù)增益沿，常數(shù)增益?大約為單位幅度和相位-θ0的常數(shù)。(要注意，在時間、之后不久的時刻，利用更新的塊b和c(t)以及時間τη，與經由t廣模塊提供給主接入點的傳輸路徑的信號的相位相比，經由t #模塊提供給從接入點的傳輸路徑的信號的相對相位為+= 辱。)
[0063]2.2主接入點和從接入點的相干傳輸
[0064]通過主接入點首先在時間τη時將同步傳輸(即，包括已知符號的序列)發(fā)送到從接入點，來分別實現(xiàn)主接入點和從接入點的值S1和S2的相干傳輸。如上所述，從接入點根據(jù)收到的同步傳輸中的#?和△ --對其補償項進行更新。
[0065]在已知的時間延遲，在時間τη+Λ τ處，主接入點和從接入點分別同時傳輸S1和S2 (即，這些符號作為較大幀的一部分進行傳輸)。由于在整個傳輸中這些傳輸始終以固定
的相對相位被傳到傳輸塊和tf，所以在兩個信號之間無相位旋轉。而且，連續(xù)傳輸也
如上所述經歷了同樣的相對相位(即，相對相位Wcr2 Θ 0)。在從接入點到客戶端的信道估計值不受從振蕩器的相對于主振蕩器的相位和頻率偏移的變化的影響時，后一特征非常明顯。
[0066]重要的是要認識到，從接入點在檢測主接入點的傳輸方面可能存在延遲。例如，假設從接入點檢測到傳輸延遲了 S τ，則使其在時間τη+Λ τ + δ τ進行傳輸。由于延遲檢測到來自主接入點的傳輸中的已知符號，所以從接入點的相位估計值增加了 δ ψ，補償項b的相位增加恰 補償了來自從接入點的延遲傳輸，因此該方法對于檢測延遲的量基本上不用考慮。
[0067]2.3振蕩器頻率和相位偏移的從接收器補償
[0068]在從接入點的接收路徑上，對振蕩器相位和頻率偏移的類似補償可通過有效地將接收到的信號乘以b*c*(t)來完成。例如，在^的鄰近時間處，當接收到信號(例如，來自客戶端的信號)時，補償路徑的增益#雜1嚴具有接近的單元幅度和相位β0。再者，在時
間τη進行后續(xù)更新的鄰近時間處，該補償路徑的相位近似地保持為θ”
[0069]2.4連接客戶端信道的接入點
[0070]從主接入點(j = I)到客戶端i的有效基帶信號路徑為如果客
戶端利用傳輸中已知的值來補償其振蕩器相位和頻率偏移，該有效信道便為in:_fp。
[0071]如上所述，假使從接入點相對于主接入點補償其旋轉傳輸相位，且校正項保持準確，那么從接入點j到客戶端i (即，考慮了 b和c(t)塊中的輸入補償)的有效的校正基帶
信號路徑為&J =J-Uh11Ifj1 iiJ11 (rD)，其中，iffip(Tt)) = exp('陶為在從接入點處測量的且記錄
在從接入點j處的初始相位的作用。再者，如果客戶端利用傳輸中已知的符號補償其振蕩
器相位和頻率偏移，那么有效信道便為％ = tYfifjl ifJit
[0072]重要的是要注意，形成矩陣H的元件的信道估計值Iiij僅需要在(復)比例a i中是已知的，該比例Qi取決于目的客戶端i。在下文的討論中，該比例常數(shù)定義為使hu =Bigij成立。
[0073]3.從接入點的相干傳輸
[0074]符合上述原理的產生多個接入點的并行傳輸?shù)牟襟E如下。要注意，在這些示例中存在潛在的假設，即，各個接入點通過大容量后端信道(例如，千兆以太網)鏈接。將要發(fā)往客戶端的幀通過共用的后端信道分布到所有接入點，并經由后端信道來協(xié)調對幀(例如，H—1)進行所需的預編碼。
[0075]在本示例中，假定一個接入點已經被識別為主接入點，例如，因為其首先通電或因為其被具體配置為主接入點。在本示例中，我們假設有N-1個從接入點(編號2、…、N，主接入點編號為I)，各個從接入點具有一根天線，該天線將參與同時傳輸。
[0076]初始化:
[0077]I)在對于各個從接入點η = 2、…、N，在時間ff0處，主接入點向從接入點發(fā)送初
始傳輸，基于該初始傳輸，從接入點確定其記錄的各個頻率分量(即，rf'可表示為所有頻 率分量的矢量)的相位偏移ι4"\要注意，這些初始化對于所有從接入點而言通常不是并行的。
[0078]接入點的并行傳輸:
[0079]2)在時間τ ，主接入點傳輸指向各個從接入點的同步幀。我們假設，經由后端信道和/或經由識別同步幀中的信息，從接入點確定從各個接入點傳輸?shù)乃鑾琒n。
[0080]3)在各個從接入點η = 2、...、Ν處:
[0081]a)檢測主接入點的傳輸(要認識到，各個從接入點可以檢測到那個稍微不同延遲的傳輸)；
[0082]b)從接入點確定新的相位偏移rf和頻率偏移(即，各個頻率分量的估計值，盡管估計值可利用來自特定范圍內的頻率分量的信息)，基于該新的相位偏移和頻率偏移從接入點對其校正元件b和c (t)進行配置；
[0083]c)主接入點的傳輸檢測之后的固定延遲，從接入點經由其配置的校正元件b和c (t)傳輸幀Sn0
[0084]如上所述，該校正結果為:各個接入點相對于主接入點有效地保持固定相位(用于傳輸分量t/ρ)。
[0085]在后續(xù)傳輸中重復步驟2和步驟3。
[0086]要注意，上文將步驟2描述為整個幀到從接入點的傳輸。應理解，幀的前導(例如，802.1ln的傳統(tǒng)前導)足以使從接入點與來自主接入點的傳輸同步化并結合在一起，從而從主接入點傳輸前導，從主接入點和從接入點傳輸幀的主體。該方法可與無線以太網標準兼容，例如，在該標準中，自動增益控制和信道估計在傳統(tǒng)前導之后才開始。
[0087]3.1多天線接入點
[0088]要注意，雖然該討論解決了單天線接入點，但是多天線接入點通過這類多天線共用同一個振蕩器的觀察也得以解決。因此，利用一根用于接收主接入點的同步傳輸?shù)奶炀€，可將上述用于一根天線的過程擴展到多天線，或者等效地，擴展到多天線的固定組合(加權)，例如，在主接入點方向上提供所需的接收靈敏度。然后，利用相同的估計出的補償項(b和c (t)，對各個傳輸流進行獨立地補償。
[0089]4.基于客戶端反饋的信道估計
[0090]如上所述，通過主接入點首先發(fā)送同步傳輸，然后主接入點和從接入點以固定延遲將傳輸發(fā)送給一個或多個客戶端，主接入點和從接入點可形成相干傳輸。
[0091]通常，進行信道估計的方法包括:客戶端接收并行傳輸，其能夠識別出包括已知符號的各個接入點的傳輸?shù)姆至?，從而使其能夠對各個接入點的信道進行估計，并向接入點報告這些信道，這樣相應地構成了整個信道矩陣H，然后使該信道矩陣反轉并用于確定后續(xù)傳輸中的值Si。
[0092]一種使客戶端識別各個接入點的分量的方法為:以客戶端已知的模式及時使各個接入點的傳輸交錯，從而在特定時間處，使各個接入點進行單獨傳輸，包括已知符號。因為傳輸一次僅包括一個進行傳輸?shù)慕尤朦c，所以客戶端可分別確定各個信道。
[0093]另一方法為:各個接入點發(fā)送一組不同的線性獨立已知值。例如，在存在兩個同時傳輸?shù)那闆r下，如果主接入點發(fā)送(S11 = z、s12 = Z)而從接入點發(fā)送(S21 = z、s22 = -Z),
該客戶端可有效接收(''I Iftl),據(jù)此，客戶端可求解知:和||2以向接
入點回報。更通常地，至少N。值的N。線性獨立序列將從多接入點發(fā)出，客戶端確定各個接入點的相對信道(即，未知復比例因子內的信道)。
[0094]要注意，通往多個客戶端的信道可以這種方式來確定，通往不同客戶端的傳輸在不同的時間確定，或者可選地，接入點的相同傳輸由一個以上的客戶端用于估計信道。而且，具有不同天線子集的傳輸序列可針對不同的客戶端進行交錯。
[0095]5.替換方案
[0096]5.1包中的再同步 [0097]上述方法能夠在數(shù)據(jù)傳輸?shù)拈_始，使從接入點與引導接入點的相位準確地同步，然后利用相對于引導接入點的相位和頻率偏移的估計值來計算包內的相位旋轉。單獨的，該技術可導致包內相位的累積誤差，從而降低接收器處的SNR，盡管由于誤差僅在一個包中累積而不是在所有包中累積，使得這些誤差的幅度比初始相位旋轉小。如果振蕩器偏移估計值足夠精確，那么這些誤差便足夠小，以至于聯(lián)合傳輸?shù)腟NR對正常幀長度沒有影響。在本節(jié)中，我們描述了在誤差大到對接收的聯(lián)合傳輸?shù)腟NR產生明顯影響的情況下，在幀的持續(xù)期間對振蕩器偏移誤差進行追蹤和補償?shù)募夹g。
[0098]一種替換方案使從接入點能夠補償相位同步中的誤差，甚至在包的整個持續(xù)時間期間內進行補償?；舅枷霝?從接入點監(jiān)聽引導接入點傳輸，估計其通往引導接入點的當前信道，并適當再校準引導接入點的振蕩器相位的估計值。然而，實施本思想所面臨的挑戰(zhàn)在于:從接入點在同時傳輸自己的時候不能自發(fā)地監(jiān)聽引導接入點的傳輸，這是因為從接入點的傳輸功率會超過在其接收鏈上的模數(shù)轉換器。至少兩個不同的機制可用于使從接入點能夠解決這個問題，這取決于從接入點是否能夠消除其自身傳輸?shù)墓β省?br>
[0099]如果從接入點不能消除其自身的傳輸，其自身的傳輸可能會發(fā)生在從接入點僅具有單根天線的時候，或者，當從接入點具有多根天線但是不能擴大功率來消除其自身的信號的時候(潛在原因是從接入點的功率受限)，那么接入點采用從接入點周期性地保持靜音的方案，并且引導接入點在此靜音期間傳輸已知符號以實現(xiàn)相位追蹤。具體地，引導接入點每隔L個數(shù)據(jù)符號便傳輸一個再同步符號。從接入點在該再同步符號期間不進行同時傳輸。相反，從接入點利用該再同步符號對引導接入點的信道進行計算，并使用該信道與利用前一個再同步符號(或者，在第一再同步符號的情況下的同步報頭)計算得出的信道之差來對相位再同步。
[0100]可見，僅利用一個再同步符號可能導致從接入點產生信道的噪聲估計值，從而降低從接入點再同步的準確性。然而，信道估計值可降噪是因為其在寬帶信道上采用了 0FDM。OFDM子載波上的相位旋轉被相互關聯(lián)，我們可以利用該關聯(lián)即使是只有一個OFDM再同步符號來對相位旋轉進行降噪。
[0101]具體地，從接入點利用一種由OFDM精密相位追蹤驅動的技術。從接入點為各個子載波，使用各個再同步符號對通向引導接入點的當前信道進行估計。然后，為所有子載波計算該信道和利用上一個同步符號計算得出的信道之間的相位差。但是，對于噪音，按照子載波計算得出的相位差排成線。這是因為，在標準的精密相位追蹤中，引導接入點和從接入點之間的載波頻率偏移(CFO)所產生的相移對于所有子載波均相同，而取樣頻率偏移(SFO)所產生的相移與子載波索引成正比。因此，通過將線與相位偏移適配，我們可以對上一個同步以來的信道(從引導接入點到從接入點)的相位變化的估計值進行降噪。線上的值為實
際降噪的各個子載波的相位變化?，F(xiàn)在這些值可應用于相應子載波的當前估計值4#。
[0102]L的值，即再同步間隔，取決于最大可允許的相位誤差以及頻率偏移估計的準確性。對于頻率偏移誤差為IOOHz的NXN系統(tǒng)而言，為了將SNR維持在高達25dB，如802.11
系統(tǒng)所要求，需要每秒便插入再同步符號。對于802.1lg中的10x10系統(tǒng)而
言，每7個數(shù)據(jù)符號需要I個再同步符號的開銷，S卩，僅14%，開銷僅呈#增加。
[0103]要注意，雖然同步報頭之后的SIFS非常必要，但是再同步符號之后的SIFS卻不一定需要。這是因為，對于同步報頭，在從接入點能夠開始傳輸之前，從接入點需要從該報頭計算信道和相位估計值。相反，在再同步符號的情況下，從接入點已經具有能用于傳輸其符號的合理估計值，即使在其同時根據(jù)再同步符號計算新的估計值。
[0104]上述機制使從接入點能夠與引導接入點同步，甚至在從接入點不能消除自身的傳輸時也能夠與引導接入點同步，但卻要求從接入點獲取合理的良好的初始頻率偏移估計值，且具有隨N增加的開銷(雖然比較緩慢)。然而，該系統(tǒng)可利用從接入點的功能來執(zhí)行消除，利用的功能:(I)額外的仔細放置的傳輸天線(但是硬件中沒有tx/rx鏈)、(2)任意放置的具有關聯(lián)tx/rx鏈的傳輸天線、或(3)傳輸天線和接收天線之間的校準電路。
[0105]第一種情況適用于當各個從接入點具有單傳輸天線以及獨立的傳輸天線和接收天線時。在這種情況下，從接入點可使用第二“消除”天線，該第二“消除”天線與接收天線的分離距離比第一傳輸天線與接收天線的分離距離要大半個波長。第二傳輸天線傳輸與第一天線相同的信號，這兩個信號將在接收天線中彼此破壞性地干擾。這使接收天線接收來自其它發(fā)射機(尤其是主發(fā)射機)的信號，即使接收天線是在傳輸自身的信號的時候。
[0106]第二種情況適用于在從接入點具有多傳輸天線，并且接收天線可潛在地與傳輸天線協(xié)同定位時?？紤]一下具有K個發(fā)射機(各個發(fā)射機均具有M根天線)和K個接收器(各個接收器均具有N根天線)的情況。在這種情況下，針對所有發(fā)射機的K (M-1)個流，每個發(fā)射機可傳輸多達M-1個流，同時確保從接入點可在傳輸?shù)耐瑫r進行接收。這通過下文來實現(xiàn):各個從接入點的一個傳輸天線消除該從接入點的其中一根接收天線中的所有傳輸信號的結果(為了應對“消除”天線消除所有傳輸信號所需的傳輸功率之間的任何功率不匹配，從接入點可使用一個以上的“消除”天線。)要注意，該消除無須完美，只需要足以使從接入點從主接入點獲取足夠好的信號來執(zhí)行頻率偏移估計。然后，從接入點可利用在該接收天線接收的主接入點的信號來執(zhí)行主接入點的頻率偏移估計。要注意，單根接收天線足以使從接入點對來自主接入點的頻率偏移進行追蹤，不依賴于主接入點的傳輸天線的數(shù)量(不同于完全解碼的情況，在完全解碼中，從接入點可能需要與主接入點所用接收天線相同數(shù)量的接收天線進行傳輸)。這是因為主接入點上的所有傳輸天線具有相同的振蕩器頻率，因此在從接入點處僅需要對一個參數(shù)進行估計。從接入點可以潛在地使用額外的接收天線(使用多達L根接收天線進行同時接收需要L根“消除”天線)以利用多次測量產生的信道分集或魯棒性。
[0107]第三種情況適用于，當從AP硬件使用傳輸天線和接收天線之間的循環(huán)器、以及使用不同傳輸天線和接收天線之間的校準電路，以確保來自不同傳輸天線的發(fā)射信號在接收天線處被消除時。該方案不要求從接入點具有任何額外的傳輸天線。
[0108]在上述所有情況中，從接入點可接收引導接入點的傳輸而不受其自身傳輸?shù)淖愿蓴_。然而，從接入點也需要確保引導接入點的傳輸不受其它從接入點的傳輸?shù)母蓴_。這種新方法通過利用OFDM導頻的理念確保了這一點，這種新方法通常用于單用戶系統(tǒng)(如802.11)中的接收器追蹤。僅引導接入點在指定的OFDM導頻子載波上傳輸。通過利用上述一種或多種消除技術，各個從接入點可在傳輸自身信號的時候接收引導接入點和其它從接入點的組合信號。然后，從接入點可利用FFT將該接收到的時域信號轉換為頻域，并像以前一樣僅利用OFDM導頻子 載波執(zhí)行相位追蹤。由于這些子載波僅包含引導接入點的傳輸，從而使各個從接入點利用每個數(shù)據(jù)符號來與引導接入點進行相位同步。進一步地，由于該方案不要求再同步符號，從而使包格式保持與常用OFDM相同，因此，使未修改的標準802.11接收器能夠對傳輸包進行解碼。
[0109]5.2分集增益
[0110]系統(tǒng)的示例可同時提供復用增益和分集增益。上述描述集中在復用上。除了 N個接入點將數(shù)據(jù)符號X傳輸?shù)揭粋€客戶端的情況，相同的討論適用于分集。類似于多路復用，各個接入點i計算通往客戶端的信道hi。從接入點還計算來自引導接入點的信道，并在§ 3
/1 失
所述的數(shù)據(jù)傳輸之前執(zhí)行分布式相位校準。唯一的區(qū)別在于:各個接入點i按照公式_."
計算符號Si，其中，*為復共軛算子。
[0111]5.3互易件
[0112]分布式相干系統(tǒng)利用發(fā)射機從接收器獲得的接收，例如，由接收器響應于包傳輸而發(fā)送的確認，可使發(fā)射機能夠對其通往接收器的信道進行估計。這使分布式相干系統(tǒng)能夠消除請求接收器將其前向信道的估計值傳輸?shù)桨l(fā)射機所導致的開銷。該開銷的消除使發(fā)射機利用發(fā)射機處的包接收不斷更新來自接收器的信道，因此使分布式相干傳輸能夠運行，甚至使其在存在某些程度的移動性的情況下也能夠運行。
[0113]通過利用從接收器到傳輸天線的反向信道并將反向信道乘以與時間無關的復校準常數(shù)，上行鏈路和下線鏈路以相同頻帶運行的傳統(tǒng)N-天線MMO系統(tǒng)可使用信道互易性來估計從傳輸天線到接收器的前向信道。將因此生成的前向信道的估計值校正為與時間有關的相位偏移。在傳統(tǒng)的MIMO系統(tǒng)中，該相位偏移對于所有傳輸天線而言是相同的，這是因為所有的傳輸天線都共用了同一個頻率參考，因此，并不影響MIMO技術的使用，比如波束形成、調零等。具體而言，考慮針對主發(fā)射機和從發(fā)射機頻率偏移分別為
和的接收器。為主發(fā)射機到從發(fā)射機的前向信道，HrevMaster(t)為時間t處接收器到主發(fā)射機的反向信道。使HtxMastM為由發(fā)射鏈引入主發(fā)射機的信道，該信道可假定為近乎與時間無關或隨時間而非常緩慢變化，這因為其由節(jié)點上的硬件元件構成。使$MastCT(t)為時間t處發(fā)射機的振蕩器的相位，Hair,forwMaster(t)為主發(fā)射機到接收器的無線通帶信道，為由接收鏈引入接收器的信道，ΦΕεε?ν6ω為時間t處接收器的振蕩器的相位。然后，由于信號在發(fā)射機處進行了上轉換，且在接收器處進行了下轉換，所以可將復合信道表示為η應m=η^鄭乂ηah々j咖mm廣—n'、兔.摘.類似地，H) = Efmter讀-Jmtw。通過信道互易性，
Hair,for； aster(t) =Hair,revMaster(t)成立。使前向信道和反向信道的校準發(fā)生在時間tQ處，使KMastCT為相應的測量校準常數(shù)，該常數(shù)導致了與發(fā)射機和接收器上的傳輸鏈和接收鏈相對應的信道的差異，從而使= KMasterXHrevMaster(t0)成立。由于主發(fā)射機和接收器之間存在頻率偏移，其振蕩器相位相對于彼此的變化為Λ coMastoAt其中，AcoMasfe =
wEceiver_w Master ^ =因此，得到(φ —⑴ _ Φ Master (t) ) = ( Φ Eceiver (U ~ Φ Master (
t0)) + A ω Master Δ t。結合校準方程，因此得到 HfJ1- (I) = Kitmler X Hj1- (?Χ￡2Ι&^Μ。類
似地，得到IffawseIl) = lSraXli?/^WX#2/A<^&。對于傳統(tǒng)的MMO系統(tǒng)，主發(fā)射機和
從發(fā)射機由相同的時鐘和頻率參考驅動，AcoMastOT= Δ Qslave = Λ Ω。在這種情況下，通過簡單地將接收器到發(fā)射機的反向信道乘以校準常數(shù)來計算發(fā)射機到接收器的前向信道，即，對于所有發(fā)射機而言，像HfOTWMastoc_uted(t) = KMastOTXHjlaste(t)(從發(fā)射機也類似)引起相對于實際前向信道的相同的相位誤差2 Λ Ω At。MIMO技術僅對接收器處(例如，波束形成、調零)的發(fā)射機之間的相對相位敏感，不對其間的實際相位敏感，在傳統(tǒng)MMO情況下無需考慮相位差，這是因為計算得出的前向信道之間的相對相位與實際前向信道之間的相對相位相同。
[0114]然而，在分布式環(huán)境中，不同發(fā)射機相對于接收器的頻率偏移不同，因此經歷不同的相位偏移。結果，主發(fā)射機將經歷相對于接收器的相位誤差2 Λ coMastoAt，而從發(fā)射機將經歷相對于接收器的相位誤差2Λ CoslavH使發(fā)射機之間的頻率偏移為coslaTC-coMasfe=Λω?，F(xiàn)在，如果發(fā)射機像之前那樣計算前向信道，那么計算得出的前向信道與實際前向信道相比具有不同的相對相位。具體而言，在計算得出的信道之間的相對相位Hf_sla'。
mputed (t) Hforftr Computed
⑴與實際信道之間的相對相位HfOTWslavVtual(t)-HfOTWMastoAc;tual(t)相差-2Λ ω At。如果使用上述傳統(tǒng)的計算前向信道的機制，這會使MMO技術的性能明顯下降。
[0115]分布式相干系統(tǒng)可通過運用從發(fā)射機接收到的信號的頻率和相位偏移以利用互易性，從而使從發(fā)射機模仿主發(fā)射機的接收振蕩器。從發(fā)射機可以類似于從發(fā)射機處的調制傳輸?shù)南辔缓皖l率偏移的補償方式來實現(xiàn)。更精確地，在接收來自接收器的反向傳輸?shù)臅r候，從發(fā)射機計算其相對于主發(fā)射機的相位偏移。從發(fā)射機可以類似于前向傳輸?shù)南辔黄频挠嬎惴绞絹韺崿F(xiàn)，從發(fā)射機可利用主發(fā)射機先前的傳輸(例如，數(shù)據(jù)包或同步信號)來估計當前的相位偏移。如前所述，該相位偏移△ Ψ表示值△ ω At。從發(fā)射機然后可通過在解碼和計算反向信道的估計值之前以= #_ΛΨ來調制接收到的信號，以此來計算前向信道的正確估計值。因此，在該相位校正之后估計得出的反向信道可用于之后的相干傳輸。
[0116]通過將反向信道估計值乘以e2^ Ψ對發(fā)射機的前向信道的計算伴隨著對主發(fā)射機和從發(fā)射機之間的參考信道相位(上文定義為U^tci))進行更新。換言之，該瞬間可看成是以備將來傳輸?shù)目商娲?，從發(fā)射機可使反向信道乘以v并保持其對主發(fā)射機和從發(fā)射機之間的參考信道相位的在先估計值。
[0117]在某些示例中，一對發(fā)射機和接收器之間的前向信道和反向信道在某些時間t可通過以下機制計算。首先，接收器于時間t從發(fā)射機接收來自該發(fā)射機的傳輸，對信道Hforw(t)進行估計，并將該信息傳給發(fā)射機(例如，包括在確認中)。接收器然后于時間t+δ?用另一傳輸(例如，確認)作出回應，其中St為一段短的持續(xù)時間。發(fā)射機然后對接收器的反向信道(t+ δ t)進行估計。發(fā)射機現(xiàn)在可通過補償載波在發(fā)射機和接收器之間隨時間δ t積累的頻率差Λ ω和取樣頻率差Λ Υ，根據(jù)Hmv(t+ δ r)估計Hmv(t)。這可通過在子載波k中以exp (j δ t ( Λ ω +k Λ Y )對在發(fā)射機處接收到的信號進行調制來完成。在某些實施方式中，發(fā)射機可通過利用該方法獲得HfOTW (t0)和Hmv (t0)并估計K = Hforw (t0) /Hrev(t0)以計算時間h處的校準常數(shù)K。主發(fā)射機和從發(fā)射機的校準常數(shù)應該計算，如同所有信道均于時間h處測得一樣。
[0118]為了準確起見，僅需要對所有前向信道進行測量如同同時對其進行計算一樣，需要對所有反向信道進行測量如同同時對其進行計算一樣，以及所有發(fā)射機共用一個振蕩器。測量前向信道的時間可以與測量反向信道的時間不同。然而，為便于說明，我們對本系統(tǒng)進行描述如同在時 間h處同時測量所有信道。
[0119]為了實現(xiàn)該效果，從發(fā)射機可利用上述技術的組合來為任意相位旋轉校正前向信道和反向信道，任意相位旋轉在h和測量從發(fā)射機的前向信道和反向信道的時間之間。
[0120]在某些情況下，發(fā)射機可能會需要前向信道的準確相位，而不僅僅是旋轉相位。在這種情況下，接收器的確認中可僅包括:主發(fā)射機到接收器的前向信道的相位(或等效信息，比如，計算得出的頻率偏移，通過該頻率偏移，相位可通過乘以所經過的時間并加上先前的估計值計算得出)。接收器可以可選地利用差分格式對該相位進行簡潔編碼。具體地，接收器可通過傳輸不同時隙(比如，不同的時間、頻率或空間)的符號11 = 1和& =找〃，
以將相位θ傳送給發(fā)射機。然后，發(fā)射機可通過計算arg (χ?χ2)輕易復原值Θ，并可在
所有相關子載波中執(zhí)行同樣的操作。如上所述，一旦主、從發(fā)射機在其前向信道的計算中模仿了傳統(tǒng)的MIMO系統(tǒng)，實際前向信道的相位和通過將反向信道乘以校正因子計算得出的前向信道的相位之間的相位差即為旋轉因子2 Λ ω At。因此，主發(fā)射機可通過從其計算得出的前向相位中減去收到的值Θ和實際前向相位，以復原旋轉因子。主發(fā)射機可利用其有線回程或其它連接將旋轉因子傳給所有從發(fā)射機。然后，從發(fā)射機可對其自身的前向信道估計值進行該調節(jié)。
[0121]在某些示例中，發(fā)射機可通過有線回程或其它連接彼此交換更新過的信道信息，并將更新過的信道信息用于之后的一個或多個包?？苫趯σ苿有曰蚱渌h(huán)境變化的所需耐受性和回應性來確定更新的頻率。
[0122]要注意，雖然已在接入點的上下文中描述了這些方法，其中的接入點通過用于分發(fā)需要發(fā)送給客戶的數(shù)據(jù)的有線或無線信道鏈接，但是這些方法也可用于其它情況中。例如，在數(shù)據(jù)轉發(fā)情況下，利用上述的相干傳輸方法可將數(shù)據(jù)包從一組無線節(jié)點轉發(fā)到下一組無線節(jié)點。本過程可以重復，直到數(shù)據(jù)包到達目的地為止。
[0123]這些方法可在，例如，有形機器可讀媒介上存儲的軟件中實施，來控制接入點和/或客戶端中的處理器。除軟件之外，某些實施方式可采用另外專用硬件(例如，專用集成電路)或不用軟件。
[0124]本發(fā)明的其它特征和優(yōu)勢將在下面的說明和權利要求書中變得顯而易見。
【權利要求】
1.一種用于操作從發(fā)射機實現(xiàn)與主發(fā)射機的協(xié)同傳輸?shù)姆椒?，所述方法包? 利用所述主發(fā)射機的信號傳輸形成所述從發(fā)射機的并行調制所用的信號； 基于所述從發(fā)射機從所述主發(fā)射機接收的傳輸，保持所述主發(fā)射機的傳輸調制和所述從接入點的頻率參考之間的時變相位偏移的估計值； 根據(jù)所述時變相位偏移的估計值，在調制之前對所述信號進行修改；以及 根據(jù)所述從發(fā)射機的頻率參考，對修改后的信號進行調制。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，調制頻率和采樣時鐘參考中的至少一個在所述主發(fā)射機與所述從發(fā)射機之間是獨立的。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其進一步包括: 同時傳輸來自所述主發(fā)射機的在所述主發(fā)射機處被調制的信號和來自所述從發(fā)射機的調制修改信號。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法,其中,保持時變相位偏移的估計值包括:對所述主發(fā)射機的傳輸進行解調，并將解調后的傳輸與預期的解調值進行比較。
5.根據(jù)權利要求4所述的方法，其中，所述主發(fā)射機的傳輸包括所述主發(fā)射機的信號的傳輸前導。
6.根據(jù)權利要求4所述的方法，其中，所述主發(fā)射機的傳輸包括頻率復用傳輸，將解調后的傳輸與預期的解調值進行比較包括:將多個所述復用頻率進行比較，并將比較結果進行組合。
7.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，所述信號包括頻率復用信號，在調制之前對所述信號進行修改包括:根據(jù)所述時變相位的估計值對所述信號的多個復用分量中的每一個進行修改。
8.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，形成傳輸用的信號包括接收表示通信鏈路上的信號的數(shù)據(jù)，所述通信鏈路與用于傳輸所述從發(fā)射機的信號的傳輸系統(tǒng)分開。
9.一種在利用具有獨立頻率和時鐘參考的主發(fā)射機模仿相關操作時，估計從數(shù)據(jù)發(fā)射機到數(shù)據(jù)接收器的正向信道的方法，所述方法包括: 利用從所述接收器到所述發(fā)射機的傳輸來確定正向信道與反向信道之間的復乘因子; 基于所述從發(fā)射機從所述主發(fā)射機接收的傳輸，保持所述主發(fā)射機的傳輸調制與所述從接入點的頻率參考之間的時變相位偏移的估計值； 根據(jù)所述時變相位偏移的估計值，在調制之前對來自所述數(shù)據(jù)接收器的接收信號進行修改； 根據(jù)所述從數(shù)據(jù)發(fā)射機的頻率參考對接收信號進行解碼，并計算從所述數(shù)據(jù)接收器到所述從數(shù)據(jù)發(fā)射機的反向信道；以及 通過所述反向信道的估計值乘以計算得到的校準因子計算所述正向信道的估計值。
10.根據(jù)權利要求8所述的方法，其中，估計得到的正向信道被一個或多個從發(fā)射機用于將多個無線發(fā)射機的分布式相干傳輸提供給一個或多個接收器。
11.一種體現(xiàn)在有形的計算機可讀介質上的軟件，包括通過以下方式使與從發(fā)射機相關聯(lián)的處理器提供與主發(fā)射機協(xié)同的傳輸?shù)闹噶? 利用所述主發(fā)射機的信號傳輸形成所述從發(fā)射機的并行調制所用的信號；基于所述從發(fā)射機從所述主發(fā)射機接收的傳輸，保持在所述主發(fā)射機的傳輸調制和所述接入點的頻率參考之間的時變相位偏移的估計值； 根據(jù)所述時變相位偏移的估計值，在調制之前對所述信號進行修改；以及 根據(jù)所述從發(fā)射機的頻率參考，對修改后的信號進行調制。
12.—種從發(fā)射機，其配置為提供與主發(fā)射機協(xié)同的傳輸，所述從發(fā)射機配置為: 利用所述主發(fā)射機的信號傳輸形成所述從發(fā)射機的并行調制所用的信號； 基于所述從發(fā)射機從所述主發(fā)射機接收的傳輸，保持所述主發(fā)射機的傳輸調制和所述從接入點的頻率參考之間的時變相位偏移的估計值； 根據(jù)所述時變相位偏移的估計值，在調制之前對所述信號進行修改；以及 根據(jù)所述從發(fā)射機處的頻率參考，對修改后的信號進行調制。
13.—種設備,其包括: 主發(fā)射機，其包括: 用于以第一振蕩器頻率運行的第一振蕩器；以及 用于傳輸符號的第一發(fā)射機模塊，所述第一發(fā)射機模塊與用于以所述第一振蕩器頻率運行的所述第一振蕩器稱合；以及 從發(fā)射機，所述一個或多個從發(fā)射機中的每一個從發(fā)射機均包括； 以第二振蕩器頻率運行的第二振蕩器； 用于從所述主發(fā)射機接收傳輸?shù)慕邮掌髂K，所述接收器模塊以所述第二振蕩器頻率運行并包括頻率偏移跟蹤模塊，所述頻率偏移跟蹤模塊用于根據(jù)從所述主發(fā)射機接收的傳輸來確定所述第一振蕩器頻率與所述第二振蕩器頻率之間的頻率偏移；以及 用于傳輸符號的第二發(fā)射機模塊，所述第二發(fā)射機模塊以所述第二振蕩器頻率運行并包括頻率偏移補償模塊，所述頻率偏移補償模塊用于在傳輸符號之前對所述頻率偏移進行補償。
14.一種用于操控一個或多個從發(fā)射機以通過主接入點向多個接收器提供協(xié)同傳輸?shù)姆椒ǎ龇椒ò? 將指定給所述多個接收器的子集的多個符號加載到與所述主發(fā)射機耦合的主符號存儲元件中； 將指定給所述多個接收器的子集的所述多個符號加載到多個從符號存儲元件中的每一個從符號存儲元件，所述多個從符號存儲元件與各個所述從發(fā)射機耦合； 基于所述從發(fā)射機從所述主發(fā)射機接收的傳輸，保持所述主發(fā)射機的傳輸與各個所述從發(fā)射機的頻率參考之間的時變相位偏移的估計值； 利用所述主發(fā)射機的信號傳輸形成所述一個或多個從發(fā)射機的并行傳輸所用的信號，形成所述信號包括:組合表示所述多個符號的多個子信號，從而，在傳輸所述信號時，所述多個子信號中的每一個子信號均存在于所述多個接收器的子集中的一個或多個接收器的天線，并且，所述多個子信號中的每一個子信號在所述多個接收器的子集中的一個或多個客戶端的天線處被消除； 根據(jù)所述時變相位偏移的估計值，在調制之前對所述信號進行修改；以及 根據(jù)各個所述從發(fā)射機的頻率參考，對修改后的信號進行調制。
15.根據(jù)權利要求11所述的方法，其中:所述多個符號包括指定給各接收器的不同符號，預期用于所述接收器的全部所述多個符號均加載到主、從存儲元件中； 所述信號形成在各個所述發(fā)射機中以使各接收器能夠同時接收并解碼為其指定的符號; 然后，各接收器利用組合后的傳輸對所述符號進行解碼，從而，對于各接收器而言，組合后的傳輸同時實現(xiàn)了與所述接收器從來自最強信號的發(fā)射機的單個傳輸中獲取的速率基本相等的速率。
16.根據(jù)權利要求11所述的方法，其中: 將相同的符號加載到所 述主存儲元件和所述從存儲元件中，所述符號是指定給單個接收器的；以及 所述信號形成在各個所述發(fā)射機中以便與預期接收器的某些可預測的相對相位組合。
【文檔編號】H04L27/00GK103988449SQ201280060367
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2012年10月5日 優(yōu)先權日:2011年10月6日
【發(fā)明者】哈里哈蘭?？āだ鸂? 斯沃若恩蘇雷什·庫瑪爾, 迪納·卡塔比 申請人:麻省理工學院