用于獲得無線設備的旋轉的技術的制作方法
基于35u.s.c.§119要求優先權
本專利申請要求享受于2014年11月25日提交的美國臨時專利申請第62/084,104號和于2015年10月21日提交的美國申請第14/919,389號的利益，故以引用方式將這兩份申請的全部內容明確地并入本文。
概括地說，本發明涉及毫米波射頻(rf)系統，具體地說，本發明涉及對在這樣的無線電模塊中的相控陣天線的操作，以允許高效的信號傳播。
背景技術：
60ghz頻帶是免許可的頻帶，其具有大量的帶寬和全球范圍內的重疊。大帶寬意味著可以無線地發送非常大量的信息。結果，可能開發需要傳輸很大量的數據的很多應用，以允許在60ghz頻帶周圍的無線通信。針對這樣的應用的示例包括但不限于：游戲控制器、移動交互式設備、無線高清電視(hdtv)、無線對接站、無線吉比特以太網等等。
為了有助于實現這樣的應用，需要開發在60ghz頻率范圍操作的諸如放大器、混頻器、射頻(rf)模擬電路和有源天線之類的集成電路(ic)。rf系統通常包括有源模塊和無源模塊。有源模塊(例如，相控陣天線)需要針對它們的操作的控制和功率信號，而這些是無源模塊(例如，濾波器)所不需要的。可以將各種模塊制造和封裝成能夠在印制電路板(pcb)上進行組裝的射頻集成電路(rfic)。rfic封裝的大小可以從幾個到幾百平方毫米。
在消費電子市場中，電子設備的設計以及因此其中所集成的rf模塊的設計，應當滿足最低成本、大小、功耗和重量的約束。rf模塊的設計應當還要考慮目前組裝的電子設備以及特別是手持設備(例如，膝上型計算機和平板計算機)的配置，以便實現對毫米波信號的高效發送和接收。此外，rf模塊的設計應當考慮到接收和發送rf信號的最小功率損耗和最大無線電覆蓋。
與較低頻率相比，60ghz頻帶中的操作允許使用較小的天線。但是，與在較低頻率下操作相比，在60ghz頻帶周圍的無線電波形具有較高的大氣衰減，以及受大氣氣體、雨水、物體等等的較高水平的吸收，從而導致較高的自由空間損耗。通過使用例如排列在相控陣列中的許多小天線，可以補償較高的自由空間損耗。
可以協調多個天線以形成沿著期望方向行進的相干波束。可以對電場進行旋轉，以改變該方向。由此產生的傳輸基于電場而極化。接收機還可以包括可以適應匹配或適應變化的傳輸極性的天線。
技術實現要素：
本公開內容的某些方面提供了用于無線通信的第一裝置。該裝置通常包括：第一接口，其用于經由至少一個接收天線來獲得第一訓練信號和第二訓練信號，所述第一訓練信號和所述第二訓練信號是經由具有不同極化的至少第一發射天線和第二發射天線從第二裝置發送的；以及處理系統，其被配置為基于所述第一訓練信號和所述第二訓練信號，來確定針對不同的發射-接收天線對的一個或多個特性，每個發射-接收天線對包括所述第一發射天線和所述第二發射天線中的一者以及所述至少一個接收天線，以及基于所述一個或多個特性，來生成用于指示所述第一裝置相對于所述第二裝置的旋轉的參數。
本公開內容的某些方面提供了一種用于無線通信的方法。該方法通常包括：由第一裝置經由至少一個接收天線來獲得第一訓練信號和第二訓練信號，所述第一訓練信號和所述第二訓練信號是經由具有不同極化的至少第一發射天線和第二發射天線從第二裝置發送的；基于所述第一訓練信號和所述第二訓練信號，來確定針對不同的發射-接收天線對的一個或多個特性，每個發射-接收天線對包括所述第一發射天線和所述第二發射天線中的一者以及所述至少一個接收天線；以及基于所述一個或多個特性，來生成用于指示所述第一裝置相對于所述第二裝置的旋轉的參數。
附圖說明
圖1示出了根據本公開內容的某些方面的示例性無線通信網絡的圖。
圖2示出了根據本公開內容的某些方面的示例性接入點和用戶終端的方塊圖。
圖3示出了根據本公開內容的某些方面的示例性無線設備的方塊圖。
圖4示出了根據本公開內容的某些方面的示例性雙極化貼片元件。
圖5是示出相控陣天線的實現方式中的信號傳播的圖。
圖6示出了根據本公開內容的某些方面，可以由無線設備執行的用于獲得旋轉的示例性操作。
圖6a示出了能夠執行圖6中所示出的操作的示例性組件。
圖7示出了根據本公開內容的某些方面的示例性訓練階段。
圖8示出了根據本公開內容的某些方面，在訓練階段期間的示例性測量。
具體實施方式
本公開內容的方面提供了用于基于天線相對增益和/或從具有不同極化(例如，水平和垂直)的天線發送的訓練信號的相位，來確定無線設備與另一個設備的相對旋轉的技術。相對于來自機械傳感器的測量，這樣的技術可以提供各種優勢，以及在一些情況下，可以用于驗證或者增強這樣的測量。
下文參照附圖更全面地描述本公開內容的各個方面。但是，本公開內容可以以多種不同的形式來實現，并且其不應被解釋為受限于貫穿本公開內容給出的任何特定結構或功能。更確切地說，提供這些方面以便使得本公開內容將變得透徹和完整，并將向本領域技術人員完整地傳達本公開內容的保護范圍。基于本文中的教導，本領域技術人員應當認識到的是，本公開內容的保護范圍旨在覆蓋本文所公開的公開內容的任何方面，無論其是獨立實現的還是結合本公開內容的任何其它方面實現的。例如，使用本文闡述的任意數量的方面可以實現裝置或可以實踐方法。此外，本公開內容的保護范圍旨在覆蓋這樣的裝置或方法，所述這樣的裝置或方法可以通過使用其它結構、功能、或者除本文所闡述的本公開內容的各個方面的結構和功能或不同于本文所闡述的本公開內容的各個方面的結構和功能來實現。應當理解的是，本文所公開的公開內容的任何方面可以通過權利要求的一個或多個元素來體現。
雖然本文描述了一些特定的方面，但是這些方面的多種變型和排列也落入本公開內容的保護范圍之內。雖然提及了優選的方面的一些利益和優點，但是本公開內容的保護范圍并不旨在受到特定的利益、用途或對象的限制。更確切地說，本公開內容的方面旨在廣泛地適用于不同的無線技術、系統配置、網絡和傳輸協議，其中的一些通過示例的方式在附圖和優選方面的下文描述中進行了說明。具體實施方式和附圖僅僅是對本公開內容的說明而不是限制，本公開內容的保護范圍由所附權利要求書及其等效物來限定。
示例性無線通信系統
本文描述的技術可以用于各種寬帶無線通信系統，包括基于正交復用方案的通信系統。這樣的通信系統的例子包括空分多址(sdma)、時分多址(tdma)、正交頻分多址(ofdma)系統、單載波頻分多址(sc-fdma)系統等等。sdma系統可以充分使用不同的方向來同時發送屬于多個用戶終端的數據。tdma系統可以通過將傳輸信號劃分成不同的時隙，來允許多個用戶終端共享相同的頻率信道，每個時隙被分配給不同的用戶終端。ofdma系統使用正交頻分復用(ofdm)，其是將整個系統帶寬劃分成多個正交的子載波的調制技術。這些子載波還可以稱為音調、頻段等等。利用ofdm，每個子載波可以利用數據獨立地進行調制。sc-fdma系統可以利用交織的fdma(ifdma)來在跨越系統帶寬來分布的子載波上進行發送，利用集中式fdma(localizedfdma，lfdma)來在鄰近子載波塊上進行發送，或利用增強的fdma(efdma)來在多個鄰近子載波塊上進行發送。通常來說，在頻域利用ofdm來發送調制符號，以及在時域利用sc-fdma來發送調制符號。
本文的技術可以并入到各種有線或無線裝置(例如，節點)中(例如，在這些裝置中實現或者由這些裝置執行)。在一些方面，根據本文中的教導來實現的無線節點可以包括接入點或接入終端。
接入點(“ap”)可以包括、實現為或者稱為節點b、無線網絡控制器(“rnc”)、演進型節點b(enb)、基站控制器(“bsc”)、基站收發機(“bts”)、基站(“bs”)、收發機功能單元(“tf”)、無線路由器、無線收發機、基本服務集(“bss”)、擴展服務集(“ess”)、無線基站(“rbs”)或者某種其它術語。
接入終端(“at”)可以包括、實現為或者稱為用戶站、用戶單元、移動站(ms)、遠程站、遠程終端、用戶終端(ut)、用戶代理、用戶設備、用戶裝備(ue)、用戶站或某種其它術語。在一些實現方式中，接入終端可以包括蜂窩電話、無繩電話、會話發起協議(“sip”)電話、無線本地環路(“wll”)站、個人數字助理(“pda”)、具有無線連接能力的手持設備、站(“sta”)或者連接到無線調制解調器的某種其它適當的處理設備。因此，本文所教示的一個或多個方面可以并入到電話(例如，蜂窩電話或智能電話)、計算機(例如，膝上型計算機)、平板設備、便攜式通信設備、便攜式計算設備(例如，個人數據助理)、娛樂設備(例如，音樂或視頻設備、或衛星無線設備)、全球定位系統(gps)設備或者被配置為經由無線介質或有線介質進行通信的任何其它適當的設備。在一些方面，該節點是無線節點。這樣的無線節點可以經由有線或無線通信鏈路，來提供針對或者到網絡(例如，諸如互聯網或蜂窩網絡之類的廣域網)的連接。
圖1示出了具有接入點和用戶終端的多址接入多輸入多輸出(mimo)系統100，其中在該系統100中可以實現本公開內容的方面。
例如，接入點110或用戶終端120可以使用本文所描述的技術，來確定設備的相對旋轉。在一些情況下，用戶終端可以是游戲控制器等等，這些技術可以應用于確定游戲控制器對于游戲站(其充當為接入點)的相對旋轉。
為了簡單起見，在圖1中僅示出了一個接入點110。通常，接入點是與用戶終端進行通信的固定站，以及還可以稱為基站或者某種其它術語。用戶終端可以是固定的或者移動的，以及還可以稱為移動站、無線設備或者某種其它術語。接入點110可以在任何給定時刻，在下行鏈路和上行鏈路上與一個或多個用戶終端120進行通信。下行鏈路(即，前向鏈路)是從接入點到用戶終端的通信鏈路，以及上行鏈路(即，反向鏈路)是從用戶終端到接入點的通信鏈路。用戶終端還可以與另一個用戶終端進行對等通信。系統控制器130可以耦合到接入點，以及提供針對接入點的協調和控制。
雖然以下公開內容的部分將描述能夠經由空分多址(sdma)進行通信的用戶終端120，但對于某些方面，用戶終端120還可以包括不支持sdma的一些用戶終端。因此，對于這樣的方面，ap110可以被配置為與sdma用戶終端和非sdma用戶終端進行通信。該方法可以方便地允許較舊版本的用戶終端(“傳統”站)仍然部署在企業中，延長它們的使用壽命，同時允許較新的sdma用戶終端如認為適當地被引入。
系統100使用多個發射天線和多個接收天線來在下行鏈路和上行鏈路上進行數據傳輸。接入點110裝備有nap個天線，以及表示用于下行鏈路傳輸的mimo的多個輸入(mi)和用于上行鏈路傳輸的多個輸出(mo)。一組k個選定的用戶終端120共同地表示用于下行鏈路傳輸的多個輸出和用于上行鏈路傳輸的多個輸入。對于純粹的sdma而言，如果沒有通過某種方式將針對k個用戶終端的數據符號流在編碼、頻率或時間中進行復用，則期望具有nap≥k≥1。如果使用tdma技術、利用cdma的不同編碼信道、利用ofdm的不相交的子帶集合等等來對數據符號流進行復用，則k可以大于nap。每個選定的用戶終端向接入點發送特定于用戶的數據和/或從接入點接收特定于用戶的數據。通常，每個選定的用戶終端可以裝備有一個或多個天線(即，nut≥1)。k個選定的用戶終端可以具有相同數量的天線，或不同數量的天線。
sdma系統可以是時分雙工(tdd)系統或者頻分雙工(fdd)系統。對于tdd系統而言，下行鏈路和上行鏈路共享相同的頻帶。對于fdd系統而言，下行鏈路和上行鏈路使用不同的頻帶。mimo系統100還可以使用單個載波或者多個載波來進行傳輸。每個用戶終端可以裝備有單個天線(例如，為了使成本降低)或者多個天線(例如，在支持額外的成本的情況下)。如果用戶終端120通過將發送/接收劃分到不同的時隙來共享相同的頻率信道，則系統100還可以是tdma系統，每個時隙被分配給不同的用戶終端120。
圖2示出了mimo系統100中的接入點110和兩個用戶終端120m和120x的方塊圖，其中在該mimo系統100中，可以實現本公開內容的方面。如上文所討論的，本文所討論的旋轉確定技術可以由接入點110或用戶終端120來實踐。
接入點110裝備有nt個天線224a至224t。用戶終端120m裝備有nut,m個天線252ma至252mu，以及用戶終端120x裝備有nut,x個天線252xa至252xu。接入點110是用于下行鏈路的發送實體和用于上行鏈路的接收實體。每個用戶終端120是用于上行鏈路的發送實體和用于下行鏈路的接收實體。如本文所使用的，“發送實體”是能夠經由無線信道來發送數據的獨立操作的裝置或設備，以及“接收實體”是能夠經由無線信道來接收數據的獨立操作的裝置或設備。在以下描述中，下標“dn”表示下行鏈路，下標“up”表示上行鏈路，選擇nup個用戶終端在上行鏈路上進行同時發送，選擇ndn個用戶終端在下行鏈路上進行同時發送，nup可以等于ndn，或者可以不等于ndn，以及nup和ndn可以是靜態值，或者可以在每個調度時間間隔內發生改變。在接入點和用戶終端處，可以使用波束控制或者某種其它空間處理技術。
在上行鏈路上，在選定的進行上行鏈路傳輸的每個用戶終端120處，發送(tx)數據處理器288從數據源286接收業務數據，以及從控制器280接收控制數據。tx數據處理器288基于與針對用戶終端選定的速率相關聯的編碼和調制方案，來對針對用戶終端的業務數據進行處理(例如，編碼、交織和調制)，以及提供數據符號流。tx空間處理器290對數據符號流執行空間處理，以及為nut,m個天線提供nut,m個發射符號流。每個發射機單元(tmtr)254對各自的發射符號流進行接收和處理(例如，轉換成模擬信號、放大、濾波和上變頻)，以生成上行鏈路信號。nut,m個發射機單元254提供nut,m個上行鏈路信號，以便從nut,m個天線252向接入點進行傳輸。
可以調度nup個用戶終端在上行鏈路上進行同時傳輸。這些用戶終端中的每個用戶終端對其數據符號流執行空間處理，以及在上行鏈路上向接入點發送其發射符號流集合。
在接入點110處，nap個天線224a至224ap從在上行鏈路上進行發送的所有nup個用戶終端接收上行鏈路信號。每個天線224向各自的接收機單元(rcvr)222提供接收的信號。每個接收機單元222執行與由發射機單元254所執行的處理互補的處理，以及提供接收的符號流。rx空間處理器240對來自nap個接收機單元222的nap個接收的符號流執行接收機空間處理，以及提供nup個恢復的上行鏈路數據符號流。根據信道相關矩陣求逆(ccmi)、最小均方誤差(mmse)、軟干擾消除(sic)或者某種其它技術，來執行接收機空間處理。每個恢復的上行鏈路數據符號流是對由各用戶終端發送的數據符號流的估計。rx數據處理器242根據用于每個恢復的上行鏈路數據符號流的速率，對該流進行處理(例如，解調、解交織和解碼)，以獲得解碼的數據。針對每個用戶終端的解碼的數據，可以提供給數據宿244以進行存儲和/或提供給控制器230以進行進一步處理。
在下行鏈路上，在接入點110處，tx數據處理器210從數據源208接收針對ndn個被調度用于下行鏈路傳輸的用戶終端的業務數據，以及從控制器230接收控制數據，以及可能從調度器234接收其它數據。各種類型的數據可以在不同的傳輸信道上進行發送。tx數據處理器210基于針對每個用戶終端所選定的速率，對針對該用戶終端的業務數據進行處理(例如，編碼、交織和調制)。tx數據處理器210提供針對ndn個用戶終端的ndn個下行鏈路數據符號流。tx空間處理器220對ndn個下行鏈路數據符號流執行空間處理(例如，預編碼或波束成形，如本公開內容中所描述的)，以及為nap個天線提供nap個發射符號流。每個發射機單元222對各自的發射符號流進行接收和處理，以生成下行鏈路信號。nap個發射機單元222提供nap個下行鏈路信號，用于從nap個天線224向用戶終端進行傳輸。
在每個用戶終端120處，nut,m個天線252從接入點110接收nap個下行鏈路信號。每個接收機單元254對來自相關聯的天線252的接收信號進行處理，以及提供接收的符號流。rx空間處理器260對來自nut,m個接收機單元254的nut,m個接收的符號流執行接收機空間處理，以及提供針對用戶終端120的恢復的下行鏈路數據符號流。根據ccmi、mmse或某種其它技術來執行該接收機空間處理。rx數據處理器270對所恢復的下行鏈路數據符號流進行處理(例如，解調、解交織和解碼)，以獲得針對用戶終端的解碼的數據。
在每個用戶終端120處，信道估計器278對下行鏈路信道響應進行估計，以及提供下行鏈路信道估計，其中該估計可以包括信道增益估計、snr估計、噪聲方差等等。類似地，信道估計器228對上行鏈路信道響應進行估計，以及提供上行鏈路信道估計。通常，針對每個用戶終端的控制器280基于針對該用戶終端的下行鏈路信道響應矩陣hdn,m，來導出針對用戶終端的空間濾波器矩陣。控制器230基于有效的上行鏈路信道響應矩陣hup,eff，來導出針對接入點的空間濾波器矩陣。針對每個用戶終端的控制器280可以向接入點發送反饋信息(例如，下行鏈路和/或上行鏈路特征向量、特征值、snr估計等等)。控制器230和280還分別對接入點110和用戶終端120處的各種處理單元的操作進行控制。
根據本公開內容的某些方面，圖2中所示出的各種處理器可以分別指導在ap110和/或用戶終端120處的操作，以執行本文所描述的各種技術，以基于訓練信號來確定相對旋轉和/或用于本文所描述的技術的其它過程。
圖3示出了可以在無線設備302中使用的各種組件，其中在該無線設備302中，可以實踐本公開內容的方面，并可以在mimo系統100中使用。無線設備302是可以被配置為實現本文所描述的各種方法的設備的例子。無線設備302可以是接入點110或者用戶終端120。
無線設備302可以包括處理器304，所述處理器304控制無線設備302的操作。處理器304還可以稱作為中央處理單元(cpu)。可以包括只讀存儲器(rom)和隨機存取存儲器(ram)的存儲器306，向處理器304提供指令和數據。存儲器306的一部分還可以包括非易失性隨機存取存儲器(nvram)。處理器304通常基于存儲在存儲器306中的程序指令來執行邏輯和算術運算。存儲器306中的指令可以執行為實現本文所描述的方法。例如，處理器304可以執行或者指導圖6中的操作600，來確定相對旋轉和/或用于本文所描述的技術的其它過程。
無線設備302還可以包括殼體308，所述殼體308可以包括發射機310和接收機312，以允許在無線設備302和遠程位置之間對數據的發送和接收。可以將發射機310和接收機312組合到收發機314中。可以將單個或者多個發射天線316附接到殼體308以及電耦合到收發機314。無線設備302還可以包括(沒有示出)多個發射機、多個接收機和多個收發機。
無線設備302還可以包括信號檢測器318，所述信號檢測器318可以用于盡力檢測和量化收發機314所接收的信號的電平。信號檢測器318可以檢測如總能量、每子載波每符號的能量、功率譜密度之類的信號和其它信號的這樣的信號。無線設備302還可以包括用于對信號進行處理的數字信號處理器(dsp)320。
可以通過總線系統322將無線設備302的各個組件耦合在一起，其中總線系統322除了包括數據總線之外，還可以包括電源總線、控制信號總線和狀態信號總線。
本公開內容的某些方面可以支持基于訓練信號，來確定設備的相對旋轉。在一些情況下，可以根據例如ieee802.11ad標準，將訓練信號發送成波束成形(bf)訓練過程的一部分。一對毫米波站(例如，接收機和發射機)通常使用bf過程。每一對的站針對這些網絡設備之間后續通信，實現必需的鏈路預算。照此，bf訓練是雙向序列的bf訓練幀傳輸，其使用扇區掃描，以及提供必要的信號來允許每個站確定用于發送和接收的適當的天線系統設置。在成功地完成bf訓練之后，建立毫米波通信鏈路。
波束成形訓練過程有助于通過考慮到增加的天線增益，來解決與毫米波頻譜中的通信所經歷的高路徑損耗有關的問題。照此，如圖2中所示，在每個收發機處放置較大數量的天線，以利用波束成形增益來擴展通信范圍。也就是說，從陣列中的每個天線發送相同的信號，但在稍微不同的時間進行發送。
根據示例性實施例，bf過程包括三個階段。例如，三個階段可以包括：用于選擇發射天線的扇區級掃描(sls)階段、用于訓練發射和接收天線的波束精練階段、以及用于調整以改變信道狀況的波束跟蹤階段。
在sls階段中，sta中的一個sta通過進行發起方扇區掃描，來充當為發起方，接下來是由進行響應的站來進行發射扇區掃描(在進行響應的站進行響應方扇區掃描的情況下)。扇區是與扇區id相對應的發射天線模式或者接收天線模式。如上文所提及的，站可以是包括天線陣列(例如，相控天線陣)中的一個或多個有源天線的收發機。
在sls階段期間，發起方站和進行響應的站中的每個收發機被配置為經由不同的扇區來進行扇區掃描(ssw)幀的接收機扇區掃描(rxss)接收(其中在該情況下，在多個扇區掃描(ssw)的連續接收和發送(txss)之間執行掃描)，或者經由不同的扇區來進行定向多吉比特(dmg)信標幀(其中在該情況下，在連續的傳輸之間執行掃描)。
發起方站通過向進行響應的站發送針對每個扇區的要被訓練的訓練幀集合。同樣，進行響應的站通過向發起方站發送訓練幀集合來執行扇區掃描。隨后，在發起方和進行響應的站之間交換扇區掃描反饋信息，這允許每個站確定哪個扇區是它們的最佳發射扇區。通常，在進行發起的站接收到扇區掃描反饋并發送扇區確認(ack)之后，sls階段結束，從而建立波束形成。
在波束精練階段期間，每個站可以掃描傳輸序列，通過短的波束成形幀間空間(sbifs)間隔來分隔開，其中，發射機或接收機處的天線配置可以在傳輸之間發生改變。例如，發起方可以掃描傳輸的序列，同時進行響應的站調整其天線配置(例如，通過基于發起方站的掃描序列來調整天線權重向量)來確定最佳的天線配置。隨后，進行響應的站可以發送其自己的掃描，這允許發起方站基于進行響應的站的掃描序列來調整其天線配置。因此，波束精練允許站針對發送和接收二者，來改善其天線配置(或者天線權重向量)。每個天線可以具有天線權重向量(awv)，該awv還包括用于描述針對天線陣列的每個元件的激勵(振幅和相位)的權重向量。
可以結合數據傳輸來執行波束跟蹤。例如，可以向數據分組添加訓練字段，或者偶爾地在數據分組之間發送訓練字段。隨后，可以對這些訓練字段進行測量和使用，以針對進一步的傳輸進行調整。
圖4根據本公開內容的某些方面，示出了可以使用的示例性雙極化貼片元件400。如圖4中所示，天線陣列的單個元件可以包含多個極化天線。可以將多個元件組合在一起以形成天線陣列。這些極化天線可以放射狀地分隔開。例如，如圖4中所示，兩個極化天線可以進行垂直地排列，其對應于水平極化天線410和垂直極化天線420。替代地，可以使用任意數量的極化天線。替代地或另外地，元件的一個或兩個天線也可以是圓極化的。
圖5是示出相控陣天線的實現方式中的信號傳播500的圖。相控陣天線使用相同的元件510-1至510-4(下文單獨地稱為元件510或統稱為元件510)。傳播信號的方向針對每個元件510產生大致相同的增益，但元件510的相位是不同的。將元件接收的信號組合成在期望的方向上具有正確的增益的相干波束。對天線設計的額外考慮是電場的預期方向。在發射機和/或接收機關于彼此進行旋轉的情況下，除了方向發生改變之外，電場也發生旋轉。這需要相控陣能夠通過使用匹配某種極化的天線或天線饋電，來處理電場的旋轉，并倘若極性改變能夠適應其它極性或組合的極性。
可以使用關于信號極性的信息來確定信號的發射機的方面。可以通過在不同的方向上進行極化的不同天線，對信號的功率進行測量。可以對天線進行排列，使得天線在正交方向上極化。例如，可以排列第一天線與第二天線垂直，其中第一天線表示水平軸，以及第二天線表示垂直軸，使得第一天線是水平極化，以及第二天線垂直極化。還可以包括額外的天線，它們關于彼此以各種角度分隔開。一旦接收機確定了傳輸的極性，接收機就可以通過將天線與接收的信號進行匹配，來優化接收性能。
基于訓練信號的示例性旋轉確定
如上所述，本公開內容的方面提供了用于基于天線相對增益和/或從具有不同極化(例如，水平和垂直)的天線發送的訓練信號的相位，來確定無線設備與另一個設備的相對旋轉的技術。這些技術可以應用于在其中應用可能使用旋轉的任何類型的設備，比如游戲控制器、移動電話等等。
圖6根據本公開內容的某些方面，示出了可以由無線設備執行的用于獲得旋轉的示例性操作600。這些技術可以應用于在其中運行的應用可能使用旋轉的任何類型的設備，比如游戲控制器、移動電話等等。
由無線設備執行的操作600開始于602處，經由至少一個接收天線，獲得經由至少第一發射天線和第二發射天線從第二裝置發送的第一訓練信號和第二訓練信號，其中，第一發射天線和第二發射天線具有不同的極化。在604處，無線設備基于第一訓練信號和第二訓練信號，來確定用于不同的發射-接收天線對的一個或多個特性，每個發射-接收天線對包括第一發射天線和第二發射天線中的一者以及至少一個接收天線。在606處，無線設備基于所述一個或多個特性，來生成用于指示第一裝置相對于第二裝置的旋轉的參數。
圖7根據本公開內容的某些方面，示出了對在接收天線處的信號的示例性測量。在某些方面，發射機能夠在任何給定的時間，只發送水平地、垂直地或者圓極化的信號。
當針對每個天線來測量由發射機發送的訓練信號的接收功率增益702(例如，基于互相關)時，可以選擇性地開啟每個接收天線。此外，可以在每個訓練時段內都記錄關于接收相位的信息，隨后使用該信息來確定發射機與接收機相比的旋轉。在一些情況下，波束精練協議(brp)訓練階段的啟動，可以開始于對信道估計序列(ces)的接收功率增益704進行測量。
接收機能夠測量這樣的信號的相位或功率增益。可以在發射機和接收機之間在波束訓練階段期間，進行這樣的傳輸和測量。在一些情況下，在扇區級掃描(sls)和brp階段中，在用于毫米波通信的各種標準的波束訓練階段中(例如，在802.11ad中)，固有地僅發送和接收垂直或水平極化的信號。在使用多極化天線的brp訓練階段期間，可以在對天線進行開和關時，識別發送的信號的互相關。
圖8根據本公開內容的某些方面，示出了計算無線設備的旋轉的例子。可以根據來自水平極化天線的信號的接收功率或振幅以及來自垂直極化天線的信號的接收功率或振幅，來計算旋轉。例如，發射機天線802可以是垂直極化的，以及發送垂直極化的信號804。接收機可以經由垂直極化的天線806來接收信號，以及將該信號的振幅計算成g1。接收機還可以經由水平極化的天線808來接收該信號，并將該信號的振幅計算成g2。隨后，接收機可以計算在g2和g1之間的比率，以及應用三角函數來計算旋轉參數。例如，可以將旋轉參數計算成theta＝arctan(g2/g1)，以確定在接收機和發射機之間的旋轉角度值。隨后，可以輸出該生成的旋轉角度值，以便由運行的應用進行使用。
該計算的旋轉參數可以是相對于極化天線集合中的天線的極化。例如，確定該旋轉參數表示零度的傳輸角度810，可以指示發射天線在方向上與接收機的特定天線(例如，垂直極化天線806)成直線，以及導致旋轉角度值為零。
類似地，確定旋轉參數表示特定度數的傳輸角度812，可以指示發射天線以匹配的旋轉角度值在方向上相對于接收機的特定天線成特定的角度。再舉一個例子，無限值或者錯誤值814可以指示發射天線以作為結果的90度的旋轉角度值，在方向上與接收機的特定天線垂直。
再舉一個例子，垂直極化天線816可以接收信號，以及計算0.8666的振幅g1，以及水平極化天線818可以接收該信號，以及計算0.5的振幅g2。隨后，接收機可以計算旋轉參數，以及確定發射機820相對于垂直極化的天線816旋轉30度。
在某些方面，接收機可以經由多個極化天線，來確定接收信號的相位。通過將所確定的接收相位與在訓練時段期間獲得的參考相位進行比較，接收機可以判斷是否將旋轉參數調整180度。這使設備能夠確定該設備關于軸的翻轉。
上文所描述的方法的各種操作，可以由能夠執行相應功能的任何適當單元來執行。這些單元可以包括各種硬件和/或軟件組件和/或模塊，其包括但不限于：電路、專用集成電路(asic)或者處理器。通常，在附圖中示出有操作的地方，這些操作可以具有類似地進行編號的相應配對的功能模塊組件。例如，圖6中示出的操作600與在圖6a中示出的單元600a相對應。
用于獲得(例如，接收)單元可以包括圖2中所示出的ut120的接收機(例如，接收機單元254)和/或天線252或者圖3中所描述的接收機312和/或天線316。用于發送的單元和用于輸出的單元可以是圖2中所示出的用戶終端120的發射機(例如，收發機254的發射機單元)和/或天線252或者圖2中所描述的接入點110的發射機(例如，收發機222的發射機單元)和/或天線224。
用于生成的單元、用于檢測的單元、用于確定的單元、用于獲得的單元、用于選擇的單元、用于調整的單元、用于處理的單元和/或用于應用的單元可以包括處理系統，其中處理系統可以包括一個或多個處理器，比如，ut120的處理器260、270、288和290和/或控制器280或者圖3中所描繪的處理器304和/或dsp320。
在一些情況下，不是實際地發送幀，而是設備可以具有用于輸出幀以進行傳輸的接口。例如，處理器可以經由總線接口，向射頻(rf)前端輸出幀以進行傳輸。類似地，不是實際地接收幀，而是設備可以具有用于獲得從另一個設備接收的幀的接口。例如，處理器可以經由總線接口，從用于接收的rf前端獲得(或者接收)幀。
根據某些方面，這樣的單元可以由被配置為執行相應功能的處理系統通過以下方式來實現：實現上文所描述的用于確定旋轉的各種算法(例如，利用硬件或者通過執行軟件指令)。
如本文所使用的，術語“確定”涵蓋很多種動作。例如，“確定”可以包括計算、運算、處理、推導、研究、查詢(例如，在表、數據庫或另一種數據結構中查詢)、斷定等等。此外，“確定”還可以包括接收(例如，接收信息)、存取(例如，存取存儲器中的數據)等等。此外，“確定”還可以包括解析、選定、選擇、建立等等。
如本文所使用的，指代列表項“中的至少一個”的短語是指這些項的任意組合，其包括單個成員。舉例而言，“a、b或c中的至少一個”旨在覆蓋：a、b、c、a-b、a-c、b-c和a-b-c，以及具有多個相同元素的任意組合(例如，a-a、a-a-a、a-a-b、a-a-c、a-b-b、a-c-c、b-b、b-b-b、b-b-c、c-c和c-c-c或者a、b和c的任何其它排序)。
被設計為執行本文所述功能的通用處理器、數字信號處理器(dsp)、專用集成電路(asic)、現場可編程門陣列(fpga)或其它可編程邏輯器件(pld)、分立門或者晶體管邏輯、分立硬件組件或者其任意組合，可以實現或執行結合本公開內容描述的各種說明性的邏輯方塊、模塊和電路。通用處理器可以是微處理器，或者，該處理器也可以是任何商業可用處理器、控制器、微控制器或者狀態機。處理器還可以實現為計算設備的組合，例如，dsp和微處理器的組合、多個微處理器、一個或多個微處理器與dsp內核的結合，或者任何其它這樣的配置。
結合本公開內容描述的方法的步驟或者算法可以直接體現在硬件、由處理器執行的軟件模塊或二者組合中。軟件模塊可以位于本領域已知的任何形式的存儲介質中。可以使用的一些示例性存儲介質包括：隨機存取存儲器(ram)、只讀存儲器(rom)、閃存、eprom存儲器、eeprom存儲器、寄存器、硬盤、可移動盤、cd-rom等等。軟件模塊可以包括單個指令或多個指令，以及可以分布在一些不同的代碼段上、分布在不同的程序之中和跨越多個存儲介質來分布。存儲介質可以耦合至處理器，從而使處理器能夠從該存儲介質讀取信息，以及向存儲介質寫入信息。在替代的方案中，存儲介質也可以集成到處理器中。
本文所公開的方法包括用于實現所描述方法的一個或多個步驟或動作。在不脫離權利要求的保護范圍的情況下，這些方法步驟和/或動作可以相互交換。換言之，除非指定步驟或動作的特定順序，否則在不脫離本發明保護范圍的情況下，可以修改特定步驟和/或動作的順序和/或用途。
本文描述的功能可以利用硬件、軟件、固件或者其任意組合來實現。當使用硬件實現時，示例性硬件配置可以包括無線節點中的處理系統。處理系統可以利用總線架構來實現。取決于處理系統的具體應用和整體設計約束，總線可以包括任意數量的相互連接總線和橋接。總線可以將包括處理器、機器可讀介質和總線接口的各種電路鏈接在一起。除了別的以外，總線接口可以用于經由總線，將網絡適配器等等連接到處理系統。網絡適配器可以用于實現物理層的信號處理功能。在用戶終端120(參見圖1)的情況下，還可以將用戶接口(例如，鍵盤、顯示器、鼠標、操縱桿等等)連接到總線。總線還鏈接諸如時鐘源、外圍設備、電壓調節器、電源管理電路等等之類的各種其它電路，其中這些電路是本領域所公知的，因此將不進行任何進一步的描述。
處理器可以負責管理總線和通用處理，包括執行機器可讀存儲介質上存儲的軟件。處理器可以利用一個或多個通用處理器和/或專用處理器來實現。示例包括微處理器、微控制器、dsp處理器和能夠執行軟件的其它電路。軟件應當被廣義地解釋為意味著指令、數據或者其任意組合，無論其被稱為軟件、固件、中間件、微代碼、硬件描述語言還是其它術語。舉例而言，機器可讀介質可以包括ram(隨機存取存儲器)、閃存、rom(只讀存儲器)、prom(可編程只讀存儲器)、eprom(可擦除可編程只讀存儲器)、eeprom(電可擦除可編程只讀存儲器)、寄存器、磁盤、光盤、硬盤或者任何其它適當的存儲介質、或者其任意組合。機器可讀介質可以用計算機程序產品來體現。計算機程序產品可以包括包裝材料。
在硬件實現方式中，機器可讀介質可以是與處理器分開的處理系統的一部分。但是，如本領域技術人員將容易理解的，機器可讀介質或者其任何部分可以在處理系統之外。舉例而言，機器可讀介質可以包括傳輸線、用數據調制的載波波形和/或與無線節點分開的計算機產品，所有這些都可由處理器通過總線接口來訪問。替代地或者另外地，機器可讀介質或者其任何部分可以被集成到處理器中，例如，該情況可以是具有高速緩存和/或通用寄存器文件。
可以將處理系統配置成具有提供處理器功能的一個或多個微處理器和提供機器可讀介質的至少一部分的外部存儲器的通用處理系統，所有這些部件通過外部總線架構與其它支持電路鏈接在一起。或者，處理系統可以利用具有處理器的asic(專用集成電路)、總線接口、用戶接口(在接入終端的情況下)、支持電路和集成到單個芯片的機器可讀介質的至少一部分來實現，或者利用一個或多個fpga(現場可編程門陣列)、pld(可編程邏輯器件)、控制器、狀態機、門控邏輯、分立硬件組件、或者任何其它適當的電路或者能夠執行貫穿本公開內容描述的各種功能的電路的任意組合來實現。本領域技術人員將認識到，如何根據具體的應用和對整個系統所施加的整體設計約束，來最佳地實現所述處理系統的所描述功能。
機器可讀介質可以包括多個軟件模塊。這些軟件模塊包括指令，當指令由處理器執行時，使得處理系統執行各種功能。軟件模塊可以包括發送模塊和接收模塊。每個軟件模塊可以位于單個存儲設備中，或者跨越多個存儲設備來分布。舉例而言，當觸發事件發生時，可以將軟件模塊從硬盤裝載到ram中。在對軟件模塊的執行期間，處理器可以將這些指令中的一些指令裝載到高速緩存中，以增加訪問速度。隨后，可以將一個或多個高速緩存線裝載到用于由處理器執行的通用寄存器文件中。當指代下文的軟件模塊的功能時，將理解的是，在執行來自該軟件模塊的指令時，由處理器實現這樣的功能。
當使用軟件來實現時，可以將這些功能存儲在計算機可讀介質上或者作為計算機可讀介質上的一個或多個指令或代碼進行傳輸。計算機可讀介質包括計算機存儲介質和通信介質二者，其中通信介質包括便于從一個地方向另一個地方傳送計算機程序的任何介質。存儲介質可以是計算機能夠存取的任何可用介質。舉例而言，但非做出限制，這種計算機可讀介質可以包括ram、rom、eeprom、cd-rom或其它光盤存儲器、磁盤存儲器或其它磁存儲設備、或者能夠用于攜帶或存儲具有指令或數據結構形式的期望的程序代碼并能夠由計算機進行存取的任何其它介質。此外，可以將任何連接適當地稱作計算機可讀介質。舉例而言，如果軟件是使用同軸電纜、光纖電纜、雙絞線、數字用戶線(dsl)或者諸如紅外線(ir)、無線電和微波之類的無線技術，從網站、服務器或其它遠程源傳輸的，那么所述同軸電纜、光纖電纜、雙絞線、dsl或者諸如紅外線、無線電和微波之類的無線技術包括在所述介質的定義中。如本文所使用的，磁盤和光盤包括壓縮光盤(cd)、激光光盤、光盤、數字通用光盤(dvd)、軟盤和
因此，某些方面可以包括用于執行本文所給出的操作的計算機程序產品。例如，該計算機程序產品可以包括其上存儲有指令(和/或編碼有指令)的計算機可讀介質，這些指令可由一個或多個處理器執行，以執行本文所描述的操作。對于某些方面，計算機程序產品可以包括包裝材料。
此外，應當認識到的是，用于執行本文所述方法和技術的模塊和/或其它適當單元可以通過用戶終端和/或基站按需地進行下載和/或以其它方式獲得。例如，這樣的設備可以耦合至服務器，以便有助于實現對用于執行本文所述方法的單元的傳送。或者，本文所描述的各種方法可以經由存儲單元(例如，ram、rom、諸如壓縮光盤(cd)或軟盤之類的物理存儲介質等等)來提供，使得用戶終端和/或基站可以在將存儲單元耦合至或提供給設備時獲得各種方法。此外，可以使用向設備提供本文所描述方法和技術的任何其它適當的技術。
應當理解的是，權利要求并不受限于上文示出的精確配置和組件。在不脫離本發明的保護范圍的情況下，可以對上文所述方法和裝置的排列、操作和細節做出各種修改、改變和變化。
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