АДАПТИВНЫЕ СПОСОБЫ УПРАВЛЕНИЯ ЛУЧОМ ДЛЯ МАКСИМИЗАЦИИ РЕСУРСА БЕСПРОВОДНОЙ ЛИНИИ СВЯЗИ И УМЕНЬШЕНИЕ РАЗБРОСА ЗАДЕРЖКИ, ИСПОЛЬЗУЯ МНОГОЧИСЛЕННЫЕ ПЕРЕДАЮЩИЕ И ПРИЕМНЫЕ АНТЕННЫ

1. Способ, содержащий этап, на котором:
осуществляют адаптивное управления лучом, используя многочисленные передающие и приемные антенны, включая итеративное осуществление пары настроечных последовательностей, при этом пара настроечных последовательностей включает в себя оценку весового вектора антенной решетки передатчика и весового вектора антенной решетки приемника.
2. Способ по п.1, в котором приемные антенны соединяются с одним или более каналов оцифровывания и при этом один или более каналов оцифровывания меньше по числу, чем число приемных антенн.
3. Способ по п.1, в котором передающие антенны соединяются с одним или более каналов формирования сигналов передачи и при этом один или более каналов формирования сигналов передачи меньше по числу, чем число передающих антенн.
4. Способ по п.1, в котором этап адаптивного управления лучом содержит этапы, на которых:
осуществляют адаптивное формирование луча, которое включает в себя процесс поиска луча для идентификации направления луча; и
осуществляют процесс отслеживания луча для отслеживания луча во время фазы передачи данных.
5. Способ по п.1, в котором поиск луча и отслеживание луча осуществляются либо с помощью запроса от передатчика или приемника или при постоянно планируемых интервалах.
6. Способ по п.4, в котором отслеживание луча содержит этап, на котором осуществляют единственную итерацию пары настроечных последовательностей.
7. Способ по п.1, в котором пара настроечных последовательностей происходит по тому же каналу с многоканальными входами и многоканальными выходами (MIMO).
8. Способ по п.1, в котором оценка весового вектора антенной решетки передатчика и весового вектора антенной решетки приемника выполняются в приемнике.
9. Способ по п.8, содержащий также этап, на котором передают обратно оцениваемый весовой вектор антенной решетки передатчика для передатчика.
10. Способ по п.1, в котором веса в весовых векторах антенной решетки ограничены только смещениями фазы и активизацией и деактивизацией антенн.
11. Способ по п.1, в котором весовой вектор приема установлен, тогда как оценивают весовой вектор антенной решетки передатчика, и весовой вектор передатчика установлен, тогда как оценивают весовой вектор антенной решетки приемника.
12. Способ по п.1, в котором адаптивное управление лучом, использующее многочисленные передающие и приемные антенны, содержит этапы, на которых итеративно осуществляют набор операций, который включает в себя этапы, на которых:
(a) устанавливают весовой вектор приема для приемных антенн на основе первоначального веса или вектора смещения фазы;
(b) последовательно измеряют коэффициенты усиления канала, соответствующие каждой фазе для создания первого набора коэффициентов усиления канала;
(c) вычисляют второй весовой вектор на основе первого набора коэффициентов усиления канала;
(d) устанавливают смещения фазы передачи для передающих антенн на основе второго весового вектора;
(e) последовательно измеряют коэффициенты усиления канала в приемнике, соответствующие каждой фазе r для создания второго набора коэффициентов усиления канала; и
(f) вычисляют третий весовой вектор на основе второго набора измеряемых коэффициентов усиления канала.
13. Способ по п.12, содержащий также этапы, на которых:
оценивают первый канал из первого набора коэффициентов усиления канала, при этом вычисление второго вектора смещения фазы основано на оценке первого канала; и
оценивают второй канал из второго набора коэффициентов усиления канала, при этом вычисление третьего вектора смещения фазы основано на оценке второго канала.
14. Способ по п.13, в котором оценка первого канала содержит этап, на котором оценивают элементы вектора канала поочередно, при этом число последовательных интервалов оценки установлено до определенного числа.
15. Способ по п.13, в котором оценка первого канала содержит использование унитарной матрицы как передающей матрицы из условия, чтобы весовой вектор передающей антенны был установлен до столбца унитарной матрицы.
16. Способ по п.13, в котором оценка первого канала содержит использование матрицы типа Адамара как передающей матрицы из условия, чтобы весовой вектор передающей антенны был установлен до столбца матрицы типа Адамара.
17. Способ по п.14, в котором число последовательных оценок и множество различных весовых векторов передающей антенны является эквивалентным.
18. Способ по п.14, в котором число равно 36.
19. Способ по п.14, в котором число последовательных оценок больше, чем число различных весовых векторов передающей антенны, и весовой вектор передающей антенны, который создает самый интенсивный сигнал в приемнике, повторяется больше, чем один раз.
20. Способ по п.14, в котором число последовательных оценок равно 36, и весовой вектор передающей антенны, который создает наиболее интенсивный сигнал в приемнике, повторяется 10 раз.
21. Способ по п.12, который также содержит передачу известной настроечной последовательности в приемник.
22. Способ по п.12, который также содержит этап, на котором используют третий вектор смещения фазы вместо первого вектора смещения фазы во время установки смещений фазы приема для приемных антенн для следующей итерации и затем повторение операций с (a) по (f).
23. Способ по п.12, в котором первый, второй и третий вектора смещения фазы являются весовыми векторами антенной решетки.
24. Способ по п.12, содержащий также этап, на котором отсылают второй вектор смещения фазы от приемника к передатчику, используя обратный канал.
25. Способ по п.24, в котором канал имеет низкую скорость передачи, чем канал, происходящий в результате формирования луча.
26. Способ по п.12, содержащий также этап, на котором отсылают индекс вектора фазы передатчика, который создает самый интенсивный принятый сигнал в приемнике во время последовательной оценки первого канала.
27. Способ по п.12, в котором итеративное осуществление набора операций происходит, если передатчик и приемник находятся в режиме ожидания или если луч, сформированный между передатчиком и приемником, становится закрытым.
28. Способ по п.12, в котором итеративное осуществление набора операций осуществляется из условия, что набор операций осуществляется четыре раза.
29. Способ по п.12, содержащий также этап, на котором осуществляют восстановление синхронизации, предшествующий итеративному осуществлению набора операций.
30. Способ по п.12, содержащий также этап, на котором осуществляют оценку задержки до итеративного осуществления набора операций для определения времени поступления луча с максимальным усилением.
31. Способ по п.30, в котором оценка задержки содержит этапы, на которых:
передают известную символьную последовательность по воздуху, используя передающие антенны; и
сопоставляют известную символьную последовательность в приемнике через сопоставленный фильтр.
32. Устройство, содержащее:
приемопередатчик, который имеет первый модуль цифровой обработки основной полосы частот, соединенный с первой фазированной антенной решеткой; и
приемник, который имеет второй модуль цифровой обработки основной полосы частот, соединенный со второй фазированной антенной решеткой, при этом первый и второй модули цифровой обработки основной полосы частот взаимодействуют для осуществления адаптивного управления лучом, используя многочисленные передающие и приемные антенны, с помощью итеративного осуществления пары настроек, при этом пара настроек включает в себя оценку весового вектора антенной решетки передатчика и весового вектора антенной решетки приемника.
33. Устройство по п.32, в котором приемные антенны соединяются с одним или более каналов оцифровывания и при этом число каналов оцифровывания меньше по числу, чем число приемных антенн.
34. Устройство по п.32, в котором передающие антенны соединены с одним или более каналов формирования сигналов передачи и при этом число каналов формирования сигналов передачи меньше по числу, чем число передающих антенн.
35. Устройство по п.32, в котором первый и второй модули цифровой обработки взаимодействуют для осуществления адаптивного управления лучом с помощью
осуществления адаптивного формирования луча, которое включает в себя процесс поиска луча для идентификации направления луча; и
осуществление процесса отслеживания луча для отслеживания луча во время фазы передачи данных.
36. Устройство по п.35, в котором при отслеживании луча осуществляют единственную итерацию пары настроек.
37. Устройство по п.32, в котором оценка весового вектора антенной решетки передатчика и весового вектора антенной решетки приемника выполняются в приемнике.
38. Устройство по п.32, содержащее также обратный канал для передачи обратно оцениваемого весового вектора антенной решетки передатчика в передатчик.
39. Устройство по п.32, в котором весовой вектор приема устанавливают при оценке весового вектора антенной решетки передатчика, и весовой вектор передатчика устанавливают, когда оценивают весовой вектор антенной решетки приемника.
40. Устройство по п.32, в котором первый и второй модули цифровой обработки основной полосы частот взаимодействуют для осуществления адаптивного управления лучом, используя набор операций, осуществляемых итеративно, который включает в себя
(a) установление смещений фазы приема для приемных антенн второй фазированной антенной решетки на основе первого весового вектора посредством второго модуля цифровой обработки основной полосы частот;
(b) последовательное измерение коэффициентов усиления канала, соответствующих каждой фазе, и формирование первого набора коэффициентов усиления канала посредством второго модуля цифровой обработки основной полосы частот;
(c) вычисление второй весовой вектор на основе первого набора коэффициентов усиления канала посредством второго модуля цифровой обработки основной полосы частот;
(d) установление смещения фазы передачи для передающих антенн первой фазированной антенной решетки на основе второго весового вектора посредством первого модуля цифровой обработки основной полосы частот;
(e) измерение коэффициентов усиления канала, соответствующих каждой фазе в приемнике, и формирование второго набора коэффициентов усиления канала посредством второго модуля цифровой обработки основной полосы частот; и
(f) вычисление третьего весового вектора на основе второго набора измеряемых коэффициентов усиления канала посредством второго модуля цифровой обработки основной полосы частот.
41. Устройство по п.40, в котором второй модуль цифровой обработки основной полосы частот оценивает первый канал из первого набора коэффициентов усиления канала и вычисляет второй весовой вектор на основе оценки первого канала, и дополнительно при этом первый модуль цифровой обработки основной полосы частот оценивает второй канал из второго набора коэффициентов усиления канала и вычисляет третий весовой вектор на основе оценки второго канала.
42. Устройство по п.41, в котором второй модуль цифровой обработки основной полосы частот оценивает первый канал с помощью оценки элементов вектора канала поочередно, при этом число последовательных интервалов оценки установлено до определенного числа.
43. Устройство по п.41, в котором второй модуль цифровой обработки основной полосы частот оценивает первый канал, используя унитарную матрицу как передающую матрицу из условия, чтобы весовой вектор передающей антенны был установлен до столбцов унитарной матрицы.
44. Устройство по п.41, в котором второй модуль цифровой обработки основной полосы частот оценивает первый канал, используя матрицу типа Адамара как передающую матрицу из условия, чтобы весовой вектор передающей антенны был установлен до столбцов матрицы типа Адамара.
45. Устройство по п.41, в котором весовой вектор передающей антенны, который создает самый интенсивный принятый сигнал в приемнике, повторяется более чем один раз.
46. Устройство по п.40, в котором набор операций также содержит второй модуль цифровой обработки основной полосы частот, использующий третий весовой вектор вместо первого вектора, во время установки смещений фазы приема для приемных антенн для следующей итерации и затем повторение операций с (a) по (f).
47. Устройство по п.40 которое также содержит обратный канал, при этом второй модуль цифровой обработки основной полосы частот отсылает второй весовой вектор из приемника в передатчик, используя обратный канал.
48. Устройство по п.47, в котором второй модуль цифровой обработки основной полосы частот отсылает индекс вектора смещения фазы передачи, который создает самый интенсивный принимаемый сигнал в приемнике во время последовательной оценки первого канала из приемника в передатчик, используя обратный канал.
49. Устройство по п.32, в котором обратный канал имеет низкую скорость передачи, чем сформированный лучом канал, происходящий в результате формирования луча.
50. Устройство по п.40, в котором набор операций итеративно осуществляется, если передатчик и приемник находятся в режиме ожидания или если луч, сформированный между передатчиком и приемником, становится закрытым.
51. Устройство по п.40, в котором набор операций осуществляется для четырех итераций.
52. Устройство по п.40, в котором первый и второй модули цифровой обработки основной полосы частот взаимодействуют для осуществления восстановления синхронизации, предшествующей итеративному осуществления набора операций.
53. Устройство по п.40, в котором первый и второй модули цифровой обработки основной полосы частот взаимодействуют для осуществления оценки задержки до итеративного осуществления набора операций, чтобы определить время поступления луча с максимальным усилением.
54. Устройство по п.37, в котором первый и второй модули цифровой обработки взаимодействуют для осуществления оценки задержки с помощью:
первого модуля цифровой обработки основной полосы частот, вызывающего передачу первой фазированной решеткой известной символьной последовательности по воздуху; и
второго модуля цифровой обработки основной полосы частот, вызывающего сопоставление известной символьной последовательности в приемнике через сопоставленный фильтр.
55. Способ, содержащий этап, на котором
осуществляют адаптивное формирование луча, которое включает в себя процесс поиска луча для идентификации направления луча и осуществляют этап отслеживания луча во время состояния передачи данных для отслеживания луча.
56. Способ по п.55, в котором этап отслеживания луча содержит этап, на котором осуществляют единственную итерацию пары настроек, при этом пара настроек включает в себя оценку весового вектора антенной решетки передатчика и весового вектора антенной решетки приемника.
57. Передатчик для использования при осуществлении связи с приемником, содержащий:
процессор и
фазированную решетку формирующей луч антенны, при этом процессор контролирует выполнение антенной адаптивного управления лучом, используя многочисленные передающие антенны в соединении приемными антеннами приемника, итеративно осуществляя набор настроечных операций, при этом одна из настроечных операций содержит процессор, вызывающий передачу фазированной решеткой формирующей луч антенны первой настроечной последовательности, тогда как весовой вектор антенной решетки приема приемника установлен и весовой вектор антенной решетки передатчика переключается между весовыми векторами с помощью набора весовых векторов, и дополнительно при этом другая из настроечных операций содержит процессор, вызывающий передачу фазированной решеткой антенны, формирующей луч второй настроечной последовательности, тогда как весовой вектор антенной решетки передатчика установлен как часть процесса для вычисления весового вектора антенной решетки приема.
58. Приемник для использования при осуществлении связи с передатчиком, содержащий:
процессор и
фазированную решетку формирующей луч антенны, при этом процессор контролирует выполнение антенной адаптивного управления лучом, используя многочисленные приемные антенны в соединении с передающими антеннами передатчика, итеративно осуществляя набор настроечных операций, при этом одна из настроечных операций содержит процессор, устанавливающий весовой вектор антенной решетки приема во время обработки для оценки весового вектора антенной решетки передачи, при этом передатчик передает первую настроечную последовательность, тогда как весовой вектор антенной решетки приема установлен и дополнительно при этом другая из настроечных операций содержит процессор, вычисляющий весовой вектор антенной решетки приема, когда передатчик передает вторую настроечную последовательность, тогда как весовой вектор антенной решетки передатчика установлен.