способ и система обеспечения обратной связи для формирования луча в системах беспроводной связи

Формула изобретения

1. Устройство для поддержки формирования луча в сети беспроводной связи, содержащее:

по меньшей мере, один процессор, выполненный с возможностью принимать запрос тестирования, передавать первый зондирующий кадр в ответ на запрос тестирования, принимать запрос на явную обратную связь для формирования луча, принимать второй зондирующий кадр, генерировать явную обратную связь на основе второго зондирующего кадра и передавать явную обратную связь в ответ на запрос на явную обратную связь; и

запоминающее устройство, соединенное с, по меньшей мере, одним процессором.

2. Устройство по п.1, в котором, по меньшей мере, один процессор выполнен с возможностью принимать управляемый кадр, переданный на основе явной обратной связи.

3. Устройство по п.1, в котором, по меньшей мере, один процессор выполнен с возможностью принимать управляемый кадр, переданный на основе неявной обратной связи, выведенной из первого зондирующего кадра.

4. Устройство по п.1, в котором, по меньшей мере, один процессор выполнен с возможностью принимать явную обратную связь, выведенную на основе первого зондирующего кадра, выводить информацию управления на основе принятой явной обратной связи и передавать управляемый кадр на основе информации управления.

5. Устройство по п.1, в котором, по меньшей мере, один процессор выполнен с возможностью принимать третий зондирующий кадр, выводить информацию управления на основе третьего зондирующего кадра и передавать управляемый кадр на основе информации управления.

6. Устройство по п.1, в котором каждый из первого и второго зондирующих кадров содержит поля тестирования и данных.

7. Устройство по п.1, в котором каждый из первого и второго зондирующих кадров содержит пакет нулевых данных (NDP), имеющий, по меньшей мере, одно поле тестирования, но не содержащий поле данных.

8. Устройство по п.1, в котором каждый из первого и второго зондирующих кадров содержит кадр, имеющий поля тестирования и данных или пакет нулевых данных (NDP), имеющий, по меньшей мере, одно поле тестирования, но не содержащий поле данных.

9. Устройство по п.1, в котором явная обратная связь содержит матрицы информации состояния канала (CSI), несжатые матрицы обратной связи формирования луча или сжатые матрицы обратной связи формирования луча.

10. Устройство по п.1, в котором первый и второй зондирующие кадры содержат модули данных протокола (PPDU) для протокола схождения физического уровня (PLCP) в соответствии со стандартом IEEE 802.11.

11. Способ поддержки формирования луча в сети беспроводной связи, содержащий этапы, на которых:

принимают запрос тестирования;

передают первый зондирующий кадр в ответ на запрос тестирования;

принимают запрос на явную обратную связь для формирования луча;

принимают второй зондирующий кадр;

генерируют явную обратную связь на основе второго зондирующего кадра; и

передают явную обратную связь в ответ на запрос на явную обратную связь.

12. Способ по п.11, дополнительно содержащий этап, на котором:

принимают управляемый кадр, переданный на основе либо явной обратной связи, либо неявной обратной связи, выведенной из первого зондирующего кадра.

13. Способ по п.11, дополнительно содержащий этапы, на которых:

принимают явную обратную связь, выведенную на основе первого зондирующего кадра;

выводят информацию управления на основе принятой явной обратной связи; и

передают управляемый кадр на основе информации управления.

14. Способ по п.11, дополнительно содержащий этапы, на которых:

принимают третий зондирующий кадр;

выводят информацию управления на основе третьего зондирующего кадра; и

передают управляемый кадр на основе информации управления.

15. Устройство для поддержки формирования луча в сети беспроводной связи, содержащее:

средство приема запроса тестирования;

средство передачи первого зондирующего кадра в ответ на запрос тестирования;

средство приема запроса на явную обратную связь для формирования луча;

средство приема второго зондирующего кадра;

средство генерирования явной обратной связи на основе второго зондирующего кадра;

средство передачи явной обратной связи в ответ на запрос на явную обратную связь.

16. Устройство по п.15, дополнительно содержащее:

средство приема управляемого кадра, переданного на основе либо явной обратной связи, либо неявной обратной связи, полученной из первого зондирующего кадра.

17. Устройство по п.15, дополнительно содержащее:

средство приема явной обратной связи, выведенной на основе первого зондирующего кадра;

средство вывода информации управления на основе принятой явной обратной связи; и

средство передачи управляемого кадра на основе информации управления.

18. Устройство по п.15, дополнительно содержащее:

средство приема третьего зондирующего кадра;

средство вывода информации управления на основе третьего зондирующего кадра; и

средство передачи управляемого кадра на основе информации управления.

19. Считываемый процессором носитель, включающий в себя инструкции, сохраненные в нем, содержащий:

первый набор инструкций для приема запроса тестирования;

второй набор инструкций для передачи первого зондирующего кадра в ответ на запрос тестирования;

третий набор инструкций для приема запроса на явную обратную связь для формирования луча;

четвертый набор инструкций для приема второго зондирующего кадра;

пятый набор инструкций для генерирования явной обратной связи на основе второго зондирующего кадра; и

шестой набор инструкций для передачи явной обратной связи в ответ на запрос на явную обратную связь.

20. Устройство для формирования луча с явной обратной связью, содержащее:

по меньшей мере, один процессор, выполненный с возможностью передавать первый кадр с запросом на явную обратную связь, передавать пакет нулевых данных (NDP), имеющий, по меньшей мере, одно поле тестирования, но не содержащий поле данных, и принимать второй кадр с явной обратной связью, выведенной на основе NDP; и

запоминающее устройство, соединенное с, по меньшей мере, одним процессором.

21. Устройство по п.20, в котором, по меньшей мере, один процессор выполнен с возможностью выводить информацию управления на основе явной обратной связи и передавать управляемый кадр на основе информации управления.

22. Устройство по п.20, в котором первый кадр содержит кадр Request to Send (запрос на передачу) (RTS) и в котором, по меньшей мере, один процессор выполнен с возможностью принимать кадр Clear to Send (готов к передаче) (CTS) и передавать NDP в течение времени короткого промежутка между кадрами (SIFS) кадра CTS.

23. Устройство по п.20, в котором, по меньшей мере, один процессор выполнен с возможностью передавать третий кадр с предоставлением обратного направления в течение времени короткого промежутка между кадрами (SIFS) NDP и принимать второй кадр после третьего кадра.

24. Устройство по п.23, в котором, по меньшей мере, один процессор выполнен с возможностью включать в первый кадр или в третий кадр уведомление о том, что далее следует NDP.

25. Способ формирования луча с явной обратной связью, содержащий этапы, на которых:

передают первый кадр с запросом на явную обратную связь;

передают пакет нулевых данных (NDP), имеющий, по меньшей мере, одно поле тестирования, но не имеющий поле данных; и

принимают второй кадр с явной обратной связью, выведенной на основе NDP.

26. Способ по п.25, дополнительно содержащий этапы, на которых:

выводят информацию управления на основе явной обратной связи; и передают управляемый кадр на основе информации управления.

27. Способ по п.25, дополнительно содержащий этап, на котором:

принимают кадр Clear to Send (готов к передаче) (CTS) в ответ на кадр Request to Send (запрос на передачу) (RTS) в первом кадре и в котором NDP передают в течение времени короткого промежутка между кадрами (SIFS) кадра CTS.

28. Способ по п.25, дополнительно содержащий этап, на котором:

передают третий кадр с разрешением на обратное направление в течение времени короткого промежутка между кадрами (SIFS) NDP и в котором второй кадр принимают после третьего кадра.

29. Способ по п.28, дополнительно содержащий этап, на котором:

включают в первый кадр или в третий кадр уведомление о том, что далее следует NDP.

30. Устройство для поддержки формирования луча в сети беспроводной связи, содержащее:

по меньшей мере, один процессор, выполненный с возможностью принимать пакет нулевых данных (NDP), имеющий, по меньшей мере, одно поле тестирования, но не содержащий поле данных, выводить информацию управления на основе NDP и передавать управляемый кадр на основе информации управления; и

запоминающее устройство, соединенное, по меньшей мере, с одним процессором.

31. Устройство по п.30, в котором, по меньшей мере, один процессор выполнен с возможностью передавать первый кадр с запросом тестирования и принимать NDP в ответ на запрос тестирования.

32. Устройство по п.31, в котором, по меньшей мере, один процессор выполнен с возможностью передавать предоставление обратного направления в первом кадре, принимать второй кадр после первого кадра и принимать NDP после второго кадра.

33. Устройство по п.32, в котором второй кадр включает в себя уведомление о том, что далее следует NDP.

34. Устройство по п.32, в котором второй кадр включает в себя обозначение того, что далее следует другой кадр и в котором, по меньшей мере, один процессор выполнен с возможностью:

принимать третий кадр после второго кадра, причем третий кадр включает в себя обозначение того, что далее не следует никакой другой кадр.

35. Устройство по п.30, в котором, по меньшей мере, один процессор выполнен с возможностью передавать кадр Request to Send (запрос на передачу) (RTS), принимать кадр Clear to Send (готов к передаче) (CTS) в ответ на кадр RTS и передавать первый кадр после кадра CTS.

36. Способ поддержки формирования луча в сети беспроводной связи, содержащий этапы, на которых:

принимают пакет нулевых данных (NDP), имеющий, по меньшей мере, одно поле тестирования, но не содержащий поле данных;

выводят информацию управления на основе NDP; и передают управляемый кадр на основе информации управления.

37. Способ по п.36, дополнительно содержащий этап, на котором:

передают первый кадр с запросом тестирования и в котором NDP принимают в ответ на запрос тестирования.

38. Способ по п.37, дополнительно содержащий этапы, на которых:

передают предоставление обратного направления в первом кадре; и

принимают второй кадр после первого кадра, причем NDP принимают после второго кадра.

39. Устройство для поддержки формирования луча в сети беспроводной связи, содержащее:

по меньшей мере, один процессор, выполненный с возможностью передавать первый кадр с запросом тестирования, передавать первый пакет нулевых данных (NDP), имеющий, по меньшей мере, одно поле тестирования, но не содержащий поле данных, и принимать второй NDP в ответ на запрос тестирования; и

запоминающее устройство, соединенное, по меньшей мере, с одним процессором.

40. Устройство по п.39, в котором, по меньшей мере, один процессор выполнен с возможностью принимать управляемый кадр на основе информации управления, выведенной из первого NDP.

41. Устройство по п.39, в котором, по меньшей мере, один процессор выполнен с возможностью выводить информацию управления на основе второго NDP и передавать управляемый кадр на основе второй информации управления.

42. Устройство по п.39, в котором первый кадр включает в себя объявление о том, что далее следует NDP.

43. Устройство по п.39, в котором, по меньшей мере, один процессор выполнен с возможностью передавать кадр Request to Send (запрос на передачу) (RTS), принимать кадр Clear to Send (готов к передаче) (CTS) в ответ на кадр RTS и передавать первый кадр после кадра CTS.

44. Способ осуществления формирования луча в сети беспроводной связи, содержащий этапы, на которых:

передают первый кадр с запросом тестирования;

передают первый пакет нулевых данных (NDP), имеющий, по меньшей мере, одно поле тестирования, но не содержащий поле данных; и принимают второй NDP в ответ на запрос тестирования.

45. Способ по п.44, дополнительно содержащий этап, на котором:

принимают управляемый кадр на основе информации управления, выведенной из первого NDP.

46. Способ по п.44, дополнительно содержащий этапы, на которых:

выводят информацию управления на основе второго NDP; и

передают управляемый кадр на основе второй информации управления.

47. Устройство для калибровки при формировании луча в сети беспроводной связи, содержащее:

по меньшей мере, один процессор, выполненный с возможностью передавать первый кадр с запросом на явную обратную связь для калибровки, передавать пакет нулевых данных (NDP), имеющий, по меньшей мере, одно поле тестирования, но не содержащий поле данных, принимать второй кадр с явной обратной связью, принимать зондирующий кадр, выводить оценку канала на основе зондирующего кадра и выполнять калибровку на основе оценки канала и явной обратной связи;

и запоминающее устройство, соединенное, по меньшей мере, с одним процессором.

48. Устройство по п.47, в котором зондирующий кадр содержит NDP.

49. Устройство по п.47, в котором зондирующий кадр содержит поля тестирования и данных.

50. Устройство по п.47, в котором первый кадр содержит запрос тестирования и уведомление о том, что далее следует NDP, причем зондирующий кадр передается в ответ на запрос тестирования.

51. Устройство по п.47, в котором, по меньшей мере, один процессор выполнен с возможностью передавать третий кадр с запросом тестирования после NDP, причем зондирующий кадр передается в ответ на запрос тестирования.

52. Способ выполнения калибровки при формировании луча в сети беспроводной связи, содержащий этапы, на которых:

передают первый кадр с запросом на явную обратную связь для калибровки;

передают пакет нулевых данных (NDP), имеющий, по меньшей мере, одно поле тестирования, но не содержащий поле данных;

принимают второй кадр с явной обратной связью;

принимают зондирующий кадр;

выводят оценку канала на основе зондирующего кадра; и выполняют калибровку на основе оценки канала и явной обратной связи.

53. Способ по п.52, в котором первый кадр включает в себя запрос тестирования и уведомление о том, что далее следует NDP, при этом зондирующий кадр передают в ответ на запрос тестирования.

54. Способ по п.52, дополнительно содержащий этап, на котором:

передают третий кадр с запросом тестирования после NDP, при этом зондирующий кадр передают в ответ на запрос тестирования.

55. Устройство для передачи обратной связи, содержащее:

по меньшей мере, один процессор, выполненный с возможностью принимать запрос на обратную связь с информацией состояния канала (CSI) для калибровки, принимать зондирующий кадр для генерирования обратной связи CSI на основе зондирующего кадра и передавать обратную связь CSI без группировки поднесущих и с полной точностью; и

запоминающее устройство, соединенное, по меньшей мере, с одним процессором.

56. Устройство по п.55, в котором, по меньшей мере, один процессор выполнен с возможностью передавать обратную связь CSI в кадре администрирования, имеющем поле группировки и поле размера коэффициента, устанавливать в поле группировки 0 для обозначения отсутствия группировки поднесущих и устанавливать в поле размера коэффициента 3 для обозначения 8 битов для полной точности обратной связи CSI.

57. Устройство по п.55, в котором обратная связь CSI содержит матрицу CSI для каждой из множества поднесущих, пригодных для передачи.

58. Способ передачи обратной связи, содержащий этапы, на которых:

принимают запрос на обратную связь для получения информации о состоянии канала (CSI) для калибровки;

принимают зондирующий кадр;

генерируют обратную связь CSI на основе зондирующего кадра; и

передают обратную связь CSI без группировки поднесущих и с полной точностью.

59. Способ по п.58, в котором передача обратной связи CSI содержит этапы, на которых:

передают обратную связь CSI в кадре администрирования, имеющем поле группировки и поле размера коэффициента, устанавливают в поле группировки 0 для обозначения отсутствия группировки поднесущих и устанавливают в поле размера коэффициента 3 для обозначения 8 битов для полной точности обратной связи CSI.

Описание изобретения к патенту

По настоящей заявке испрашивается приоритет в соответствии с предварительной заявкой США № 60/816,988 под названием «Способ и система обеспечения обратной связи для формирования луча в системах беспроводной связи» ("METHOD AND SYSTEM FOR PROVIDING BEAMFORMING FEEDBACK IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEMS"), поданной 27 июня 2006 года, переуступленной правопреемнику настоящей заявки и включенной в настоящий документ посредством ссылки.

Уровень техники

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее раскрытие, в общем, относится к области связи и, более конкретно, к технологиям передачи информации обратной связи для формирования луча в системах беспроводной связи.

Описание предшествующего уровня техники

В системе беспроводной связи в передатчике может использоваться множество (T) передающих антенн для передачи данных в приемник, оборудованный множеством (R) приемных антенн. Множество передающих и приемных антенн формируют канал с множеством входов и множеством выходов (MIMO), который можно использовать для повышения пропускной способности и/или улучшения надежности. Например, передатчик может передавать вплоть до T потоков данных одновременно через T передающих антенн для улучшения пропускной способности. В качестве альтернативы передатчик может передавать одиночный поток данных через все T передающих антенн для улучшения приема приемником.

Хорошие характеристики (например, хорошая пропускная способность) могут быть получены при передаче одного или больше потоков данных с формированием луча. Для формирования луча, передатчик может получать оценку канала для канала MIMO, выводить матрицы управления на основе оценки канала и выполнять пространственную обработку передачи с помощью матриц управления. Передатчик может получать оценку канала несколькими способами в зависимости от схемы дуплексирования, используемой системой, и возможностей передатчика и приемника. Желательно поддерживать формирование луча с насколько это возможно малой сложностью как для передатчика, так и для приемника.

Сущность изобретения

Здесь описаны технологии поддержки формирования луча для станций в сетях беспроводной связи. В одном аспекте станция может поддерживать формирование луча с неявной обратной связью или явной обратной связью, обладая возможностью передавать и принимать кадры зондирования, отвечать на запрос тестирования путем передачи кадра зондирования и отвечать на запрос явной обратной связи. Неявная обратная связь и явная обратная связь представляют собой два способа получения информации о канале MIMO и описаны ниже. Станция должна обладать способностью выполнять неявное или явное формирование луча с другой станцией, обладающей такими же возможностями.

В другом аспекте станция может осуществлять формирование луча, используя явную обратную связь и зондирование с нулевым пакетом данных (NDP). Станция может передавать первый кадр с запросом на явную обратную связь и может также передавать NDP, имеющий, по меньшей мере, одно поле тестирования, но не имеющий поле данных. Станция может принимать второй кадр с явной обратной связью, которая может быть выведена на основе NDP. Станция может выводить информацию управления (например, матрицы управления) на основе явной обратной связи и может затем передавать управляемый кадр с формированием луча на основе информации управления.

В еще одном другом аспекте станция может выполнять формирование луча с неявной обратной связью и зондирование NDP. Станция может передавать первый кадр с запросом тестирования и может принимать NDP в ответ. Станция может выводить информацию управления на основе NDP и может затем передавать управляемый кадр с формированием луча на основе информации управления.

В еще одном другом аспекте станция может выполнять двунаправленное формирование луча с неявной обратной связью и NDP зондированием. Станция может передавать первый кадр с запросом тестирования и может также передавать первый NDP либо до, либо после первого кадра. Станция может принимать первый управляемый кадр с формированием луча на основе первой информации управления, которая может быть выведена из первого NDP. Станция может также принимать второй NDP в ответ на запрос тестирования и может выводить вторую информацию управления на основе второго NDP. Станция может затем передавать второй управляемый кадр с формированием луча на основе второй информации управления.

Станция может также выполнять формирование луча с зондированием MPDU, в котором используют кадры, имеющие как поля тестирования, так и поля данных. Такой кадр может переносить модуль данных (MPDU) в соответствии с протоколом управления доступом к среде передачи (MAC). Различные аспекты и свойства раскрытия более подробно описаны ниже.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 показана сеть беспроводной связи.

На фиг.2A, 2B и 3C показаны три формата PPDU в соответствии с IEEE 802.11n.

На фиг.3 показан формат кадра MAC в соответствии с IEEE 802.11n.

На фиг.4 показано однонаправленное явное формирование луча с зондированием NDP.

На фиг.5 показано неявное однонаправленное формирование луча с зондированием NDP.

На фиг.6 показано неявное двунаправленное формирование луча с зондированием NDP.

На фиг.7 показано однонаправленное явное формирование луча с зондированием MPDU.

На фиг.8 показано неявное однонаправленное формирование луча с зондированием MPDU.

На фиг.9 показано неявное двунаправленное формирование луча с зондированием MPDU.

На фиг.10 показана калибровка с зондированием NDP.

На фиг.11 показана калибровка с зондированием MPDU.

На фиг.12 показана калибровка с одновременным зондированием NDP и MPDU.

На фиг.13 показан кадр управления для передачи информации о состоянии канала (CSI, ИСК) по каналу обратной связи.

На фиг.14 и 15 показано формирование луча станцией.

На фиг.16 и 17 показано явное формирование луча с зондированием NDP.

На фиг.18 и 19 показано неявное формирование луча с зондированием NDP.

На фиг.20 и 21 показано двунаправленное неявное формирование луча с зондированием NDP.

На фиг.22 и 23 показана калибровка с зондированием NDP.

На фиг.24 и 25 показана передача обратной связи с CSI для калибровки.

На фиг.26 показана блок-схема двух станций.

Подробное описание изобретения

Технологии, описанные здесь, можно использовать в различных сетях и системах беспроводной связи, таких как беспроводные локальные вычислительные сети (LAN), беспроводные городские сети мегаполиса (WMAN), беспроводные региональные вычислительные сети (WWAN) и т.д. Термины "сети" и "системы" часто используют взаимозаменяемо.

Во WLAN может быть воплощена любая из радиотехнологий из семейства стандартов IEEE 802.11, Hiperlan и т.д. В WMAN может быть воплощен стандарт IEEE 802.16 и т.д. WWAN может представлять собой сотовую сеть, такую как сеть множественного доступа с кодовым разделением каналов (CDMA), сеть множественного доступа с временным разделением каналов (TDMA), сеть множественного доступа с частотным разделением (FDMA), сеть ортогонального FDMA (OFDMA), сеть FDMA с одной несущей (SC-FDMA) и т.д. Для ясности определенные аспекты технологий описаны ниже для WLAN, в которой воплощен стандарт IEEE 802.11n.

В стандарте IEEE 802.11n используется мультиплексирование с ортогональным частотным разделением сигналов (OFDM), которое представляет собой технологию модуляции, которая разделяет полосы пропускания системы на множество (K) ортогональных поднесущих. Для работы в пределах 20 МГц в соответствии с IEEE 802.11n определено общее количество поднесущих K = 64 с использованием OFDM, и им назначены индексы от -32 до +31. Общее количество 64 поднесущих включает в себя 52 поднесущие данных с индексами ±{1 , 6, 8 , 20, 22 , 28} и четыре пилотных поднесущих с индексами ±{7, 21}. Поднесущую DC (постоянного тока) с индексом 0 из остальных поднесущих не используют. Для работы в полосе 40 МГц в соответствии с IEEE 802.11n определено суммарное количество поднесущих K = 128 с индексами от -64 до +63, и они включают в себя 108 поднесущих данных с индексами ±{2, 10, 12, 24, 26 , 52, 54 , 58} и шесть пилотных поднесущих с индексами ±{11, 25, 54}. IEEE 802.11n также поддерживает передачу MIMO через множество передающих антенн в множество приемных антенн. IEEE 802.11n описан в IEEE P802.11n /D1.0 под названием "Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) specifications: Enhancements for Higher Throughput" от марта 2006 года и в IEEE P802.11n /D2.00 под названием "Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) specifications: Amendment: Enhancements for Higher Throughput" от февраля 2007 года.

На фиг.1 показана беспроводная сеть 100 с точкой 110 доступа и множеством станций 120. В общем случае беспроводная сеть может включать в себя любое количество точек доступа и любое количество станций. Станция представляет собой устройство, которое связывается с другой станцией через беспроводную среду/канал. Станцию также можно называть терминалом, мобильной станцией, оборудованием пользователя, модулем абонента и т.д., и она может содержать некоторые или все их функции. Станция может представлять собой сотовый телефон, переносное устройство, беспроводное устройство, карманный персональный компьютер (PDA), переносной компьютер, беспроводный модем, беспроводный телефон и т.д. Точка доступа представляет собой станцию, которая обеспечивает доступ к услугам, распределяемым через беспроводную среду, для станций, ассоциированных с этой точкой доступа. Точку доступа также можно называть базовой станцией, базовой передающей станцией (BTS), узлом B и т.д., и она может содержать некоторые или все их функции. Станции 120 могут связываться с точкой 110 доступа и/или друг с другом, используя передачу данных между одноранговыми узлами сети. Точка 110 доступа может быть соединена с сетью 130 данных и может связываться с другими устройствами через сеть данных. Сеть 130 данных может представлять собой Интернет, интранет и/или любую другую кабельную или беспроводную сеть.

Технологии, описанные здесь, можно использовать для MIMO передачи по нисходящему каналу передачи, восходящему каналу передачи и между одноранговыми узлами сети. Для нисходящей передачи данных точка 110 доступа может представлять собой передатчик и станция 120 может представлять собой приемники. Для восходящей передачи данных станции 120 могут представлять собой передатчики и точка 110 доступа может представлять собой приемник. При передаче между одноранговыми узлами сети одна из станций 120 может представлять собой передатчик и другая станция 120 может представлять собой приемник.

Канал MIMO, сформированный множеством (T) передающих антенн в передатчике и множеством (R) приемных антенн в приемнике, может быть охарактеризован матрицей H _k, состоящей из R × T каналов, для каждой поднесущей k или каждой группы поднесущих, представляющей интерес. Матрица H_k каналов может быть диагонализирована в результате выполнения разложения по собственному значению матрицы корреляции для H_k следующим образом.

где R_k представляет собой матрицу корреляции T × T для H_k,

V_k представляет собой унитарную матрицу T × T, столбцы которой представляют собой собственные векторы R_k,

_k представляет собой диагональную матрицу T × T собственных значений R_k, и

"Н" обозначает результат сопряженного транспонирования.

Унитарная матрица V_k характеризуется свойством V^H _k V_k = I, где I представляет собой матрицу тождественности. Столбцы унитарной матрицы ортогональны друг другу, и каждый столбец имеет единичную мощность. V_k также называется матрицей формирования луча. Диагональная матрица _k содержит возможные ненулевые значения вдоль диагонали и нули во всех других местах. Диагональные элементы _k представляют собой собственные значения, представляющие коэффициенты усиления мощности собственных мод R_k.

Передатчик (или формирователь луча) может выполнять пространственную обработку передачи для формирования луча для приемника (или получателя формируемого луча) следующим образом:

Ур. (2)

где x_k представляет собой вектор, содержащий вплоть до T символов данных, предназначенный для передачи поднесущей k,

Q_k представляет собой матрицу управления для поднесущей k, которая может быть выведена на основе V_k, и

z_k представляет собой вектор с T выходными символами для T передающих антенн для поднесущей k.

В ходе формирования луча в соответствии с уравнением (2) управляют или формуют лучи, передаваемые из передатчика в приемник. Для эффективного формирования луча передатчик должен иметь точную оценку отклика канала MIMO из передатчика в приемник. Эту информацию канала MIMO можно использовать для вывода соответствующих матриц управления для пространственной обработки передачи, для направления лучей из передатчика к приемнику.

Формирование луча может осуществляться различными способами и может поддерживаться различными модулями данных протокола (PDU). Для ясности ниже описано формирование луча c использованием PDU, определенное в IEEE 802.11n.

В IEEE 802.11n протокол MAC обрабатывает данные как MAC PDU (MPDU). Затем протокол сходимости физического уровня (PLCP) обрабатывает MPDU для генерирования PLCP PDU (PPDU). PPDU также может называться пакетом, кадром и т.д. Физический уровень (PHY) затем обрабатывает и передает каждый PPDU через беспроводную среду. В IEEE 802.11n можно использовать PPDU с высокой пропускной способностью (HT-PPDU) для передачи MIMO из множества передающих антенн в множество приемных антенн.

На фиг.2A показана структура HT-PPDU 210 со смешанным форматом HT в IEEE 802.11n. HT-PPDU 210 включает в себя преамбулу смешанного режима, после чего следует поле данных. Преамбула смешанного режима включает в себя (i) преамбулу наследования, состоящую из короткого тестового поля наследования (L-STF) и длинного поля тестирования наследования (L-LTF), (ii) поле сигнала наследования (L-SIG), (iii), поле сигнала HT (HT-SIG) и (iv) НТ-преамбулу, состоящую из короткого поля тестирования HT, (HT-STF) и одного или больше длинных полей тестирования HT (HT-LTF). Количество HT-LTF равно или больше количеству потоков данных, передаваемых одновременно. Длинные и короткие поля тестирования могут переносить известные символы тестирования, которые можно использовать для детектирования кадра, получения времени, оценки частоты и коррекции, автоматической регулировки усиления (AGC), оценки канала и т.д. Поля L-SIG и HT-SIG могут переносить информацию сигналов для HT-PPDU. Например, поле HT-SIG переносит (i) поле Length (Длина), которое обозначает длину поля данных и (ii) поле Not Sounding (Отсутствие зондирования), которое обозначает, является или нет HT-PPDU зондирующим PPDU. Зондирующий PPDU представляет собой PPDU, переносящий известные символы тестирования, которые можно использовать для оценки канала. Поле данных переносит полезную нагрузку HT-PPDU, которая может представлять собой один или больше MPDU и может иметь переменную длину, обозначенную полем Length.

На фиг.2B показана структура HT-PPDU 220 с форматом HT (ВП) на новой основе (greenfield) в соответствии с IEEE 802.11n. HT-PPDU 220 включает в себя преамбулу формата на новой основе, после которой следует поле данных. Преамбула формата на новой основе включает в себя короткое поле тестирования формата на новой основе HT (HT-GF-STF), длинное поле тестирования HT (HT-LTF1, ВП-ДТП1), поле HT-SIG и одно или больше полей HT-LTF.

HT-PPDU 210 и 220 можно использовать как зондирующие PPDU путем установки 0 в поле отсутствия зондирования (Not Sounding) и включения достаточного количества HT-LTF. Зондирующий PPDU, который переносит данные, называется зондирующим MPDU.

На фиг.2C показана структура пакета 230 нулевых данных (NDP) с преамбулой формата на новой основе в соответствии с IEEE 802.11n. NDP 230 представляет собой зондирующий PPDU, который не переносит данные и который также может называться кадром нулевой длины (ZLF) и т.д. NDP 230 может быть сформирован путем установки 0 в поле Length, установки 0 в поле Not Sounding, включения достаточного количества HT-LTF и исключения поля данных Data.

HT-PPDU 210, 220 и 230 представляют собой некоторые форматы PPDU, поддерживаемые IEEE 802.11n. Форматы PPDU, поддерживаемые IEEE 802.11n, описаны в указанных выше документах IEEE 802.11n.

На фиг.3 показана структура кадра 300 MAC в соответствии с IEEE 802.11n. Кадр 300 MAC включает в себя различные поля, такие как поле HT Control (управление НТ), поле Frame Body (тело кадра) и поле последовательности проверки кадра (FCS). Поле Frame Body переносит данные для кадра MAC. Поле FCS переносит значение FCS, которое генерируют на основе содержания других полей кадра MAC и используют для детектирования ошибок кадра MAC. Поле HT Control включает в себя различные поля, такие как поле Link Adaptation Control (управление адаптацией соединения), поле CSI/Steering (CSI/управление), поле NDP Announcement (ТВЗ уведомление) и поле предоставления обратного направления (RDG)/More PPDU. Поле Link Adaptation Control включает в себя поле запроса тестирования (TRQ) и запрос MCS или поле Antenna Selection Indication (индикации выбора антенны) (MAI). Поле MAI включает в себя поле запроса (MRQ) схемы (MCS) кодирования модуляции. В Таблице 1 представлены различные поля MAC, показанные на фиг.3, и представлено описание для каждого поля MAC. Форматы кадра и полей MAC и различных типов явной обратной связи, обозначенные полем CSI/Steering, описаны в указанных выше документах IEEE 802.11n.

Таблица 1
Поле MAC	Описание
TRQ	0 = передатчик ответчика не получил запрос передать зондирующий PPDU, 1 = передатчик ответчика получил запрос передать зондирующий PPDU.
MRQ	0 = не запрошена обратная связь MCS, 1 = запрошена обратная связь MCS.
CSI/Steering	0 = обратная связь не требуется, 1 = запрос на обратную связь CSI, 2 = запрос на несжатую матрицу обратной связи формирования луча, 3 = запрос на сжатую матрицу обратной связи формирования луча.
NDP Announcement	0 = далее не следует NDP, 1 = далее следует NDP.
RDG/More PPDU	0 = PPDU, переносящий кадр MAC, представляет собой последнюю передачу, 1 = после PPDU, переносящего кадр MAC, следует другой PPDU, 0 = не передано предоставление обратного направления, 1 = присутствует предоставление обратного направления.

В Таблице 2 представлено два типа зондирования и в ней представлено короткое описание каждого типа зондирования. NDP не переносит кадр MAC и, таким образом, не содержит поле HT Control. Следовательно, могут существовать определенные ограничения по использованию NDP, а также по способу возможной передачи NDP.

Таблица 2
Тип зондирования	Описание
Зондирование MPDU	Использование данных, переносящих зондирующий PPDU и поле HT Control.
Зондирование NDP	Использование зондирующего PPDU, который не переносит данные и не содержит поле HT Control.

В Таблице 3 представлены два типа схем/обратной связи для формирования луча, поддерживаемых IEEE 802.11n, и предоставлено короткое описание каждого типа обратной связи.

Таблица 3
Тип обратной связи	Описание
Неявная обратная связь	Получатель формирования луча передает зондирующий PPDU. Формирователь луча выводит оценку канала MIMO из зондирующего PPDU и рассчитывает матрицы управления на основе оценки канала MIMO.
Явная обратная связь	Формирователь луча передает зондирующий PPDU. Получатель формирования луча выводит оценку канала MIMO из зондирующего PPDU и передает сигнал обратной связи в формирователь луча. Формирователь луча рассчитывает матрицы управления на основе обратной связи.

Неявную обратную связь можно использовать в сетях дуплексирования с временным разделением (TDD), в которых передачу между станциями осуществляют по одному частотному каналу с временным разделением. В этом случае отклик канала для одного соединения, как можно предположить, представляет собой взаимный отклик канала для другого соединения. Явную обратную связь можно использовать как для сетей TDD, так и для сетей дуплексирования с частотным разделением (FDD).

Формирование луча можно использовать, если передающая станция и приемная станция обе поддерживают одинаковый тип обратной связи, который может представлять собой неявную обратную связью или явную обратную связь. Если одна станция поддерживает только неявную обратную связь и другая станция поддерживает только явную обратную связь, то формирование луча может быть недоступным для этих станций из-за проблем взаимодействия между двумя типами обратной связи. Два типа обратной связи являются несовместимыми по нескольким причинам. Во-первых, станция, которая поддерживает только неявную обратную связь, может не быть способной передавать соответствующие сигналы обратной связи для станции, которая поддерживает только явную обратную связь. Во-вторых, может не быть доступен механизм стимуляции станции, которая поддерживает только явную обратную связь, передать зондирующий PPDU. Кроме того, два типа зондирования могут быть несовместимыми.

В одном аспекте станция может быть разработана со следующими возможностями для поддержания как неявной обратной связи, так и явной обратной связи для формирования луча:

1) передача и прием зондирующего PPDU,

2) отклик на запрос тестирования (TRQ) путем передачи зондирующего PPDU и

3) отклик на запрос на явную обратную связь.

Благодаря поддержке этого набора возможностей, представленных выше, станция может быть способна выполнять неявное или явное формирование луча с другой станцией, поддерживающей тот же набор возможностей.

В одной схеме станция может поддерживать только зондирование NDP или только зондирование MPDU или как зондирование NDP, так и зондирование MPDU. Станция может уведомлять о своей возможности зондирования с помощью поля Capability (Возможность) формирования луча передачи (TxBF), которое включено в определенные кадры, такие как кадр маяка, кадр запроса ассоциации, ответа ассоциации, кадр запроса зондирования и кадр ответа зондирования. В другой схеме формирователь луча может поддерживать передачу зондирования NDP и прием смещенного зондирования, и получатель формирования луча может поддерживать прием зондирования NDP и передачу смещенного зондирования. В IEEE 802.11n ссылка на множество размерностей распространена на множество символов тестирования с использованием определенной ортонормированной матрицы. При использовании смещенного зондирования такое распространение выполняется отдельно для символов тестирования, ассоциированных с размерностями данных, и символов тестирования, ассоциированных с дополнительными пространственными размерностями (расширение пространственных потоков в 802.11n). Таким образом, зондирование для потоков пространственного расширения может быть разделено по времени от зондирования для размерностей данных. Зондирование со смещением можно использовать, когда количество размерностей для зондирования превышает количество размерностей данных или пространственно-временных потоков (N_STS ). Зондирование со смещением может быть доступно только для зондирования MPDU и может использоваться для зондирования дополнительных размерностей при зондировании MPDU. Получатель формируемого луча может отвечать на запрос обратной связи CSI, переданный с NDP формирователем луча. Формирователь луча может отвечать на запрос зондирования получателя формирования луча.

Формирование луча может быть выполнено с неявной обратной связью или с явной обратной связью, которые могут поддерживаться с помощью зондирования NDP и/или зондирования MPDU. Формирование луча также может осуществляться для однонаправленной передачи из одной станции в другую станцию или для двунаправленной передачи между двумя станциями. Может осуществляться обмен между различными последовательностями кадров для различных сценариев формирования луча. Для ясности ниже описаны примеры обмена кадрами для некоторых сценариев формирования луча.

На фиг.4 показан пример обмена кадрами для однонаправленного явного формирования луча с зондированием NDP. Станция A может передать неуправляемый кадр 410 с запросом обратной связи для одного из типов обратной связи, представленных в Таблице 1. Неуправляемый кадр представляет собой кадр, переданный без формирования луча, и управляемый кадр представляет собой кадр, переданный с формированием луча. Кадр 410 может представлять собой кадр запроса на передачу (RTS), содержащий запрашиваемую длительность для времени, требуемого для передачи ожидающих передачи данных и соответствующих сигналов. Поле NDP Announcement кадра 410 может быть установлено на 1 для обозначения того, что далее следует NDP. Станция B может принимать кадр 410 RTS, может удовлетворять этот запрос и передавать неуправляемый кадр 412 Clear to Send (Готов к передаче) (CTS), который может переносить любые данные, которые станция B может иметь для станции A. Кадры RTS и CTS представляют собой кадры управления, обмен которыми может осуществляться для резервирования беспроводной среды и для исключения взаимных помех от неявных станций. Кадры RTS и CTS также могут быть исключены.

Станция A может передавать NDP 414 и неуправляемый кадр 416, который может представлять кадр данных или некоторый другой кадр. NDP 414 может быть передан в течение короткого промежутка времени между кадрами (SIFS) в конце кадра 412. Поле RDG кадра 416 может быть установлено на 1 для обозначения предоставления обратного направления, которое может передавать управление беспроводной среды передачи в станцию B. Станция B может оценивать ответ канала MIMO на основе NDP 414 и генерировать явную обратную связь типа, запрашиваемого станцией A. Станция B может затем передавать неуправляемый кадр 418 с явной обратной связью. Станция A может принимать явную обратную связь, может выводить матрицы управления на основе обратной связи и передать управляемый кадр 420 данных, используя матрицы управления для формирования луча.

Однонаправленное явное формирование луча с зондированием NDP также может осуществляться другими способами. Например, кадры RTS и CTS могут быть опущены или заменены кадрами других типов. NDP 414 может быть передан в пределах времени SIFS после кадра 416, в поле NDP Announcement которого может быть установлена 1 для обозначения того, что далее следует NDP.

На фиг.5 показан пример обмена кадрами для однонаправленного неявного формирования луча с зондированием NDP. Станция A может передать неуправляемый кадр 510 RTS, и станция B может возвращать неуправляемый кадр 512 CTS. Станция A может затем передавать неуправляемый кадр 514, в поле TRQ которого может быть установлена 1 для обозначения запроса тестирования и в поле RDG которого может быть установлена 1 для обозначения предоставления обратного направления. Станция B может затем передавать неуправляемый кадр 516, NDP 518 и неуправляемый кадр 520 на основе предоставления обратного направления в кадре 514. В поле NDP Announcement кадра 516 может быть установлена 1 для обозначения того, что далее следует NDP, и в поле More PPDU может быть установлена 1 для обозначения того, что далее следует другой кадр. NDP 518 может быть передан в пределах времени SIFS после кадра 516. В поле More PPDU кадра 520 может быть установлен 0 для обозначения того, что больше не следует никакого кадра. Станция A может оценивать ответ канала MIMO на основе NDP 518, выводить матрицы управления на основе оценки канала MIMO и передать управляемый кадр 522 данных, используя матрицы управления для формирования луча.

Однонаправленное неявное формирование луча с зондированием NDP также может осуществляться другими способами. Например, кадры RTS и CTS могут быть исключены или заменены кадрами других типов. В поле NDP Announcement кадра 516 может быть установлена 1, и кадр 518 может быть опущен.

На фиг.6 показан пример обмена кадрами для двунаправленного неявного формирования луча с зондированием NDP. Станция A может передать неуправляемый кадр 610 RTS, и станция B может возвращать неуправляемый кадр 612 СTS. Станция A может затем передавать неуправляемый кадр 614, NDP 616 и неуправляемый кадр 618. В поле MRQ кадра 614 может быть установлена 1 для запроса MCS. В поле TRQ кадра 618 может быть установлена 1 для обозначения запроса тестирования, и в поле RDG может быть установлена 1 для обозначения предоставления обратного направления. Станция B может оценивать отклик канала MIMO на основе NDP 616 и может выводить матрицу управления на основе оценки канала MIMO. Станция B может затем передавать управляемый кадр 620, NDP 622 и управляемый кадр 624, используя матрицы управления для формирования луча. Кадр 620 может отвечать на RDG, и в его поле More PPDU может быть установлена 1 для обозначения того, что другой кадр будет следовать после этого. В поле TRQ кадра 624 может быть установлена 1 для запроса тестирования, и в его поле More PPDU быть установлен 0 для обозначения того, что другие кадры не следуют после этого. Кадр 620 и/или 624 может переносить любые данные, которые станция B может передавать в станцию A.

Станция A может оценивать ответ канала MIMO на основе NDP 622 и может выводить матрицы управления на основе оценки канала MIMO. Станция A может затем передавать управляемый кадр 626, NDP 628 в ответ на TRQ в кадре 624 и управляемый кадр 630. В поле TRQ кадра 630 может быть установлена 1 для обозначения запроса тестирования, и в его поле RDG может быть установлена 1 для обозначения предоставления обратного направления. Каждая станция может передавать дополнительные кадры с формированием луча аналогичным образом.

Двунаправленное неявное формирование луча с зондированием NDP также может осуществляться другими способами. Например, кадры RTS и CTS могут быть исключены или заменены кадрами других типов. В поле NDP Announcement каждого из кадров 614, 620 и/или 626 может быть установлена 1, и кадры 618, 624 и/или 630 могут быть исключены.

Двунаправленное явное формирование луча с зондированием NDP может осуществляться на основе комбинации фиг.4 и 6. Обе станции A и B могут передать NDP, как показано на фиг.6. Каждая станция может выводить явную обратную связь на основе NDP, принятого из другой станции, и может передавать явную обратную связь в другую станцию. Каждая станция может выводить матрицы управления на основе явной обратной связи, принятой из другой станции, и может передавать управляемые кадры с матрицами управления.

На фиг.7 показан пример обмена кадрами для однонаправленного явного формирования луча с зондированием MPDU. Станция A может передать неуправляемый кадр 710 RTS в зондирующем PPDU. Кадр 710 может включать в себя запрос на обратную связь для одного из типов обратной связи, представленных в Таблице 1. Станция B может оценивать ответ канала MIMO на основе зондирующего PPDU и может генерировать явную обратную связь такого типа, который запрашивает станция A. Станция B может затем передать неуправляемый кадр 712 CTS, который может нести информацию явной обратной связи. Станция A может выводить матрицы управления на основе явной обратной связи, принятой из станции B, и может передать управляемый кадр 714 данных, используя матрицы управления для формирования луча. Кадр 714 может быть передан в зондирующем PPDU и может включать в себя запрос на обратную связь для обновленной обратной связи. Станция B может оценивать ответ канала MIMO на основе зондирующего PPDU и может генерировать явную обратную связь такого типа, который запрашивает станция A. Станция B затем может передать неуправляемый кадр 716, который переносит явную обратную связь и подтверждение блока (BA, ПБ) для данных, переданных в кадре 714.

На фиг.8 показан пример обмена кадрами для однонаправленного неявного формирования луча с зондированием MPDU. Станция A может передавать неуправляемый кадр 810 RTS, в поле TRQ которого может быть установлена 1 для обозначения запроса тестирования. Станция B может затем передавать неуправляемый кадр 812 CTS в зондирующем PPDU. Кадр 812 может переносить любые данные, которые может иметь станция B, предназначенные для передачи в станцию A. Станция A может выводить матрицы управления на основе зондирующего PPDU, принятого из станции B, и может передать управляемый кадр 814 данных, используя матрицу управления для формирования луча. В поле TRQ кадра 814 может быть установлена 1 для обозначения запроса тестирования. Станция B может затем передавать неуправляемый кадр 816 в зондирующем PPDU. Кадр 816 может переносить блок Ack для данных, переданных в кадре 814.

На фиг.9 показан пример обмена кадрами для двунаправленного неявного формирования луча с зондированием MPDU. Станция A может передавать неуправляемый кадр 910 RTS в зондирующем PPDU. В поле TRQ кадра 910 может быть установлена 1 для обозначения запроса тестирования. Станция B может выполнять оценку ответа канала MIMO на основе зондирующего PPDU из станции B и может выводить матрицы управления на основе оценки канала MIMO. Станция B может затем передать управляемый кадр 912 CTS в зондирующем PPDU. В поле TRQ кадра 912 может быть установлена 1 для обозначения запроса тестирования, и кадр может переносить любые данные, которые могут иметься в станции B для передачи в станцию A. Станция A может выводить матрицы управления на основе зондирующего PPDU, принятого из станции B, и может передать управляемый кадр 914 данных с использованием матриц управления для формирования луча. Кадр 914 может переносить блок Ack для любых данных, переданных в кадре 912, и в его поле TRQ может быть установлена 1 для обозначения запроса тестирования. Станция B может выводить матрицы управления на основе зондирующего PPDU, принятого из станции A, и может передать управляемый кадр 918 данных в зондирующем PPDU. Кадр 918 может переносить блок Ack для данных, переданных в кадре 914, запрос тестирования и данные.

Формирование луча с зондированием MPDU, показанное на фиг.7, 8 и 9, также может осуществляться другими способами. Например, кадры RTS и CTS могут быть заменены кадрами других типов.

Двунаправленное явное формирование луча с зондированием MPDU может осуществляться на основе комбинации фиг.7 и 9. Обе станции A и B могут передавать зондирующий PPDU, как показано на фиг.9. Каждая станция может выводить явную обратную связь на основе зондирующего PPDU, принятого из другой станции, и может передавать явную обратную связь в другую станцию. Каждая станция может выводить матрицы управления на основе явной обратной связи, принятой из другой станции, и может передать управляемые кадры с матрицами управления.

Формирование луча с неявной обратной связью предусматривает взаимный канал MIMO между станциями A и B. Это позволяет станции A (i) оценивать отклик канала MIMO на соединение из станции B в станцию А на основе зондирующего PPDU, принятого из станции B и (ii) использовать эту оценку канала MIMO как оценку отклика канала MIMO для другого соединения из станции A в станцию B. Однако если отклики цепочек передач будут отличаться от откликов цепочек приема в станции A или в станции B, тогда различия будут влиять на возможность взаимного использования канала MIMO.

Станции A и B могут выполнять калибровку для определения различия между их цепочками передачи и приема и для вывода векторов коррекции, которые можно применять для учета различий для восстановления взаимности. Калибровка не требуется для формирования луча, но если ее выполняют, она может улучшить характеристику формирования луча. Станции A и B могут выполнять калибровку при ассоциировании и/или в другие моменты времени.

На фиг.10 показан пример обмена кадрами для калибровки при явной обратной связи CSI и с зондированием NDP. Станция A может передавать неуправляемый кадр 1010 RTS, и станция B может возвращать неуправляемый кадр 1012 CTS. Станция A может затем передавать неуправляемый кадр 1014, NDP 1016 и неуправляемый кадр 1018. В поле CSI/Steering кадра 1014 может быть установлена 1 для запроса обратной связи CSI, и это может обозначать, что обратная связь CSI полной точности должна быть передана обратно. В поле TRQ кадра 1018 может быть установлена 1 для запроса тестирования, и в поле RDG может быть установлена 1 для обозначения предоставления обратного направления.

Станция B может оценивать отклик канала MIMO на основе NDP 1016 и может генерировать обратную связь CSI, как описано в упомянутых выше документах IEEE 802.11n. Станция B может затем передавать неуправляемый кадр 1020, NDP 1022 и неуправляемый кадр 1024. Кадр 1020 может переносить обратную связь CSI, и в его поле More PPDU может быть установлена 1 для обозначения того, что другой кадр будет следовать дальше. Кадр 1024 также может осуществлять обратную связь CSI, и в его поле More PPDU может быть установлен 0 для обозначения того, что другие кадры не следуют после него.

Станция A может оценивать отклик канала MIMO на основе NDP 1022 из станции B. Станция A затем может рассчитывать векторы коррекции взаимности на основе оценки канала MIMO, определенной станцией A, и обратной связи CSI, принятой станцией B. Станция A может применять векторы коррекции взаимности при будущей передаче станции B.

На фиг.11 показан пример обмена кадрами для калибровки с явной обратной связью CSI и зондированием MPDU. Станция A может передавать неуправляемый кадр 1110 RTS в зондирующем PPDU. В поле CSI/Steering кадра 1110 может быть установлена 1 для запроса обратной связи CSI, и в его поле TRQ может быть установлена 1 для обозначения запроса тестирования. Станция B может оценивать отклик канала MIMO на основе зондирующего PPDU, принятого из станции A, и может генерировать обратную связь CSI. Станция B может затем передавать неуправляемый кадр 1112 CTS, который может переносить обратную связь CSI в зондирующем PPDU. Станция A может оценивать отклик канала MIMO на основе зондирующего PPDU, принятого из станции B, и может рассчитывать векторы коррекции взаимности на основе оценки канала MIMO и явной обратной связи.

На фиг.12 показан пример обмена кадрами для калибровки с явной обратной связью CSI и с одновременным зондированием NDP и MPDU. Станция A может передавать неуправляемый кадр 1210 RTS, в поле CSI/Steering которого может быть установлена 1 для запроса обратной связи CSI. Станция B может возвращать неуправляемый кадр 1212 CTS. Станция A может затем передавать NDP 1214 и неуправляемый кадр 1216. В поле TRQ кадра 1216 может быть установлена 1 для запроса тестирования, и в поле RDG может быть установлена 1 для обозначения разрешения на обратное направление. Станция B может оценивать отклик канала MIMO на основе NDP 1214 из станции A и может генерировать обратную связь CSI. Станция B может затем передавать неуправляемый кадр 1218 в зондирующем PPDU. Кадр 1218 может переносить обратную связь CSI, и в его поле More PPDU может быть установлен 0 для обозначения того, что другие кадры не следуют после этого. Станция A может оценивать отклик канала MIMO на основе зондирующего PPDU, принятого из станции B, и может рассчитывать векторы коррекции взаимности на основе оценки канала MIMO и явной обратной связи.

Калибровка также может осуществляться другими способами. Например, кадры RTS и CTS могут быть заменены кадрами данных или кадрами других типов. В поле NDP Announcement кадра 1014 и/или кадра 1020 на фиг.10 может быть установлена 1, и кадр 1018 и/или кадр 1024 может быть опущен. Станция B может передавать NDP или зондирующий PPDU как можно скорее после запроса тестирования из станции A. Станция B может передавать обратную связь CSI либо совместно с NDP, либо с зондирующим PPDU, либо в более позднее время.

Как показано на фиг.10, 11 и 12, калибровка может поддерживаться без использования сообщений, специфичных для калибровки, и обмена кадрами. Для калибровки может быть передан запрос на обратную связь CSI с использованием поля CSI/Steering в поле HT Control, как показано на фиг.3 и в Таблице 1. В одной схеме, когда запрос тестирования включен в тот же кадр, что и запрос на обратную связь CSI, матрицы CSI полной точности могут быть переданы обратно для использования для вывода векторов коррекции взаимности. В другой конструкции можно использовать специально выделенные поля для обозначения начала калибровки и для идентификации кадров, переданных для калибровки.

На фиг.13 показана структура кадра 1300 управления, который можно использовать для передачи обратной связи CSI для калибровки. Кадр 1300 включает в себя различные поля, такие как поле MIMO Control (управление МВМВ) и поле CSI MIMO Matrices Report (сообщение матриц). Поле MIMO Control включает в себя различные поля, такие как поле Grouping (группировка) (Ng) и поле Coefficient Size (размер коэффициента). Для калибровки в поле Grouping может быть установлено 0 для Ng = 1, что означает отсутствие группировки поднесущих, таким образом, что матрица CSI будет предусмотрена для каждой из поднесущих {-28, -1, +1 +28}, которую можно использовать для передачи. В поле Coefficient Size может быть установлено значение 3 для Nb = 8, что означает, что восемь битов точности (или полная точность) будут использоваться для каждого элемента каждой матрицы CSI. Поле CSI MIMO Matrices Report может переносить матрицу CSI для каждой поднесущей, которая может использоваться для передачи, при этом каждый элемент матрицы представлен с полной точностью.

На фиг.14 показана схема процесса 1400 для поддержки формирования луча станцией. Станция может принимать запрос тестирования (блок 1412) и может передавать первый кадр зондирования в ответ на запрос тестирования (блок 1414). Станция может принимать запрос на явную обратную связь для формирования луча (блок 1416) и может также принимать второй кадр зондирования (блок 1418). Станция может генерировать явную обратную связь на основе второго кадра зондирования (блок 1420) и может передавать явную обратную связь в ответ на запрос на явную обратную связь (блок 1422). Обработка в блоках 1412-1422 может осуществляться для одного или больше независимых обменов кадра. При обработке в блоках 1412 - 1422 могут использоваться возможности, описанные выше, для поддержки как неявной обратной связи, так и явной обратной связи, для формирования луча. В частности, передача и прием зондирующего PPDU отражены в блоках 1414 и 1418 соответственно. Ответ на запрос тестирования путем передачи зондирующего PPDU отражен в блоках 1412 и 1414. Ответ на запрос на явную обратную связь отражен в блоках 1416-1422.

Каждый кадр может соответствовать PPDU в IEEE 802.11 или некоторым другим типам PDU. Каждый кадр зондирования может быть (i) NDP, имеющим, по меньшей мере, одно поле тестирования, но не имеющим поле данных, или (ii) кадром, имеющим как поле тестирования, так и поле данных. Явная обратная связь может содержать матрицы CSI, несжатые матрицы обратной связи, формирующие луч, сжатые матрицы обратной связи, формирующие луч, и т.д.

Станция может представлять собой явный выраженный получатель формирования луча и может принимать управляемый кадр, переданный при использовании формирования луча, на основе явной обратной связи, возвращенной в блоке 1422. Станция может представлять собой неявный получатель формирования луча и может принимать управляемый кадр, переданный при формировании луча, на основе неявной обратной связи, полученной из первого кадра зондирования, переданного в блоке 1414. Станция может представлять собой явный формирователь луча и может принимать явную обратную связь, генерируемую из первого кадра зондирования, может получать информацию управления (например, матрицы управления) на основе принятой явной обратной связи и может передавать управляемый кадр с формированием луча на основе информации управления. Станция может представлять собой неявный формирователь луча и может передавать третий кадр зондирования, выводить информацию управления на основе третьего кадра зондирования и передавать управляемый кадр с формированием луча на основе информации управления.

На фиг.15 показана схема устройства 1500 для поддержки формирования луча. Устройство 1500 включает в себя средство приема запроса тестирования (модуль 1512), средство передачи первого кадра зондирования в ответ на запрос тестирования (модуль 1514), средство приема запроса на явную обратную связь для формирования луча (модуль 1516), средство приема второго кадра зондирования (модуль 1518), средство генерирования явной обратной связи на основе второго кадра зондирования (модуль 1520) и средство передачи явной обратной связи в ответ на запрос на явную обратную связь (модуль 1522).

На фиг.16 представлена схема обработки 1600 для формирования луча с явной обратной связью и зондированием NDP. Станция может передавать первый кадр (например, кадр 410 на фиг.4) с запросом на явную обратную связь (блок 1612). Станция может передавать NDP (например, NDP 414), имеющий, по меньшей мере, одно поле тестирования, но без поля данных (блок 1614). Станция может принимать второй кадр с явной обратной связью, выведенной на основе NDP, например кадр 418 (блок 1616). Станция может выводить информацию управления на основе явной обратной связи (блок 1618) и может передавать кадр управления (например, кадр 420) с формированием луча на основе информации управления (блок 1620).

Станция может передавать кадр RTS в качестве первого кадра, принимать кадр CTS в ответ на кадр RTS и передавать NDP в пределах времени STFS для кадра CTS. Станция может передавать третий кадр с RDG (например, кадр 416) в пределах времени SIFS для NDP и может принимать второй кадр после третьего кадра. Станция может включать либо в первый кадр, либо в третий кадр уведомление о том, что далее следует NDP.

На фиг.17 показана схема устройства 1700 для формирования луча с явной обратной связью и NDP зондирования. Устройство 1700 включает в себя средство передачи первого кадра с запросом на явную обратную связь (модуль 1712), средство передачи NDP, имеющее, по меньшей мере, одно поле тестирования, но не имеющее поля данных (модуль 1714), средство приема второго кадра с явной обратной связью, выведенного на основе NDP (модуль 1716), средство вывода информации управления на основе явной обратной связи (модуль 1718) и средство передачи управляемого кадра при формировании луча на основе информации управления (модуль 1720).

На фиг.18 показана схема обработки 1800 для формирования луча при неявной обратной связи и NDP зондировании. Станция может передавать первый кадр (например, кадр 514 на фиг.5) с запросом тестирования (блок 1812). Станция может принимать NDP (например, NDP 518), имеющий, по меньшей мере, одно поле тестирования, но без поля данных (блок 1814). Станция может выводить информацию управления на основе NDP (блок 1816) и может передавать управляемый кадр (например, кадр 522) с формированием луча на основе информации управления (блок 1818).

Станция может передавать кадр RTS (например, кадр 510), принимать кадр CTS (например, кадр 512) в ответ на кадр RTS и передавать первый кадр после кадра CTS. Станция может включать RDG в первый кадр, принимать второй кадр (например, кадр 516) в ответ на первый кадр и принимать NDP после второго кадра. Второй кадр может включать в себя объявление о том, что далее следует NDP. Второй кадр также может включать в себя уведомление о том, что дальше будет следовать другой кадр, и станция может затем принимать третий кадр (например, кадр 520) с уведомлением о том, что далее не следует никакой другой кадр.

На фиг.19 показана схема устройства 1900 для формирования луча с неявной обратной связью и NDP зондированием. Устройство 1900 включает в себя средство передачи первого кадра с запросом тестирования (модуль 1912), средство приема NDP, имеющее, по меньшей мере, одно поле тестирования, но без поля данных (модуль 1914), средство вывода информации управления на основе NDP (модуль 1916) и средство передачи управляемого кадра с формированием луча на основе информации управления (модуль 1918).

На фиг.20 показана схема обработки 2000 для двунаправленного формирования луча с неявной обратной связью и NDP зондированием. Станция может передавать первый кадр (например, кадр 614 или 618 по фиг.6) с запросом тестирования (блок 2012). Станция может передавать первый NDP (например, NDP 616), имеющий, по меньшей мере, одно поле тестирования, но без поля данных, либо перед, либо после первого кадра (блок 2014). Станция может принимать первый управляемый кадр (например, кадр 620) с формированием луча на основе первой информации управления, выведенной из первого NDP (блок 2016). Станция может принимать второй NDP (например, NDP 622) в ответ на запрос тестирования (блок 2018) и может выводить вторую информацию управления на основе второго NDP (блок 2020). Станция может затем передавать второй управляемый кадр (например, кадр 626) с формированием луча на основе второй информации управления (блок 2022).

Станция может передавать кадр RTS (например, кадр 610), принимать кадр CTS (например, кадр 612) в ответ на кадр RTS и передавать первый кадр после кадра CTS. Первый кадр и/или первый управляемый кадр может включать в себя уведомление о том, что далее следует NDP.

На фиг.21 показана схема устройства 2100 для двунаправленного формирования луча с неявной обратной связью и NDP зондированием. Устройство 2100 включает в себя средство для передачи первого кадра с запросом тестирования (модуль 2112), средство передачи первого NDP, имеющего, по меньшей мере, одно поле тестирования, но без поля данных, либо перед, либо после первого кадра (модуль 2114), средство приема первого управляемого кадра с формированием луча на основе первой информации управления, выведенной из первого NDP (модуль 2116), средство приема второго NDP в ответ на запрос тестирования (модуль 2118), средство вывода второй информации управления на основе второго NDP (модуль 2120) и средство передачи второго управляемого кадра с формированием луча на основе второй информации управления (модуль 2122).

На фиг.22 показана конструкция обработки 2200 для калибровки с NDP зондированием. Станция может передавать первый кадр (например, кадр 1014 на фиг.10 или кадр 1210 на фиг.12) с запросом на явную обратную связь для калибровки (блок 2212). Станция также может передавать NDP (например, NDP 1016 или 1214), имеющий, по меньшей мере, одно поле тестирования, но без поля данных (блок 2214). Станция может принимать второй кадр (например, кадр 1020 по фиг.10 или кадр 1218 по фиг.12) с явной обратной связью (блок 2216). Станция также может принимать кадр зондирования, который может представлять собой либо NDP, такой как NDP 1022 на фиг.10, либо кадр, имеющий как поле тестирования, так и поле данных, такой как кадр 1218 на фиг.12 (блок 2218). Станция может выводить оценку канала на основе кадров зондирования (блок 2220). Станция может затем выполнять калибровку (например, может выводить векторы коррекции взаимности) на основе оценки канала и явной обратной связи (блок 2222).

Первый кадр может включать в себя запрос тестирования и уведомление о том, что далее следует NDP. В качестве альтернативы станция может передавать третий кадр (например, кадр 1018 по фиг.10 или кадр 1216 по фиг.12) с запросом тестирования после NDP. В любом случае кадр зондирования может быть передан в ответ на запрос тестирования.

На фиг.23 показана конструкция устройства 2300 для калибровки с NDP зондированием. Устройство 2300 включает в себя средство для передачи первого кадра с запросом на явную обратную связь для калибровки (модуль 2312), средство передачи NDP, имеющее, по меньшей мере, одно поле тестирования, но без поля данных (модуль 2314), средство приема второго кадра с явной обратной связью (модуль 2316), средство приема кадра зондирования (модуль 2318), средство вывода оценки канала на основе кадра зондирования (модуль 2320), средство выполнения калибровки на основе оценки канала и явной обратной связи (модуль 2322).

На фиг.24 показана схема обработки 2400 для передачи обратной связи CSI для калибровки. Станция может принимать запрос на обратную связь CSI для калибровки, например, в кадре 1014 на фиг.10, кадре 1110 на фиг.11, или кадре 1210 на фиг.12 (блок 2412). Станция также может принимать кадр зондирования, например, NDP 1016 на фиг.10, кадр 1110 на фиг.11 или NDP 1214 на фиг.12 (блок 2414). Станция может генерировать обратную связь CSI на основе кадра зондирования (блок 2416) и может передавать обратную связь CSI без группирования поднесущих и с полной точностью (блок 2418).

Станция может передавать обратную связь CSI в кадре администрирования, который имеет поле группировки и поле размера коэффициента, как показано на фиг.13. Станция может устанавливать в поле группировки значение 0 для обозначения отсутствия группировки поднесущих (Ng = 1) и может устанавливать в поле размера коэффициента значение 3 для обозначения 8 битов (Nb = 8) для полной точности обратной связи CSI. Обратная связь CSI может содержать матрицу CSI для каждой из множества поднесущих, пригодных для передачи.

На фиг.25 показана схема обработки 2500 для передачи обратной связи CSI для калибровки. Устройство 2500 включает в себя средство приема запроса на обратную связь CSI для калибровки (модуль 2512), средство приема кадра зондирования (модуль 2514), средство генерирования обратной связи CSI на основе кадра зондирования (модуль 2516) и средство передачи обратной связи CSI без группировки поднесущих и с полной точностью (модуль 2518).

Модули на фиг.15, 17, 19, 21, 23 и 25 могут содержать процессоры, электронные устройства, аппаратные устройства, электронные компоненты, логические схемы, запоминающие устройства и т.д. или любую их комбинацию.

На фиг.14-25 иллюстрируется обработка, выполняемая станцией A, по фиг.4, 5, 6, 10, 11 и 12. Обработка, выполняемая станцией B, является взаимодополняющей для обработки, выполняемой станцией A, и может быть описана набором чертежей, взаимодополняющих фиг.14-25. Обработка, выполняемая станциями A и B по фиг.7, 8 и 9, также может выполняться, как показано на этих чертежах.

На фиг.26 показана блок-схема станций A и B, каждая из которых может представлять собой точку 110 доступа или одну из станций 120 на фиг.1. Станция A оборудована множеством (T) антенн 2624a-2624t, которые можно использовать для передачи и приема данных. Станция B оборудована множеством (R) антенн 2652a-2652r, которые можно использовать для передачи и приема данных.

В станции A, процессор 2614 данных передачи (TX) может принимать данные трафика из источника 2612 данных и/или другие данные из контроллера/процессора 2630. Процессор 2614 TX данных может обрабатывать (например, форматировать, кодировать, выполнять перемежение и отображение символов) принимаемые данные и генерировать символы данных, которые представляют собой символы модуляции для данных. Пространственный процессор 2620 TX может мультиплексировать символы данных с символами тестирования, выполнять пространственную обработку передачи с использованием матриц управления и предоставлять T потоков выходных символов в T модуляторов (MOD) 2622a-2622t. Символы тестирования также обычно обозначают, как пилотные символы. Каждый модулятор 2622 может обрабатывать свой собственный выходной поток символов (например, для OFDM) для генерирования выходного потока элементарных сигналов. Каждый модулятор 2622 может дополнительно выполнять окончательную обработку (например, преобразовывать в аналоговую форму, усиливать, фильтровать и преобразовывать с повышением частоты) своего выходного потока элементарных сигналов для генерирования модулированного сигнала. T модулированных сигналов из модуляторов 2622a-2622t могут быть переданы через антенны 2624a-2624t соответственно.

В станции B R антенн 2652a-2652r могут принимать модулированные сигналы из станции A, и каждая антенна 2652 может предоставлять принятый сигнал в соответствующий демодулятор (DEMOD) 2654. Каждый демодулятор 2654 может выполнять обработку, взаимодополняющую обработку, выполненную модуляторами 2622, для получения принятых символов. Пространственный процессор 2660 приема (RX) может выполнять пространственную согласованную фильтрацию по принимаемым символам от всех демодуляторов 2654a-2654r и предоставлять оценки символов данных, которые представляют собой оценки символов данных, переданных станцией A. Процессор 2670 данных RX может дополнительно обрабатывать (например, выполнять обратное отображение символов, устранять перемежение и декодировать) оценки символов данных и предоставлять декодированные данные в потребитель 2672 данных и/или в контроллер/процессор 2680.

Процессор 2678 канала может обрабатывать символы тестирования, принятые из станции A, и может оценивать отклик канала MIMO. Процессор 2678 может выполнять разложение матрицы канала для каждой поднесущей или каждой группы поднесущих, представляющих интерес, например, как показано в уравнении (1), для получения соответствующей матрицы формирования луча. Процессор 2678 может генерировать информацию обратной связи для матриц канала или (для несжатых или сжатых) матриц формирования луча. Процессор 2678 может предоставлять информацию обратной связи в контроллер/процессор 2680 для передачи обратно в станцию A. Процессор 2678 может также выводить матрицу пространственного фильтра для каждой поднесущей или каждой группы поднесущих, представляющих интерес, на основе соответствующей матрицы канала и/или матрицы формирования луча. Процессор 2678 может предоставлять матрицы пространственного фильтра в пространственный процессор 2660 RX для пространственной согласованной фильтрации.

Обработка для передачи из станции B в станцию A может осуществляться так же, как обработка для передачи из станции А в станцию B, или по-другому. Данные трафика из источника 2686 данных и/или другие данные (например, информация обратной связи) из контроллера/процессора 2680 могут обрабатываться (например, могут быть кодированы, в них может быть выполнено перемежение, и они могут быть модулированы) с помощью процессора 2688 данных TX и дополнительно мультиплексированы с символами тестирования и пространственно обработаны с помощью пространственного процессора 2690 TX с управляющими матрицами. Выходные символы из пространственного процессора 2690 TX могут быть дополнительно обработаны с помощью модуляторов 2654a-2654r для генерирования R модулированных сигналов, которые могут быть переданы через антенны 2652a-2652r.

В станции A модулированные сигналы из станции B могут быть приняты с помощью антенн 2624a-2624t и обработаны демодуляторами 2622a-2622t для получения принятых символов. Пространственный процессор 2640 RX может выполнять пространственную согласованную фильтрацию по принятым символам и обеспечивать оценки символов данных. Процессор 2642 данных RX может дополнительно обрабатывать оценки символов данных, предоставлять декодированные данные в потребитель 2644 данных и предоставлять информацию обратной связи в контроллер/процессор 2630. Процессор 2630 может выводить матрицы управления на основе информации обратной связи.

Процессор 2628 канала может обработать символы тестирования, принятые из станции B, и может оценивать отклик канала MIMO. Процессор 2628 может выполнять разложение матрицы канала для каждой поднесущей или каждой группы поднесущих, представляющих интерес, для получения соответствующей матрицы формирования луча. Процессор 2628 также может выводить матрицу пространственного фильтра для каждой поднесущей или каждой группы поднесущих, представляющей интерес. Процессор 2628 может предоставлять матрицы пространственного фильтра в пространственный процессор 2640 RX для пространственной согласованной фильтрации и может предоставлять матрицы канала или матрицы формирования луча в контроллер/процессор 2630 для обратной связи в станцию B.

Контроллеры/процессоры 2630 и 2680 могут управлять работой станций A и B соответственно. Запоминающие устройства 2632 и 2682 могут сохранять данные и программные коды для станций A и B соответственно. Процессоры 2628, 2630, 2678, 2680 и/или другие процессоры могут выполнять обработку и функции, описанные здесь, например обработку 1400 по фиг.14, обработку 1600 по фиг.16, обработку 1800 по фиг.18, обработку 2000 по фиг.20, обработку 2200 по фиг.22, обработку 2400 по фиг.24 и т.д.

Технологии, описанные здесь, могут быть воплощены с помощью различных средств. Например, эти технологии могут быть воплощены в виде аппаратных средств, встроенных программных средств, программного обеспечения или их комбинации. Для воплощения в виде аппаратных средств модули обработки, используемые для выполнения этих технологий, могут быть воплощены в одной или больше специализированных интегральных микросхем (ASIC), цифровых процессоров сигнала (DSP), устройств обработки цифрового сигнала (DSPD), программируемых логических устройств (PLD), программируемых пользователем вентильных матриц (FPGA), процессоров, контроллеров, микроконтроллеров, микропроцессоров, электронных устройств, других электронных модулей, разработанных для выполнения функций, описанных здесь, компьютера или их комбинации.

Для воплощения в виде встроенных программных средств и/или программного обеспечения технологии могут быть воплощены с помощью модулей (например, процедур, функций и т.д.), которые выполняют описанные здесь функции. Инструкции в виде встроенных программных средств и/или программного обеспечения могут быть сохранены в запоминающем устройстве (например, в запоминающем устройстве 2632 или 2682 по фиг.26) и могут выполняться с помощью процессора (например, процессора 2630 или 2680). Запоминающее устройство может быть воплощено в виде процессора или может быть внешним относительно процессора. Инструкции в виде встроенных программных средств и/или программного обеспечения также могут быть сохранены в другом считываемом процессором носителе, таком как оперативное запоминающее устройство (RAM), постоянное запоминающее устройство (ROM), энергонезависимое оперативное запоминающее устройство (NVRAM), программируемое постоянное запоминающее устройство (PROM), электрически стираемое PROM (EEPROM), флэш-память, компакт-диск (CD), магнитное или оптическое устройство - накопитель данных и т.д.

Приведенное выше описание раскрытия представлено для того, чтобы обеспечить любому специалисту в данной области техники возможность использования этого раскрытия. Различные модификации такого раскрытия будут очевидно понятными для специалиста в данной области техники, и общие принципы, определенные здесь, можно применять в других вариантах без выхода за пределы сущности или объема раскрытия. Таким образом, раскрытие не должно быть ограничено описанными здесь примерами и конструкциями, но должно соответствовать самому широкому объему, соответствующему принципам и новым свойствам, раскрытым здесь.