用于分布式波束形成的校准系统和技术.pdf

说明了用于分布式波束形成的校准系统和技术的各种实施例。在一个实施例中，设备可包含第一发射器节点与第二发射器节点协作以共同与接收器节点通信。可为第一和第二发射器节点与接收器节点之间的信道获得有效信道知识。第一和第二发射器节点的传送和接收链路可根据有效信道知识进行校准。描述了其它实施例并要求其权益。

1.  一种设备，包括：
第一发射器节点，通过获得所述第一发射器节点和第二发射器节点与接收器节点之间信道的有效信道知识，并且根据所述有效信道知识校准所述第一发射器节点和所述第二发射器节点的传送链路和接收链路，所述第一发射器节点与所述第二发射器节点协作以共同与所述接收器节点通信。

2.  如权利要求1所述的设备，所述第一发射器节点发送探测帧到所述第二发射器节点。

3.  如权利要求1所述的设备，所述第一发射器节点从所述第二发射器节点接收探测帧。

4.  如权利要求1所述的设备，所述第一发射器节点和所述第二发射器节点中的至少一个从所述接收器节点接收探测帧。

5.  如权利要求1所述的设备，所述第一发射器节点和所述第二发射器节点根据所述获得的有效信道知识用标量自左乘到所述接收器节点的传送。

6.  如权利要求1所述的设备，所述接收器节点实现一个或多个波束形成增益和改善的信噪比。

7.  如权利要求1所述的装置，其中：
所述第一发射器节点和所述第二发射器节点之间的信道H_AB的有效信道知识包括β_BH_ABα_A，其中α_A模拟所述第一发射器节点的传送链路，而β_B模拟所述第二发射器节点的接收链路；以及
所述第二发射器节点和所述第一发射器节点之间的信道H_BA的有效信道知识包括β_AH_BAα_B，其中α_B模拟所述第二发射器节点的传送链路，而β_A模拟所述第一发射器节点的接收链路。

8.  如权利要求7所述的装置，其中：
所述接收器节点和所述第一发射器节点之间的信道H_DA的有效信道知识包括β_AH_DAα_D，并且所述接收器节点和所述第二发射器节点之间的信道H_DB的有效信道知识包括β_BH_DBα_D，其中α_D模拟所述接收器节点的传送链路。

9.  如权利要求8所述的装置，所述第一发射器节点用复标量β_AH_BAα_B(β_AH_DAα_D)^*自左乘传送，所述第二发射器节点用复标量β_BH_ABα_A(β_BH_DBα_D)^*自左乘传送，其中^*表示复共轭。

10.  如权利要求8所述的装置，所述第一发射器节点用复标量β_AH_BAα_B(β_AH_DAα_D)^*/N₁自左乘传送，第二发射器节点用复标量β_BH_ABα_A(β_BH_DBα_D)^*/N₂自左乘传送，其中^*表示复共轭，N₁包括实值归一化系数，并且N₂包括实值归一化常数。

11.  如权利要求8所述的方法，其中在所述接收器节点接收的传送的符号(s)包括：
( α A α B α D * β D H AB | H DA | | α B α D * H AB | + α A α B α D * β D H AB | H DB | | α A α D * H AB | ) S ]]>

12.  如权利要求1所述的设备，所述接收器节点从所述第一发射器节点和所述第二发射器节点获得信道的有效信道知识。

13.  一种系统，包括：
第一发射器节点，通过获得所述第一发射器节点和第二发射器节点与接收器节点之间信道的有效信道知识，并且根据所述有效信道知识校准所述第一发射器节点和所述第二发射器节点的传送链路和接收链路，所述第一发射器节点与所述第二发射器节点协作以共同与接收器节点通信；以及
源节点，所述源节点通过通信媒体耦合到所述第一发射器节点从而将要传递的数据包传递到所述接收器节点。

14.  如权利要求13所述的系统，所述第一发射器节点和所述第二发射器节点交换探测帧。

15.  如权利要求13所述的系统，所述第一发射器节点和所述第二发射器节点从所述接收器节点接收探测帧。

16.  如权利要求13所述的系统，所述第一发射器节点和所述第二发射器节点根据获得的有效信道知识用标量自左乘到所述接收器节点的传送。

17.  如权利要求13所述的系统，所述接收器节点实现一个或多个波束形成增益和改善的信噪比。

18.  如权利要求13所述的系统，其中所述接收器节点不在所述源节点的范围之内。

19.  如权利要求18所述的系统，其中所述源节点的范围通过基于信道知识的相位调整增大。

20.  一种方法，包括：
探测发射器节点之间的有效信道；
探测所述发射器节点和接收器节点之间的有效信道；以及
在所述发射器节点和所述接收器节点之间协作通信。

21.  如权利要求20所述的方法，还包括获得所述发射器节点和所述接收器节点之间的信道的有效信道知识。

22.  如权利要求21所述的方法，还包括根据获得的有效信道知识校准所述发射器节点的传送链路和接收链路。

23.  如权利要求21所述的方法，还包括根据获得的有效信道知识用标量自左乘从所述发射器节点到所述接收器节点的传送。

24.  如权利要求20所述的方法，还包括：
获得第一发射器节点和第二发射器节点之间的信道H_AB的信道知识，所述有效信道知识包括β_BH_ABα_A，其中α_A模拟所述第一发射器节点的传送链路，而β_B模拟所述第二发射器节点的接收链路；以及
获得所述第二发射器节点和所述第一发射器节点之间的信道H_BA的有效信道知识，所述有效信道知识包括β_AH_BAα_B，其中α_B模拟所述第二发射器节点的传送链路，而β_A模拟所述第一发射器节点的接收链路。

25.  如权利要求24所述的方法，还包括：
获得所述接收器节点和所述第一发射器节点之间的信道H_DA的有效信道知识，所述有效信道知识包括β_AH_DAα_D，以及获得所述接收器节点和所述第二发射器节点之间的信道H_DB的有效信道知识，所述有效信道知识包括β_BH_DBα_D，其中α_D模拟所述接收器节点的传送链路。

26.  如权利要求25所述的方法，还包括：
从所述第一发射器节点传送符号(s)，所述传送包括：β_AH_BAα_B(β_AH_DAα_D)^*s/|β_AH_BAα_Bβ_AH_DAα_D|；以及
从所述第二发射器节点传送所述符号(s)，所述传送包括：β_BH_ABα_A(β_BH_DBα_D)^*s/|β_BH_ABα_Aβ_BH_DBα_D|的符号。

27.  如权利要求26所述的方法，还包括在所述接收器节点接收所述符号(s)，所述接收包括：
( α A α B α D * β D H AB | H DA | | α B α D * H AB | + α A α B α D * β D H AB | H DB | | α A α D * H AB | ) S ]]>

28.  一种包括机器可读存储媒体的产品，所述机器可读存储媒体包含在执行时允许系统进行以下操作的指令：
探测发射器节点之间的有效信道；
探测所述发射器节点和接收器节点之间的有效信道；以及
在所述发射器节点和所述接收器节点之间协作通信。

29.  如权利要求28所述的产品，还包括在执行时允许系统获得所述发射器节点和所述接收器节点之间的信道的有效信道知识的指令。

30.  如权利要求29所述的产品，还包括在执行时允许系统根据获得的有效信道知识校准所述发射器节点的传送链路和接收链路的指令。

31.  如权利要求29所述的产品，还包括在执行时允许系统根据获得的有效信道知识用标量自左乘从所述发射器节点到所述接收器节点的传送的指令。

32.  如权利要求28所述的产品，还包括在执行时允许系统发送和接收探测帧的指令。

用于分布式波束形成的校准系统和技术
背景
[0001]波束形成是一种用于天线阵列的信号处理技术，涉及从每个天线以不同时间延迟或相移传送信号并且将来自每个天线的信号放大不同的权重以使得信号在结合时产生单一强信号的效果。波束形成相移和权重可以固定或自适应的方式应用。
[0002]在多输入多输出(MIMO)通信系统中，发射器和接收器均配备包含多个天线的天线阵列，用于通过无线通信链路发送和接收一个或多个空间流。为了增大目标接收器方向的天线增益，在传送一个或多个空间流时发射器可采用天线波束形成。由于成本或设计限制，许多无线设备可能未配备一个以上的天线并且无法利用MIMO波束形成技术。
附图说明
[0003]图1显示通信系统的一个实施例。
[0004]图2显示逻辑流程的一个实施例。
[0005]图3显示制造产品的一个实施例。
具体实施方式
[0006]各种实施例针对协作或分布式无线网络，其中多个独立无线设备设置为通过可操作地与特定接收设备通信来执行分布式波束形成。所述多个独立无线设备可互相协调以用作智能或虚拟天线阵列，并且协作设备的传送和接收链路可校准以允许接收设备上的相干接收。
[0007]在各种实施例中，校准可根据通过探测协作设备和接收设备之间的有效信道获得有效信道知识(effective channel knowledge)来执行。通过探测有效信道，协作传送设备可了解或获得有效信道知识，并且随后通过用有效信道知识的函数的标量(scalar)或加权系数自左乘到接收设备的传送。
[0008]在各种实施例中，一个或多个协作设备可从源接收数据包并且同时将该数据包重传给不在源范围内的接收无线设备。通过校准协作无线设备的传送链路和接收链路，在与接收设备通信时可实现相当大的增益。具体地说，接收设备可实现波束形成增益和改善的信噪比(SNR)。此外，源范围可通过基于信道知识的相位调整增大。
[0009]图1是通信系统100的一个实施例的框图。在各种实施例中，通信系统100可包括多个节点。节点通常可包括用于在通信系统100中传递信息的任何物理和逻辑实体并且可按给定的设计参数组或性能限制的需要实现为硬体、软体或任何其组合。虽然图1通过举例显示了有限数量的节点，但是可以理解，根据给定实现，可以采用更多或更少的节点。
[00010]通信系统100的节点可设置为传递一种或多种类型的信息，例如媒体信息和控制信息。媒体信息通常可指表示送往用户的内容的任何数据，例如图像信息、视频信息、图形信息、音频信息、语音信息、文本信息、数字信息、字母数字符号、字符符号等。控制信息通常可指表示送往自动化系统的命令、指令或控制字的任何数据。例如，控制信息可用于通过系统路由媒体信息，或者指示节点以特定方式处理媒体信息。媒体和控制信息可在多个不同设备或网络之间传递。
[00011]在各种实施例中，媒体信息和控制信息可分割为一系列数据包。每个数据包可包括如具有固定或变化的以位或字节表示的大小的离散数据组。可以理解，所述实施例适用于任何类型的通信内容或格式，如数据包、帧、段、小区、窗、单元等。
[00012]在各种实施例中，通信系统100可设置为通过一种或多种类型的无线通信链路传递信息。无线通信链路的示例可包括但不限于，无线电信道、红外信道、射频(RF)信道、无线保真(WiFi)网络、宽带信道、超宽带(UWB)信道、多载波信道(例如MIMO信道)、部分射频频谱和/或一个或多个授权或免费频带。通信系统100也可以设置为通过一种或多种类型的有线通信链路传递信息。有线通信链路的示例可包括但不限于，电线、电缆、总线、通用串行总线(USB)、印刷电路板(PCB)、以太网连接、端对端(P2P)连接、底板、交换结构、半导体材料、双绞线、同轴电缆、光纤连接等。虽然作为示例通信系统100可显示并描述为使用特定通信链路，但是可以理解，本文所述的原理和技术可适用于根据所述实施例的各种类型的通信链路。
[00013]通信系统100可按照一个或多个协议传递、管理和/或处理信息。协议可包括用于管理节点之间的通信的一组预定规则或指令。例如，在各种实施例中，通信系统100可采用一个或多个协议，如媒体访问控制(MAC)协议、物理层汇聚协议(PLCP)、简单网络管理协议(SNMP)、异步传输模式(ATM)协议、帧中继协议、系统网络架构(SNA)协议、传输控制协议(TCP)、因特网协议(IP)、TCP/IP、X.25、超文本传输协议(HTTP)、用户数据报协议(UDP)等。
[00014]通信系统100可采用一种或多种调制技术，包括如跳频扩频(FHSS)调制、直接序列扩频(DSSS)调制、正交频分复用(OFDM)调制、二进制相移键控(BPSK)调制、补码键控(CCK)调制、正交相移键控(QPSK)调制、偏移QPSK(OQPSK)调制、差分QPSK(DQPSK)、正交调幅(QAM)、N态QAM(N-QAM)、差分QAM(DQAM)、频移键控(FSK)调制、最小频移键控(MSK)调制、高斯MSK(GMSK)调制等。
[00015]通信系统100可根据标准组织发布的一种或多种标准来传递信息，这些组织包括国际电信联盟(ITU)、国际标准化组织(ISO)、国际电工技术委员会(IEC)、电气和电子工程师协会(IEEE)、IEEE工作组(TG)、因特网工程任务组(IETF)等。
[00016]在各种实施例中，例如，通信系统100可根据一种或多促IEEE 802.xx标准及相关协议来传递信息，如用于无线局域网(WLAN)的IEEE 802.11标准，包括IEEE 802.11标准(1999版，信息技术-系统之间的远程通信和信息交换-局域网和城域网-具体要求，第11部分：WLAN媒体访问控制(MAC)和物理(PHY)层规格(InformationTechnology Telecommunications and Information Exchange BetweenSystems-Local and Metropoitan Area Networks-SpecificRequirements，Part 11：WLAN Medium Access Control(MAC)andPhysical(PHY)Layer Specifications))、其产物及扩展(如802.11a/b/n及变型)；以及用于WLAN和无线城域网(WMAN)的IEEE 802.16标准，包括IEEE 802.16标准(用于局域网和城域网的IEEE标准802.16-2001，第16部分：用于固定宽带无线接入系统的空中接口)、其产物及扩展(如802.16-2004、802.16.2-2004、802.16d、802.16e、802.16f及变型)。
[00017]通信系统100还可支持根据下一代IEEE 802.xx标准的通信，如用于WLAN的IEEE 802.11标准，包括用于全球频谱效率(WWiSE)的802.11n扩展和用于扩展业务组(ESS)网状网络的IEEE802.11s扩展，用于无线个人区域网(WPAN)的IEEE 802.15标准、用于WLAN和WMAN的IEEE 802.16标准、用于移动宽带无线接入(MBWA)的IEEE 802.20标准和/或用于802和非802网络之间的切换和互操作性的IEEE 802.21标准。所述实施例不限于此上下文。
[00018]在各种实施例中，通信系统100可包括或组成部分无线网络。例如，在一个实施例中，通信系统100可包括WLAN，如基本业务组(BSS)、专属独立(ad hoc independent)(IBSS)和/或扩展业务组(ESS)无线网络。在这样的实施例中，无线网络可根据各种WLAN协议如IEEE 802.11a/b/g/n协议传递信息。
[00019]虽然为了说明而不是限制的目的，在一些实施例的描述中通信系统100实现为WLAN，可以理解，所述实施例不限于此上下文。例如，通信系统100可包括或实现为各种类型的网络及相关协议，如WMAN、WPAN、无线广域网(WWAN)、全球微波接入互通(WiMAX)网络、宽带无线接入(BWA)网络、码分多址(CDMA)网络、宽带CDMA(WCDMA)网络、CDMA-2000网络、CDMA/lxRTT网络、时分同步CDMA(TD-SCDMA)网络、时分多址(TDMA)网络、扩展TDMA(E-TDMA)网络、空分多址(SDMA)网络、全球移动通信系统(GSM)网络、带通用无线分组业务(GPRS)的GSM系统(GSM/GPRS)网络、GSM演进的增强型数据率(EDGE)网络、仅数据演进或数据优化演进(EV-DO)网络、数据和语音演进(EV-DV)网络、高速下行链路分组接入(HSDPA)网络、北美数字蜂窝(NADC)网络、窄带高级移动电话服务(NAMPS)网络、通用移动电话系统(UMTS)网络、正交频分复用(OFDM)网络、正交频分多址(OFDMA)网络、第三代(3G)网络、第四代(4G)网络、无线网状网络、传感器网络、蜂窝网络、无线电网络、电视网络、卫星网络、因特网网络、万维网(WWW)网络和/或配置为根据所述实施例操作的任何其它通信网络。
[0020]如图1所示，通信系统100可包括多个节点，如包括节点102-A、102-B和102-D。在各种实施例中，多个节点102-A、102-B和102-D可设置为互相通信。图1为了说明而不是限制的目的描述节点102-A、102-B和102-D。可以理解，通信系统100可采用根据所述实施例的任何数量的节点。
[00021]在各种实施例中，一个或多个节点(如节点102-A)可从外部源接收要传送到另一节点(如节点102-D)的内容。在此类实施例中，按照给定实现的需要，接收内容的节点可通过各种类型的能够携带信息信号的通信媒体如有线通信链路、无线通信链接或其组合连接到外部源。在一些情况下，内容可从外部源穿过一个或多个网络或设备到节点。
[00022]外部源通常可包括能够传递静态或动态内容的任何源。在一个实施例中，例如，外部源可包括设置为传递基于IP的内容的服务器。在一些实现中，外部源可形成部分媒体分发系统(DS)或广播系统，如空中(OTA)广播系统、无线电广播系统、电视广播系统、卫星广播系统等。在一些实现中，外部源可设置为传递各种格式的媒体内容由设备使用，如数字多功能光盘(DVD)设备、家用视频系统(VHS)设备、数字VHS设备、数码相机、摄像机、可携式媒体播放器、游戏设备等。
[00023]可以理解，虽然一些实现涉及从外部源接收内容，所述实施例不限于此上下文。例如，在一些实施例中，一个或多个节点(如节点102-A和/或节点102-B)可生成要传送到另一节点(如节点102-D)的内容。
[00024]要传送的内容可包括，例如，各种类型的信息，如图像信息、音频信息、视频信息、音频/视频(A/V)信息和/或其它数据。在各种实施例中，所述信息可关联一个或多个图像、图像文件、图像组、图片、数字相片、音乐文件、声音文件、语音信息、视频、视频片段、视频文件、视频序列、视频输入、视频流、电影、广播节目、电视信号、网页、用户接口、图形、文本信息(如加密密钥、序列号、电子邮件、文本消息、即时消息、联系人名单、电话号码、任务列表、日历项、超链接)、数字信息、字母数字信息、字符符号等。所述信息还可包括命令信息、控制信息、路由信息、处理信息、系统文件信息、系统库信息、软件(如操作系统软件、文件系统软件、应用软件、游戏软件)、固件、应用程序编程接口(API)、程序、小应用程序、子例程、指令集、指令、计算代码、逻辑、字、值、符号等。
[00025]在各种实施例中，节点102-A、102-B和102-D可实现为无线设备。无线设备的示例可包括但不限于，无线卡、无线接入点(AP)、无线客户端设备、固定或无线台(STA)、传感器、无线感知网络(mote)、膝上型计算机、超膝上型计算机、可携式计算机、个人计算机(PC)、笔记本计算机、手持式计算机、个人数字助理(PDA)、蜂窝式电话、组合蜂窝式电话/PDA、智能电话、传呼机、消息传递设备、媒体播放器、数字音乐播放器、机顶盒(STB)、装置、用户台(SS)、基站(BS)工作站、用户终端、移动单元、路由器、网桥、网关等。在此类实施例中，每个节点102-A、102-B和102-D可包括用于无线通信的一个或多个无线接口和/或部件，如一个或多个发射器、接收器、收发信机、芯片组、放大器、过滤器、控制逻辑、网络接口卡(NIC)、天线等。
[0026]如图1实施例中所示，例如，节点102-A、102-B和102-D可包括相应天线104-A、104-B和104-D用于传送和/或接收电信号。每个天线104-A、104-B和104-D可包括用于相应节点102-A、102-B和102-D的单个天线。可以理解，用于相应节点102-A、102-B和102-D的天线104-A、104-B和104-D的位置可根据性能和设计限制变化。
[00027]每个天线104-A、104-B和104-D可包括任何类型的适合的内部和外部天线。天线的示例可包括但不限于，全向天线、单极天线、双极天线、端馈天线、圆形极化天线、微带天线、分集天线、鞭形天线、可伸缩天线、短截线天线(antenna stub)等。在各种实施例中，天线104-A、104-B和104-D可设置为在一个或多个频带上操作。
[00028]在各种实施例中，天线104-A、104-B和104-D可设置为通过无线信道传送和接收信号。如图1实施例中所示，例如，信道106-AB可用于从节点102-A的天线104-A传递信号到节点102-B的天线104-B。信道106-BA可用于从节点102-B的天线104-B传递信号到节点102-A的天线104-A。信道106-AD可用于从节点102-A的天线104-A传递信号到节点102-D的天线104-D。信道106-DA可用于从节点102-D的天线104-D传递信号到节点102-A的天线104-A。信道106-BD可用于从节点102-B的天线104-B传递信号到节点102-D的天线104-D。信道106-DB可用于从节点102-D的天线104-D传递信号到节点102-B的天线104-B。
[00029]每个无线信道可包括，例如由专用资源或物理无线链接的带宽实现的特定天线和/或节点之间的路径或连接。在各种实施例中，常见节点之间的一些信道可包括可逆信道。例如，信道106-AB和106-BA可包括可逆信道，以使得节点102-B的天线104-B到节点102A的天线104-A与节点102-A的天线104-A到节点102B的天线104-B之间信道增益被假定为相同的。
[00030]在各种实施例中，节点102-A、102-B和102-D可实现为合作或分布式无线网络(如WLAN)，其中多个独立无线设备可互相协调以用作智能或虚拟天线阵列并协作地与另一无线设备通信。在各种实施例中，一个或多个协作设备可从源接收数据包并且同时将该数据包重传给不在源范围内的接收无线设备。
[00031]协作设备的传送和接收链路可校准以允许接收设备上的相干接收。校准可根据通过探测协作设备和接收设备之间的有效信道获得有效信道知识来执行。有效信道可包括，例如发射器链路增益结合两个节点的天线之间的增益再结合接收链路的增益的总和。通过校准协作无线设备的传送和接收链路，在与接收设备通信时可实现相当大的增益。具体地说，接收设备可实现波束形成增益和改善的SNR。此外，源范围可通过基于信道知识的相位调整增大。
[00032]在各种实施例中，为了进行分布式波束形成和协作地与特定接收设备通信，协作传送设备可获得互相之间以及和接收设备之间的信道的有效信道知识。在此类实施例中，传送设备可设置为交换消息如探测帧以探测互相之间的有效信道并探测传送设备和接收设备之间的有效信道。通过探测有效信道，协作传送设备可了解或获得有效信道知识，并且随后通过用一个或多个获得的有效信道知识的函数的标量或加权系数自左乘到接收设备的传送。在此类实施例中，接收设备可实现波束形成增益和改善的SNR。
[00033]为了说明而不是限制，将参照图1描述一个示范实施例。在此实施例中，节点102-A、102-B和102-D可支持分布式波束形成，以使得节点102-A、102-B和102-D可用作虚拟天线阵列(如天线104-A和104-B)并且互相协调以协作地与节点102-D通信。在一些情况下，节点102-A和102-B可在关联期间互相协调并且适合在与节点102-D通信时支持分布式波束形成。
[00034]为了进行分布式波束形成和协作地与节点102-D通信，节点102-A和102-B可设置为获得互相之间以及和节点102-D之间的信道的有效信道知识。在此实施例中，通过探测有效信道，节点102-A和102-B可了解或获得信道106-AB、106-BA、106-DA和106-DB的有效信道知识。
[00035]节点102-A和102-B可设置为通过传送和/或接收探测帧来探测互相之间以及和接收器节点102-D之间的有效信道。探测帧可包含将由天线104-A、104-B和104-D中的每一个传送的独立信息。在各种实施例中，探测帧可包括，例如通过探测MAC帧或其它探测PHY协议数据单元(PPDU)实现的训练序列(如长训练序列)。虽然为了说明而不是限制的目的，将一些实施例描述为采用帧，可以理解，所述实施例不限于此上下文。例如，所述实施例适用于各种类型的通信内容或格式，如帧、数据包、段、分段、小区、单元等。
[00036]节点102-A和102-B可设置为根据探测帧获得互相之间以及和接收器节点102-D之间的信道的有效信道知识。在此实施例中，节点102-B能够根据从节点102-A的天线104-A发送到节点102-B的天线104-B的探测帧获得信道106-AB的有效信道知识。节点102-A能够根据从节点102-B的天线104-B发送到节点102-A的天线104-A的探测帧获得信道106-BA的有效信道知识。
[00037]节点102-A能够根据从节点102-D的天线104-D发送到节点102-A的天线104-A的探测帧获得信道106-DA的有效信道知识。节点102-B能够根据从节点102-D的天线104-D发送到节点102-B的天线104-B的探测帧获得有效信道106-DB的有效信道知识。在此示例中，节点102-D可同时传送探测帧到节点102-A和102-B。这样，可以使用总共三个探测帧的开销来获得信道106-AB、106-BA、106-DA和106-DB的有效信道知识。
[00038]在各种实施例中，有效信道知识可基于一些节点之间信道可逆的假定。根据信道可逆的原则，从传送节点到接收节点的方向的信道特征可与从接收节点到传送节点的方向的信道特征相同。例如，假定信道106-AB与信道106-BA可逆，节点102-A和102-B可交换用于获得信道106-AB和106-BA的有效信道知识的探测帧。在此示例中，从节点102-A的天线104-A到节点102-B的天线104-B的信道106-AB可表示为H_AB。从节点102-B的天线104-B到节点102-A的天线104-A的信道106-BA可表示为H_BA。假定无线空中信道106-AB和10-BA是可逆的并且假定节点102-A和102-B之间时间和频率完全同步，可以推断H_AB＝H_BA。
[00039]由于每个天线通常具有不同的接收和传送链路，获得的节点之间的特定信道的有效信道知识可包括模拟每个有效信道的传送链路和接收链路的总的知识(aggregate knowledge)。例如，获得的节点102-A和102-B之间的信道106-AB(H_AB)的有效信道知识在信号处理层可视作β_BH_ABα_A，其中α_A是模拟节点102-A的传送链路的效果的复数，而β_B是模拟节点102-B的接收链路的效果的复数。获得的节点102-B和102-A之间的信道106-BA(H_BA)的有效信道知识在信号处理层可视作β_AH_BAα_B，其中α_B是模拟节点102-B的传送链路的效果的复数，而β_A是模拟节点102-A的接收链路的效果的复数。一般来说，β_BH_ABα_A≠β_AH_BAα_B·。
[00040]获得的节点102-D和102-A之间的信道106-DA(H_DA)的有效信道知识在信号处理层可视作β_AH_DAα_D，其中α_D是模拟节点102-D的传送链路的效果的复数，而β_A是模拟节点102-A的接收链路的效果的复数。获得的节点102-D和102-B之间的信道106-DB(H_DB)的有效信道知识在信号处理层可视作β_BH_DBα_D，其中α_D是模拟节点102-D的传送链路的效果的复数，而β_B是模拟节点102-B的接收链路的效果的复数。
[00041]在获得有效信道知识之后，节点102-A和102-B的接收和传送链路可根据有效信道知识进行校准以允许节点102-D上的相干接收。在此实施例中，节点102-A和102-B可通过用获得的有效信道知识的函数的标量或加权系数自左乘到节点102-D的传送来校准。在各种实现中，标量或加权系数可应用于传送到节点102-D的一个或多个符号。
[00042]具体地说，如果节点102-A和102-B希望协作地发送符号到节点102-D，节点102-A可用复标量β_AH_BAα_B(β_AH_DAα_D)*/|β_AH_BAα_Bβ_AH_DAα_D|自左乘其传送，其中星号表示复共轭。同样，节点102-B可用复标量β_BH_ABα_A(β_BH_DBα_D)*/|β_BH_ABα_Aβ_BH_DBα_D|自左乘其传送。
[00043]可以推断，从节点102-A到节点102-D的传送为β_AH_BAα_B(β_AH_DAα_D)*s/|β_AH_BAα_Bβ_AH_DAα_D|，而从节点102-B到节点102-D的传送为β_BH_ABα_A(β_BH_DBα_D)*s/|β_BH_ABα_Aβ_BH_DBα_D|。
[00044]则节点102-D上接收的信号为：
( α A α B α D * β D H AB | H DA | | α B α D * H AB | + α A α B α D * β D H AB | H DB | | α A α D * H AB | ) s , ]]>
根据信道可逆，括号中的两项均具有相同相位并且因此相加以在节点102-D提供波束形成增益。
[00045]在一些实施例中，如果节点102-A和102-B希望协作地发送符号到节点102-D，节点102-A可用复标量β_AH_BAα_B(β_AH_DAα_D)*自左乘其传送，其中星号表示复共轭。同样，节点102-B可用复标量β_BH_ABα_A(β_BH_DBα_D)*自左乘其传送。
[00046]在一些实施例中，如果节点102-A和102-B希望协作地发送符号到节点102-D，节点102-A可用复标量β_AH_BAα_B(β_AH_DAα_D)*/N₁自左乘其传送，其中星号表示复共轭并且N₁为实值归一化系数。同样，节点102-B可用复标量β_BH_ABα_A(β_BH_DBα_D)*/N₂自左乘其传送，N₂为实值归一化常数。
[00047]在一些实施例中，节点102-D可设置为获得信道106-AD和106-BD的有效信道知识并且获知β_DH_ADα_A和β_DH_BDα_B。可以理解，此类有效信道知识可在无额外开销成本的情况下获得。在此类实施例中，任何两个节点均具有校准其自身以及对第三节点执行分布式波束形成所需的所有信息。
[00048]如图1中所示，天线104-A、104-B和104-D可逻辑耦合到相应信号处理电路108-A、108-B和108-D。在各种实施例中，信号处理电路108-A、108-B和108-D可包括一个或多个芯片或集成电路(IC)或通过一个或多个芯片或集成电路(IC)来实现。在一些实施例中，信号处理电路108-A、108-B和108-D可包括无线收发信机或通过无线收发信机来实现，所述无线收发信机设置为根据一个或多个无线协议以一个或多个频率通信。
[00049]在各种实施例中，信号处理电路108-A、108-B和108-D可设置为执行一个或多个操作以允许节点102-A、102-B和102-D支持分布式波束形成。如图所示，用于相应节点102-A、102-B和102-D的信号处理电路108-A、108-B和108-D可显示并描述为包括若干独立的功能部件和/或模块。在各种实施例中，所述部件和/或模块可按给定实现的需要通过一个或多个通信媒体(例如有线通信媒体、无线通信媒体或其组合)相连和/或逻辑耦合。虽然使用部件和/或模块描述以便于说明，可以理解，此类部件和/或模块可通过一个或多个硬件部件、软件部件和/或其组合来实现。
[00050]例如，模块可通过各种逻辑设备和/或包括由逻辑设备执行的指令、数据和/或代码的逻辑来实现。逻辑设备的示例包括但不限于，中央处理器(CPU)、微控制器、微处理器、通用处理器、芯片多处理器(CMP)、媒体处理器、数字信号处理器(DSP)、网络处理器、协处理器、输入/输出(I/O)处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑设备(PLD)等。在各种实现中，一个或多个模块可包含设置为执行数字逻辑和/或提供多执行线程的一个或多个处理核。所述模块还可包括通过一种或多种类型的计算机可读存储媒体实现的存储器，如易失性或非易失性存储器、可拆卸存储器(removablememory)或不可拆卸存储器、可擦除或不可擦除存储器、可写或可重写存储器等。
[00051]如图1的实施例中所示，每个节点102-A、102-B和102-D可包括设置为执行各种信号处理技术以支持分布式波束形成的相应信号处理模块。在此实施例中，节点102-A可包括相应的信道探测模块110-A、信道测量模块112-A和校准模块114-A。节点102-B可包括相应的信道探测模块110-B、信道测量模块112-B和校准模块114-B。节点102-D可包括相应的信道探测模块110-D、信道测量模块112-D和校准模块114-D。
[00052]在各种实现中，信道探测模块110-A、110-B和110-D可设置为允许相应节点102-A、102-B和102-D传送和/或接收一个或多个探测帧。信道测量模块112-A、112-B和112-D可设置为允许相应节点102-A、102-B和102-D根据探测帧获得有效信道知识。校准模块114-A、114-B和114-D可设置为允许相应节点102-A、102-B和102-D用有效信道知识的函数的标量或加权系数自左乘传送。在各种实施例中，校准模块114-A、114-B和114-D可设置为对一个或多个传送的符号计算并应用标量或加权系数。
[00053]虽然为了说明的目的，图1的实施例中显示在每个节点设置相同的模块，实施例不限于此上下文。例如，在一些实施例中，一个或多个节点(如节点102-D)可能未配置特定模块(如信道测量模块112-D、校准模块114-D)。此外，虽然图1显示信号处理电路108-A、108-B和108-D包括独立的模块，每个模块执行各种操作，可以理解，在一些实施例中，由各种模块执行的操作可结合和/或分离以用于给定实现，并且可由数量更多或更少的模块执行。
[00054]在各种实现中，信号处理电路108-A、108-B和108-D可设置为执行其它操作以支持节点102-A、102-B和102-D之间的无线通信。例如，此类操作可包括编码/解码操作，如前向纠错(FEC)或卷积编码/解码、诸如上变频、下变频的变频操作、时频域转换、频时域转换、模数转换(ADC)和/或数模转换(DAC)、调制/解调操作、映射/解映射操作、纠错操作、基带处理操作、过滤操作、放大操作、安全保护操作(如验证、加密/解密)等。在此类实现中，信号处理电路108-A、108-B和108-D可包括适用的硬件和/或软件以执行此类操作。所述实施例不限于此上下文。
[00055]在各种实现中，所述实施例可提供用于校准传送和接收链路的系统和技术，这要求最少量的信息交换(如探测信息)和极少的损耗开销。具体地说，不需要反馈任何量化的信道测量值。因此，所述实施例可支持波束形成而不要求无线设备互相传送量化的信道状态信息以用于要执行的校准。这样，所述实施例可拥有适用于在各种应用中实现的低开销，如传感器网络、传感器融合、协作/分布式通信、分布式计算、分布式压缩、分布式连网等。
[00056]参照以下附图和所附示例进一步说明了各种实施例的操作。一些附图可能包括逻辑流程。可以理解，显示的逻辑流程仅提供如何实现所述功能的一个示例。而且，除非明确指出，给定逻辑流程并非必须按照显示的顺序执行。另外，逻辑流程可通过硬件元件、由处理器执行的软件元件或任何其组合来实现。所述实施例不限于此上下文。
[00057]图2显示分布式波束形成的逻辑流程200的一个实施例。在各种实施例中，逻辑流程200可由各种系统、节点和/或模块执行，并且可按给定的设计参数组或性能限制的需要实现为硬件、软件和/或任何其组合。例如，逻辑流程200可通过逻辑设备(如发射器节点、接收器节点)和/或包括由逻辑设备执行的指令、数据和/或代码的逻辑(如分布式波束形成逻辑)来实现。为了说明而不是限制的目的，参照图1描述了逻辑流程200。所述实施例不限于此上下文。
[00058]逻辑流程200可包括探测发射器节点之间的有效信道(框202)。在各种实施例中，节点102-A和102-B可在第一相位期间探测互相的有效信道。在此示例中，从节点102-A的天线104-A到节点102-B的天线104-B的信道106-AB可表示为H_AB。从节点102-B的天线104-B到节点102-A的天线104-A的信道106-BA可表示为H_BA。因此，节点102-A了解或获得从节点102-B到节点102-A的有效信道β_AH_BAα_B，而节点102-B了解或获得从节点102-A到节点102-B的有效信道β_BH_ABα_A。一般来说，β_BH_ABα_A≠β_AH_BAα_B·。在各种实施例中，信道106-AB(H_AB)和106-BA(H_BA)的有效信道知识的获得可能需要两个探测帧。
[00059]逻辑流程200可包括探测发射器节点和接收器节点之间的有效信道(框204)。在各种实施例中，节点102-D可在第二相位期间同时发送探测数据包到节点102-A和102-B。因此，发射器节点102-A和102-B了解或获得另外的从节点102-D到节点102-A的有效信道β_AH_DAα_D，以及从节点102-D到节点102-B的β_BH_DBα_D。在各种实现中，在此相位期间获得有效信道知识要求在第一和第二相位期间总开销为三个探测帧的一次传送。
[00060]逻辑流程200可包括发射器节点和接收器节点之间协作通信(框206)。在各种实施例中，节点102-A和102-B可在第三相位期间协作地与节点102-D通信。这可通过用第一和第二相位中获得的有效信道知识的函数的标量自左乘来自节点102-A和102-B的传送来实现。
[00061]具体地说，如果节点102-A和102-B希望协作发送符号到节点102-D，节点102-A可用复标量β_AH_BAα_B(β_AH_DAα_D)*/|β_AH_BAα_Bβ_AH_DAα_D|自左乘其传送，其中星号表示复共轭。同样，节点102-B可用复标量β_BH_ABα_A(β_BH_DBα_D)*/|β_BH_ABα_Aβ_BH_DBα_D|自左乘其传送。
[00062]可以推断，从节点102-A到节点102-D的传送为β_AH_BAα_B(β_AH_DAα_D)*s/|β_AH_BAα_Bβ_AH_DAα_D|，而从节点102-B到节点102-D的传送为β_BH_ABα_A(β_BH_DBα_D)*s/|β_BH_ABα_Aβ_BH_DBα_D|。
[00063]则在节点102-D接收的信号为：
( α A α B α D * β D H AB | H DA | | α B α D * H AB | + α A α B α D * β D H AB | H DB | | α A α D * H AB | ) s , ]]>
根据信道可逆，括号中的两项均具有相同相位并且因此相加以在节点102-D提供波束形成增益。
[00064]在一些实施例中，如果节点102-A和102-B希望协作发送符号到节点102-D，节点102-A可用复标量β_AH_BAα_B(β_AH_DAα_D)*自左乘其传送，其中星号表示复共轭。同样，节点102-B可用复标量β_BH_ABα_A(β_BH_DBα_D)*自左乘其传送。
[00065]在一些实施例中，如果节点102-A和102-B希望协作发送符号到节点102-D，节点102-A可用复标量β_AH_BAα_B(β_AH_DAα_D)*/N₁自左乘其传送，其中星号表示复共轭并且N₁为实值归一化系数。同样，节点102-B可用复标量β_BH_ABα_A(β_BH_DBα_D)*/N₂自左乘其传送，N₂为实值归一化常数。
[00066]图3显示制造产品300的一个实施例。如图所示，产品300可包括存储媒体302以存储用于执行根据所述实施例的各种操作的分布式波束形成逻辑304。在各种实施例中，产品300可通过各种系统、节点和/或模块来实现。
[00067]产品300和/或机器可读存储媒体302可包括一种或多种类型的能够存储数据的计算机可读存储媒体，包括易失性或非易失性存储器、可拆卸或不可拆卸存储器、可擦除或不可擦除存储器、可写或可重写存储器等。机器可读存储媒体的示例包括但不限于，随机存取存储器(RAM)、动态RAM(DRAM)、双数据速率DRAM(DDRAM)、同步DRAM(SDRAM)、静态RAM(SRAM)、只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、可擦除可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM、光盘ROM(CD-ROM)、可记录光盘(CD-R)、可重写光盘(CD-RW)、闪速存储器(如NOR或NAND闪速存储器)、内容可寻址存储器(CAM)、聚合物存储器(如铁电聚合物存储器)、相变存储器(如奥氏存储器)、铁电存储器、硅-氧化物-氮化物-氧化物-硅(SONOS)存储器、磁盘(如软盘、硬盘驱动器、光盘、磁盘、磁光盘)、或卡(如磁卡、光卡)、磁带、盒式磁带或适合存储信息的任何其它类型的计算机可读存储媒体。此外，涉及经由通信链路(如调制解调器、无线电或网络连接)从远程计算机下载或传输通过载波或其它传播媒体中包含的数据信号携带的计算机程序到请求计算机的任何媒体均视作计算机可读存储媒体。
[00068]产品300和/或机器可读存储媒体302可存储分布式波束形成逻辑304，其中包括指令、数据和/或代码，如由机器执行，可使机器执行根据所述实施例的方法和/或操作。这种机器可包括，例如任何适当的处理平台、计算平台、计算设备、处理设备、计算系统、处理系统、计算机、处理器等，并且可使用硬件和/或软件的任何适当组合来实现。
[00069]分布式波束形成逻辑304可包括或实现为软件、软件模块、应用程序、程序、子例程、指令、指令集、计算代码、字、值、符号或其组合。指令可包括任何适当类型的代码，例如源代码、编译代码、解释代码、可执行代码、静态代码、动态代码等。指令可根据预定义的计算机语言、方式或语法来实现，用于指示处理器执行特定功能。指令可采用任何适当的高级、低级、面向对象、可视、编译和/或解释编程语言来实现，如C、C++、Java、BASIC、Perl、Matlab、Pascal、Visual BASIC、汇编语言、机器代码等。
[00070]为了透彻地了解实施例，本文中提供了大量具体的详细细节。然而，本领域的技术人员会理解，没有这些具体细节，也可以实施所述实施例。在其它情况下，没有详细描述众所周知的操作、部件和电路，以免影响对所述实施例的理解。可以理解，本文中公开的具体结构和功能详细资料可能是代表性的，并不一定限制所述实施例的范围。
[00071]除非明确说明，否则可以理解，“处理”、“计算”、“确定”等术语表示计算机或计算系统或者类似的电子计算设备的动作和/或过程，其中所述计算机或计算系统或者类似的电子计算设备处理表示为计算系统的寄存器和/或存储器中的物理量(如电子)的数据和/或将其转换为类似地表示为计算系统的存储器、寄存器或其它此类信息存储设备、传送或显示设备中的物理量的其它数据。
[00072]还需要注意的是，提到“一个实施例”或“实施例”表示结合实施例所述的特定特征、结构或特性至少包含在一个实施例中。因此，词组“在一个实施例中”或“在实施例中”在本说明的各个位置中的出现不一定都表示同一个实施例。此外，具体特征、结构或特性可通过任何适当方式结合在一个或多个实施例中。
[00073]一些实施例可能使用词语“耦合”和“连接”及其派生来描述。应该理解，这些术语不是要作为彼此的同义词。例如，一些实施例可能使用术语“连接”来表明两个或更多元件互相直接物理或电气接触。在另一示例中，一些实施例可能使用术语“耦合”来表明两个或更多元件互相直接物理或电气接触。然而，术语“耦合”还可表示两个或更多元件不是互相直接接触，但仍然互相协作或交互。
[00074]尽管本文已经阐明了实施例的某些特征，但本领域的技术人员将了解许多修改、替换、变更以及等效形式。因此要理解，所附权利要求书意在涵盖实施例的真实精神范围之内的所有此类修改和变更。