CN102017450A - 用于确定通信***中到达角度的技术 - Google Patents

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CN102017450A CN2008801140670A CN200880114067A CN102017450A CN 102017450 A CN102017450 A CN 102017450A CN 2008801140670 A CN2008801140670 A CN 2008801140670A CN 200880114067 A CN200880114067 A CN 200880114067A CN 102017450 A CN102017450 A CN 102017450A
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Abstract

描述了电路的实施方式。在该电路中，传输电路在捕获模式期间向天线单元提供信号，其中对于给定天线单元的给定信号包括具有相关联的相位的至少两个频率分量，并且其中给定信号中的给定频率分量的相位与针对其他天线单元的给定频率分量的相位不同。另外，输出节点将传输电路耦合至传输该信号的天线单元。需要注意，这些信号建立电路与另一个电路之间的通信路径的角度。

Description

用于确定通信***中到达角度的技术
技术领域
本实施方式涉及传送信息的技术。更具体地，本实施方式涉及用于确定与无线通信***中的通信路径相关联的角度的电路和方法。
背景技术
发明内容
附图说明
图1A是示出通信***的一个实施方式的框图；
图1B是示出通信***的一个实施方式的框图；
图2A是示出通信电路的一个实施方式的框图；
图2B是示出通信电路的一个实施方式的框图；
图3A是示出相控阵调制器的一个实施方式的框图；
图3B是示出相控阵调制器的一个实施方式的框图；
图4A是示出通信电路的一个实施方式的框图；
图4B是示出通信电路的一个实施方式的框图；
图5A是示出通信电路的一个实施方式的框图；
图5B是示出通信电路的一个实施方式的框图；
图6A是示出频谱的一个示例的图；
图6B是示出频谱的一个示例的图；
图7A是示出与不同到达角度相关联的频谱的示例的图；
图7B是示出与不同到达角度相关联的频谱的示例的图；
图8是示出发射信号的过程的一个实施方式的流程图；
图9是示出接收信号的过程的一个实施方式的流程图；
图10是示出***的一个实施方式的框图；
表1提供了用于确定到达角度的多个频率分量的示意；
需要注意，在附图中，相同的参考数字指示对应的部分。
具体实施方式
提出了以下描述以使得本领域技术人员可以制造和使用所公开的实施方式，并且以下描述在特定应用及其需求的上下文中提供。对所公开的实施方式的各种修改对本领域技术人员来说是显而易见的，并且在不脱离本发明的精神和范围的情况下，此处限定的一般原理可以应用于其他实施方式和应用。由此，本发明并非意图限制于示出的实施方式，而是符合与此处所公开的原理和特征一致的最宽范围。
描述了电路、包括电路的集成电路以及用于在通信***中的设备之间传送信号的技术的实施方式。这些电路、集成电路和技术可以用于通过广播一个或多个信号或者信标而快速特征化通信***中的一个或者多个通信路径。该信号包括至少两个频率分量的多个实例，其中给定频率分量的给定实例具有与给定频率分量的其他实例的相位不同的相位。另外，该信号促使快速确定信号到达通信***中的给定接收机的角度。特别地，与信号相关联的频谱中的峰值(诸如最大值)的位置与到达角度相对应。
在电路的一些实施方式中，第一传输电路在捕获模式期间向天线单元提供信号，其中对于给定天线单元的给定信号包括具有相关联的相位的至少两个频率分量，并且其中给定信号中的给定频率分量的相位与其他天线单元的给定频率分量的相位不同。另外，第一输出节点将第一传输电路耦合至传输该信号的天线单元。需要注意，这些信号建立了该电路与另一电路之间的通信路径的角度。
在一些实施方式中，电路包括：包括天线单元的天线和/或包括天线单元的相控阵天线。
在一些实施方式中，同时传输信号。另外，来自给定天线单元的传输是全向的。
在一些实施方式中，给定信号包括多个频率分量，其中每个频率分量具有不同的相关联的相位，其中针对其他天线单元的信号中的给定频率分量相关联的相位与给定信号中的给定频率分量的相位不同。
在一些实施方式中，使用正交频分复用(OFDM)编码信号。另外，给定频率分量可以与电路和其他电路之间的通信信道中的子信道相关联。
在一些实施方式中，通信路径是视线通信路径。
在一些实施方式中，在同步电路与其他电路之间的通信之前建立角度。
在一些实施方式中，电路包括耦合至第一天线单元的第一输入节点，其接收来自其他电路的附加信号。需要注意，第一天线单元可以是天线单元中的一个天线单元。另外，第一接收机电路耦合至第一输入节点，其中第一接收机电路检测附加信号，并且其中附加信号包括来自其他电路的指定角度的反馈。另外，电路包括控制逻辑以基于角度调节使用天线单元传输的随后的信号的传输角度。
在一些实施方式中，天线单元的信号中的频率分量的幅值彼此不同。
另一个实施方式提供了其他电路以及包括其他电路的另外的集成电路。在该其他电路中，第二输入节点耦合至第二天线单元，其在捕获模式期间接收来自电路的信号。需要注意，接收到的信号包括至少两个频率分量的多个实例，其中给定频率分量的给定实例具有与给定频率分量的其他示例的相位不同的相位。另外，第二接收机电路检测接收到的信号，并且基于接收到的信号的谱中的峰值的存在而确定接收到的信号的到达角度。
在一些实施方式中，到达角度是电路与其他电路之间的通信路径的角度。需要注意，通信路径可能是电路与其他电路之间的唯一通信路径。
在一些实施方式中，其他电路包括：包括至少第二天线单元的天线和/或包括至少第二天线单元的相控阵天线。
在一些实施方式中，接收到的信号包括多个频率分量的多个实例，其中，针对给定频率分量，每个实例具有与其他实例相关联的相位不同的相关联的相位。
在一些实施方式中，使用OFDM编码接收到的信号。另外，频率分量可以与电路和其他电路之间的通信信道中的子信道相关联。
在一些实施方式中，第二传输电路向电路传输附加信号，其中附加信号包括与到达角度相关联的信息。另外，第二输出节点耦合至第二传输电路，并且耦合至传输附加信号的至少第三天线单元，其中至少第三天线单元可以是至少第二天线单元。
在一些实施方式中，到达角度与峰值相对于与接收到的信号相关联的谱的中心频率的偏移相对应。需要注意，确定到达角度可以包括计算该谱。
另外，可以使用一个或者多个滤波器确定谱的峰值。另外，谱中存在多个峰值可以指示接收到的信号中存在一个或者多个多路信号。
另一个实施方式提供了包括设备和另一设备的***。设备包括电路，并且其他设备包括其他电路。另外，其他设备接收信号并且向设备提供附加信号。
又一个实施方式提供传输信号的方法，其可以通过设备执行。在操作期间，设备生成要在捕获模式期间通过天线单元传输的信号，其中对于给定天线单元的给定信号包括具有相关联的相位的至少两个频率分量，并且其中给定信号中的给定频率分量的相位与其他天线单元的给定频率分量的相位不同。然后，设备使用天线单元向其他设备传输信号。需要注意，信号建立了设备与其他设备之间的通信路径的角度。
又一个实施方式提供了接收信号的方法，其可以通过其他设备执行。在操作期间，其他设备在捕获模式期间使用至少第二天线接收信号，其中接收到的信号包括至少两个频率分量的多个实例，并且其中给定频率分量的给定实例具有与给定频率分量的其他示例的相位不同的相位。然后，其他设备基于与接收到的信号相对应的谱的峰值的存在确定接收到的信号的到达角度，其中到达角度是设备与其他设备之间的通信路径的角度。
上述实施方式可以用于多种应用，包括：串行或者并行无线链路，无线城域网(诸如WiMax)，无线局域网(WLAN)，无线个人域网(WPAN)以及包括一个或多个天线或者天线单元的***和设备。例如，实施方式可以与超宽带(UWB)通信和/或与多频带OFDM联盟(MBOA)相关联的通信标准结合使用。另外，上述实施方式可以用于：台式或者膝上型计算机、手持式或者便携式设备(诸如个人数字助理和/或移动电话)、机顶盒、家庭网络和/或视频游戏设备。
现在描述电路、无线通信设备和包括这些电路或者设备的***，以及在设备和***中使用的通信技术的实施例。多种无线通信***使用一个或者多个窄波束在设备之间传送信息。然而，在彼此通信之前，设备需要找到这些窄波束。遗憾的是，这可能是耗时的过程。在以下的讨论中，在捕获模式期间，通过在无线通信***中发射机广播特殊信号或者信标。该信号促使快速确定信号到达无线通信***中的一个或者多个接收机的角度，并且由此快速确定发射机和这些接收机中的给定接收机之间的通信路径的角度。需要注意，该技术可以用在点对点和点对多点通信***中。
图1A呈现了示出通信***100的框图。在该***中，设备110-1经由使用无线通信的通信信道118与设备110-2传送信息。另外，设备110之间的通信可以是同时的或者顺次的。需要注意，在一些实施方式中，设备110-1与一个或者多个附加设备传送信息，附加设备诸如可选设备110-3。在以下的讨论中，设备110-1与设备110-2之间的通信用作示意性的示例。
在一些实施方式中，设备110之间的通信可以是同时的(即，全双工通信，其中至少一对设备110可以同时发送和接收信息)，或者通信方向可以是交替的(即，半双工通信，其中在给定时间，一个设备发送信息，而另一个设备接收信息)。
设备110-1可以包括或者可以耦合至天线电路，诸如相控阵天线112-1，以生成和/或接收信号，并且设备110-2可以包括或者可以耦合至天线电路，诸如相控阵天线112-2，以生成和/或接收信号。在示例性的实施方式中，相控阵天线112包括微带线单元，其配置为输出和/或接收以60GHz(或者50GHz到90GHz之间的频率)为中心的7GHz频带的信号。这些相控阵天线可以发射和接收赋形波束。例如，赋形波束可以具有15°-25°的波束宽度。
需要注意，相控阵天线112可以促使使用调制到高载波频率(诸如60GHz)的信号或者在发射功率受限(诸如小于10mW)并且通信可以跨越10m量级的距离的通信***中的设备110之间的信息传送。特别地，由设备110中的一个设备发射的信号可以在接近设备110的可选对象116上反射。需要注意，多路通信(和多路信号)可以与可选对象116的散射相关联。
因此，设备110之间的通信可以经由直接(视线)或者间接(也称为多路或者非视线)通信路径114(其可以包括视线或者接近视线通信)而发生。例如，通信路径114可以包括：直接通信路径114-1，以及可选的间接通信路径114-2和/或114-3。然而，在一些实施方式中，在给定的设备对诸如设备110-1与110-2之间可以仅存在一个通信路径，诸如通信路径114-1。在以下的讨论中，与设备110-2处的直接通信路径114-1相关联的信号的到达角度120的特征用作示意性的示例。
特别地，接收自设备110-1的一个或者多个信号中的多个频率分量之间的相位关系可以促使确定到达角度120，并且由此确定与通信路径114-1相关联的角度。例如，如以下参考图6-图7进一步进行讨论的，与一个或者多个信号相关联的频域或者频谱中的峰值的位置可以与到达角度120相对应。
因此，设备110-1可以发送一个或者多个信号，并且设备110-2可以接收这些信号并且使用其确定到达角度120。然后，设备110-2可以向设备110-1提供关于到达角度120的反馈信息，并且设备110-1可以使用该信息调节天线图案或者赋形波束的发射角度以改进与设备110-2的通信。
需要注意，一个或者多个信号可以从设备110-1同时向一个或者多个其他设备110发送，和/或一个或者多个信号可以是全向的。这些属性可以促使快速确定到达角度120，并且由此快速确定与主通信路径(其是提供最佳性能的通信路径)，诸如通信路径114-1，相关联的角度。另外，可以在捕获模式期间设备110之间的时间同步之前确定到达角度120。需要注意，在一些实施方式中，在捕获模式期间发送和接收一个或者多个信号。然而，在其他实施方式中，在正常操作模式期间发送和接收一个或者多个信号。
另外，在捕获模式或者正常操作模式中在设备110之间的通信期间，设备110-2可以通过特征化与通信路径114-1相关联的性能(其也称为信号状态)而向设备110-1提供反馈。例如，特征化可以包括：确定或者测量：信号场强(诸如信号幅值或者信号强度)、相对于目标(诸如阈值、星座图中的点和/或星座图中的一系列点)的均方误差(MSE)、信噪比(SNR)、误码率(BER)、时序裕度和/或电压裕度。在一些实施方式中，通信路径114-1的特征化连续地执行，从通信路径的在前特征化过去一段时间间隔之后执行，和/或按需要执行。
需要注意，数据、反馈信息和/或控制信息的传送可以使用带内或者带外信令(与通信路径114-1中使用的频率和/或频带的范围有关)。另外，在一些实施方式中，设备110之间的反馈信息和/或控制信息的传送可以经由独立的链路发生，诸如具有比通信路径114-1的数据率低的数据率和/或使用与通信路径114-1上的信号的一个或者多个载波频率不同的载波频率或者调制技术的无线链路。例如，该链路可以包括WLAN(诸如IEEE 802.11或者Bluetooth
Figure GPA00001121011100081
)。
在一些实施方式中，通信路径114-1包括多个子信道。这些子信道上承载的信号可以是时分复用、频分复用和/或编码的。由此，在一些实施方式中，通信信道118上的信息的传送使用：时分多址(TDMA)、频分多址(FDMA)和/或码分多址(CDMA)。
在一些实施方式中，通信路径114-1上的信号使用离散多音通信(诸如正交频分复用或者OFDM)，其包括多个子信道。频率、频带或者频带组的范围可以与给定的子信道或者频带相关联。邻近子信道的频带可以部分或者完全重叠，或者可以不重叠。例如，可以存在相邻频带的部分重叠，其发生在所谓的近似位加载(approximatebit loading)中。另外，邻近子信道上的信号可以是正交的。
在一些实施方式中，如果存在信号状态丢失，则使用多种技术来修复或者恢复通信路径114-1。例如，通信路径114-1上的信号可以是静态的或者可以动态配置。由此，当存在信号状态丢失或者降级时，可以对通信路径114-1中的一个或者多个子信道进行调节。例如，可以改变子信道的数目，或者可以改变数据率。
在一些实施方式中，在试图修复或者恢复通信路径114-1时，在设备110之间使用自协商技术。在该自协商技术期间，设备110-2可以向设备110-1提供关于通信路径114-1上的信号的任何变化的效能的反馈(以下称补救措施)。基于该反馈，设备110-1可以进一步修改发送信号，并且可以尝试重新建立或者维护通信路径114-1上的通信。需要注意，补救措施可以包括：重新发送在前数据；使用比在前发送中使用的发送功率更大的发送功率发送在前或者新的数据(以后称为数据)；相对于在前发送中使用的数据率减小数据率；使用减小的符号间干扰(例如，使用***在数据之前和/或之后的空间隔)发送数据；在单时钟边沿发送数据(与双数据率发送不同)；发送至少部分数据包括纠错码(ECC)或者检错码(EDC)的数据；使用与在前发送中使用的编码不同的编码或者调制码发送数据；在预定闲置时间之后发送数据；向设备110-2中不同的接收机发送数据；和/或向另一个设备诸如设备110-3发送数据，其可以尝试将该数据转发至设备110-2。
需要注意，至少一部分ECC和/或EDC数据可以是动态生成(即，实时)的和/或可以在前生成的(即，预存在)。在一些实施方式中，ECC包括博斯-乔赫里-霍克文黑姆(BCH)码，其是循环码的子类。在示例性的实施方式中，ECC和/或EDC数据包括：循环冗余码(CRC)、奇偶校验码、汉明码、里德-所罗门码和/或另外的检错和纠错码。
在一些实施方式中，设备110之间的通信使用多个通信路径114发生。例如，设备110中的一个或者两个可以基于信号状态选择主通信路径，诸如通信路径114-1。如果该主通信路径随后降级或者中断，则可以使用备选通信路径(即，设备110可以切换至备选通信路径)。该备选通信路径可以是由设备110预定的或者可以在主通信路径降级或者中断时，由设备110中的一个或者两个来识别。需要注意，备选路径的使用可以补充到之前描述的补救措施之上，或者与之前描述的补救措施独立使用。
需要注意，通信***100可以包括更少的元件或者附加的元件。另外，两个或者更多个元件可以组合为单个元件，并且一个或者多个元件的位置可以改变。例如，设备110中的一个或者多个设备可以至少部分基于与定位***(诸如本地、差分和/或全球定位***)相关联的信息选择通信路径114-1。当设备110存在相对运动时，该技术可以允许使设备110进行适配。由此，设备110-1可以基于关于相对运动的信息适配一个或者多个赋形波束。备选地，与定位***相关联的信息可以提示设备110-1存在另一个接近设备诸如设备110-2。
在一些实施方式中，相控阵天线112的天线单元包括在独立天线中。这在图1B中示出，其呈现了示出通信***150的一个实施方式的框图。在该***中，设备110-3可以包括或者可以耦合至天线电路，诸如天线140(其中每一个包括一个或者多个天线单元)，以生成和/或接收信号。另外，设备110-4可以包括或者可以耦合至天线电路，诸如天线142(其中每一个包括一个或者多个天线单元)，以生成和/或接收信号。
现在描述可以在设备110中的一个或者多个设备中使用的通信电路。图2A呈现了示出通信电路210的一个实施方式200的框图，其可以构成传输电路。该通信电路可以用于生成和/或提供与促使确定到达角度120(图1A)的一个或者多个信号相对应的电信号，并且可以用于发送这些电信号。虽然一个或者多个信号可以在正常操作模式期间发送，但是在以下的讨论中，使用在捕获模式期间发送一个或者多个信号作为示意性的示例。
在捕获模式期间，接收与一个或者多个电信号相关联的数据x(n)212。备选地，数据x(n)212的至少一部分存储在存储器222中。数据x(n)212可以在可选编码器214中编码和/或可以至少部分编码或者调制(在向通信电路210发送之前)。该编码应当理解为包括调制编码和/或扩频编码，例如：基于二进制伪随机序列(诸如最大长度序列或者m序列)编码；金氏码(Gold code)；和/或卡西米(Kasami)序列。
特别地，在调制编码之后，可以设置对于相控阵天线226中的给定天线单元的给定电信号中的两个或者更多个频率分量的相位。例如，基于存储器222中的查找表，控制逻辑220可以指示数据信号控制218使用相控阵调制器216中的一个来设置这些相位。图3A呈现了示出相控阵调制器310的一个实施方式300的框图。该相控阵调制器包括延迟单元312-1(其基于由图2A中的数据信号控制218提供的系数中的一个系数提供可调节的延迟)和变频单元314-1，诸如混频器或者外差混频器。需要注意，通常，针对给定电信号中的不同频率分量，系数是不同的。另外，如图3B所示，其呈现了示出相控阵调制器360的一个实施方式350的框图，变频单元314-2可以在延迟单元312-2之前。
返回参考图2A，需要注意，给定信号中的给定频率分量的相位与相控阵天线226中的其他天线单元的电信号中的给定频率分量的相位不同。(通常，给定信号中的频率分量的相位彼此也不同。)需要注意，可以同时设置针对天线单元的电信号中的一些或者全部频率分量的相位。
通常，由于增加了电信号中的频率分量的数目和/或增加了天线单元的数目，而改进了确定的到达角度120(图1A)的角分辨率。在示例性的实施方式中，在对于相控阵天线226中的四个天线单元的每一个的电信号中，使用七个频率分量。另外，这些电信号可以使用OFDM编码。例如，给定的频率分量可以与设备110-1与110-2(图1A和图1B)之间的通信信道中的给定子信道相关联，通信信道诸如通信信道118(图1A和图1B)。
在调制之后，一个或者多个功率放大器，诸如放大器224，可以放大电信号。在一些实施方式中，放大器224具有可变的或者可调节的增益。因此，在一些实施方式中，给定电信号中的两个或者更多个频率分量的幅值彼此不同。
在该放大之前，期间或者之后，可以使用数模转换器(DAC)将调制的电信号转换为模拟电信号，以及使用与一个或者多个子信道相关联的一个或者多个载波频率fi来RF上变换为一个或者多个适合的频带。例如，上变换可以使用变频单元，诸如一个或者多个外差混频器或者调制器(如图3A和图3B所示)。
然后，与电信号相对应的信号可以通过相控阵天线226中的天线单元发送。需要注意，这些信号可以是全向的和/或可以与方向或者角度的范围相关联(诸如在发送期间使用赋形波束或者定向天线)。
如上所述，由通信电路210发送的信号可以由另一个电路接收，诸如设备110-2(图1A)中的电路，然后其根据这些信号确定到达角度120(图1A)。(需要注意，接收机电路以下将参考图4-图5进行进一步描述。)然后，可以将该信息反馈至通信电路210。例如，反馈信息可以使用链路228接收。备选地，如图2B所示，其呈现了示出通信电路260的一个实施方式250的框图，可以使用至少一个天线单元262和接收机诸如放大器264接收反馈信息。在一些实施方式中，天线单元262包括在相控阵天线226中。
基于该反馈信息，通信电路210可以改变发送信号的发送角度。例如，在捕获模式期间，通信电路210可以通过改变由相控阵调制器216设置的相对相位而从发送全向信号切换到发送赋形波束。在一些实施方式中，一旦已经确定与通信路径114-1(图1A)相关联的角度，就可以执行设备110-1与110-2(图1A)之间的时间同步。另外，在一些实施方式中，可以将用于确定角度的相同信号用于时间同步设备110-1和110-2(图1A)。
需要注意，在完成捕获(已经确定角度并且设备已经时间同步)之后，可以在正常操作模式中设备110-1与110-2(图1A)之间的数据定向通信期间使用该角度。例如，波束成型技术可以用于提供定向天线图案和/或一个或者多个赋形波束。
在一些实施方式中，天线单元和/或一个或者多个天线，诸如相控阵天线226，可以是：在通信电路210和260(图2B)外部、片上、封装或者芯片载体上、和/或另外的集成电路(例如，芯片叠层)上。另外，在一些实施方式中，由不同的天线和/或天线单元发送的至少一些信号基于以下彼此区分：编码(诸如TDMA、FDMA和/或CDMA)，空间分集(诸如多输入多输出通信)，和/或极化分集(例如，由不同的天线和/或天线单元发送的至少一些信号可以存在不同的极化)。
由通信电路210和260(图2B)发送的信号可以组合(通过线性叠加)在通信信道118(图1A和图1B)中。如图4A所示，其呈现了示出通信电路402(其可以构成接收机电路)的一个实施方式400的框图，这些信号可以是：接收到的；以及，可以确定这些信号的到达角度；以及，该信息可以反馈至通信电路210(图2A)和/或260(图2B)。
特别地，使用一个或者多个天线(诸如天线410)和/或天线单元接收信号。需要注意，天线和/或天线单元可以是：在通信电路402的外部、片上、封装或者芯片载体上、和/或在另外的集成电路(例如，芯片叠层)上。
如上所述，接收到的信号包括至少两个频率分量的多个实例，其中给定频率分量的给定实例具有与给定频率分量的其他实例的相位不同的相位。另外，如以下将参考图6-图7进行进一步讨论的，这些频率分量和相关联的相位产生与接收到的信号相关联的频域或者频谱的峰值，其与接收到的信号的到达角度120(图1A)相对应。
因此，在放大器412-1(其可以具有可变增益或者固定增益)中放大之后，检测电路414可以确定捕获模式期间的到达角度120(图1A)(以及，更普遍地，正常操作模式期间的数据x(n)416)。特别地，检测电路414可以确定与接收到的信号相关联的频域或者频谱中的峰值的位置。
另外，检测电路414可以执行：基带解调(例如，使用快速傅里叶变换或者FFT)，均衡(诸如线性或者非线性均衡)，数据符号检测(使用限幅器和/或序列检测)，以及基带解码。例如，基带解码可以包括符号-比特编码，其是发送信号之前执行的比特-符号编码的相对或者相反操作。在一些实施方式中，通信电路402实现检错和/或纠错。例如，可以通过执行与发送的信号中一个或者多个校验位结合的多比特XOR操作来检错。
在放大器412-1进行放大之前，期间或者之后，接收到的信号可以使用模数转换器(ADC)转换为数字电信号，以及使用与一个或者多个子信道相关联的一个或者多个载波频率fi从一个或者多个适合的频带RF下变换至基带。例如，下变换可以使用变频单元，诸如一个或者多个外差混频器或者调制器。另外，在一些实施方式中，放大器412-1可以基于例如自动增益控制(AGC)环路来调节通信电路402的增益。
然后，控制逻辑418在可选存储器420中存储该到达角度信息(用于后续使用)，或者使用链路422将其反馈至通信电路210(图2A)。更普遍地，通信电路402可以向通信电路210(图2A)和/或260(图2B)提供反馈，并且该反馈可以基于通信信道118(图1A和1B)的性能的特征化，即，性能度量，诸如信号状态。
备选地，如图4B所示，其呈现了示出通信电路460的一个实施方式450的框图，功率放大器462可以使用天线单元464反馈关于到达角度(图1A)的信息。在一些实施方式中，天线单元410用于发送反馈信息。
需要注意，可以在时间间隔(诸如与数据的块相关联)之后，和/或根据需要(诸如在存在不能使用一个或者多个补救措施适当修复的信号状态降级时)确定一次到达角度120(图1A)。例如，可以在正常操作期间和/或在操作的捕获模式期间确定到达角度120(图1A)。
在一些实施方式中，使用相控阵天线中的一个或者多个天线单元接收信号。这在图5A中示出，其呈现了示出通信电路502的一个实施方式500的框图。特别地，使用相控阵天线510中的一个或者多个天线单元接收信号，并且使用一个或者多个放大器412放大产生的电信号。基于存储在存储器520(诸如查找表)中的系数，控制逻辑518可以指示数据信号控制516使用相控阵调制器514调节这些电信号的相对相位。
然后，检测电路414可以在捕获模式期间确定到达角度120(图1A)(以及，更普遍的，正常操作模式期间的数据x(n)416)。控制逻辑518在存储器520中存储该到达角度信息(用于后续使用)，或者使用链路422将其反馈至通信电路210(图2A)。
备选地，如图5B所示，其呈现了示出通信电路560的一个实施方式550的框图，功率放大器462可以使用天线单元464反馈关于到达角度120(图1A)的信息。在一些实施方式中，使用相控阵天线510中的一个或者多个天线单元发送反馈信息。
需要注意，通信电路210(图2A)、260(图2B)、402(图4A)、460(图4B)、502(图5A)和/或560可以包括更少的元件或者附加的元件。例如，可以存在附加的天线(或者天线单元)和/或将元件彼此耦合的信号线可以指示多个信号线(或者总线)。在一些实施方式中，通信电路210(图2A)和/或260(图2B)包括预加重以补偿与通信信道118(图1A和图1B)相关联的损耗和/或散射。类似地，在一些实施方式中，通信电路402(图4A)、460(图4B)、502(图5A)和/或560包括均衡。需要注意，预加重和/或均衡可以使用前馈滤波器和/或决策反馈均衡电路实现。
另外，虽然通信电路210(图2A)、260(图2B)、402(图4A)、460(图4B)、502(图5A)和/或560中没有明确示出，但是这些电路可以包括电信号的存储缓冲器。另外，通信电路210(图2A)、260(图2B)、402(图4A)、460(图4B)、502(图5A)和/或560中没有明确示出时钟电路。然而，可以基于一个或者多个时钟信号的任一边沿或者两个边沿发送和/或接收电信号。需要注意，在一些实施方式中，发送和接收可以是同步和/或异步的。
可以使用模拟电路和/或数字电路实现通信电路210(图2A)、260(图2B)、402(图4A)、460(图4B)、502(图5A)和/或560中示出的元件和/或功能。另外，可以使用硬件和/或软件实现这些通信电路中的元件和/或功能。在一些实施方式中，控制逻辑220(图2A和图2B)、418(图4A和图4B)和518(图5A和图5B)在这些通信电路的物理层结构(诸如RF前端)上运行，不使用来自基带处理元件的信息。
需要注意，通信电路210(图2A)、260(图2B)、402(图4A)、460(图4B)、502(图5A)和/或560中的两个或者更多个元件可以组合为单个元件和/或一个或者多个元件的位置可以改变。在一些实施方式中，通信电路210(图2A)、260(图2B)、402(图4A)、460(图4B)、502(图5A)和/或560包括在一个或者多个半导体管芯上的一个或者多个集成电路中。
如上所述，设备110-1(图1)在捕获模式期间发送的一个或者多个信号，在设备110-2(图1A)的不同方向接收时，可以具有不同的频谱。特别地，与接收到的信号相关联的频谱中的最大或者全局峰值的位置(相对于中心频率)的改变可以与到达角度120(图1A)相对应。因此，与接收到的信号相关联的频域或者频谱中的该峰值的位置可以用于确定到达角度120(图1A)，由此确定通信路径114-1(图1A)的角度。
在一些实施方式中，通过以下方式确定到达角度120(图1A)(例如，通过图4-图5中的检测电路414)：计算一个或者多个接收到的信号的FFT；使用一系列窄带或者陷波滤波器确定峰值的位置；和/或使用混频器、频率合成器和陷波滤波器确定峰值的位置。需要注意，可以使用谱功率测量或者计算来确定峰值的位置，其可以在时间同步或者锁定设备110(图1A和图1B)之前执行。由此，谱功率测量或者计算可以在不解调接收到的信号的情况下执行。
图6A呈现了示出频谱的图600，将信号场强610绘制为频率612的函数。该频谱与以零度的到达角度接收到的信号相关联。因此，峰值614-1在频谱的中心频率处。
相反，图6B呈现了与以非零的到达角度接收到的信号相关联的频谱。因此峰值614-2不在频谱的中心频率处；具体地，存在频率偏移660。
如以下参考图7A和图7B所示，通常，与给定到达角度接收到的信号相关联的频谱具有围绕最大或者全局峰值的平滑曲线。需要注意，多个局部极值诸如局部峰值的存在，可以指示接收到的信号中存在一个或者多个多路信号。在这种情况下，可以使用顺序方法诸如***搜索(例如，通过象限)确定到达角度120(图1A)。
图7A呈现了示出与不同的到达角度714相关联的频谱的图700，将幅度710绘制为频音(frequency tone)或者频率分量712的函数。需要注意，到达角度714的范围从-75°(714-1)到75°(714-6)以30°递增。另外，需要注意，这些频谱与包括使用两个天线单元或者天线发送的七个频率分量的信号相对应。
如上所述，由于增加了天线单元的数目而改进了角分辨率。这在图7B中示出，其呈现了示出与不同的到达角度760相关联的频谱的图750，将幅度710绘制为频音或者频率分量712的函数。需要注意，到达角度760的范围从-75°(760-1)到75°(760-6)以30°递增。另外，需要注意，这些频谱与包括使用四个天线单元或者天线发送的七个频率分量的信号相对应。表1提供了产生图750中的频谱的发送信号中的多个频率分量和相关联的相位的示意。
Figure GPA00001121011100171
表1
通常，针对给定发射天线单元或者天线的给定电信号可以表示为具有预定相位(或者等效延迟)的若干频率分量或者正弦曲线(音调)的叠加，即，表示为其中，An是振幅，n是整数，ωn是频率分量，并且
Figure GPA00001121011100173
是相关联的、预定的相位。在一些实施方式中，振幅An针对不同的频率分量是相同的。如表1所示，当确定其他天线单元或者天线的频率分量的相位时，天线单元或者天线中的一个可以用作参考。
如上所述，在接收机处，频谱的峰值指示作为最佳到达角度120(图1A)的角度。例如，如果到达角度是0°，则频率分量(或者音调)0(相对于其他频率分量)具有最大功率，因为来自不同天线单元的其他正弦曲线没有同相到达。类似地，如果到达角度是P，则使得来自分开距离t并且远离距离d的两个发射天线或者天线单元的信号之间的相位差是0，因为2tdsin(P)/P等于0，然后频率分量1具有最大功率，并且其他频率分量将具有较小的功率。
现在描述传送数据的过程的实施方式。图8呈现了示出传送信号的过程800的一个实施方式的流程图，其可以通过设备(诸如图1A和图1B中的设备中的一个)来执行。在操作期间，设备在捕获模式期间生成要通过天线单元发射的信号(810)，其中对于给定天线单元的给定信号包括具有相关联的相位的至少两个频率分量，其中给定信号中的给定频率分量的相位与针对其他天线单元的给定频率分量的相位不同，并且其中信号建立设备与另一个设备之间的通信路径的角度。然后，设备使用天线单元向其他设备发送信号(812)。
图9呈现了示出接收信号的过程900的一个实施方式的流程图，其可以通过其他设备(诸如图1A和图1B中的设备110中的一个)来执行。在操作期间，该其他设备在捕获模式期间使用至少一个天线接收信号(910)，其中接收到的信号包括至少两个频率分量的多个实例，并且其中给定频率分量的给定实例具有与给定频率分量的其他实例的相位不同的相位。然后其他设备基于与接收到的信号相对应的谱中的峰值的存在，确定接收到的信号的到达角度(912)，其中到达角度是设备与其他设备之间的通信路径的角度。
需要注意，在一些实施方式中，在过程800(图8)和/或过程900中可以存在附加的或者更少的操作。另外，操作的顺序可以改变，并且两个或者更多个操作可以组合为单个操作。
此处描述的设备和电路可以使用本领域可用的计算机辅助设计工具来实现，以及通过包含此类电路的软件描述的计算机可读文件来实施。这些软件描述可以是：行为，寄存器传送，逻辑组件，晶体管和布局几何级描述。另外，软件描述可以存储在存储介质中或者通过载波传送。
可以实现此类描述的数据格式包括但不限于：支持行为语言如C的格式，支持寄存器传送级(RTL)语言如Verilog和VHDL的格式，支持几何描述语言(诸如GDSII、GDSIII、GDSIV、CIF和MEBES)的格式，以及其他适合的格式和语言。另外，包括载波的机器可读介质上的此类文件的数据传送可以通过因特网上的多种媒体电子地进行，例如，经由电子邮件。需要注意，物理文件可以在机器可读介质上实现，机器可读介质诸如：4mm磁带，8mm磁带，3又1/2英寸软盘介质，CD，DVD，等等。
图10呈现了示出存储此类计算机可读文件的***1000的一个实施方式的框图。该***可以包括至少一个数据处理器或者中央处理单元(CPU)1010，存储器1024以及用于将这些元件彼此耦合的一个或者多个信号线或者通信总线1022。存储器1024可以包括高速随机存取存储器和/或非易失性存储器，诸如：ROM、RAM、EPROM、闪存、一个或者多个智能卡、一个或者多个磁盘存储设备和/或一个或者多个光盘存储设备。
存储器1024可以存储电路编译器1026和电路描述1028。电路描述1028可以包括以上关于图1-图5进行了讨论的电路或者电路的子集的描述。特别地，电路描述1028可以包括以下的电路描述：一个或者多个通信电路(包括一个或者多个发射机1030和/或一个或者多个接收机1032)，一个或者多个相位调节单元1034，一个或者多个放大器1036，一个或者多个检测电路1038，一个或者多个编码器1040，一个或者多个解码器1042，一个或者多个调制器1044，一个或者多个链路1046，控制逻辑1048(或者一组指令)，存储器1050，一个或者多个天线1052，和/或一个或者多个天线单元1054。
在一些实施方式中，***1000包括更少的或者附加的元件。另外，两个或者更多个元件可以组合为单个元件，和/或一个或者多个元件的位置可以改变。
虽然以上的实施方式使用具有多个频率分量和相关联的相位的电信号建立和/或确定到达角度120(图1A)，但是在其他的实施方式中，该技术的变体可以用于在使用单个频率分量或者载波频率的通信***中的天线协调。
仅为了示意和描述的目的提出了对实施方式的以上描述。其并非是穷举性的也并非将本发明限制为所公开的形式。因此，多种修改和变体对本领域技术人员来说是明显的。另外，以上公开不是为了限制本发明。本发明的范围由所附权利要求限定。

Claims (35)

1.一种集成电路，包括：
传输电路，用于在捕获模式期间向天线单元提供信号，其中对于给定天线单元的给定信号包括具有相关联的相位的至少两个频率分量，其中所述给定信号中的给定频率分量的相位与针对其他天线单元的所述给定频率分量的相位不同，并且其中所述信号建立所述集成电路与另一个集成电路之间的通信路径的角度；以及
输出节点，其将所述传输电路耦合至传输所述信号的天线单元。
2.如权利要求1的集成电路，进一步包括：包括所述天线单元的天线。
3.如权利要求1的集成电路，进一步包括：包括所述天线单元的相控阵天线。
4.如权利要求1的集成电路，其中所述信号将同步传输。
5.如权利要求1的集成电路，其中来自所述给定天线单元的传输是全向的。
6.如权利要求1的集成电路，其中所述给定信号包括多个频率分量，其中每个频率分量具有不同的相关联相位；以及
其中与针对其他天线单元的信号中的所述给定频率分量相关联的相位与所述给定信号中的所述给定频率分量的相位不同。
7.如权利要求1的集成电路，其中所述信号使用正交频分复用编码。
8.如权利要求1的集成电路，其中所述给定频率分量与所述集成电路和其他集成电路之间的通信信道中的子信道相关联。
9.如权利要求1的集成电路，其中所述通信路径是视线通信路径。
10.如权利要求1的集成电路，其中在同步所述集成电路与其他集成电路之间的通信之前建立所述角度。
11.如权利要求1的集成电路，进一步包括：
输入节点，耦合到至少一个天线单元，其用于接收来自其他集成电路的附加信号，其中至少所述一个天线单元可以是所述天线单元中的一个；
接收机电路，耦合至所述输入节点，其中所述接收机电路用于检测所述附加信号，并且其中所述附加信号包括来自所述其他集成电路的指定所述角度的反馈；以及
控制逻辑，用于基于所述角度，调节要使用所述天线单元传输的后续信号的传输角度。
12.如权利要求1的集成电路，其中针对所述天线单元的信号中的所述频率分量的幅值彼此不同。
13.一种电路，包括：
传输电路，用于在捕获模式期间向天线单元提供信号，其中对于给定天线单元的给定信号包括具有相关联的相位的至少两个频率分量，其中所述给定信号中的给定频率分量的相位与针对其他天线单元的所述给定频率分量的相位不同，并且其中所述信号建立所述集成电路与另一个集成电路之间的通信路径的角度；以及
输出节点，其将所述传输电路耦合至传输所述信号的天线单元。
14.一种集成电路，包括：
用于在捕获模式期间向天线单元提供信号的装置，其中对于给定天线单元的给定信号包括具有相关联的相位的至少两个频率分量，其中所述给定信号中的给定频率分量的相位与针对其他天线单元的所述给定频率分量的相位不同，并且其中所述信号建立所述集成电路与另一个集成电路之间的通信路径的角度；以及
输出节点，其将所述装置耦合至传输所述信号的天线单元。
15.一种传输信号的方法，包括：
生成在捕获模式期间通过天线单元传输的信号，其中对于给定天线单元的给定信号包括具有相关联的相位的至少两个频率分量，其中所述给定信号中的给定频率分量的相位与针对其他天线单元的所述给定频率分量的相位不同，并且其中所述信号建立第一设备与第二设备之间的通信路径的角度；以及
使用所述天线单元将来自所述第一设备的信号传输至所述第二设备。
16.一种集成电路，包括：
输入节点，耦合到至少一个天线单元，其在捕获模式期间接收来自另一个集成电路的信号，其中所述接收到的信号包括至少两个频率分量的多个实例，其中给定频率分量的给定实例具有与所述给定频率分量的其他实例的相位不同的相位；以及
接收机电路，用于检测所述接收到的信号，以及基于与所述接收到的信号相对应的谱中的峰值的存在确定所述接收到的信号的到达角度。
17.如权利要求16的集成电路，其中所述到达角度是所述集成电路与其他集成电路之间的通信路径的角度。
18.如权利要求17的集成电路，其中所述通信路径是视线通信路径。
19.如权利要求18的集成电路，其中所述通信路径是所述集成电路与其他集成电路之间的唯一通信路径。
20.如权利要求17的集成电路，其中在同步所述集成电路与其他集成电路之间的通信之前确定所述角度。
21.如权利要求16的集成电路，进一步包括：包括至少所述一个天线单元的天线。
22.如权利要求16的集成电路，进一步包括：包括至少所述一个天线单元的相控阵天线。
23.如权利要求16的集成电路，其中所述接收到的信号包括多个频率分量的多个实例；以及
其中，针对给定的频率分量，每个实例具有与其他实例相关联的相位不同的相关联的相位。
24.如权利要求16的集成电路，其中所述接收到的信号使用正交频分复用编码。
25.如权利要求16的集成电路，其中所述频率分量与所述集成电路和其他集成电路之间的通信信道中的子信道相关联。
26.如权利要求16的集成电路，其中所述多个实例中的频率分量的幅值彼此不同。
27.如权利要求16的集成电路，进一步包括：
传输电路，用于向其他集成电路传输附加信号，其中所述附加信号包括与所述到达角度相关联的信息；以及
输出节点，耦合至所述传输电路，其将要耦合至传输所述附加信号的至少天线单元，其中所述至少天线单元可以是至少所述一个天线单元。
28.如权利要求16的集成电路，其中所述到达角度与峰值相对于与所述接收到的信号相关联的谱的中心频率的偏移相对应。
29.如权利要求16的集成电路，其中确定所述到达角度包括计算所述谱。
30.如权利要求16的集成电路，其中使用一个或者多个滤波器确定所述谱中的峰值。
31.如权利要求16的集成电路，其中所述谱中存在多个峰值指示所述接收到的信号中存在一个或者多个多路信号。
32.一种电路，包括：
输入节点，耦合到至少一个天线单元，其用于在捕获模式期间接收来自另一个集成电路的信号，其中所述接收到的信号包括至少两个频率分量的多个实例，其中给定频率分量的给定实例具有与所述给定频率分量的其他实例的相位不同的相位；以及
接收机电路，用于检测所述信号，以及基于与所述接收到的信号相对应的谱中的峰值的存在，确定所述接收到的信号的到达角度。
33.一种接收信号的方法，包括：
在捕获模式期间使用设备处的至少一个天线接收信号，其中所述接收到的信号包括至少两个频率分量的多个实例，并且其中给定频率分量的给定实例具有与所述给定频率分量的其他实例的相位不同的相位；以及
基于与所述接收到的信号对应的谱中的峰值的存在，确定所述接收到的信号的到达角度，其中所述到达角度是所述设备与另一个设备之间的通信路径的角度。
34.一种***，包括向第二设备传输信号的第一设备，其中所述第一设备包括：
传输电路，用于在捕获模式期间向天线单元提供信号，其中对于给定天线单元的给定信号包括具有相关联的相位的至少两个频率分量，其中所述给定信号中的给定频率分量的相位与针对其他天线单元的所述给定频率分量的相位不同，并且其中所述信号建立所述第一设备与所述第二设备之间的通信路径的角度；以及
输出节点，其将所述传输电路耦合至传输所述信号的天线单元。
35.如权利要求34的***，其中所述第二设备包括：
输入节点，其耦合到至少一个天线单元，其用于在捕获模式期间接收来自所述第一设备的信号，其中所述接收到的信号包括至少两个频率分量的多个实例，其中给定频率分量的给定实例具有与所述给定频率分量的其他实例的相位不同的相位；以及
接收机电路，用于检测所述信号，以及基于与所述接收到的信号相对应的谱中的峰值的存在，确定所述接收到的信号的到达角度。
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