CN103026632B - 用于mimo传输的方法和装置 - Google Patents

Abstract

根据本发明的示例实施例，公开了一种用于传输的装置，其包括：处理器（420），所述处理器被配置以便接收数据以及形成数据分组；射频发射器，所述射频发射器被配置以便发射所述数据分组；监视器（404），所述监视器被配置以便评估所述射频发射器的资源利用以及提供资源利用率；以及控制器（404），其中所述控制器（404）被配置以便基于所述资源利用率来指示所述处理器（420）向所述射频发射器形成多输出数据分组或单输出数据分组。

Description

用于MIMO传输的方法和装置

技术领域

本技术领域涉及无线通信。更具体地，本技术领域涉及采用软件定义无线电技术来在无线通信中控制和配置多无线电（multiradio）硬件的多无线电发射器和方法。

背景技术

多无线电移动设备通常包括若干不同的无线子***，所述无线子***使得能够使用多样的移动服务，诸如通过多样的无线网络进行的语音、数据和图像的通信。这样的多样性的无线网络的例子包括移动电话网络（例如，通用移动电信***（UMTS））、全球移动通信***（GSM）、无线局域网（WLAN）和WiFi网络以及微微网（例如，蓝牙）。多无线电设备的例子可以具有用于通过常规蜂窝网络进行语音（或组合的语音/数据）服务的一个无线电装置以及用于通过另一网络（例如，WLAN）进行数据通信的另一无线电装置。多无线电设备可以具有用于与WLAN接入点进行通信的WLAN无线电装置、用于与启用蓝牙的打印机或手机进行通信的蓝牙无线电装置，以及通过蜂窝电话无线电装置的常规语音服务。多无线电设备可以具有GSM无线电装置和手持式数字视频广播（DVB-H）无线电装置。多无线电设备可以具有用于通过不同的蜂窝电话网络进行通信的不止一个无线电装置，诸如具有用于在不同国家与不同类型的网络一起使用的两个蜂窝无线电装置的移动电话。

软件定义无线电装置（SDR）通常是由嵌入式控制软件来控制的多无线电移动设备。多无线电设备的硬件组件中的一些可以具有其由SDR控制软件所调节的特性。在示例SDR中的调谐能力可以包括RF频带、RF带宽和信道带宽。而且，可以由控制软件来调谐与性能相关的参数（诸如影响如噪声和线性度的增益和输出功率），所述控制软件对硬件组件进行调节，以便适应不同的无线协议和不同的无线电条件。

发明内容

在权利要求中阐述了本发明的示例的各种方面。

根据本发明的第一方面，公开了一种用于传输的装置，其包括：处理器，所述处理器被配置以便接收数据和形成数据分组；射频发射器，所述射频发射器被配置以便发射所述数据分组；监视器，所述监视器被配置以便评估所述射频发射器的资源利用和提供资源利用率；以及控制器，其中所述控制器被配置以便基于所述资源利用率，指示所述处理器向所述射频发射器形成多输出数据分组或单输出数据分组。

根据本发明的第二方面，提供了一种用于传输的方法，其包括：接收数据；评估射频发射器的资源利用率；以及取决于所述资源利用率，利用所述射频发射器来发射根据所接收到的数据形成的多输出数据分组或单输出数据分组。

根据本发明的第三方面，公开了一种用于传输的装置，其包括：至少一个处理器和包括计算机程序代码的至少一个存储器，其中所述至少一个存储器和计算机程序代码被配置以便利用所述至少一个处理器使得所述装置至少执行：接收数据；评估射频发射器的资源利用率；以及取决于所述资源利用率，利用所述射频发射器来发射根据所接收到的数据形成的多输出数据分组或单输出数据分组。

附图说明

为了更完整地理解本发明的示例实施例，现在结合附图参考以下描述，在附图中：

图1图示了根据实施例的通信***；

图2图示了组织成三个部件的无线设备的示例功能框图：多无线电基带处理部件、多信道SDR部件和射频前端部件；

图3图示了根据实施例的无线设备的功能框和电路图；

图4图示了根据实施例的无线设备的功能框和电路图；

图5图示了根据一个实施例的示出由无线设备执行的示例处理的流程图；以及

图6图示了根据另一实施例的示出由无线设备执行的示例处理的流程图。

具体实施方式

SDR硬件（HW）通常至少部分地包括可重新配置的HW资源。HW资源的数量是优化参数。通常，SDR实现方式是资源受限的，换句话说，其可能不具有用于同时操作其所支持的所有无线电***的专用资源。

具有多个接收和/或多个发射信号链（多输入/多输出或MIMO）的无线电***已经得到采用，以便相比于非MIMO***来改进通信性能并提高通信容量。这样的非MIMO***通常被称为单接收和/或单发射信号（单输入/单输出或SISO）***。从通信容量的视角来看，具有T个发射信号链的MIMO***通常具有T个独立的发射信道，并且因此通信容量的增加基本上与发射信号链的数目有关。

通过参考附图中的图1至图6来理解本发明的示例实施例及其潜在优点。

图1图示了可以实施各种本发明原理的示例性通信网络。多个计算机和设备（包括移动通信设备102和104、个人数字助理（PDA）106和个人计算机（PC）108）可以彼此通信并且可以通过网络110与其它设备通信。网络110可以包括有线和无线连接以及网络元件，并且通过网络的连接可以包括永久或临时连接。通过网络110的通信不限于图示的设备并且可以包括附加的设备，诸如家用视频存储***、便携式音频/视频播放器、数字相机/摄像机、诸如GPS（全球定位***）设备或卫星的定位设备、移动电视、机顶盒（STB）、数字视频记录器、远程控制设备及其任何组合。

尽管为了简单起见在图1中网络110被示为单个网络，但是网络110可以包括相互链接以便提供网间通信的多个网络。这些网络充当用于进一步的服务和网络（诸如因特网）的接入点。这样的网络可以包括一个或多个私有或公共分组交换网络（例如，因特网）、一个或多个私有或公共电路交换网络（例如，公共交换电话网络）、被配置以便促进去往和来自移动通信设备102-106（例如，通过使用基站、移动交换中心等）的通信的蜂窝网络、短距离或中等距离无线通信连接（例如，根据一个或多个版本的电气和电子工程师协会标准no.802.11的超宽带（UWB）、红外、无线局域网（WLAN）），或者高速无线数据网络，诸如演进数据优化（EV-DO）网络、通用移动电信***（UMTS）网络、长期演进（LTE）网络或GSM演进的增强数据速率（GSM/EDGE）网络。设备102-108可以使用本领域已知的其它协议当中的各种通信协议，诸如因特网协议（IP）、传输控制协议（TCP）、简单邮件传输协议（SMTP）。还可以包括各种消息收发服务，诸如短消息收发服务（SMS）。

图2图示了无线通信多无线电设备200的示例功能框图。无线设备200包括多无线电基带处理（BB）部件210、多信道射频（RF）软件定义无线电（SDR）部件212，以及RF前端部件214。可以通过具有一个或多个处理器的至少一个芯片集来实现BB部件210。应当注意，当前的多无线电设备通常具有多个基带模块，其可以形成图1中图示的BB部件210。替代地，可以存在单个基带单元，诸如能够同时实施多个无线电***的基带计算的多核向量处理器子***。BB部件210包括用于应对重复的、并行的基带处理算法的一个或多个处理器（CPU、向量处理器或类似物）220以及存储器222。利用存储在存储器222中的计算机程序指令224来对处理器220进行编程，以便按照分别在图4和图5的流程图400、500中示出的示例处理来进行操作。

SDR部件212包括被定制用于实施多信道射频软件定义无线电的功能的一个或多个集成电路。在该示例实施例中，SDR部件212可以包括单个专用集成电路（ASIC），或者它可以包括若干ASIC。另一方面，在更为集成的解决方案中，BB部件210和SDR部件212还可以被实现在单个ASIC上。另一个可能性是：BB部件210和SDR部件被实现在分离的模具（die）上但是组合成单个多芯片模块。SDR部件212被连接到射频（RF）前端（FE）部件214。RFFE部件214通常包括一个或多个带通滤波器以及一个或多个天线260a-260c。

在实施例中，当应用从无线设备200请求通信服务时，收集关于周围无线通信协议的信息，选择用于所请求的通信的合适协议，并且在无线设备200中的多无线电硬件组件被配置用于在所请求的通信会话中的最优性能。示例实施例可以使用两个或更多通信协议来应对所请求的通信服务（其涉及两个或更多并发的会话），诸如通过3GPP蜂窝网络下载文件以及经由WLAN链路向个人计算机传输所下载的文件。示例实施例选择对于所请求的通信可以并发运行的通信协议，并且配置无线设备200中的多无线电硬件组件来应对所述两个或更多并发的会话。然而，可以理解，本实施例的应用不限于任何特定无线电***的应用，并且当前公开的多无线电调度特征可以应用于任何适当的当前或未来标准的或者非标准的无线通信无线电***。

为了控制不同的无线电接入***的共存，无线通信设备200可以包括多无线电控制器（MRC）。这样的MRC可以充当调度服务控制器，用于通过预定义的控制接口为多个无线电接入***提供协议级无线电接入调度服务。当无线电***需要接收或发射时，它通过向MRC发送调度请求来要求空中接入时间。MRC收集来自不同的无线电***的请求，解决可能的互操作性问题并且将决定发送回给无线电***。例如，这样的MRC可以通过由BB210的处理器所执行的计算机程序指令224来实现。使用这样的多无线电调度使得能够更为有效地使用无线电资源。

SDR部件212可以包括可动态重新配置的发射器资源240a-240c和接收器资源250a-250c，其在图2中以简化形式进行了图示。可重新配置的发射资源可被选择和/或被复用以形成期望的发射信号链。发射资源的例子可以包括基带放大器、滤波器、频率转换混合器、I/Q或极化调制器、可变增益放大器和用于本地振荡器信号生成的频率合成器。通常，这样的SDR部件212是资源受限的并且可以一次仅支持预定数量的发射信号链要求。可以存在用于一些无线电***的专用资源，但是通常，SDR部件212中的至少一部分发射资源可以被配置以便支持不止一个无线电***。

无线通信设备200可以例如被配置以便在诸如GSM或UMTS的蜂窝网络中操作，并且同时例如通过WLAN和蓝牙进行通信。举例来说，假设SDR部件212包括用于三个独立发射（TX）信号链的资源。在示例性使用情况下，具有三个TX信号链的这样的SDR可被配置以便支持具有一个TX链的UMTS、具有一个TX链的WLAN802.11g和具有一个TX链的蓝牙。现在，如果使用情况的情形改变并且例如将不再要求蓝牙通信，则那些发射信号链资源可被自由用于其它传输目的。

在实施例中，无线通信设备200能够支持依照IEEE标准802.11n-2009的MIMO通信。802.11n标准指定了对于IEEE802.11物理层（PHY）和媒体访问控制（MAC）子层的增强，以便提供具有实质上比先前可获得的那些要高的有用数据率的操作模式。利用MIMO技术来提供与单输入/单输出操作相比明显更高的IEEE802.11无线局域网（WLAN）吞吐量。通常，同时进行的数据流的数目受限于能够在多无线电设备200中传输的信号链的数目。802.11n标准指定了高达四个同时进行的发射数据流的选项。

在具有专用信号链的多无线电设备中的发射信号链的数目通常被定义为所有单独支持的无线电传输模式的总和。例如，如果多无线电设备200支持3GPPLTE标准的2xMIMO传输方案、WLAN802.11n的2xMIMO传输方案以及蓝牙，则其通常需要具有五个发射信号链。另一方面，如果该设备不需要同时支持所有的无线电***，则具有资源受限的SDR的相同实现可以更为节约。例如，每当不要求蓝牙操作的时候，在具有四个可重新配置的发射信号链的SDRHW情况下的这样的实现可能能够支持LTE的两个发射数据流以及WLAN802.11n的两个发射数据流。

在实施例中，由BB部件210的处理器执行的协议软件从在无线通信设备中运行的应用接收数据，并且形成要发射的数据分组。假设装置首先被配置以便提供根据例如LTE标准的两个蜂窝发射数据流加上一个WLAN发射数据流。在该例中，认为LTE传输具有比WLAN更高的优先级。例如，如果优选的是通过WLAN的数据连接，则优先级可以不同。例如，在LTE或其它蜂窝***上的高数据吞吐量应用中，WLAN可以是优选的。

图3图示了无线通信设备300的示例实施例。在无线通信设备300中的监视器304被配置以便评估SDR部件312的无线电发射器资源的资源利用并且提供资源利用率。尽管监视器304已被图示为一个实体，但是可以在一个或多个物理或逻辑实体中实现其不同的单元和存储器。举例来说，例如如果SDR部件312包括不止一个ASIC，则监视器304可以具有分布式实现。ASIC中的一个或多个可以具有它们自己的监视器304。替代地，监视器304可与BB部件310实现在相同的ASIC上。

在实施例中，控制器302被配置以便接收资源利用率。如果SDR部件312的资源利用率指示SDR部件可具有足够的资源来发射多个WLAN数据流，则指示由BB部件310的处理器320执行的WLAN协议软件形成多输出数据分组和单输出数据分组这两者。控制器被耦合到处理器320的输出。监视器304的输出被耦合到控制器302。取决于由监视器304提供的资源利用率值，控制器302会将多输出数据分组或单输出数据分组锁存到SDR部件312用于传输。举例来说，如果WLAN具有比例如LTE更低的优先级，则利用该示例实施例，LTE不使用资源的空闲时隙可被更好地用于WLAN。如果多输出数据分组和单输出数据分组都被提供用于传输，则控制器302可以正好在该传输发生之前实施对多输出数据分组或单输出数据分组的锁存。在该实施例中，控制器302从BB310接收多输出数据分组和单输出数据分组，并且取决于SDR部件312的资源利用率，作出锁存决定。要发射的数据可被分割为很多并行流，作为通信***/标准允许的并且在SDR部件312中潜在可用的发射链。

图4图示了另一示例实施例，其中控制器402被实现为处理器420的计算机程序指令424的一部分，并且存储在存储器422中。控制器402被配置以便接收来自监视器404的资源利用率。基于由监视器404提供给控制器402的资源利用率，控制器指示处理器420形成多输出或单输出WLAN数据分组。如果SDR部件412的资源利用率指示SDR部件可具有足够的资源来发射多个WLAN数据流，则指示由处理器BB410执行的WLAN协议软件形成多输出数据分组。在该实施例中，要发射的数据被分割成多个并行数据流。由用于传输的可用信号链资源来定义并行分组数据流的数目；其可以是两个或更多。如果资源利用率指示（例如由于其它无线电***的更高优先级传输而导致）多个数据流传输是不可能的，则控制器402可以指示由BB410的处理器420执行的WLAN协议软件仅创建单输出数据分组。在该示例实施例中，控制器402在功能上被配置以便在生成数据分组之前对BB部件410的协议级软件发出指令。

图5图示了在示例无线通信设备300中的处理的示例实施例的流程图500。该流程图的框表示存储在无线设备300的存储器322中的计算机代码指令，当由处理器320执行时，其实现本发明的示例实施例的功能。这些框以简化的形式被图示。可以按照不同于所示顺序的另一顺序来执行这些框，并且各个框可以被组合或分离成组件框。基于SDR部件312的资源可用性，该示例方法可以使得能够对在多无线电设备300内利用MIMO传输进行本地控制。示例方法500的框如下。

框501：接收数据；

框502：形成多输出数据分组和单输出数据分组；

框504：评估射频发射器的资源利用率；

框506：如果资源利用率高于门限值，则锁存单输出（SISO）数据分组；

框508：如果资源利用率低于门限值，则锁存多输出（MIMO）数据分组；

框510：发射数据分组。

图6图示了在示例无线通信设备400中的处理的示例实施例的流程图600。该流程图的框表示存储在无线设备400的存储器422中的计算机代码指令，当由处理器420执行时，其实现本发明的示例实施例的功能。这些框以简化的形式被图示。可以按照不同于所示顺序的另一顺序来执行这些框，并且各个框可以被组合或分离成组件框。基于SDR部件412的资源可用性，该示例方法可以使得能够对在多无线电设备400内利用MIMO传输进行本地控制。示例方法600的框如下。

框601：接收数据；

框602：评估射频发射器的资源利用率；

框604：如果资源利用率高于门限值，则形成单输出（SISO）数据分组；

框606：如果资源利用率低于门限值，则形成多输出（MIMO）数据分组；

框608：发射数据分组。

尽管所呈现的示例实施例使用WLAN802.11n和LTE作为示例无线电***，但是这些实施例同样适用于任何能够进行MIMO的***。

在决不限制下面出现的权利要求的范围、解释或应用的情况下，在此公开的示例实施例中的一个或多个的一项技术效果可以是改进的数据吞吐量，尤其当启用了MIMO的无线电***在多无线电通信设备中相对于其它无线电***具有较低优先级的时候。在此公开的示例实施例中的一个或多个的另一项技术效果可以是减少在支持MIMO概念的多无线电应用中的硬件的数量。

应当理解，可以使用一个或多个处理器，与使得处理器和其它组件实现方法的框块、过程或功能的可执行指令相结合地实现在此描述的方法的框块、过程或功能中的任何一个。如在此使用的，术语“处理器”和“计算机”不管单独使用还是与存储在存储器或其它计算机可读存储介质中的可执行指令相结合来使用，都应当理解成涵盖各种类型的公知计算结构中的任何计算结构，包括但不限于一个或多个微处理器、专用计算机芯片、现场可编程门阵列（FPGA）、控制器、专用集成电路（ASIC）、应用逻辑、硬件/固件的组合或其它专用或通用处理电路。在示例实施例中，在各种常规计算机可读介质中的任何一个上维护有应用逻辑、软件或指令集。在该文档的上下文中，“计算机可读介质”可以是能够含有、存储、传送、传播或传输用于由指令执行***、装置或设备使用或者与指令执行***、装置或设备相结合地使用的指令的任何介质或装置。

如果期望的话，可以按照不同顺序和/或彼此并发地实施在此讨论的不同功能。此外，如果期望的话，上述功能中的一个或多个功能可以是可选的或者可以进行组合。

尽管在独立权利要求中阐述了本发明的各种方面，但是本发明的其它方面包括来自所描述的实施例和/或具有独立权利要求的特征的从属权利要求的特征的其它组合，并且不仅是在权利要求中明确阐述的组合。

在此还要注意，虽然以上描述了本发明的示例实施例，但是这些描述不应当被视为限制性的含义。而是，存在着在不偏离如在所附权利要求中定义的本发明范围的情况下可做出的若干变化和修改。

Claims (17)

1.一种用于无线通信的装置，其包括：

处理器，其被配置以便接收数据以及形成数据分组；

包括多个射频发射器资源的软件定义无线电部件，其被配置以便发射所述数据分组；

监视器，其被配置以便评估所述软件定义无线电部件的射频发射器资源的资源利用以及确定所述软件定义无线电部件的资源利用率；以及

控制器，

其中所述控制器被配置以便：基于所述资源利用率，确定将被锁存用于由所述软件定义无线电部件发送的数据分组将是多输出数据分组还是单输出数据分组，以及确定相应地发送所述数据分组。

2.根据权利要求1所述的装置，其中：

所述处理器被配置以便形成单输出数据分组和多输出数据分组。

3.根据权利要求1所述的装置，其中：

如果所述资源利用率高于门限值，

则所述软件定义无线电中的射频发射器资源被配置以便发射由所述处理器形成的单输出数据分组；以及

如果所述资源利用率低于所述门限值，

则所述软件定义无线电中的射频发射器资源被配置以便发射由所述处理器形成的多输出数据分组。

4.根据权利要求3所述的装置，其中：

所述控制器进一步被配置以便：当所述资源利用高于所述门限值时，指示所述处理器停止形成多输出数据分组。

5.根据权利要求3所述的装置，其中：

所述控制器进一步被配置以便：当所述资源利用低于所述门限值时，指示所述处理器停止形成单输出数据分组。

6.根据权利要求1所述的装置，其中：

所述射频发射器资源被配置以便发射具有不同优先级的至少两个数据流。

7.根据权利要求6所述的装置，其中：

基于所述优先级，所述射频发射器资源被指派给不同的无线电标准。

8.一种用于无线通信的方法，其包括：

接收数据；

评估软件定义无线电部件的射频发射器资源的资源利用以及确定所述软件定义无线电部件的资源利用率，所述软件定义无线电部件包括多个射频发射器资源；以及

取决于所述资源利用率，利用所述射频发射器资源来发射根据所接收到的数据形成的多输出数据分组或单输出数据分组。

9.根据权利要求8所述的方法，其进一步包括：

在评估所述资源利用率之前，形成输出数据分组。

10.根据权利要求9所述的方法，其中：

所述输出数据分组是单输出数据分组和多输出数据分组。

11.根据权利要求10所述的方法，其中：

如果所述资源利用率低于门限值，则锁存多输出数据分组；以及

如果所述资源利用率高于门限值，则锁存单输出数据分组。

12.根据权利要求8所述的方法，其进一步包括：

在评估所述资源利用率之后，形成输出数据分组。

13.根据权利要求12所述的方法，其中：

如果所述资源利用率低于门限值，则发射多输出数据分组；或者

如果所述资源利用率高于门限值，则发射单输出数据分组。

14.根据权利要求8所述的方法，其中：

所述射频发射器资源被配置以便发射至少两个数据流，所述方法进一步包括：将不同的优先级指派给所述至少两个数据流。

15.根据权利要求14所述的方法，其中：

向所述至少两个数据流指派不同的优先级是基于不同的无线电标准的优先级进行的。

16.一种用于无线通信的装置，其包括：

用于接收数据的模块；

用于评估软件定义无线电部件的射频发射器资源的资源利用以及确定所述软件定义无线电部件的资源利用率的模块，所述软件定义无线电包括多个射频发射器资源；以及

用于取决于所述资源利用率，利用所述射频发射器资源来发射根据所接收到的数据形成的多输出数据分组或单输出数据分组的模块。

17.根据权利要求16所述的装置，其中：

所述射频发射器资源被配置以便发射至少两个数据流，所述装置进一步包括用于将不同的优先级指派给所述至少两个数据流的模块。