CN101789817B - 带接收机和发射机分集的迭代波束选择方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了带接收机和发射机分集的迭代波束选择方法。本发明涉及用于利用减小数目的计算确定最好的发射机和接收机波束以得到发射机与接收机之间的最好的天线波束布置的方法。该方法内的迭代例程包括发射机波束确定序列、反馈序列和接收机波束确定序列。在计算最好的可能天线波束布置时不需要减小天线波束宽度。

Description

带接收机和发射机分集的迭代波束选择方法

技术领域

许多通信系统使用用于无线电通信系统的天线波束(或自适应波束形成(adaptive beam forming))来提高信噪比(SNR)。或者，如果存在干扰，则天线波束典型地被使用来通过增加想要的信号功率和/或减小不想要的干扰的功率而增加信号对干扰加噪声的比(SINR)。

然而，挑战是对于给定的发射机/接收机对如何选择最好的(best)波束组合。如果假设在发射机和接收机处的波束布置(arrangement)每个具有Q个可能的波束，这导致每个有Q个不同的辐射方向图(radiationpattern)，发射机/接收机对的可能性的总数目是Q²。这意味着，即使对于具有有限数目的可能的辐射方向图案的小天线阵列，给定发射机/接收机对的可能组合的总数目也可以是非常大的，并且逐个测试所有的这些组合(被称为“强力”方法)所需要的时间将是极其长的。

因此，本发明涉及在通信系统中对于给定的情形选择用于发射机/接收机对的最佳波束布置的方法。

背景技术

美国专利2007/0205943A1和IEEE 802.15.3c标准文集“mm WaveBeam forming”和“mm Wave Multi-Resolution Beamforming”分别提出波束形成方法，由此通过发送或接收测试信号而实现天线训练(training)，其中对于每个测试信号，天线阵列中的移相器的相位对应于酉矩阵的列或行。通过发送或接收足够的测试信号来覆盖酉矩阵的所有的行或列，接收机可以计算用于移相器的最佳设置。这样的计算利用了酉矩阵的专门的属性，它简化矩阵求逆的计算。

IEEE 802.15.3c标准文集“Robust and Highly Efficient BeamformingProcedures for 60GHz WPAN～Beam Searching and Tracking～”和“Beanforming”提出具有多个阶段的波束形成方法，由此在每一阶段，使用更细的波束宽度来发送测试序列以确定最佳发射机/接收机波束组合。所以，该方法的第一阶段力求确定从哪个扇区(sector)来定位用于发射机和接收机的最佳天线组合。随后的阶段使用该信息来确定对于更细和更窄的波束的搜索区域。

使用酉矩阵方法的现有技术波束形成方法的缺点在于，对于具有小数目天线(例如，小于8)的天线布置，当某些天线单元没有按预期那样工作时酉矩阵的行和列的正交性方面有一些问题。

现有技术波束形成方法的其它缺点是基于通过以下每个步骤来减小波束宽度：

首先，为了在某些情形下的最佳性能，导致最好的链路性能的最好的辐射方向图可能不是只具有一个角度峰值(angular peak)的辐射方向图，而可能是具有多个角度峰值的辐射方向图。这方面的例子是当发射机和接收机位于小房间以及视线传输路径被遮挡时。在这样的情形下，经由多个分开的墙壁同时发送信号可能是有利的，但这需要具有多个角度峰值的辐射方向图。由于该方法的“拉近镜头(zooming in)”方面，通过该方法只能选择具有一个角度峰值的波束。

其次，当最好的最佳细(fine)波束处在两个粗波束之间时，在早先的步骤中选择错误的粗波束时有时会出现错误。这最终导致在以后的步骤中选择非最佳细波束，并导致劣化的链路性能。

因此，本发明的目的是减小用以计算和获取在接收机和发射机之间的最佳波束布置所需的性能。

发明内容

本发明涉及用于分别确定在每个发射机与每个接收机之间具有特定的信号传输质量的每个发射机的至少一个波束和每个接收机的至少一个波束的方法，

其中每个发射机和每个接收机分别包括多个预定的发射机与接收机波束。

所述方法包括具有以下步骤的辐射方向图确定例程(routine)：

把用于每个接收机的发射机训练突发(burst)从发射机接连地发送到相应接收机，其中在序列(sequence)中每个发射机训练突发期间，应用发射机的所述多个预定的发射机波束；

把至少一个反馈突发发送到发射机，其中反馈突发包括基于由相应接收机接收的每个发射机训练突发的信息，其中所述信息识别发射机的所述多个预定的发射机波束中具有用于每个接收机的特定的信号传输质量的至少一个发射机波束；

把用于每个接收机的接收机训练突发从发射机接连地发送到相应接收机，其中在每个接收机训练突发期间，应用来自相应接收机的、发射机的所识别的至少一个发射机波束中具有特定的信号传输质量的相应发射机波束；

由相应接收机接收接收机训练突发，其中在序列中每个接收机训练突发期间，应用相应接收机的所述多个预定的接收机波束；以及

识别相应接收机的所述多个预定的接收机波束中具有特定的信号传输质量的至少一个接收机波束。

有利地，辐射方向图确定例程至少重复一次，由此在先的辐射方向图确定例程的所识别的至少一个发射机波束和所识别的至少一个接收机波束被用作用于相应发射机和相应接收机的在后的辐射方向图确定例程的多个预定的发射机和接收机波束的新分类(assortment)。

有利地，辐射方向图确定例程重复预定的次数。

有利地，在辐射方向图确定例程内，所识别的至少一个发射机波束和所识别的至少一个接收机波束的数目分别小于所述多个预定的发射机和接收机波束的数目。

有利地，接收机波束在第一次发送发射机训练突发的同时，被设置为至少准全向(quasi-omnidirectional)波束。

有利地，各个波束的信号传输质量和识别是基于所得到的估计的信道延时分布(delay profile)、信道估计、估计的所接收到的信号噪声比、估计的载波干扰比(carrier to interference ratio)和/或信道特性。

有利地，发射机和/或接收机分别存储所识别的最好的发射机和接收机波束。

另外，本发明涉及用来生成多个预定的发射机波束和确定用于每个接收机设备的、在发射机设备与接收机设备之间具有特定的信号传输质量的至少一个发射机波束的发射机设备。

所述发射机设备包括用来发送电磁信号的至少一个天线，和发射机波束确定例程，其中发射机设备用来：

把用于每个接收机的发射机训练突发接连地发送到相应接收机，其中在序列中每个发射机训练突发期间，应用所述多个预定的发射机波束；

接收至少一个反馈突发，其中反馈突发包括基于由相应接收机接收的至少一个发射机训练突发的信息，其中所述信息识别所述多个预定的发射机波束中具有用于每个接收机的特定的信号传输质量的至少一个发射机波束；以及

把用于每个接收机的接收机训练突发发送到相应接收机，其中在每个接收机训练突发期间，应用所识别的至少一个发射机波束的、具有特定的信号传输质量的发射机波束。

有利地，发射机设备用来重复发射机波束确定例程至少一次，

由此，在先的发射机波束确定例程的所识别的至少一个发射机波束被用作在后的发射机波束确定例程的多个预定的发射机波束的新分类。

有利地，发射机波束确定例程重复预定的次数。

有利地，在发射机波束确定例程内，所识别的至少一个发射机波束的数目小于所述多个预定的发射机波束的数目。

而且，本发明涉及用来生成多个预定的接收机波束和确定用于每个发射机设备的、在接收机设备与相应发射机设备之间具有特定的信号传输质量的至少一个接收机波束的接收机设备。

所述接收机设备包括用来接收电磁信号的至少一个天线，和接收机波束确定例程，其中接收机设备用来：

接连地接收来自相应发射机的、用于每个发射机的发射机训练突发，其中在序列中每个发射机训练突发期间，应用多个预定的发射机波束；

把至少一个反馈突发发送到每个发射机，其中反馈突发包括基于由接收机设备接收的至少一个发射机训练突发的信息，其中所述信息识别所述多个预定的发射机波束中具有用于每个发射机的特定的信号传输质量的至少一个发射机波束；

接连地接收来自相应发射机的、用于每个发射机的接收机训练突发，其中在序列中在接收机训练突发期间，应用多个预定的接收机波束；以及

识别所述多个预定的接收机波束中具有特定的信号传输质量的至少一个接收机波束。

有利地，接收机设备用来重复接收机波束确定例程至少一次，

由此，在先的接收机波束确定例程的所识别的至少一个接收机波束被用作在后的接收机波束确定例程的多个预定的接收机波束的新分类。

有利地，接收机波束确定例程重复预定的次数。

有利地，在接收机波束确定例程内，所识别的至少一个接收机波束的数目小于所述多个预定的接收机波束的数目。

有利地，在第一次发送发射机训练突发的同时接收机波束被设置为至少准全向波束。

附图说明

鉴于以下的附图，由本发明描述的本发明的实施例将变得更清楚，其中：

图1示出利用自适应波束形成的波束形成装置的例子，

图2示出利用固定波束切换的波束形成装置的另一个例子，

图3示出利用波束组合的波束形成装置的另一个例子，

图4示出使用适用于具有一个发射机和一个接收机的系统的三个迭代步骤的波束形成方法的例子，

图5示出使用适用于具有两个发射机和两个接收机的系统的三个迭代步骤的波束形成方法的另一个例子，

图6示出波束形成方法的流程图，以及

图7示出波束形成方法的另一个流程图。

具体实施方式

本发明使用迭代步骤来计算在通信系统中用于发射机和接收机对的最好的波束，由此发射机和接收机在每个迭代步骤中被训练，一次一个。在多个发射机和接收机的情形下，有利地，它们中的每个被分开地训练。

在发射机或接收机包括多个天线的情形下，通常对于每个天线这都适用。但为了减小这样的发射机或接收机的组合的数目，在迭代步骤期间只使用特定的或有限数目的辐射方向图。

用于建立通信链路的基本方法使用发射机处的一个自适应波束天线和接收机处的一个自适应波束天线。为了得到最好的通信链路，必须确定提供发射机与接收机之间的最好的传输信道的相应发射机波束和接收机波束。

这个方法的特定的特征在于，在每个接连的迭代步骤中，用于发射机和接收机的候选波束组合的数目被减小，由此，它减小找出最好的组合所需要的总的时间。通过候选波束组合，来意指所述多个预定的天线波束。

该方法的另一个特征是接收机和/或发射机分集(diversity)的使用。该分集可以采取空间和/或极化分集的形式。现在应当明白，天线波束可以起源于单个定向天线，或是互相干扰的几个发送或接收天线的结果，如相控阵天线。

所提出的发明是与现有技术非常不同的，因为在第一迭代步骤中，发送对应于可能波束(或辐射方向图)的完整集合的多个测试序列。对于每个发送的测试序列，发射机使用不同的波束。接收机然后作出关于这些测试信号中的哪些是最好的决定，并且把该信息经由反向信道发送到发射机。发射机然后通过使用被接收机识别为最好的波束发送相同数目的测试信号，并检查哪个接收机波束组合是最好的。所发送的测试信号的数目也可以取决于发射机或接收机波束的数目。在随后的迭代步骤中，所测试的波束和对应的发射机与接收机测试序列的数目被减小，并且最好的发射机/接收机天线波束组合的准确度被改进。下面结合附图给出本发明的更详细的说明。

重要的是指出，有利地，不使用酉矩阵，以及在第一迭代步骤中发送分别对应于发射机和接收机的所有可能波束(或辐射方向图)的完整集合的测试序列。酉矩阵是波束位置的子集的正交矩阵，由此该矩阵是包括复值的复矩阵。

而且，从一个迭代步骤到下一个迭代步骤，所使用的波束的波束宽度有利地没有减小，而仅仅减小要被测试的波束(或辐射方向图)的数目。在另一个情形下，在留下特定数目的可能发射机/接收机波束或组合后，波束宽度可被减小。

所提出的波束形成方案与现有技术相比较的主要优点在于，所提出的方案可以结合具有任何数目的天线单元的波束天线被使用(因为有利地没有使用酉矩阵方法)，以及与被限制于窄波束可能性相对照，所提出的方法确定用于最大性能的最好的辐射方向图。

在下面，描述用于创建发射机和接收机处的天线波束的不同方法是有用的。这些方法被称为“自适应波束形成”、“固定波束切换”和“波束组合”，并被示出在各个图1到3。重要的是指出，本发明的使用不限于使用这些方法，而是可应用于由其他方法形成的波束。

“自适应波束形成”典型地使用固定天线分支(branch)的组合，其中天线有利地具有全向特性以及其中每个分支具有对应的RF移相器和放大器。天线还可包括定向天线。

图1示出利用固定波束切换的波束形成装置1的例子；具体地示出了具有L个天线分支的接收机。

装置1包括天线5、放大器4、移相器3和RF组合器2。此外，放大器4和移相器3被连接到增益与相位计算设备6，增益与相位计算设备6最终被连接到波束选择控制7a。RF组合器2被连接到接收机8。

实际上，天线5包括多个单个天线5a、5b到5l。放大器4包括单个放大器4a、4b到4l。移相器3包括多个单个移相器3a、3b到3l。

通过改变用于每个分支的移相器，组合的L个分支对于其具有最高增益的接收信号的角度被改变，所以，所接收的波束可被操纵。通过改变用于每个分支的放大器增益，在组合器中各个分支的权重被改变，所以精确的波束接收机针对角度的灵敏度可被改变。如果仅波束的特定集合需要被用于“自适应波束形成”，则不同的分支所需要的精确的增益和相位可以在线地计算或被存储在如增益与相位计算设备6中的查找表中；然后可以选择这些波束。

单个天线5a被连接到放大器4a，放大器4a又被连接到移相器3a，由此所述移相器3a被连接到RF组合器2。天线、放大器和移相器之间的该连接对于每个单个天线5a到5l、放大器4a到4l和移相器3a到3l是相同的，由此每个移相器3a到3l分别连接到RF组合器2。

RF组合器2可用来接收来自天线5a到5l的、以前被相应放大器和/或移相器处理的所有的信号，并把它们组合成单个输出信号，该输出信号被发送到接收机8。天线5a到5l可分别用来接收电磁信号，并把它们提供到各个放大器4a到4l。在另一种情形下，天线5a到5l可旋转、移动和/或是定向的；但有利地天线是全向并且专门的辐射方向图的创建是必须的。放大器4a到4l可用来放大或衰减接收信号。移相器3a到3l可用来改变所接收或放大的信号的相位或把相移引入到所接收或放大的信号，并把信号输出到RF组合器2。接收机8本身可用来接收来自RF组合器2的信号，并处理和解调该信号。

增益与相位计算设备6可用来分别控制和移相器3a到3l和放大器4a到4l中的每一个。由于设备6的该操作，可以选择和生成不同的接收机波束，它们在方向和/或强度上是不同的。如上所述，设备有利地把特定的接收机波束的设置值存储在表格或另一个存储设备中，因此它可被波束选择控制7a选择。

对于发射机，使用如图1所示的类似的装置，但在该情形下，信号从右行进到左，并且RF组合器用功率分配器替代。而且，代替接收机8，使用发射机。发射机的信号被分割到不同的天线5a到5l，而不是被组合。

形成接收机或发射机处的波束的替换的方法是在基带中对于不同的天线分支执行移相和不同的放大。

图2示出利用固定主题(theme)切换的波束形成装置10的另一个例子。

对于这种方法，N个固定波束天线之一被连接到接收机或替换地经由开关连接到发射机。这N个固定波束天线有利地包括不同的辐射方向图或波束。

该装置10包括天线11和n路开关14，n路开关14经由各个连接点13a到13d被连接到天线11的各个单个天线11a到11d。单个天线11a到11d可用来分别生成天线波束12a到12d。n路开关14也被连接到接收机8，并被波束选择控制设备7b控制。通过控制n路开关14，可以选择不同的天线11a到11d，一次选择一个。

图2所示的所有的设备，如接收机8和波束选择控制设备7b，类似于图1所示的设备。但由于天线11a到11d只能分别地被选择，图2的天线波束12a到12d是定向天线波束。在另一个例子中，几个天线可以同时被选择，以便同时接收，这样，天线波束也可以是全向的；但这种情形与图3更可比较。

“固定波束切换”方法的变形例是图3所示的“波束组合”方法。对于该变形例，同样使用具有不同的辐射方向图的N个固定波束天线，但波束天线可被选择性地切换和被RF组合，从而产生更大数目的可能辐射方向图。

对于使用N个固定波束天线的标准波束选择装置(图2)，有N个不同的辐射方向图(每个波束一个)，而对于相同的数目的固定波束天线，波束组合装置(图3)产生总共2^N-1个有效(active)辐射方向图。

图3示出利用波束组合和切换的波束形成装置20的另一个例子。

装置20包括天线22、RF组合/切换网络21、接收机8和波束选择控制设备7c。天线22、波束选择控制设备7c和接收机8分别类似于或等于图2的天线11、波束选择控制7b和接收机8。

RF组合网络21可用来组合不同的天线以及从而组合它们的波束，以使得不同的天线同时发送和/或接收，并且生成特定的波束。最后，由不同的天线接收的信号以专门的方式被组合，这样，在特定的方向上达到建设性或破坏性干扰。

图4示出使用适用于具有一个发射机和一个接收机的系统的三个迭代步骤的波束形成方法的例子。

第一、第二和第三迭代每个分别包括发射机训练突发31a、31b、31c，反馈突发32a、32b、32c，和接收机训练突发33a、33b、33c。这些突发也可以分别是时隙。所示出的例子使用3个迭代步骤，但当然可以使用任何数目的迭代步骤。

在时隙之间，可以有空的或专门标记的时隙，以避免信号冲突或提供信号或处理同步。专门的时隙也可以被插入在每个测试信号后。

如图所示，在每次迭代后，要使用的预定天线波束的数目被减小；所以，在发射机训练突发31a(Q CSF)中使用的天线波束的数目大于在发射机训练突发31b(N CSF)中使用的天线波束的数目。对于接收机训练突发33a(Q CSF)，这是相同的，其数目大于在接收机训练突发33b(N CSF)中使用的天线波束的数目。在公式方面，它可以被写为S＜M＜N＜Q，由此每个字母S，M，N，Q是自然数，并代表作在它自己的迭代期间要被测试的波束的数目。

反馈突发有利地在每次迭代中保持相同的长度，如图4所示。在另一种情形下，预定的天线波束的数目变得越小，需要被发送回发射机的信息越少，以及反馈突发的数目也变得越小(未示出)。

发射机在第一迭代的发射机训练突发期间通过使用定向天线波束的完整集合发送测试信号，而接收机被设置为恒定的天线波束，该天线波束有利地是准全向的或完全全向的。准全向波束在空间内几乎相等地分布并且允许接收机通过使用这个“中间”波束或任何其他可联合的波束而捕获信号，并因此捕获发射机波束位置的至少一部分。

详细地，首先通过发射Q个测试序列而训练发射机天线，其中每个测试序列以来自可用的Q个可能发射机辐射方向图的不同的辐射方向图被发送。

不同的测试序列在图上被标记为CSF(信道探测帧(channel soundingframe))。图上所示的权重向量W_Tx是包含每个天线单元生成辐射方向图之一所需要的所有相位(和幅度)的向量，如果波束形成是由如图1所示的方法执行的话。

在反馈突发期间，接收机识别具有最好的传输质量的天线波束，并把这些结果经由反向信道发送到发射机。所述结果有利地以最好的发射机可能性的排序列表的形式被转发。对于每个所发送的序列，接收机将接收信号去相关，并使用去相关器(de-correlator)的输出来决定从发射机发送的Q个测试序列中的每个测试序列的质量。

该质量测量结果可以是基于所得到的估计的信道延时分布、信道估计、估计的接收信号噪声比、估计的载波干扰比或某些其它准则。从这些质量测量结果，接收机将最好的N个接收序列的进行排名(rank)，并把对应的排名的发射机天线序号(index)经由反向信道发回到发射机。

这个反向信道可以使用或可以不使用与前向链路相同的频率或相同的信道。

在接收机训练突发期间，发射机选择具有最好的传输质量的天线波束，而接收机使用天线波束的全部集合来改变天线波束。有利地，具有最好的传输质量的天线波束在接收机训练突发期间被发射机使用，但它也可以是这样的情形：根据天线波束需要用于的应用而使用具有特定的传输质量的天线波束。

在第一迭代完成后，仅仅保持特定数目的最好的或特定的天线波束，这些天线波束被认为是用于在后的迭代(在这种情形下是第二迭代)的所述多个预定的天线波束。第二迭代像第一迭代一样被处理，唯一的差别是预定的天线波束的数目被减小。

正如从图4可以看到的，随后的迭代在用于发射机训练和接收机训练的所测试的辐射方向图的数目被减小的意义上遵循相同的方向图。重要的是指出，当接收机被最后训练时，在发射机训练期间使用的接收机辐射方向图有利地是最好的接收机辐射方向图，以及当发射机被最后训练时，在接收机训练期间使用的发射机辐射方向图有利地是最好的发射机辐射方向图。

应当明白，在另一个例子中，从发射机到接收机的、在发射机训练突发和接收机训练突发期间要实现的预定的信号传输质量可以是不同的。

对于最后的数据传输，发射机和接收机辐射方向图有利地分别被设置为来自在用于发射机和接收机的最后的迭代时所计算的最新排名表的最好的辐射方向图。

所需要的迭代的精确的数目和从一次迭代到下一次迭代测试序列(和对应的方向图)的减少是实施方案问题，并且可能依赖于确切的通信系统、可能辐射方向图的总数目Q和通信系统要被使用到的环境。

迭代的数目可以是固定数目，或可以根据排名表中数值的分布而变化。迭代也可以依赖于内部倒计数，或直至仅仅识别接收机和/或发射机的一个波束为止。迭代的数目也可以依赖于天线波束随每次迭代减小得有多快；例如，波束的数目减小得越快，迭代的数目将越小。

所提出的波束选择方法的另一个特征在于，当在信道中的干扰期间在发射机和接收机处的天线必须快速被重新选择时，使用用于发射机和接收机的最新排名表中的序号来形成可以相对快速地被重新评估的、发射机和接收机辐射方向图的小集合是有用的。这对于执行跟踪也是有用的，它可以以规则的时间间隔执行，以便更新表的排名。

有利地，接收机保持它自己的最好的接收机波束的排名表，该排名表在每次迭代时被更新。该表可包括预定的天线波束的全部集合或者所述波束的少量选择。虽然接收机优选地包括它自己的天线波束的列表，但它也可以包括其它接收机和/或发射机的信息。这还可以对应于具有它自己的天线波束的列表的发射机。

当在发射机和接收机处使用多个天线时，这里给出的基本概念也可以被扩展。这方面的一个例子示出于图5中，其中发射机和接收机天线的数目被设置为2。这也可以是这样的情形：在本例中，使用两个独立的发射机和两个独立的接收机。当接收机在空间上是分开的和独立的时，可以是每个发射机需要两个不同的发射机天线。

通常，当在发射机处使用N_T个分开的天线或波束来执行发送分集时，每次迭代将包含将被使用来训练不同的发射机的NT个发射机训练突发或时隙。同样地，当在接收机处使用N_R个单独的天线或波束来执行接收机分集时，每次迭代将包含将被使用来训练不同的接收机天线的N_R个接收机训练突发或时隙。在某些实施方案中，在可以同时使用多个接收机的场合下，在第一迭代中发射机训练突发或时隙的数目可被减小，因为多个接收机能够同时接收初始发送训练突发。

图5示出使用适用于具有两个发射机和两个接收机的系统的三个迭代步骤的波束形成方法的另一个例子。

每次迭代包括第一和第二发射机训练突发41a和42a、一个反馈突发43a以及第一和第二接收机训练突发44a和45a。在第一发射机训练突发41a、41b和41c中，第一发射机使用可用的所有天线波束发送测试信号，而第一接收机被设置为准全向天线波束。由此，具有最好的传输质量的天线波束被第一接收机识别。

如图4所示，也可以实施空的或标记的时隙。

在第二发射机训练突发42a、42b和42c中，第一发射机像在第一发射机训练突发中那样在所有的天线波束方向上发送测试信号，而第二接收机被设置为准全向方向。这样，第二接收机可以识别具有最好的传输质量的天线波束。在反馈突发43a、43b和43c期间，接收机把关于具有最好的传输质量的天线波束的信息发送到发射机。

在第一接收机训练突发44a、44b、44c中，第一发射机被设置为用于第一接收机的最好的天线波束，而第一接收机使用所有的天线波束接收测试信号，并识别最好的传输质量。

在第二接收机训练突发45a、45b、45c期间，第一发射机被设置为用于第二接收机的具有最好的传输质量的天线波束，而第二接收机改变所有的可能天线波束的方向来接收发射机的测试信号，并识别具有最好的传输质量的天线波束。

当一次迭代结束时，预定的天线波束的数目被减小，并且下一次迭代从预定的天线波束的新数目开始。图5所示的迭代仅仅是对于第一发射机。之后，必须对第二发射机完成相同的过程。

在另一个例子中，第二发射机的训练也可以以第一发射机的相同的迭代步骤被实施。因此，代替两个发射机/接收机训练突发，可以分别有四个发射机/接收机突发。所以，包括反馈突发，新的迭代步骤将包括九个突发，而不是如图5所示的五个突发。

在另一个例子中，存在多个发射机和仅仅一个接收机。在这种情形下，每个发射机接连地发送其发射机训练突发到接收机。然后，其结果经由至少一个反馈突发被发回到相应发射机，发射机用一个识别的发射机波束把接收机训练突发接连地发送到接收机。由此，接收机检测哪个接收机波束是最好的或具有特定的信号传输质量。

图6示出波束形成方法的流程图，该方法包括开始步骤61、“发射机波束确定”步骤51、反馈步骤65、“接收机波束确定”步骤52和结束步骤69。“发射机波束确定”步骤51包括“发送发射机波束”步骤62、“用全向波束进行接收”步骤63和“识别最好的发射机波束”步骤64，而“接收机波束确定”步骤52包括“用最好的发射机波束进行发送”步骤66、“用所有的接收机波束进行接收”步骤67和“识别最好的接收机波束”步骤68。

最终，图6的流程图示出如何执行如图4中的迭代。在步骤62中，发射机发送测试信号到所有的可能的天线波束方向上。在步骤63中，接收机被设置为全向波束，并且如有可能，接收所有的发射机波束。以及在步骤64中，接收机识别具有测试信号的最好的传输质量的发射机波束。接收机可以识别测试信号，因为测试信号被标记为这样的信号。或测试信号包括同样允许接收机直接或间接地识别测试信号的信息或信号模式(signal pattern)。例如，在测试信号内的模式已被编程到接收机中，并帮助接收机识别测试信号。

而且，接收机可以识别天线波束，因为测试信号包括用以识别天线波束的序号或类似的某些东西。另一个可能性是，接收机和发射机被同步，以及接收机知道在哪个序列中以及在什么时间发射机使用特定的天线或天线波束方向。

在步骤65中，这些识别的发射机波束然后经由反馈被发回到接收机。这可以通过从接收机到发射机的无线信号信道或电线或电缆而完成。

在步骤66中，发射机被设置为以前在步骤64中已由接收机识别的最好的发射机波束。在步骤67中，接收机遍历所有的天线波束并接收来自发射机的所发送的测试信号。在步骤68中，接收机通过识别接收的测试信号的最好的传输质量而识别最好的接收机波束。在步骤69中，流程图结束，迭代也结束。之后，当下一次迭代开始时，整个流程图从开始端开始。

图7示出波束形成方法的另一个流程图。

这个流程图包括步骤71，72，73，74，75，76和77。在开始步骤71后，流程图继续进行至步骤72，在其中确定在发射机与接收机之间具有最好的传输质量的发射机波束。最终，步骤72类似于图6的步骤51。

然后，步骤72继续进行到步骤73，步骤73类似于图6的步骤65。然后流程图继续进行至步骤74，在其中确定最好的接收机波束，由此步骤74类似于图6的步骤52。

在这三个步骤72到74之后，迭代结束，并且过程继续进行至判决步骤75，在其中，例如控制发射机波束和/或接收机波束的数目。如果只留下一个接收机和/或发射机波束，则流程图在步骤77结束。否则流程图进行到步骤76，在其中根据传输信号的质量减小预定的波束的数目。然后，流程图继续进行至步骤72，并重复该循环，直至步骤75中的判决条件满足为止。还存在有不同的例子，其中在步骤75处，请求不同种类的判决来停止循环并结束流程图，从而结束迭代。

Claims (13)

1.一种用于确定在发射机与相应接收机之间具有特定的信号传输质量的、发射机的至少一个波束和一个或多个接收机的至少一个波束的方法，

其中发射机和每个接收机分别包括多个预定的发射机与接收机波束，

所述方法包括具有以下步骤的辐射方向图确定例程：

把用于每个接收机的发射机训练突发从发射机接连地发送到相应接收机，其中在序列中每个发射机训练突发期间，应用发射机的所述多个预定的发射机波束；

把至少一个反馈突发发送到发射机，其中反馈突发包括基于由相应接收机接收的每个发射机训练突发的信息，其中所述信息识别发射机的所述多个预定的发射机波束中具有用于每个接收机的特定的信号传输质量的至少一个发射机波束；

把用于每个接收机的接收机训练突发从发射机接连地发送到相应接收机，其中在每个接收机训练突发期间，应用用于相应接收机的、发射机的所识别的至少一个发射机波束中具有特定的信号传输质量的相应发射机波束；

由相应接收机接收接收机训练突发，其中在序列中每个接收机训练突发期间，应用相应接收机的所述多个预定的接收机波束；以及

识别相应接收机的所述多个预定的接收机波束中具有特定的信号传输质量的至少一个接收机波束，

其中辐射方向图确定例程至少重复一次，由此在先的辐射方向图确定例程的所识别的至少一个发射机波束和所识别的至少一个接收机波束被用作用于发射机和相应接收机的在后的辐射方向图确定例程的所述多个预定的发射机和接收机波束的新分类，并且

由此所述辐射方向图确定例程的在后的迭代像第一迭代一样被处理，唯一的差别是预定的发射机和接收机波束的数目被减小。

2.按照权利要求1的方法，

其中辐射方向图确定例程重复预定的次数。

3.按照权利要求1的方法，

其中在辐射方向图确定例程内，所识别的至少一个发射机波束和所识别的至少一个接收机波束的数目分别小于所述多个预定的发射机和接收机波束的数目。

4.按照权利要求1的方法，

其中在第一次发送发射机训练突发的同时接收机波束被设置为至少准全向波束。

5.按照权利要求1的方法，

其中各个波束的信号传输质量和识别是基于所得到的估计的信道延时分布、信道估计、估计的接收信号噪声比、估计的载波干扰比和/或信道特性的。

6.按照权利要求1的方法，

其中发射机和/或接收机分别存储所识别的最好的发射机和接收机波束。

7.一种用于发射机的设备，用来生成多个预定的发射机波束和确定用于一个或多个接收机设备的、在发射机设备与相应接收机设备之间具有特定的信号传输质量的至少一个发射机波束，包括：

发射机训练突发发送模块，把用于每个接收机的发射机训练突发接连地发送到相应接收机，其中在序列中每个发射机训练突发期间，应用多个预定的发射机波束；

反馈突发接收模块，接收至少一个反馈突发，其中反馈突发包括基于由相应接收机接收的至少一个发射机训练突发的信息，其中所述信息识别所述多个预定的发射机波束中具有用于每个接收机的特定的信号传输质量的至少一个发射机波束；以及

接收机训练突发发送模块，把用于每个接收机的接收机训练突发发送到相应接收机，其中在接收机训练突发期间，应用所识别的至少一个发射机波束中具有特定的信号传输质量的发射机波束，

迭代控制模块，重复至少一次由上述发射机训练突发发送模块、反馈突发接收模块至接收机训练突发发送模块的顺序工作的例程，并且将在先例程中所识别的至少一个发射机波束用作在后例程的所述多个预定的发射机波束的新分类，并且相较于所述在先例程，减少所述在后例程中所述预定的发射机波束和接收机波束的数目。

8.按照权利要求7的设备，

其中所述例程重复预定的次数。

9.按照权利要求7的设备，

其中在一次所述例程内，所识别的至少一个发射机波束的数目小于所述多个预定的发射机波束的数目。

10.一种用于接收机的设备，用来生成多个预定的接收机波束和确定用于一个或多个发射机设备的、在接收机设备与相应发射机设备之间具有特定的信号传输质量的至少一个接收机波束，包括：

发射机训练突发接收模块，接连地接收来自相应发射机的、用于每个发射机的发射机训练突发，其中在序列中每个发射机训练突发期间，应用多个预定的发射机波束；

反馈突发发送模块，把至少一个反馈突发发送到每个发射机，其中反馈突发包括基于由接收机设备接收的至少一个发射机训练突发的信息，其中所述信息识别所述多个预定的发射机波束中具有用于每个发射机的特定的信号传输质量的至少一个发射机波束；

接收机训练突发接收模块，接连地接收来自相应发射机的、用于每个发射机的接收机训练突发，其中在序列中在接收机训练突发期间，应用多个预定的接收机波束；

接收机波束识别模块，识别所述多个预定的接收机波束中具有特定的信号传输质量的至少一个接收机波束；以及

迭代控制模块，重复至少一次由上述发射机训练突发接收模块、反馈突发发送模块、接收机训练突发接收模块至接收机波束识别模块的例程，并且在先例程中所识别的至少一个接收机波束被用作在后例程的所述多个预定的接收机波束的新分类，并且相较于所述在先例程，所述在后例程中所述预定的发射机波束和接收机波束的数目被减少。

11.按照权利要求10的设备，

其中所述例程重复预定的次数。

12.按照权利要求10的设备，

其中在一次所述例程内，所识别的至少一个接收机波束的数目小于所述多个预定的接收机波束的数目。

13.按照权利要求10的设备，

其中在第一次发送发射机训练突发的同时接收机波束被设置为至少准全向波束。

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