CN103782524A

CN103782524A - 用于在无线通信系统中选择波束的装置和方法

Info

Publication number: CN103782524A
Application number: CN201280041086.1A
Authority: CN
Inventors: 金暎秀
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2011-08-24
Filing date: 2012-08-22
Publication date: 2014-05-07
Anticipated expiration: 2032-08-22
Also published as: WO2013028013A3; US20130051302A1; WO2013028013A2; JP2014524712A; KR101820733B1; KR20130021919A; EP2748941A4; JP6117205B2; US9294163B2; EP2748941A2; EP2748941B1

Abstract

提供了一种在能够形成多个天线波束的无线通信系统中选择波束的装置和方法。用于发送信号的方法包括：通过使用多个第一波束和多个第二波束来发送训练信号；以及通过使用在多个第三波束中的至少一个第四波束来发送用户控制信息和数据中的至少一个。

Description

用于在无线通信系统中选择波束的装置和方法

技术领域

本发明涉及一种无线通信系统。更具体地，本发明涉及一种用于在使用多个天线波束的无线通信系统中选择波束的装置和方法。

背景技术

无线通信系统可以通过使用波束成形技术来提高数据传输速率。波束成形技术是指可以通过使用高增益天线来提高发送/接收（TX/RX）性能的一系列技术。

当使用波束成形技术时，无线通信系统应减小天线波束的宽度，以便增加天线增益。在这种情况下，无线通信系统应当使用多个窄宽度波束（以下，称为窄波束），以在所有方向上发送信号。

无线通信系统不仅波束成形数据，而且还波束成形同步（sync）信号和公共控制信号。同步信号以及公共控制信号由多个移动站（MS）共同使用。因此，当窄波束被用于发送同步信号以及公共控制信号时，基站（BS）具有必须在所有方向上通过窄波束而重复地发送相同同步信号和相同公共控制信号的开销。

为了减小通过同步信号和公共控制信号的波束成形开销，无线通信系统使用宽波束来发送同步信号和公共控制信号。

然而，当无线通信系统使用宽波束时，由于多径衰落而导致信号间干扰的增加。

此外，当使用正交频分复用（OFDM）方案时，无线通信系统将循环前缀（CP）设置为较大，以便减小OFDM符号间干扰。在这种情况下，由于无线通信系统中的CP而导致开销增加。

当发送终端变化发送信号的窄波束时，如同使用宽波束的情况下，会由于在无线通信系统中的多径衰落而导致发生信号干扰。

为了提高发送速率，无线通信系统可以通过使用多个波束来同时与多个移动站进行信号通信。在这种情况下，在无线通信系统中，可能会由于通过与其他移动站的数据通信的多径衰落而导致发生信号干扰。

因此，需要一种用于减小在使用波束成形技术的无线通信系统中的波束成形开销的装置和方法。

将以上信息阐述作为背景资料，其仅仅用于协助本公开的理解。对于是否将上述信息中的任何部分应用作为与本发明相关的现有技术并没有进行判定，并且也没有进行断言。

发明内容

本发明的各方面用于至少解决上述问题和/或缺点，并且至少提供下面描述的优点。因此，本发明的一个方面提供一种用于减小在使用波束成形技术的无线通信系统中的波束成形开销的装置和方法。

本发明的另一个方面提供一种用于减小在使用波束成形技术的无线通信系统中的波束成形干扰的装置和方法。

本发明的另一个方面提供一种用于减小在使用波束成形技术的无线通信系统中的波束成形开销和干扰的装置和方法。

本发明的另一个方面提供一种用于减小由在使用波束成形技术的无线通信系统中发送同步信号和公共控制信号而导致的开销和干扰的装置和方法。

本发明的另一个方面提供一种用于减小由在使用波束成形技术的无线通信系统中发送训练信号而导致的开销和干扰的装置和方法。

本发明的另一个方面提供一种用于减小由在使用波束成形技术的无线通信系统中的波束变化而导致的干扰的装置和方法。

本发明的另一个方面提供一种用于减小由在使用波束成形技术的无线通信系统中同时使用多个波束而导致的干扰的装置和方法。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于通过在能够形成多个天线波束的无线通信系统中的发送终端来发送信号的方法。所述方法包括：通过使用多个第一波束和多个第二波束来发送训练信号，并且通过使用在多个第三波束中的至少一个第四波束来发送用户控制信息和数据中的至少一个，其中，多个第一波束是水平方向窄并且垂直方向宽的，多个第二波束是水平方向宽并且垂直方向窄的，以及多个第三波束是水平方向窄并且垂直方向窄的。

根据本发明的另一个方面，提供一种用于通过在能够形成多个天线波束的无线通信系统中的接收终端来接收信号的方法。所述方法包括：在通过其从发送终端接收训练信号的多个第一波束和多个第二波束中选择任何一个第三波束和任何一个第四波束，并且通过使用第三波束和第四波束来在多个第五波束中选择任何一个第六波束，其中，多个第一波束是水平方向窄并且垂直方向宽的，多个第二波束是水平方向宽并且垂直方向窄的，以及多个第五波束是水平方向窄并且垂直方向窄的。

根据本发明的另一个方面，提供一种在能够形成多个天线波束的无线通信系统中的发送终端的装置。所述装置包括：天线单元，其包括多个天线；波束选择单元，其被配置为选择多个天线波束中的任何一个；射频（RF）链，其被配置为形成通过波束选择单元选择的天线波束；以及控制单元，其被配置为通过使用多个第一波束和多个第二波束来发送训练信号，以及通过使用多个第三波束中的任何一个第四波束来发送用户控制信息和数据中的至少一个，其中，多个第一波束是水平方向窄并且垂直方向宽的，多个第二波束是水平方向宽并且垂直方向窄的，以及多个第三波束是水平方向窄并且垂直方向窄的。

根据本发明的另一个方面，提供一种在能够形成多个天线波束的无线通信系统中的接收终端的装置。所述装置包括：接收单元，其被配置为接收信号；以及控制单元，其被配置为在通过其经由接收单元从发送终端接收训练信号的多个第一波束和多个第二波束中选择任何一个第三波束和任何一个第四波束，并且通过使用第三波束和第四波束来在多个第五波束中选择任何一个第六波束，其中，多个第一波束是水平方向窄并且垂直方向宽的，多个第二波束是水平方向宽并且垂直方向窄的，以及多个第五波束是水平方向窄并且垂直方向窄的。

结合附图，从下面的详细描述中，本发明的其他方面、优点、和显着特征对于本领域技术人员而言将变得显而易见，其中，以下的详细描述公开了本发明示例性实施例。

附图说明

结合附图，从下面的描述中，本发明的某些示例性实施例的上述和其他方面、特征和优点将更加显而易见，在附图中：

图1是示出了根据本发明示例性实施例的发送终端的配置的框图；

图2A和2B是示出了根据本发明示例性实施例的射频（RF）链的配置的框图；

图3是示出了根据本发明示例性实施例的RF链的配置的框图；

图4A和4B示出了从根据本发明示例性实施例的天线阵列得出的窄波束图案；

图5A和5B示出了根据本发明示例性实施例的宽波束图案；

图6是示出了根据本发明示例性实施例的，通过由发送终端进行的波束成形来发送信号的过程的流程图；

图7是示出根据本发明示例性实施例的，通过接收终端接收信号的过程的流程图；

图8是示出根据本发明示例性实施例的，通过由发送终端进行的波束成形来发送信号的过程的流程图；

图9是示出根据本发明示例性实施例的，通过接收终端接收信号的过程的流程图；以及

图10是示出了根据本发明示例性实施例的接收终端的配置的框图。

应该注意的是，在整个附图中，类似的参考标号用于描述相同或相似的元件、特征、和结构。

具体实施方式

以下提供参考附图的描述，以用于协助对由权利要求及其等同物所定义的本发明示例性实施例进行全面理解。包括各种特定细节以帮助理解，但是这些细节将仅仅被认为是示例性的。因此，对于本领域的普通技术人员将认识到，可以在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对本发明所描述的实施例进行各种变化和修改。另外，为了清楚和简明，还可以省略对于公知功能和结构的描述。

在以下描述和权利要求书中使用的术语和词语不限于字面含义，而是其仅仅被发明人用来使得本发明的理解是清楚和一致的。因此，对于本领域技术人员而言显而易见的是，提供了本发明示例性实施例的以下描述仅出于说明的目的，而不是出于限制由所附权利要求及其等同物所限定的本发明的目的。

应当理解，除非上下文另有明确规定，否则单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数指代。因此，例如，提及“一个组件表面”时包括提及一个或多个这样的表面。

术语“基本上”意味着所述的特征、参数、或值不需要精确地实现，并且包括例如，公差、测量误差、测量精度限制、以及本领域技术人员已知的其他因素的偏差或变化可以在不妨碍期望提供的特性的效果的情况下发生。

以下将参考附图来描述本发明的示例性实施例。在下面的描述中，公知的功能或配置的详细描述将被省略，因为其会不必要地混淆本发明的主题内容。此外，本文中使用的术语根据在本发明示例性实施例中的功能来定义。因此，术语可根据用户或运营商的意图或行为有所不同。因此，这里使用的术语应该基于本文提供的描述来理解。

本发明的示例性实施例提供了一种用于减小在使用波束成形技术的无线通信系统中的波束成形开销和干扰的方案。

在以下描述中，假定无线通信系统使用天线波束成形技术。天线波束成形技术是指用于通过将通过每个天线发送/接收的射频（RF）信号的相位进行移位来形成波束的技术。

以下讨论的图1到10，以及用来描述本专利文件中的本公开的原理的各种示例性实施例仅仅出于示例的目的，并且不应以任何方式将其理解为用于限制所公开的范围。本领域技术人员将理解，本公开的原理可以在任何适当布置的通信系统中实现。用于描述各种实施例的术语是示例性的。应当理解的是，其被提供来仅仅用于帮助对于描述的理解，并且对其的使用和定义不会以任何方式来限制本发明的范围。术语第一、第二等被用于区分具有相同的术语的对象，并且除非特别说明，否则不会被用于表示时间的顺序。集合被定义为包括至少一个元素的非空集合。

图1是示出了根据本发明示例性实施例的发送终端的配置的框图。

参考图1，发送终端可以包括控制单元100、波束选择单元110、天线单元120、发送（TX）单元130、以及接收（RX）单元140。发送单元130包括TX调制解调器132和TX RF链134。接收单元140包括RX RF链142和RX调制解调器144。

控制单元100控制发送终端，以形成波束。例如，当用户控制信号和数据被发送时，控制单元100控制波束选择单元110以通过窄波束来发送用户控制信号和数据中的至少一个。在此，用于发送用户控制信号和数据中的至少一个的波束被通过发送终端或接收终端来选择。在示例性实施方式中，当同步（sync）信号和公共控制信号被发送时，控制单元100控制波束选择单元110以通过垂直波束来发送同步信号和公共控制信号中的至少一个。在示例性实施方式中，当训练信号被发送时，控制单元100控制波束选择单元110以顺序地通过垂直波束和水平波束来发送训练信号，使得接收终端可以选择最优窄波束。在此，窄波束是指如图4B中所示的在垂直方向和水平方向都窄的波束。垂直波束是指如图5A所示的在水平方向上窄并且在垂直方向上宽的波束。水平波束是指如图5B所示的在垂直方向上窄并且在水平方向上宽的波束。此外，公共控制信号包含关于系统的各种信息以及用于连接到系统所需的信息，并且用户控制信号包括资源分配信息和控制信息。

此外，当波束变化发生时，控制单元100控制波束选择单元110来选择具有不同波束角的窄波束。在这种情况下，控制单元100对波束进行转换，使得波束方向变化在垂直方向最大。例如，当如图4B所示的窄波束可用时，控制单元100按照B1i→B3j→B5k→B2m→B4n的顺序来转换波束。在此，i、j、k、m、n表示垂直方向天线元件的索引。

如果波束仅仅在垂直方向上被转换，则控制单元100转换波束，以使得波束变化在水平方向上最小。例如，当如图5A所示的垂直波束可用时，控制单元100按照Bc1→Bc2→Bc3→Bc4→Bc5的顺序来转换波束。在此，c表示垂直方向天线元件的索引。

当发送单元130通过多个波束来将信号同时发送到多个接收终端时，则控制单元100控制波束选择单元110，使得具有相同的垂直方向角的波束不被同时使用。

在控制单元100的控制下，波束选择单元110选择相关图案的波束。例如，当发送数据时，波束选择单元110在控制单元100的控制下选择由接收终端选择的方向中的窄波束。在示例性实施例中，当同步信号和公共控制信号被发送时，波束选择单元110在控制单元100的控制下选择垂直波束。在示例性实施例中，当发送训练信号时，波束选择单元110在控制单元100的控制下顺序地选择垂直波束和水平波束。

在发送波束成形的情况下，波束选择单元110在控制单元100的控制下将关于所选择的波束图案的信息发送给发送单元130。此外，在接收波束成形的情况下，波束选择单元110在控制单元100的控制下将关于所选择的波束图案的信息发送给发送单元140。

图2A和2B是示出根据本发明示例性实施例的RF链的配置的框图。

参考图2A和图2B，天线单元120包括多个全向天线210-1至210-N。在示例性实施方式中，天线单元120可以包括如图3所示的用于在不同的方向中发送信号的多个定向天线310-1至310-N。

TX调制解调器132对要通过天线单元120而被发送到接收终端的数据进行编码和调制，将调制的信号转换成模拟信号，并且输出该模拟信号。在这种情况下，TX调制解调器132将模拟基带信号发送给TX RF链134。

TX RF链134包括用于将信号发送给相应天线的多个RF路径。在这种情况下，TX RF链134可以根据由波束选择单元110选择的波束图案和波束宽度来仅仅使用某些天线和某些RF路径。

TX RF链134将从TX调制解调器132接收到的基带信号多路复用到至少一个激活RF路径中，将在每个RF路径上的相关的基带信号转换为RF信号，并且通过天线单元120来发送RF信号。在这种情况下，TX RF链134控制基带信号，使得根据由波波束选择单元110选择的波束图案来形成波束。例如，当天线单元120包括如图2A中所示的多个全向天线210-1至210-N时，TX RF链134包括相移单元200-1至200-N，以用于移位通过相应天线的RF路径而发送的信号的相位。相移单元200-1至200–N根据由波束选择单元110选择的波束图案和波束宽度来移位将要通过相应的天线而发送的信号的相位。

图3是示出了根据本发明示例性实施例的RF链的配置的框图。

参考图3，当天线单元120包括多个定向天线310-1至310–N时，TXRF链134包括开关300，以用于根据波束图案来将TX调制解调器132连接到相应的天线。开关300根据由波束选择单元110选择的波束图案和波束宽度，将TX调制解调器132连接到至少一个天线。在此，开关300可以将TX调制解调器132连接到至少一个天线。

RX RF链142包括通过相应天线来接收RF信号的多个RF路径。在这种情况下，RX RF链142可以根据由波束选择单元110选择的波束图案和波束宽度而仅仅使用某些天线和某些RF路径。

RX RF链142把从相应天线接收到的RF信号转换为基带信号，并且将基带信号发送到RX调制解调器144。在这种情况下，RX RF链142控制基带信号，从而根据由波束选择单元110选择的波束图案来形成波束。例如，当天线单元120包括如图2A所示的多个全向天线210-1至210-N时，RXRF链142包括相移单元220-1至220–N，以移位通过相应天线而接收的信号的相位。相移单元220-1至220–N根据由波束选择单元110选择的波束图案和波束宽度，来移位通过相应天线而接收的信号的相位。

在示例性实施方式中，当天线单元120包括如图3所示的多个定向天线310-1至310-N时，RX RF链142包括开关300，用于根据波束图案来将RX调制解调器144连接到相关的天线。开关300根据由波束选择单元110选择的波束图案和波束宽度来将RX调制解调器144连接到至少一个天线。在此，开关300可以将RX调制解调器144连接到至少一个天线。

RX调制解调器144将通过RX RF链142接收到的模拟信号转换为数字信号，并且解调和解码数字信号。

发送终端的发送单元130和接收单元140可以彼此共用一个天线单元120，可以使用不同的天线单元，或者可以彼此分开。

图4A和4B示出了从根据本发明示例性实施例的天线阵列产生的窄波束图案。图5A和5B示出了根据本发明示例性实施例的宽波束图案。

如上所述，发送终端的天线单元120可以包括如图4A所示的5x5的天线阵列。在这种情况下，发送终端可以使用5x5的天线阵列来形成如图4B所示的窄波束。例如，当天线单元120包括如图3所示的多个定向天线310-1至310–N时，发送终端的波束宽度随着被用于发送/接收信号的天线数量的增加而增加。也就是说，如果定向天线被使用，则当使用一个天线时，发送终端的波束宽度可以被最小化。因此，发送终端通过使用相应的天线而形成窄波束。

作为另一个示例，当天线单元120包括如图2A或2B中所示的多个全向天线210-1至210–N时，发送终端的波束宽度随着被使用的天线的数量增加而减小。因此，发送终端可以通过移位多个天线的相位来形成窄波束。

此外，在天线单元120被如图4A所示地配置时，发送终端可以如图5A中所示地形成垂直波束，以发送同步信号和公共控制信号。例如，当天线单元120包括定向天线时，发送终端通过使用被包括在天线单元120的一个垂直阵列中的天线来生成垂直波束。具体地，当发送终端生成垂直波束Bc1时，只有天线单元120的天线A11、A21、A31、A41、和A51被开启。在这种情况下，天线单元120的其它天线被关断。作为另一个示例，当天线单元120包括全向天线时，发送终端通过使用被包括在天线单元120的一个水平阵列中的天线来生成垂直波束。具体地，当发送终端生成垂直波束Bc1时，只有天线单元120的天线A31、A32、A33、A34、和A35被开启。在这种情况下，天线单元120的其它天线被关断。

此外，为了发送训练信号，通过使用如图4A中所示配置的天线单元120，发送终端可以形成如图5A所示的垂直波束和如图5B中所示的水平波束。例如，当定向天线被用来形成水平波束时，发送终端通过使用被包括在天线单元120的一个水平阵列中的天线来生成水平波束。具体地，当发送终端生成如图5B所示的水平波束Br1时，仅仅在图4A中所示的天线单元120的天线A11、A12、A13、A14、和A15被开启。在这种情况下，天线单元120的其它天线被关断。作为另一个示例，当全向天线被用来形成水平波束时，发送终端通过使用被包括在天线单元120的一个垂直阵列中的天线来生成水平波束。具体地，当发送终端生成如图5B所示的水平波束Br1时，仅仅在图4A中所示的天线单元120的天线A13、A23、A33、A43和A53被开启。在这种情况下，天线单元120的其它天线被关断。

如上所述，当使用垂直波束时，由于波束宽度在水平方向上是窄的，所以发送终端可以通过减小在水平方向上的多径衰落的产生来减小水平干扰。此外，当使用垂直波束时，由于从地面反射的信号而导致多径衰落可以在接收终端中发生。然而，由于从地面反射的信号与LoS（视距）信号在移动距离和移动时间上具有较小的差异，所以它们具有的由垂直波束引起的干扰非常小。

在下文中，将描述通过发送终端来波束成形TX信号的示例性方法。

图6是示出了根据本发明示例性实施例的，通过由发送终端进行的波束成形来发送信号的过程的流程图。

参考图6，在步骤601中，发送终端通过使用垂直波束来向接收终端发送同步信号和公共控制信号的至少一个。例如，当同步信号和公共控制信号被发送时，发送终端通过如图5A所示的垂直波束Bc1到Bc5来发送同步信号和公共控制信号五次。在这种情况下，垂直波束的水平宽度可以等于或大于窄波束的水平宽度。

此后，在步骤603中，发送终端通过使用垂直波束和水平波束来发送训练信号。例如，发送终端通过图5A中所示的5个垂直波束Bc1到Bc5和图5B中所示的5个水平波束Br1到Br5来顺序地发送训练信号。在这种情况下，垂直波束的水平宽度与窄波束的水平宽度相等，并且水平波束的垂直宽度与窄波束的垂直宽度相等。

此后，在步骤605中，发送终端确定是否从接收终端接收波束选择信息。这里，波束选择信息包括关于接收终端的最优窄波束的信息。

当接收波束选择信息时，发送终端进行到步骤607。在步骤607中，发送终端通过由接收终端选择的最优窄波束来发送数据给接收终端。此后，发送终端结束本算法。

在上述示例性实施方式中，当未接收到波束选择信息时，发送终端等待接收波束选择信息。在另一个示例性实施方式中，当在预定时间内未从训练信号的发送中接收到波束选择信息时，发送终端可以再次发送训练信号。

如上所述，发送终端通过由接收终端选择的窄波束来发送数据。如果用于从发送终端到接收终端的数据发送的波束发生变化，发送终端可以改变发送终端的波束，使得波束角度在垂直方向上发生改变。在这种情况下，发送终端将波束转换为使得波束变化在垂直方向上最大。例如，当使用如图4B所示的窄波束时，发送单元按照B1i→B3j→B5k→B2m→B4n的顺序来转换波束。在此，i、j、k、m、n表示垂直方向天线元件的索引。

另一方面，如果仅仅在水平方向上转换波束，则发送终端将波束转换为使得波束变化在水平方向上最小。例如，当使用如图5A所示的垂直波束时，发送终端按照Bc1→Bc2→Bc3→Bc4→Bc5的顺序来转换波束。在此，c表示垂直方向天线元件的索引。

在下文中，将描述由接收终端接收发送终端的波束成形信号的示例性方法。

图7是示出根据本发明示例性实施例的，通过接收终端接收信号的过程的流程图。

参考图7，在步骤701中，接收终端接收通过发送终端在垂直波束中发送的同步信号和公共控制信号中的至少一个。例如，接收终端通过如图5A所示的垂直波束接收由发送终端发送的同步信号和公共控制信号。

此后，在步骤703中，接收终端确定是否接收到训练信号。例如，接收终端确定是否接收到通过发送终端顺序地通过图5A中所示的5个垂直波束Bc1到Bc5和图5B中所示的5个水平波束Br1到Br5而发送的训练信号。

当接收到训练信号时，接收终端进行到步骤705。在步骤705中，接收终端通过由垂直波束和水平波束接收的训练信号来选择用于数据接收的窄波束。例如，当发送终端通过图5A中所示的5个垂直波束Bc1到Bc5和图5B中所示的5个水平波束Br1到Br5来发送训练信号时，接收终端在上述的垂直波束中选择最优垂直波束，并且在上述水平波束中选择最优水平波束。此后，接收终端将对应于在最优垂直波束和最优水平波束之间的重叠的窄波束选择作为用于数据的接收的窄波束。在此，最优垂直波束包括在垂直波束中具有最高RX功率的垂直波束，并且最优水平波束包括在水平波束中具有最高RX功率的水平波束。

此后，在步骤707中，接收终端将关于所选择的窄波束的信息发送给发送终端。

在步骤709中，接收终端接收由发送终端通过窄波束来发送的数据。此后，接收终端结束本算法。

图8是示出根据本发明示例性实施例的，通过由发送终端进行的波束成形来发送信号的过程的流程图。

参考图8，在步骤801中，发送终端通过使用垂直波束来向接收终端发送同步信号和公共控制信号中的至少一个。例如，当同步信号和公共控制信号被发送时，发送终端通过图5A中所示的垂直波束Bc1和Bc5来重复地发送同步信号和公共控制信号五次。在这种情况下，垂直波束的水平宽度可以等于或大于窄波束的水平宽度。

此后，在步骤803中，发送终端通过使用垂直波束和水平波束来发送训练信号。例如，发送终端通过图5A中所示的5个垂直波束Bc1到Bc5和图5B中所示的5个水平波束Br1到Br5来顺序地发送训练信号。在这种情况下，垂直波束的水平宽度等于窄波束的水平宽度，并且水平波束的垂直宽度等于窄波束的垂直宽度。

此后，在步骤805中，发送终端确定是否从接收终端接收到波束选择信息。在此，波束选择信息包含关于通过接收终端选择的最优垂直波束和最优水平波束的信息。在此，最优垂直波束包括在由接收终端接收的垂直波束中具有最高RX功率的垂直波束，并且最优水平波束包括在由接收终端接收的水平波束中具有最高RX功率的水平波束。

当接收到波束选择信息时，发送终端进行到步骤807。在步骤807中，通过使用由接收终端选择的最优垂直波束和最优水平波束，发送终端选择要被用于将数据发送到接收终端的窄波束。例如，发送终端将对应于在由接收终端选择的最优垂直波束和最优水平波束之间的重叠的窄波束选择作为用于将数据发送给接收终端的窄波束。

在步骤809中，发送终端通过在步骤807中选择的窄波束来将数据发送给接收终端。此后，发送终端结束本算法。

在上述示例性实施方式中，当未接收到波束选择信息时，发送终端等待接收波束选择信息。在另一个示例性实施方式中，当未在预定时间内接收到波束选择信息时，发送终端可以再次发送训练信号。

如上所述，发送终端选择用于数据的发送的窄波束，并且通过所选择的窄波束来将数据发送给接收终端。如果用于将数据从发送终端向接收终端发送的波束被改变时，发送终端可以改变发送终端的波束，使得在垂直方向上改变波束角度。在这种情况下，发送终端将波束转换为使得波束变化在垂直方向上最大。例如，当使用如图4B所示的窄波束时，发送单元按照B1i→B3j→B5k→B2m→B4n的顺序来转换波束。在此，i、j、k、m、n表示垂直方向天线元件的索引。

在下文中，将描述由接收端接收发送终端的波束成形信号的示例性方法。

图9是示出根据本发明示例性实施例的，通过接收终端接收信号的过程的流程图。

参考图9，在步骤901中，接收终端接收通过发送终端通过垂直波束发送的同步信号和公共控制信号中的至少一个。例如，接收终端通过如图5A所示的垂直波束接收由发送终端发送的同步信号和公共控制信号的至少一个。

此后，在步骤903中，接收终端确定是否接收到训练信号。例如，接收终端确定是否接收到通过发送终端顺序地通过图5A中所示的5个垂直波束Bc1到Bc5和图5B中所示的5个水平波束Br1到Br5而发送的训练信号。

当接收到训练信号时，接收终端进行到步骤905。在步骤905中，接收终端向发送终端发送关于最优垂直波束和最优水平波束的信息。例如，当发送终端通过图5A中所示的5个垂直波束Bc1到Bc5和图5B中所示的5个水平波束Br1到Br5而顺序发送训练信号时，接收终端在向发送终端进行发送之前，选择最优垂直波束和最优水平波束。在此，最优垂直波束包括在垂直波束中具有最高RX功率的垂直波束，并且最优水平波束包括在水平波束中具有最高RX功率的水平波束。

此后，在步骤907中，接收终端通过使用最优垂直波束和最优水平波束来选择要被用于数据接收的窄波束。例如，接收终端将对应于在最优垂直波束和最优水平波束之间的重叠的窄波束选择作为用于数据接收的窄波束。

在步骤909中，接收终端向发送终端发送关于所选择的窄波束的信息，并且通过窄波束来接收数据。此后，接收终端结束本算法。

在下文中，将描述用于从发送终端接收信号的接收终端的配置。

参照图10，接收终端可包括双工器1001、接收单元1003、控制单元1005、波束选择单元1007、以及发送单元1009。

根据双工方案，双工器1001通过天线发送从发送单元1009接收的TX信号，并且将从天线接收到的RX信号提供给接收单元1003。

在解调之前，接收单元1003将从双工器1001接收的RF信号转换成基带信号。例如，接收单元1003可包括RF处理块、解调块、信道解码块、以及消息处理块。在输出之前，RF处理块将从双工器1001接收的RF信号转换为基带信号。解调块对于从RF处理块接收的信号执行快速傅立叶变换（FFT）操作，以提取在每个子载波上携带的数据。信道解码块可以包括解调器、解交织器、以及信道解码器。消息处理模块从RX信号中提取控制信息，并且将控制信息提供给控制单元1005。

控制单元1005控制接收终端的整体操作。例如，控制单元1005控制波束选择单元1007来选择用于数据接收的波束。

波束选择单元1007在通过其从发送终端接收训练信号的多个垂直波束中选择最优垂直波束，并且在通过其从发送终端接收训练信号的多个水平波束中选择最优水平波束。例如，波束选择单元1007选择具有最高RX功率的垂直波束作为最优垂直波束，并且选择具有最高RX功率的水平波束作为最优水平波束。

此后，波束选择单元1007将对应于在最优垂直波束和最优水平波束之间的重叠的窄波束选择作为用于数据接收的窄波束。

发送单元1009将要被发送到发送终端的控制消息和数据进行编码，将其变换成RF信号，并且将RF信号发送到双工器1001。例如，发送单元1009可以包括消息生成块、信道编码块、调制块、RF处理块等。

消息生成块生成包括关于由波束选择单元1007选择的窄波束的信息的控制消息。例如，消息生成块生成包括关于由波束选择单元1007选择的窄波束的信息的控制消息。在另一个示例性实施方式中，消息生成块生成包括关于由波束选择单元1007选择的最优垂直波束和最优水平波束的信息的控制消息。

信道编码块可以包括调制器、交织器、信道编码器等。调制块通过逆FFT（IFFT）操作，将从信道编码块接收的信号映射到每个子载波。RF处理块将从调制块接收的基带信号转换为RF信号，并且将RF信号输出到双工器1001。

如上所述，本发明示例性实施例通过在使用波束成形技术的无线通信系统中的水平窄和垂直宽波束来发送同步信号和公共控制信号。因此，发送同步信号和公共控制信号的次数可以减小，并且通过窄波束来重复发送同步信号和公共控制信号而导致的开销和干扰可以被减小。

此外，本发明示例性实施例通过无线通信系统中的水平窄和垂直宽波束来发送训练信号。因此，发送训练信号的次数可以减小，并且通过窄波束来发送训练信号而导致的开销和干扰可以被减小。

此外，如果需要在无线通信系统中改变波束，可以通过选择具有不同的垂直波束角度的波束来改变波束。因此，可以减小由于波束变化导致的干扰。

此外，当由在无线通信系统中的发送终端通过多个波束来发送信号时，不能同时使用具有相同的垂直波束角度的波束。因此，可以减小由多个波束的同时发送而导致的干扰。

可以理解的是，根据权利要求书和说明书书中的说明的本发明的实施例可以以硬件、软件、或硬件和软件的组合的形式来实现。

任何这样的软件可以被存储在计算机可读存储介质中。计算机可读存储介质存储一个或多个程序（软件模块），一个或多个程序包括当由电子设备中的一个或多个处理器执行时使得电子设备能够执行本发明的方法的指令。

任何这样的软件可以被存储在易失性或非易失性存储装置中，例如，如ROM的存储设备，而不管其是可擦除或是可重写的，或者都没有，或者其可以被存储在存储器中，例如，RAM、存储芯片、设备或集成电路，或者存储在光或磁可读介质上，例如，CD、DVD、磁盘或磁带、或类似物。应该可以理解，存储设备和存储介质是适合用于存储包括在执行时用于执行本发明的实施例的指令的一个或多个程序的机器可读存储装置的实施例。

因此，实施例提供了用于实施如在本申请的权利要求中的任何一个所声明的装置或者方法的代码的程序，以及用于存储该程序的计算机可读存储装置。此外，该程序可以经由诸如在有线或者无线连接上携带的通信信号的任何介质而进行电传输，并且实施例也相应地包含该种情况。

虽然已经参照本发明的特定示例性实施例来显示和描述了本发明，但本领域技术人员应该理解，在不脱离由所附权利要求及其等价物所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上对本发明进行各种变化。

Claims

1.一种在能够形成多个天线波束的无线通信系统中通过发送终端发送信号的方法，所述方法包括：

通过使用多个第一波束和多个第二波束来发送训练信号；以及

通过使用在多个第三波束中的至少一个第四波束来发送用户控制信息和数据中的至少一个，

其中，所述多个第一波束是水平方向窄并且垂直方向宽的，所述多个第二波束是水平方向宽并且垂直方向窄的，以及所述多个第三波束是水平方向窄并且垂直方向窄的。

2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在发送训练信号之前，通过使用所述多个第一波束来发送同步信号和公共控制信号中的至少一个。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述多个第一波束与所述多个第三波束在水平宽度上相等，并且所述多个第二波束和所述多个第三波束在垂直宽度上相等。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，发送用户控制信息和数据中的至少一个包括：

当从接收终端接收波束选择信息时，从波束选择信息中检测由接收终端选择的至少一个第四波束；以及

通过使用由接收终端选择的至少一个第四波束，来发送用户控制信息和数据中的至少一个。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，发送用户控制信息和数据中的至少一个包括：

当从接收终端接收波束选择信息时，通过使用被包括在波束选择信息中并且通过接收终端选择的多个第一波束和多个第二波束，来在第三波束中选择至少一个第四波束；以及

通过使用所述至少一个第四波束，来发送用户控制信息和数据中的至少一个。

6.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

当用于用户控制信息和数据的发送的波束变化时，选择具有在垂直方向上不同的波束方向的第五波束；以及

将波束变化为选择的第五波束。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，发送用户控制信息和数据中的至少一个包括：当通过使用多个第四波束来将信号同时发送到多个接收终端时，在第三波束中选择具有在垂直方向上不同的波束方向的多个第四波束，以将用户控制信息和数据中的至少一个同时发送给多个接收终端。

8.一种在能够形成多个天线波束的无线通信系统中通过接收终端接收信号的方法，所述方法包括：

在通过其从发送终端接收训练信号的多个第一波束和多个第二波束中选择任何一个第三波束和任何一个第四波束；以及

通过使用第三波束和第四波束来在多个第五波束中选择任何一个第六波束，

其中，所述多个第一波束是水平方向窄并且垂直方向宽的，所述多个第二波束是水平方向宽并且垂直方向窄的，以及所述多个第五波束是水平方向窄并且垂直方向窄的。

9.根据权利要求8所述的方法，进一步包括在接收训练信号之前，通过在多个第一波束中的任何一个第七波束来接收由发送终端发送的同步信号和公共控制信号中的至少一个。

10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述多个第一波束和所述多个第五波束在水平宽度上相等，并且所述多个第二波束和所述多个第五波束在垂直宽度上相等。

11.根据权利要求8所述的方法，进一步包括：在选择第三波束和第四波束之后，将关于所述第三波束和所述第四波束的信息发送给发送终端。

12.根据权利要求8所述的方法，其中，选择第六波束包括：将在所述多个第五波束中的、在所述第三波束和所述第四波束之间的重叠选择作为第六波束。

13.根据权利要求8所述的方法，进一步包括：将关于第六波束的信息发送给发送终端。

14.一种被布置用于实施权利要求1至7中的一个的方法的发送终端的装置。

15.一种被布置用于实施权利要求8至13中的一个的方法的接收终端的装置。