CN104040908A - 用于ofdm系统中的参考符号传输的装置和方法 - Google Patents

Abstract

基站能够使用随着不同时间实例而改变波束的波束成形方案来与多个订户站进行通信。基站包括配置为发射N个空间波束并承载与特定空间波束相对应的参考符号的多个天线阵列。基站还包括耦连到多个天线阵列中的相应天线阵列的N_RF数目的射频(RF)处理链，其中N>>N_RF。订户站包括被配置为从基站接收M数目的波束的M_RF个处理接收路径。

Description

用于OFDM系统中的参考符号传输的装置和方法

技术领域

本发明总地涉及发射参考符号，并且更具体地，涉及用于OFDM系统中的参考符号传输的系统和方法。

背景技术

移动通信已是现代历史中的最成功的创新之一。在近些年来，移动通信服务的订户的数目已超过50亿并在快速增长。同时，已发展出新的移动通信技术来满足对提供更多和更好的移动通信应用和服务的日益增长的需求。这类系统的一些示例是由3GPP2、WCDMA、HSPA所发展出的cdma20001xEV-DO系统，由3GPP所发展出的LTE系统，以及由IEEE所发展出的移动WiMAX系统。

发明内容

解决方案

提供了能够使用波束成形方案来与多个订户站进行通信的基站。基站包括配置为发射N个空间波束的多个天线阵列。基站还包括耦连到多个天线阵列中的相应天线阵列的NRF数目的射频(RF)处理链，其中N>>NRF。

提供了用于波束成形的方法。方法包括通过NRF数目的射频(RF)处理链发射N个空间波束，其中N>>NRF。

提供了能够使用波束成形方案来与至少一个基站进行通信的订户站。订户站包括配置为接收M个空间波束的多个天线阵列。订户站还包括耦连到多个天线阵列中的相应天线阵列的MRF数目的射频(RF)处理链，其中M>>MRF。

在进行下面的具体实施方式之前，阐述贯穿本专利文档使用的特定单词和短语的定义可能是有利的：术语“包括”和“包含”以及其派生词，意味着包括但不限于；术语“或”是包括性的，意味着和/或；短语“与...相关联”和“与其相关联”以及它们的派生词，可以指包括，被包括在内，与...互连，包含，被包含在内，连接到或与...连接，耦连到或与...耦连，可与…通信，与…协作，交错，并列，接近，被绑定到或与…绑定，具有，具有...属性等；以及术语“控制器”是指控制至少一个操作的任何设备，系统或其部分，其中这类设备可以以可由固件或软件编程的硬件、或者它们中的至少两个的某种组合来实现。应当注意，与任何特定控制器相关联的功能可以是集中式或分布式的，而无论其是本地还是远程的。本领域的普通技术人员应该理解，贯穿本专利文档中提供了某些单词和短语的定义，在许多、如果不是大多数的情况下，这样的定义适用于这类被定义的单词和短语的现有以及未来的使用。

附图说明

为了更完整地理解本公开及其优点，现在结合附图对下面的描述进行参考，其中相同的数字表示相同的部分：

图1示出根据本公开的实施例的5G系统的帧结构；

图2和3示出根据本公开的实施例的基站；

图4示出根据本公开的实施例的与传输实例处的4个空间波束相对应的多路复用的信道状态信息-参考信号(CSI-RS)符号；

图5示出根据本公开的实施例的短正交频分多路复用(OFDM)；

图6示出根据本公开的实施例的循环前缀方案600；

图7示出根据本公开的实施例的帧中的短OFDM符号，使得超帧、帧、子帧和时隙持续期得到维持；

图8示出根据本公开的实施例的信道状态信息-参考信号(CSI-RS)的短OFDM符号中的参考符号布置；

图9示出根据本公开的实施例的能够基于参考符号传输来编码的发射器；

图10示出根据本公开的实施例的能够改变参考符号的功率和带宽的发射器；

图11示出根据本公开的实施例的用于短OFDM中的信道状态信息的参考符号的循环；

图12示出根据本公开的实施例的承载CSI-RS的短OFDM符号的非连续的布局；

图13示出根据本公开的实施例的包括用于导频多路复用的逻辑的发射器；

图14示出根据本公开的实施例的在基站发射CSI-RS符号的过程；

图15示出的是根据本公开的实施例的通过增加采样频率来缩短OFDM符号；

图16示出根据本公开的实施例的移动站；

图17示出根据本公开的实施例的基站与移动站之间的信令；

图18示出根据本公开的实施例的由移动站进行的CSI-RS处理的过程；

图19示出根据本公开的实施例的从基站到移动站的多路径信道；

图20示出根据本公开的实施例的使用参考符号的参考方向的传输的第一实例；

图21示出根据本公开的实施例的在基站和移动站的不同的空间地交错的参考符号的波束；

图22示出根据本公开的实施例的空间交错的扫描角度的解析(resolution)；

图23示出根据本公开的实施例的使用频率、时间和空间交错的信道参数估计和改善(refinement)过程；

图24示出根据本公开的实施例的用于空间交错的导频的共享时频位置；

图25示出根据本公开的实施例的利用用于发射和接收的交错的波束宽的参考符号传输；以及

图26示出根据本公开的实施例的信道估计过程。

具体实施方式

下文讨论的图1至26和用来描述本专利文档中的本公开的原理的各实施例仅作为示例，并且不应被视为以任何方式对本公开的范围加以限制。本领域技术人员将理解的是，本公开的原理可实现在任何适当地布置的无线通信系统中。

毫米波是指波长在1mm-10mm范围内的无线电波，其对应于30GHz-300GHz的射频。这些无线电波呈现出如在1997年7月的工程科技办公室、联邦通信委员会的公告号70的“Millimeter wave propagation:Spectrummanagement implications”中所讨论的独特传播特性，在此通过援引的方式对其内容加以合并。例如，与低频无线电波相比较，毫米波承受较高传播损耗，具有较差的穿透诸如建筑、墙体、植物的物体的能力，并更易受大气吸收、由空气中的微粒(例如雨滴)导致的偏斜和反射的影响。或者，由于其波长较小，所以较多的天线可装在相对小的区域中，因此使能小型化(smallform factor)的高增益天线。此外，由于前述的缺点，对这些无线电波的利用相比于较低频的无线电波来说较少。这也为新业务呈现了独特的机会来以较低成本获取该波段中的频谱。频率被限定在3GHz-30GHz作为SHF(超高频率)。注意，在SHF波段中的一些较高的频率还呈现出与EHF波段中的无线电波(即毫米波)类似的特性，诸如大传播损耗以及实现小型化的高增益天线的可能性。

在毫米波波段中可得到大量频谱。例如，典型地被称为60GHz波段的围绕60Ghz的频率可在多数国家中作为非许可频谱而获得。在美国，以7GHz围绕60GHz(57GHz-64GHz)的频谱被分配用于非许可使用。在2003年10月16日，联邦通信委员会(FCC)分配了12.9GHz的频谱用于美国的高密度固定无线服务(71-76GHz、81-86GHz以及92-95GHz，不包括用于联邦政府使用的94.0-94.1GHz)。71-76GHz、81-86GHz以及92-95GHz的频率分配被共同地称为E-波段(E-band)。E-波段是由FCC曾作出的最大频谱分配-比整个蜂窝频谱大50倍。

某些系统使用采用电子部件的毫米波无线通信。若干系统可能能够达到千兆(giga)bps的数据速率。例如，某些系统(系统一)包括毫米波通信系统，其在数千米的距离上使能10Gbps的数据转移。在这类系统中，收发器是基于光子学的，其提供在诸如140GHz(F-波段)、94GHz(W-波段)70/80GHz(E-波段)和35GHz(Ka-波段)的各种毫米波波段中操作的灵活性。如另一示例，第二系统(系统二)包括用于70GHz和80GHz波段的多千兆位的无线技术。然而，这些技术由于诸如成本、复杂度、功耗和形状因数的问题而不适用于商业移动通信。例如，系统二的每秒1.25千兆位的无线电要求两英尺的天线以达成点对点的链路质量所要求的天线增益。在这些系统中所使用的电子部件，包括功率放大器、低噪声放大器、混频器、振荡器、合成器、波导管，在尺寸上太大并且消耗太多功率，不适用于移动通信。

近来，已投入许多工程和商业上的努力以利用毫米波来用于短范围无线通信。在某些系统中，使用了技术和标准来在数米(多达10米)内使用非许可的60GHz波段而以千兆bps的速率发射数据。已发展出若干工业标准，诸如被引用为在2011年6月IEEE通信杂志上的Zhouyue Pi、Farooq Khan的“An introduction to millimeter-wave mobile broadband systems”的无线HD技术(通过援引的方式对其全部内容加以合并)、被引用为3GPP TS36.201：“Evolved Universal Terrestrial Radio Access(E-UTRA)；Physical Layer-General Description”的ECMA-387(通过援引的方式对其全部内容加以合并)、以及被引用为3GPP TS36.211：“Evolved Universal Terrestrial RadioAccess(E-UTRA)；Physical channels and modulation”的IEEE802.15.3C(通过援引的方式对其全部内容加以合并)，数个组织也发展出了有竞争性的短范围60GHz千兆bps连接技术，诸如无线千兆联盟(WGA)和IEEE802.11任务组ad(TGad)。基于集成电路(IC)的收发器也可用于这些技术中的一些技术。普遍观点是，短范围60GHz连接技术的最大挑战是RFIC。因此，已投入许多工程上的努力以发展更加节能的60GHz RIFC。许多设计和技术可转移到用于诸如70-80-90GHz波段的其他毫米波波段的RFIC设计。虽然60GHz RFIC如今仍然效率低且成本高，但毫米波RFIC技术的进步朝向较高效率和较低成本发展，其最终使能在较大的距离上使用毫米波RFIC进行通信。

本公开的实施例示出利用用于无线通信的毫米电磁波的通信系统和相关联的装置和方法。虽然在采用毫米波来进行通信的背景中示出了实施例，但实施例显然也适用于其他通信介质，例如具有表现出与毫米波类似性质的10GHz-30GHz的频率的无线电波。在一些情况下，实施例还适用于具有太赫兹频率的电磁波、红外线、可见光以及其他光学介质。出于说明的目的，术语“蜂窝波段(cellular band)”是指围绕几百兆赫兹到几千兆赫兹的频率，“毫米波波段”是指围绕几十千兆赫兹到几百千兆赫兹的频率。蜂窝波段中的无线电波具有较少传播损耗并可更好地用于覆盖目的，但可能要求大型天线。可替代地，毫米波波段中的无线电波承受较高传播损耗，但其很好地适合于高增益天线或小型化的天线阵列设计。

图1示出根据本公开的实施例的5G系统的帧结构。图1中示出的5G帧100的实施例仅用于说明。可使用其他实施例而不脱离本公开的范围。在图1示出的示例中，仅出于说明目的而提供了数值，并可使用其他数值。

正交频分多路复用(OFDM)符号105被分组为时隙110，以用于调度间隔尺寸。例如，30个OFDM符号105形成5G系统中的时隙110。8个时隙形成子帧115,并且5个子帧形成帧100。如同符号105、时隙110、子帧115和帧100的这些不同的间隔尺寸示出了用于发射数据、控制和参考符号的间隔尺寸。在示出的示例中，每个OFDM符号105是4.16μs长。由30个OFDM符号构成的时隙110是125μs长；子帧115是1ms长，帧110是5ms长。预期波束成形将成为5G系统的支柱，其指示控制和数据二者的传输的指向性质。指向性除其他方面之外取决于移动站(MS)(本文也称为“订户站”)相比于基站(BS)的位置、遮蔽的量以及附近区域中的反射体的存在。因此为了标识MS和BS之间的传输的最优方向，需要某种形式的训练。传输的不同方向被称为波束。MS需要标识可支持MS和BS之间的传输的最佳波束。本公开的实施例示出用于最佳波束成形方向的训练。在特定方向使用波束成形来发射参考符号。MS接收参考符号并对其进行处理以在发射器正对其进行发射的情况下标识所述发射器应使用的最佳波束/方向。

图2示出根据本公开的实施例的基站。图2的BS200被配置为采用如下的传输方案，所述传输方案中RF链的数目远小于所支持的空间波束的数目并且因此是RF限制的。虽然将参考图2的BS200的部件提供某些细节，但应理解的是，其他实施例可包括较多、较少或不同的部件。BS200包括在本讨论中被称为RF链或数字链的若干数字处理(N_RF)链205。每个RF链205包括各自的基带+RF处理块210、波束成形单元215、和天线阵列220。每个基带+RF处理块210包括处理用于传输的信号的处理电路。在块210中使用如信道编码、调制星座映射、MIMO处理方案、数字模拟转换等的不同模块来处理要发射的数据。每个基带+RF处理块210被耦连到波束成形单元215，其进一步耦连到天线阵列220。每个波束成形单元215被配置为从各自的基带+RF处理块210接收信息，并将信息配置为用于经由天线阵列220的波束形成传输。

实施例1：用于RF限制的毫米波移动宽带(MMB)系统的参考符号传输。

在某些实施例中，参考符号在基站200中在频率和时间二者上被多路复用，所述基站200包括具有比射频处理链205的数目多的天线220的OFDM收发器系统。基带和射频(RF)处理链205的数目指示BS200中的收发器系统的处理能力。在拥有比RF链205的数目多的发射天线220和/或所支持的空间方向的收发器系统中，多个符号被用来发射用于接收器处的信道状态信息(CSI)测量的参考符号。CSI是指从发射器(例如BS200)到接收器(例如订户站)的信道的质量，并特定用于从发射器处的发射天线220或空间波束到接收器处的接收天线或空间波束的信道。特定空间波束上的、或从特定发射天线220到接收器的该信道质量通过使用参考符号来测量，所述参考符号对接收器是已知的并以预定义的时间周期来发射，所述预定义的时间周期是在发射器BS200和接收器之间被隐含地商定的。在具有NRF个发射RF链205和N个空间波束225的系统中，在传输的一个实例中多达NRF个参考符号被发射，并且在传输实例处发射不超过NRF个参考符号。因此，为了发射用于所有N个空间波束的参考符号，至少N/NRF次传输是必要的。

图3示出根据本公开的实施例的基站。虽然将参考图3的BS200的部件来提供某些细节，但应理解的是，其他实施例可包括较多、较少或不同的部件。BS200包括若干(NRF)链205。每个链205包括各自的基带+RF处理块210、波束成形单元215和天线阵列220。每个基带+RF处理块210耦连到波束成形单元215，其进一步耦连到天线阵列220。图3的BS200被配置为对与4个空间波束相对应的参考符号进行多路复用。每个RF链205承载与不由另一RF链205所使用的子载波资源上的特定空间波束310相对应的参考符号305。

OFDM收发器系统具有NRF＝4个RF处理链205并且系统支持多达N＝12个波束310。在给定的传输实例中，RF链1205a使用可能或可能不由其他RF链所使用的OFDM符号的频率子载波中的一些来发射与一个空间波束310a相对应的参考符号305a。在相同的传输实例中，RF链2205b使用可能或可能不由第一RF链305或其他RF链205c和205d所使用的OFDM符号的频率子载波中的一些来发射与另一空间波束310b相对应的参考符号305b。类似地，其他RF链205c和205d通过使用不由任何其他RF链205所使用的频率子载波来发射与不同的空间波束310c和310d相对应的参考符号305c和305d。

图4示出根据本公开的实施例的与传输实例处的4个空间波束相对应的多路复用的信道状态信息-参考信号(CSI-RS)符号。图4中示出的多路复用的CSI-RS符号400的示例仅用于说明。可使用其他实施例而不脱离本公开的范围。

在时隙420的三个OFDM符号405、410、415中发射十二(12)个空间波束310，每个OFDM符号承载用于4个空间波束310的CSI-RS符号425。在替代配置中，使用仅NRF个RF链205中的两个来在6个OFDM符号上发射12个空间波束310。与CSI-RS符号的配置有关的信息包括所支持的波束的数目和所发射的CSI-RS符号的数目。该配置消息由BS200发射到所有MS作为系统配置广播消息的一部分或作为独立的广播消息。系统可支持多个配置但仅使用允许的配置中的一个。因此，给定一配置，则MS确定所发射的CSI-RS符号的性质(扩展代码等等)，以及在所接收的CSI-RS符号和所发射的波束方向之间的映射规则。在某些实施例中，该信息不发射到接收器，而是先验商定的并且是隐含的。

图5示出根据本公开的实施例的短正交频分多路复用(OFDM)符号。图5示出的缩短的OFDM符号的实施例仅用于说明。可使用其他实施例而不脱离本公开的范围。

在某些实施例中，通过使用与用于数据传输的FFT/IFFT大小不同的和较低的FFT/IFFT大小来降低承载参考符号的OFDM符号的持续期。用于参考符号的OFDM符号与用于数据传输的OFDM符号相比具有较少子载波。用于发射参考符号的OFDM符号510和515的持续期比用于数据传输的普通OFDM符号505短，所以在下文被称为短OFDM符号。短OFDM符号505、515的子载波520与普通OFDM符号505的子载波跨越相同的带宽525。可通过使用比用于数据传输的普通OFDM符号505的FFT大小小的FFT大小来导出短OFDM符号510、515。减少短OFDM符号510、515中的时间周期的直接效果是子载波带宽增加，如图5所示。例如，在短OFDM符号-1510中，如果保留相同采样周期Ts(采样频率Fs＝1/Ts)，那么通过将FFT大小二等分，OFDM符号持续期530减半(与普通OFDM符号持续期540相比)。至于短OFDM符号-2515，通过将FFT大小(N)减小到四分之一(N/4)，OFDM符号持续期535可被减少到四分之一(与普通OFDM符号持续期540相比)。短符号510、515的两个示例在性质上仅是示例性的，并且可针对短OFDM符号使用FFT大小的任何其他片段。

图6示出根据本公开的实施例的循环前缀方案600。图6示出的循环前缀600的实施例仅用于说明。可使用其他实施例而不脱离本公开的范围。

实施例3：使用于短OFDM符号的循环前缀保持与普通OFDM符号的相同。

在某些实施例中，使短OFDM符号515的循环前缀605的持续期保持与普通OFDM符号505的相同。也就是说，短OFDM符号515的循环前缀605的持续期与普通OFDM符号505的循环前缀610的相同。循环前缀605被设计为比信道的延迟扩展长。延迟扩展是在其期间多个路径从发射器穿过信道到达接收器的的持续时间，并且以秒来测量。由于短OFDM符号515在与普通OFDM符号505相同的信道中进行操作，所以短OFDM符号505的循环前缀605具有与普通OFDM符号505的循环前缀610相同的持续期。如图6所示，普通OFDM符号505的循环前缀持续期被保留在短OFDM符号515中。FFT/IFFT大小在该示例中减小到常规505和短OFDM符号515之间的四分之一，并反映在OFDM符号515的长度上。然而，如图6示出的示例中所示，构成0.46μs的循环前缀持续期的符号的数目在普通OFDM符号505和短OFDM符号515之间保持相同。

图7示出根据本公开的实施例的帧中的短OFDM符号，其使得超帧、帧、子帧和时隙持续期得到维持。图7所示的短OFDM符号的实施例仅用于说明。可使用其他实施例而不脱离本公开的范围。

实施例4：用于CSI-RS传输的帧中的短OFDM符号的布置。

在某些实施例中，承载用于CSI估计(CSI-RS)的参考符号的短OFDM符号515被放置以便适合普通OFDM符号505的持续期或普通OFDM符号持续期的整数倍，使得时隙705、子帧710、帧715和超帧720的持续期得到维持。参考符号被置于短OFDM符号515的整个带宽之上以允许用户估计信道的频率选择性。取决于短OFDM符号515的长度，可以确定可被置于普通OFDM符号505的持续期中的短OFDM符号515的数目。如果使用了其总的持续期跨越时隙705中的OFDM符号持续期的整数倍的多个短OFDM符号505，那么那些布置不侵犯时隙705、子帧710或帧715的边界。此外，如果时隙715中的短OFDM符号515的布置适合于时隙705的持续期并且不侵犯时隙705的边界，那么子帧710、帧715和超帧720的边界不会被侵犯。短OFDM符号515的大小是普通OFDM符号505的约四分之一，也就是说，短OFDM符号505的持续期是0.926μs，其是3.77μs的普通OFDM符号505的大小的大约四分之一。当0.46μs的普通循环前缀的持续期被添加到短OFDM符号515时，那么三(3)个短OFDM符号515适合于包括循环前缀725的普通OFDM符号505的持续期。本应具有三十(30)个普通持续期的OFDM符号505的时隙705现在具有三十二(32)个OFDM符号，其包括二十九(29)个普通OFDM符号505和三(3)个短OFDM符号515。OFDM符号505、515具有相同的循环前缀持续期。在某些实施例中，普通OFDM符号505和短OFDM符号515二者跨越相同的带宽，而不同的带宽用于每个子载波。在图7所示的示例中，当以相同采样频率操作时，短OFDM符号515的子载波带宽是普通OFDM符号505的子载波带宽的4倍。

图8示出根据本公开的实施例的信道状态信息-参考信号(CSI-RS)的短OFDM符号中的参考符号布置。图8中示出的参考符号布置800的实施例仅用于说明。可使用其他实施例而不脱离本公开的范围。

实施例5：短OFDM符号中的CSI-RS符号的布置。

在某些实施例中，短符号515的子载波承载对发射器和接收器二者已知的参考符号810，以使能对在发射器和接收器之间的无线信道的估计。在多个天线发射器中，存在与发射天线的数目同样多的参考符号810。与不同天线220相对应的这些参考符号810被置于意图用于承载参考符号的短OFDM符号515的不同子载波805上。也就是说，每个子载波805承载用于特定天线220的参考符号810。在采用大量发射天线的其他无线通信系统中；天线的数目可能过大而无法将其容纳在CSI-RS符号中。在那些大型的多个天线发射器中，发射器共同工作以形成特定方向的波束。发射器可支持的波束的数目是关键特征，并且每个子载波承载用于朝向特定空间方向的特定波束的参考符号。在图8中示出的示例中，三个短OFDM符号515承载与十二个天线或十二个空间波束310相对应的参考符号，其中，每个OFDM符号四个天线220或空间波束310。与给定的天线220或空间波束310相对应的参考符号810被重复以便跨越传输带宽，使MS能够估计信道的频率选择性。另一示例是如下的布置，其中与一个发射天线220或空间波束310方向相对应的多个参考符号被置于适当的子载波，以便跨越整个传输带宽。与CSI-RS符号的配置有关的信息包括所支持的波束的数目以及所发射的CSI-RS符号的数目。该配置消息由BS200发射到所有MS，以作为系统配置广播消息的一部分或作为独立的广播消息。系统可支持多个配置，但仅使用允许的配置中的一个。因此，对于给定配置，MS确定所发射的CSI-RS符号的性质(扩展代码等等)以及在所接收的CSI-RS符号和所发射的波束方向之间的映射规则。在某些实施例中，该信息不发射到接收器，而是先验商定的并且是隐含的。

图9示出根据本公开的实施例的能够基于编码来进行参考符号传输的发射器。图9中示出的发射器900的实施例仅用于说明。可使用其他实施例而不脱离本公开的范围。

实施例6：短OFDM符号中的CSI-RS的编码

在某些实施例中，与不同天线或不同空间方向相对应的参考符号由所发射的参考符号的性质来在接收器处加以区分。与特定空间方向或发射天线相对应的参考符号可以属于代码族。代码是实数或复数的序列，代码族是具有特定性质的代码的集合。用来发射参考符号的代码族的理想性质是具有低互相关性、低峰均比和恒定的模数。很好理解的是，可由其他理想性质对上述性质进行增扩。属于代码族的代码用来指示特定波束或发射天线，并被发射作为用于参考符号传输的短OFDM符号515中的一个中的参考符号。接收器通过使用各种接收器算法来对所接收的信号进行解码，以标识代码族的成员，所述接收器算法包括但不限于最大似然、解相关器等等。由于参考符号中的代码指示所发射的空间波束或者其从中被发射的发射天线，所以参考符号可用来标识他们。

如图9所示，在时间t处，短OFDM CSI-RS符号905利用用于所有子载波上承载的四个波束的参考符号来发射，并且通过作为参考符号被发射的代码的性质来加以区分。在时间t处，从RF链#1915a中，在短OFDM符号515的所有子载波上在空间波束#1910a中发射代码序列u₁。在相同的t处，使用来自其他三个RF链915b、915c和915d的、与代码序列u₁具有低相关性性质的不同代码u₂、u₃和u₄，索引为#2910b、#3910c和#4910d的三个不同的空间波束每个分别朝向不同方向，并且被发射。由于传输的无线性质，所有三个代码在空气中叠加，并且作为相加过的信号到达接收器。使用代码之间的低互相关性性质，接收器将单独的参考符号分开并测量四个空间方向中的每一个的信道状态。

图10示出根据本公开的实施例的能够改变参考符号的功率和带宽的发射器。图10中示出的发射器1000的实施例仅用于说明。可使用其他实施例而不脱离本公开的范围。

实施例7：用于短OFDM符号的CSI-RS参考符号的功率和带宽变化。

在某些实施例中，在短OFDM符号515中发射与不同空间方向或不同发射天线相对应的参考符号，以便占用具有不同功率的带宽的不同部分。发射器改变功率和带宽，以指示信道必须在其上来测量以推断信道状态的活跃子载波。带宽变化通过使参考符号不承载在其上的子载波置零来实行。也就是说，零发射功率被分配到在其上不承载参考符号的那些子载波。在承载参考符号的子载波上，被分配到子载波的功率可以不同。在某些实施例中，相等的功率被施加到承载参考符号的所有子载波，以作为对承载参考符号的所有子载波的不相等功率的特殊情况。在某些实施例中，通过调整对子载波的功率分配来在不同的子载波上承载与不同空间波束相对应的参考符号。即使如图9所示当在短OFDM符号515中的所有子载波上承载参考符号时，每子载波的功率也可被调整。

如图10所示，在时间t处，利用用于在带宽的不同部分上承载的四个波束1010的参考符号来发射短OFDM CSI-RS符号1005。在带宽的一部分上承载与空间波束方向#11010a相对应的参考符号1005a。在那些承载了参考符号1005的、由非零功率分配所指示的子载波上，其取材于代码u₁。在相同时间t处，其他RF链1015使用分别取材于代码u₂、u₃和u₄的参考符号来发射与空间方向#21010b、#31010c和#41010d相对应的参考符号。这些参考符号1005还承载在带宽的不同的部分1020或子集上，其每个由阴影的子载波所指示。例如，参考符号1005可承载在带宽中的子载波的子集1020a上。此外，参考符号1005可承载在带宽中的子载波的多个子集1020a和1020b上。承载了参考符号的子载波上的功率针对空间波束方向1010中的每一个而改变，并使用不同RF链1015来发射。

图11示出根据本公开的实施例的用于短正交频分多路复用(OFDM)中的信道状态信息的参考符号的循环。图11中示出的参考符号的循环的实施例仅用于说明。可使用其他实施例而不脱离本公开的范围。

实施例8：短OFDM符号中的CSI-RS符号的频率循环。

在某些实施例中，使用短OFDM符号的不同资源(例如功率和带宽)来承载与特定空间方向或发射天线相对应的参考符号。不同传输实例中的不同资源的使用基于预定规则来确定。该规则在确定承载与空间方向相对应的RS符号的资源时考虑子帧数目、或帧数目、或超帧数目。

如图11所示，在每个传输实例中的不同子载波中承载与空间波束相对应的参考符号。传输实例被定义为如下的持续时间，在其期间发射与特定空间方向或特定天线相对应的一个参考符号。参考实例1110可被时隙或子帧或帧或超帧分开。使用不同系统和部署参数来对其进行优化。与不同空间波束相对应的参考符号1105在每个传输实例1110中的相邻子载波之间移位。作为特定情况，考虑与在第一发射实例1110a中的短OFDM符号的第一CSI-RS子载波1115a中所发射的波束#1相对应的参考符号1005。在下一传输实例1110b中，参考符号1005在第二CSI-RS子载波1115b中发射，并且在第三传输实例中，参考符号1005在第三CSI-RS子载波1115c中发射，并且在第四传输实例中，参考符号1005在第四CSI-RS子载波1115d中发射。在第五传输实例中，与波束#1相对应的参考符号1005承载在第一CSI-RS子载波中，并且穿过不同子载波的循环继续进行。

实施例9：用于采用一些基础CSI-RS估计的短OFDM符号的减少的循环前缀。

在某些实施例中，可以使短OFDM符号515的循环前缀1205小于普通OFDM符号505的循环前缀725。短OFDM符号515的减少的循环前缀1205使符号持续期甚至更小。这使得能在时隙中包装更多CSI-RS符号。

图12示出根据本公开的实施例的承载CSI-RS的短OFDM符号的非连续的布置。图12中示出的非连续的布置1200的实施例仅用于说明。可使用其他实施例而不脱离本公开的范围。

实施例10：用于RS传输的帧中的短OFDM符号的不同布置。

在某些实施例中，用来发射时隙中的CSI-RS的短OFDM符号515可以被非连续地布置-采用普通持续期的OFDM符号来散置。若干承载参考符号的短OFDM符号515被放置以便适合普通OFDM符号505的持续期或普通OFDM符号505持续期的整数倍，使得时隙、子帧、帧和超帧的持续期得到维持。时隙中的短OFDM符号的非连续的布置的示例在图12中示出。短OFDM符号515的大小是普通OFDM符号505的约四分之一，也就是说，短OFDM符号505的持续期是0.926μs，其是3.77μs的普通OFDM符号505的大小的大约四分之一。当0.46μs的普通循环前缀725的持续期被添加到短OFDM符号515时，那么仅三个短OFDM符号515适合包括循环前缀1025的普通OFDM符号505的持续期。本应具有三十个普通持续期的OFDM符号505的时隙1210现在具有三十二个OFDM符号，其包括二十九个普通OFDM符号505和三个短OFDM符号515。所有OFDM符号具有相同的循环前缀持续期。普通OFDM符号505和短OFDM符号515二者跨越相同的带宽，而子载波带宽不同。在图7所示的示例中，当以相同采样频率操作时，短OFDM符号515的子载波持续期是普通OFDM符号505的子载波持续期的4倍。

实施例10.1:在不维持时隙/帧边界的情况下的短OFDM符号的不同布置。

在某些实施例中，用来发射时隙中的CSI-RS的短OFDM符号515可被非连续地布置-采用普通持续期的OFDM符号505来散置。承载参考符号的短OFDM符号515的数目基于系统持续期来确定，并且CSI-RS符号的持续期不必维持时隙、子帧、帧和超帧的持续期。

实施例11：用于数据传输的训练阶段的短OFDM符号RS传输。

在某些实施例中，用来发射时隙中的CSI-RS的短OFDM符号515被用来估计信道，所述信道用来标识发射器用来发射到接收器的最佳传输方案。在发射天线的大阵列被用来向特定空间方向进行波束成形的情况下，针对发射器可支持的所有空间方向承载CSI-RS。每个空间方向由波束所标识。该波束用来将数据波束成形到给定的接收器。针对被设计用于承载数据的波束中的每一个来承载参考符号。在某些实施例中，区别的参考符号的数目随后等于发射器支持的波束的数目。

图13示出根据本公开的实施例的，包括用于导频多路复用的逻辑的发射器。图13中示出的发射器1300的实施例仅用于说明。可使用其他实施例而不脱离本公开的范围。

发射器1300可包括与基站200所示的相同或相似的功能。此外，BS200可包括发射器1300。每个基带+RF处理块210包括耦连到各自的波束成形单元215的发射路径1305。发射路径1305包括耦连到N/m IFFT块1315、切换器1320、和循环前缀块1325的CSI-RS传输逻辑1310。发射路径1305还包括调制和编码块1330，其被配置为从源接收数据位，并耦连到串联至并联转换器1335和N IFFT块1340。发射路径1305进一步包括第二串联至并联转换器1345，其被配置为接收导频序列，并耦连到N/m IFFT块1315。循环前缀块1325耦连到并联至串联转换器1350、数模转换器(DAC)1355、和RF处理单元1360。

实施例12：控制用于减少的符号周期CSI-RS符号的逻辑不同大小。

在某些实施例中，CSI-RS符号的大小是灵活的，并由CSI-RS传输逻辑1310在其传输的时间处来确定。CSI-RS传输逻辑1310确定用于CSI-RS符号的IFFT的大小以及用于多路复用CSI-RS符号的切换时间二者。在CSI-RS传输的时间，CSI-RS传输逻辑1310指示被用来发射CSI-RS符号的IFFT的大小；操作切换器1320；对导频序列进行多路复用以用于收发器链中的进一步处理；以及设定指示CSI-RS符号中的循环前缀1325的大小的CSI-RS循环前缀参数。CSI-RS传输逻辑1310确定CSI-RS OFDM符号的大小；CSI-RSOFDM符号的大小通过信令来指示给接收器，或者是隐含的，其取决于CSI-RS传输的时间实例。

图14示出根据本公开的实施例的在基站发射CSI-RS符号的过程。图14中示出的过程1400详细说明CSI-RS传输的处理逻辑。包括CSI-RS配置的BS 200(覆盖区域)的配置1405被存储在存储器中。在块1410中，在BS 200处的处理逻辑1310读取存储器以确定用于CSI-RS的配置。针对CSI-RS可存在多于一个配置，在该情况下逻辑被设定为挑选配置选项中的一个。在块1415中BS 200将CSI-RS配置以消息的形式发射到MS。使用以下内容中的一个或多个来广播该消息：广播控制信道、多播控制信道或单播控制信道。在块1420中，配置由MS用来确定CSI-RS符号的性质、在所述CSI-RS符号中针对其而发射了CSI-RS的波束索引、以及CSI-RS符号的长度。在块1425中，映射依照在一个OFDM符号中所发射的若干波束方向之间的规则来实施，并且创建CSI-RS符号。该规则是在发射器和接收器之间先验商定的单个规则，或者可以使用配置消息而被调适和明确地信号传输到接收器。使用该配置，BS聚集并发射与所选的波束方向相对应的CSI-RS OFDM符号。实施该逻辑直到发射了与所有所支持的波束方向相对应的CSI-RS传输为止。

图15示出的是，根据本公开的实施例，通过增加采样频率来缩短OFDM符号。图15中示出的短OFDM符号1500的实施例仅用于说明。可使用其他实施例而不脱离本公开的范围。

实施例13：通过增加用于CSI-RS传输的采样频率而减少的符号周期。

在某些实施例中，通过使用与承载数据传输的OFDM符号所使用的不同和较高的采样频率来减少承载参考符号的OFDM符号的持续期。用于参考符号的OFDM符号具有与用于数据传输的普通OFDM符号1505相同数目的子载波。如果采样频率增加，那么用于发射参考符号的OFDM符号1510、1515的持续期比用于数据传输的普通OFDM符号1505的持续期短，所以在下文被称为短OFDM符号。短OFDM符号1510、1515的子载波与普通OFDM符号的子载波跨越相同的带宽1520。针对本实施例的目的，可通过使用比用于数据传输的普通OFDM符号1505所使用的采样频率高的采样频率来导出短OFDM符号1510。减少短OFDM符号1505中的时间周期的直接效果是子载波带宽增加。通过该采样频率，如果采样周期Ts减半(或相等地，采样频率Fs＝1/Ts加倍)，那么OFDM符号1510的持续期减半。此外，通过将采样周期减少到四分之一(Ts/4)，OFDM符号1515的持续期减少到四分之一。短符号的两个示例在性质上仅是示例性的，并且可针对短OFDM符号使用用于增加采样频率的任何因素。

实施例14：针对CSI-RS传输的基于用户位置的符号周期减少。

在某些实施例中，针对特定空间波束方向所发射的CSI-RS可以基于小区中的接收器位置来确定。这允许基于接收器位置来仅针对将有助于承载数据的那些空间波束而投机地进行训练。例如，远离小区中心的用户可使用波束宽较宽的支持的波束的子集。在许多用户优选较宽的波束的情况中，那么那些波束可优先于不是用户优选的波束来较频繁地被发射。

实施例15：基于用户移动性的适应性CSI-RS传输。

在某些实施例中，CSI-RS传输基于用户移动性是适应性的。

空间波束的波束宽度是基于接收器的移动性来调适的。因此，在波束上承载的CSI-RS具有可被调适的波束宽度。用于较低移动性用户的波束可以较窄，并且CSI-RS可以在较窄的波束上。用于高移动性用户的波束可以较宽，并且CSI-RS可以在较宽的波束上。例如，在小区中如果所有用户几乎都是静态的或具有非常低的移动性，那么CSI-RS可以在窄波束上。

在某些实施例中，承载CSI-RS的OFDM符号的长度也基于用户移动性。例如，在小区中如果所有用户几乎都是静态的或具有非常低的移动性，那么CSI-RS可以使用长符号。如果用户具有中等或者高速度，则可以使用用于CSI-RS的短符号。这些实施例中的技术可以与基于用户位置的适应性CSI-RS传输组合。

实施例16：(基于码书的CSI-RS的多路复用)。

在某些实施例中，在短OFDM符号的不同传输实例处使用短OFDM符号来发射与不同码书相对应的CSI-RS。不同码书可对应于多重解析的波束，其中每个码书对应于不同的波束宽度。在基于短OFDM符号的CSI-RS传输的一个传输实例中发射与给定码书的不同波束相对应的CSI-RS。在下一传输实例处，发射与来自于不同码书的波束相对应的CSI-RS。一旦发射了与来自所有码书的波束相对应的CSI-RS，则在CSI-RS的后续传输实例中重复用于所有码书的波束的传输序列。例如，如果有N个码书，每个具有B_i个波束，i＝1、2、…、N，那么CSI-RS的第一传输实例将涉及发射与码书B₁中的波束相对应的CSI-RS。在CSI-RS的第二传输实例中，将发射与码书B₂中的波束相对应的CSI-RS，以及在CSI-RS的第N个传输实例中，将发射与码书B_N中的波束相对应的CSI-RS。在第N+1个传输实例处，用于码书B₁中的波束的CSI-RS传输被发射，并且传输循环重复。多重解析的码书作为示例呈现，并可通过对与码书相对应的CSI-RS短OFDM符号进行时间多路复用来支持任何其他基于多码书的波束成形。

实施例17：(采用不同传输频率的CSI-RS的基于码书的多路复用)。

在某些实施例中，在短OFDM符号的不同传输实例处使用OFDM符号来发射与不同码书相对应的CSI-RS。可针对每个码书独立地设定与特定码书相对应的CSI-RS符号的传输的频率。例如，如果有N个码书，每个具有B_i个波束，i＝1、2、…、N，那么那么码书B_j可被发射M_i次而码书B_k可被发射M_k次，j≠k；j、k＝1、2、…N。与来自特定码书的波束相对应的CSI-RS被发射指定的次数，且仅在与所有码书相对应的所有CSI-RS被发射之后新的传输循环才开始。可基于码书使用状态或基于要求的性能或任何其他量度来确定用于每个码书的传输的频率。用于确定传输频率的量度在本发明的范围之外。

实施例17.1：(用于不同码书的动态不同传输频率)

在某些实施例中，在短OFDM符号的不同传输实例处使用短OFDM符号来发射与不同码书相对应的CSI-RS。可针对每个码书独立地设定与特定码书相对应的CSI-RS符号的传输的频率。该传输的频率可被动态地确定。例如，在传输的第一循环中，在传输循环中可将与不同码书相对应的CSI-RS发射一次。基于从用户接收的反馈，BS可确定码书中的一些可比其他码书更频繁地被发射，并且在后续传输循环中，在发射CSI-RS符号时将使用用于码书的该新传输频率。

实施例18：(用于对不不同码书进行多路复用的不同符号长度)。

在某些实施例中，在具有不同长度的短OFDM符号上发射与不同码书相对应的CSI-RS。例如，使用N点FFT，使用普通OFDM符号来发射与具有最宽波束宽度的码书相对应的CSI-RS；使用N/8点FFT，使用短OFDM符号来发射与最窄码书相对应的CSI-RS，采用N/4、N/2FFT的短OFDM符号被用来发射与具有所支持的最宽和最窄波束宽度之间的波束宽度的码书相对应的CSI-RS符号。因此使用具有不同符号周期的OFDM符号来支持用于多波束解析码书的CSI-RS。

实施例19：(将CSI-RS符号长度从BS信号传输到MS)。

在某些实施例中，使用配置消息将CSI-RS符号的符号长度从基站指示到移动站。CSI-RS符号的长度由配置消息的特定位置中的位的字串来指示。

图16示出根据本公开的实施例的移动站。图16中示出的移动站1600的实施例仅用于说明。可使用其他实施例而不脱离本公开的范围。移动站1600包括基带+RF处理块1605、波束成形单元1610、和天线阵列1615。基带+RF处理块1605包括耦连到DAC 1625的RF处理块1620、串联至并联转换器1630、和移除循环前缀块1635。用于CSI-RS解码的逻辑1640耦连到移除循环前缀块1635、切换器1645、和N/m FFT 1650。用于CSI-RS解码1640的逻辑被配置为针对N/m FFT 1650来指示"m"的值。例如，用于CSI-RS解码1640的逻辑指示m＝1、2、3…等等。N/m FFT 1650耦连到信道估计块1655。切换器被配置为改变N/m FFT1650和N/m FFT 1660之间的移除循环前缀块1635的连接。N FFT 1660被耦连到另一信道估计块1665、并联至串联转换器1670、以及输出数据位的解调制和解码块1675。

CSI符号的位置和配置可以基于单个规则，并且不需明确地在发射器和接收器之间进行信号传输。如果存在许多可能的配置以容纳不同的规则，那么该配置将不得不通过使用配置消息而被明确地信号传输到接收器。使用配置消息1680中的较多字段来指示时隙或子帧中的CSI-RS的位置以及CSI-RS传输的频率。一旦对配置消息1680进行解码，则MS1600标识CSI-RS符号的长度以及其在子帧和时隙中的位置。MS1600对配置消息1680进行解码以设定其切换逻辑，其设定移除循环前缀1635、CSI-RS切换器1645、和接收链的FFT大小块中的参数。在BS200和MS1600之间的配置消息1680的交换随着配置消息1680从基站200被发射到移动站1600而开始，其包括CSI-RS特定参数。MS1600对配置消息1680进行解码，并设定CSI-RS解码逻辑1640。从BS 200接收CSI-RS。MS 1600使用CSI-RS以估计信道质量，和用于数据接收的优选波束索引。MS 1600使用上行链路反馈信道将信道质量指示与优选波束索引一起发射到BS 200。BS 200在决定用于数据传输的策略时使用从MS所接收的反馈。

图17示出根据本公开的实施例的基站和移动站之间的信令。在步骤1705中，BS 200将配置消息1680发送到MS1600。配置消息1680指示CSI-RS符号长度、传输时间和传输的频率。在步骤1710中，MS 1600对配置消息1680进行解码，并设置CSI-RS逻辑1640。在步骤1715中，BS 200进行CSI-RS传输。在步骤1720中，MS 1600对CSI-RS传输进行解码。作为响应，在步骤1725中，MS 1600经由反馈信道发射信道状态信息以及优选波束指示符。在步骤1730中，BS200进行数据传输。

表1包括用于在从BS所发射的配置消息1680中的CSI-RS配置的不同字段的示例。

表1

[表1]

表1

例如，如果系统具有十二(12)个可支持的波束方向，那么配置消息1680使用四个位来指示十二个波束方向被支持。CSI-RS符号字段的数目指示专用于CSI-RS传输的子帧中的总OFDM符号。如果BS200被配置为使用三个OFDM符号，那么用于CSI-RS符号的数目的字段使用三个位以指示三个OFDM符号被使用。对于所支持的空间波束的数目和所使用的CSI-RS符号的数目的每个配置，隐含地指定CSI-RS的符号的位置、那些符号中的CSI-RS的布置、和波束与CSI-RS符号的映射。配置细节存储在BS200和MS1600二者的存储器中，并由CSI-RS处理逻辑1320、1640所使用。采用这些参数，MS600确定CSI-RS传输模式并如图18所示对CSI-RS符号进行解码。

图18示出根据本公开的实施例的由移动站进行的CSI-RS处理的过程。在块1805中，如果MS600确定如果与当前符号数目相对应的OFDM符号是CSI-RS符号，那么在步骤1810中，MS1600使用配置消息1680来构建逻辑以隔离承载符号中的CSI-RS的子载波。在块1815中，MS1600使用用于信道估计的CSI-RS符号，其进而被用来计算信道质量指示符(CQI)。在块1820中，在块1825中被指定在CSI-RS配置中的映射规则用来将CQI与CSI-RS的传输中所使用的空间波束的索引相关联。在块1830中一旦接收了用于所有所支持的空间方向的CQI，那么在块1835中MS 1600使用上行链路反馈信道以对BS 200指示当前CQI和优选波束。当确定了当前OFDM符号不是CSI-R符号时，MS 1600在块1840中处理数据，在块1845中实施控制信道处理，并在块1850中提取该CSI-RS配置消息1640。

实施例20(用于从MS1600到BS200的CSI-RS配置的信令)。

在某些实施例中，使用到基站的反馈消息，由MS1600来指示CSI-RS符号的大小。MS 1600使用其速度、位置和其他参数中的一个或多个来确定用于从BS 200接收的CSI-RS的最优配置。该配置被发射到BS 200。BS 200聚集从MS 1600，以及从其范围内的其他MS接收的反馈，并且在所有MS1600和其范围内的其他MS处确定支持健壮的(robust)信道质量估计的最佳配置。

本公开的实施例包括使用天线阵列以形成方向性波束的系统。发射器使用许多方向性波束中的提供在接收器处的被称为发射波束成形增益的最大功率增益的一个方向性波束来进行发射。接收器也使用通过使用被施加到天线阵列的合适的权重所生成的方向性波束，以接收由发射器所发射的信号。在接收器处的功率增益称为接收波束成形增益。通过对在天线阵列的单独天线处所发送/接收的信号施加合适的权重来生成方向性波束。权重对应于以指定的空间方向所形成的波束。两个参数限定由天线阵列所产生的方向性波束：即，针对天线被布置在的平面所测量的方向性波束的角度；以及由阵列中的天线的权重和数目所确定的、被称为波束宽度的方向性波束的宽度。虽然在本公开中重点在于平面阵列，但本公开中所描述的技术也可应用于非平面天线阵列。

在下行链路中，BS 200使用发射波束成形来将数据发射到MS 1600，而MS 1600使用接收波束成形来从BS 200接收数据。在上行链路上，该关系是相反的，其中，MS 1600使用空间波束来发射并且BS 200使用接收波束成形来接收数据。下行链路上的BS 200和MS 1600之间的信道可由离散射线路径的和来表示：

$C(\mathrm{\θ},\mathrm{\φ})=\underset{\{k=1\}}{\overset{\left\{K\right\}}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\β}}_k{e}^{\left\{j{\mathrm{\ψ}}_k\right\}}\mathrm{\δ}(\mathrm{\φ}-{\mathrm{\Φ}}_k,\mathrm{\θ}-{\mathrm{\Θ}}_k)$

其中Φk和Θk是分别用于从发射到接收阵列的信道中的第k个射线的出射和入射角。值Φk、Θk、βk和ψk是采用已知分布来建模的随机变量。

图19示出根据本公开的实施例的从基站到移动站的多路径信道。图19中示出的多路径信道的实施例仅用于说明。可使用其他实施例而不脱离本公开的范围。

基站200和移动站1600之间的信道由每个具有特定的出射角Φk和特定的入射角Θk的三个路径信道1905所标识。在BS200处的天线阵列220形成空间波束1910而在MS1600处的天线阵列1615形成空间波束1915。在到MS1600的直接路径不存在时，所发射的电磁波在其到达接收器前被物体1920、1925和1930反射至少一次。

在某些实施例中，BS200使用在传输的一个实例中具有 $\{{\mathrm{\φ}}_1^{\left(0\right)},{\mathrm{\φ}}_2^{\left(0\right)},...,{\mathrm{\φ}}_N^{\left(0\right)}\}$ 方向、在其中 ${\mathrm{\φ}}_i^{\left(1\right)}={\mathrm{\φ}}_i^{\left(0\right)}+{\mathrm{\ϵ}}_1$ 的传输的另一实例中具有 $\{{\mathrm{\φ}}_1^{\left(1\right)},{\mathrm{\φ}}_2^{\left(1\right)},...,{\mathrm{\φ}}_N^{\left(1\right)}\}$ 方向、在其中 ${\mathrm{\φ}}_i^{\left(2\right)}={\mathrm{\φ}}_i^{\left(1\right)}+{\mathrm{\ϵ}}_2$ 的传输的另一实例中具有方向的波束来发射参考符号的一个集合，直到参考符号的p个传输实例被发射为止。

图20示出根据本公开的实施例的使用参考符号的参考方向的传输的第一实例。图20中示出的传输的第一实例的实施例仅用于说明。可使用其他实施例而不脱离本公开的范围。

在第P个传输实例中，发射具有方向的波束2005，其中波束方向在第(P+1)个传输实例处，发射具有方向的波束2005，并且该改变波束方向的循环再次重复。被称为交错参数的参数ε_i大于或等于0，并且实际上是用角度量的。在一个操作模式中，BS200处的波束方向在每个传输实例处稍微改变以提供BS扇区的最大角覆盖。MS1600在一个实例中使用接收波束成形波束2010来从BS200接收所发射的参考符号的一个集合，使用来接收参考符号的第二集合，其中使用来接收参考符号的第三集合，其中针对参考符号的第P个集合，接收器将其波束成形权重设定为其中波束方向是为了接收第(P+1)个发射的参考符号，由MS 1600使用具有方向的波束。被称为交错参数的参数δ_i大于或等于0，并且实际上是用角度量的。MS 1600处的波束方向在每个传输实例处改变以确保覆盖所有方向。图21中示出P＝2的BS和MS处的不同的空间地交错的参考符号的波束的示例性图示。图22所示的2-D绘图中示出了空间交错的扫描角度的解析中的改进。例如，在图22所示的示例中，x表示一个发射实例，o表示另一发射实例，方块表示第三发射实例。

因此，BS 200和MS 1600二者具有在P+1个传输实例中发射的P+1个交错的定向集合，并在每P+1个传输实例处重复。MS 200使用估计过程，从而使用利用交错的波束而所发射和接收的所有参考符号或其中一部分来针对k个路径中的每一个估计入射角Θk、出射角Φk以及复信道增益

图23示出根据本公开的实施例的使用频率、时间和空间交错的信道参数估计和改善过程。图23中示出的信道参数估计和改善过程2300的实施例仅用于说明。可使用其他实施例而不脱离本公开的范围。

在步骤2305中，BS 200发射具有频率、时间和空间交错的导频。在步骤2310中，MS 1600估计信道参数入射角(AoA)、出射角(AoD)和复信道增益。在步骤2315中，MS 1600使用上行链路反馈信道将AoD、AoA、和复信道增益发射到BS。该反馈可采取两个不同的形式-隐含形式，其中从码书中选择优选的发射和接收波束定向；或明确形式，其中在上行链路反馈信道上量化并发射AoD、AoA和复信道增益的值。

此外，在步骤2315中，一个或多个MS 1600还可请求目标空间方向中的附加训练，以进一步解析AoA和AoD方向和信道增益。排他地针对请求其的MS发射参考信号的该集合。反馈信道将被指派给MS以用于发射改进的AoA、AoD和信道增益估计。

在步骤2320中，BS 200还可通过发送特定于MS 1600的训练波束的另一集合来发起用于一个或多个MS的MS特定训练，以进一步解析AoA、AoD方向。在步骤2325中，MS 1600改善AoA、AoD和信道增益。在步骤2330中，MS 1600反馈经改善的AoA、AoD和信道增益。其后，在步骤2335中，BS200实施信道敏感数据传输。

在某些实施例中，使用交错的导频，仅每Q个子帧地估计并发射一次信道参数AoA和AoD。每Q'个子帧地估计并发射信道增益典型的配置中Q'<Q，其意味着比AoA和AoD估计更频繁地估计并发射信道增益。

图24示出根据本公开的实施例的用于空间地交错的导频的共享的时频位置。图24中示出的共享的时频位置的实施例仅用于说明。可使用其他实施例而不脱离本公开的范围。

在某些实施例中，在OFDM符号中的相同时间、频率资源上发射具有不同空间定向和最小波束重叠的空间地交错的导频。可示出使用具有不同定向的波束2410来承载用于CSI估计的参考符号的OFDM符号2405以共享给定的时频资源位置。因此，在用于CSI-RS的给定资源位置中，使用两个不同的RF链对两个具有不同空间定向的CSI-RS进行多路复用。选择空间定向使得那些定向中的波束之间的干扰最小。这可被进一步延展以跨空间交错的不同实例来共享时频位置，也就是说，共享用于具有空间定向和等等的波束的时频位置。

在某些实施例中，跨多个小区来协调空间交错布局，以使得由碰撞波束而导致的小区间干扰被减少，并可导出信道增益和角信息的健壮性估计。

图25示出根据本公开的实施例的利用用于发射和接收的交错的波束宽的参考符号传输。图25中示出的具有变化的波束宽度的空间交错的实施例仅用于说明。可使用其他实施例而不脱离本公开的范围。

在某些实施例中，BS200在传输的一个实例中使用具有方向{φ₁，φ₂，...，φ_N}其3-dB波束宽度为在传输的另一实例中使用具有方向{φ₁，φ₂，...，φ_N}、其3-dB波束宽度为在传输的另一实例中使用具有方向{φ₁，φ₂，...，φ_N}其3-dB波束宽度为的波束来发射参考符号的一个集合。在第P个传输实例中，波束以3-dB波束宽度利用相同方向{φ₁，φ₂，...，φ_N}而被发射。从第(P+1)个传输实例中，具有3-dB波束宽度的、方向为{φ₁φ₂，...，φ_N}的参考符号被发射并且该循环再次重复。波束宽在参考符号传输的每个实例处改变，而波束的空间定向保持相同。在一个操作模式中，在传输的每个连续的实例处，波束宽度被改善，也就是说MS 1600在一个实例中使用固定于{θ₁，θ₂，...，θ_M}但其3-dB波束宽度是的接收波束成形波束从BS 200接收所发射的参考符号的一个集合，使用波束宽度用于接收参考符号的第二集合，使用波束宽度用于接收参考符号的第三集合。对于参考符号的第P集合，接收器将其波束成形权重设定为{θ₁，θ₂，...，θ_M}，其中波束宽度为为了接收第(P+1)个发射的参考符号，由MS 1600使用具有波束宽度为方向为{θ₁，θ₂，...，θ_M}的波束。波束宽在参考符号接收的每个实例处改变，而波束的空间定向保持相同。

在某些实施例中，BS 200在传输的一个实例中使用具有方向波束宽度为在传输的另一实例中使用具有方向波束宽度为其中在传输的另一实例中使用具有方向波束宽度为其中的波束来发射参考符号的一个集合，直到发射了参考符号的p个传输实例为止。在第P个传输实例中，具有方向的波束被发射，其中波束方向波束宽度为在第(P+1)个传输实例处，具有方向波束宽度为的波束被发射，并且改变波束方向和3-dB波束宽度的该循环再次重复。被称为交错参数的参数ε_i是非0的，并且实际上是用角度量的；3-dB波束宽度可被改变以在每个传输实例处被改善或加宽，随后BS200处的波束方向和波束宽度在每个传输实例处稍微改变，以提供BS扇区的最大角覆盖和波束成形增益。MS1600在一个实例中使用具有3-dB波束宽度的接收波束成形波束从BS200接收发射的参考符号的一个集合；使用具有3-dB波束宽度的用于接收参考符号的第二集合，其中使用具有波束宽度的用于接收参考符号的第三集合，其中对于参考符号的第P集合，接收器将其波束成形权重设定为其中波束方向是并且3-dB波束宽度是为了接收第(P+1)个所发射的参考符号，由MS1600使用具有3-dB波束宽度方向的波束。被称为交错参数的参数δ_i是非0的以及实际上是用角度量的；3-dB波束宽可在参考符号接收的每个实例处改变。在MS 1600处的波束方向和3-dB波束宽度在每个传输实例处被改变以确保覆盖所有方向。

在某些实施例中，MS 1600在参考信号从BS 200所发射并在MS 1600被接收的方向使用探测的测量来估计信道。针对其上发送了参考符号的每个探测的波束方向φ_m和θ_n，在接收器处所接收的信号包含来自窄带信道响应的贡献，如下面等式所描述：

$P({\mathrm{\&phi;}}_m,{\mathrm{\&theta;}}_n)={\mathrm{\&Sigma;}}_{k=1}^K{\mathrm{\&beta;}}_k{e}_k^{{\mathrm{j\&psi;}}_k}{g}_{\mathrm{BS}}({\mathrm{\&Phi;}}_k-{\mathrm{\&phi;}}_m)g_{\mathrm{MS}}\left({\mathrm{\&Theta;}}_{k-}{\mathrm{\&theta;}}_n\right)+\mathrm{\&eta;}({\mathrm{\&phi;}}_m,{\mathrm{\&theta;}}_n)$ [等式1]

其中g_BS(φ)和g_MS(θ)分别是在角度Φ和θ的BS和MS波束响应，η是系统噪声。φ＝O以及θ＝0对应于主瓣峰值。接收器使用迭代波束减法过程来基于针对已知的波束方向所观测的信道测量估计入射角、出射角和信道增益，其类似于B.Jeffs等人2001年3月在Proc.Of ICASSP,2001的“Awireless MIMO channel probing approach for arbitrary antenna arrays”中的CLEAN算法，在此通过援引的方式对其全部内容加以合并，其良好地适合于对如同该离散射线角度图的模糊点源图像进行去卷积。

图26示出根据本公开的实施例的信道估计过程。图26中示出的信道估计过程2600的实施例仅用于说明。可使用其他实施例而不脱离本公开的范围。

在步骤2605中，MS 1600将信道残差矩阵初始化：

k＝1，R^l(φ_n，θ_m)＝P(φ_n，θ_m)

其中：

${\mathrm{\&phi;}}_n\&SubsetEqual;\{{\mathrm{\&phi;}}_1^{\left(0\right)},{\mathrm{\&phi;}}_2^{\left(0\right)},...,{\mathrm{\&phi;}}_N^{\left(0\right)},{\mathrm{\&phi;}}_1^{\left(1\right)},{\mathrm{\&phi;}}_2^{\left(1\right)},...,{\mathrm{\&phi;}}_N^{\left(1\right)},...,{\mathrm{\&phi;}}_1^{\left(P\right)},{\mathrm{\&phi;}}_2^{\left(P\right)},...,{\mathrm{\&phi;}}_N^{\left(P\right)}\}$

并且

${\mathrm{\&theta;}}_m\&SubsetEqual;\{{\mathrm{\&theta;}}_1^{\left(0\right)},{\mathrm{\&theta;}}_2^{\left(0\right)},...,{\mathrm{\&theta;}}_M^{\left(0\right)},{\mathrm{\&theta;}}_1^{\left(1\right)},{\mathrm{\&theta;}}_2^{\left(1\right)},...,{\mathrm{\&theta;}}_M^{\left(1\right)},...,{\mathrm{\&theta;}}_1^{\left(P\right)},{\mathrm{\&theta;}}_2^{\left(P\right)},...,{\mathrm{\&theta;}}_M^{\left(P\right)}\}.$

在步骤2610中，MS 1600通过在空间地交错的参考符号的P个发射的实例中的全部或一部分上收集信道观测来构建信道残差矩阵-如果在步骤2615中，信道残差矩阵不在参考符号的连续的传输实例上演变，那么估计过程移动到步骤2620。

在步骤2620中，MS 1600估计Rk(n,m)中的峰值，并且隔离与峰值相对应的N,M：

$N,M=\arg \underset{\{m,n\}}{\max }\left|R^k({\mathrm{\&phi;}}_n,{\mathrm{\&theta;}}_m)\right|.$ [等式2]

在步骤2625，MS 1600从具有在N,M邻近的角范围的参考符号提取测量。MS 1600在峰值的邻近周围形成残差矢量：

$P=\mathrm{vec}\left\{R^k({\mathrm{\&phi;}}_n,{\mathrm{\&theta;}}_m)\right\},\&ForAll;(n,m)\&Element;N\left\{(N,M)\right\}$ [等式3]

在步骤2630中，MS 1600估计符合来自N,M的邻近的参考的测量的最佳最小平方的参数。MS 1600找到符合用于移位的、复尺度的(complexscaled)、2-D探测波束响应的残差峰值的最小平方

${\mathrm{\&alpha;}}_{\mathrm{opt}},{\mathrm{\&Delta;}}_{\mathrm{\&phi;}},{\mathrm{\&Delta;}}_{\mathrm{\&theta;}}=\arg \underset{\{\mathrm{\&alpha;},{\mathrm{\&delta;}}_{\mathrm{\&phi;}},{\mathrm{\&delta;}}_{\mathrm{\&theta;}}\}}{\min }{\left|\right|p-\mathrm{\&alpha;}\hat{p}({\mathrm{\&delta;}}_{\mathrm{\&phi;}},{\mathrm{\&delta;}}_{\mathrm{\&theta;}})\left|\right|}^2$ [等式4]

$\hat{p}({\mathrm{\&delta;}}_{\mathrm{\&phi;}},{\mathrm{\&delta;}}_{\mathrm{\&theta;}})=\mathrm{vec}\{g_{\mathrm{BS}}({\mathrm{\&phi;}}_n-{\mathrm{\&phi;}}_N-{\mathrm{\&delta;}}_{\mathrm{\&phi;}}{)}_{\left(60\right)}\&times;g_{\mathrm{MS}}({\mathrm{\&theta;}}_n-{\mathrm{\&theta;}}_N-{\mathrm{\&delta;}}_{\mathrm{\&theta;}}{)}_{\left(360\right)}\&ForAll;(n,m)\&Element;N\{(N,M)$ [等式5]

${\mathrm{\&alpha;}}_{\mathrm{opt}}=\frac{\hat{p}p}{{\hat{p}}^H\hat{p}}$ [等式6]

在步骤2635，MS 1600隔离对AoA、AoD和信道增益的估计。随后，在步骤2640，MS 1600通过使用估计的信道参数来构建信道矩阵；将其从残差矩阵中取消；以及将其保存为R^(k+1)(n,m)来更新残差矩阵。例如，MS1600：

将射线参数添加到模型

$\hat{C}(\mathrm{\&phi;},\mathrm{\&theta;});{\widehat{\mathrm{\&beta;}}}_k=\left|\mathrm{\&alpha;}\right|,{\widehat{\mathrm{\&psi;}}}_k=\&angle;\mathrm{\&alpha;},{\widehat{\mathrm{\&Phi;}}}_k={\mathrm{\&phi;}}_N+{\mathrm{\&Delta;}}_{\mathrm{\&phi;}},{\widehat{\mathrm{\&Theta;}}}_k={\mathrm{\&theta;}}_{M+}{\mathrm{\&delta;}}_{\mathrm{\&theta;}}$ [等式7]

从残差中移除射线峰值：

$R^{\{K+1\}}({\mathrm{\&phi;}}_n,{\mathrm{\&theta;}}_m)=R^k({\mathrm{\&phi;}}_n,{\mathrm{\&theta;}}_m)-{\mathrm{\&alpha;}}_{\mathrm{opt}}{g}_{\mathrm{BS}}{({\mathrm{\&phi;}}_n-{\widehat{\mathrm{\&Phi;}}}_{\text{k}})}_{\left(60\right)}{g}_{\mathrm{MS}}{({\mathrm{\&theta;}}_m-{\widehat{\mathrm{\&Theta;}}}_k)}_{\left(360\right)}$ [等式8]

下标(360)指示以360度周期角度为模的加法，并且N{(N,M)是在(N,M)邻近中的2-D样本(n,m)的集合。典型的邻近包括g_BS和g_MS的主瓣。T是针对终止所确定的阈值。

在步骤2645中，如果max_{n，m}|R^k(φ_n，θ_m)|＞T，k＝k+1，，那么MS 1600在步骤2650中将k增加1，并返回到步骤2615。否则，过程在步骤2655结束。

虽然上文所描述的图示已驶出了各实施例，但可对这些附图进行任意数目的修改。例如，可使用任何适合的类型的系统。进一步地，虽然图14、17、23和26驶出各种步骤的序列，但图14、17、23和26中的各步骤可重叠、并行地发生、多次发生、或以不同次序发生。此外，可使用用于实施所描述的功能的任何适合的结构来实现设备或系统中的每个部件。

虽然已采用示例性实施例来描述本公开，但可对本领域技术人员建议各种改变和修改。本公开包含落在所附权利要求的范围内的这类改变和修改。

Claims (14)

1.一种用于在无线通信网络中使用的、能够使用波束成形方案与多个订户站进行通信的基站，所述基站包括：

多个天线阵列，其被配置为发射N个空间波束；以及

N_RF数目的射频(RF)处理链，其耦连到所述多个天线阵列中的相应天线阵列，其中N>>N_RF。

2.一种用于在无线通信网络中使用的、用于波束成形的方法，所述方法包括：

通过N_RF数目的射频(RF)处理链发射N个空间波束，其中N>>N_RF。

3.一种用于在无线通信网络中使用的、能够使用波束成形方案与至少一个基站进行通信的订户站，所述订户站包括：

多个天线阵列，其被配置为接收M个空间波束；以及

M_RF数目的射频(RF)处理链，其耦连到所述多个天线阵列中的相应天线阵列，其中M>>M_RF。

4.根据权利要求1所述的基站或根据权利要求2所述的方法，其中，通过所述RF处理链中的第一个，发射包括承载与不由另一RF处理链所使用的子载波资源上的特定空间波束相对应的参考符号。

5.根据权利要求1所述的基站或根据权利要求2所述的方法，其中通过所述N_RF个RF处理链中的每一个，发射包括在至少N/N_RF时间实例中发射不同的空间波束，以及

其中在至少N/N_RF时间实例中发射不同的空间波束包括以不同的方向发射。

6.根据权利要求1所述的基站或权利要求2所述的方法，其中通过至少一个RF处理链，进一步包括减少承载参考符号的符号的持续期，以使得承载参考符号的符号的持续期比用于数据传输的符号的持续期短。

7.根据权利要求3所述的订户站，其中，所述RF处理链中的第一个被配置为接收与不由另一RF处理链所使用的子载波资源上的特定空间波束相对应的参考符号。

8.根据权利要求3所述的订户站，其中，M_RF个RF处理链被配置为在M/M_RF时间实例中的至少每一个中接收不同的空间波束，以及

其中，所述M_RF个RF处理链被配置为使用在不同的空间波束上所接收的参考符号来估计所述订户站和所述至少一个基站之间的无线信道。

9.根据权利要求8所述的订户站，其中在M/M_RF时间实例中的至少每一个中的不同的空间波束通过所述至少一个基站以不同的方向来发射。

10.根据权利要求3所述的订户站，其中至少一个符号包括承载被接收的参考符号的缩短的符号，所述缩短的符号具有比用于数据传输的符号的持续期短的持续期。

11.根据权利要求6所述的基站或方法或权利要求10所述的订户站，其中，承载参考符号的所述符号与用于数据传输的符号相比包括较少的子载波。

12.根据权利要求6所述的基站或方法或权利要求10所述的订户站，其中，用于承载参考符号的所述符号的循环前缀与用于数据传输的符号的相同。

13.根据权利要求6所述的基站或方法或权利要求10所述的订户站，其中，多个承载参考符号的所述符号被配置为适合于在用于数据传输的符号的持续期之内。

14.根据权利要求6所述的基站或方法或权利要求10所述的订户站，其中，承载参考符号的多个所述符号中的每一个承载与N个空间波束相对应的参考符号，其中，每符号具有至少N_RF个空间波束。