CN104521155A - 在无线通信系统中使用波束成形的通信方法和设备 - Google Patents

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Abstract

公开了一种在无线通信系统中使用波束成形的通信方法和设备。基站根据预定的触发条件以及终端的信道状态来确定是否启用波束重叠模式，波束重叠模式使用其中基站的多个单波束被重叠的重叠波束，如果确定波束重叠模式不被启用，则从多个单波束中选择一个或多个最佳波束，并且通过所选择的最佳波束发送或接收用于终端的信号。如果确定波束重叠模式被启用，则基站通过调整波束成形单元的波束成形系数形成其中基站的多个单波束被重叠的重叠波束，并且通过重叠波束发送或接收用于终端的信号。

Description

在无线通信系统中使用波束成形的通信方法和设备
技术领域
本公开涉及在通信系统中信号的发送/接收，并且更具体地，涉及用于在基于波束成形的无线移动通信系统中通过多个波束发送/接收信号的方法和装置。
背景技术
已经在支持更高数据传输速率的方向上研发了无线通信系统，以便满足持续增长的无线数据通信量需求。传统的无线通信系统设法开发主要改进频谱效率以增加数据传输速率的技术。然而，由于对智能电话和平板PC的增长的需求以及基于所述增长的需求的要求大量的通信量的应用程序的爆炸式的增长，对于数据通信量的需求迅速的增加。因此，仅仅通过频率效率改进技术，很难满足无线数据通信量需求的极大增长。
解决上述问题的一种方法是使用非常宽的频带。在用于传统的移动通信蜂窝系统的低于10GHz的频带中，很难保证宽的频带。因此，要求在更高频带中保证宽带频率。然而，随着用于无线通信的传输频率变得更高，传播路径损耗也会增加。因此，到达的距离变得更短，这导致了覆盖度的减少。减轻传播路径损耗和增加到达的距离以便解决上述问题的主要技术之一是波束成形技术。
波束成形可以被划分为由发送侧执行的发送波束成形和由接收侧执行的接收波束成形。发送波束成形一般使用多个天线，并在特定方向(也就是，空间)上集中(concentrate)从各个天线发送的信号，以便增加方向性(directivity)。多个天线的集合被称为阵列天线，而包括在阵列天线中的天线被称为天线元件(antenna element)或阵列元件(array element)。天线阵列可以配置为各种类型，诸如线性阵列和平面阵列。当使用发送波束成形时，到达的距离能够通过信号方向性的增加而增加，并且在除了对应方向以外的任何方向上不发送信号。结果，影响另一个用户的干扰能够被显著地降低。
接收侧可以通过使用接收阵列天线执行接收波束成形。接收波束成形集中所接收的无线电波以便指向特定方向，增加从该特定方向接收的信号的灵敏度，并排除从另一个方向接收的信号，以便阻隔干扰信号。
为了保证宽的频带，超高频率，即，毫米(mm)波系统被引入。随着传输频率变得更高，无线电波的波长变得更短。因此，当天线以半波长间隔被配置时，阵列天线可以由相同区域内的大量的天线形成。也就是说，操作在超高频带的通信系统被很好的定位以应用波束成形技术，因为与在低频带使用波束成形技术相比较，通信系统能够获取相对更高的天线增益。
通过使用波束成形技术，性能指标，诸如信噪比，能够通过最大化波束成形增益来最优化，但是由于多径传播被降低而不能获得分集增益。而且，由于根据在移动站(MS)的移动性或信道条件和波束被测量/选择之后直到实际分配为止的延迟的波束信息失配，可以生成用于波束成形的性能灵敏度。
因此，传统的研究限于确定波束成形加权系数，用于通过在应用波束成形时最大化波束成形增益来最优化性能指标，诸如接收的SNR。
发明内容
技术问题
本公开提供了用于在通信系统中发送/接收信息的方法和装置。
本公开提供了用于在使用波束成形的无线通信系统中叠加(superpose)多个波束的方法和装置。
本公开涉及用于在基于波束成形的移动通信系统中叠加多个方向上的相邻波束的方法和装置，所述基于波束成形的移动通信系统操作作为基本单位的具有特定波束特性的波束。
本公开提供用于在包括模拟和数字波束成形的组合的混合波束成形结构中叠加多个方向上的波束以便将所述波束作为一个叠加的波束来操作的方法和装置。
本公开提供了用于在基于波束成形的无线移动通信系统中基于对用户的移动性和信道状态的变化特性的估计来叠加多个波束的方法和装置。
技术方案
根据本公开的一个方面，提供了在无线通信系统中使用波束成形发送信号的方法。该方法包括：根据预定的触发条件和第二节点的信道状态，确定是否启用使用通过叠加第一节点的多个单波束(unitary beam)而生成的叠加的波束的波束叠加模式；当确定不启用波束叠加模式时，从多个单波束中选择一个或多个最佳波束；通过所选择的最佳波束发送用于第二节点的信号；当确定启用波束叠加模式时，控制第一节点的波束成形单元以形成通过叠加多个单波束而生成的叠加的波束；以及通过叠加的波束发送用于第二节点的信号。
根据本公开的另一个方面，提供了用于在无线通信系统中使用波束成形发送信号的装置。该装置包括：波束成形控制器，用于根据预定的触发条件和第二节点的信道状态，确定是否启用使用通过叠加第一节点的多个单波束而生成的叠加的波束的波束叠加模式，当确定不启用波束叠加模式时，从多个单波束中选择一个或多个最佳波束，并且当确定启用波束叠加模式时，控制波束成形系数；以及波束成形单元，用于通过所选择的最佳波束发送或接收用于MS的信号，根据波束成形系数形成通过叠加多个单波束生成的叠加的波束，并且通过叠加的波束发送用于第二节点的信号。
根据本公开的另一个方面，提供了在无线通信系统中使用波束成形接收信号的方法。该方法包括：根据预定的触发条件和由第二节点测量的信道状态，确定是否启用使用通过叠加第一节点的多个单波束而生成的叠加的波束的第一节点的波束叠加模式；当确定不启用波束叠加模式时，测量第一节点的多个单波束的信道质量，并基于信道质量测量选择一个或多个最佳波束；向第一节点报告指示所选择的最佳波束的信道质量测量的信道质量信息(CQI)；当确定启用波束叠加模式时，估计预定数量的相邻单波束的总体信道质量测量；以及向第一节点报告指控相邻单波束的总体信道质量测量的第二CQI。
根据本公开的另一个方面，提供了用于在无线通信系统中使用波束成形接收信号的装置。该装置包括：波束成形控制器，用于根据预定的触发条件和由第二节点测量的信道状态，确定是否启用使用通过叠加第一节点的多个单波束而生成的叠加的波束的第一节点的波束叠加模式，当确定不启用波束叠加模式时，测量第一节点的多个单波束的信道质量，并基于信道质量测量选择一个或多个最佳波束，并且当确定启用波束叠加模式时，估计预定数量的相邻单波束的总体信道质量测量；以及发送器，用于向第一节点报告指示所选择的最佳波束的信道质量测量的第一信道质量信息(CQI)，并且向第一节点报告指示相邻单波束的总体信道质量测量的第二CQI。
附图说明
图1示出了根据本公开的实施例的基于波束成形的信号发送/接收的场景的示例；
图2是示出根据本公开的实施例的用于支持波束成形的BS的发送侧的物理层(PHY)的框图；
图3示出了根据本公开的实施例的在BS和MS之间的基于波束成形的通信的场景的示例；
图4示出了多个单波束的示例；
图5示出了根据本公开的实施例的叠加的波束的波束图案(beam pattern)的示例；
图6示出了根据本公开的实施例的用于参考信号发送的帧结构的示例；
图7是示出根据本公开的实施例的操作波束叠加模式的BS的操作的流程图；
图8是示出根据本公开的实施例的操作波束叠加模式的MS的操作的流程图；
图9(包括图9A和图9B)示出了根据本公开的实施例的发送/接收波束成形结构的示例；
图10和图11示出了根据本公开的实施例的通过叠加两个相邻波束和三个相邻波束而生成的叠加的波束的波束图案；以及
图12(包括图12A和图12B)是示出根据本公开的另一个实施例的操作波束叠加模式的MS的操作的流程图。
具体实施方式
以下，将参考附图描述本公开的示范性实施例。而且，在本公开的以下描述中，当对于这里所结合的已知功能和配置的详细描述造成本公开的主题不清楚时，其将被省略。将在以下描述的术语是考虑到本公开中的功能而定义的术语，并且可以根据用户、用户的意图、或者习惯而不同。因此，术语的定义应该基于贯穿说明书的内容来确定。
将公开用于在基于波束成形的无线移动通信系统中叠加具有特定波束特性(例如，波束宽度和波束增益)的基本单元的窄波束的技术。基本单元的窄波束可以基于用户的移动性和信道状态的改变特性在多个相邻方向上被叠加。例如，在包括模拟波束成形和数字波束成形的组合的混合波束成形结构中，能够通过叠加具有特定波束特性的多个相邻单波束以增加将用于实际信号发送/接收的波束宽度来改进可靠性。这里，单波束可以称为窄波束，原因在于，单波束与叠加的波束相比具有相对更窄的波束宽度。叠加的波束是与单波束相比具有相对更宽的波束宽度的宽波束(wide beam)或广波束(broadbeam)。
传统的技术，诸如无线千兆位(WiGig)，不支持利用多个发送/接收天线的多输入多输出(MIMO)，并且基本上经由一个射频(RF)路径通过多个RF/天线设备通过模拟阵列操作波束成形。波束成形可以通过选择和反馈具有在接收侧接收的最强信号的一个波束来操作。这样的技术能够被主要应用到室内环境，室内环境一般具有若干米的接近距离的视线(Line of Sight，LoS)信道路径而没有移动性。然而，在信道状态被非LoS(NLoS)路径特性或者由于若干千米/小时的移动性、MS的快速转动、或者障碍造成的信道衰减迅速改变的户外无线移动通信中，仅仅通过在特定方向上最大化波束增益并且具有方向性的、窄波束宽度中的波束成形操作，就可以增加用户环境下根据较大性能恶化的灵敏度。
同时，一个或多个不同的波束宽度被简单地使用而无需考虑波束成形结构或系统操作的问题。然而，在这种情况下，需要分离的参考信号来估计在不同方向上的不同波束宽度的各自的信道状态，并且开销根据参考信号的发送/接收而增加。而且，复杂性由于用于每个参考信号的分离的信道状态估计过程而增加，并且关于复杂性的另一个问题出现，其中不同的波束宽度分别要求分离的参考信号和符号/帧结构。此外，由于针对用于操作不同波束宽度的不同的模拟/数字波束成形系数的不同设计、用于所述不同设计的表格的存储和操作、以及根据波束成形结构的波束宽度的可变操作，复杂性增加。
因此，在以下描述的本发明中，在基于波束成形的无线移动通信系统中，根据给定的波束叠加条件，相邻单波束被叠加并作为一个宽波束操作，所述基于波束成形的无线移动通信系统操作具有相对较窄的波束宽度的多个单波束。根据本发明，由于具有相同波束特性的单波束被使用，与操作具有不同波束宽度的多个波束的波束成形结构相比，波束成形的可靠性能够被改进而无需增加由于波束成形和参考信号的发送/接收导致的复杂性。
图1示出了根据本公开的实施例的基于波束成形的信号发送/接收的场景的示例。这里，将描述使用波束成形在两个通信节点之间发送/接收信号的结构。例如，通信节点可以是基站(BS)和MS。
参考图1，BS 100具有一个小区10和包括对应于小区10的一个或多个扇区20的服务区域。在一个小区10中包括的扇区10的数量可以是一个或多个。多波束可以根据每个小区或每个扇区20来操作。为了在获取波束成形增益的同时支持一个或多个MS，BS 100在不同的方向上形成用于下行链路/上行链路的一个或多个发送波束/接收波束，与此同时，同时地或顺序地扫过(sweep)所述发送波束/接收波束。例如，BS 100在N个时隙期间同时形成指向N个方向的N个接收波束。在另一个示例中，BS 100在N个时隙期间顺序地形成指向N个方向的N个接收波束并同时扫过所述N个接收波束。具体地说，第一波束只在第一时隙中形成，第二波束只在第二波束中形成，第i波束只在第i时隙中形成，而第N波束只在第N时隙中形成。
由于MS 110的构造的限制，与BS 100相比，MS 110一般操作支持更小波束增益的更宽的波束宽度。在一些实施方式中，MS 110能够支持用于下行链路/上行链路的一个或多个接收波束/发送波束。
BS 100和MS 110中的每一个可以从一个或多个波束中选择指向相应站(correspondent station)的方向的最佳波束，并且通过所选择的波束发送/接收信号。
图2是示出了根据本公开的实施例的用于支持波束成形的BS的发送侧的物理层(PHY)的框图。这里，将作为一个示例描述同时应用模拟波束成形和数字波束成形的混合结构。
参考图2，对应于L层的L个数字信号经由用于每一层的编码器(ENC)202和调制器(MOD)204被输入到MIMO编码器206，并且从MIMO编码器206输出的Mt个流被预编码器208预编码并调制成对应于Nf个RF路径的Nf个预编码的信号。每个预编码信号通过包括IFFT 210、并串变换器(P/S)121、循环前缀(CP)插入单元214、以及数模转换器(DAC)216的RF路径被输出。从RF路径输出的信号的频带通过变频器218被变换为RF频带，然后信号被输入到模拟波束成形单元220。
模拟波束成形单元220通过多个移相器和功率放大器(PA)/变量增益放大器(VGA)控制输入的RF信号以具有用于多个天线元件的相位和幅值，以便形成在特定方向上发送的波束。所形成的波束通过天线阵列222来发送，天线阵列222通过对多个天线元件进行分组以增加波束成形增益来配置。
而且，通过经过RF路径的数字波束成形，可以获得保证附加波束成形增益、操作多用户、选择性地分配频带、以及形成多个波束的功能，所述RF路径包括在DAC 216之前的IFFT 210、以及MIMO编码器206和预编码器208。图1中示出的结构可以通过修改和组合多个块而被改变为各种形式。
考虑到MS的移动性或信道状态，或者基于上行链路(UL)/下行链路(DL)或发送/接收，基于混合波束成形结构形成的波束可以根据参考信号/数据信道/控制信道的信道特性而不同地操作。每个波束是通过控制模拟/数字端口的波束成形系数具有特定方向上的特定波束宽度、波束方向、以及波束增益来生成。这时，当天线输入功率被相等地配置时，可以建立这样的相关性：随着波束宽度变得更宽，对于相应的波束的方向的最大波束增益变得更小。
在混合波束成形结构中，模拟波束成形单元220控制用于每个天线元件的相位和幅值权值，以均匀地形成在多个方向具有特定的波束增益的波束，以便跨越或覆盖BS的小区或扇区。多个波束的波束宽度和波束方向被配置为在特定方向具有相同的最大波束增益。在本公开的实施例中，每个波束对应于具有特定波束特性(例如，波束宽度和波束增益)的单波束。
在一个实施例中，模拟波束成形单元220通过控制与用于每个天线元件的相位和幅值权值相关的波束成形系数，以便在覆盖小区/扇区的不同方向上操纵(steer)实际上具有相同半功率波束宽度(HPBW)的波束，来形成单波束。例如，模拟波束成形单元220配置用于每个天线元件的非均匀波束权值以使不同方向上的波束具有相同的HPBW。
在另一个实施例中，模拟波束成形单元220可以形成多个波束，它们实际上在特定方向上并不具有完全相同的HPBW，但是具有相同的波束增益(阵列增益)，以便在波束空间具有均匀的波数。例如，模拟波束成形单元220可以在与跟天线元件的数量成比例的大小的数字傅里叶变换(DFT)矩阵的列正交的、具有相同增益的不同方向上形成波束集合。
根据本公开的实施例，一些单波束可以在预定的条件下被叠加成一个叠加的波束。对于通过基于模拟-数字混合波束成形结构的模拟端口的波束成形而形成的单元模拟波束，单波束的叠加可以通过在数字端口组合映射到数字端口的RF路径的模拟波束来执行。在一个实施例中，在特定方向上的单波束可以被映射到一个RF路径，并且因此，能够重叠(overlap)的单波束的数量根据波束成形结构受到RF路径的数量(Nf)的限制，而通过单波束的叠加形成的叠加的波束的最大波束宽度由每个单波束的波束宽度和在发送侧的RF路径的数量来确定。
具体地说，模拟波束成形单元220可以通过控制对应于阵列天线权值的系数来形成具有特定波束宽度和波束增益的单波束，并对于与波数相对应的值给出偏移来操纵每个单波束。
图3示出了根据本公开的实施例的在BS和MS之间的基于波束成形的通信的场景的示例。
参考图3，BS 300同时或连续地扫过并发送多个波束成形的信号。在一些实施方式中，MS 310可以在不支持接收波束成形的情况下接收全向信号(omnidirectional signal)，在支持接收波束成形时每次支持一种特定的波束成形图案(beamforming pattern)，或者在支持接收波束成形的情况下同时支持不同方向上的多个波束成形图案。
当MS不支持接收波束成形时，MS 310测量从BS的每个发送波束发送的参考信号的信道质量，并基于测量的结果，从BS的多个发送波束中选择用于MS 310的一个或多个最佳波束302。关于所选择的最佳波束302的信息和关于所选择的最佳波束302的信道质量信息(CQI)被报告给BS 300。
当MS支持接收波束成形时，MS 310根据MS 310的每个接收波束图案，测量BS的多个发送波束的信道质量，并且报告对于BS发送波束302和MS接收波束312的所有组合或者处于高等级(at a high rank)的一些组合的测量的结果。BS 300基于MS 310的报告向MS分配合适的发送波束。当MS 310能够同时接收多个BS发送波束或支持BS发送波束和MS接收波束的组合时，BS 300可以考虑到通过重复的发送或同时的发送的发送分集(transmissiondiversity)而选择一个或多个波束。
用于模拟波束成形的单波束具有被配置为覆盖BS的小区/扇区的特定波束特性，并且被形成为指向不同的方向。在下行链路的情况下，BS可以通过多个发送波束中针对MS的一个最佳发送波束来发送信号，或者基于MS的移动性或信道状态改变的估计，通过与单波束的叠加相对应的更宽的波束(以下，称为叠加的波束)来发送信号，以便增强波束鲁棒性(robustness)。每个单波束或叠加的波束可以用来发送数据通信量或控制信号的发送。
参考图3的示例，BS 300为MS 310选择第i波束302，并且通过同时地并且额外地使用在第i波束302两侧的第i-1波束和第i+1波束向MS 310发送相同的信号。也就是说，通过叠加三个单波束，形成具有更宽的波束宽度的叠加的波束。根据BS 300的RF路径的数量，所叠加的单波束的最大数量受到限制。实际上，基于MS的移动性或信道状态改变来确定对于信道变化的鲁棒波束成形所需的将要叠加的波束的数量。例如，MS或BS可以叠加预定数量的单波束，从而用于诸如载干噪比(CINR)/接收信号强度指示符(RSSI)的信道测量值的平均或标准偏差满足特定的阈值条件。
图4示出了多个单波束的示例。
参考图4，在16x1均匀线性阵列(ULA)天线结构中，多个单波束402被形成为基于诸如DFT矩阵的波束系数，将180度的扇区划分为具有均匀波数的16个波束区域。每个单波束具有在特定方向上的相同的最大波束增益，并且均匀地支持在相同的波束增益范围内的180度的所有部分(section)。
图5示出了根据本公开的实施例的用于叠加的波束的波束图案的示例。在图5中，示出了叠加波束的波束图案502，其中基于0度方向的图4的每个单波束的两侧的相邻单波束被添加到所述波束图案502。
参考图5，根据叠加的波束的数量，用于叠加的波束的波束图案502中的每一个被对于波束成形系数归一化(normalized)，从而所有天线的增益在模拟端口中都是相同的。
在归一化的影响下，随着特定方向上的叠加的波束的方向性被降低，波束宽度增加，但是在特定方向上的最大波束增益降低。因此，优选地考虑到方向性和波束成形增益的权衡(trade-off)来配置叠加的单波束的数量。此外，考虑到叠加的波束的波束增益的降低，可以执行包括调制和编码方案(MCS)等级的配置的链路适配。换句话说，执行链路适配以补偿由于使用叠加的波束而产生的波束成形增益的降低。
当根据MS的移动性和/或信道状态确定需要改进用于波束成形的可靠性时，可以执行形成叠加的波束，即，波束叠加。发送器(在下行链路的情况下的BS和在上行链路的情况下的MS)通过叠加与所选择的单波束相邻的一个或多个单波束来形成更宽的波束，即，重叠的波束。波束叠加模式意味着通过使用叠加的波束发送信号的模式，并且区别于使用一个所选择的单波束的单波束模式(也即是，单一窄波束模式)。用于定义波束叠加模式的启用/禁用的触发条件可以通过预定时间内的信道质量阈值与叠加的波束的信道质量和一个选择的最佳单波束的信道质量之间的比较来定义。这里，信道质量是指诸如CINR/RSSI的信道测量的平均和/或标准偏差。为了确定波束叠加模式的触发，MS可以周期性地向BS反馈或事件触发(event-trigger)报告量度(metrics)，诸如多普勒速度的估计值和CINR/RSSI的平均/标准偏差。
当确定波束叠加模式的触发时，发送器确定将要叠加的波束的数量并选择将要叠加的波束。在一个实施例中，发送器按照波束叠加来考虑信道质量(CINR/RSSI的平均或标准偏差)。信道质量由接收器报告。在另外的实施例中，发送器还可以考虑在波束宽度增加(可靠性增加)和波束增益减少之间的权衡。
通过波束叠加模式的触发的在单波束和叠加的波束之间的转换可以根据触发条件和波束叠加模式的报告量度来执行。波束叠加模式可以由，例如，BS或MS来触发。当波束叠加模式由BS触发时，BS基于预定的触发条件和来自MS的报告量度确定是否运行波束叠加。当波束叠加模式由MS触发时，MS根据预定的触发条件和信道质量的测量结果确定波束是否被叠加，并且向BS请求开启/关闭波束叠加。
作为另一个实施例，在下行链路波束成形中，MS可以根据预定的触发条件和用于BS发送波束和MS接收波束的组合的信道质量的测量结果，确定MS的接收波束是否被叠加，并且开启/关闭MS接收波束的叠加。在上行链路波束成形中，BS可以根据预定的触发条件以及用于MS的每个单元发送波束的由MS发送的参考信号的信道质量的测量结果，向MS请求开启/关闭MS发送波束的叠加。作为另一个实施例，在上行链路波束成形中，MS基于预定的触发条件和来自BS的信道质量反馈，确定是否运行波束叠加。作为另一个实施例，在上行链路波束成形中，BS可以基于预定的触发条件以及根据MS发送波束和BS接收波束的组合的信道质量测量，开启/关闭BS的用于上行链路的接收波束的叠加。
为了运行波束叠加模式，MS应该测量每个单波束的或叠加的波束的信道质量。MS可以从映射到各个单波束的参考信号的组合来估计叠加的波束的总体信道质量。可替换地，MS可以组合映射到预定数量的相邻单波束的参考信号的信道质量测量，以便估计包括相邻单波束的叠加的波束的总体信道质量。
图6示出了根据本公开的实施例的用于参考信号发送的帧结构的示例。
参考图6，预定时间单元(例如，1ms)的子帧602通过每个扇区中下行链路间隔的训练序列(midamble)604发送参考信号606。参考信号606包括映射到不同方向上的各个单波束的多个导频信号。在图6中示出的示例中，参考信号包括四个参考信号符号RS-1到RS-4，每个参考信号符号包括通过频率区分开的四个导频信号，并且每个导频信号被映射到一个单波束。例如，第四参考信号符号包括映射到波束b13～b16的导频信号。
MS可以从映射到每个单波束的导频信号测量一个特定单波束的信道质量，或者从映射到单波束的导频信号的组合估计通过单波束的叠加而生成的叠加的波束的信道质量。MS基于所述测量(或估计)，来测量、更新、以及预测诸如CINR或RSSI的信道质量量度的即时或暂时的平均/方差/标准偏差)。作为另一个实施例，MS可以基于对于训练序列的测量来估计对于时间/频率的信道变化，以便估计移动性值，诸如与MS的移动速度正比例的多普勒速度，并且基于估计值间接地预测MS的移动速度和波束的灵敏度增加可能性。
基于信道质量的测量/估计，MS可以根据由BS设定的触发条件确定波束叠加模式的启用/禁用，根据确定的结果通过使用UL媒体访问控制(MAC)消息或UL控制信道来请求开启/关闭波束叠加模式，并且向BS报告与波束叠加模式的运行相关的每个波束的信道质量信息。
BS可以根据MS的请求和报告确定是否运行用于MS的波束叠加模式，并且在波束叠加模式中通过多个波束的叠加发送数据(或控制信号)或者在单波束模式中通过一个特定单波束发送数据(或控制信号)。作为另一个实施例，MS可以通过使用由BS提供的用于波束叠加模式的转换的触发条件来触发波束叠加模式的转换。作为另一个实施例，MS可以向BS周期性地/非周期性地报告从来自BS的用于每个波束的参考信号测量/估计的信道质量，并且根据触发条件根据BS的指令切换波束叠加模式。
以下表1示出指示由BS提供的波束叠加模式的触发条件的波束叠加模式信息的一个示例。BS可以周期性地和/或根据事件触发向小区内的MS广播和/或单播包括在波束叠加模式信息中的下列参数中的至少一个。
表1
参数 值
波束叠加分配阈值 以dB为单位的值
波束叠加释放阈值 以dB为单位的值
波束叠加分配定时器 以子帧或帧为单位的值
波束叠加释放定时器 以子帧或帧为单位的值
支持叠加的波束的最大数量 单波束的数量的值
-波束叠加分配阈值是指以dB为单位的、指示对于各个单波束的RSSI/CINR的最大标准偏差的阈值以便确定从单波束模式到波束叠加模式的转换的值。例如，在从单波束模式到波束叠加模式的转换的时候或者在预定时间，可以测量对于每个波束的RSSI/CINR。(用于触发从单波束到波束叠加的模式转换的、随着时间的推移的各个单波束RSSI/CINR测量的标准偏差的最大值的阈值)
-波束叠加释放阈值是指以dB为单位的、指示对于各个单波束的RSSI/CINR的最大标准偏差的阈值以便确定从波束叠加模式到单波束模式的转换的值。例如，在从波束叠加模式到单波束模式的转换的时候或者在预定时间，可以测量对于每个波束的RSSI/CINR。(用于触发从波束叠加到单波束的模式转换的、随着时间的推移的各个单波束RSSI/CINR测量的标准偏差的最大值的阈值)
-波束叠加分配定时器是指以子帧为单位或以帧为单位的、指示测量用于波束叠加模式的触发事件的信道测量的平均或标准偏差所需的最小时间的值。也就是说，波束叠加分配定时器指示信道测量所需的子帧/帧的最小数量。(测量用于波束叠加触发事件的平均和标准偏差所需的子帧/帧的最小数量)
-波束叠加释放定时器是指以子帧为单位或以帧为单位的、指示测量用于单波束模式的触发事件的信道测量的平均或标准偏差所需的最小时间的值。也就是说，波束叠加释放定时器指示信道测量所需的子帧/帧的最小数量。(测量用于触发从波束位置到单一波束的事件的平均和标准偏差所需的子帧/帧的最小数量)在实施例中，波束叠加分配定时器和波束叠加释放定时器可以用同一个参数来替换。
-支持叠加的波束的最大数量是指能够通过波束叠加同时支持MS的相邻波束的最大数量。(利用波束叠加能够共同被支持用于MS的相邻波束的最大数量)如上所述，所叠加的波束的最大数量可以根据BS的RF路径的数量而受到限制。
图7是示出根据本公开的实施例的操作波束叠加模式的BS的操作的流程图。虽然图7示出了用于下行链路发送波束叠加的BS的操作，但是应当注意到，用于上行链路发送波束叠加的MS的操作被同样地执行。
参考图7，在步骤702，BS向小区内的MS广播或单播波束叠加模式信息。在实施例中，波束叠加模式信息可以被插入系统信息中，然后被发送。波束叠加模式信息可以根据系统信息的预定的发送时段(transmission period)发送，或者根据预定的触发条件而不定期地发送。波束叠加模式信息对应于指示在单波束模式和波束叠加模式之间的触发条件的至少一个参数，并且包括，例如，波束叠加分配阈值、波束叠加释放阈值、波束叠加分配定时器、波束叠加释放定时器、以及支持叠加的波束的最大数量中的至少一个。在步骤704，BS根据参考信号的预定的发送时段连续地发送用于每个单波束的参考信号，以便允许MS测量每个单波束的或每个叠加的波束的信道质量。
在步骤706，BS通过调度确定用于MS的波束叠加模式是否被确定。在实施例中，BS可以通过根据预定的调度时段执行调度，来确定是否运行用于MS的波束叠加模式。在另一个实施例中，BS可以根据波束叠加模式的预定的确定时段(determination period)或者预定的触发条件，确定是否向MS应用波束叠加模式。可以基于是否存在将要发送到MS的下行链路数据/控制信号、BS和MS是否能够支持波束叠加、能够被BS使用的波束的数量、以及在预定最近时间(predetermined recent time)内由MS报告的用于每个波束的信道质量的触发条件的确定，来做出应用波束叠加模式的确定。
例如，当在波束叠加分配定时器期间由以单波束模式操作的MS报告的RSSI/CINR测量的标准偏差超过波束叠加分配阈值时，BS启用用于MS的波束叠加模式，即，确定激活波束叠加模式。而且，当在波束叠加释放定时器期间由以波束叠加模式操作的MS报告的RSSI/CINR测量的标准偏差超过波束叠加释放阈值时，BS取消波束叠加模式，即，禁用波束叠加模式并确定以单波束模式提供服务。
在实施例中，由BS使用的波束叠加模式的触发条件可以不同于由MS使用的触发条件。
当BS确定以波束叠加模式向MS提供服务时，或者当BS已经以波束叠加模式向MS提供服务时，过程前进到步骤708。当BS确定以单波束模式向MS提供服务时，或者当BS已经以单波束模式向MS提供服务时，过程前进到步骤718。
在步骤708，BS确定是否存在来自已经确定启用波束叠加模式的MS的关闭波束叠加模式的请求。例如，BS确定是否从MS接收到用于请求关闭波束叠加模式的UL MAC消息或UL控制信道消息。当MS确定不使用波束叠加模式时，BS可以禁用波束叠加模式而不管BS的确定。当对于关闭波束叠加模式的请求被做出时，过程前进到步骤710。当不存在关闭波束叠加模式的请求时，过程前进到步骤720。
作为可选择的实施例，BS可以省略步骤706中的确定，并根据来自MS的请求来确定是否运行波束叠加模式。也就是说，取代确定波束叠加模式，当从MS接收到关闭波束叠加模式的请求时，BS可以前进到步骤710，并且当接收到开启波束叠加模式的请求时，前进到步骤720。
作为另一个可选择的实施例，BS可以根据BS的确定来确定是否运行波束叠加模式而不管来自MS的请求。也就是说，当在步骤706确定以波束叠加模式向MS提供服务时，BS前进到步骤720。当在步骤706没有确定以单波束模式向MS提供服务时，BS前进到步骤710。
作为另一个实施例，当在步骤706确定波束叠加模式时，BS可以前进到步骤718以确定是否从MS接收到开启波束叠加模式的请求。而且，当在步骤706确定单波束模式时，BS可以前进到步骤708以确定是否从MS接收到关闭波束叠加模式的请求。
步骤710到步骤716对应于单波束模式的操作。步骤710到步骤716中的至少一些步骤，例如，步骤710和步骤712可以在确定启用单波束模式之前已经完成，或者可以在确定单波束模式之后执行。作为可选择的实施例，当确定单波束模式时，BS可以向MS请求发送用于单波束模式的CQI。用于单波束模式的CQI可以指，例如，多个波束中的每一个的信号质量。
在步骤710，BS从MS接收BS的单波束中具有高信道质量的N个波束的波束索引(即，N个最佳波束索引)和/或N个最佳波束的CQI。将要被报告的波束的数量N可以是预定的或者由从BS广播的控制信息指示。CQI可以包括，例如，每一个最佳波束的CINR和/或RSSI。在步骤712，BS基于MS的最佳波束索引和CQI，选择将用于发送数据突发(data burst)的一个单波束。例如，BS从可用的单波束中选择具有针对MS的最高信道质量的一个单波束。
在步骤714，BS执行突发调度以及链路适配操作，突发调度用于确定用于突发传输的资源分配，链路适配操作包括用于确定在通过所选择的单波束发送突发(burst)时将要使用的MCS等级的操作。在步骤716，BS通过所选择的单波束向MS发送突发数据，并且根据预定的发送时段中的至少一个，前进到步骤702、步骤704和步骤706之一。
在步骤718，BS确定是否存在来自已经确定禁用波束叠加模式的MS的开启波束叠加模式的请求。例如，BS确定是否从MS接收到用于请求开启波束叠加模式的UL MAC消息或UL控制信道消息。当MS确定使用波束叠加模式时，BS可以启用波束叠加模式而不管BS的确定。当开启波束叠加模式的请求被做出时，过程前进到步骤720。当不存在开启波束叠加模式的请求时，过程前进到步骤710以用于单波束模式下的操作。
步骤720到步骤728对应于波束叠加模式的操作。步骤720到步骤728中的至少一些步骤，例如，步骤720和步骤722可以在确定启用波束叠加模式之前已经完成，或者可以在确定波束叠加模式之后执行。作为可选择的实施例，当确定波束叠加模式时，BS可以向MS请求发送用于波束叠加模式的CQI。用于波束叠加模式的CQI指示，例如，预定数量的波束的信号质量或信号质量的总和(或平均)。也就是说，用于波束叠加模式的CQI可以指示预定数量的被叠加的波束的平均信号质量。
在步骤720，BS从MS接收关于满足预定的阈值的相邻波束的数量(M)的信息。作为可选择的实施例，步骤720可以被省略，并且通过步骤722，BS可以认识到将要被叠加的波束的数量。在步骤722，BS接收BS的单波束中具有最佳信道质量的一个波束的CQI，以及包括与所述一个单波束相邻的波束的M个相邻波束的CQI。此外，MS还可以报告用于M个相邻波束的波束索引。例如，当将要叠加的相邻波束的数量并且MS确定BS的单波束中的波束#7具有最佳信道质量，即，CINR/RSSI时，基于波束#7的波束#6、波束#7和波束#8的索引以及它们的CQI被报告给BS。CQI可以包括波束#6、波束#7和波束#8中的每一个的信号质量，或者包括波束#6、波束#7和波束#8的信号质量的总和或平均。
在步骤724，BS控制模拟波束成形单元的波束成形系数并控制数字波束成形单元，以便控制在步骤722接收到的M个相邻波束被叠加。在具体的实施例中，通过在模拟-数字混合结构下将由模拟波束成形单元生成的单元模拟波束映射到数字单元的RF链/路径来执行单波束的叠加。作为可选择的或可组合的实施例，模拟波束成形单元将与用于将要被叠加的模拟单波束的波束系数的总和相对应的值配置为用于每个天线元件的幅值和相位权值，从而单波束能够被叠加。也就是说，可以通过在模拟-数字端口中反映用于生成单波束的幅值和相位权值的总和以及用于使得所有的天线元件具有相同的功率的归一化因子，来执行波束叠加。
参考图2的配置示例，通过在数字端口的每个RF路径上配置与将要被叠加的单元模拟波束的增益相对应的模拟波束权值、将来自数字波束成形单元的相同数据映射到多个RF路径、以及发送映射的数据，来执行波束叠加。
在步骤726，BS执行突发调度以及链路适配操作，突发调度用于确定用于突发传输的资源分配，链路适配操作包括用于确定在通过经由M个相邻波束的叠加形成的叠加的波束发送突发时将要使用的MCS等级的操作。在步骤728，BS通过所形成的叠加的波束向MS发送数据突发，并且根据预定的发送时段中的至少一个，前进到步骤702、步骤704和步骤706之一。
图8是示出根据本公开的实施例的操作波束叠加模式的MS的操作的流程图。虽然图8示出了用于下行链路接收波束叠加的MS的操作，但是应当注意到，用于上行链路接收波束叠加的BS的操作被同样地执行。
参考图8，在步骤802，MS接收根据系统信息的预定的发送时段从BS广播或单播的波束叠加模式信息。波束叠加模式信息对应于指示在单波束模式和波束叠加模式之间的触发条件的至少一个参数，并且包括，例如，波束叠加分配阈值、波束叠加释放阈值、波束叠加分配定时器、波束叠加释放定时器、以及支持叠加的波束的最大数量中的至少一个。在步骤804，MS接收参考信号，参考信号由BS根据参考信号的预定的发送时段针对每个单波束被顺序地发送或者被同时发送。
在步骤806，MS基于参考信号来测量或估计单波束和相邻波束的信道质量。具体地说，MS测量每个单波束的信道质量，并估计至少一个单波束和与所述一个单波束相邻的预定数量的相邻波束的组合的信道质量。波束组合的信道质量对应于相应的叠加的波束的信道质量。
在步骤808，MS基于从BS接收的调度信息确定BS是否确定运行用于MS的波束叠加模式。在另一个实施例中，MS可以接收根据波束叠加模式的预定的确定时段或预定的触发条件从BS发送的波束叠加模式的指示信号，并且通过指示信号确定波束叠加模式是否被确定。当波束叠加模式被确定或者当波束叠加模式已经被应用时，MS前进到步骤810。否则，MS前进到步骤816。
作为可选择的实施例，MS可以省略步骤808，并根据MS的确定来确定是否运行波束叠加模式。也就是说，取代从BS接收波束叠加模式的指示，MS可以确定波束叠加模式的关闭条件或开启条件是否被满足。当关闭条件被满足时，MS前进到步骤812。当开启条件被满足时，MS前进到步骤818。
作为另一个可选择的实施例，MS可以根据来自BS的指示确定是否运行波束叠加模式而不管MS的确定。也就是说，当MS被BS指令以波束叠加模式进行操作时，MS前进到步骤820，并且当MS被BS指令以单波束模式进行操作时，MS前进到步骤814。
作为另一个实施例，当在步骤808指示单波束模式时，MS可以前进到步骤816以确定波束叠加模式的一个条件是否被满足。而且，当在步骤808指示波束叠加模式时，MS可以前进到步骤810以确定波束叠加模式的关闭条件是否被满足。
在步骤810，MS基于在步骤802接收到的波束叠加模式信息中所包括的触发条件，确定波束叠加模式的关闭条件是否被满足。例如，当在波束叠加释放定时器期间一个最佳单波束或者具有等于或大于特定信道质量的信道质量的一个或多个单波束的RSSI/CINR测量的标准偏差在波束叠加释放阈值内时，MS释放波束叠加模式，即，禁用波束叠加模式，并决定以单波束模式的操作。作为另一个示例，MS可以比较用于最佳单一的单波束的信道质量(CINR平均/标准偏差)与用于基于最佳单一的单波束的预定数量的相邻单波束的叠加的波束的信道质量，以便确定使用具有更好信道质量的波束模式。
当波束叠加模式的关闭条件被满足时，MS前进到步骤812以禁用波束叠加模式并以单波束模式进行操作。否则，MS前进到步骤820。
在步骤812，MS向BS发送用于请求关闭波束叠加模式的预定消息，例如，UL MAC消息或UL控制信道消息。作为可选择的实施例，当确定单波束模式时，MS可以从BS接收对单波束模式的CQI请求。用于单波束模式的CQI可以指，例如，多个波束中的每一个的信号质量。
在步骤814，MS向BS报告BS的所有单波束中具有高信道质量的N个波束的波束索引，即，N个最佳波束索引。MS可以额外地将指示最佳波束的信道质量的CQI，即，CINR和/或RSSI，与N个最佳波束索引一起发送给BS。将要报告的波束的数量N可以是预定的或者由从BS广播的控制信息来指示。
在步骤828，当根据BS的突发调度做出调度时，MS接收通过在步骤814中从N个波束中选择的一个单波束从BS发送的数据突发。此后，MS根据预定的发送时段中的至少一个前进到步骤802、步骤804和步骤808之一。
同时，在步骤816，MS基于在步骤802接收到的波束叠加模式信息中的触发条件，确定波束叠加模式的开启条件是否被满足。例如，当在波束叠加分配定时器期间一个最佳单波束或者具有等于或大于特定信道质量的信道质量的多个单波束的RSSI/CINR测量的标准偏差超过波束叠加分配阈值时，MS确定启用波束叠加模式。作为另一个示例，MS可以比较用于最佳单一的单波束的信道质量(CINR平均/标准偏差)与用于基于最佳单一的单波束的预定数量的相邻单波束的叠加的波束的信道质量，以便确定使用具有更好信道质量的波束模式。
当波束叠加模式的开启条件被满足时，MS前进到步骤818以启用波束叠加模式。
在步骤818，MS向BS发送用于请求开启波束叠加模式的UL MAC消息或UL控制信道消息。作为可选择的实施例，当确定波束叠加模式时，MS可以从BS接收对波束叠加模式的CQI请求。用于波束叠加模式的CQI指示，例如，预定数量的波束的信号质量或信号质量的总和(或平均)。
在步骤820，MS估计将要叠加的相邻波束的数量(M)。而且，MS识别将要叠加的相邻波束。关于估计的相邻波束的数量的信息可以被报告给BS。例如，MS可以选择具有大于预定的阈值的信道质量测量的相邻波束，并且阈值可以是预定的或从BS通知的(signaled)。而且，MS可以确定在从BS通知的支持叠加的波束的最大数量内的值M。在步骤824，MS测量和估计用于M个相邻波束的CQI。例如，MS测量BS的所有单波束中具有最佳信道质量的一个波束以及包括与所述一个波束相邻的波束的M个相邻波束中的每一个的信道质量，并且组合所有相邻波束的信道质量测量，以便估计所有M个相邻波束的信道质量。在步骤826，MS向BS报告指示M个相邻波束的信道质量的总体CQI。此外，MS可以向BS报告将要叠加的相邻波束的索引和相邻波束的数量(M)。
在步骤828，当根据BS的突发调度进行调度时，MS接收通过在步骤824中通过M个相邻波束的叠加而生成的叠加的波束从BS发送的数据突发。此后，MS根据预定的发送时段中的至少一个前进到步骤802、步骤804和步骤808之一。
在图7和图8的实施例中，示出了其中BS调度波束叠加模式而MS确定波束叠加模式的启用/禁用的操作。作为另一个实施例，BS可以独立地做出关于波束叠加模式的确定或者MS可以独立地做出关于波束叠加模式的确定。
图9(包括图9A和图9B)示出了根据本公开的实施例的发送/接收波束成形结构的示例。
如图9A中所示，发送器900包括数字波束成形单元910和模拟波束成形单元922，并且数字波束成形单元910和模拟波束成形单元922通过包括IFFT 916、P/S 918和DAC 920的NRF,Tx个RF路径彼此连接。数字波束成形单元910包括MIMO编码器912和基带(BB)预编码器914，而模拟波束成形单元922包括用于每个RF路径的变频器924、移相器926和功率放大器928、组合器930、以及天线阵列932。在另一个实施例中，模拟波束成形单元922可以被定义为具有除了变频器924和天线阵列932以外的其它的组件。
发送器900还包括波束成形控制器934，用于控制数字波束成形单元910和模拟波束成形单元922，获取混合波束成形和波束叠加所需的各条信息，与接收器950交换各条信息，并且确定控制数字波束成形单元910和模拟波束成形单元922所需的各条信息，例如，波束成形系数矩阵。波束成形控制器934通过预定的触发条件和与对方通信站(即，接收器950)的信令，确定波束叠加模式的启用/禁用，根据所述确定控制模拟波束成形单元的波束成形系数，并且控制数字波束成形单元的RF路径映射。
由发送器900形成的波束通过形成波束空间的有效信道Heff的MIMO信道640到达接收器950。
参考图9B，像发送器一样，接收器950包括模拟波束成形单元952和数字波束成形单元968，并且模拟波束成形单元952和数字波束成形单元968通过包括模数转换器(ADC)962、串并变换器(S/P)964、以及FFT 966的NRF,Rx个RF路径彼此连接。模拟波束成形单元952包括天线阵列954、低噪声放大器(LNA)956/移相器958、以及变频器960。在另一个实施例中，模拟波束成形单元952除了天线阵列954和变频器960以外可以被定义为具有其它的组件。数字波束成形单元968包括基带组合器970和MIMO解码器972。
接收器950还包括波束成形控制器974，用于控制数字波束成形单元968和模拟波束成形单元952，获取混合波束成形和波束叠加所需的各条信息，与发送器934交换各条信息，并且确定控制数字波束成形单元968和模拟波束成形单元952所需的各条信息，例如，波束成形系数矩阵。波束成形控制器974通过预定的触发条件和与对方通信站(即，发送器900)的信令来确定波束叠加模式的启用/禁用，根据所述确定控制模拟波束成形单元的波束成形系数，并且控制数字波束成形单元的RF路径映射。
在下行链路中，发送器900对应于BS，而接收器950对应于MS。在上行链路中，发送器900对应于MS，而接收器950对应于BS。
发送器900形成多个单波束，所述多个单波束通过模拟波束成形具有方向性并且在不同的方向上具有特定的波束宽度，并且发送器900根据特定的触发条件和/或来自接收器950的请求，通过叠加多个单波束中的多个相邻波束而生成叠加的波束。接收器950接收和测量通过单波束从发送器900发送的参考信号，并根据特定触发条件和/或测量的结果确定波束叠加模式的启用/禁用。而且，接收器950可以向发送器900报告波束叠加模式的操作所需的信息(波束叠加模式的启用/禁用、信道质量信息等)。
图10和图11示出了根据本公开的实施例的通过叠加两个相邻波束和三个相邻波束而生成的叠加的波束的波束图案。像图5中一样，根据叠加的波束的数量，叠加的波束的波束图案中的每一个被针对波束成形系数归一化，从而所有天线的增益在模拟端口中都变为相同。如图10和图11中所示，与图4中示出的单波束相比，叠加的波束通过更宽的波束宽度使得通信更加稳定。
类似于其中BS叠加发送波束以在下行链路中发送信号的情况，MS可以通过用于下行链路信号的接收混合波束成形来叠加接收波束。在这种情况下，MS考虑到MS的接收波束叠加来确定是否触发BS的发送波束叠加。当MS能够叠加接收波束时，MS能够通过针对BS的一个发送波束来叠加MS的接收波束，来获取接收信号的可靠性，即使MS的移动性或信道变化/波动很大。因此，不需要BS的发送波束叠加。
而且，当BS操作发送波束叠加模式时，MS可以确定将要由BS叠加的波束的索引或波束的数量，即使不仅考虑到由BS进行一个或多个相邻发送波束的叠加发送还考虑到由MS进行一个或多个接收波束的叠加接收。这时，MS的接收波束叠加可以像BS的发送波束叠加一样通过叠加相邻接收波束来实施，或者可以由MS通过在不同的方向上进行一个或多个接收波束的分集接收来实施。
图12(包括图12A和图12B)是示出根据本公开的另一个实施例的操作波束叠加模式的MS的操作的流程图。由于用于下行链路波束叠加的操作将在以下描述，发送波束对应于BS发送波束，而接收波束对应于MS接收波束。
参考图12，在步骤1202，MS接收从BS广播或单播的波束叠加模式。波束叠加模式信息对应于指示在单波束模式和波束叠加模式之间的触发条件的参数集(parameter set)，并且包括，例如，波束叠加分配阈值、波束叠加释放阈值、波束叠加分配定时器、波束叠加释放定时器、以及支持叠加的波束的最大数量中的至少一个。作为另一个实施例，波束叠加模式信息可以包括指示BS发送波束叠加模式的触发条件的整个参数集和指示MS接收波束叠加模式的触发条件的参数集。在步骤1204，MS接收由BS根据每个单波束顺序地发送的或同时地发送的参考信号。
在步骤1206，MS测量或估计发送波束、相邻发送波束、或相邻接收波束的信道质量。具体地说，MS测量每个发送波束和每个接收波束的信道质量，并且还估计至少一个更高的发送波束和与所述一个更高的发送波束相邻的预定数量的发送波束的组合、以及至少一个更高的接收波束和与所述一个更高的接收波束相邻的预定数量的接收波束的组合的信道质量。
在步骤1208，MS基于从BS接收的调度信息确定BS是否确定运行用于MS的BS发送波束叠加模式。当确定使用BS发送波束叠加模式时，MS前进到步骤1210。否则，MS前进到步骤1216。
在步骤1210，MS基于在步骤1202接收到的波束叠加模式信息的触发条件，确定BS发送波束叠加模式的关闭条件是否被满足。在具体的示例中，当在波束叠加释放定时器期间一个最佳单波束或者具有等于或大于特定信道质量的信道质量的一个或多个单波束的RSSI/CINR测量的标准偏差在波束叠加释放阈值内时，MS释放波束叠加模式，即，禁用波束叠加模式并确定以单波束模式进行操作。当波束叠加模式的关闭条件被满足时，MS前进到步骤1212以禁用波束叠加模式并以单波束模式进行操作。否则，MS前进到步骤1222。
在步骤1212，MS向BS发送用于请求关闭BS发送波束叠加模式的消息。在步骤1214，MS向BS报告BS的所有发送波束中具有高信道质量的N个发送波束的波束索引，即，N个最佳发送波束索引。MS可以额外地将指示最佳的发送波束的信道质量的CQI，即，CINR和/或RSSI，与N个最佳发送波束索引一起发送给BS。将要报告的波束的数量N可以是预定的或者由从BS广播的控制信息来指示。
在步骤1232，当根据BS的突发调度进行调度时，MS接收通过在步骤1214中从N个发送波束中选择的一个发送波束从BS发送的数据突发。
在步骤1216，MS基于在步骤1202接收到的波束叠加模式信息的触发条件，确定波束叠加模式的开启条件是否被满足。在具体的示例中，当在波束叠加分配定时器期间RSSI/CINR测量的标准偏差超过波束叠加分配阈值时，MS确定启用波束叠加模式。当波束叠加模式的一个条件被满足时，MS前进到步骤1218。
在步骤1218，当MS确定可以在没有发送波束的叠加的情况下仅仅通过接收波束的叠加就可以获得接收信号的可靠性时，即，当在没有发送波束的叠加的情况下发送波束叠加模式的关闭条件仅仅通过接收波束的叠加就被满足时，MS确定运行接收波束叠加模式而无需发送波束叠加。例如，当MS的移动性(例如，多普勒速度)或信道变化在预定阈值内时，MS可以确定不需要BS的发送波束叠加。当确定BS的发送波束叠加和MS的接收波束叠加并不都被执行时，MS配置(控制)MS的接收波束成形单元以便通过接收波束叠加从BS接收下行链路信号，并前进到步骤1214。
在步骤1218，当发送波束叠加模式的关闭条件在没有发送波束叠加的情况下仅仅通过接收波束叠加不被满足时，MS确定执行BS的发送波束叠加和MS的接收波束叠加两者，并前进到步骤1220。在步骤1220，MS向BS发送用于请求开启波束叠加模式的消息。在步骤1222，MS估计满足预定阈值的相邻波束的数量(M)。具体地说，MS可以确定具有超过预定阈值的信道质量测量的相邻波束的数量。在步骤1224，MS测量和估计用于M个相邻发送波束和N个相邻接收波束的CQI。具体地说，MS测量BS的所有发送波束中具有最高的信道质量的一个发送波束和包括与所述一个发送波束相邻的波束的M个相邻发送波束中的每一个的信道质量，并且组合所有相邻发送波束的信道质量测量，以便估计所有M个相邻发送波束的信道质量。类似地，MS测量MS的所有接收波束中具有最高的信道质量的一个接收波束和包括与所述一个接收波束相邻的波束的N个相邻接收波束中的每一个的信道质量，并且组合所有相邻接收波束的信道质量测量，以便估计所有N个相邻接收波束的信道质量。
在步骤1226，MS搜索和选择满足预定可靠性标准的用于发送波束叠加的发送波束和用于接收波束叠加的接收波束的对。在具体的示例中，MS选择具有最高的信道质量的相邻发送波束和相邻接收波束的一个或多个对。在步骤1228，MS向BS报告所需的相邻发送波束的数量(M)和指示M个相邻波束的信道质量的总体CQI。
在步骤1232，当根据BS的突发调度进行调度时，MS通过经由N个相邻接收波束的叠加生成的叠加的接收波束，接收通过在步骤1224以M个相邻发送波束的叠加生成的叠加的发送波束从BS发送的数据突发。
虽然以上已经描述了在下行链路中BS发送波束和MS接收波束的叠加，这样的操作或过程能够被同样地应用到在上行链路中的BS发送波束和MS接收波束的叠加。
同时，已经在本公开的详细描述中描述了特定的示范性实施例，但是可以进行各种改变和修改，而不脱离本公开的精神和范围。因此，本公开的范围不应被定义为限制在实施例，而应当由所附权利要求以及它们的等效物来定义。

Claims (17)

1.一种在无线通信系统中使用波束成形发送信号的方法，该方法包括：
根据预定的触发条件和第二节点的信道状态，确定是否启用使用通过叠加第一节点的多个单波束而生成的叠加的波束的波束叠加模式；
当确定不启用所述波束叠加模式时，从所述多个单波束中选择一个或多个最佳波束；
通过所选择的最佳波束发送用于第二节点的信号；
当确定启用所述波束叠加模式时，控制第一节点的波束成形单元以形成通过叠加多个单波束而生成的叠加的波束；以及
通过叠加的波束发送用于第二节点的信号。
2.如权利要求1所述的方法，还包括向第二节点发送指示所述触发条件的波束叠加模式信息，其中，所述触发条件包括以下各项中的至少一个：波束叠加分配阈值，其指示用于确定到所述波束叠加模式的转换的、各个单波束的信道质量测量结果的阈值；波束叠加释放阈值，其指示各个单波束的信道质量测量结果的阈值；波束叠加分配定时器，其指示用于波束叠加模式的触发事件的、测量信道质量所要求的最小时间；波束叠加释放定时器，其指示用于波束叠加模式的释放事件的、测量信道质量所要求的最小时间；以及支持叠加的波束的最大数量，其指示能够通过波束叠加同时支持MS的相邻波束的最大数量。
3.如权利要求1所述的方法，其中，确定是否启用所述波束叠加模式包括：
确定第一节点是否确定用于第二节点的所述波束叠加模式；
根据所述触发条件确定从第二节点请求启用还是禁用所述波束叠加模式；以及
根据所述确定的结果中的至少一个，确定是否启用所述波束叠加模式。
4.如权利要求1所述的方法，还包括：
当确定启用所述波束叠加模式时，从第二节点接收关于满足预定的阈值的相邻波束的数量M的信息；
从第二节点接收M个相邻单波束的信道质量信息(CQI)；以及
基于CQI执行用于M个相邻单波束的链路适配和突发调度。
5.如权利要求1所述的方法，还包括：
确定启用第一节点的单元接收波束的波束叠加模式；
估计关于具有大于预定的阈值的信道测量结果的相邻单元接收波束的数量M的信息，并测量或估计M个相邻单元接收波束的信道质量信息(CQI)；以及
基于CQI执行用于M个相邻单元接收波束的链路适配和突发调度。
6.如权利要求1所述的方法，还包括：
确定启用第二节点的单元发送波束的波束叠加模式；
估计关于第二节点的具有大于预定的阈值的信道测量结果的相邻单元发送波束的数量N的信息，并测量或估计N个相邻单元发送波束的CQI；
基于CQI执行用于N个相邻单元发送波束的链路适配和突发调度；以及
向第二节点发送用于N个相邻单元发送波束的链路适配和突发调度的结果。
7.如权利要求1所述的方法，其中，所述叠加的多个单波束包括在第一节点的多个单波束中具有针对第二节点的最高信道质量的一个单波束以及与所述一个单波束相邻的单波束。
8.如权利要求1所述的方法，能够用于形成叠加的波束的单波束的最大数量限于第一节点中所包括的射频(RF)路径的数量。
9.一种用于在无线通信系统中执行权利要求1至8中的一个所述的方法的信号发送装置。
10.一种在无线通信系统中使用波束成形接收信号的方法，该方法包括：
根据预定的触发条件和由第二节点测量的信道状态，确定是否启用使用通过叠加第一节点的多个单波束而生成的叠加的波束的、第一节点的波束叠加模式；
当确定不启用所述波束叠加模式时，测量第一节点的所述多个单波束的信道质量，并基于所述信道质量测量结果选择一个或多个最佳波束；
向第一节点报告指示所选择的最佳波束的信道质量测量结果的信道质量信息(CQI)；
当确定启用所述波束叠加模式时，估计预定数量的相邻单波束的总体信道质量测量结果；并且
向第一节点报告指控相邻单波束的总体信道质量测量结果的第二CQI。
11.如权利要求10所述的方法，还包括从第一节点接收指示所述触发条件的波束叠加模式信息，其中，所述触发条件包括以下各项中的至少一个：波束叠加分配阈值，其指示用于确定到所述波束叠加模式的转换的、各个单波束的信道质量测量结果的阈值；波束叠加释放阈值，其指示各个单波束的信道质量测量结果的阈值；波束叠加分配定时器，其指示用于波束叠加模式的触发事件的、测量信道质量所要求的最小时间；波束叠加释放定时器，其指示用于波束叠加模式的释放事件的测量信道质量所要求的最小时间；以及支持叠加的波束的最大数量，其指示能够通过波束叠加同时支持MS的相邻波束的最大数量。
12.如权利要求10所述的方法，其中，确定是否启用所述波束叠加模式包括：
通过从第一节点接收的调度信息确定第一节点是否调度用于第二节点的所述波束叠加模式；
根据所述触发条件确定第二节点是启用还是禁用所述波束叠加模式；
根据基于所述触发条件的确定的结果，向第一节点请求启用或禁用所述波束叠加模式；以及
根据所述确定的结果中的至少一个，确定是否启用所述波束叠加模式。
13.如权利要求10所述的方法，还包括：
确定启用第二节点的单发送波束的波束叠加模式；
从第一节点接收用于第二节点的具有大于预定的阈值的信道测量结果的相邻单发送波束的链路适配和突发调度的执行的结果；以及
通过由叠加相邻单发送波束而生成的叠加的发送波束向第一节点发送信号。
14.如权利要求10所述的方法，其中，所述叠加的多个单波束包括在第一节点的多个单波束中具有针对第二节点的最高信道质量的一个单波束以及与所述一个单波束相邻的单波束。
15.如权利要求10所述的方法，能够用于形成叠加的波束的单波束的最大数量限于第一节点中所包括的射频(RF)路径的数量。
16.如权利要求10所述的方法，还包括：
当确定启用所述波束叠加模式时，确定是否使用利用通过叠加第二节点的多个单波束而生成的叠加的波束的第二节点的所述波束叠加模式而无需第一节点的所述波束叠加模式；
当确定将第二节点的波束叠加模式以及第一节点的波束叠加模式一起使用时，估计第一节点的相邻单波束和第二节点的相邻单波束的对的总体信道质量测量结果；以及
基于所述总体信道质量测量结果选择将要叠加的第一节点的相邻单波束和将要叠加的第二节点的相邻单波束。
17.一种用于在无线通信系统中执行权利要求10至16中的一个所述的方法的信号接收装置。
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