CN106537806A - 使用波束形成方案的无线通信系统中的通信方法和系统 - Google Patents

使用波束形成方案的无线通信系统中的通信方法和系统 Download PDF

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Abstract

本公开涉及要提供用于支持超出诸如LTE的4G通信系统的更高数据传输速率的5G或pre‑5G通信系统。根据本发明的实施例的发送方法是通过波束形成方案中执行无线通信的无线通信系统的发送装置进行通信的方法。所述方法可以包括以下步骤：向可能进行发送的所有发送波束方向分配标识符，并在每个方向上发送具有分配的波束标识符的参考信号；当接收到允许从接收装置接收的波束方向的标识符信息和错误检测信息时，审查错误检测信息以审查是否存在错误；根据是否存在所审查的错误，向所述接收装置发送响应信号，并且当作为错误检测信息的审查结果不存在错误时，基于所接收的波束信息发送和接收数据。

Description

使用波束形成方案的无线通信系统中的通信方法和系统
技术领域
本发明涉及在基于波束形成的无线通信系统中使用的通信方法和装置，特别是，涉及用于在波束形成系统中在发送器和接收器之间发送波束形成信息的方法和系统。
背景技术
为了满足自4G通信系统的商业化以来对无线数据业务的日益增长的需求，发展焦点在于第5代(5G)或pre-5G通信系统。为此，5G或pre-5G通信系统被称为超4G网络通信系统或后长期演进(LTE)系统。
为了实现高数据速率，正在考虑在毫米波(mm波)频带(例如，60GHz频带)上实现5G通信系统。为了减轻传播损耗并增加传播距离，5G通信系统可能适应各种技术，例如波束形成、大规模MIMO、全尺寸MIMO(FD-MIMO)、阵列天线、模拟波束形成和大规模天线。
此外，为了增强5G通信系统的吞吐量，正在对多种技术进行研究，例如小型小区(cell)、高级小型小区(cell)、云无线接入网络(云RAN)、超密集网络、设备到设备(D2D)通信、无线回程、移动网络、协作通信、协调多点(CoMP)和干扰消除。
此外，正在进行的研究包括使用混合FSK、QAM调制以及作为高级编码调制(ACM)的滑动窗叠加编码(SWSC)、滤波器组多载波(FBMC)、非正交多路访问(NOMA)和稀疏代码多路访问(SCMA)。
随着信息时代的到来，信息处理技术已经在推进(advancing)以处理各个领域中爆炸性增长的信息量。最近，所需的数据处理能力比过去增加地更快。信息的数量和质量的增加促成了无线通信系统中数据业务需求的增长。为了满足这种需求，无线通信系统正在推进以支持更高的数据速率。
刚刚开始商业化的第四代(4G)无线通信系统旨在提高频谱效率以增加数据速率。然而，很难预期将有可能使用频谱效率增强技术来满足无线数据业务的爆炸性增长的需求。
为了克服这个问题，可以考虑使用非常宽的频带。然而，当前的蜂窝移动通信系统在10GHz以下运行，这使得难以确保宽的频率带宽。虽然需要确保在较高频带中的宽频带，但这不会解决所有问题，因为随着频率变高，传播损耗变得更高。
使用高频带在确保宽的频率带宽方面是有利的，但是其具有传播距离缩短的缺点，这导致覆盖范围的减小。因此，需要解决由缩短的传播距离引起的覆盖减少的问题。
波束形成技术是一种用于减轻由于使用高频带而造成的增加的传播损耗并防止覆盖区域减小的方法。波束形成技术可以分为两种类型：由发送器执行的发送波束形成技术和由接收器执行的接收波束形成技术。
对于这种发送和接收波束形成技术，在阵列中设置了多个天线，包括在天线阵列中的天线被称为阵列元件。可以将天线设置成各种类型的阵列，例如线性阵列和平面阵列。
发送波束形成是通过使用多个天线将信号聚焦在特定方向上来增加方向性的技术。使用发送波束形成技术，可以增加信号方向性，从而增加传播距离。此外，因为在除聚焦方向之外的方向上几乎没有信号的辐射，所以可以减少对于接收器的视野(view)的信号干扰。
接收波束形成是使用接收天线阵列将接收信号形成为波束的技术。接收波束形成技术能够通过在特定方向上聚焦信号的接收来增加信号接收灵敏度。也可以排除在相应方向之外的方向上到达的信号。因此，接收器能够增加方向性增益并消除从其它方向接收的信号的干扰。
发明内容
【技术问题】
在使用上述波束形成技术的情况下，发送器和接收器必须共享波束形成信息以传送流量(communicating traffic)。如果发送器的发送波束形成方向和接收器的接收波束形成方向彼此不同，则发送器和接收器不能执行数据通信(data communication)，或者可以确定信道条件非常差。因此，有在执行发送波束形成和/或接收波束形成的设备之间共享波束形成信息的需要，以使得它们能够有效地传送流量。
本发明提供了一种用于在发送器和接收器之间共享波束形成信息的方法和装置。
此外，本发明提供了一种用于最小化发送器和接收器之间的波束形成误差的方法和装置。
【解决问题】
根据本发明的一个方面，在支持基于波束形成的无线电通信的无线通信系统中的发送器的通信方法包括：发送波束标识符和参考信号，所述波束标识符指定可用于发送波束形成的所有方向；当从接收器接收到波束标识符和错误检测信息时，通过检查错误检测信息确定是否检测到错误；根据确定结果向接收器发送确认信号；并且当检查错误检测信息的结果是没有检测到错误时，基于所接收的波束信息来传送数据。
根据本发明的另一方面，在支持基于波束形成的无线电通信的无线通信系统中的接收器的通信方法包括：在所有可用的接收波束方向上检查接收到的参考信号的质量，在接收波束方向之间选择具有最佳通信质量的波束方向，向发送器发送反馈信号，所述反馈信号包括所选波束方向的发送波束标识符和用于错误检测的信息，并基于从发送器接收到的确认信号来确定用于通信的波束方向。
【发明效果】
本发明的波束形成装置和方法在允许设备执行发送波束形成和/或接收波束形成来有效地传送流量并通过共享波束形成信息来最小化波束形成误差的方面是有利的。
附图说明
图1是示出了应用了本发明的无线通信系统中的波束形成概念的概念图。
图2是示出了根据本发明实施例的在发送器和接收器之间共享波束形成信息的过程的信号流程图；
图3是示出了根据本发明实施例的发送器和接收器之间的确认信号传输过程的信号流程图；
图4是示出了根据本发明另一实施例的发送器和接收器之间的确认信号传输过程的信号流程图；
图5是示出了根据本发明另一实施例的发送器和接收器之间的确认信号传输过程的信号流程图；
图6是示出了根据本发明实施例的发送器的结构的框图；以及
图7是示出了根据本发明实施例的接收器的配置的框图。
具体实施方式
参考附图详细描述了本发明的示例性实施例。在整个附图中使用相同的附图标记来指代相同或相似的部件。提供附图以帮助理解本发明，但是它们不旨在在形状和设置上限制本发明。可以省略在本文中并入的公知功能和结构的详细描述，以避免模糊本发明的主题。在下文中，仅描述了理解根据本发明的各种实施例的操作所需的部分，并且不对其它部分进行描述以避免模糊本发明的主题。
图1是示出了应用了本发明的无线通信系统中的波束形成的概念的概念图。
参考图1，发送器100和接收器110可以通过预定的无线电信道(radio channel)传送数据和/或信号。尽管为了便于解释指定了发送器100和接收器110，但是它们都可以发送和接收信号。例如，尽管发送器100被描述为用于向接收器110发送数据或信号的发送方，但是它也可以作为用于接收由接收器110发送的数据和信号的接收方来操作。这意味着接收器110也可以以相同的方式运行。例如，尽管接收器110被描绘为用于接收由发送器100发送的数据和信号的接收方，但是其它也可以作为用于向发送器100发送数据和信号的发送方来操作。
根据本发明的实施例，发送器100和接收器110是具有用于波束形成的多个天线的电子设备。例如，发送器100包括第一发送天线(TX_ANT_1)、第二发送天线(TX_ANT_2)、...、以及第N发送天线(TX_ANT_N)。此外，接收器包括第一接收天线(RX_ANT_1)、第二接收天线(RX_ANT_2)、...、以及第N接收天线(RX_ANT_N)。在发送器和接收器通过无线电信道进行通信的情况下，发送器和接收器可以具有相同数量的天线，并且如果天线的数量不匹配，例如，如果发送器100的天线数量是Nt而接收器110的天线数量是Nr，则发送器100可以同时发送的流(streams)的最大数量被限制为Nt和Nr中的最小一个。在下文中，为了方便解释，在发送器100和接收器110具有相同数量的天线的假设下进行描述。
参考图1，发送器100在多个方向11、12、...1M上发送波束。此外，接收器110可以在多个方向21、22、...2M上接收波束。图1例示了可用于发送器100的波束方向的数量与可用于接收器110的波束方向的数量相同的情况。
在图1的实施例中，描绘了一个发送器和一个接收器以描述一个发送器和一个接收器之间的通信的情况。然而，很明显的是，本发明可以应用于基站和移动站之间的使用多路访问方案的1：N通信的情况。
图2是示出了根据本发明实施例的在发送器和接收器之间共享波束形成信息的过程的信号流程图。
发送器100在步骤200生成并发送参考信号。由发送器100生成的参考信号可以是发送器100和接收器110两者都已知的信号。根据本发明的实施例，在步骤200上，发送器100可以在所有可能方向上发送参考信号，例如，图1中的M个方向。此时，发送器100可以和波束形成的参考信号一起发送波束形成方向识别信息(或标识符)。在发送器100能够在M个方向上形成波束的情况下，波束形成方向识别信息必须能够指示M个方向。发送器100还可以在各个方向上发送包括参考信号和波束方向识别信息的波束形成的信号。
如果以这种方式发送包括识别信息的参考信号，则接收器110在步骤202可以测量由发送器110发送的波束并选择最佳波束。如上所例示的，如果发送器100在M个方向上执行波束形成，则接收器可以执行接收波束形成以接收具有最佳信号质量的波束，这通过在预定接收波束方向上波束形成预定发送波束来实现。此时，接收器110可以在多个方向上执行接收波束形成，以在多个方向上接收由发送器波束形成的信号。因此，接收器110可以确定作为接收-波束形成接收的发送波束的质量。接收器可以使用信号与干扰加噪声比(SINR)或接收信号强度指示(RSSI)中的一个或两者来选择最佳波束。
如果最佳波束是与发送和接收波束相关联而被选择，则在步骤204，接收器110可以向发送器100发送包括发送波束识别信息或发送波束识别信息和接收波束信息的反馈。此时，接收器110可以发送发送波束识别信息，所述发送波束识别信息具有例如CRC码的用于检测发送波束识别信息的错误的代码波束识别信息。在以消息的形式发送波束识别信息的情况下，可以使用CRC码。也可以以序列而非消息的形式对发送波束识别信息进行反馈。在以序列而非消息的形式对发送波束标识信息进行反馈的情况下，可以使用基于阈值的方案执行错误检测。
在步骤204，发送器100可以从接收器110接收包括发送波束识别信息的反馈信号，在步骤206，发送器100检查包括在发送波束识别信息中的CRC码。如果检测到CRC错误，发送器100可以生成否定确认(NACK)信号并将其发送到接收器110。否则，如果没有检测到CRC错误，则发送器100可以生成确认(ACK)信号并将其发送到接收器110。
尽管发送器100可以根据CRC结果发送NACK或ACK信号，但是发送器100可以被配置为执行用于仅发送NACK信号的操作。例如，发送器100可以被配置为即使当在从接收器110接收到的发送波束识别信息中没有检测到CRC码错误时，也不发送ACK信号。也就是说，当在从接收器110接收到的发送波束识别信息中检测到CRC码错误时，发送器可以被配置为仅发送NACK信号。以这种方式，本发明可以应用于使用NACK和ACK两者的系统或者仅使用NACK的系统。在实施例中，还可以仅使用ACK信号而不是NACK信号。
为了方便解释，图2的实施例是针对使用NACK和ACK两者的情况。
如果在步骤206检测到CRC码错误，则发送器100在步骤208向接收器110发送NACK信号。一旦接收到NACK信号，接收器在步骤210重新生成最佳波束选择信息，并在步骤212再次反馈发送波束识别信息。这里，接收器110可以被配置为省略步骤210。这是其中在步骤202生成的关于所形成的波束的信息被存储在预定时间缓冲区中的情况。在这种情况下，接收器110可以省略步骤210并立即重传存储在缓冲区中的信号。预定时间可以比用于接收由发送器100发送的NACK的时间更长。
如果接收器110在步骤212重传波束识别信息，则接收器100可以在步骤214接收信息并检查包括在发送波束识别信息中的CRC码。如果在步骤214没有在发送波束识别信息中检测到错误，则发送器100可以在步骤216向接收器110发送ACK信号。
以上描述是在发送器100以预定间隔发送参考信号的假设下做出的。因此，接收器110必须在预定间隔测量由发送器100在各个方向波束形成和发送的参考信号，并执行与其对应的反馈。也就是说，发送器100可以在预定时间间隔，以与步骤200操作相同的方式执行步骤220的参考信号发送操作。在使用参考信号选择发送波束形成和接收波束形成的方案之后，发送器100和接收器110可以基于在其间商定的波束形成信息来传送数据流量(datatraffic)。
根据本发明的实施例，可以省略步骤210至步骤216。例如，在从发送器100发送到接收器110的参考信号的发送间隔非常短的情况下，可以在没有步骤210至步骤216的情况下配置该过程。该配置可以应用于使用NACK和ACK信号两者的情况以及仅使用步骤208的NACK的情况。
根据本发明的实施例，执行步骤210至步骤122的次数可以被限制为2或3。即使当在接收器110重传该信号两次或三次时，如果在发送器处检测到CRC码错误，则这可能导致系统资源的不必要浪费。由于其他原因，当下一个参考信号发送时间接近时，发送器100的重传次数可能受到限制。
根据本发明的实施例，如果在预定时间段之前通过在第N个发送/接收波束选择处理过程中选择的发送波束成功地接收到PDCCH并且将其发送到发送器100，则接收器(终端)110假设在第N次发送/接收波束选择处理过程中发送到发送器(基站)100的波束信息由发送器100成功接收。然而，这种情况可以应用于其中发送波束信息在最近的先前(previous)时间在发送器100和接收器110之间已经成功地更新并且在第N个发送/接收波束选择处理过程中发送的发送波束信息彼此不同的情况。
在发送器100和接收器110仅共享发送波束形成标识信息或发送波束形成标识信息和接收波束形成标识符两者的情况下，接收器110能够更有效地接收数据。因此，这使得提高无线通信系统的效率和可靠性成为可能。
上述提出的方法可以应用到支持波束形成技术的各种无线通信系统，例如移动通信系统和WiFi系统。上述方法可以在以下假设下举例说明：接收器110是无线通信系统的终端，发送器100是无线通信系统的基站。
然后，终端100使用基站和终端之间预定的发送波束来发送上行链路控制信道(例如，PUCCH)。例如，接收器(终端)110使用由发送器(基站)100在最近之前时间成功指示的最佳上行链路发送波束来发送上行链路控制信道，并且发送器(基站)100使用与发送波束对应的最佳接收波束接收上行链路控制信道。
在其中发送器(基站)100没有在资源分配中明确地发送发送波束信息的情况下，有可能发送器(基站)100和接收器(终端)110可以假设在它们之间预定了发送波束。为了没有任何错误地完成操作场景(scenario)，终端测量的最佳下行链路波束信息或基站测量的最佳上行链路波束信息应当毫无差错地递送到基站或终端，使得基站和终端共享相同的波束信息。
虽然以上描述是针对涉及控制信道的操作情形，但是本发明可以应用到涉及通过匹配基站和终端的波束信息用于可靠通信的数据信道的操作。
为了最小化基站和终端之间的任何波束信息失配，可以在使用上述消息的情况下通过检查CRC码或者在使用序列的情况下基于阈值来执行重传过程。由于上行链路发送波束的反馈过程与下行链路波束信息的相同，所以描述是针对下行链路传输波束的反馈过程。如果在上行链路和下行链路信道之间有互易性(reciprocity)，则省略用于下行链路和上行链路传输波束的反馈过程中的一个。
接收器(终端)110可以基于由发送器(基站)100发送的参考信号来选择预定数量的下行链路波束，并且可以在上行链路中向基站发送关于所选波束的反馈信息。这里，下行链路波束的数量可以是一个或多个，并且可以由基站通知或固定到某个值。基于信号强度或信号与干扰和噪声比(SINR)进行下行链路波束选择，并且所选择的下行链路波束可以是基于上述标准所选择的最佳波束。如上所述，所选择的下行链路波束可以是用于标识下行链路波束的标识符或索引。
如上所述，由于CRC码被附加到由接收器(终端)110反馈的波束信息，所以发送器(基站)100通过CRC校验检查由终端发送的波束信息是否没有任何错误地被接收。在实施例中，由接收器(终端)110发送的波束信息不具有CRC码，并且发送器(基站)100可以使用实施算法来确定由接收器(终端)110反馈的波束信息的错误概率。典型地，CRC的使用有助于更高的错误检测可靠性。
在对由接收器(终端)110反馈的波束形成信息执行错误检测之后，基站可以使用如下两种方法向终端发送关于是否已经检测到错误的信息。第一方法使用ACK/NACK信号来执行。如果接收到的由接收器(终端)110反馈的波束信息没有任何错误，则发送器(基站)100可以向接收器(终端)110发送ACK信号。否则，如果接收到的接收器(终端)110反馈的波束信息有错误，则发送器(基站)100可以发送NACK信号。第二种方法是仅基于NACK信号的方法，其中，仅当接收到的接收器(终端)110反馈的波束信息有错误时，发送器(基站)100才请求接收器(终端)100重传。难以将第二种方法应用到上行链路传输波束反馈过程。
在第一种方法中，终端在接收到NACK信号时通过预定义的重传过程重传波束信息。可以对重传过程进行不同地配置，以使得根据重传的时间是否是固定在同步/异步HARQ模式中以及根据资源位置和大小是否是可变的在自适应/非自适应HARQ模式中执行。在第二种方法中，终端考虑到来自基站的请求的内容在接收到重传请求时重传波束形成。
在第一种方法中考虑ACK信号接收时间以及在第二方法中考虑接收重传请求所预定的时间，基站和终端同时更新波束信息。
之后，基站继续发送参考信号，并且终端执行用于收集波束信息的测量。终端响应于来自基站的请求或以事件触发方式周期性地或非周期性地发送波束信息。
接下来，发送器100可以使用波束形成方法来向接收器110发送ACK和/或NACK信号。在这种情况下，从无线电通信系统的总吞吐量的角度，由在发送器100和接收器110之间发送/接收的确认信号引起的干扰可以急剧降低。如果使用波束形成方法发送确认信号，则这可能增加ACK/NACK信号的接收失败的可能性。这是因为ACK/NACK信号的发送和接收波束的未对准使得难以正常地接收ACK/NACK信号。在下文中，描述了根据本发明实施例的用于减少波束形成的ACK/NACK信号的发送错误的方法。
图3是示出了根据本发明实施例的发送器和接收器之间的确认信号发送过程的信号流程图。
参考图3，发送器100在步骤300生成并发送参考信号。由发送器100生成的参考信号可以是如上所述的发送器100和接收器110两者已知的信号。根据本发明的实施例，发送器100可以在步骤300在所有可能的方向(例如，图1中的M个方向)上发送参考信号。此时，发送器100可以发送包括各自识别信息的发送波束。如果发送器100能够在M个方向上形成波束，则其可以向波束1至M分配各自的标识信息。
如果发送了包括发送波束特定的标识信息的参考信号，则接收器110可以在步骤302测量由发送器100发送的波束并且选择最佳波束。如上所例示的，如果发送器100在M个方向上执行波束形成，则接收器可以执行接收波束形成以接收通过在预定接收波束方向上形成预定发送波束来实现的具有最佳信号质量的波束。此时，接收器110可以在多个方向上执行接收波束形成，以在多个方向上接收由发送器波束形成的信号。因此，接收器110可以确定作为接收-波束形成所接收到的发送波束的质量。接收器110可以使用信号与干扰加噪声比(SINR)或接收信号强度指示符(RSSI)中的一个或两者来选择最佳波束。
如果以这种方式选择最佳波束，则接收器110可以在步骤304向发送器100发送包括发送波束识别信息的反馈。此时，接收器110可以发送发送波束识别信息，所述发送波束识别信息具有例如CRC码的用于检测发送波束识别信息中的错误的代码波束识别信息。如上所述，还可以以序列而非消息的形式对发送波束识别信息做出反馈。在以序列而不是消息的形式对发送波束识别信息做出反馈的情况下，可以利用基于阈值的方案来执行错误检测。在下面的描述中，为便于解释，假定以消息的格式发送发送波束识别信息。
因此，发送器100可以在步骤304接收包括由接收器110发送的发送波束识别信息的反馈信息，并在步骤306检查包括在发送波束识别信息中的CRC码。如果在CRC测试中检测到CRC错误，则发送器100可以生成NACK信号并将其发送到接收器110。如果在CRC测试中没有检测到CRC错误，则发送器可以生成ACK信号并将其发送到接收器110。
根据本发明的实施例，如果在预定时间段之前通过在第N个发送/接收波束选择处理过程中选择的发送波束成功地接收到PDCCH并将其发送到发送器100，则接收器(终端)110假设在第N次发送/接收波束选择处理过程中发送到发送器(基站)100的波束信息被发送器100成功接收。然而，这种情况可以应用到其中在最近之前的时间(timing)在发送器100和接收器110之间成功地更新了的发送波束信息和在第N个发送/接收波束选择处理过程中发送的发送波束信息彼此不同的情况。
在本发明中，接收器110可以发送对应于使用在最近之前的时间在发送器100和接收器110之间成功更新的发送波束的第N个参考信号的ACK/NACK。
例如，如果在第N个参考信号发送时间之前的时间之中在发送器100和接收器110之间的最近之前成功更新的参考信号发送时间是以在发送对应于第N个发送的参考信号的ACK/NACK信号时以第N-1个参考信号成功更新的，则可以在第N-1个更新波束方向上发送ACK/NACK信号。在另一示例中，如果在第N个参考信号发送时间之前的时间之中在发送器100和接收器110之间的最近之前成功更新的参考信号发送时间是以第(N-2)个参考信号成功更新的，则ACK/ANCK信号可以在第N-2个更新方向上发送ACK/NACK信号。通过使用发送器100和接收器110已知的成功更新的波束，可以降低确认信号发送/接收错误的概率。
如果在最近之前的时间在发送器100和接收器110之间成功更新的波束的数量等于或大于2，则发送器100可以向接收器110通知将要用于发送ACK/NACK的波束。
即使当在步骤304反馈发送波束识别信息时，也可以同样地使用上述方法。
该方法可以随后连续地执行。例如，步骤310至步骤318对应上述步骤300至步骤308。另外，应当注意，在配置发送方向后，在图3中省略了在发送器和接收器之间配置的波束形成方向上发送或接收数据流量的操作。
图4是示出了根据本发明另一实施例的在发送器和接收器之间的确认信号传输过程的信号流程图。
在图4的信号流程图中，此处省略了与上述操作相同或类似的操作的描述，例如，在发送NACK之后的重传操作或在所配置的波束形成方向上的数据发送和接收。
参考图4，发送器100在步骤400生成并发送参考信号。由发送器100生成的参考信号可以是如上所述的发送器100和接收器110两者已知的信号。根据本发明的实施例，发送器100可以在步骤400在所有可能的方向，例如，图3中的M个方向，发送参考信号。此时，发送器100可以发送包括各自的识别信息的发送波束。如果发送器100能够在M个方向上形成波束，则其可以向波束1至波束M分配各自的识别信息。
如果发送了包括发送波束特定的标识信息的参考信号，则接收器110可以在步骤402测量由发送器100发送的波束并选择最佳波束。如上所例示的，如果发送器100在M个方向上执行波束形成，则接收器可以执行接收波束形成以接收通过在预定接收波束方向上形成预定发送波束来实现的具有最佳信号质量的波束。此时，接收器110可以在多个方向上执行接收波束形成以在多个方向上接收由发送器形成的信号波束。因此，接收器110可以确定作为接收-波束形成所接收的发送波束的质量。接收器110可以使用信号与干扰加噪声比(SINR)或接收信号强度指示符(RSSI)中的一个或两者来选择最佳波束。
如果以这种方式来选择最佳波束，则接收器110可以在步骤404向发送器100发送包括发送波束识别信息的反馈。此时，接收器110可以发送具有例如CRC码的用于检测发送波束识别信息错误的代码的波束识别信息。
在本发明中，在接收到对其反馈关于所选择的波束的信息的第N个参考信号之前，可以使用最近之前的接收时间在发送器100和接收器110之间成功更新的发送波束来发送确认信号。
作为结果，发送器100可以在步骤404获取包括在由接收器110发送的发送波束识别信息中的反馈信息，并在步骤406检查包括在发送波束识别信息中的CRC码。接下来，发送器100在步骤408确定作为检查CRC码的结果是否检测到任何的错误。这可能是在从接收器110接收的数据中没有检测到错误的情况。如果没有错误，则发送器100可以由接收器110基于对第N个参考信号执行的测量报告的波束方向来发送ACK信号。由于这意味着信号被正常接收，所以可能更有效的发送ACK信号，而无需在第N个参考信号的发送之前的最近之前的时间成功更新的方向，即根据信道条件的变化而变化的方向进行波束形成。
否则，在步骤408，如果作为检查CRC代码的结果没有检测到错误，则在步骤412发送器100可以在发送第N个参考信号之前的最近之前的时间成功更新的方向上发送波束形成的NACK信号。因此，步骤410和步骤412可以是可选地执行的操作。也就是说，如果执行步骤410，则省略步骤412；如果执行步骤412，则省略步骤410。
为了在如图4所述的过程中支持具有一个接收链的接收器(终端)110，可以使用以下方法。发送器(基站)100在由接收器110反馈的波束信息中检测到错误的情况下向终端发送NACK信号或者在没有检测到错误的情况下向终端发送ACK信号。此时，可以基于在第N个反馈步骤中无错误地接收的波束信息来发送ACK信号，并且可以使用在第N个参考信号发送时间之前的最近之前的时间在发送器100和接收器110之间最近更新成功的发送波束来发送NACK信号。由于接收器100具有一个接收链，所以其使用与在第N个反馈时间发送的发送波束相对应的最佳接收波束来接收ACK/NACK。
为了支持具有一个接收链的接收器110，可以使用如下的另一种方法。发送器(基站)100在由接收器110反馈的波束信息中检测到错误的情况下向终端发送NACK信号或者在没有检测到错误的情况下向终端发送ACK信号。此时，可以基于在第N个反馈步骤中无错误地接收的波束信息来发送ACK信号，并且可以基于在第N个反馈步骤之前的最近之前的时间成功更新的波束信息来发送NACK信号。
由于接收器110具有一个接收链，所以发送器在第p个持续时间发送ACK信号，在第q个持续时间发送NACK信号。也就是说，当在第p个持续时间中发送ACK时，在第q个持续时间中不发送信号。此外，当在第q个持续时间中发送NACK时，在第p个持续时间中不发送信号。由于信号发送资源位置指示关于ACK和NACK的信息，所以可以不考虑持续时间(信号发送资源位置)而发送相同的信号。还可以配置使得在第p个和第q个持续时间中发送ACK，并且在第p个和第q个持续时间中也发送NACK。
设计上述方法以支持具有一个接收链的终端，但是不限于终端具有一个接收链的情况。
在发送器100是基站并且接收器110是终端的假设下，进一步描述补充操作。
在图3和图4的实施例中，在由基站发送的ACK信号被误解释为NACK信号的情况下，如果在预定时间之前或在预定时间没有从基站接收到波束信息重传命令，则UE可以确定在NACK信号中存在错误，并将NACK信号校正为ACK信号。
在基站向终端发送波束信息的情况下，如果由终端发送的ACK信号被错误地接收而将其误解为NACK，则基站向终端重传波束信息。
如果由基站发送的NACK信号被错误地接收而被解释为ACK信号，则基站向终端请求波束信息的重传。由于根据基站在最近之前的时间成功接收的发送波束信息来发送重传请求，因此UE优选地使用与发送波束相对应的最佳接收波束来接收它。因此，当检测到ACK时，UE可以在预定时间段之后，而不是立即地，更新波束信息。该时间段应被设置为长于对终端进行重传请求所需的持续时间。
相反，如果由终端发送的NACK信号被错误地接收而被解释为ACK，并且如果基站在预定时间内不重传波束信息，则终端可以确定基站已经错误地接收到NACK信号，因此使用波束信息重传请求消息/信道向基站请求重传波束信息。
图5是示出了根据本发明另一实施例的在发送器和接收器之间的确认信号发送过程的信号流程图。
参考图5，发送器100在步骤500生成并发送参考信号。由发送器100生成的参考信号可以是如上所述的发送器100和接收器110两者已知的信号。根据本发明的实施例，发送器100可以在步骤500在所有可能的方向(例如，图5中的M个方向)上发送参考信号。此时，发送器100可以发送包括各自识别信息的发送波束。如果发送器100能够在M个方向上形成波束，则其可以向波束1至波束M分配各自的识别信息。
如果发送了包括发送波束特定标识信息的参考信号，则接收器110可以在步骤502测量由发送器100发送的波束并选择最佳波束。如上所示，如果发送器100在M个方向上执行波束形成，则接收器可以执行接收波束形成以接收通过在预定接收波束方向上形成预定发送波束来实现的具有最佳信号质量的波束。此时，接收器110可以在多个方向上执行接收波束形成，以在多个方向上接收由发送器波束形成的信号。因此，接收器110可以确定作为接收波束形成所接收的发送波束的质量。接收器110可以使用信号与干扰加噪声比(SINR)或接收信号强度指示符(RSSI)中的一个或两者来选择最佳波束。
如果接收到了包括发送波束特定标识信息的参考信号，则接收器可以测量发送波束的质量并选择可以使用的L个波束。接下来，接收器110生成关于可用于使用的L个波束的信息，例如包括所选波束的波束标识符和/或质量的信息，并且在步骤504将所生成的信息作为反馈信息发送到发送器100。此时，接收器110可以发送具有例如CRC码的用于检测发送波束识别信息中的错误的代码的发送波束识别信息。
发送器100可以在步骤504接收由接收器110发送的反馈信号，并在步骤506检查包括在发送波束识别信息中的CRC码。此时，如上所述，反馈信息可以包括所选择的波束特定的标识符和/或所选择的波束特定的质量。
如果作为检查CRC码的结果，没有检测到错误，则发送器100确定要在步骤506使用的波束的数量。此时，可以基于可用于由接收器110发送的数据通信的L个波束的信息来确定要使用的波束的数量。
这里，步骤508可以被细分为三个步骤508a、508b和508c。
首先，如果在步骤506作为检查CRC码的结果，检测到错误，则可以请求重传。在这种情况下，发送器100可以在步骤508a使用资源分配控制信道(PDCCH)来请求波束信息重传。也就是说，仅当检测到错误时，而不是当没有检测到错误时，才通过PDCCH发送重传请求。此时，发送器100可以在步骤508a基于在最近之前时间在发送器100和接收器110之间成功更新的发送波束要求使用PDCCH用于重传。
由于接收器110知道发送器100使用在最近之前时间在发送器100和接收器110之间成功更新的发送波束通过PDCCH来发送重发请求，所以其可以监控PDCCH使用与发送波束相对应的接收波束来接收重发请求。
因此，如果在预定的持续时间或在预定的时间没有成功接收到PDCCH，则接收器110可以假设与用于第N个接收的参考信号所选择的发送波束相对应的反馈信号已经被发送器100成功接收。作为另一种方法，接收器110可以监控与在先前时间之中最近之前的时间在发送器100和接收器110之间成功更新的发送波束相对应的接收波束，以及在第N个发送/接收波束选择处理过程中的发送波束以接收重传请求。
第二，描述了其中在步骤506作为检查CRC码的结果没有检测到错误的情况。如果在步骤506作为检查CRC码的结果没有检测到错误，则这是其中发送器100在步骤504通过可用于使用的最佳波束从接收器100接收L个发送波束的标识信息的情况。此时，发送器100可以使用由接收器110选择的L个发送波束的全部或部分。因此，发送器100可以向接收器110发送关于S个波束的信息，其是在数量上等于或小于在由接收器110在步骤508b通过PDCCH反馈的L个发送波束标识符中的要由发送器100使用的L个发送波束标识符。此时，S可以是1或大于1的整数。
在这种情况下，通过PDCCH发送的数据可以包括用于检测所发送的信息中的错误的CRC码。接收器110可以在步骤510在PDCCH上执行解调和解码，并通过CRC测试来确定在接收到的数据中是否检测到错误。如果接收器110在步骤510执行错误检测，则这是其中以在第N个发送/接收波束选择处理过程中选择的波束接收到PDCCH的情况。因此，如果对接收到的PDCCH，作为CRC测试结果没有检测到错误，则接收器110可以假设已经成功地接收到对在第N个参考信号中选择的发送波束的反馈。
第三，描述了其中在步骤506作为检查CRC码的结果没有检测到错误的另一种情况。如果在步骤506作为CRC测试的结果没有检测到错误，则这是其中接收器110已经在预定的时间点之前将在第N个发送/接收波束选择处理过程中选择的最佳波束通知给发送器100的情况。在这种情况下，发送器10获取在步骤506接收到的关于最佳波束的信息，并且如果作为CRC测试的结果检测到任何错误，则在步骤508c发送PDCCH信令通知(signaling)正常资源分配。这是其中接收器110通过由发送器100发送的发送波束成功接收PDCCH的情况。如果以这种方式接收到信令通知正常资源分配的PDCCH，则接收器(终端)110假设发送器100已经成功接收了在第N次发送/接收波束选择处理过程中发送到发送器(基站)100的波束信息。然而，这种情况可以施加到其中在最近之前的时间在发送器100和接收器110之间的发送波束信息已经成功更新以及在第N个发送/接收波束选择处理过程中发送的发送波束信息彼此不同的情况。
之后，参考信号在步骤500发送之后在步骤520再次发送，并可以在步骤512之后在配置的波束方向上执行分组数据的发送和接收。
图6是示出了根据本发明实施例的发送器的配置的框图。
参考图6，发送器100可以包括波束形成单元601、错误检测单元603、存储器605和控制单元611。多个天线TX_ANT_1、TX_ANT_2...TX_ANT_N可以被连接到波束形成单元601。
波束形成单元601可以将波束形成因子乘以参考信号，并将相乘结果输出到相应的天线TX_ANT_1、TX_ANT_2...TX_ANT_N。因此，利用天线TX_ANT_1、TX_ANT_2...TX_ANT_N在各个方向上执行波束形成。波束形成单元601可以包括无线电处理单元，将基带信号上变频(up-converting)为无线电信号并将由TX_ANT_1、TX_ANT_2...TX_ANT_N波束形成的接收信号下变频(down-converting)为基带信号。波束形成单元601可以形成一个或多个波束，以在控制单元611的控制下接收由一个或多个发送波束传送的数据。波束形成单元601可以在控制单元611的控制下在特定方向上形成接收波束以在特定方向接收所形成的发送波束。
波束形成单元601将通过波束形成接收的信号输入到错误检测单元603。错误检测单元603可以在控制单元611的控制下检查通过发送/接收波束形成接收的数据中是否检测到任何错误。数据错误检查可以是如上所述的CRC校验。错误检测单元603可以向控制单元611提供错误检查结果信息和/或通过发送/接收波束接收的信息。例如，当没有检测到错误时，错误检测单元603可以向控制单元611发送指示无错误的信息或无错误指示符以及通过发送/接收波束形成接收的信息，例如特定发送波束的标识信息。如果在接收的信息中检测到错误，则错误检测单元603可以向控制单元611发送错误检测通知信息或指示符。
控制单元611可以控制波束形成单元601来执行发送波束形成和接收形成。波束形成可以根据上面参考图1和图5所描述的方法来执行。如果在发送第N个参考信号之后从接收器110没有任何错误地接收到发送波束识别信息，则控制单元可以控制发送器将接收到的标识信息存储在存储器605中。
存储器605可以包括用于在控制单元611的控制下存储用于控制发送器100的整体操作所需的信息、在控制期间生成的数据、发送波束识别信息和发送波束标识符历史信息的区域。例如，存储器单元605可以存储关于在最近之前的时间在发送器100和接收器110之间成功更新的发送波束信息的信息。
控制单元611可以根据参考图2至图5所描述的方法基于存储在存储器605中的信息来配置最佳波束。
图7是示出了根据本发明实施例的接收器的配置的框图。
参考图7，接收器110可以包括波束形成单元701、波束质量测量单元703、存储器705和控制单元711。多个接收天线RX_ANT_1、RX_ANT_2...RX_ANT_N可以被连接到波束形成单元701。
波束形成单元701可以将波束形成因子乘以接收天线RX_ANT_1、RX_ANT_2...RX_ANT_N以用于在特定方向上对接收信号进行波束形成。因此，接收天线RX_ANT_1、RX_ANT_2...RX_ANT_N可以在各个方向上形成发送和接收波束。波束形成单元可以包括无线电处理单元，用于将基带信号上变频为无线电信号，并对由接收天线RX_ANT_1、RX_ANT_2...RX_ANT_N波束形成的接收信号进行下变频。波束形成单元701可以在控制单元711的控制下通过接收波束形成在一个或多个方向上接收由一个或多个发送波束传送的数据。此时，波束形成单元701可以在控制单元711的控制下在特定方向上执行接收波束形成以接收在特定方向上形成的发送波束。
波束形成单元701将通过波束形成接收到的信号输入到波束质量测量单元703。波束质量测量单元703在控制单元711的控制下测量每个发送波束的质量。例如，如果发送器100在两个方向上执行波束形成并且接收器110在两个方向上执行波束形成时，则情况的数量是4。波束质量测量单元703可以检查在各个情况中接收到的信号中的接收质量大于预定阈值的发送和接收波束对。波束质量测量单元703向控制单元711提供关于接收质量高于阈值的发送和接收波束对的信息。
控制单元711可以根据上面参考图2至图5所描述的方法将最佳发送波束信息处理成可用于发送到发送器100的数据格式。此时，控制单元711可以将错误检测信息插入到发送波束信息中用于错误检测。该信息可以利用波束形成单元701发送到发送器100。上面已经做出了上述操作的详细描述，因此这里省略。
存储器705可以包括用于在控制单元711的控制下存储用于控制接收器100的全部操作所需的信息、在控制期间生成的数据、发送波束识别信息、接收波束识别信息和其他信息的区域。存储器705可以存储在最近之前的时间在发送器100和接收器110之间成功更新的发送波束信息。
尽管已经使用特定术语描述了本发明的各种实施例，但是，说明书和附图被认为是说明性的而不是限制性的，以帮助理解本发明。因此，本发明的范围不应被解释为受限于示例性实施例，而是应当认识到在本发明的精神和范围内考虑各种改变和修改。
【工业应用】
本发明可应用于支持波束形成方案的无线通信系统。

Claims (17)

1.一种在支持基于波束形成的无线电通信的无线通信系统中的发送器的通信方法，所述方法包括：
发送波束标识符和参考信号，所述波束标示符指定为可用于发送波束形成的所有方向；
当从接收器接收到所述波束标识符和针对错误检测的信息时，通过检查针对错误检测的信息来确定是否检测到错误；
根据确定结果向所述接收器发送确认信号；以及
当作为检查用于错误检测的信息的结果没有检测到错误时，基于所接收的波束信息传送数据。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述确认信号是肯定确认(ACK)信号、否定确认信号(NACK)和重传请求信号中的一个。
3.如权利要求2所述的方法，其中，发送所述确认信号包括在接收参考信号的波束方向上发送ACK信号。
4.如权利要求1所述的方法，其中，发送所述确认信号包括在最近之前的时间接收器成功更新的发送波束方向上发送确认信号。
5.如权利要求1所述的方法，进一步包括：
当存在可用于从所述接收器接收信号的波束方向的两个或更多个波束标识符时，选择用于发送的波束方向；以及
通知所述接收器所选择的波束方向。
6.如权利要求5所述的方法，其中，通知所述接收器所选择的波束方向包括基于在最近之前的时间接收器成功更新的发送波束来发送所选择的波束方向信息。
7.如权利要求5所述的方法，其中，通知所述接收器所选择的波束方向包括基于根据当前发送的参考信号确定的波束来发送所选择的波束方向信息。
8.如权利要求1所述的方法，其中，发送所述确认信号包括当检测到错误时，发送否定确认(NACK)信号和重传请求信号中的一个。
9.如权利要求8所述的方法，其中，所述NACK和重传请求信号中的一个是在最近之前的时间接收器成功更新的发送波束方向上发送的。
10.一种在支持基于波束形成的无线电通信的无线通信系统中的接收器的通信方法，所述方法包括：
检查在所有可用接收波束方向上接收的参考信号的质量；
在接收波束方向中选择具有最佳通信质量的波束方向；
向发送器发送包括所选波束方向的发送波束标识符和针对错误检测的信息的反馈信号；以及
基于从所述发送器接收的确认信号来确定用于通信的波束方向。
11.如权利要求10所述的方法，其中，所述确认信号是肯定确认(ACK)信号、否定确认(NACK)信号和重传请求信号中的一个。
12.如权利要求11所述的方法，进一步包括当接收到所述ACK信号时，在所选波束方向上进行通信。
13.如权利要求11所述的方法，进一步包括当接收到所述NACK信号或重传请求信号中的一个时，重传反馈信号。
14.如权利要求10所述的方法，其中，所述确认信号在最近之前的时间发送器成功更新的波束方向上被接收。
15.如权利要求10所述的方法，进一步包括当两个或更多个波束方向可用于通信时，发送包括关于可用于通信的所有波束的信息的反馈信息。
16.如权利要求15所述的方法，进一步包括：
从发送器接收关于要使用的波束的数量和波束标识符的信息；以及
通过基于波束和波束标识符的数量确定的波束接收数据。
17.如权利要求10所述的方法，其中，在最近之前的时间与发送器成功更新的波束方向上执行发送反馈信号。
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