CN113196681A - 用于5g毫米波系统的波束跟踪 - Google Patents

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Abstract

描述了mmWave波束跟踪和波束扫描的各方面，例如，一种装置可包括：天线阵列，所述天线阵列包括子阵列；和处理电路系统，所述处理电路系统被配置为在所述天线子阵列处执行波束形成、波束跟踪及其管理。所述处理电路系统还可被配置为：确定响应于执行所述波束形成功能而接收到的接收信号的到达角，并且根据所述到达角来调整所述装置的移相器。描述了其他装置、系统和方法。

Description

用于5G毫米波系统的波束跟踪
相关申请的交叉引用
本专利申请要求于2018年12月28日提交的美国申请序号16/235,227的优先权的权益，该美国申请通过引用整体地并入本文中。
技术领域
各方面涉及无线通信。一些方面涉及包括3GPP(第三代合作伙伴计划)网络、3GPPLTE(长期演进)网络、3GPP LTE-A(高级LTE)网络以及包括新无线电(NR)网络的第五代(5G)网络的无线网络。其他方面涉及用于波束形成和波束跟踪操作的技术、方法和装置。
背景技术
下一代(5G及以上)系统将利用大规模多输入多输出(MIMO)架构和毫米波(mmWave)操作。大规模MIMO系统的主要挑战之一是功耗。由于在大规模MIMO系统中存在与使用所有天线元件进行波束形成相关联的增加等待时间，在波束形成中出现另一挑战。
此外，针对mmWave系统中的波束跟踪提出的解决方案是非盲的并且要求发送导频信号以获取波束方向。这种波束跟踪可能费时并依靠跨波束空间的Tx扫描和Rx反馈。由于所使用的时间，这种波束跟踪在高速车辆应用中可能没有帮助。
附图说明
在不一定按比例绘制的图中，相似的标号可以在不同的视图中描述类似的组件。具有不同的字母后缀的相似的标号可以表示类似组件的不同实例。图通常通过示例而不通过限制来图示本文档中讨论的各个方面。
图1图示根据一些方面的示例性用户设备。
图1A图示根据一些方面的可结合图1的设备使用的mmWave系统。
图2图示根据一些方面的示例性基站无线电头。
图3A图示根据一些方面的示例性毫米波通信电路系统。
图3B图示根据一些方面的图3A中图示的示例性发射电路系统的各方面。
图3C图示根据一些方面的图3A中图示的示例性发射电路系统的各方面。
图3D图示根据一些方面的图3A中图示的示例性射频电路系统的各方面。
图3E图示根据一些方面的图3A中的示例性接收电路系统的各方面。
图4图示根据一些方面的图3A中的示例性可用RF电路系统。
图5A图示根据一些方面的示例性无线电前端模块(RFEM)的一个方面。
图5B图示根据一些方面的示例性无线电前端模块的替代方面。
图6图示根据一些方面的可在图1或图2中使用的示例性多协议基带处理器。
图7图示根据一些方面的示例性混合信号基带子系统。
图8A图示根据一些方面的示例性数字基带子系统。
图8B图示根据一些方面的示例性基带处理子系统的替代方面。
图9图示根据一些方面的示例性数字信号处理器子系统。
图10A图示根据一些方面的加速器子系统的示例。
图10B图示根据一些方面的替代示例性加速器子系统。
图11图示根据一些方面的子阵列型混合架构。
图12图示根据一些方面的均匀阵列。
图13图示可根据一些方面定义的等效天线阵列。
图14图示根据一些方面的具有混合相控阵列的联合模拟和数字波束跟踪的方法。
图15图示根据一些方面的模拟波束形成架构。
图16图示根据一些方面的移动性对波束转向的影响。
图17图示根据一些方面的多指不对称波束形成。
图18A图示根据一些方面的用于当用户设备(UE)不动时进行波束跟踪的多指不对称波束形成。
图18B图示根据一些方面的用于当用户设备(UE)移动时进行波束跟踪的多指不对称波束形成。
图19图示根据一些方面的均匀线性天线阵列。
图20图示根据一些方面的优化波束形成矢量的方向。
图21图示根据一些方面的使用多指波束进行波束跟踪的方法。
图22图示根据一些方面的用于多个波束的盲波束跟踪的架构。
图23是图示可以在其上实现一个或多个方面的机器的示例的框图。
具体实施方式
图1图示根据一些方面的示例性用户设备。用户设备100在一些方面中可以是移动设备并且包括应用处理器105、基带处理器110(也称为基带子系统)、无线电前端模块(RFEM)115、存储器120、连接子系统。125、近场通信(NFC)控制器130、音频驱动器135、相机驱动器140、触摸屏145、显示驱动器150、传感器155、可移动存储器160、电源管理集成电路(PMIC)165和智能电池170。
在一些方面中，应用处理器105可以包括例如一个或多个中央处理单元(CPU)核心以及以下项中的一者或多者：缓存存储器、低压差(LDO)电压调节器、中断控制器、诸如SPI、I2C或通用可编程串行接口子系统之类的串行接口、实时时钟(RTC)、包括间隔和看门狗定时器的定时器-计数器、通用IO、诸如SD/MMC或类似物的存储卡控制器、USB接口、MIPI接口和/或联合测试访问组(JTAG)测试访问端口。
在一些方面中，基带处理器110可以被实现为例如包括一个或多个集成电路的焊入基板、焊接到主电路板的单个封装集成电路和/或包括两个或更多个集成电路的多芯片模块。
mmWave技术的应用可以包括例如WiGig和将来的5G，但是mmWave技术可以适用于各种电信系统。mmWave技术对于短距离电信系统可能是尤其有吸引力的。WiGig设备在未许可的60GHz频带中操作，然而5G mmWave预计最初在许可的28GHz和39GHz频带中操作。在图1A中示出了mmWave系统中的示例基带子系统110和RFEM 115的框图。
图1A图示根据本公开的一些方面的可结合图1的设备100使用的毫米波系统100A。系统100A包括两个组件：基带子系统110和一个或多个无线电前端模块(RFEM)115。RFEM115可以通过单根同轴电缆190连接到基带子系统110，该单根同轴电缆供应调制中频(IF)信号、DC电力、时钟信号和控制信号。
基带子系统110并未完整示出，但是图1A更确切地示出了模拟前端的实施方式。这包括与转换到中频(IF)(在当前实施方式中约为10GHz)的上变频器173连接的发送器(TX)部分191A、与从IF转换到基带的下变频器175连接的接收器(RX)部分191B、控制和多路复用电路177，该控制和多路复用电路177包括用于将发送和接收信号多路复用/解复用到单个电缆190上的组合器。此外，电源三向接口(power tee)电路192(包括分立式部件)包括在基带电路板上，以为RFEM 115提供直流(DC)电。在一些方面，TX部分和RX部分的组合可以被称为收发器，本文所述类型的一个或多个天线或天线阵列可以耦合到该收发器。
RFEM 115可以是小型电路板，其包括多个印刷天线和包含多个射频链路的一个或多个RF设备，RFEM 115包括转换到毫米波频率的上变频器/下变频器174、功率组合器/分配器176、可编程相移器178、功率放大器(PA)180、低噪声放大器(LNA)182以及控制和功率管理电路184A和184B。这种布置可能与Wi-Fi或蜂窝实施方式不同，Wi-Fi或蜂窝实施方式将所有RF和基带功能集成到一个单元中并且只有天线经由同轴电缆远程连接。
这种架构上的差异可能在同轴电缆中在毫米波频率下被非常大的功率损耗驱动。这些功率损耗可能降低天线的发送功率并降低接收灵敏度。为了避免这个问题，在一些方面，PA 180和LNA 182可以被移动到具有集成天线的RFEM 115。另外，RFEM 115还可以包括上变频器/下变频器174，使得通过同轴电缆190的IF信号可以处于较低的频率。下文中将讨论用于mmWave 5G装置、技术和特征的其他系统环境。
图2图示根据一些方面的示例性基站或基础设施设备无线电头。基站可以被称为例如演进型节点-B(eNB、eNodeB)或新无线电节点-B(gNB、gNodeB)。在一些方面中，基站无线电头200可以包括以下项中的一者或多者：应用处理器205、基带处理器210、一个或多个无线电前端模块215、存储器220、电源管理集成电路系统(PMIC)225、电源三向接口电路系统230、网络控制器235、网络接口连接器240、卫星导航接收器(例如，GPS接收器)245和用户接口250。
在一些方面中，应用处理器205可以包括一个或多个CPU核心以及以下项中的一者或多者：缓存存储器、低压差(LDO)电压调节器、中断控制器、诸如SPI、I2C或通用可编程串行接口之类的串行接口、实时时钟(RTC)、包括间隔和看门狗定时器的定时器-计数器、通用IO、诸如SD/MMC或类似物的存储卡控制器、USB接口、MIPI接口和/或联合测试访问组(JTAG)测试访问端口。
在一些方面中，基带处理器210可以被实现为例如包括一个或多个集成电路的焊入基板、焊接到主电路板的单个封装集成电路或包括两个或更多个集成电路的多芯片子系统。
在一些方面中，存储器220可以包括以下项中的一种或多种：包括动态随机存取存储器(DRAM)和/或同步DRAM(SDRAM)的易失性存储器，以及包括高速电可擦除存储器(通常称为闪速存储器)、相变随机存取存储器(PRAM)、磁阻式随机存取存储器(MRAM)和/或三维交叉点存储器的非易失性存储器(NVM)。可以将存储器220实现为焊入封装集成电路、插座式存储器模块和插入式存储器卡中的一种或多种。
在一些方面中，电源管理集成电路系统225可以包括电压调节器、浪涌保护器、电源警报检测电路系统以及诸如电池或电容器的一个或多个备用电源中的一者或多者。电源警报检测电路系统可以检测掉电(欠压)和浪涌(过压)状况中的一种或多种。
在一些方面中，电源三向接口电路系统230可以提供从网络电缆汲取的电力。电源三向接口电路系统230可以使用单根电缆来向基站无线电头200提供电力供应和数据连接两者。
在一些方面中，网络控制器235可以使用诸如以太网的标准网络接口协议来提供到网络的连接。可以使用物理连接来提供网络连接，该物理连接是电连接(通常称为铜互连)、光连接或无线连接中的一种。
在一些方面中，卫星导航接收器245可以包括用于接收由诸如全球定位系统(GPS)、全球卫星导航系统(GLONASS)、伽利略和/或北斗的一个或多个导航卫星星座发射的信号并对其进行解码的电路系统。接收器245可以向应用处理器205提供可以包括方位数据或时间数据中的一种或多种的数据。时间数据可以由应用处理器205使用来使操作与其他无线电基站或基础设施设备同步。
在一些方面中，用户接口250可以包括一个或多个按钮。这些按钮可以包括重置按钮。用户接口250也可以包括诸如LED和显示屏之类的一个或多个指示器。
图3A图示根据一些方面的示例性mmWave通信电路系统；图3B和图3C图示根据一些方面的图3A中示出的发射电路系统的各方面；图3D图示根据一些方面的图3A中示出的射频电路系统的各方面；图3E图示根据一些方面的图3A中的接收电路系统的各方面。可以根据功能对图3A中示出的毫米波通信电路系统300可替代地分组。在这里出于说明性目的提供图3A中图示的组件，并且图3A中图示的组件可以包括图3A中未示出的其他组件。
毫米波通信电路系统300可以包括协议处理电路系统305(或处理器)或用于处理的其他装置。协议处理电路系统305可以实现媒体访问控制(MAC)、无线电链路控制(RLC)、分组数据汇聚协议(PDCP)、无线电资源控制(RRC)和非接入层(NAS)功能等中的一种或多种。协议处理电路系统305可以包括用于执行指令的一个或多个处理核心以及用于存储程序和数据信息的一个或多个存储器结构。
毫米波通信电路系统300可以进一步包括数字基带电路系统310。数字基带电路系统310可以实现包括以下项中的一种或多种的物理层(PHY)功能：混合自动重传请求(HARQ)功能、加扰和/或解扰、编码和/或解码、层映射和/或解映射、调制符号映射、接收符号和/或位度量确定、可以包括空间-时间、空间-频率或空间编码中的一种或多种的多天线端口预编码和/或解码、参考信号生成和/或检测、前导序列生成和/或解码、同步序列生成和/或检测、控制信道信号盲解码以及其他相关功能。
毫米波通信电路系统300可以进一步包括发射电路系统315、接收电路系统320和/或天线阵列电路系统330。毫米波通信电路系统300可以进一步包括RF电路系统325。在一些方面中，RF电路系统325可以包括用于发射和/或接收的一个或多个并行RF链。这些RF链中的每一个均可以连接到天线阵列电路系统330的一个或多个天线。
在一些方面中，协议处理电路系统305可以包括控制电路系统的一个或多个实例。控制电路系统可以为数字基带电路系统310、发射电路系统315、接收电路系统320和/或RF电路系统325中的一者或多者提供控制功能。
图3B和图3C图示根据一些方面的图3A中示出的发射电路系统的各方面。图3B中示出的发射电路系统315可以包括数模转换器(DAC)340、模拟基带电路系统345、上变频电路系统350和/或滤波和放大电路系统355中的一者或多者。DAC 340可以将数字信号转换成模拟信号。模拟基带电路系统345可以执行如在下面所指示的多个功能。上变频电路系统350可以将来自模拟基带电路系统345的基带信号上变频为RF频率(例如，mmWave频率)。滤波和放大电路系统355可以对模拟信号进行滤波和放大。可以在协议处理电路系统305与DAC340、模拟基带电路系统345、上变频电路系统350和/或滤波和放大电路系统355中的一者或多者之间供应控制信号。
图3C中示出的发射电路系统315可以包括数字发射电路系统365和RF电路系统370。在一些方面中，可以将来自滤波和放大电路系统355的信号提供给数字发射电路系统365。如上，可以在协议处理电路系统305与数字发射电路系统365和RF电路系统370中的一者或多者之间供应控制信号。
图3D图示根据一些方面的图3A中示出的射频电路系统的各方面。射频电路系统325可以包括无线电链电路系统372的一个或多个实例，该无线电链电路系统在一些方面中可以包括一个或多个滤波器、功率放大器、低噪声放大器、可编程移相器和电源。
射频电路系统325也可以在一些方面中包括功率组合和分配电路系统374。在一些方面中，功率组合和分配电路系统374可以双向地操作，使得同一物理电路系统可以被配置为在设备正在发射时作为功率分配器操作，而在设备正在接收时作为功率组合器操作。在一些方面中，功率组合和分配电路系统374可以包括一个或多个完全或部分分开的电路系统以在设备正在发射时执行功率分配而在设备正在接收时执行功率组合。在一些方面中，功率组合和分配电路系统374可以包括包括有布置在树中的一个或多个双向功率分配器/组合器的无源电路系统。在一些方面中，功率组合和分配电路系统374可以包括包括有放大器电路的有源电路系统。
在一些方面中，射频电路系统325可以连接到图3A中的发射电路系统315和接收电路系统320。射频电路系统325可以经由一个或多个无线电链接口376和/或组合无线电链接口378连接到发射电路系统315和接收电路系统320。在一些方面中，一个或多个无线电链接口376可以向一个或多个接收或发射信号提供一个或多个接口，每个接收或发射信号与单个天线结构相关联。在一些方面中，组合无线电链接口378可以向一个或多个接收或发射信号提供单个接口，每个接收或发射信号与一组天线结构相关联。
图3E图示根据一些方面的图3A中的接收电路系统的各方面。接收电路系统320可以包括并行接收电路系统382中的一个或多个和/或组合接收电路系统384中的一者或多者。在一些方面中，一个或多个并行接收电路系统382和一个或多个组合接收电路系统384可以包括一个或多个中频(IF)下变频电路系统386、IF处理电路系统388、基带下变频电路系统390、基带处理电路系统392和模数转换器(ADC)电路系统394。如本文所使用的，术语“中频”是指当在传输、接收和/或信号处理中的中间步骤中时将载波频率(或频率信号)移位到的频率。IF下变频电路系统386可以将接收到的RF信号转换为IF。IF处理电路系统388可以例如经由滤波和放大来处理IF信号。基带下变频电路系统390可以将来自IF处理电路系统388的信号转换为基带。基带处理电路系统392可以例如经由滤波和放大来处理基带信号。ADC电路系统394可以将经处理的模拟基带信号转换为数字信号。
图4图示根据一些方面的图3A的示例性RF电路系统。在一个方面中，图3A中的RF电路系统325(在图4中使用附图标记425来描绘)可以包括IF接口电路系统405、滤波电路系统410、上变频和下变频电路系统415、合成器电路系统420、滤波和放大电路系统424、功率组合和分配电路系统430及无线电链电路系统435中的一者或多者。
图5A和图5B图示根据一些方面的可在图1和图2中示出的电路系统中使用的无线电前端模块的各方面。图5A图示根据一些方面的无线电前端模块(RFEM)的一个方面。RFEM500并入毫米波RFEM 505和一个或多个6千兆赫兹以上射频集成电路(RFIC)515和/或一个或多个6千兆赫兹以上RFIC 522。在这方面，一个或多个6千兆赫兹以下RFIC 515和/或一个或多个6千兆赫兹以下RFIC 522可以与毫米波RFEM 505物理上分开。RFIC 515和522可以包括到一个或多个天线520的连接。RFEM 505可以包括多个天线510。
图5B图示根据一些方面的无线电前端模块的替代方面。在这方面，可以在同一物理无线电前端模块(RFEM)530中实现毫米波和6千兆赫兹以下无线电功能。RFEM 530可以并入毫米波天线535和6千兆赫兹以下天线540。
图6图示根据一些方面的可在图1或图2中示出的系统和电路系统中使用的多协议基带处理器600。在一个方面中，基带处理器可以包含一个或多个数字基带子系统640A、640B、640C、640D，在本文中也统称为数字基带子系统640。
在一个方面中，一个或多个数字基带子系统640A、640B、640C、640D可以经由互连子系统665耦合到CPU子系统670、音频子系统675和接口子系统680中的一者或多者。在一个方面中，一个或多个数字基带子系统640可以经由互连子系统645耦合到数字基带接口660A、660B和混合信号基带子系统635A、635B中的每一者的一个或多个。
在一个方面中，互连子系统665和645可以各自包括总线点对点连接和片上网络(NOC)结构中的每一项的一者或多者。在一个方面中，音频子系统675可以包括以下项中的一者或多者：数字信号处理电路系统、缓冲存储器、程序存储器、语音处理加速器电路系统、诸如模数和数模转换器电路系统的数据转换器电路系统以及包括一个或多个放大器和滤波器的模拟电路系统。
图7图示根据一些方面的示例性混合信号基带子系统700。在一个方面中，混合信号基带子系统700可以包括以下项中的一者或多者：IF接口705、模拟IF子系统710、下变频器和上变频器子系统720、模拟基带子系统730、数据转换器子系统735、合成器725和控制子系统740。
图8A图示根据一些方面的数字基带处理子系统801。图8B图示根据一些方面的数字基带处理子系统802的替代方面。
在图8A的一个方面中，数字基带处理子系统801可以包括以下项中的每一项的一者或多者：数字信号处理器(DSP)子系统805A、805B、…805N、互连子系统835、引导加载程序子系统810、共享存储器子系统815、数字I/O子系统820和数字基带接口子系统825。
在图8B的一个方面中，数字基带处理子系统802可以包括以下项中的每一项的一者或多者：加速器子系统845A、845B、...、845N、缓冲存储器850A、850B、...、850N、互连子系统835、共享存储器子系统815、数字I/O子系统820、控制器子系统840和数字基带接口子系统825。
在一个方面中，引导加载程序子系统810可以包括数字逻辑电路系统，该数字逻辑电路系统被配置为执行程序存储器的配置以及与一个或多个DSP子系统805中的每一个相关联的运行状态。一个或多个DSP子系统805中的每一个的程序存储器的配置可以包括从数字基带处理子系统801和802外部的存储装置加载可执行程序代码。与一个或多个DSP子系统805中的每一个相关联的运行状态的配置可以包括以下步骤中的一者或多者：将可以被并入到一个或多个DSP子系统805中的每一个中的至少一个DSP核心的状态设定为它不在运行的状态，以及将可以被并入到一个或多个DSP子系统805中的每一个中的至少一个DSP核心的状态设定为它开始从预定义存储器位置开始执行程序代码的状态。
在一个方面中，共享存储器子系统815可以包括以下项中的一者或多者：只读存储器(ROM)、静态随机存取存储器(SRAM)、嵌入式动态随机存取存储器(eDRAM)和/或非易失性随机存取存储器(NVRAM)。
在一个方面中，数字I/O子系统820可以包括以下项中的一者或多者：诸如集成电路间(I2C)、串行外围接口(SPI)或其他1、2或3线串行接口的串行接口、诸如通用输入输出(GPIO)的并行接口、寄存器访问接口和直接存储器存取(DMA)。在一个方面中，在数字I/O子系统820中实现的寄存器访问接口可以允许数字基带处理子系统801外部的微处理器核心读取和/或写入控制和数据寄存器及存储器中的一者或多者。在一个方面中，在数字I/O子系统820中实现的DMA逻辑电路系统可以允许在包括数字基带处理子系统801内部和外部的存储位置的存储位置之间转移连续数据块。
在一个方面中，数字基带接口子系统825可以提供用于在基带处理子系统与数字基带处理子系统801外部的混合信号基带或射频电路系统之间转移数字基带样本。在一个方面中，由数字基带接口子系统825转移的数字基带样本可以包括同相和正交(I/Q)样本。
在一个方面中，控制器子系统840可以包括控制和状态寄存器及控制状态机中的每一项的一者或多者。在一个方面中，控制和状态寄存器可以经由寄存器接口访问并且可以提供以下项中的一者或多者：启动并停止控制状态机的操作、将控制状态机重置为默认状态、配置任选的处理特征和/或配置中断的生成并报告操作的状态。在一个方面中，一个或多个控制状态机中的每一个均可以控制一个或多个加速器子系统845中的每一个的操作序列。在同一基带子系统中可以存在图8A和图8B两者的实施方式的示例。
图9图示根据一些方面的数字信号处理器(DSP)子系统900。
在一个方面中，DSP子系统900可以包括以下项中的每一项的一者或多者：DSP核心子系统905、本地存储器910、直接存储器存取(DMA)子系统915、加速器子系统920A、920B…920N、外部接口子系统925、电源管理电路系统930和互连子系统935。
在一个方面中，本地存储器910可以包括只读存储器、静态随机存取存储器或嵌入式动态随机存取存储器中的每一项的一者或多者。
在一个方面中，DMA子系统915可以提供被适配为在包括DSP子系统900内部和外部的存储位置的存储位置之间转移数据块的寄存器和控制状态机电路系统。
在一个方面中，外部接口子系统925可以提供由DSP子系统900外部的微处理器系统对可以在DSP子系统900中实现的存储器、控制寄存器和状态寄存器中的一者或多者的访问。在一个方面中，外部接口子系统925可以提供用于在DMA子系统915和DSP核心子系统905中的一者或多者的控制下在本地存储器910与DSP子系统900外部的存储装置之间转移数据。
图10A图示根据一些方面的加速器子系统1000的示例。图10B图示根据一些方面的加速器子系统1000的示例。
在一个方面中，加速器子系统1000可以包括以下项中的每一项的一者或多者：控制状态机1005、控制寄存器1010、存储器接口1020、便笺式存储器1025、计算引擎1030A…1030N和数据流接口1035A、1035B。
在一个方面中，控制寄存器1010可以配置并控制加速器子系统1000的操作，该操作可以包括以下项中的一者或多者：借助于使能寄存器位来启用或禁用操作、通过写入到暂停寄存器位来暂停进行中的操作、提供参数来配置计算操作、提供存储器地址信息来标识一个或多个控制和数据结构的位置、配置中断的生成或其他控制功能。
在一个方面中，控制状态机1005可以控制加速器子系统1000的操作序列。
利用混合相控阵列的联合模拟和数字波束跟踪
MmWave通信系统已被认为是用于下一代蜂窝系统的有前途的技术。MmWave通信系统可包括多个接收天线。MmWave频率的小波长允许在小区域中包括大量天线。在具有多个天线的系统中实现的波束形成增益提供更少的小区间和小区间干扰、高的数据速率和更多的蜂窝容量。
然而，mmWave通信系统的一个挑战是具有多个天线的设备中的功耗。为了降低功率成本，可使用混合相位阵列，该混合相位阵列在使用移相器调整相对相位之后在模拟域中组合从不同天线接收到的信号。这种架构降低ADC(RF链)和后续数字处理的硬件成本。
模拟相控阵列可使用移相器来在模拟域中组合信号并且仅要求一对ADC(RF链)。然而，模拟组合可能限制mmWave通信系统的波束形成和波束跟踪能力。为了支持多用户/多波束形成，可提供使用不止一个RF链的混合相控阵列架构。
根据各方面的系统、方法和装置可使用较小的阵列来执行联合模拟和数字波束跟踪。根据各方面的装置、系统和方法可使用减小尺寸的天线阵列来在数字域中执行更快的波束扫描。在数字域中找到最佳波束方向之后，根据一些方面的装置将模拟波束形成矢量调整为具有最大的波束形成增益。各方面可进一步改善到达角估计的准确性。
图11图示根据一些方面的子阵列型混合架构1100。射频前端(RFFE)1102提供多个天线输入1104。移相器1106可用于在模拟域中组合天线信号，并且ADC 1108将组合信号转换为数字域，然后才提供给基带处理器1110。然而，应领会，可将本文提供的算法应用于数字和全连接混合波束形成架构。
在模拟域中组合接收信号(如图11中所示)限制初始接入延迟和波束跟踪能力。对于移动用户，这导致频繁的通信链接故障。在各方面中，针对如图11中所描绘的子阵列类型混合相阵列架构提出了联合模拟和数字波束跟踪方法。在各方面中，联合模拟和数字波束跟踪方法的操作可由处理电路系统(例如，基带处理器110(图1))执行。
考虑如图12中所示在接收器处具有Nr个天线1202和
Figure BDA0002858260590000131
个RF链1204的均匀阵列1200。结果也可被扩展到矩形阵列。假定天线1202之间的天线间距为d。
表示移相器的相位激励
Figure BDA0002858260590000132
其中|wn|＝1,n＝0,…,Nr-1。令到达方位角θ的阵列矢量由等式(1)定义
Figure BDA0002858260590000141
其中λ是载波频率的波长。
对于移动用户，如果w不适应时变θ则到达角将随时间的推移而改变并且波束形成增益将降级。根据一些方面的算法跟踪时变方位角θ(t)并且根据所估计的到达角来使波束形成增益最大化。
可将所对应的波束形成增益优化问题写为如下：
Figure BDA0002858260590000142
为了降低复杂性，根据例如电气与电子工程师协会(IEEE)802.11ad系列标准的标准在码本中预定义波束转向角的离散集，并且将w(t)设定为码本矢量中的使波束形成增益最大化的码本矢量。然而，遵循这种方法意味着当使用模拟移相器时波束扫描时间变大，因为模拟天线阵列一次只能看到码本中的一个波束方向。另外，由于转向角的量化，系统可能经历波束转向失配。
然而，可通过将天线阵列划分成小子阵列来减小波束控制等待时间和波束控制误差。根据一些方面的系统和算法可使用混合相控阵列的子阵列来以宽波束图案执行波束转向，以使用数字RF链来找到确切的到达角。然后，可根据在处理电路系统(例如，基带处理器110(图1))中实现的在下面提供的算法来根据所估计的到达角来调整模拟移相器。
因为根据各方面的系统基于混合相控阵列，所以每个子阵列的接收信号(或通常为与RF链相对应的接收信号)在移相器之后且在ADC/DAC之前在模拟域中被组合。对于给定移相器激励w，观察到接收器处的波束形成信号如下：
Figure BDA0002858260590000143
其中r(t)是接收信号，s是发射的信号，n是加性高斯白噪声。
能使用盲到达角估计算法来估计θ(t)。然而，由于到达角估计的准确性取决于w并且处理电路系统在一些方面中可实现在下面概述的方法以找到模拟波束转向矢量w。
图13图示如何可根据一些方面定义等效天线阵列。在用于找到模拟波束控制矢量w的初始操作中，处理电路系统可设定初始子阵列波束形成矢量。在各方面中，处理电路系统对于每个子阵列使用相同的波束形成矢量以便使等效子阵列具有相同的阵列图案，如图13中所示。然而，可将结果一般化为不同的阵列图案。参考图13，如果将相同的波束形成矢量应用于每个子阵列1302、1304、1306、1308，则可将等效天线阵列1310、1312、1314、1316认为是天线图案等于如描绘的子阵列1302、1304、1306、1308的阵列图案的
Figure BDA0002858260590000151
个天线阵列。
然而，在处理电路系统使用初始子阵列波束形成矢量来实现子阵列波束形成之后，当将当前到达角估计算法应用于接收信号r(t)时，在接收器电路系统处观察到
Figure BDA0002858260590000152
个模糊(光栅)到达角。这是因为有效的元素间间距变为大于
Figure BDA0002858260590000153
的
Figure BDA0002858260590000154
例如，如果d＝λ/2并且
Figure BDA0002858260590000155
则四个光栅到达角估计变得有必要，并且不可能找到正确的到达角。因此，为了找到正确的到达角，处理电路系统将在一些方面中使子阵列的波束朝向这四个光栅方向转向，并且测量每个光栅方向的功率增益。处理电路系统将根据等式(4)来选择具有最高增益的光栅方向，等式(4)在子阵列处使用大小为
Figure BDA0002858260590000156
Figure BDA0002858260590000157
的离散傅里叶变换(DFT)码本：
Figure BDA0002858260590000158
此码本具有
Figure BDA0002858260590000159
波束方向，这足以使波束所有光栅方向转向。根据在下面提供的数学证明来使用DFT码本使波束朝向光栅方向转向就足够了。
给定光栅方向θg1，我们可写：
Figure BDA0002858260590000161
并且
Figure BDA0002858260590000162
其中等式的左手侧是从等效天线阵列的阵列矢量获得的，即
Figure BDA0002858260590000163
并且等式的右手侧遵循复指数函数的周期性。
光栅角根据下式给出：
Figure BDA0002858260590000164
其中ψ是用于
Figure BDA0002858260590000165
的辅助变量。
如果子阵列的阵列矢量的转向角θ用(7)中的光栅角替换：
Figure BDA0002858260590000166
则我们获得如由下式给出的大小为
Figure BDA0002858260590000167
的离散傅立叶变换(DFT)码本：
Figure BDA0002858260590000168
其中如下所述找到
Figure BDA0002858260590000169
在上面，证明了子阵列处的DFT码本足以具有朝向光栅角方向的波束形成增益。然而，对于每个DFT方向，需要估计
Figure BDA00028582605900001610
才能找到准确的θgk,k＝1,2…
为了估计
Figure BDA00028582605900001611
处理电路系统顺序地对每个子阵列应用DFT波束形成码本的各行中的一行，并且对于每种情况，处理电路系统使用数字到达角估计算法来估计到达角。可将到达角的估计扩展到基于导频的方法，其中仅在接收到导频序列之后执行波束跟踪。可将过程写为：首先，处理电路系统对每个子阵列应用
Figure BDA0002858260590000171
波束形成矢量。接下来，处理电路系统用任何盲算法估计到达角θ，使得
Figure BDA0002858260590000172
使得
Figure BDA0002858260590000173
其中
Figure BDA0002858260590000174
在执行等式(10)-(12)之后，对于每个方向，处理电路系统测量接收信号强度并且选择最强的
Figure BDA0002858260590000175
其中
Figure BDA0002858260590000176
根据所估计的到达角来设定最终相位值：在为子阵列选择最佳DFT方向并找到正确的到达角之后，处理电路系统根据所估计的到达角来设定最终相位值。例如，处理电路系统将w设定如下：
Figure BDA0002858260590000177
其中在以上(1)中定义
Figure BDA0002858260590000178
可使用基于不同场景的示例来概括以上过程。可根据下文概括针对快速变化信道实现波束跟踪算法的第一场景。
作为输入给出：天线总数Nr和RF链总数
Figure BDA0002858260590000179
对于k＝0到
Figure BDA00028582605900001710
处理电路系统对每个子阵列应用波束形成矢量
Figure BDA00028582605900001711
接下来，处理电路系统用任何盲算法估计到达角θ，使得
Figure BDA00028582605900001712
使得
Figure BDA00028582605900001713
并且其中
Figure BDA00028582605900001714
然后，
Figure BDA00028582605900001715
的θk。最后，设定
Figure BDA00028582605900001716
其中在(1)中定义
Figure BDA00028582605900001717
类似地，第二场景适用于针对慢速变化信道的波束跟踪算法。在这种情况下，假定最佳DFT波束方向
Figure BDA00028582605900001718
对子阵列来说是已知的。处理电路系统调整w以朝向新信道的方向得到最佳波束形成：
作为输入给出：天线总数N和RF链总数
Figure BDA0002858260590000181
及
Figure BDA0002858260590000182
对每个子阵列应用
Figure BDA0002858260590000183
波束形成矢量。接下来处理电路系统用任何盲算法估计到达角θ，使得
Figure BDA0002858260590000184
使得
Figure BDA0002858260590000185
Figure BDA0002858260590000186
并且其中
Figure BDA0002858260590000187
最后设定
Figure BDA0002858260590000188
其中在(1)中定义
Figure BDA0002858260590000189
图14图示根据一些方面的利用混合相控阵列的联合模拟和数字波束跟踪的方法1400。方法1400的一些操作可由诸如基带处理器110(图1)的处理电路系统执行。
方法1400从处理电路系统在天线子阵列处执行波束形成功能的操作1402开始。例如，可在
Figure BDA00028582605900001810
下执行波束形成，其中Nr是天线(例如，天线1202)的数量并且
Figure BDA00028582605900001811
是装置(例如，用户设备100(图1))的RF链(例如，RF链1204)的数量。可使用已被应用于
Figure BDA00028582605900001812
个子阵列中的每个天线子阵列的波束形成矢量来执行波束形成，使得如图13中所图示的，每个天线子阵列的阵列图案是基本上相同的。
方法1400可继续操作1404，其中处理电路系统确定响应于执行波束形成功能而接收到的接收信号的到达角。可通过以下步骤来确定到达角：使每个子阵列朝向
Figure BDA00028582605900001813
个光栅角中的每一个转向，其中d是每个子阵列之间的距离并且λ是接收信号的波长，以及然后选择具有最大测量功率增益的光栅角作为到达角，如上面参考等式(4)所讨论的。可使用大小为
Figure BDA00028582605900001814
的DFT码本来执行转向。
方法1400可继续操作1406，其中处理电路系统根据到达角来调整装置的移相器。
使用多指波束的低功率/复杂性波束跟踪方法
可在大规模MIMO和mmWave系统中使用模拟相控阵列以降低与ADC相关联的硬件成本。模拟相控阵列架构使用移相器来组合在模拟域中接收到的信号并且仅使用一对ADC(RF链)。然而，当考虑窄波束(例如DFT波束形成码本)以使主波束功率最大化时，模拟组合可能限制mmWave通信系统的波束形成和波束跟踪能力。各方面在使用单RF链(模拟波束形成)mmWave通信系统的设备中提供功率高效且快速的波束跟踪方法。各方面提供用于在模拟波束形成架构中执行波束形成的装置和方法。在各方面中，在波束形成中使用两组码本并且通过在码字与码本之间切换，装置可找到最佳波束方向，而无需改变操作的有效信道并中断通信。
图15图示依照一些方面的模拟波束形成架构1500。在至少一些方面，架构1500使用连接到天线元件1504的移相器1502来组合在模拟域中接收到的信号。该架构使用一个DAC/ADC对(RF链1506)。通过使用移相器1502，可按不同的波束图案和不同的波束转向方向生成一个波束1508。
图16图示根据一些方面的移动性对波束转向的影响。窄波束形成可对于不动用户产生最高增益。然而，窄波束形成可对于移动用户特别是以高速移动的移动用户(例如，车辆)导致波束转向错误和通信链路丢失。例如，基站1602可发射波束1604以到达用户1606。然而，如果用户1606如图所示移动到新方位，则用户1606不再能够接收到波束1604。
图17图示根据一些方面的多指不对称波束形成。在实现多指不对称波束形成的各方面中，每个用户设备(UE)1700可生成具有较大的波束形成增益的一个主瓣1702，以及与主瓣1702相邻的具有较低的波束形成增益的一个次瓣1704。多指波束形成图案相对于如图17中所示的主瓣可以是对称的。另外，可设计两个波束形成图案，使得如果到达方向在主瓣1702的一半功率波束宽度内，则在波束形成之后的接收信号具有类似的波束形成增益。
图18A图示根据一些方面的用于当UE不动时进行波束跟踪的多指不对称波束形成。图18B图示根据一些方面的用于当用户4(UE)移动时进行波束跟踪的多指不对称波束形成。为了跟踪信道，UE处理电路系统(例如，基带处理器110，(图1))在如图18A和图18B中所示的图案之间来回切换波束形成矢量。UE处理电路系统可在每个帧开头改变波束，使得UE可用已切换的波束形成图案估计信道。
在图18A中图示的非移动(不动)情形下，接收信号的到达角1800将保持不变。波束1802和1804被设计为具有类似的波束形成增益，并且UE不会在信道增益方面观察到任何变化。因此，UE可使用同一(当前)波束方向不受干扰地继续通信。
在图18B中图示的高移动性情形下，当接收信号的到达角1806快速地改变时，UE将观察到两个不同的信道增益。如果次瓣的波束形成图案是在新到达角的方向上，则与其他波束形成图案相比，接收信号功率将较大。例如，如图所示，如果次瓣1808的波束形成图案是在新到达角1810的方向上，则与其他波束形成图案1814相比，波束形成图案1812的接收信号功率将较大。然后，UE如图18B中所示的那样使其波束1816朝向具有最高信道增益的波束图案1812的次波束1808的方向转向。
图19图示根据一些方面的均匀线性天线阵列1900。虽然描绘了线性天线阵列1900，但是可使用其他阵列类型(例如，矩形的)。天线元件1902可间隔开由d＝λ/2给出的量1904，其中λ是载波频率的波长。
可如下所述设计波束形成矢量。首先，令天线的相位和振幅激励由下式表示：
w＝[w0,w1,…,wN-1]T (15)
其中|wn|＝1,n＝1,…,N-1
方位角为θ的远场辐射图由下式给出
d(θ)＝aH(θ)w (16)
其中a(θ)＝[1,ej(πcos(θ),…,ej((N-1)cos(θ))]T (17)
也可定义天线辐射图函f(θ)，其中0≤θ≤180°。
接下来，将主瓣角和次瓣角分别定义为θl,1和θl,2，可定义角集以在旁瓣上应用上界：
θp,i,i＝1,…,L (18)
可将方位角θl,1和θl,2的期望辐射图分别给出为d1＝d(θl,1)和d2＝d(θl,2)。
接下来，可将方位角θl,i,i＝1,…,K的最小二乘最小化问题给出为：
Figure BDA0002858260590000201
Figure BDA0002858260590000202
使得|f(θp,l)aH(θp,l)w|2≤Pl，l＝1,…,L
|wn|＝1，n＝0,…,N-1 (19)
其中
Figure BDA0002858260590000211
并且ck是k＝1、2的方位角θl,k的最小平方权重。
注意，(19)中的以上问题是NP困难问题。优化问题(19)的解决方案提供生成期望的主瓣和次瓣以及减小的旁瓣的多指波束形成矢量w。
图20图示根据一些方面的优化波束形成矢量的方向。尽管以上优化问题是灵活的以在任何方向上生成波束，但是根据各方面的方法和装置生成将生成在垂射角即如图20中所示的0°下具有主瓣的单个优化波束形成矢量wopt。
各方面也提供DFT矩阵作为波束转向码本。可将DFT矩阵给出如下：
Figure BDA0002858260590000212
其中O是过采样率，并且
Figure BDA0002858260590000213
在这里，与期望的转向角θ相对应的DFT码本索引k由
Figure BDA0002858260590000214
给出，其中
Figure BDA0002858260590000215
是用于找到最近整数的运算符。
假定UE处理最初知道最佳波束形成方向和DFT码字索引k*，UE处理电路系统然后可通过如下逐元素将wopt乘以ak*来获得转向波束形成矢量
s1＝woptdiag(ak*) (21)
Figure BDA0002858260590000216
其中(.)H是共轭运算并且diag(.)是波束形成矢量的对角化。
通过r给定接收信号，UE处理电路系统可检查以下条件：首先，如果在波束形成矢量s1之后的接收信号强度大于s2，则根据(23)，将DFT码本索引增加1(k*←k*+1)以使波束朝向s1的次波束的方向转向。在(21)中，∈是用于防止频繁的波束切换的阈值。
Figure BDA0002858260590000217
第二，如果根据(24)在波束形成矢量s2之后的接收信号强度大s1，则
Figure BDA0002858260590000218
然后，我们将DFT码本索引减小1(k*←k*-1)以使波束朝向s2的次波束的方向转向。
否则，如果第一条件和第二条件都不成立，则UE处理电路系统使波束形成索引k*保持相同。
通过如以上参考等式(15)-(19)所描述的那样实现波束形成，然后在最强接收信号强度的方向上波束转向，UE处理电路系统可甚至在诸如在车辆应用中的高移动性情形期间维持通信。
图21图示根据一些方面的用于使用多指波束进行波束跟踪的方法2100。方法2100可由UE处理电路系统(例如，基带处理器110(图1))执行。
方法2100从处理电路系统使用多指波束形成矢量来在第一帧的第一子帧处执行波束形成功能以生成第一多指波束形成图案的操作2102开始。第一多指波束形成图案可包括主波束和第一次波束。在各方面中，第一次波束具有比主波束低的波束形成增益。
方法2100继续操作2104，其中处理电路系统使用多指波束形成矢量来在第一帧之后的第二帧的第一子帧处执行波束形成功能以生成第二多指波束形成图案。第二多指波束形成图案可包括来自操作2102的相同的主波束并包括不同的次波束。在各方面中，第一次波束与主波束成第一方位角，并且第二次波束与主波束成第二方位角，关于穿过主波束的轴线对称于第一次波束。在各方面中，处理电路系统被配置为根据如在本文中至少参考等式(16)-(19)早前描述的最小二乘最小化问题来确定方位角。
方法2100继续操作2106，其中处理电路系统响应于在第一帧与第二帧之间检测到接收功率变化而在后续帧中改变主波束的方位角。在各方面中，取决于处理电路系统是在所对应的第一帧还是第二帧中检测到较高的增益，主波束的方位角被改变为与第一次波束或第二次波束中的任何一个的方向相对应。在各方面中，通过如以上参考等式(20)-(23)所描述的那样递增或递减DFT码本的索引来改变方位角。
在5G mmWave中对多个波束进行盲波束跟踪以得到改善的SNR和干扰减轻
在当前系统中使用波束跟踪算法来获取波束。一些波束跟踪算法包括高速(例如，车辆)应用中的盲跟踪算法。然而，此类盲跟踪算法当前限于一次跟踪一个波束的能力。能够快速地跟踪两个或更多个波束以将两个或更多个波束用于改善信噪比(SNR)将是有帮助的。进一步地，多波束跟踪可通过允许UE并行跟踪干扰源并去除干扰源发射功率来在存在强干扰源的情况下改善波束获取。最后，多波束跟踪在基站侧的多用途MIMO设置中有用以帮助基站跟踪多个用户。
根据各方面的方法和装置可通过减少接收器处的FFT的数量来降低硬件复杂性。根据一些方面提供的算法可通过多个并行跟踪链(每个用户各一个跟踪链)来扩展到多个用户。根据各方面的算法可跟踪最强波束，确定与最强波束相对应的权重，在与最强波束相对应的正交方向上投影接收信号，并且重复该过程以根据接收信号功率按顺序跟踪多个平行波束。
即使当到达角频繁地改变时，也可在高移动性情形下跟踪多个波束。跟踪能力是采样频率的函数，意味着对于较快的跟踪，不论信号带宽或信号属性如何并且在无需定时或频率同步的情况下，较高的采样频率都仍可用于准确地跟踪。
盲算法也可在存在干扰的情况下跟踪，因为可跟踪干扰波束。这是因为盲目算法在时域中运行并且与信号无关，而且不取决于导频。通过在正交方向上投影，盲跟踪算法使干扰最小化。
假定全数字mmWave架构，其中根据各方面的装置和方法可在用于每一天线的每个RF链的输出端处访问ADC之后的信号。一个简单平坦衰落场景，其中在第k个天线处接收到的信号被给出如下：
yk(t)＝hkx(t)+n(t) (25)
其中yk(t)是在第k个天线处接收到的信号。
以矢量形式可将(25)写为
y(t)＝hx(t)+n(t) (26)
其中信道矩阵h＝∑c∑mgcma(θm) (27)
a(θ)＝[1 ejπsinθ … ej(K-1)πsinθ] (28)
并且其中gcm是第c个集群中的第m个元素的复数增益，c是集群数，m是集群中的角度数，并且θm是不同反射的角度。
假定提供权重
Figure BDA0002858260590000241
以跟踪单个波束的盲算法，其中zk(t)是单个输出信号。
Figure BDA0002858260590000242
权重由使输出功率最大化的算法确定：
Figure BDA0002858260590000243
这样的算法的示例是使用使输出功率最大化的等增益组合技术，其中μ是学习速率：
Figure BDA0002858260590000244
Figure BDA0002858260590000245
因为以上盲技术不了解信道，所以不知道存在多少个集群。给定这种自由度，盲技术将以使组合输出功率最大化的方式收敛。换句话说，θk将在最强方向上会聚到波束。例如，假定一个集群具有显著高于其他集群的功率的多个集群，则在等式(29)处描述的盲算法很可能收敛到主(最大组合功率)集群。这对于跟踪一个波束来说可以是有用的，但是如果存在多个反射和多个波束，则对于那些其他反射/波束来说，跟踪可能变得困难或达不到。
为了为第二集群构建第二(较低功率)波束(例如，以在已为最强波束发现θ1之后为次最强波束发现θ2)，根据各方面的方法将在执行重新收敛之前去除第一集群的集群效应。在不去除第一集群效应的情况下，跟踪第二波束的尝试将替代地收敛于第一波束的退化版本，而不是收敛于实际的第二波束。为了去除第一集群的集群效应，首先假定了第一束(与最高功率相对应)已收敛，使得已获得θ作为第一波束的角度。然后，根据各方面的算法使用第一波束权重矢量来抑制来自第一波束的能量，为波束的其余部分留下残余能量。接下来，根据各方面的算法然后可重新应用盲技术以找到第二集群。可通过将信号投影到原始波束方向的正交空间上来实现抑制。可通过适当地初始化M个多个波束来提高收敛速度。
根据一些方面的用于多波束跟踪的算法可首先在M个不同的方向上初始化M个波束(其中波束或正交波束之间的相关性小)，使得：
对于m≠l，wm≠wl (33)
将Sm表示为由下式的各列横跨的子空间
Wm＝[w1 w2 … wm-1 wm+1 … wM] (34)
进一步将
Figure BDA0002858260590000251
表示为Sm的正交补码子空间。
可将总体接收信号y(t)分解成两个正交分量：一个分量位于子空间Sm中而另一个分量位于
Figure BDA0002858260590000252
中。
Figure BDA0002858260590000253
其中
Figure BDA0002858260590000254
是到子空间Sm上的投影矩阵
Figure BDA0002858260590000255
是在子空间
Figure BDA0002858260590000256
上的投影矩阵。
注意，
Figure BDA0002858260590000257
不包含来自方向l≠m、l＝1、…、M的wl的能量。
基于wm并考虑到
Figure BDA0002858260590000258
第k个元素来更新wm
为了更新wm，根据各方面的系统和方法可使用单波束跟踪盲算法：
Figure BDA0002858260590000259
其中
Figure BDA00028582605900002510
接下来，根据各方面的系统和方法更新所有投影矩阵
Figure BDA00028582605900002511
可将用于两个波束的示例投影矩阵给出为：
Figure BDA00028582605900002512
和
Figure BDA00028582605900002513
然后可针对第三波束重复以上处理，或者直到不再检测到更多波束为止。例如，处理可限于一定数量的波束，或者限于具有功率阈值的波束的检测。
图22图示根据一些方面的用于多个波束的盲波束跟踪的架构2200。架构2200的一些元件可由处理电路系统(例如，基带处理器110(图1))实现。在2202处从k个天线接收信号并将其提供给ADC 2204，该ADC在2206处生成信号y(t)。处理电路系统然后在框2206和2208处类似于以上等式(35)生成投影矩阵。可以生成多达M个投影矩阵。
接下来，处理电路系统将M个投影矩阵应用于信号y(t)以生成多达M个
Figure BDA0002858260590000261
信号。接下来，在框2210和2212处，使用例如等式(38)的单波束跟踪盲算法来更新权重矩阵。然后在FFT 2214和2216处提供已被跟踪的每个单独的波束以进一步处理。
图23图示示例机器2300的框图，在该示例机器上，可以执行本文讨论的技术(例如，方法学)中的任何一种或多种，例如波束扫描和波束跟踪操作中的任一个。
如本文所描述的示例可以包括机器2300中的逻辑或许多组件或机制，或者可以由其操作。电路系统(例如，处理电路系统)是在包括硬件(例如，简单电路、门、逻辑等)的机器2300的有形实体中实现的电路的合集。电路系统成员资格可以随着时间的推移而灵活。电路系统包括可以在操作时单独或相结合地执行指定操作的构件。在一个示例中，电路系统的硬件可以被不变地设计为执行具体操作(例如，硬连线)。在一个示例中，电路系统的硬件可以包括可变地连接的物理组件(例如，执行单元、晶体管、简单电路等)，包括以物理方式修改(例如，在磁性上、用电学方法、可移动地放置不变质量粒子等)来对具体操作的指令进行编码的机器可读介质。在连接物理组件时，硬件组成的底层电气属性发生改变，例如，从绝缘体改变为导体或者反之亦然。指令使得嵌入式硬件(例如，执行单元或加载机制)能够经由可变连接在硬件中创建电路系统的构件以当在操作中时执行具体操作的部分。因此，在一个示例中，机器可读介质元件是电路系统的一部分或者在设备正在操作时通信地耦合到电路系统的其他组件。在一个示例中，可以在不止一个电路系统的不止一个构件中使用这些物理组件中的任一个。例如，在操作下，执行单元可以在一个时间点在第一电路系统的第一电路中被使用并且在不同时间由第一电路系统中的第二电路或者由第二电路系统中的第三电路重用。这些组件相对于机器2300的附加示例如下。
在替代方面中，机器2300可以作为独立设备操作或者可以连接(例如，联网)到其他机器。在联网部署中，机器2300可以在服务器-客户端网络环境中作为服务器机器、客户端机器或两者操作。在一个示例中，机器2300可以在对等(P2P)(或其他分布式)网络环境中作为对等机器。机器2300可以是个人计算机(PC)、平板PC、机顶盒(STB)、个人数字助理(PDA)、移动电话、web器具、网络路由器、交换机或桥接器、或能够执行指令(顺序地或以其他方式)的任何机器，这些指令指定要由该机器执行的动作。进一步地，虽然图示了仅单个机器，但是术语“机器”也应被视为包括单独地或联合地执行一组(或多组)指令以执行本文讨论的方法学中的任何一种或多种的机器的任何合集，诸如云计算、软件即服务(SaaS)、其他计算机集群配置。
机器(例如，计算机系统)2300可以包括硬件处理器2302(例如，中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、硬件处理器核心或它们的任何组合)、主存储器2304、静态存储器(例如，用于固件、微码、基本输入输出(BIOS)、统一可扩展固件接口(UEFI)等的存储器或存储装置)2306和大容量存储装置2308(例如，硬盘驱动器、磁带驱动器、闪存或其他块设备)，其中的一些或全部可以经由互链(例如，总线)2330相互通信。机器2300可以进一步包括显示单元2310、字母数字输入设备2312(例如，键盘)和用户接口(UI)导航设备2314(例如，鼠标)。在一个示例中，显示单元2310、输入设备2312和UI导航设备2314可以是触摸屏显示器。机器2300可以附加地包括存储设备(例如，驱动单元)2308、信号生成设备2318(例如，扬声器)、网络接口设备2320和一个或多个传感器2316，诸如全球定位系统(GPS)传感器、罗盘、加速度计或其他传感器。机器2300可以包括输出控制器2328，诸如串行(例如，通用串行总线(USB)、并行或其他有线或无线(例如，红外(IR)，近场通信(NFC)等)连接以通信或者控制一个或多个外围设备(例如，打印机、读卡器等)。
处理器2302、主存储器2304、静态存储器2306或大容量存储装置2308的寄存器可以是或包括机器可读介质2322，在其上存储了体现本文描述的技术或功能中的任何一种或多种或者由其利用的一组或多组数据结构或指令2324(例如，软件)。指令2324也可以在由机器2300执行其期间完全或至少部分地驻留在处理器2302、主存储器2304、静态存储器2306或大容量存储装置2308的寄存器中的任一个中。在一个示例中，硬件处理器2302、主存储器2304、静态存储器2306或大容量存储装置2308的一种或任何组合可以构成机器可读介质2322。虽然机器可读介质2322被图示为单个介质，但是术语“机器可读介质”可以包括被配置为存储一个或多个指令2324的单个介质或多个介质(例如，集中式或分布式数据库和/或关联的缓存和服务器)。
术语“机器可读介质”可以包括任何介质，该任何介质能够对指令进行存储、编码或承载以供由机器2300执行并且使机器2300执行本公开的技术中的任何一种或多种，或者能够对由此类指令使用或与之相关联的数据结构进行存储、编码或承载。非限制性机器可读介质示例可以包括固态存储器、光学介质、磁性介质和信号(例如，射频信号、其他基于光子的信号、声音信号等)。在一个示例中，非暂时性机器可读介质包括带有具有不变(例如，静止)质量的多个粒子的机器可读介质，因此是物质的组成。因此，非暂时性机器可读介质是不包括暂时性传播信号的机器可读介质。非暂时性机器可读介质的具体示例可以包括：非易失性存储器，诸如半导体存储器设备(例如，电可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM))和闪速存储器设备；磁盘，诸如内部硬盘和可移动盘；磁光盘；以及CD-ROM和DVD-ROM盘。
可以利用许多转移协议(例如，帧中继、网际协议(IP)、传输控制协议(TCP)、用户数据报协议(UDP)、超文本转移协议(HTTP)等)中的任何一种经由网络接口设备2320使用传输介质来通过通信网络2326进一步发射或接收指令2324。示例通信网络可以包括局域网(LAN)、广域网(WAN)、分组数据网络(例如，因特网)、移动电话网络(例如，蜂窝网络)、普通老式电话(POTS)网络和无线数据网络(例如，称为
Figure BDA0002858260590000281
的电气与电子工程师协会(IEEE)802.11系列标准、称为
Figure BDA0002858260590000282
的IEEE 802.16系列标准、IEEE 802.15.4系列标准、对等(P2P)网络等)。在一个示例中，网络接口设备2320可以包括一个或多个物理插孔(例如，以太网、同轴或电话插孔)或一个或多个天线以连接到通信网络2326。在一个示例中，网络接口设备2320可以包括多个天线以使用单输入多输出(SIMO)、多输入多输出(MIMO)或多输入单输出(MISO)技术中的至少一种以无线方式通信。术语“传输介质”应被视为包括能够对指令进行存储、编码或承载以供由机器2300执行的任何无形介质，并且包括数字或模拟通信信号或其他无形介质以促进这种软件的通信。传输介质是机器可读介质。
示例
示例1是一种无线通信设备的装置，包括：天线阵列，所述天线阵列包括Nr个天线和
Figure BDA0002858260590000291
个天线子阵列，其中
Figure BDA0002858260590000292
是所述装置的RF链的数量；和处理电路系统，所述处理电路系统被配置为：在所述
Figure BDA0002858260590000293
个天线子阵列处执行波束形成功能；确定响应于执行所述波束形成功能而接收到的接收信号的到达角；并且根据所述到达角来调整所述装置的移相器。
示例2可包括根据示例1所述的主题，其中通过以下步骤来确定所述到达角：使每个子阵列朝向
Figure BDA0002858260590000294
个光栅角中的每一个转向，其中d是每个子阵列之间的距离并且λ是所述接收信号的波长；以及选择具有最大测量功率增益的所述光栅角作为所述到达角。
示例3可包括根据示例1-2所述的主题，其中使用离散傅立叶变换(DFT)码本来执行所述转向。
示例4可包括根据示例1-3所述的主题，其中所述DFT码本的大小为
Figure BDA0002858260590000295
示例5可包括根据示例1-4所述的主题，其中使用已被应用于所述
Figure BDA0002858260590000296
个子阵列的每个天线子阵列的波束形成矢量来执行所述波束形成功能，使得每个天线子阵列的阵列图案是基本上相同的。
示例6是一种无线通信设备的装置，包括：天线阵列；和处理电路系统，所述处理电路系统耦合到所述天线阵列并被配置为：使用多指波束形成矢量来在第一帧的第一子帧处执行波束形成功能以生成第一多指波束形成图案，所述第一多指波束形成图案包括主波束和第一次波束；使用多指波束形成矢量来在所述第一帧之后的第二帧的第一子帧处执行所述波束形成功能以生成第二多指波束形成图案，所述第二多指波束形成图案包括所述主波束和第二次波束；并且响应于在所述第一帧与所述第二帧之间检测到接收功率变化而在后续帧中改变所述主波束的方位角。
示例7可包括根据示例6所述的主题，其中所述第一次波束具有比所述主波束低的波束形成增益。
示例8可包括根据示例6-7所述的主题，其中所述第一次波束相对于所述主波束处于第一方位角，并且其中，所述第二次波束相对于所述主波束处于第二方位角，与所述第一次波束关于穿过所述主波束的轴线对称。
示例9可包括根据示例6-8所述的主题，其中所述主波束的方位角被改变为与所述第一次波束或所述第二次波束中的任何一个的方向相对应。
示例10可包括根据示例6-9所述的主题，其中所述主波束的方位角被改变为与在所述装置检测到最高信道增益的所述帧期间的波束方向相对应。
示例11可包括根据示例1-10所述的主题，其中所述方位角被改变为与在所述装置检测到最高信道增益的所述帧期间对应的次波束的波束方向相对应。
示例12可包括根据示例1-11所述的主题，其中通过递增或递减离散傅立叶变换(DFT)码本的索引来改变所述方位角。
示例13可包括根据示例1-12所述的主题，其中所述处理电路系统被配置为根据最小二乘最小化问题来确定所述主波束的方位角。
示例14是一种无线通信设备的装置，包括：天线阵列，所述天线阵列被配置为接收包括多个波束的信号；和处理电路系统，所述处理电路系统耦合到所述天线阵列并被配置为：检测在所述天线阵列处接收到的所述多个波束中的第一波束；基于与所述第一波束相对应的权重矢量抑制所接收的信号内来自所述第一波束的能量；并且在已抑制所接收的信号内来自所述第一波束的能量之后在所接收的信号内检测第二波束。
示例15包括根据示例14所述的主题，其中所述处理电路系统还被配置为：基于与所述第二波束相对应的权重矢量抑制所接收的信号内来自所述第二波束的能量；并且在已抑制所接收的信号内来自所述第二波束的能量之后在所接收的信号内检测第三波束。
示例16包括根据示例14-15所述的主题，其中所述处理电路系统通过将所接收的信号投影到与所述第一波束的方向正交的空间上来抑制来自所述第一波束的能量。
示例17包括根据示例14-16所述的主题，其中所述处理电路系统使用盲算法并在缺少导频信号的情况下检测所述第一波束和所述第二波束。
示例18包括根据示例14-17所述的主题，其中所述盲算法包括用于使输出功率最大化的等增益组合技术。
示例19可包括用于执行示例1-18中任一项中所描述的操作的方法。
示例20可包括一种系统，所述系统具有用于执行示例1-18中任一项中所描述的操作的装置。
示例21可包括计算机可读介质，所述计算机可读介质包括用于执行示例1-18中任一项中所描述的操作的指令。
尽管已参考具体示例方面描述了一个方面，但是将显然的是，在不脱离本公开的更广精神和范围的情况下，可以对这些方面做出各种修改和改变。因此，说明书和附图将在说明性而不是限制性意义上被考虑。形成其一部分的附图通过图示而不是限制的方式示出可以在其中实践主题的具体方面。所图示的方面被足够详细地描述，以使得本领域的技术人员能够实践本文公开的教导。可以利用其他方面并从中导出其他方面，使得在不脱离本公开的范围的情况下，可以做出结构和逻辑替换和改变。因此，具体实施例不应在限制性意义上进行，并且各个方面的范围仅由所附权利要求以及此类权利要求所赋予的等同物的完全范围来限定。
发明主题的此类方面可以是仅仅为了方便而在本文中由术语“方面”单独地和/或共同地参考的，而不旨在在实际上公开了不止一个的情况下将本申请的范围自发地限于任何单个方面或发明构思。因此，尽管已在本文中图示并描述了具体方面，但是应该领会，被计算以实现相同目的的任何布置可以取代所示出的具体方面。本公开旨在涵盖各个方面的任何和所有适配或变化。在回故以上描述后，以上方面以及在本文中未具体地描述的其他方面的的组合对于本领域的技术人员而言将是显而易见的。
在此文件中，术语“一”或“一种”如专利文件中常见的那样，用于独立于“至少一个”或“一个或多个”的任何其他情况或用法而包括一个或不止多个。在此文件中，除非另外指示，否则术语“或”用于是指非排他性或，使得“A或B”包括“A而不是B”、“B而不是A”和“A和B”。在本文件中，术语“包含”和“在其中”被用作相应术语“包括”和“其中”的普通英语等效词。另外，在以下权利要求中，术语“包含”和“包括”是开放式的，也就是说，在权利要求中包括除了在这样的术语之后列举的那些要素之外的要素的系统、UE、物品、成分、制剂或过程仍然被视为落入该权利要求的范围内。此外，在以下权利要求中，术语“第一”、“第二”和“第三”等被仅仅用作标签，而不旨在对其对象施加数值要求。
本公开的摘要被提供来允许读者快速地探知技术公开的性质。应理解它将不用于解释或限制权利要求的范围或含义。另外，在前面的具体实施例中，可以看到出于使本公开合理的目的，各种特征在单个方面中被分组在一起。本公开的这种方法不应被解释为反映以下意图：所要求保护的方面要求比在每个权利要求中明确地叙述的特征更多的特征。相反，如以下权利要求反映那样，发明主题在于不到单个公开方面的所有特征。因此，以下权利要求特此被并入到具体实施例中，其中每个权利要求独立地作为单独的方面。
下文描述本文讨论的方法、机器可读介质和系统(例如，机器、设备或其他装置)的各种示例。

Claims (18)

1.一种无线通信设备的装置，包括：
天线阵列，所述天线阵列包括Nr个天线和
Figure FDA0002858260580000011
个天线子阵列，其中，
Figure FDA0002858260580000012
指示所述装置的RF链的数量；和
处理电路系统，所述处理电路系统被配置为：
在所述
Figure FDA0002858260580000013
个天线子阵列处执行波束形成功能；
确定响应于执行所述波束形成功能而接收到的接收信号的到达角；并且
根据所述到达角来调整所述装置的移相器。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，通过以下步骤来确定所述到达角：
使每个子阵列朝向
Figure FDA0002858260580000014
个光栅角中的每一个转向，其中，d是每个子阵列之间的距离，并且λ是所述接收信号的波长；以及
选择具有最大测量功率增益的光栅角作为所述到达角。
3.根据权利要求2所述的装置，其中，使用离散傅立叶变换(DFT)码本来执行所述转向。
4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述DFT码本的大小为
Figure FDA0002858260580000015
Figure FDA0002858260580000016
5.根据权利要求1所述的装置，其中，使用已被应用于所述
Figure FDA0002858260580000017
个子阵列中的每个天线子阵列的波束形成矢量来执行所述波束形成功能，使得每个天线子阵列的阵列图案是基本上相同的。
6.一种无线通信设备的装置，包括：
天线阵列；和
处理电路系统，所述处理电路系统耦合到所述天线阵列并被配置为：
使用多指波束形成矢量来在第一帧的第一子帧处执行波束形成功能以生成第一多指波束形成图案，所述第一多指波束形成图案包括主波束和第一次波束；
使用多指波束形成矢量来在所述第一帧之后的第二帧的第一子帧处执行所述波束形成功能以生成第二多指波束形成图案，所述第二多指波束形成图案包括所述主波束和第二次波束；并且
响应于在所述第一帧与所述第二帧之间检测到接收功率变化而在后续帧中改变所述主波束的方位角。
7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述第一次波束具有比所述主波束低的波束形成增益。
8.根据权利要求6所述的装置，其中，所述第一次波束相对于所述主波束处于第一方位角，并且其中，所述第二次波束相对于所述主波束处于第二方位角，与所述第一次波束关于穿过所述主波束的轴线对称。
9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述主波束的方位角被改变为与所述第一次波束或所述第二次波束中的任何一个的方向相对应。
10.根据权利要求8所述的装置，其中，所述主波束的方位角被改变为与在所述装置检测到最高信道增益的帧期间的波束方向相对应。
11.根据权利要求10所述的装置，其中，所述方位角被改变为与在所述装置检测到最高信道增益的帧期间对应的次波束的波束方向相对应。
12.根据权利要求11所述的装置，其中，通过递增或递减离散傅立叶变换(DFT)码本的索引来改变所述方位角。
13.根据权利要求6所述的装置，其中，所述处理电路系统被配置为根据最小二乘最小化问题来确定所述主波束的方位角。
14.一种无线通信设备的装置，包括：
天线阵列，所述天线阵列被配置为接收包括多个波束的信号；和
处理电路系统，所述处理电路系统耦合到所述天线阵列并被配置为：
检测在所述天线阵列处接收到的所述多个波束中的第一波束；
基于与所述第一波束相对应的权重矢量，抑制所接收的信号内来自所述第一波束的能量；并且
在已抑制所接收的信号内来自所述第一波束的能量之后，在所接收的信号内检测第二波束。
15.根据权利要求14所述的装置，其中，所述处理电路系统还被配置为：
基于与所述第二波束相对应的权重矢量，抑制所接收的信号内来自所述第二波束的能量；并且
在已抑制所接收的信号内来自所述第二波束的能量之后，在所接收的信号内检测第三波束。
16.根据权利要求14所述的装置，其中，所述处理电路系统通过将所接收的信号投影到与所述第一波束的方向正交的空间上，来抑制来自所述第一波束的能量。
17.根据权利要求14所述的装置，其中，所述处理电路系统使用盲算法并在缺少导频信号的情况下检测所述第一波束和所述第二波束。
18.根据权利要求17所述的装置，其中，所述盲算法包括用于使输出功率最大化的等增益组合技术。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115378448A (zh) * 2022-08-26 2022-11-22 天津津航计算技术研究所 多通道接收机跨波束切换系统及方法
WO2023225848A1 (en) * 2022-05-24 2023-11-30 Huawei Technologies Co., Ltd. Systems and methods for user equipment beam tracking based on sensing information

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10588089B1 (en) * 2018-09-21 2020-03-10 Qualcomm Incorporated Mitigation of calibration errors
US11206074B2 (en) * 2018-12-06 2021-12-21 Qualcomm Incorporated Determining sub-dominant clusters in a millimeter wave channel
US10594383B1 (en) 2018-12-28 2020-03-17 Intel Corporation Beam tracking for 5G millimeter-wave systems
EP3915199A1 (en) * 2019-01-21 2021-12-01 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Methods, apparatus and machine-readable medium relating to adjustment of beam gain in wireless communication
US11469781B2 (en) * 2019-03-07 2022-10-11 Mediatek Inc. Method for transferring signals via transmission interface and communications apparatus utilizing the same
US11101559B2 (en) * 2019-07-15 2021-08-24 Wafer Llc System and method for receive diversity combining
US11616563B2 (en) 2020-04-06 2023-03-28 Samsung Electronics Co., Ltd. Systems and methods for updating beamforming codebooks for angle-of-arrival estimation using compressive sensing in wireless communications
US11211994B2 (en) 2020-04-06 2021-12-28 Samsung Electronics Co., Ltd. Angular sparse channel recovery using history measurements
CN111416647B (zh) * 2020-04-07 2021-08-06 北京邮电大学 波束追踪方法、码本生成方法及装置
US11909477B2 (en) * 2020-05-27 2024-02-20 Nokia Technologies Oy Uplink beam reconfiguration
JP2022130910A (ja) * 2021-02-26 2022-09-07 富士通株式会社 無線通信装置、及び、ビーム制御方法
TWI794920B (zh) * 2021-08-05 2023-03-01 國立陽明交通大學 基地臺與用戶設備進行連繫的方法
CN115314081B (zh) * 2022-04-12 2023-08-01 中国人民解放军战略支援部队航天工程大学 一种低轨通信卫星空间资源管理与优化方法
TWI833243B (zh) * 2022-06-13 2024-02-21 新加坡商鴻運科股份有限公司 毫米波通訊的波束追蹤方法、電子裝置及電腦可讀儲存媒體
US11870522B2 (en) 2022-06-13 2024-01-09 Nanning Fulian Fugui Precision Industrial Co., Ltd. Beam tracking method for mmWave communication and electronic device, electronic device and computer readable storage medium

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2792116B1 (fr) * 1999-04-07 2003-06-27 Agence Spatiale Europeenne Formation numerique de faisceaux
US6701141B2 (en) * 1999-05-18 2004-03-02 Lockheed Martin Corporation Mixed signal true time delay digital beamformer
EP2392048B1 (en) * 2009-02-02 2018-10-31 Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation Hybrid adaptive antenna array
US8723729B2 (en) * 2009-05-26 2014-05-13 Broadcom Corporation Angle of arrival and/or range estimation within a wireless communication device
JP2012013612A (ja) 2010-07-02 2012-01-19 Panasonic Corp 到来方向推定装置及び到来方向推定方法
US9444534B2 (en) * 2012-02-06 2016-09-13 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus and method for low complexity spatial division multiple access in a millimeter wave mobile communication system
JP2019024148A (ja) * 2015-12-02 2019-02-14 シャープ株式会社 通信装置および通信方法
US10141993B2 (en) * 2016-06-16 2018-11-27 Intel Corporation Modular antenna array beam forming
US10334454B2 (en) * 2017-05-11 2019-06-25 Intel Corporation Multi-finger beamforming and array pattern synthesis
US10594383B1 (en) 2018-12-28 2020-03-17 Intel Corporation Beam tracking for 5G millimeter-wave systems

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023225848A1 (en) * 2022-05-24 2023-11-30 Huawei Technologies Co., Ltd. Systems and methods for user equipment beam tracking based on sensing information
CN115378448A (zh) * 2022-08-26 2022-11-22 天津津航计算技术研究所 多通道接收机跨波束切换系统及方法
CN115378448B (zh) * 2022-08-26 2023-06-30 天津津航计算技术研究所 多通道接收机跨波束切换系统及方法

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