CN113228525A

CN113228525A - 用于在无线通信系统中估计方向的装置及方法

Info

Publication number: CN113228525A
Application number: CN201980086455.0A
Authority: CN
Inventors: 林钟扶; 李炯泽; 崔埈逸; 金洙喆; 边名广
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd; Pohang University of Science and Technology Foundation POSTECH
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd; Pohang University of Science and Technology Foundation POSTECH; Academy Industry Foundation of POSTECH
Priority date: 2018-12-26
Filing date: 2019-12-26
Publication date: 2021-08-06
Also published as: KR20200080009A; EP3891898A1; WO2020138972A1; US10958330B2; US20200212988A1; EP3891898A4

Abstract

提供了一种通信系统。该通信系统支持诸如长期演进(LTE)之类的超第四代(4G)通信系统的更高数据速率。提供了一种无线通信系统中的第一装置。该装置包括天线阵列、至少一个收发器和至少一个处理器。该收发器被配置成通过使用波束集来发送信号，并且从第二装置接收用于指示波束集中的至少一个波束的信号。该处理器被配置成基于至少一个波束来确定辅助波束对。该收发器被配置成通过使用辅助波束对向第二装置发送参考信号，并且从第二装置接收与辅助波束对有关的反馈信息。至少一个处理器被配置成基于反馈信息来确定与第二装置有关的通信方向。

Description

用于在无线通信系统中估计方向的装置及方法

技术领域

本公开涉及一种无线通信系统。更具体地，本公开涉及一种用于在无线通信系统中估计方向的装置和方法。

背景技术

为了满足自部署第四代(4G)通信系统以来对无线数据流量不断增长的需求，已努力开发改善的第五代(5G)或5G前通信系统。因此，5G或5G前通信系统也被称为“超4G网络”或“后LTE系统”。

5G通信系统被认为是在更高的频率(mmWave)频带(例如60GHz频段)中实现的，以便实现更高的数据速率。为了减少无线电波的传播损耗并增加传输距离，在5G通信系统中讨论波束形成、大规模多输入多输出(MIMO)、全维MIMO(FD-MIMO)、阵列天线、模拟波束形成、大规模天线技术。

另外，在5G通信系统中，基于高级小型小区、云无线电接入网络(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、协作多点(CoMP)、接收端干扰消除等，针对系统网络改善的开发正在进行中。

在5G系统中，已经开发了作为高级编码调制(ACM)的混合FSK和QAM调制(FQAM)和滑动窗口叠加编码(SWSC)以及作为高级接入技术的滤波器组多载波(FBMC)、非正交多址(NOMA)和稀疏码多址(SCMA)。

为克服由于超高频带(例如，mmWave)的特性而引起的路径损耗问题，通过使用波束形成方案来管理5G通信系统以增加信号增益。需要更精确地确定所发送或接收的信号的方向以实现流畅的波束形成通信。同时，若仅通过使用许多波束来增加方向估计的精度，则可能增加方向确定所需的时间。

以上信息仅作为背景信息呈现，以帮助理解本公开。关于以上内容中的任何内容是否可能用作本公开的现有技术，没有进行确定，也没有进行断言。

发明内容

本公开的一些方面在于至少解决上述问题和/或缺点，并至少提供下述优点。相应地，本公开的一方面在于提供一种用于在无线通信系统中更精确地估计所发送或接收的信号的方向的装置和方法。

本公开另一方面在于提供一种用于在无线通信系统中以低开销来估计信号的方向的装置和方法。

另外的方面将在下面的描述中得到部分阐述，并且将部分地从描述中清楚，或者可以通过实践所呈现的实施例而获知。

根据本公开一方面，提供一种无线通信系统中的第一装置。该装置包括天线阵列、至少一个收发器和至少一个处理器。至少一个收发器被配置成通过使用波束集来发送信号，并且从第二装置接收用于指示波束集中的至少一个波束的信号，至少一个处理器被配置成基于至少一个波束来确定辅助波束对。至少一个收发器被配置成通过使用辅助波束对向第二装置发送参考信号，并且从第二装置接收与辅助波束对有关的反馈信息。至少一个处理器被配置成基于反馈信息来确定与第二装置有关的通信方向。

根据本公开另一方面，提供一种无线通信系统中的第一装置的操作方法。该操作方法包括：通过使用波束集来发送信号，从第二装置接收用于指示波束集中的至少一个波束的信号，基于至少一个波束来确定辅助波束对，通过使用辅助波束对来向第二装置发送参考信号，从第二装置接收与辅助波束对有关的反馈信息并且基于反馈信息来确定与第二装置有关的通信方向。

根据各种实施例的装置和方法可以更精确地确定信号的通信方向，该信号是实现流畅的波束形成通信所需的。

根据各种实施例的装置和方法可以通过使用辅助波束对来估计由于波束训练而降低开销的方向。

从下面的详细描述中，本公开的其他方面、优点和显著特征对于本领域技术人员将变得清楚，下面的详细描述结合附图公开了本公开各种实施例。

附图说明

从结合附图的下面的描述中，本公开的某些实施例的和其他方面、特征和优点将更加清楚，其中：

图1图示根据本公开的实施例的无线通信系统；

图2图示根据本公开的实施例的无线通信系统中的基站的配置；

图3图示根据本公开的实施例的无线通信系统中的终端的配置；

图4A图示根据本公开的实施例的无线通信系统中的通信单元的配置；

图4B图示根据本公开的实施例的无线通信系统中的通信单元的配置；

图4C图示根据本公开的实施例的无线通信系统中的通信单元的配置；

图5图示根据本公开的实施例的第一装置的用于方向估计的流程图；

图6图示根据本公开的实施例的方向估计的示例；

图7图示根据本公开的实施例的第一装置的用于确定波束集的流程图；

图8图示根据本公开的实施例的波束宽度的示例；

图9图示根据本公开实施例的第一装置的用于确定辅助波束对的流程图；

图10图示根据本公开的实施例的辅助波束对的示例；

图11图示根据本公开的实施例的在车辆间通信中的方向估计的示例；

图12A图示根据本公开的实施例的在车辆间通信中的方向跟踪的示例；

图12B图示根据本公开的实施例的在车辆间通信中通过改变行进方向的方向跟踪的示例；

图12C图示根据本公开的实施例的在车辆间通信中通过改变参考方向的方向估计的示例；

图13A图示示出根据本公开的实施例的波束宽度的性能的曲线图；

图13B图示示出根据本公开的实施例的波束宽度的性能的曲线图；

图14A图示示出根据本公开的实施例的通过两阶段角度估计方案的方向估计的性能的曲线图；

图14B图示示出根据本公开的实施例的通过两阶段角度估计方案的方向估计的性能的曲线图；

图14C图示示出根据本公开的实施例的通过两阶段角度估计方案的方向估计的性能的曲线图；以及

图14D图示示出根据本公开的实施例的通过两阶段角度估计方案的方向估计的性能的曲线图。

贯穿附图，相似的附图标记将被理解为指代类似的部件、组件和结构。

具体实施方式

提供参照附图的下面的描述以帮助全面理解由权利要求及其等同物所限定的本公开的各种实施例。它包括各种具体细节以帮助该理解，但是这些具体细节仅被认为是示范性的。相应地，本领域普通技术人员将认识到，在不脱离本公开的范围和精神的情况下，可对本文所述的各种实施例进行各种改变和修改。另外，为了清楚和简洁起见，可省略对公知功能和构造的描述。

在下面描述和权利要求中使用的术语和词语不限于书面含义，而是仅由发明人用来使得能够清楚和一致地理解本公开。相应地，对于本领域技术人员而言应当清楚的是，提供对本公开各种实施例的下面的描述仅是出于说明的目的，而不是出于限制由所附权利要求及其等同物限定的本公开的目的。

应理解，单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数对象，除非上下文另外明确指出。因而，例如，提及“组件表面”包括提及一个或多个这样的表面。

在下文中，将从硬件的角度描述各种实施例。然而，各种实施例包括使用硬件和软件两者的技术，并且因而各种实施例可以不排除软件的角度。

在下文中，本公开涉及一种用于在无线通信系统中更精确地估计信号的通信方向的装置和方法。具体地，本公开包括一种用于在无线通信系统中通过使用波束形成方案来获得关于流畅的通信所需的信号方向的信息的技术。

在下面的描述中，为了便于解释，示范了包括指示信号的术语(例如，信号、参考信号、信息)、指示通信节点的术语(例如，基站、终端、车辆和电子设备)、指示装置的元件的术语等的术语。相应地，本公开不限于下面的术语，并且可以使用具有相同技术含义的其他术语。

另外，本公开包括在一些通信协议(例如，第三代合作伙伴计划(3GPP))中使用的用于解释各种实施例的术语，但是该术语仅对应于示例。可以容易地修改各种实施例，并且然后将其应用于另一通信系统。

图1图示根据本公开实施例的无线通信系统。参考图1图示作为在无线通信系统中使用无线信道的一部分节点的基站110、终端120和终端130。

基站110是提供到终端120和130的无线连接的网络基础设施。基站110具有基于基站110可发送信号的距离而被定义为特定地理区域的覆盖范围。基站110可被称为“接入点(AP)”、“eNodeB(eNB)”、“第五代节点”、“无线点”或具有与其等效的技术含义的其它术语。根据各种实施例，基站110可连接到至少一个“发送/接收点(TRP)”。基站110可通过至少一个TRP将下行链路信号发送到终端120或130或者从终端120或130接收上行链路信号。

终端120和130中的每一个是由用户使用的装置，并且通过无线信道与基站110通信。在某些情况下，可以在没有用户参与的情况下操作终端120和130中的至少一个。即，终端120和130中的至少一个是被配置成执行机器型通信(MTC)的装置，并且可以不由用户携带。终端120和130中的每一个可被称为“用户设备(UE)”、“移动站”、“订户站”、“客户驻地设备(CPE)”、“远程终端”、“无线终端”、“电子设备”、“车辆终端”、“用户设备”或具有与其等效的技术含义的其它术语。

基站110以及终端120和130可以在毫米波(mmWave)频带(例如，28GHz、30GHz、38GHz和60GHz)中发送和接收无线信号。为了改善信道增益，基站110以及终端120和130可以执行波束形成。波束形成可以包括发送波束形成和接收波束形成。即，基站110以及终端120和130可以将方向性赋予发送信号或接收信号。为此，基站110以及终端120和130可以通过波束搜索过程或波束管理过程来选择服务波束112、113、121和131。在选择服务波束112、113、121和131之后的通信可以通过与用于服务波束112、113、121和131的传输的资源具有准共址(QCL)关系的资源来执行。

如果可从在第二天线端口上已经传送符号的信道推断出在第一天线端口上已经传送符号的信道的大规模特性，则可认为第一天线端口和第二天线端口具有它们之间的QCL关系。例如，大规模特性可包括延迟扩展、多普勒扩展、多普勒频移、平均增益、平均延迟和空间接收器参数中的至少一个。

基站110可以通过使用波束向终端120发送信号。所发送的信号具有方向性特性，并且因而需要适当地配置波束方向以用于流畅的波束形成通信。基站110可以估计与终端120有关的方向，并且通过使用与所估计的方向相对应的波束来发送信号。与终端120有关的方向意味着为终端120发送基站110的信号的方向，即信号开始的离开角(AoD)，或者意味着接收终端120的信号的方向，即信号到达的到达角(AoA)。在下文中，本公开描述一种用于通过更精确地估计实际发送信号的通信方向来提高通信效率的方法。

根据各种实施例，波束意味着无线信道中信号的空间流，并且可以由一个或多个天线(或天线元件)生成，并且该生成过程可以被称为波束形成。根据各种实施例，可使用其中集中多个天线元件的天线阵列等，并且在这种情况下，根据信号增益的形状(即，覆盖范围)可具有方向性。用于信号发送的波束可以由发送波束指示，或者用于信号接收的波束可以由接收波束指示。

根据各种实施例，如果装置(基站或终端)在发送波束的方向上发送信号，则可以增加装置的信号增益。如果通过使用发送波束来发送信号，则可以通过信号发送侧(即发送节点)的空间域发送滤波器来发送信号。如果通过使用多个发送波束来发送信号，则发送节点可以在改变空间域发送滤波器的同时发送信号。例如，如果信号由完全相同的发送波束发送，则发送节点可以通过相同的空间域发送滤波器来发送信号。例如，如果终端(UE)接收用于接收波束搜索的CSI-RS(例如3GPP TS 38.214重复＝“on”)，则终端可以假定CSI-RS是通过相同的空间域发送滤波器发送的。

根据各种实施例，如果装置(基站或终端)在接收波束的方向上接收信号，则可以增加装置的信号增益。如果通过使用接收波束来传送信号，则可以通过信号接收侧(即，接收节点)的空间域接收滤波器来接收该信号。例如，如果终端同时接收通过使用不同波束发送的几个信号，则终端可以通过使用单个空间域接收滤波器来接收信号，或者可以通过使用多个同时的空间域接收滤波器来接收信号。

此外，在详细描述中，根据各种实施例，参考信号可以用作通过使用波束发送的信号，并且可以包括例如解调参考信号(DM-RS)、信道状态信息参考信号(CSI-RS)、同步信号/物理广播信道(SS/PBCH)和探测参考信号(SRS)。另外，作为每个参考信号的配置，可以使用诸如CSI-RS资源或SRS资源之类的IE，并且上述配置可以包括波束相关联的信息。波束相关联的信息可以意味着：对应的配置(例如CSI-RS资源)是否使用与另一配置(例如，相同CSI-RS资源集中的另一CSI-RS资源)完全相同或不同的空间域滤波器；对应的配置与哪个参考信号准共址(QCL)；或者如果对应的配置已经是准共址(QCL)，则该QCL对应于哪种QCL类型(例如，QCL类型A、B、C和D)。QCL类型可以被如下定义。

-“QCL类型A”：{多普勒频移，多普勒扩展，平均延迟，延迟扩展}

-“QCL类型B”：{多普勒频移，多普勒扩展}

-“QCL类型C”：{多普勒频移，平均延迟}

-“QCL类型D”：{空间接收参数}

在详细描述中，根据各种实施例，终端可测量波束的质量以便获得小区质量或BWP质量。终端可以基于CSI-RS或SS/PBCH块来获得波束的质量。

例如，已经参照图1将基站和终端之间的通信描述为在其中操作波束形成的系统，但是各种实施例不限于此。本公开中的方向估计方案可以应用于包括设备到设备(D2D)、车辆到所有(V2X)等的侧链。

在使用用于发送器和/或接收器的多个天线的多输入多输出(MIMO)系统中，获得用于信道的信息被认为是非常重要的，并且已经进行了研究以利用MIMO技术。特别地，需要采用MIMO技术的波束形成通信系统来更精确地估计信号的发送方向或接收方向(在下文中，通信方向)，换句话说，发送信号的角度(离开角，AoD)和接收信号的角度(到达角，AoA)。

图2图示根据本公开的实施例的无线通信系统中的基站的配置。

参考图2可以理解为基站110的配置。在下文中使用的术语“...单元”或词的结尾(诸如“...器(or)”，“...器(er)”等)可以指示处理至少一个功能或操作的单元，并且这可以由硬件、软件或硬件和软件的组合来体现。

参考图2，基站110包括无线通信单元210、回程通信单元220、存储单元230和控制单元240。

无线通信单元210执行用于通过无线信道发送或接收信号的功能。例如，无线通信单元210根据系统的物理层协议执行基带信号和比特流之间的转换功能。例如，当发送数据时，无线通信单元210通过对发送比特流进行编码和调制来生成复信号。此外，当接收数据时，无线通信单元210通过对基带信号进行解调和解码来重建接收比特流。此外，无线通信单元210将基带信号上变频为射频(RF)带信号，并且然后通过天线发送转换的RF带信号，并将通过天线接收的RF带信号下变频为基带信号。

为此，无线通信单元210可以包括发送滤波器、接收滤波器、放大器、混频器、振荡器、数模转换器(DAC)、模数转换器(ADC)等。此外，无线通信单元210可以包括多个发送/接收路径。此外，无线通信单元210可以包括由多个天线元件配置的至少一个天线阵列。考虑到硬件，无线通信单元210可以由数字单元和模拟单元配置，并且模拟单元可以根据操作功率、操作频率等而包括多个子单元。

无线通信单元210可以发送或接收信号。例如，无线通信单元210可以发送同步信号、参考信号、系统信息、消息、控制信息或数据。另外，无线通信单元210可以执行波束形成。无线通信单元210可以基于控制单元240的配置将波束形成权重应用于所发送或接收的信号，以便给出信号方向性。

如上所述，无线通信单元210可以发送和接收信号。相应地，无线通信单元210的全部或一部分可以被称为“发送单元”、“接收单元”或“收发器单元”。此外，在下面的描述中，通过无线信道的发送和接收可以被理解为包括无线通信单元210的前述处理。

回程通信单元220提供用于执行与网络内的其他节点的通信的接口。即，回程通信单元220将从基站110发送到另一节点(例如，另一接入节点、另一基站、更高节点、核心网络等)的比特流转换为物理信号，并且将从另一节点接收的物理信号转换为比特流。

存储单元230存储数据，诸如用于基站110的操作的基本程序、应用程序和配置信息。存储单元230可以被配置为易失性存储器、非易失性存储器或易失性存储器和非易失性存储器的组合。存储单元230响应于控制单元240的请求而提供存储的数据。根据各种实施例，存储单元230可以存储用于辅助波束对(ABP)的每个波束或者将在基站110中操作的波束集的每个波束的方向信息(或者可以称为角度信息)。根据实施例，方向信息可以被表达为阵列响应向量的类型。

控制单元240控制基站110的整体操作。例如，控制单元240通过无线通信单元210或回程通信单元220发送和接收信号。此外，控制单元240在存储单元230中记录数据并从存储单元230中读取数据。另外，控制单元240可以执行通信协议中所需的协议栈的功能。为此，控制单元240可以包括至少一个处理器。

根据各种实施例，控制单元240可以包括波束集确定单元241、辅助波束对确定单元243和方向确定单元245。波束集确定单元241可以确定用于执行波束训练的波束集。根据各种实施例，波束集的波束可以具有比稍后描述的辅助波束对的波束大的波束宽度。辅助波束对确定单元243可以确定用于更精确地估计方向的辅助波束对。方向确定单元245可估计方向，即，通过使用辅助波束对的波束所发送的信号的发送角或接收角，该估计基于关于信号的反馈信息。在本公开中估计方向的过程可包括确定将应用于天线阵列的合适的阵列响应向量的过程。波束集确定单元241、辅助波束对确定单元243和方向确定单元245可以是：作为存储的指令集或代码，至少临时驻留在控制单元240中的指令/代码；存储指令/代码的存储空间；配置控制单元240的电路的一部分；或者执行控制单元240的功能的模块。根据各种实施例，控制单元240可控制基站110执行根据稍后描述的各种实施例的操作。

图3图示根据本公开的实施例的无线通信系统中的终端的配置。图3中图示的配置可以被理解为终端120的配置。在下文中使用的术语“...单元”或词的结尾(诸如“...器(or)”，“...器(er)”等)可以指示处理至少一个功能或操作的单元，并且这可以通过硬件、软件或硬件和软件的组合来体现。

参考图3，终端120包括通信单元310、存储单元320和控制单元330。

通信单元310执行用于通过无线信道发送或接收信号的功能。例如，通信单元310根据系统的物理层协议执行基带信号和比特流之间的转换功能。例如，当发送数据时，通信单元310通过对发送比特流进行编码和调制来生成复信号。此外，当接收数据时，通信单元310通过对基带信号进行解调和解码来重建接收比特流。此外，通信单元310将基带信号上变频为RF带信号，并且然后通过天线发送所转换的RF带信号，并且将通过天线接收的RF带信号下变频为基带信号。例如，通信单元310可以包括发送滤波器、接收滤波器、放大器、混频器、振荡器、DAC、ADC等。

此外，通信单元310可以包括多个发送/接收路径。此外，通信单元310可以包括天线单元。通信单元310可以包括至少一个天线阵列，该天线阵列包括多个天线元件。考虑到硬件，通信单元310可以由数字电路和模拟电路(例如，射频集成电路(RFIC))配置。数字电路和模拟电路可以被实现为单个封装。此外，通信单元310可以包括多个RF链。此外，通信单元310可以执行波束形成。通信单元310可以基于控制单元330的配置将波束形成权重应用于所发送或接收的信号，以便给出信号方向性。根据实施例，通信单元310可以包括射频(RF)块(或RF单元)。RF块可以包括与天线有关的第一RF电路(线路)和与基带处理有关的第二RF电路(线路)。第一RF电路可以被称为RF-A(天线)。第二RF电路可以被称为RF-B(基带)。

另外，通信单元310可以发送或接收信号。通信单元310可以接收下行链路信号。下行链路信号可以包括同步信号(SS)、参考信号(RS)(例如，小区特定参考信号(CRS)和解调(DM)-RS)、系统信息(例如，MIB、SIB、剩余系统信息(RMSI)、其他系统信息(OSI))、配置消息、控制信息或下行链路数据。另外，通信单元310可以发送上行链路信号。上行链路信号可以包括与随机接入有关的信号(例如，随机接入前导(RAP)(或消息1(Msg1)、消息3(Msg3))、参考信号(例如探测参考信号(SRS))、DM-RS)等。另外，通信单元310可以包括不同的通信模块以处理不同频带中的信号。此外，通信单元310可以包括用于支持多种不同的无线连接技术的多个通信模块。例如，不同的无线连接技术可以包括蓝牙低功耗(BLE)、无线保真(Wi-Fi)、WiFi千兆字节(WiGig)、蜂窝网络(例如长期演进(LTE)和新无线电(NR))等。此外，不同的频带可以包括超高频(SHF)(例如2.5GHz和5GHz)带和毫米(mm)波(例如38GHz、60GHz)频带。另外，通信单元310可以将相同类型的无线连接技术用于不同的频带(例如，用于授权辅助接入(LAA)的未授权频带，以及民用宽带无线电服务(CBRS)(例如3.5GHz))。

如上所述，通信单元310发送和接收信号。相应地，通信单元310的全部或一部分可以被称为“发送单元”、“接收单元”或“收发器单元”。此外，在下面的描述中，通过无线信道的发送和接收可以被理解为包括通信单元310的前述处理。

存储单元320存储数据，诸如用于终端120的操作的基本程序、应用程序和配置信息。存储单元320可以被配置为易失性存储器、非易失性存储器或易失性存储器和非易失性存储器的组合。存储单元320响应于控制单元330的请求而提供存储的数据。根据各种实施例，存储单元320可存储用于辅助波束对的每个波束或将在终端120中操作的波束集的每个波束的方向。

控制单元330控制终端120的整体操作。例如，控制单元330通过通信单元310发送和接收信号。此外，控制单元330在存储单元320中记录数据并从存储单元320读取数据。另外，控制单元330可以执行通信协议中所需的协议栈的功能。为此，控制单元330可以包括至少一个处理器或微处理器，或者可以是处理器的一部分。此外，控制单元330以及通信单元310的一部分可被称为通信处理器(CP)。控制单元330可包括用于执行通信的各种模块。

根据各种实施例，控制单元330可以包括波束集确定单元331、辅助波束对确定单元333和方向确定单元335。波束集确定单元331、辅助波束对确定单元333和方向确定单元335分别与基站110的波束集确定单元241、辅助波束对确定单元243和方向确定单元245相对应，并且因而将省略对重叠元件的详细描述。波束集确定单元331、辅助波束对确定单元333和方向确定单元335可以是：作为存储在存储单元320中的指令集或代码，至少临时驻留在控制单元330中的指令/代码；存储指令/代码的存储空间；配置控制单元330的电路的一部分；或者执行控制单元330的功能的模块。根据各种实施例，控制单元330可控制终端执行根据稍后描述的各种实施例的操作。

图3中图示的终端的配置仅对应于终端的示例，并且终端不限于图3中图示的配置。即，根据各种实施例，可以添加、移除或改变配置的一部分。

图4A图示根据本公开的实施例的无线通信系统中的通信单元的配置。

图4B图示根据本公开的实施例的无线通信系统中的通信单元的配置。

图4C图示根据本公开实施例的无线通信系统中的通信单元的配置。图4A、图4B和图4C图示图2中图示的无线通信单元210或图3中图示的通信单元310的具体配置的示例。具体地，图4A、图4B和图4C图示执行波束形成的元件，该元件是图2中的无线通信单元210或图3中的通信单元310的一部分。

参考图4A，无线通信单元210或通信单元310包括编码和调制单元402、数字波束形成单元404、多个发送路径406-1至406-N以及模拟波束形成单元408。

编码和调制单元402执行信道编码。对于信道编码，可以使用低密度奇偶校验(LDPC)码、卷积码和极性码中的至少一种。编码和调制单元402通过执行星座映射来生成调制符号。

数字波束形成单元404对数字信号(例如，调制符号)执行波束形成。为此，数字波束形成单元404将波束形成权重乘以调制符号。波束形成权重用于改变信号的大小和相位，并且可以被称为“预编码矩阵”、“预编码器”等。数字波束形成单元404向多个发送路径406-1至406-N输出已经经受数字波束形成的调制符号。根据多输入多输出(MIMO)传输方案，可以对调制符号进行复用，或者可以将相同的调制符号提供给多个发送路径406-1至406-N。

多个发送路径406-1至406-N将已经经受数字波束形成的数字信号转换为模拟信号。为此，多个发送路径406-1至406-N中的每一个可以包括快速傅里叶逆变换(IFFT)计算单元、循环前缀(CP)插入单元、DAC和上转换单元。CP插入单元被设计用于正交频分复用(OFDM)方案，并且可在另一物理层方案(例如，滤波器组多载波(FBMC))中被排除。即，多个发送路径406-1至406-N分别为通过数字波束形成生成的多个流提供独立的信号处理过程。然而，根据实现方法，可共享多个发送路径406-1至406-N的元件中的一部分。

模拟波束形成单元408对模拟信号执行波束形成。为此，数字波束形成单元404将波束形成权重乘以模拟信号。波束形成权重用于改变信号的大小和相位。具体地，根据多个发送路径406-1至406-N与天线之间的连接结构，可以如图4B或图4C中图示的那样配置模拟波束形成单元408。

参考图4B，输入到模拟波束形成单元408的信号经历相位/大小转换和放大操作，并且然后通过天线发送。路径中的信号通过不同的天线组(即天线阵列)发送。关于通过第一路径输入的信号的处理，信号由相位/大小转换单元(412-1-1至412-1-M)至(412-N-1至412-N-M)转换成包括具有完全相同相位或大小或者不同相位或大小的信号的信号流，信号流中包括的转换的信号由放大器(414-1-1至414-1-M)至(414-N-1至414-N-M)放大，并且然后分别通过天线发送放大的信号。

参考图4C，输入到模拟波束形成单元408的信号经历相位/大小转换和放大操作，并且然后通过天线发送。路径中的信号通过完全相同的天线组(即天线阵列)发送。关于通过第一路径输入的信号的处理，信号由相位/大小转换单元412-1-1至412-1-M转换成包括具有完全相同相位或大小或者不同相位或大小的信号的信号流，并且信号流中包括的转换的信号由放大器414-1-1至414-1-M放大。为了通过单个天线阵列发送，通过添加单元416-1-1至416-1-M、基于天线元件将放大的信号相加在一起，并且然后分别通过天线发送相加的信号。

图4B图示将独立天线阵列用于发送路径的示例，并且图4C图示在发送路径之间共享单个天线阵列的示例。然而，根据另一实施例，一些发送路径可以使用独立的天线阵列，并且剩余发送路径可以共享单个天线阵列。此外，根据又一实施例，可以应用发送路径和天线阵列之间的可切换结构，从而允许使用根据情况自适应地改变的结构。

图1至图4C图示根据各种实施例的用于方向估计的通信环境、基站或终端的配置示例。在下文中，将参照图5和图6描述根据各种实施例的用于方向估计的装置的操作。

为了解释本公开的方向估计，将用估计将要从第一装置向第二装置发送的信号的方向的示例来描述第一装置。即，第一装置可以是发送装置，并且第二装置可以是接收装置。上述估计的通信方向是用于提高第一装置和第二装置之间的通信质量的方向，并且可以指示AoD。

波束栅格(GoB)方案可以用作用于估计通信所需的信号的发送方向(例如，AoD)或接收方向(例如，AoA)的方法。根据GoB方案，第一装置可以在第一装置的多个波束之中识别具有最高信号质量(例如，参考信号接收功率(RSRP))的波束，并且可以将识别的波束的参考方向(例如，视轴)确定为AoD。为了增大在GoB方案中估计的角度的精度，即，增大估计的方向的分辨率，可以使用具有窄波束宽度的波束。随着用于波束形成的第一装置的天线数量的增大，可以生成具有更窄波束宽度的波束。然而，波束宽度越窄，包括相同覆盖范围的波束数量越大，并且因而通过对所有波束进行穷举搜索来估计方向所用的GoB方案可能会由于对许多波束进行波束训练而增加开销。

不同于通过简单地操作具有窄波束宽度的波束来满足分辨率的GoB方案，可以考虑使用辅助波束对(ABP)来获得高分辨率的方案。第一装置可以形成多个波束。第一装置可以通过使用多个波束来执行波束训练。第一装置可以通过使用多个波束中的每一个而将信号发送到作为相对的装置的第二装置，并且可以从第二装置接收关于所发送的信号的反馈。在使用ABP的方案中，通过使用一对波束来估计方向(角度)，所述一对波束包括具有最大接收功率(例如，RSRP)的第一波束和与第一波束相邻的两个波束之中的具有更大接收功率的第二波束。在第一装置中预形成的多个波束可以包括第一波束和第二波束。第一装置可以通过波束训练在多个波束之中识别第一波束和第二波束。第一装置可以通过两个波束的方向信息和两个波束的功率信息来估计两个波束的通信方向。与将具有最大接收功率的波束的参考方向确定为AoD的GoB方案不同，第一装置可以使用辅助波束对来获得位于第一波束的参考方向和与第一波束不同的第二波束的参考方向之间的方向，作为AoD。因此，与根据波束数量提供固定分辨率的GoB方案相比，第一装置可以更精确地估计信号的方向。上述方案可以被称为基于GoB的ABP方案。

然而，甚至基于GoB的ABP方案也可能具有在实际的通信方向和估计的通信方向之间估计的误差。尽管实际信号的方向接近于第一波束的参考方向，但是可以使用与第一波束相邻的第二波束，从而可能导致实际信号的最优方向与估计的方向之间的误差(在下文中，估计误差)。在高信噪比(SNR)下，这种现象尤其突出。为了减少上述估计误差，本公开提出一种通过两阶段的方向估计方案，所述两阶段为：通过波束训练来识别波束，并且然后通过使用关于所识别的波束的方向对称的辅助波束对来确定通信方向。通过两阶段的方向估计方案可以被称为两阶段方向估计方案、两阶段角度估计方案、两阶段基于波束形成的方向估计方案、两阶段基于波束训练的方向估计方案、波束重配置方案等。

两阶段方向估计方案

图5图示根据本公开实施例的用于方向估计的第一装置的流程图。第一装置可以包括基站110或终端120。第二装置可以包括基站110或终端120。

参考图5，在操作501中，第一装置可以确定波束集。第一装置可以确定用于波束训练的波束集。波束训练可以意味着由特定装置(例如，基站110)通过使用不同的波束方向顺序地向相对的装置发送信号，从而在波束集中的多个波束之中识别适合于与该相对的装置(例如，另一终端120)通信的波束的过程。根据各种实施例的波束集的波束具有比以下描述的辅助波束对的波束大的波束宽度，并且因而可以被称为宽波束集。

随着波束集中包括的波束数量的增加，可增加定位第二装置的方向的精度。这是因为用于波束训练的波束数量的增加可能会增加方向的分辨率。同时，用于波束训练的波束数量越大，为波束训练发送的信号数量越大，并因而增加用于估计通信方向的开销。相反，若波束集中包括的波束数量减小，则可能降低方向估计的精度。这是因为用于波束训练的波束数量的减小可能降低方向的分辨率。类似地，用于波束训练的波束数量越小，为波束训练发送的信号数量越小，并因而减少了发现通信方向的开销。因此，考虑到精度改善和由于波束训练生成的开销两者，需要第一装置确定适当的波束集。

根据各种实施例，第一装置可以确定包括被生成为具有指定波束宽度的波束的波束集。指定波束宽度意味着波束集的每个波束的波束宽度满足特定条件。特定条件可以与辅助波束对的波束间隙有关。可以将特定条件设计为满足相位的周期性以允许简化辅助波束对的矢量，并且然后在使用辅助波束对进行角度估计时将其表达。第一装置可以基于天线阵列的天线数量来确定波束集。根据实施例，波束宽度可以是半功率波束宽度(HPBW)。波束宽度可以被定义为两个方向之间的角度，所述两个方向在包括辐射波束方向的图案的横截面中具有最大值的一半的辐射功率强度。

根据各种实施例，第一装置可以基于辅助波束对的波束之间的波束间隙来确定波束宽度。波束间隙可以意味着波束的中心方向在物理上所成的角度。为了配置具有特定角度的辅助波束对，第一装置可以基于该特定角度来确定波束宽度。该确定的原因是基于参考波束确定辅助波束对。

根据各种实施例，第一装置可以基于第一装置将提供的波束宽度和覆盖范围来确定波束集。覆盖范围可以包括将通过波束形成发送的信号的方向范围。在固定覆盖范围中，波束宽度越宽，波束集中波束数量越小。相反，在固定覆盖范围内，波束宽度越窄，波束集中的波束数量就越大。

在操作503中，第一装置可以通过使用波束集来发送信号。波束集可以包括多个波束。多个波束可以分别指示不同的方向。第一装置可以通过使用多个波束中的每一个来发送信号。第一装置可以通过顺序地使用波束集中具有不同波束方向的波束来重复发送信号。例如，第一装置可以执行波束扫描。

该信号可以是波束形成的信号。根据各种实施例，波束形成的信号可以包括同步信号。例如，同步信号可以是主要同步信号(PSS)、次要同步信号(SSS)和扩展同步信号(ESS)之中的至少一个。另外，例如，同步信号可以是SS块。根据各种实施例，波束形成的信号可以包括参考信号。例如，参考信号可以是BRS、波束细化参考信号(BRRS)、小区特定参考信号(CRC)、信道状态信息参考信号(CSI-RS)和解调参考信号(DM-RS)之中的至少一个。

在操作505中，第一装置可以接收用于指示至少一个波束的信号。第一装置可以从第二装置接收用于指示波束集中的波束之中的至少一个波束的信号。第二装置可以接收在操作503中发送的信号。第二装置可以接收在操作503中通过使用不同的波束发送的信号，并且可以测量接收的信号。

在本公开中，用于信号测量的度量可以是例如波束参考信号接收功率(BRSRP)、RSRP、参考信号接收质量(RSRQ)、接收信号强度指示符(RSSI)、信号干扰噪声比(SINR)、载波干扰和噪声比(CINR)、SNR、误差矢量幅度(EVM)、误码率(BER)、块出错率(BLER)中的至少一个。除了所描述的示例之外，还可使用具有与示例相同的技术含义的其他术语或指示信道质量的其他度量。在本公开中，高信道质量意味着与信号大小有关的信道质量高，或者与错误率有关的信道质量低。这可意味着随着信道质量的提高，确保流畅的无线通信环境。此外，最优波束可指示波束之中具有最高信道质量的波束。在下文中，将描述其中确定波束形成信号的大小的信道质量是RSRP的示例。

基于测量结果，第二装置可以向第一装置发送用于指示多个波束之中的至少一个波束的信号。第二装置可以向第一装置发送信号，该信号指示与在信号之中被测量为具有最高信道质量的信号相对应的波束(或资源)，即，提供最佳信道状态的波束。例如，第二装置可以向第一装置反馈多个参考信号之中具有最高RSRP的参考信号。

第一装置可以通过从第二装置接收用于指示至少一个波束的信号来确定在波束集中的多个波束之中相对适合与第二装置通信的波束。在一些实施例中，第二装置可以向第一装置发送包括指示至少一个波束的信息的反馈信息。反馈信息可以明确地指示至少一个波束。例如，反馈信息可以包括CSI-RS的资源。在一些其他实施例中，第一装置可以在资源区域上接收用于指示至少一个波束的特定信号。特定信号可以隐含地指示至少一个波束。例如，特定信号可以包括随机接入前导码。

在操作507中，第一装置可以确定辅助波束对。在各种实施例中，辅助波束对可以意味着用于精确地估计信号的物理路径的方向(在下文中，通信方向)的波束对，该方向是装置(例如，第一装置)和相对的装置(例如第二装置)之间的通信所需的。基于辅助波束对的两个波束中的每一个的信道质量(例如，接收功率(RSRP))，第一装置可以更精确地估计位于两个波束的方向之间的通信方向。

第一装置可以在波束集中的波束之中识别参考波束。为了确定参考波束，第一装置可以获得与至少一个波束有关的信息，该信息是在操作505中从第二装置接收的。第一装置可以在至少一个波束之中识别参考波束。根据各种实施例，可以根据信道质量在波束集中的多个波束之中识别至少一个波束。第一装置可以在波束集中的多个波束之中确定具有最高信道质量的波束。这是因为提供更高信道质量的波束的方向类似于通信方向。第一装置可以将与最高信道质量相对应的波束确定为参考波束。

第一装置可以将参考波束的方向确定为参考方向。参考波束的方向可以意味着参考波束的中心方向。例如，可以将参考波束的方向确定为视轴方向，即，与形成参考波束的天线的辐射图案中的主瓣相对应的方向。第一装置可以将关于参考方向对称的两个波束确定为辅助波束对。

根据各种实施例，第一装置可以将与关于参考方向对称的两个方向相对应的两个波束确定为一个波束对。换句话说，辅助波束对的两个波束可以关于通过操作503至505获得的参考波束的中心方向对称。第一装置可以将波束重新形成为关于参考方向对称，而不是使用波束集中的波束。换句话说，根据各种实施例的辅助波束对可以与波束集中的波束不同。辅助波束对中的每个波束可以具有与波束集中的波束的视轴方向不同的视轴方向。

根据各种实施例，第一装置可以基于确定的参考方向来新确定用于确定辅助波束对的波束集，而不是在操作501中确定的波束集中的波束之中识别用于辅助波束对的波束。在那之后，第一装置可从新确定的波束集中的波束中确定辅助波束对。操作501的波束集可以被称为主要波束集。至少一个辅助波束对的波束可以被称为次要波束集。发送参考信号并接收参考信号的接收功率作为反馈的过程也可以被认为是波束训练的示例，并且因而至少一个辅助波束对的波束可以被称为次要波束集以与操作501的波束集进行区分。

根据各种实施例，第一装置可以将提供与参考方向成指定角度的方向之中彼此对称的两个方向的波束确定为辅助波束对。可以基于操作501中确定的波束集的波束宽度来确定辅助波束对。当波束集被确定时，考虑辅助波束对的波束间隙以确定波束宽度。因此，第一装置可以基于参考波束的波束宽度来确定辅助波束对。根据实施例，第一装置可以确定辅助波束对，使得参考波束的波束宽度与辅助波束对的波束间隙完全相同。根据另一实施例，第一装置可以确定辅助波束对，使得参考波束的波束宽度是辅助波束对的波束间隙的倍数。根据又一个实施例，第一装置可以确定辅助波束对，使得该辅助波束对的波束间隙是参考波束的波束宽度的倍数。即，第一装置可以基于参考方向和关于参考方向对称的每个波束的方向之间的角度来确定辅助波束对，而不是简单地基于关于参考方向对称的波束来确定辅助波束对。两倍角度可以与辅助波束对的波束之间的波束间隙相对应。换句话说，第一装置可以基于指定波束间隙来确定辅助波束对。在一些实施例中，第一装置可以基于用于形成辅助波束对的波束的天线阵列的天线数量来指定波束间隙。

在操作509中，第一装置可以通过使用辅助波束对来发送参考信号。辅助波束对可以包括第一装置的波束对。波束对可以包括第一装置的两个波束。在下文中，为了便于解释，将通过使用单个辅助波束对来描述本公开的两阶段方向估计方案，但是本公开不限于此。为了执行两阶段方向估计方案，可以使用多个辅助波束对。

辅助波束对可以包括第一装置的第一波束和第一装置的第二波束。可以在第一波束和第二波束之间定位通信角度。第一装置可以通过使用第一波束和第二波束中的每一个来发送参考信号，以便估计精确的通信角度。第一装置可以通过使用第一波束来发送第一参考信号。第二装置可以通过使用第二波束来发送第二参考信号。使用的参考信号中的每一个可以是BRS、BRRS、CRS、CSI-RS和DM-RS中的至少一个。

根据各种实施例，辅助波束对的每个波束的波束宽度可以小于操作501中确定的波束集的每个波束的波束宽度。即，第一波束或第二波束的波束宽度可以小于波束集中的多个波束中的每一个的波束宽度。在通过波束集进行波束训练之后，辅助波束对可以用于执行更精确的角度估计。

在操作511中，第一装置可以接收反馈信息。第一装置可以接收与辅助波束对有关的反馈信息。第一装置可以接收与第一波束有关的反馈信息。反馈信息可以包括与第一波束有关的信道质量。例如，反馈信息可以包括通过使用第一波束发送的第一参考信号的接收功率值。根据示例，反馈信息可以包括第一参考信号的RSRP。第一装置可以接收与第二波束有关的反馈信息。反馈信息可以包括与第二波束有关的信道质量。例如，反馈信息可以包括通过使用第二波束发送的第二参考信号的接收功率值。根据示例，反馈信息可以包括第二参考信号的RSRP。

第一装置可以通过使用各种方法来获得与第一波束有关的信道质量和与第二波束有关的信道质量。在一些实施例中，与第一波束有关的反馈信息和与第二波束有关的反馈信息可以通过一次性信令作为消息被反馈。在一些其他实施例中，与第一波束有关的反馈信息和与第二波束有关的反馈信息可以分别作为独立信号发送。

在操作513中，第一装置可以确定方向。根据各种实施例，第一装置可以基于参考波束的方向信息来确定通信方向。因为参考波束在操作501的波束集中的波束之中提供最高的信道质量，所以与通信方向相比，波束集中的波束之中的参考波束的方向可以具有最小的误差。第一装置可以获得与参考方向有关的方向信息。与参考方向有关的方向信息可以包括由参考波束生成的物理信号路径的绝对方向向量。

第一装置可基于反馈信息来确定方向。该方向可与用于允许第一装置与第二装置通信的最优角度相对应。最优角度可以意味着提供最优通信质量的通信方向。通信方向可与用于第一装置和第二装置之间的最优通信的信号的物理路径有关。例如，通信方向可以意味着第一装置的信号的AoD(或AoA)，该AoD(或AoA)是第一装置与第二装置流畅地通信所需的。在本公开中，可将通信方向的确定表达为通信方向的估计、角度的估计、通信角度的确定等。可以基于在该方向上形成波束的天线阵列的矢量来表达所确定的通信方向。

根据各种实施例，第一装置可以基于与第一参考信号有关的信道质量(例如，第一RSRP)和与第二参考信号有关的信道质量(例如，第二RSRP)来确定通信方向。用于第二装置的通信方向可以被定位在发送第一参考信号的方向和发送第二参考信号的方向之间。第一装置可以基于辅助波束对的方向信息和信道质量信息(例如，第一RSRP和第二RSRP)来确定通信方向。

尽管在图5中未图示，但是第一装置可以基于获得的通信方向来执行与第二装置的波束形成通信。第一装置可形成与通信方向相对应的至少一个波束。第一装置可通过使用与通信方向相对应的波束而向第二装置发送数据。第一装置可以通过获得更精确的通信方向(通信角度)来提高与第二装置的波束形成通信的质量。另外，第一装置可通过基于所获得的通信方向、在用于波束训练的波束之中识别至少一个波束来减少由于波束训练引起的开销。

在图5中，参考信号被描述为通过使用辅助波束对发送的信号的示例，但是本公开不限于此。根据实施例，可以使用同步信号代替参考信号，或者包括数据的波束形成信号可用于使用辅助波束对的方向估计。根据实施例，诸如SS/PBCH块之类的宽波束可以用于波束集，并且CSI-RS可以用于通过辅助波束对的参考信号传输。相对窄的波束宽度可以得出微小方向确定。

在图5中，顺序地描述操作501至513，但是根据实施例，可以一起描述一些操作，或者可以省略一些操作。即，本公开中的实施例不被理解为限于流程图中图示的顺序/操作。根据实施例，可以通过另一方案(例如，使用上行链路参考信号(例如，SRS)、之前和历史等使用的波束信息、用于先前数据传输的波束信息(例如，SRS资源ID、CSI-RS资源ID、SS/PBCH块ID)的AoA估计)而不是操作501至505来获得用于确定辅助波束对的波束信息。

图6图示根据本公开实施例的方向估计的示例。图6将图5中图示的通信方向估计过程图示为方向估计，该过程使用波束集和辅助波束对。图6图示作为发送装置的估计AoD的第一装置以及作为接收装置的估计AoA的第二装置。

参考图6，第一装置和第二装置可以通过信道601彼此通信。第一装置可通过信道601向第二装置发送信号。第二装置可通过信道601从第一装置接收信号。

第一装置可以包括发送天线阵列610。发送天线阵列610可形成波束集的发送波束611、612、613、614、615和616。将参照稍后描述的图7和图8详细解释波束集的确定。第一装置可将发送天线阵列610的波束之中的发送波束613确定为参考波束。可在与第二装置的波束训练过程期间识别发送波束613。例如，发送波束613可在发送波束611、612、613、614、615和616之中提供最高的信道质量。

第一装置可从作为参考波束的发送波束613确定辅助波束对(第一波束621和第二波束623)。发送波束613的视轴方向可被确定为参考方向625。第一装置可将关于参考方向625对称的波束对确定为辅助波束对。例如，第一装置可将第一波束621和第二波束623确定为辅助波束对的波束对，该第一波束621和第二波束623位于由发送波束613形成的角度的相对端处。确定的原因是通信方向位于发送波束613的覆盖范围内，即，由发送波束613的波束宽度提供的角度范围。

第二装置可以包括接收天线阵列630。接收天线阵列630可以形成波束集的接收波束631、632、633、634、635和636。第二装置可以将接收天线阵列630的波束之中的接收波束633确定为参考波束。例如，可以通过波束训练过程来确定接收波束633。

由天线阵列形成的波束可以被表达为矢量。即，可以由阵列响应矢量配置所有的发送波束和接收波束。因此，第一波束621和第二波束623(即，由第一装置确定的辅助波束对的波束)可以由以下等式1表达。

a_t(v-δ_t)指示辅助波束对的第一波束621的第一阵列响应矢量，并且a_t(v+δ_t)指示辅助波束对的第二波束623的第二阵列矢量。配置辅助波束对的两个波束的方向可以分别由v-δ_t和v+δ_t表达。v指示参考方向625，即参考波束613的视轴方向。v可以被指示为辅助波束对的方向。δ_t指示辅助波束对的每个波束(第一波束621或第二波束623)与参考方向625之间的方向差。N指示对应的发送节点的天线数量。下标t意味着发送节点。在下文中，在所有等式中，下标t意味着发送节点(例如，第一装置)，并且下标r意味着接收节点(例如，第二装置)。

根据各种实施例，第一装置可以根据等式2确定δ_t。第一装置可以确定满足特定条件的δ_t，以便通过辅助波束对来提高方向估计的精度并降低稍后描述的复杂度。特定条件可以被称为单调特征条件、单调属性条件、单调功能条件等。将参照稍后描述的图9和图10来解释特定条件的详细描述。

δ_t指示辅助波束对的每个波束(第一波束621或第二波束623)与参考方向625之间的方向差，并且以弧度来表达。N指示发送节点的天线数量。k可以是自然数。根据各种实施例，2δ_t可以是辅助波束对的波束间隙。

作为第一装置和第二装置之间的无线通信路径的信道601可以是作为MIMO信道的单个路径。实际通信信号经过的信道601可以由以下等式3表达为MIMO单个路径。

H＝αa_r(ψ)a_t(μ)^*

...等式3

其中H指示信道601，并且α指示信道增益。μ指示通信方向的发送方向650，即，发送角度AoD，并且ψ指示通信方向的接收方向660，即，接收角度AoA。如果没有噪声，则可以由以下等式4来表达通过使用辅助波束对的两个波束发送的信号。

其中y^Δ指示通过使用辅助波束对的第一波束发送的第一参考信号，并且y^Σ指示通过使用辅助波束对的第二波束发送的第二参考信号。a_r(ψ)指示根据方向ψ的接收响应向量。

根据各种实施例，如果估计与发送方向650相对应的发送角度(例如，AoD(μ))，则第一装置可以预先获得与对应于接收方向660的接收角度(例如，AoA(ψ))有关的信息。在一些实施例中，第一装置可以从第二装置获得与接收角度有关的信息。例如，第二装置可以向第一装置反馈与接收角度有关的信息。在一些其他实施例中，可以预先确定与接收角度有关的信息。例如，接收终端可以通过具有宽波束宽度的波束(例如，全向波束)接收信号，从而可以预先确定与接收角度有关的信息。

通过根据等式4使用辅助波束对的波束(即，第一波束621和第二波束623)发送的信号的功率可以由以下等式5表达。

x^Δ指示通过使用辅助波束对的第一波束发送的第一参考信号的接收功率。x^Σ指示通过使用辅助波束对的第二波束发送的第二参考信号的接收功率。

辅助波束对的每个波束(第一波束621和第二波束623)的接收功率可以如以下等式7中所示地通过使用等式5的a_t(μ)与等式1和以下等式6中图示的矢量的表达来表达。

根据各种实施例，如果波束间隙满足等式2，则等式7可以被表达为以下等式8。

第一装置可以通过使用辅助波束对的波束的接收功率来获得比率度量。比率度量可以是用于确定参考方向625和实际估计的传输方向650之间的差的度量。该比率度量可以由以下等式9表达。

ζ^AoD指示比率度量。

通过使用等式8，等式9可以被表达为以下等式10。

μ是AoD，并且指示发送方向650。v指示参考波束方向，换句话说，参考方向625。第一装置可以根据等式10估计通信路径的发送方向650。

在图6中，已经描述了估计AoD(即，通过辅助波束对的通信路径的发送方向650)的方案，但是本公开不限于此。第二装置可以通过相似的方案来估计AoA(即，通过辅助波束对的通信路径的接收方向660)。根据实施例，第二装置可以从第一装置获得与对应于发送方向650的角度有关的信息(例如，与AoD(μ)有关的信息)。第二装置可以基于与对应于发送方向650的发送角度以及第一装置的辅助波束对的接收功率的信息有关的信息来估计作为接收角度的AoA。根据另一实施例，第二装置可以通过使用根据参考接收波束的方向确定的辅助波束矢量、通过接收波束扫描来识别参考接收波束并且估计作为接收角度的AoA。

图6图示基于单个波束对、使用辅助波束对的角度估计方案。然而，如上所述，根据本公开的方向估计可以通过使用多个辅助波束对来执行。

波束集的确定

根据各种实施例，形成用于识别参考波束的波束集的过程以及基于参考波束确定辅助波束对并通过使用辅助波束对来估计角度的过程也可理解为实施例。即，本公开的两阶段角度估计方案可包括与用于确定最优波束集的标准有关的实施例，即，除了从波束集的波束之一中新形成辅助波束对之外，还确定哪个波束集。在下文中，图7和8图示用于确定波束集的实施例。

图7图示根据本公开实施例的用于确定波束集的第一装置的流程图。图7是图5的操作501的一部分，并且图7的流程图可以通过第一装置或第一装置的元件来理解。第一装置可以包括基站110或终端120。

参考图7，在操作701中，第一装置可以确定覆盖范围。覆盖范围可以包括第一装置将在其中执行发送的通信方向的物理范围。例如，第一装置可以将与180度(即，

弧度)相对应的区域确定为覆盖范围。对于另一示例，第一装置可以将与120度相对应的区域(例如，从-60度到+60度的范围)确定为覆盖范围。对于另一示例，第一装置可以将与360度(即，所有方向)相对应的区域确定为覆盖范围。

在操作703中，第一装置可以确定波束宽度。第一装置可以确定用于有助于确定辅助波束对的波束宽度。如果第一装置将用于波束训练的波束集的波束确定为辅助波束对，则考虑另一波束的方向而不是提供最大接收功率的波束的方向，并且因而与实际方向相比，可能会出现误差。因此，第一装置可以确定用于波束集的波束宽度，以便容易地从最优波束(即，提供最高通信质量的波束)中确定辅助波束对。

根据各种实施例，第一装置可以基于指定角度来确定波束宽度。可以基于天线阵列的天线数量来确定指定角度。另外，指定角度可以被配置成使得比率度量满足单调特性。比率度量可以指示方向与功率之间的关系。例如，第一装置可以基于根据等式2定义的角度来确定波束宽度。即，第一装置可以基于辅助波束对的波束间隙来确定波束宽度。

根据各种实施例，第一装置可以将辅助波束对的波束间隙的倍数确定为波束宽度。例如，第一装置可以将波束集的波束宽度确定为2mδ_t(m＝1,2,3，..)。辅助波束对的间隙可以是2δ_t。δ_t可以通过等式2来确定。波束间隙可以基于第一装置的天线阵列中的天线数量来确定。即，第一装置可以基于天线阵列中的天线数量来确定波束宽度。

在操作705中，第一装置可以确定波束集。第一装置可以基于覆盖范围和波束间隙来确定波束集。在固定覆盖范围内，波束宽度越宽，波束集中的波束数量越少。类似地，波束宽度越窄，波束数量越多。第一装置可以确定波束集，即，覆盖与确定的覆盖范围相对应的方向范围的波束集。例如，如果与固定覆盖范围相对应的方向范围的大小是180度(即π弧度)(例如，从-90到+90)，并且波束间隙是30度(即，

弧度)，则波束集可以包括六个波束。

图7图示在确定波束间隙之前确定覆盖范围，但是可以在确定波束间隙之后配置覆盖范围或者可以预先确定覆盖范围。换句话说，实施例不限于图7中图示的顺序。

图8图示根据本公开的实施例的波束宽度的示例。

参考图8，将通过在确定用于波束训练的波束集时的两种情况之间进行区分来描述辅助波束对的波束间隙与波束集的波束宽度之间的关系，这两种情况包括：波束集为被确定为具有用于辅助波束对的波束宽度的情况，以及波束集被确定为具有与辅助波束对无关的波束宽度的情况。针对情况中的每一种，已经通过波束集识别了参考波束。

参考图8，第一装置可以基于参考波束800确定第一波束801和第二波束803。第一装置可以将在参考波束800的相对端方向上的波束确定为辅助波束对。由于实际通信方向位于辅助波束对的波束的方向之间，因此第一装置可以将与参考波束800的相对端方向相对应的波束确定为辅助波束对。参考波束800的波束宽度可以是2δ_t。δ_t可以通过等式2确定。

第一装置可基于参考波束850来确定第三波束851和第四波束853。第一装置可以将在参考波束850的相对端方向上的波束确定为辅助波束对。参考波束850的波束宽度可是2δ_t'。然而，可与等式2不同地确定δ_t'。由于波束宽度不满足等式2的条件，因此不能应用示出接收功率的等式8。如图6中图示的使用辅助波束对的方向估计可能不容易执行。由于第一装置根据等式6执行方向估计，因此如果仅通过使用给定参数(例如，辅助波束对的波束的接收功率值以及接收波束的方向)来执行方向估计，则精度可能降低。

如果第一波束801和第二波束803用作辅助波束对，则与使用第三波束851和第四波束853作为辅助波束对相比，第一装置可以获得更高的方向估计精度。可以基于等式2将作为参考波束800的波束宽度的2δ_t确定为

本公开提供了从等式7简化的等式8，并且因而第一装置可以从给定参数(例如，辅助波束对的波束的接收功率值，以及接收波束的方向)中估计通信方向。对等式8的简化导致接收功率和方向估计之间的单调函数，并且因而第一装置可以获得高精度的方向估计。通过形成具有适当波束宽度大小的波束集，可以改善使用辅助波束对的波束估计的性能。将参照图13A和13B描述具体的性能。

辅助波束对的确定

图9图示根据本公开实施例的第一装置的用于确定辅助波束对的流程图。如图9是图5的操作507的一部分，并且图9的流程图可以通过第一装置或第一装置的元件来理解。第一装置可以包括基站110或终端120。

在操作901中，第一装置可以识别参考波束。第一装置可以通过使用第一装置的波束集来执行波束训练。波束集可以包括多个波束。换句话说，第一装置可以通过使用第一装置的多个波束来执行波束训练。例如，第一装置可以通过使用多个波束中的每一个来发送参考信号(或同步信号)，并且获得信道质量的测量结果，从而在多个波束之中识别提供最高信道质量的波束。第一装置可以将识别的波束确定为参考波束。根据各种实施例，第一装置可在用于波束训练的波束集中的波束之中识别提供最高信道质量的参考波束。

在操作903中，第一装置可以识别参考方向。第一装置可以基于参考波束来识别参考方向。第一装置可以将参考波束的中心方向(例如，视轴方向)识别为参考方向。视轴方向可以意味着在从天线辐射时提供最大辐射增益的方向。根据各种实施例，第一装置可以获得与波束集的波束的视轴方向有关的信息。与方向有关的信息可以通过在波束形成时在天线阵列中使用的阵列响应矢量的表达来配置。

在操作905中，第一装置可确定辅助波束对。第一装置可将关于参考方向对称的两个波束确定为辅助波束对。如果辅助波束对包括第一波束和第二波束，则第一波束的方向和第二波束的方向可相对于参考方向具有轴对称关系。辅助波束对被设计用于精确的方向估计，并且因而根据各种实施例，辅助波束对的两个波束中的每一个的波束宽度可小于波束集的每个波束的波束宽度。

第一装置可以确定：用于与第二装置通信的通信方向位于与参考波束的波束宽度相对应的范围(在下文中，角度范围)内。根据各种实施例，第一装置可以确定包括与角度范围的相对端相对应的波束的辅助波束对，以便通过使用辅助波束对来识别通信方向。

根据各种实施例，如果参考波束的波束宽度满足

的倍数(即，波束宽度为2mδ_t(m＝1、2、3，..))，则辅助波束对的波束之间的角度(在下文中，波束间隙)可以是

(即

在一些实施例中，第一装置可以将波束集的波束宽度确定为2mδ_t(m＝2,3，..)。即，波束宽度可以是m≠1。第一装置可以基于参考波束的方向将与参考波束的相对端相对应的两个波束确定为辅助波束对。辅助波束对的波束间隙为2mδ_t，并且波束对的波束中的每一个的方向与参考方向之间的角度为mδ_t。辅助波束对的波束方向与参考方向之间的角度可以满足等式

k'是自然数，其是k的m倍，并且因而δ'_t满足等式2。

在一些实施例中，第一装置可将另外的波束对而不是与参考波束的相对端相对应的两个波束确定为辅助波束对。另外的辅助波束对的波束间隙可满足等式2。第一装置可通过在更窄的角度范围内形成辅助波束对来更精确地估计方向。第一装置可通过与参考波束的相对端相对应的辅助波束对(在下文中，主要波束对)来估计方向，并且另外在更窄的角度范围内确定辅助波束对(在下文中，次要波束对)。次要波束对可具有满足等式2的波束间隙。例如，主要波束对的波束间隙可是4δ_t，且次要波束对的波束间隙可以是2δ_t。

图10图示根据本公开的实施例的辅助波束对的示例。

参考图10，将描述辅助波束对的间隙与方向估计的精度(或复杂度)之间的关系。

参考图10，第一装置可以形成第一辅助波束对1001。第一辅助波束对1001的间隙可以是2δ₁(其中

N是天线的数量，并且k是自然数)。因为第一辅助波束对1001的间隙满足

所以将等式7的

简化为

并且将等式7的

简化为

通过指定间隙满足三角函数的周期性，并且因而可以实现简化。μ指示通信方向的发送方向，并且v指示参考方向。

可如图8中所示地简化接收功率。因为简化用于接收功率的表达，所以可以满足比率度量的单调性。换句话说，因为第一辅助波束对1001的间隙满足

所以第一辅助波束对1001的无线电度量可遵循单调函数。具体地，参考等式9，在

中，v被确定为参考波束的方向，并且δ₁通过

确定，并且因而ζ^AoD是μ的单调递减函数。因为比率度量ζ^AoD是单调函数，所以第一装置可从ζ^AoD获得μ。第一装置可通过等式10估计μ。

第一装置可以形成第二辅助波束对1003。第二辅助波束对1003的间隙可以是2δ₂(其中，

N是天线的数量，并且k是自然数)。第二辅助波束对1003可以具有大于满足根据等式2的条件的波束间隙的波束间隙。对于相对宽的波束间隙，不可能提供将等式7简化为等式8。因此，在实际操作和与接收功率相对应的等式8之间存在差异，并且因而在实际的最优通信方向和估计的通信方向之间出现误差。具体地，根据各种实施例，如果辅助波束对的间隙不满足条件(等式2)，则性能可能在低SNR下劣化。将参照图13A至图14D描述具体的性能。

第一装置可以形成第三辅助波束对1005。第三辅助波束对1005的间隙可以是2δ₃(其中，

N是天线的数量，并且k是自然数)。第三辅助波束对1005可以具有小于满足根据等式2的条件的波束间隙的波束间隙。对于相对窄的波束间隙，不可能提供将等式7简化为等式8。因此，在实际操作和与接收功率相对应的等式8之间存在差异，并且因而在实际的最优通信方向和估计的通信方向之间出现误差。如果生成辅助波束对以具有相对窄的波束间隙，则可能不再保持用于方向估计的无线电度量的单调性。因此，如果第一装置通过第三辅助波束对1005执行方向估计，则可能在高SNR处引起估计误差会聚现象(估计误差平底)。换句话说，因为未保持单调性，所以即使SNR的增加也不可以减小估计误差。

参照图5至图10，已经描述了本公开的两阶段方向估计方案。例如，根据本公开，通过使用波束集的波束、通过最优波束找到通信方向的粗略角度范围，并且基于最优波束生成辅助波束对，使得第一装置可以用高分辨率估计角度。在使用波束集的波束进行波束训练之后，另外执行使用辅助波束对的波束的波束训练，使得可以用较小的开销增加分辨率。根据以上方面和效果，在本公开中，预先定义针对用于改善方向估计的精度的辅助波束对的波束间隙的条件，并且考虑到波束间隙、根据定义的条件来确定波束集的波束宽度，使得可以提高方向估计的分辨率，并且通过较少数量的波束来实现小的估计误差。

根据各种实施例，第一装置可以估计通信方向，并且然后形成与估计的通信方向相对应的波束。第一装置可以通过形成的波束与第二装置通信。第一装置可以通过形成具有更精确方向的波束来向第二装置提供更高的通信质量。这是因为随着波束的方向与实际的通信方向一致，在确定的功率范围内的路径损耗被最小化。

各种实施例也可以应用于终端到终端通信(例如，V2X通信)以及基站到终端通信。在下文中，参照图11至图12C，将以车辆间(V2V)通信的示例来描述本公开的两阶段角度估计方案。

图11图示根据本公开的实施例的在车辆间通信中的方向估计的示例。

参考图11，第一车辆1110可以与第二车辆1120执行波束形成通信。如果车辆(例如，第一车辆1110和第二车辆1120)正在道路上行进，则车辆中的每一个实时移动。为了保持车辆之间的波束形成通信，可能需要车辆中的每一个基于与每个车辆的行进有关的信息(在下文中，侧(side)信息)来找到适当的波束。因此，需要每辆车辆获得侧信息。将描述向第一车辆1110发送信号的第二车辆1120。将主要针对第二车辆1120的操作来描述实施例，但是对应的特征也可以以相同的方式应用于第一车辆1110。

第二车辆1120可获得侧信息。侧信息可以包括车速、方向盘信息、闪光灯信息、惯性传感器信息等中的至少一个。在一些实施例中，第二车辆1120可以获得第一车辆1110的侧信息。第二车辆1120可以从第一车辆1110获得侧信息。在一些其他实施例中，第二车辆1120可以获得第二车辆1120的侧信息。第二车辆1120可以通过第二车辆1120的内部传感器等获得侧信息。

第二车辆1120可以基于侧信息确定第二车辆1120的通信方向的范围。例如，当第二车辆1120向第一车辆1110发送信号时，第二车辆1120可以确定第二车辆1120的AoD的范围。类似地，第一车辆1110可以基于侧信息确定第二车辆1120的通信方向的范围。例如，当第一车辆1110从第二车辆1120接收信号时，第一车辆1110可以确定第一车辆1110的AoA的范围。

第二车辆1120可以通过确定通信方向的范围来确定覆盖范围。该覆盖范围可以与图7的操作701中的覆盖范围相对应。第二车辆1120可以将与位于覆盖范围中的方向相对应的波束之中满足指定波束宽度(例如

)的波束确定为波束集。

第二车辆1120通过使用侧信息来预先确定通信方向(发送方向)的范围，使得可以减少波束集的候选波束的数量。车辆的粗略位置可以通过侧信息来识别，使得可以减小覆盖范围。覆盖范围的减小可以减少波束集的波束数量以及在波束训练时的波束开销。换句话说，第二车辆1120可通过侧信息更有效地确定波束集。以相同的方式，第一车辆1110还通过使用侧信息来预先确定通信方向(接收方向)的范围，使得可以减少波束集的候选波束的数量。

第二车辆1120可以通过使用根据减小的覆盖范围的波束集来执行波束训练。第二车辆1120可以将波束1130识别为参考波束。第二车辆1120可以将关于波束1130的方向对称的波束1131和波束1132确定为辅助波束对。第二车辆1120可以通过辅助波束对估计用于第一车辆1110的通信方向(例如，AoD)。波束1130的波束宽度可以大于波束1131和1132的波束宽度。类似地，第一车辆1110可以通过使用根据减小的覆盖范围的波束集来执行波束训练。第一车辆1110可以将关于波束1140的方向对称的波束1141和波束1142确定为辅助波束对。第一车辆1110可以通过辅助波束对估计用于第二车辆1120的通信方向(例如，AoA)。

图12A图示根据本公开实施例的在车辆间通信中的方向跟踪的示例。在确定的参考波束的波束宽度内确定通信方向的操作可以被称为方向跟踪。

参考图12A，将描述用于方向跟踪的车辆的时域行为。如上所述的方向跟踪包括根据两阶段角度估计方案的方向估计，该两阶段角度估计方案根据参照图5至图10描述的各种实施例。车辆可以通过使用与参考波束有关的辅助波束对的波束来确定与参考波束的覆盖范围的通信方向。

参考图12A，第二车辆1120可以执行周期性方向估计1210。第二车辆1120可以与第一车辆1110周期性地执行方向估计。

参考周期性时间流1215，第二车辆1120可在时段1221期间执行信道估计。通过该信道估计，第二车辆1120可识别参考波束并确定参考方向。在时段1222期间，第二车辆1120可通过数据信道(例如，专用数据信道(DDC))向第一车辆1110发送数据。时段1222可以被称为数据时段。第二车辆1120可以在时段1223期间执行过渡。过渡意味着通信信道从数据信道过渡到跟踪信道(例如，专用跟踪信道(DTC))。时段1223可以被称为过渡时段(TP)。第二车辆1120可以确定通信方向，即，用于在时段1224期间通过跟踪信道与第一车辆1110通信的方向。第二车辆1120可通过在参考方向的覆盖范围内的方向跟踪来确定通信方向。通过根据本公开确定辅助波束对，第二车辆1120可确定用于第一车辆1110的通信方向。时段1224可以被称为跟踪时段。

在跟踪时段之后，第二车辆1120可在过渡时段期间将通信信道从跟踪信道改变为数据信道。在时段1225期间，第二车辆1120可再次通过数据信道向第一车辆1110发送数据。第二车辆1120通过过渡时段将通信信道改变为跟踪信道，然后确定与第一车辆1110的通信方向，并且通过过渡时段再次将通信信道改变为数据信道。在时段1226期间，第二车辆1120可再次通过数据信道向第一车辆1110发送数据。在相同的时段(过渡时段→跟踪时段→过渡时段)中，第二车辆1120可在时段1227期间再次通过数据信道向第一车辆1110发送数据。周期性地，重复过渡时段、跟踪时段、过渡时段和数据时段，由此第二车辆1120可周期性地跟踪第一车辆1110的方向。此外，第二车辆1120可周期性地向第一车辆1110发送数据。当下一个信道估计时段到达时，第二车辆1120可再次识别参考波束并且再次周期性地执行方向跟踪。

第二车辆1120可以执行非周期性方向估计1260。可以不同地定义用于执行非周期性方向估计1260的触发条件。

在一些实施例中，当第二车辆1120的移动范围超过阈值范围时，第二车辆1120可以触发非周期性方向估计1260。例如，第二车辆1120可确定第二车辆1120的移动范围是否超过阈值范围，该确定是基于第二车辆的方向盘的移动范围和车辆的速度来执行的。如果第二车辆1120的移动速度大于或等于阈值速度，并且方向盘的移动角度超过阈值角度，则第二车辆1120确定移动范围超过阈值范围。第二车辆1120可开始非周期性方向估计1260。

在一些其他实施例中，第二车辆1120可以基于GPS信息和闪光灯信息来触发第二车辆1120的非周期性方向估计1260。例如，第二车辆1120可以识别出第二车辆已经在与现有行进方向不同的方向上移动，该识别是基于诸如三向或四向交叉路口之类的位置信息以及左闪光灯信息来执行的。第二车辆1120可以开始非周期性方向估计1260。

在一些其他实施例中，第二车辆1120可以基于当前正在使用的波束的信道质量来触发非周期性方向估计1260。例如，当服务波束的信道质量(例如，RSRP)迅速劣化时，第二车辆1120可以声明链路的断开(例如，BLF)，并且确定需要方向跟踪。第二车辆1120可以开始非周期性方向估计1260。

参考非周期性时间流1265，第二车辆1120可以在时段1271期间执行信道估计。在时段1272期间，第二车辆1120可以通过数据信道向第一车辆1110发送数据。第二车辆1120可以在时段1273期间执行从数据信道到跟踪信道的通信信道的过渡。第二车辆1120可以在时段1274期间确定通信方向，即，用于通过跟踪信道与第一车辆1110通信的方向。第二车辆1120可以在参考波束的波束宽度内确定用于第一车辆1110的通信方向。在时段1274之后，第二车辆1120可以经历过渡时段，并且然后在时段1275期间再次通过数据信道向第一车辆1110发送数据。

如果在周期性地执行方向跟踪和数据传输的过程中触发非周期性方向估计，则第二车辆1120可以执行方向跟踪，并且然后在随机时段中向第一车辆1110发送数据。在第二车辆1120执行方向跟踪之后，第二车辆1120可以在时段1276期间向第一车辆1110发送数据。在第二车辆1120非周期性地执行方向跟踪之后，第二车辆1120可以在相对长的时间段期间向第一车辆1110发送数据。在第二车辆1120执行方向跟踪之后，第二车辆1120可以在时段1277期间向第一车辆1110发送数据。在第二车辆1120非周期性地执行方向跟踪之后，第二车辆1120可以在相对短的时间段期间向第一车辆1110发送数据。第二车辆1120可以在需要时通过根据需要方向跟踪的情况手动触发方向跟踪来获得通信方向，并且可以根据需要、通过灵活地调整数据时段来提高通信效率。

图12B图示根据本公开的实施例的在车辆间通信中通过改变行进方向来进行方向跟踪的示例。如上所述的方向跟踪包括参照图5至图10描述的辅助波束对的确定。图12B图示根据车辆的行进方向的改变来确定辅助波束对的数量的示例。

参考图12B，在第一示例1220中，第二车辆1120可以将行进方向改变第一角度1228(θ₁)。第二车辆1120可以确定与第一角度1228相对应的方向范围。第二车辆1120可以根据确定的方向范围来确定辅助波束对的数量。例如，当第一角度1228不超过阈值范围时，第二车辆1120可以确定辅助波束对。第二车辆1120可以将与参考波束的波束宽度的相对端相对应的波束确定为辅助波束对。例如，第二车辆1120的波束集的每个波束的波束宽度以及辅助波束对的间隙两者都可以是

在第二示例1270中，第二车辆1120可以将行进方向改变第二角度1278(θ₂)。第二车辆1120可以确定与第二角度1278相对应的方向范围。第二车辆1120可以根据确定的方向范围来确定辅助波束对的数量。例如，当第二角度1278超过阈值范围时，第二车辆1120可以确定两个或更多个辅助波束对。换句话说，第二车辆1120可以确定辅助波束对，该辅助波束对是不仅通过将与参考波束的波束宽度的相对端相对应的波束进行配对，而且通过将关于参考波束的参考方向对称并且彼此间隔开预定角度(例如，

)的其他波束进行配对而形成的。例如，第二车辆1120的波束集的每个波束的波束宽度可以是

例如，第一辅助波束对的波束间隙可以是

并且第二辅助波束对的波束间隙可以是

辅助波束对的两个波束间隙都满足等式2的条件。

图12B图示根据行进方向的改变角度是否超过阈值范围的两种情况的实施例，但是本公开不限于此。根据各种实施例，可以定义根据行进改变时的改变角度的水平数量为K(K是等于或大于3的自然数)，并且可以定义与每个水平相对应的辅助波束对的数量。第二车辆1120可以通过操作三个或更多个辅助波束对来估计用于第一车辆1110的方向。

图12C图示根据本公开实施例的通过车辆间通信中的参考方向的改变来进行方向估计的示例。如上所述的方向估计包括根据两阶段角度估计方案的方向估计，该两阶段角度估计方案根据参照图5至图10描述的各种实施例。参照图12C，将描述通过跟踪参考波束的方向估计过程。

参考图12C，第二车辆1120可以跟踪参考波束。根据跟踪结果，第二车辆1120可以确定是否保持第一参考波束1235作为用于确定辅助波束对的参考波束。在第一示例1230中，第二车辆1120可以将参考波束保持为第一参考波束1235。相反，在第二示例1280中，第二车辆1120可以将参考波束改变为第二参考波束1285。

根据各种实施例，第二车辆1120可以周期性地确定是否将第一参考波束1235保持为用于确定辅助波束对的参考波束。在一些实施例中，第二车辆1120可以在不超过阈值范围的情况下周期性地确定行进方向是否改变。阈值范围可以被配置用于需要改变参考波束的方向。根据实施例，可以基于波束集的每个波束的波束宽度来确定阈值范围。例如，阈值范围可以被配置成具有大于波束宽度的角度。第二车辆1120可以在波束集中的波束之中识别第一参考波束1235。第二车辆1120可以通过使用与第一参考波束1235相对应的辅助波束对来确定用于第一车辆1110的通信方向。第二车辆1120可以通过确定的通信方向与第一车辆1110通信。

在一些其他实施例中，第二车辆1120可以周期性地测量与第一参考波束1235有关的信道质量。根据信道质量的改变程度，第二车辆1120可以确定是否将第一参考波束1235保持为用于确定辅助波束对的参考波束。在一些其他实施例中，第二车辆1120可以周期性地从第一车辆1110接收信道信息。根据信道信息(例如，CSI)中包括的参数(例如，信道质量指示符(CQI)和CSI-RS资源指示符(CRI))，第二车辆1120可以确定是否将第一参考波束1235保持为用于确定辅助波束对的参考波束。

在一些其他实施例中，第二车辆1120可以周期性地获得第二车辆1120的侧信息。根据侧信息中包括的速度信息、旋转信息(例如，方向盘旋转信息)和传感器信息(例如，惯性传感器)，第二车辆1120可以确定是否将第一参考波束1235保持为用于确定辅助波束对的参考波束。

第二车辆1120可以非周期性地确定是否将第一参考波束1235保持为用于确定辅助波束对的参考波束。第二车辆1120可以检测预定的触发条件以确定参考波束的改变。例如，当从第一车辆1110接收需要波束改变的信号时，第二车辆1120可以确定是否保持参考波束。第二车辆1120可以通过波束训练来确定是否改变参考波束。

如果确定参考波束的改变，则第二车辆1120可识别第二参考波束1285。第二车辆1120可手动执行波束训练。第二车辆1120可通过使用波束集的波束中的每一个来发送信号，从而执行波束训练。根据实施例，第二车辆1120可基于侧信息减少波束集的候选波束的数量，如图11中所图示。第二车辆1120可将第二参考波束1285识别为新的参考波束。第二车辆1120可以通过使用与第二参考波束1285相对应的辅助波束对来确定用于第一车辆1110的通信方向。第二车辆1120可以通过确定的通信方向与第一车辆1110通信。

图13A图示示出根据本公开的实施例的波束宽度的性能的曲线图。

图13B图示示出根据本公开的实施例的波束宽度的性能的曲线图。根据本公开的各种实施例，波束宽度可以是基于单调特征条件确定的角度。

参考图13A，曲线图1300示出在发送天线阵列的天线数量和接收天线阵列的天线数量中的每一个都是8的情况下，满足单调特性条件的波束集与不满足该条件的波束集之间的性能差异。横轴1301示出SNR(dB)，并且纵轴1302示出关于角度估计的平均误差(在下文中，估计误差)(°)。假定实际的通信方向具有在[-60°，60°]范围内的随机值。第一条线1310示出在通过使用具有满足单调特征条件(即，等式2)的波束宽度

的波束集来识别参考波束之后使用辅助波束对的方向估计的性能。第二条线1315示出在通过使用具有不满足单调特性条件的波束宽度

的波束集识别参考波束之后使用辅助波束对的方向估计的性能。

如曲线图1300中所示，可以注意到：随着SNR的增加，满足单调特性条件的波束集和不满足该条件的波束集之间的估计误差的差逐渐增大。通过相对于等于或大于参考值的SNR增大估计误差的差，可以识别是否已经执行了使用满足本公开的单调特性条件的波束集的方向估计。

参考图13B，曲线图1320示出在发送天线阵列的天线数量为16并且接收天线阵列的天线数量为8的情况下，满足单调特性条件的波束集与不满足该条件的波束集之间的性能差异。横轴1321示出SNR(dB)，并且纵轴1322示出估计误差(°)。假定实际的通信方向具有在[-60°，60°]范围内的随机值。第一条线1330示出在通过使用具有满足单调特征条件(即，等式2)的波束宽度

的波束集来识别参考波束之后使用辅助波束对的方向估计的性能。第二条线1335示出在通过使用具有不满足单调特性条件的波束宽度

如曲线图1320中所示，可以注意到：随着SNR的增加，满足单调特性条件的波束集和不满足该条件的波束集的估计误差都减小，但是较小的估计误差是通过使用满足单调特征条件的波束集的方向估计获得的。通过根据是否满足单调特征条件而改变估计误差，可以识别是否已经执行了本公开。

图14A图示示出根据本公开的实施例的通过两阶段角度估计方案的方向估计的性能的曲线图。

图14B图示示出根据本公开的实施例的通过两阶段角度估计方案的方向估计的性能的曲线图。

图14C图示示出根据本公开的实施例的通过两阶段角度估计方案的方向估计的性能的曲线图。

参考图14A，曲线图1400示出在发送天线阵列的天线数量和接收天线阵列的天线数量中的每一个都是8的情况下，使用辅助波束对和满足单调特性条件的波束集的方向估计方案与GoB方案之间的性能差异。横轴1401示出SNR(dB)，并且纵轴1402示出估计误差(°)。假定实际的通信方向具有在[-60°，60°]范围内的随机值。第一条线1410示出在通过使用具有满足单调特性条件(即，等式2)的波束宽度

的波束集来识别参考波束之后使用辅助波束对的方向估计的性能。第二条线1415示出通过使用多个波束来识别特定波束且然后将特定波束的视轴方向确定为通信方向的GoB方案的性能。

根据第一条线1410的方案，即，根据各种实施例的两阶段角度估计方案使用总共八个波束。波束集可以包括总共六个波束。在六个波束之中与参考波束的相对端相对应的两个波束可以用作辅助波束对。因此，对于两阶段角度估计方案，使用针对总共八个波束的信令(例如，波束形成的参考信号的发送和对该信号的反馈)。在GoB方案中，即，根据第二条线1415的方案中，通过八个波束执行波束训练，并且第二条线1415示出所得到的性能。

如曲线图1400中所示，可以注意到：随着SNR的增加，与GoB方案相比，两阶段角度估计方案的性能增加。可以注意到：在使用与GoB方案相同的波束数量时，两阶段角度估计方案可以提供小于GoB方案的估计误差的估计误差。

参考图14B，曲线图1420示出在发送天线阵列的天线数量为16并且接收天线阵列的天线数量为8个的情况下，使用辅助波束对和满足单调特性条件的波束集的方向估计方案与GoB方案之间的性能差异。横轴1421示出SNR(dB)，并且纵轴1422示出估计误差(°)。假定实际的通信方向具有在[-60°，60°]范围内的随机值。第一条线1430示出在通过使用具有满足单调特征条件(即，等式2)的波束宽度

的波束集来识别参考波束之后使用辅助波束对的方向估计的性能。第二条线1435示出使用多个波束来识别特定波束并且然后将特定波束的视轴方向确定为通信方向的GoB方案的性能。

根据第一条线1430的方案，即，根据各种实施例的两阶段角度估计方案，使用总共九个波束。波束集可以包括总共七个波束。在七个波束之中与参考波束的相对端相对应的两个波束可以用作辅助波束对。因此，对于两阶段角度估计方案，使用针对总共九个波束的信令(例如，波束形成的参考信号的发送和对该信号的反馈)。在GoB方案中，即，根据第二条线1435的方案中，通过16个波束执行波束训练并且第二条线1435示出所得到的性能。

如曲线图1420中所示，可注意到：随着SNR的增加，与GoB方案相比，两阶段角度估计方案的性能增加。另外，可注意到：因为通过两阶段角度估计方案来使用其数量(9)小于用于GoB方案的波束的数量(16)的波束，所以开销减少并且两阶段角度估计方案的估计误差小于GoB方案的估计误差。

参考图14C，曲线图1440示出在发送天线阵列的天线数量和接收天线阵列的天线数量中的每一个都为8的情况下，使用辅助波束对和满足单调特性条件的波束集的方向估计方案与使用辅助波束对的基于GoB的方向估计方案之间的性能差异。横轴1441示出SNR(dB)，并且纵轴1442示出估计误差(°)。假定实际的通信方向具有在[-60°，60°]范围内的随机值。第一条线1450示出在通过使用具有满足单调特性条件(即，等式2)的波束宽度

的波束集来识别参考波束之后使用辅助波束对的方向估计的性能。第二条线1455示出通过使用多个波束来识别最优波束并且然后将最优波束和与最优波束相邻的波束之中具有最高信道质量的波束确定为辅助波束对以确定通信方向的方案的性能。

根据第一条线1450的方案，即，根据各种实施例的两阶段角度估计方案，使用总共八个波束。波束集可以包括总共六个波束。在六个波束之中与参考波束的相对端相对应的两个波束可以用作辅助波束对。因此，对于两阶段角度估计方案，使用针对总共八个波束的信令(例如，波束形成的参考信号的发送和对该信号的反馈)。在基于GoB的辅助波束对方案中，即，根据第二条线1455的方案中，通过八个波束执行波束训练，并且第二条线1455示出所得到的性能。

参考图14D，曲线图1460示出在发送天线阵列的天线数量为16并且接收天线阵列的天线数量为8的情况下，使用辅助波束对和满足单调特性条件的波束集的方向估计方案与使用辅助波束对的基于GoB的方向估计方案之间的性能差异。横轴1461示出SNR(dB)，并且纵轴1462示出估计误差(°)。假定实际的通信方向具有在[-60°，60°]范围内的随机值。第一条线1470示出在通过使用具有满足单调特征条件(即，等式2)的波束宽度

的波束集来识别参考波束之后使用辅助波束对的方向估计的性能。第二条线1475示出通过使用多个波束来识别最优波束，并且然后将最优波束和与最优波束相邻的波束之中具有最高信道质量的波束确定为辅助波束对以确定通信方向的方案的性能。

根据第一条线1470的方案，即，根据各种实施例的两阶段角度估计方案，使用总共九个波束。波束集可以包括总共七个波束。在七个波束之中与参考波束的相对端相对应的两个波束可以用作辅助波束对。因此，对于两阶段角度估计方案，使用针对总共九个波束的信令(例如，波束形成的参考信号的发送和对该信号的反馈)。在基于GoB的辅助波束对方案中，即，根据第二条线1475的方案中，通过16个波束执行波束训练，并且第二条线1475示出所得到的性能。

曲线图1440和1460类似于曲线图1400和1420。然而，使用基于GoB的辅助波束对方案的通信方向估计提供小于仅使用GoB方案的通信方向估计的估计误差的估计误差。参考曲线图1440和1460，可以注意到：如果确保SNR大于或等于预定水平，则估计具有高分辨率的通信方向是可能的。

如曲线图1440中所示，可以注意到：随着SNR的增加，与基于GoB的辅助波束对方案相比，两阶段角度估计方案的性能增加。可以注意到：在使用与基于GoB的辅助波束对方案相同数量的波束时，两阶段角度估计方案可以提供比基于GoB的辅助波束对方案的估计误差小的估计误差。

如曲线图1460中所示，可以注意到：随着SNR的增加，与基于GoB的辅助波束对方案相比，两阶段角度估计方案的性能有所提高。另外，可以注意到：因为通过两阶段角度估计方案使用其数量(9)小于用于基于GoB的辅助波束对方案的波束数量(16)的波束，所以开销减少并且两阶段角度估计方案的估计误差比GoB方案的估计误差小。

本公开的两阶段方向估计方案包括：通过由装置通过波束集的波束训练来识别最优波束的第一阶段，以及通过使用由识别的波束确定的辅助波束对来估计通信方向的第二阶段。已经描述了本公开，使得作为第一阶段的波束训练过程或作为第二阶段的方向估计过程包括波束形成的信号的发送和对信号的反馈，但是本公开的实现范围不限于此。在满足信道互易性的环境(例如，时分双工(TDD))中，可以执行没有反馈的方向估计。例如，图1的基站110可通过由终端120发送的信号执行接收波束扫描，并且从最优接收波束中确定辅助波束对。对于另一示例，基站110可从基站的波束之中的最优传输波束中确定用于确定AoA的辅助波束对。

在本公开中，尽管使用表达“等于或大于”或“等于或小于”以便确定是否满足特定条件，但这仅是示例，并且不排除表达“大于”或“小于”。表达“等于或大于”可以用“大于”替换，表达“等于或小于”可以用“小于”替换，并且表达“等于或大于和小于”在以上条件下可以用“大于等于或小于”替换。

根据本公开的权利要求和/或说明书中所述的实施例的方法可以以硬件、软件或硬件和软件的组合来实现。

当所述方法由软件实现时，可以提供用于存储至少一个程序(软件模块)的计算机可读存储介质。存储在计算机可读存储介质中的一个或多个程序可以被配置用于由电子设备内的一个或多个处理器执行。至少一个程序可以包括使得电子设备执行根据如所附权利要求所定义和/或本文所公开的实施例的方法的指令。

程序(软件模块或软件)可以存储在包括随机存取存储器和闪存的非易失性存储器、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、磁盘存储设备、光盘-ROM(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他类型的光学存储设备或盒式磁带中。可替代地，它们中的一些或全部的任何组合可以形成其中存储程序的存储器。此外，可以包括多个单独的存储器。

另外，程序可以存储在可连接的存储设备中，该设备可通过诸如因特网、内部网、局域网(LAN)、广域网(WAN)和存储区域网(SAN)或其组合之类的通信网络访问。这样的存储设备可以经由外部端口访问执行实施例的装置。此外，通信网络上分离的存储设备可以访问执行实施例的装置。

在上述详细实施例中，根据上述详细实施例，本公开中包括的元件以单数或复数表达。然而，为了便于描述，选择单数形式或复数形式以适合于给定情况，并且本公开不限于单个元件或其多个元件。此外，在说明书中表达的多个元件可以被配置成单个元件，或者在说明书中的单个元件可以被配置成多个元件。

虽然已经参照本公开的各种实施例示出和描述了本公开，但是本领域技术人员将理解，在不脱离由所附权利要求书及其等同物限定的本公开的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上进行各种改变。

Claims

1.一种由无线通信系统中的第一装置执行的方法，所述方法包括：

通过使用波束集来发送信号；

从第二装置接收用于指示所述波束集中的至少一个波束的信号；

通过使用基于所述至少一个波束确定的辅助波束对来向所述第二装置发送参考信号；

从所述第二装置接收与所述辅助波束对有关的反馈信息；以及

基于所述反馈信息，确定与所述第二装置有关的通信方向。

2.根据权利要求1所述的方法，

其中，所述辅助波束对的波束包括第一波束和第二波束，

其中，在所述第一波束的方向与所述第二波束的方向之间的角度基于天线阵列的天线的数量来确定，以及

其中，所述天线阵列用于形成所述第一波束和所述第二波束。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述角度根据2kπ/N来确定，N是所述天线阵列的所述天线的所述数量，并且k是自然数。

4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

确定覆盖范围；

基于所述覆盖范围和波束的数量来确定波束宽度；以及

基于所述波束宽度来确定所述波束集。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述波束宽度基于天线阵列的天线的数量来确定，并且所述天线阵列用于形成所述辅助波束对的波束。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述波束宽度被确定为2kπ/N的倍数，N是所述天线阵列的所述天线的所述数量，k是自然数，并且所述辅助波束的所述波束的方向之间的角度是2kπ/N。

7.根据权利要求1所述的方法，

其中，所述参考信号的所述发送包括：

识别所述至少一个波束的参考波束的参考方向，以及

基于所述参考方向，确定所述辅助波束对，以及

其中，所述辅助波束对的第一波束和第二波束关于所述参考方向彼此对称。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述反馈信息包括：与通过使用所述辅助波束对的所述第一波束发送的第一参考信号的信道质量有关的信息，以及与通过使用所述辅助波束对的所述第二波束发送的第二参考信号的信道质量有关的信息。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述确定所述通信方向包括：基于所述参考波束的所述参考方向、所述第一参考信号的所述信道质量以及所述第二参考信号的所述信道质量来确定所述通信方向。

10.根据权利要求7所述的方法，

其中，所述辅助波束对包括与所述参考波束的相对端方向对应的两个波束，以及

其中，所述参考波束的波束宽度基于2kπ/N的倍数来确定，N是被配置成形成所述辅助波束对的天线阵列的天线的数量，k是自然数。

11.根据权利要求10所述的方法，进一步包括：

确定另外的辅助波束对，

其中，所述另外的辅助波束对的波束的方向之间的角度是2kπ/N。

12.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

通过使用与所述通信方向对应的波束来向所述第二装置发送数据。

13.一种无线通信系统中的第一装置，所述装置包括：

天线阵列；

至少一个收发器；以及

至少一个处理器，

其中，所述至少一个处理器被配置成执行方法1至12之一。