CN116569496A - 用于多个天线的巴特勒矩阵调向 - Google Patents

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Abstract

本公开的方面涉及多天线设备处的波束调向。该设备接收激活信号，以激活巴特勒矩阵的一个或多个输入端口，并且基于一个或多个输入端口的激活从巴特勒矩阵的所有输出端口输出信号。从输出端口输出的信号相对于彼此具有变化的相移。此外，该设备经由分别耦合到输出端口的多个移相器对从输出端口输出的信号进行相移。经相移的信号相对于彼此还具有变化的相移以及在相邻经相移的信号之间还具有相位差。该设备处的多个天线元件中的每一个从相关联的移相器接收经相移的信号，并且基于从相关联的移相器接收的经相移的信号输出波束。

Description

用于多个天线的巴特勒矩阵调向
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年12月18日在美国专利商标局提交的美国申请序列号17/126,983的优先权和权益，该申请的全部内容通过引用并入本文中，如同在下文中为了所有可应用的目的完全阐述了其全部内容一样。
背景技术
本公开总体上涉及通信系统，并且更具体地，涉及与波束成形相关的技术。
无线通信系统被广泛地部署来提供各种电信服务，诸如电话通讯、视频、数据、消息传递和广播。典型的无线通信系统可以采用能够通过共享可用的系统资源来支持与多个用户通信的多址技术。这样的多址技术的示例包括码分多址(CDMA)系统、时分多址(TDMA)系统、频分多址(FDMA)系统、正交频分多址(OFDMA)系统、单载波频分多址(SC-FDMA)系统和时分同步码分多址(TD-SCDMA)系统。
这些多址技术已经在各种电信标准中被采用，以提供一种使得不同的无线设备能够在市政、国家、地区甚至全球级别上进行通信的公共协议。示例电信标准是5G新无线电(NR)。5G NR是由第三代合作伙伴计划(3GPP)颁布的持续移动宽带演进的一部分，以满足与时延、可靠性、安全性、可扩展性(例如，与物联网(IoT))和其他要求相关联的新要求。5G NR包括与增强型移动宽带(eMBB)、大规模机器类型通信(mMTC)和超可靠低时延通信(URLLC)相关联的服务。5G NR的一些方面可以基于4G长期演进(LTE)标准。需要进一步改进5G NR技术。这些改进也适用于其他多址技术和采用这些技术的电信标准。
发明内容
以下呈现了一个或多个方面的概述，以便提供对这样的方面的基本理解。本概述不是所有预期方面的广泛综述，并且既不旨在标识所有方面的关键或重要元素，也不描绘任何或所有方面的范围。其唯一目的是呈现一个或多个方面的一些概念，作为稍后呈现的更详细描述的序言。
本公开的方面涉及用于使用巴特勒矩阵在多天线无线通信系统中进行波束调向(beam steering)的装置、方法和计算机可读介质。在一个示例中，公开了一种用于多天线无线通信的装置。该装置包括：巴特勒矩阵，其包括输入端口和输出端口，其中，巴特勒矩阵被配置为：接收至少一个激活信号，以激活输入端口中的一个或多个，以及基于一个或多个激活的输入端口从所有输出端口输出信号，其中，从输出端口输出的信号相对于彼此具有变化的相移。该装置还包括多个移相器，分别耦合到巴特勒矩阵的输出端口，并且被配置为分别对从输出端口输出的信号进行相移，其中，经相移的信号相对于彼此还具有变化的相移以及在相邻经相移的信号之间还具有相位差。
在另一示例中，公开了一种多天线无线通信的方法。该方法包括：接收至少一个激活信号，以激活巴特勒矩阵的多个输入端口中的一个或多个输入端口；基于一个或多个输入端口的激活，从巴特勒矩阵的所有输出端口输出信号，其中，从输出端口输出的信号相对于彼此具有变化的相移；以及经由分别耦合到输出端口的多个移相器对从输出端口输出的信号进行相移，其中，经相移的信号相对于彼此还具有变化的相移以及在相邻经相移的信号之间还具有相位差。
在另一示例中，公开了一种用于多天线无线通信的装置。该装置包括：用于接收至少一个激活信号以激活巴特勒矩阵的多个输入端口中的一个或多个输入端口的部件；用于基于一个或多个激活的输入端口从巴特勒矩阵的所有输出端口输出信号的部件，其中，从输出端口输出的信号相对于彼此具有变化的相移；以及多个相移部件，分别耦合到巴特勒矩阵的输出端口，用于对从输出端口输出的信号进行相移，其中，经相移的信号相对于彼此还具有变化的相移以及在相邻经相移的信号之间还具有相位差。
在另一示例中，公开了一种存储代码的非暂时性计算机可读介质。该代码包括能够由处理器执行的指令，以执行以下操作：接收至少一个激活信号，以激活巴特勒矩阵的多个输入端口中的一个或多个输入端口；基于一个或多个激活的输入端口从巴特勒矩阵的所有输出端口输出信号，其中，从输出端口输出的信号相对于彼此具有变化的相移；以及经由分别耦合到输出端口的多个移相器对从输出端口输出的信号进行相移，其中，经相移的信号相对于彼此还具有变化的相移以及在相邻经相移的信号之间还具有相位差。
为了实现上述和相关目的，一个或多个方面包括在下文中充分描述并且在权利要求中特别指出的特征。以下描述和附图详细阐述了一个或多个方面的某些说明性特征。然而，这些特征仅指示了各方面的原理可以被采用的各种方式中的几种，并且本描述旨在包括所有这样的方面及其等同物。
附图说明
图1是示出无线通信系统和接入网的示例的图。
图2A、图2B、图2C和图2D分别是示出第一无线电帧、无线电子帧内的DL信道、第二无线电帧和无线电子帧内的UL信道的示例的图。
图3是示出根据本公开的方面的第一示例波束成形电路的示意图。
图4是示出根据本公开的方面的第二示例波束成形电路的示意图。
图5示出了根据本公开的方面的利用8×8巴特勒矩阵的示例多天线设计。
图6示出了根据本公开的方面的利用8×16巴特勒矩阵的示例多天线设计。
图7是根据本公开的方面的在接入网中与UE通信的基站的框图。
图8是示出根据本公开的方面的采用处理系统的示例性设备800的硬件实施方式的示例的框图。
图9是示出根据本公开的方面的多天线无线通信的示例性过程的流程图。
图10是示出根据本公开的方面的多天线无线通信的另一示例性过程的流程图。
图11是示出根据本公开的方面的示例UE的示例组件的框图。
图12是示出根据本公开的方面的示例基站的示例组件的框图。
具体实施方式
下面结合附图阐述的具体实施方式旨在作为各种配置的描述，而不旨在表示可以实践本文所描述的概念的唯一配置。具体实施方式包括具体细节，以便提供对各种概念的透彻理解。然而，对于本领域技术人员来说，显而易见的是，这些概念可以在没有这些具体细节的情况下实施。在一些实例中，公知的结构和组件以框图形式示出，以避免模糊这样的概念。
现在将参考各种装置和方法来介绍电信系统的若干方面。这些装置和方法将在以下具体实施方式中描述，并且在附图中通过各种框、组件、电路、过程、算法等(统称为“元件”)示出。这些元件可以使用电子硬件、计算机软件或其任何组合来实施。这样的元件实施为硬件还是软件取决于特定的应用和对整个系统的设计限制。
作为示例，元件或元件的任何部分或元件的任何组合可以被实施为包括一个或多个处理器的“处理系统”。处理器的示例包括微处理器、微控制器、图形处理单元(GPU)、中央处理单元(CPU)、应用处理器、数字信号处理器(DSP)、精简指令集计算(RISC)处理器、片上系统(SoC)、基带处理器、现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑器件(PLD)、状态机、门控逻辑、分立硬件电路以及被配置为执行贯穿本公开描述的各种功能的其他合适的硬件。处理系统中的一个或多个处理器可以执行软件。软件应被广义地解释为意指指令、指令集、代码、代码段、程序代码、程序、子程序、软件组件、应用、软件应用、软件包、例程、子程序、对象、可执行程序、执行线程、过程、功能等，无论是指软件、固件、中间件、微码、硬件描述语言还是其他。
因此，在一个或多个示例中，所描述的功能可以在硬件、软件或其任何组合中实施。如果在软件中实施，这些功能可以存储在或编码为计算机可读介质中的一个或多个指令或代码。计算机可读介质包括计算机存储介质。存储介质可以是可以由计算机存取的任何可用介质。作为示例而非限制，这样的计算机可读介质可以包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、光盘存储、磁盘存储、其他磁存储器件、上述类型的计算机可读介质的组合，或可以用于以计算机可以访问的指令或数据结构的形式存储计算机可执行代码的任何其他介质。
本公开的方面涉及多天线设备(例如，用户设备(UE)或基站)处的波束调向。该设备接收激活信号，以激活巴特勒矩阵的多个输入端口中的一个或多个输入端口，并且基于一个或多个输入端口的激活从巴特勒矩阵的所有输出端口输出信号。从输出端口输出的信号相对于彼此具有变化的相移。此外，该设备经由分别耦合到输出端口的多个移相器对从输出端口输出的信号进行相移。经相移的信号相对于彼此还具有变化的相移以及在相邻经相移的信号之间还具有相位差。
一方面，多个移相器中的每一个与天线阵列的多个天线元件中的一个天线元件相关联。因此，多个天线元件中的每一个从相关联的移相器接收经相移的信号，并且基于从相关联的移相器接收的经相移的信号输出波束。从多个天线元件输出的波束以相对于彼此不同的波束角输出，并且在相邻波束之间具有相位差。
另一方面，多个混合耦合器分别耦合到多个移相器。每个混合耦合器还耦合到多个天线元件中的两个天线元件。这样，多个混合耦合器中的每一个从相应的移相器接收经相移的信号，并且基于从相应的移相器接收的经相移的信号输出两个信号。这两个信号彼此之间具有180°相移，并且分别输出到两个天线元件。此外，多个天线元件中的每一个接收从耦合的混合耦合器输出的两个信号中的一个，并且基于从耦合的混合耦合器输出的两个信号中的一个输出波束。从多个天线元件输出的波束以相对于彼此不同的波束角输出，并且在相邻波束之间具有相位差。
图1是示出无线通信系统和接入网100的示例的图。无线通信系统(也称为无线广域网(WWAN))包括基站102、UE 104、演进型分组核心(EPC)160和另一核心网190(例如，5G核心(5GC)或任何其他无线通信技术的核心网)。基站102可以包括宏小区(高功率蜂窝基站)和/或小小区(低功率蜂窝基站)。宏小区包括基站。小小区包括毫微微小区、微微小区和微小区。
被配置用于4G LTE(统称为演进型通用移动电信系统(UMTS)陆地无线电接入网(E-UTRAN))的基站102可以通过回程链路132(例如，S1接口)与EPC 160连接。被配置用于5GNR的基站102(统称为下一代RAN(NG-RAN))可以通过回程链路184与核心网190连接。除了其他功能之外，基站102可以执行以下功能中的一个或多个：传输用户数据、无线电信道加密和解密、完整性保护、报头压缩、移动性控制功能(例如，切换、双连接)、小区间干扰协调、连接建立和释放、负载平衡、非接入层(NAS)消息的分发、NAS节点选择、同步、无线电接入网(RAN)共享、多媒体广播多播服务(MBMS)、订户和设备跟踪、RAN信息管理(RIM)、寻呼、定位以及警告消息的传递。基站102可以通过回程链路134(例如，X2接口)直接或间接地(例如，通过EPC 160或核心网190)相互通信。回程链路134可以是有线的或无线的。
基站102可以与UE 104无线地通信。每个基站102可以为相应的地理覆盖区域110提供通信覆盖。可以存在重叠的地理覆盖区域110。例如，小小区102'可以具有与一个或多个宏基站102的覆盖区域110重叠的覆盖区域110'。包括小小区和宏小区两者的网络可以被称为异构网络。异构网络还可以包括家庭演进型Node B(eNB)(HeNB)，其可以向被称为封闭订户组(CSG)的受限组提供服务。基站102与UE 104之间的通信链路120可以包括从UE 104到基站102的上行链路(UL)(也称为反向链路)传输和/或从基站102到UE 104的下行链路(DL)(也称为前向链路)传输。通信链路120可以使用多输入多输出(MIMO)天线技术，包括空间复用、波束成形和/或发送分集。通信链路可以通过一个或多个载波。基站102/UE 104可以使用每载波高达YMHz(例如，5、10、15、20、100、400MHz等)带宽的频谱，该带宽在用于每个方向上传输的总共高达Yx MHz(x个分量载波)的载波聚合中分配。这些载波可以相邻，也可以不相邻。载波的分配相对于DL和UL可能是不对称的(例如，DL可以比UL分配更多或更少的载波)。分量载波可以包括主分量载波和一个或多个辅分量载波。主分量载波可以称为主小区(PCell)，辅分量载波可以称为辅小区(SCell)。
某些UE 104可以使用设备到设备(D2D)通信链路158相互通信。D2D通信链路158可以使用DL/UL WWAN频谱。D2D通信链路158可以使用一个或多个侧链路信道，诸如物理侧链路广播信道(PSBCH)、物理侧链路发现信道(PSDCH)、物理侧链路共享信道(PSSCH)和物理侧链路控制信道(PSCCH)。D2D通信可以通过各种无线D2D通信系统，诸如FlashLinQ、WiMedia、蓝牙、ZigBee、基于IEEE 802.11标准的Wi-Fi、LTE或NR。
无线通信系统还可以包括Wi-Fi接入点(AP)150，该Wi-Fi AP 150经由通信链路154在5GHz非许可频谱中与Wi-Fi站(STA)152通信。当在非许可频谱中通信时，STA 152/AP150可以在通信之前执行空闲信道评估(CCA)，以便确定该信道是否可用。
小小区102'可以在许可和/或非许可频谱中操作。当在非许可频谱中操作时，小小区102'可以采用NR，并且使用与Wi-Fi AP 150所使用的相同的5GHz非许可频谱。在非许可频谱中采用NR的小小区102'可以提高接入网的覆盖范围和/或增加接入网的容量。
基站102，无论是小小区102'还是大小区(例如宏基站)，都可以包括eNB、gNodeB(gNB)或另一类型的基站。诸如gNB 180的一些基站可以在与UE 104通信的传统的低于6GHz频谱、毫米波(mmW)频率和/或近mmW频率中操作。当gNB 180在mmW或近mmW频率中操作时，gNB 180可以称为mmW基站。极高频(EHF)是电磁频谱中RF的一部分。EHF的频率范围为30GHz到300GHz，波长在1毫米和10毫米之间。该频带中的无线电波可以被称为毫米波。近mmW可以延伸到3GHz的频率，波长为100毫米。超高频(SHF)频带在3GHz和30GHz之间延伸，也被称为厘米波。使用mmW/近mmW无线电频带(例如3GHz-300GHz)的通信具有极高的路径损耗和短范围。mmW基站180可以利用与UE 104的波束成形182来补偿极高的路径损耗和短范围。
电磁频谱通常基于频率/波长细分为各种类别、频带、信道等。在5G NR中，两个初始操作频带被标识为频率范围名称FR1(410MHz-7.125GHz)和FR2(24.25GHz-52.6GHz)。FR1和FR2之间的频率通常称为中频带频率。尽管FR1的一部分大于6GHz，但在各种文档和文章中，FR1通常(可互换地)被称为“低于6GHz”频带。关于FR2，有时也会出现类似的命名问题，尽管FR2不同于国际电信联盟(ITU)标识为“毫米波”频带的极高频(EHF)频带(30GHz-300GHz)，但在文档和文章中，FR2通常(可互换地)被称为毫米波频带。
考虑到上述方面，除非特别声明，否则应理解，术语“低于6GHz”等如果在本文使用，可以广义地表示小于6GHz的频率，可以在FR1内，或可以包括中频带频率。另外，除非特别声明，否则应理解，术语“毫米波”等如果在本文使用，可以广义地表示可以包括中频带频率、可以在FR2内，或可以在EHF频带内的频率。
基站180可以在一个或多个发送方向182'上向UE 104发送波束成形信号。UE 104可以在一个或多个接收方向182”上从基站180接收波束成形信号。UE 104还可以在一个或多个发送方向上向基站180发送波束成形信号。基站180可以在一个或多个接收方向上从UE104接收波束成形信号。基站180/UE 104可以执行波束训练，以确定基站180/UE 104中的每个的最佳接收和发送方向。基站180的发送方向和接收方向可以相同，也可以不同。UE 104的发送方向和接收方向可以相同，也可以不同。
EPC 160可以包括移动性管理实体(MME)162、其他MME 164、服务网关166、多媒体广播多播服务(MBMS)网关168、广播多播服务中心(BM-SC)170和分组数据网络(PDN)网关172。MME 162可以与家庭订户服务器(HSS)174通信。MME 162是处理UE 104与EPC 160之间的信令的控制节点。通常，MME 162提供承载和连接管理。所有用户因特网协议(IP)分组都通过服务网关166传输，服务网关166本身连接到PDN网关172。PDN网关172提供UE IP地址分配以及其他功能。PDN网关172和BM-SC 170连接到IP服务176。IP服务176可以包括因特网、内联网、IP多媒体子系统(IMS)、PS流服务和/或其他IP服务。BM-SC 170可以提供用于MBMS用户服务供应和递送的功能。BM-SC 170可以用作内容提供商MBMS传输的入口点，可以用于在公共陆地移动网络(PLMN)内授权和发起MBMS承载服务，并且可以用于调度MBMS传输。MBMS网关168可以用于向属于广播特定服务的多播广播单频网络(MBSFN)区域的基站102分发MBMS业务，并且可以负责会话管理(开始/停止)和收集与eMBMS相关的收费信息。
核心网190可以包括接入和移动性管理功能(AMF)192、其他AMF 193、会话管理功能(SMF)194和用户平面功能(UPF)195。AMF 192可以与统一数据管理(UDM)196通信。AMF192是处理UE 104与核心网190之间的信令的控制节点。通常，AMF 192提供QoS流和会话管理。所有用户因特网协议(IP)分组都通过UPF 195传输。UPF 195提供UE IP地址分配以及其他功能。UPF 195连接到IP服务197。IP服务197可以包括因特网、内联网、IP多媒体子系统(IMS)、PS流服务和/或其他IP服务。
基站也可以称为gNB、Node B、演进型Node B(eNB)、接入点、基站收发器、无线电基站、无线电收发器、收发器功能、基本服务集(BSS)、扩展服务集(ESS)、发送接收点(TRP)或某一其他合适的术语。基站102为UE 104提供到EPC 160或核心网190的接入点。UE 104的示例包括蜂窝电话、智能电话、会话发起协议(SIP)电话、膝上型电脑、个人数字助理(PDA)、卫星收音机、全球定位系统、多媒体设备、视频设备、数字音频播放器(例如，MP3播放器)、相机、游戏控制台、平板电脑、智能设备、可穿戴设备、车辆、电表、气泵、大型或小型厨房电器、保健设备、植入物、传感器/致动器、显示器或任何其他类似的功能设备。一些UE 104可以称为IoT设备(例如，停车计时器、气泵、烤面包机、车辆、心脏监控器等)。UE 104也可以称为站、移动站、订户站、移动单元、订户单元、无线单元、远程单元、移动设备、无线设备、无线通信设备、远程设备、移动订户站、接入终端、移动终端、无线终端、远程终端、手持机、用户代理、移动客户端、客户端或某一其他合适的术语。
再次参考图1，在某些方面，UE 104可以包括UE波束调向电路198。UE波束调向电路198可以包括巴特勒矩阵，该巴特勒矩阵包括输入端口和输出端口。巴特勒矩阵可以被配置为接收至少一个激活信号，以激活一个或多个输入端口，并且基于一个或多个激活的输入端口从所有输出端口输出信号，其中，从输出端口输出的信号相对于彼此具有变化的相移。UE波束调向电路198还可以包括分别耦合到巴特勒矩阵的输出端口的多个移相器。多个移相器被配置为分别对从输出端口输出的信号进行相移。经相移的信号相对于彼此还具有变化的相移以及在相邻经相移的信号之间还具有相位差。UE波束调向电路198还可以包括：包括多个天线元件的天线阵列，其中，多个天线元件中的每一个与多个移相器中的一个移相器相关联。多个天线元件中的每一个被配置为从相关联的移相器接收经相移的信号，并且基于从相关联的移相器接收的经相移的信号输出波束。从多个天线元件输出的波束以相对于彼此不同的波束角输出，并且在相邻波束之间具有相位差。
再次参考图1，在某些方面，基站102可以包括基站波束调向电路199。基站波束调向电路199可以包括巴特勒矩阵，该巴特勒矩阵包括输入端口和输出端口。巴特勒矩阵可以被配置为接收至少一个激活信号，以激活输入端口中的一个，并且基于一个或多个激活的输入端口从所有输出端口输出信号，其中，从输出端口输出的信号相对于彼此具有变化的相移。基站波束调向电路199还可以包括分别耦合到巴特勒矩阵的输出端口的多个移相器。多个移相器被配置为分别对从输出端口输出的信号进行相移。经相移的信号相对于彼此还具有变化的相移以及在相邻经相移的信号之间还具有相位差。基站波束调向电路199还可以包括：包括多个天线元件的天线阵列，其中，多个天线元件中的每一个与多个移相器中的一个移相器相关联。多个天线元件中的每一个被配置为从相关联的移相器接收经相移的信号，并且基于从相关联的移相器接收的经相移的信号输出波束。从多个天线元件输出的波束以相对于彼此不同的波束角输出，并且在相邻波束之间具有相位差。尽管以下描述可能聚焦于5G NR，但是本文描述的概念可以适用于其他类似领域，诸如LTE、LTE-A、CDMA、GSM和其他无线技术。
图2A是示出无线电帧结构(例如，5G/NR帧结构)内的第一子帧的示例的图200。图2B是示出子帧(例如，5G/NR子帧)内的DL信道的示例的图230。图2C是示出无线电帧结构(例如，5G/NR帧结构)内的第二子帧的示例的图250。图2D是示出子帧(例如，5G NR子帧)内的UL信道的示例的图280。无线电帧结构可以是FDD，其中，对于特定的子载波集合(载波系统带宽)，该子载波集合内的子帧专用于DL或UL，或可以是TDD，其中，对于特定的子载波集合(载波系统带宽)，该子载波集合内的子帧专用于DL和UL两者。在图2A、图2C提供的示例中，无线电帧结构被假设为TDD，子帧4被配置有时隙格式28(主要是DL)，其中，D是DL，U是UL，X在DL/UL之间灵活使用，子帧3被配置有时隙格式34(主要是UL)。虽然子帧3、4分别被示为具有时隙格式34、28，但是任何特定的子帧都可以被配置有各种可用的时隙格式0-61中的任何一种。时隙格式0、1分别都是DL、UL。其他时隙格式2-61包括DL、UL和灵活符号的混合。UE通过接收的时隙格式指示符(SFI)被配置有时隙格式(动态地通过DL控制信息(DCI)，或半静态地/静态地通过无线电资源控制(RRC)信令)。需要说明是，以下描述也适用于作为TDD的无线电帧结构。
其他无线通信技术可以具有不同的帧结构和/或不同的信道。一个帧(10ms)可以被分为10个大小相等的子帧(1ms)。每个子帧可以包括一个或多个时隙。子帧还可以包括微时隙，微时隙可以包括7、4或2个符号。根据时隙配置，每个时隙可以包括7或14个符号。对于时隙配置0，每个时隙可以包括14个符号，而对于时隙配置1，每个时隙可以包括7个符号。DL上的符号可以是循环前缀(CP)OFDM(CP-OFDM)符号。UL上的符号可以是CP-OFDM符号(对于高吞吐量的情况)或离散傅里叶变换(DFT)扩展OFDM(DFT-s-OFDM)符号(也称为单载波频分多址(SC-FDMA)符号)(对于功率受限的情况；限于单个流传输)。子帧中的时隙数基于时隙配置和参数集(numerology)。对于时隙配置0，不同的参数集μ0至5分别允许每子帧1、2、4、8、16和32个时隙。对于时隙配置1，不同的参数集0至2分别允许每子帧2、4和8个时隙。因此，对于时隙配置0和参数集μ，有14个符号/时隙和2μ个时隙/子帧。子载波间隔和符号长度/持续时间是参数集的函数。子载波间隔可以等于2μ*15kKz，其中μ是参数集0至5。这样，参数集μ＝0的子载波间隔为15kHz，并且参数集μ＝5的子载波间隔为480kHz。符号长度/持续时间与子载波间隔成反相关。图2A-图2D提供了每时隙14个符号的时隙配置0和每子帧1个时隙的参数集μ＝0的示例。子载波间隔为15kHz，并且符号持续时间约为66.7μs。
资源网格可以用来表示帧结构。每个时隙包括扩展12个连续子载波的资源块(RB)(也称为物理RB(PRB))。资源网格被分为多个资源元素(RE)。每个RE携带的比特数取决于调制方案。
如图2A所示，一些RE携带UE的参考(导频)信号(RS)。RS可以包括解调RS(DM-RS)(对于一个特定配置表示为Rx，其中，100x是端口号，但是其他DM-RS配置也是可以的)和用于UE处的信道估计的信道状态信息参考信号(CSI-RS)。RS还可以包括波束测量RS(BRS)、波束细化RS(BRRS)和相位跟踪RS(PT-RS)。
图2B示出了帧的子帧内的各个DL信道的示例。物理下行链路控制信道(PDCCH)在一个或多个控制信道元素(CCE)内携带DCI，每个CCE包括九个RE组(REG)，每个REG包括OFDM符号中的四个连续RE。主同步信号(PSS)可以在帧的特定子帧的符号2内。UE 104使用PSS来确定子帧/符号定时和物理层标识。辅同步信号(SSS)可以在帧的特定子帧的符号4内。UE使用SSS来确定物理层小区标识组号和无线电帧定时。基于物理层标识和物理层小区标识组号，UE可以确定物理小区标识符(PCI)。基于PCI，UE可以确定上述DM-RS的位置。携带主信息块(MIB)的物理广播信道(PBCH)可以与PSS和SSS逻辑分组，以形成同步信号(SS)/PBCH块。MIB在系统带宽中提供了多个RB和系统帧号(SFN)。物理下行链路共享信道(PDSCH)携带用户数据、不通过PBCH发送的广播系统信息(诸如系统信息块(SIB))，以及寻呼消息。
如图2C所示，一些RE携带DM-RS(对于一个特定配置表示为R，但是其他DM-RS配置也是可能的)用于基站处的信道估计。UE可以发送针对物理上行链路控制信道(PUCCH)的DM-RS和针对物理上行链路共享信道(PUSCH)的DM-RS。PUSCH DM-RS可以在PUSCH的前一个或两个符号中发送。PUCCH DM-RS可以以不同的配置发送，这取决于发送的是短PUCCH还是长PUCCH，并且取决于所使用的特定PUCCH格式。尽管未示出，但是UE可以发送探测参考信号(SRS)。基站可以使用SRS进行信道质量估计，以使能UL上的频率相关调度。
图2D示出了帧的子帧内的各种UL信道的示例。在一种配置中，PUCCH可以如所指示被定位。PUCCH携带上行链路控制信息(UCI)，诸如调度请求、信道质量指示符(CQI)、预编码矩阵指示符(PMI)、秩指示符(RI)和HARQ ACK/NACK反馈。PUSCH携带数据，并且附加地可以用于携带缓冲器状态报告(BSR)、功率余量报告(PHR)和/或UCI。
在一些方面，为了以较低的成本提供更高的吞吐量，每面板(例如，每天线区域)可以使用多个链路，其中，每个链路通过不同的平面波到达角与其他链路分开。例如，这些方面可以适用于subTHz通信(例如，140GHz或300GHz)，其中，相对较低的波长允许使用相对较小的天线和相对较小的天线间距离，这允许具有更多数量的天线并且支持更多具有更窄波束和波束间更大空间间隔的链路，这允许更好的频谱效率。在一个非限制性方面，例如，与面板相关联的所有链路可以被配置为具有正交图案。在一种实施方式中，可以使用巴特勒矩阵来提供这样的链路，巴特勒矩阵是波束成形器电路，其被配置为向天线阵列馈送相邻天线元件之间的均匀分布和相位差(例如，恒定相位差)。
在一方面，巴特勒矩阵可以使用互连的移相器和混合耦合器来实现。然而，本方面不限于此，并且在替代方面，巴特勒矩阵可以使用更少的组件类型(例如，仅使用混合耦合器)或更多的组件类型(例如，使用移相器、混合耦合器和分频电路等)来实现。在一方面，例如，为了通过天线阵列发送射频(RF)信号，调制解调器可以选择巴特勒矩阵的一个或多个端口，使得巴特勒矩阵在这些端口上接收一个或多个信号，并且在相对的端口上生成具有不同相位的输出信号，用于在与相对的端口耦合的多个天线元件上发送。此外，巴特勒矩阵可以为接收RF信号提供互易功能。例如，巴特勒矩阵可以经由与多个天线元件耦合的多个端口接收具有不同相位的RF信号，然后对它们进行相移和组合，以在由调制解调器选择用于信号接收的一个或多个相对端口上提供一个或多个信号。在一方面，天线阵列的每个天线元件可以例如经由一个或多个低噪声放大器(LNA)、功率放大器(PA)等与巴特勒矩阵的一个端口耦合，以补偿插入损耗。巴特勒矩阵中的移相器可以是有源移相器(需要连接到电源)或无源移相器(不需要连接到电源)。在一个非限制性方面，例如，巴特勒矩阵中的移相器可以使用延迟线来实现。
在一方面，无线通信设备的调制解调器和/或另一组件可以控制巴特勒矩阵和/或其他相关联的组件(例如，控制将巴特勒矩阵的输出端口与天线元件相连接的放大器的增益)，以形成用于发送RF信号的期望的波束和/或在期望的波束上接收RF信号。在一方面，例如，无线通信设备的调制解调器和/或另一组件可以控制巴特勒矩阵和/或其他相关联的组件来生成作为彼此的相移版本的多个信号，以便通过经由天线阵列的多个天线元件发送这样的信号来生成波束。
在一个非限制性示例方面，为了发送期望的波束，具有N个输入端口和相同数量的N个输出端口的巴特勒矩阵可以允许向天线阵列馈送具有N个天线元件的天线阵列中的相邻天线元件之间的相位差，并且巴特勒矩阵的N个输入端口中的每一个可以与将由天线阵列生成的不同期望的波束相关联。在一方面，例如，巴特勒矩阵可以被配置为产生N个正交间隔的波束，其平面角为：
其中，λ是波长，其等于波的相速度(相速度的大小)除以载波频率(例如，在自由空间中λ＝(3×108m/s)/载波频率)，d是相邻天线之间的距离(例如，其可以是～＝λ/2)，并且k是：
k＝-N+1:2:N-1，
并且这样的波束配置是由以下相邻天线相位差产生的：
在一方面，例如，个混合耦合器和/>个固定移相器可以用于实现巴特勒矩阵。
例如，参考图3，在一个非限制性方面，为了经由天线阵列314的多个天线元件312发送期望的波束316，可以实施4×4巴特勒矩阵300。4×4巴特勒矩阵300是具有四个输入端口308和四个输出端口310的巴特勒矩阵，其中，每个输出端口310与天线阵列314中的一个天线元件312相关联。尽管本文中针对使用巴特勒矩阵的期望的波束的发送描述了本发明的一些方面，但是本发明的方面不限于此，并且每个方面也可以用于期望的波束的接收。例如，尽管图3在本文被描述为使用4×4巴特勒矩阵300来发送期望的波束316，但是本方面并不局限于此，并且4×4巴特勒矩阵300也可以用于接收期望的波束316，在这种情况下，4×4巴特勒矩阵300在输出端口310上接收信号，然后在一个或多个输入端口308上生成信号。
示例4×4巴特勒矩阵300包括两个45°移相器302、四个3dB 90°混合耦合器304和两个分频器306。每个45°移相器302是双端口电路，其在一个端口上接收信号，并且在另一端口上输出该信号的45°相移版本。每个3dB 90°混合耦合器304是具有两个输入端口和两个输出端口的电路。3dB 90°混合耦合器304在两个输出端口上生成的两个输出信号之间将在输入端口上接收的输入信号的功率分离，并且还导致在两个输出端口上生成的两个输出信号之间的90°相移。每个分频器306是四端口电路，其中，一个导体(将第一输入端口连接到第一输出端口)与另一导体(将第二输入端口连接到第二输出端口)交叉，它们之间具有气隙。
45°移相器302、3dB 90°混合耦合器304和分频器306被配置和布置为使得4×4巴特勒矩阵300的输入端口308的激活(通过接收激活信号)导致4×4巴特勒矩阵300的所有输出端口310的激活，但是相对于彼此具有变化的相移，使得由输出端口310馈送的天线元件312的RF传输的相互作用产生对应于激活的输入端口308的波束316。表1提供了示例4×4巴特勒矩阵300的每个输出端口310上的示例相位，给出了一个输入端口308的激活以产生波束316。
表1响应于每个输入端口的激活，4×4巴特勒矩阵的每个输出端口上的示例相位
因此，巴特勒矩阵可以被实施来为无源馈电N×N网络(N个输入端口和N个输出端口)提供用于均匀矩形阵列(URA)的波束调向能力，其中，巴特勒矩阵的N个输出端口连接到相应的天线元件，并且巴特勒矩阵的N个输入端口代表N个正交波束端口。与使用N个相控阵列进行波束成形相比，巴特勒矩阵可以具有更低的功耗、复杂度和/或成本。另外，N×N巴特勒矩阵可以被设计、复制、级联等，以实现连接到N×N URA的3D巴特勒矩阵，从而创建N×N波束正交平面波。
在一个非限制性方面，例如，每个都具有2n个输入端口和2n个输出端口的多个巴特勒矩阵可以被配置和布置为实现连接到具有2n×2n个天线元件的URA的3D巴特勒矩阵，以创建2n×2n个波束正交平面波。例如，参考图4，在一个非限制性的示例方面，具有16个输入端口和16个输出端口的3D巴特勒矩阵400可以被配置为向4×4天线阵列402提供无源馈电，该4×4天线阵列402具有布置成四行的16个天线元件403，其中，每行包括四个天线元件403。也就是说，尽管在图1中4×4天线元件403被示意性地示出在一行中，但是天线阵列402是2D的，并且包括天线元件403的4×4矩阵。
在该非限制性示例方面，3D巴特勒矩阵400包括具有16个输入端口和16个输出端口的第一层2D巴特勒矩阵404和具有16个输入端口和16个输出端口的第二层2D巴特勒矩阵406，其中，第一层2D巴特勒矩阵404和第二层2D巴特勒矩阵406中的每一个都包括四个4×4巴特勒矩阵408。在一个非限制性方面，第一层2D巴特勒矩阵404或第二层2D巴特勒矩阵406中的4×4巴特勒矩阵408中的每一个可以例如使用移相器和混合耦合器类似于以上参考图3描述的4×4巴特勒矩阵300来实现，使得每个4×4巴特勒矩阵408的输入端口的激活激活了该4×4巴特勒矩阵408的所有输出端口。
在一方面，第一层2D巴特勒矩阵404的输出端口连接到第二层2D巴特勒矩阵406的输入端口，使得第一层2D巴特勒矩阵404中的每个4×4巴特勒矩阵408的四个输出端口连接到第二层2D巴特勒矩阵406中的四个不同的4×4巴特勒矩阵408的四个输入端口。因此，第一层2D巴特勒矩阵404的输出端口的激活激活了第二层2D巴特勒矩阵406中的每个4×4巴特勒矩阵408中的一个输入端口，从而激活了第二层2D巴特勒矩阵406的所有输出端口。因此，第一层2D巴特勒矩阵404的输出端口的激活激活了第二层2D巴特勒矩阵406的所有输出端口。因此，当第一层2D巴特勒矩阵404的输入端口被激活时，第二层2D巴特勒矩阵406的所有输出端口被激活，导致4×4天线阵列402中的所有天线元件403被激活。
另外，假设第一层2D巴特勒矩阵404中的4×4巴特勒矩阵408彼此相同，并且第二层2D巴特勒矩阵406中的4×4巴特勒矩阵408也彼此相同，则第一层2D巴特勒矩阵404的输出端口连接到第二层2D巴特勒矩阵406的输入端口，使得第一层2D巴特勒矩阵404中的4×4巴特勒矩阵408的选择导致第二层2D巴特勒矩阵406中的4×4巴特勒矩阵408中的每个的相同输入端口的选择。例如，在一方面，第一层2D巴特勒矩阵404中的第一4×4巴特勒矩阵408的选择导致第二层2D巴特勒矩阵406中的4×4巴特勒矩阵408中的每一个的第一输入端口的选择，而第一层2D巴特勒矩阵404中的第二4×4巴特勒矩阵408的选择导致第二层2D巴特勒矩阵406中的4×4巴特勒矩阵408中的每一个的第二输入端口的选择，等等。
在一个非限制性方面，第一层2D巴特勒矩阵404中不同的4×4巴特勒矩阵408可以与不同的波束仰角相关联，而第一层2D巴特勒矩阵404中的4×4巴特勒矩阵408的不同输入端口可以与不同的波束方位角相关联。例如，第一层2D巴特勒矩阵404中的四个巴特勒矩阵408可以与四个不同的波束仰角相关联，并且第一层2D巴特勒矩阵404中的4×4巴特勒矩阵408的四个输入端口可以与四个不同的波束方位角相关联。例如，为了实现具有期望的方位角和期望的仰角的波束，第一层2D巴特勒矩阵404中的巴特勒矩阵408的输入端口被激活，其中，输入端口与期望的方位角相关联，并且巴特勒矩阵408与期望的波束仰角相关联。
然而，本方面不限于此。例如，在替代方面，第一层2D巴特勒矩阵404中的不同的4×4巴特勒矩阵408可以与不同的波束方位角相关联，而第一层2D巴特勒矩阵404中的4×4巴特勒矩阵408的不同输入端口可以与不同的波束仰角相关联。在这种情况下，为了实现具有期望的方位角和期望的仰角的波束，第一层2D巴特勒矩阵404中的巴特勒矩阵408的输入端口被激活，其中，输入端口与期望的仰角相关联，并且巴特勒矩阵408与期望的波束方位角相关联。
尽管图4中的4×4天线阵列402是对称的，但是本方面不限于此。例如，3D巴特勒矩阵可以被配置为馈送大小为A×B的天线阵列，其中，A不同于B。例如，为了馈送A×B天线阵列，3D巴特勒矩阵可以包括具有B个A×A巴特勒矩阵的第二层2D巴特勒矩阵(B个巴特勒矩阵，每个巴特勒矩阵具有A个输入端口和A个输出端口)。
在一方面，巴特勒矩阵波束调向可以用于增强球形覆盖和支持波束到达角的移动。例如，移相器(有源或无源)可以被添加到巴特勒矩阵的输出中，以使能用于改进的球形覆盖(其提高吞吐量)和改进的波束跟踪(其增强链路稳定性)的公共波束调向。
在一方面，当移相器被添加到巴特勒矩阵输出时(并且在天线之前)，移相器可以在相邻天线之间产生相同的相位差。这为所有波束方向创建了公共波束调向。在其他方面，移相器可以在相邻天线之间产生不同的相位差。通常，相邻天线之间的不同相位差会使波束的形状、宽度和/或角度失真。对于每个波束，相位差产生不同的波束角。在小相位差下，波束保持接近正交。需要说明的是，添加的移相器将保持良好的互易性，以便系统为上行链路通信和下行链路通信工作。
在一些示例中，添加的移相器可以是有源移相器，诸如笛卡尔移相器、变容二极管移相器、微电子机械系统(MEMS)、铁氧体移相器或其他移相器，以补偿巴特勒矩阵的高插入损耗。在其他示例中，添加的移相器可以是无源移相器，诸如延迟线、切换的延迟线、高通低通滤波器、希夫曼移相器、反射型移相器、负载线等。无源移相器的使用可以降低复杂度、功率和成本。
在一方面，添加的移相器可以具有相位差(例如，在使用两个面板的情况下，每个面板具有不同的相位差)或若干比特(例如，用于可调巴特勒调向)。
在一方面，添加的移相器也可以用于均匀矩形阵列(URA)。在这样的实施方式中，巴特勒矩阵是具有N2个输入、输出和移相器的3D矩阵。
图5示出了利用8×8巴特勒矩阵502的示例多天线设计500。8×8巴特勒矩阵502包括12个90°混合耦合器和8个移相器。每个输入都用标记传输角度的相同数字进行编号。
在一方面，8×8巴特勒矩阵502的理想S21矩阵可以如下，其中，列表示不同的输入，行表示不同的天线：
8×8巴特勒矩阵的S21矩阵
如图5所示，八个添加的移相器510可以被附加到8×8巴特勒矩阵502的八个输出506。相邻天线514之间的相位差是p，其中，p对于所有输入(S21矩阵中的列)是相同的，并且在S21矩阵的每行中增加。在一些方面，相邻天线514之间的相位差可以不同。
图6示出了利用8×16巴特勒矩阵的示例多天线设计600。8×16巴特勒矩阵包括8×8巴特勒矩阵602，其输出耦合到八个180°混合耦合器604的八个初始输出606。利用这种设计，8×8巴特勒矩阵602可以扩展到16个输出612馈送16个天线614，以确保更高的波束间隔和增加的阵列增益。
如图6所示，八个添加的移相器610可以被附加到8×8巴特勒矩阵602的八个输出606(在八个180°混合耦合器604之前)。这可能适用于p＝(180-2πk)/N的情况，其中，p为相位差或附加相位，N为输入数量，并且k为整数。否则，可以在八个180°混合耦合器604之后和16个天线614之前附加16个添加的移相器。添加的移相器(无论是8个还是16个)可以促进小角度波束调向的能力(用于球面覆盖)。
在一方面，方程p＝(180-2πk)/N可以推导如下。例如，给定输入数量N＝8，天线阵列中的天线数量是16，以及相邻经相移的信号之间的相位差(例如，恒定相位差)的期望，则天线阵列的左侧天线可以具有p、2p、3p、4p、5p、6p、7p和8p的附加的相位，并且天线阵列的右侧天线可以具有p+180、2p+180、3p+180、4p+180、5p+180、6p+180、7p+180和8p+180的附加的相位。因此，左侧天线(左阵列)的最右边天线将与右侧天线(右阵列)的最左边天线具有p＝+2π的相位差。这意味着p+180(右阵列)-Np(左阵列)＝p+2πk(其中，k为整数，并且在该示例中N＝8)。因此，Np＝180-2πk，从而得出方程p＝(180-2πk)/N。需要说明的是，在方程p＝(180-2πk)/N的推导中使用的值仅仅是示例，并且可以预期的是，可以使用其他值来降低复杂度和/或设计具有小相位误差的多天线系统。
图7是在接入网中与UE 750通信的基站710的框图。在DL中，来自EPC 160的IP分组可以被提供给控制器/处理器775。控制器/处理器775实现层3和层2功能。层3包括无线电资源控制(RRC)层，并且层2包括服务数据适配协议(SDAP)层、分组数据汇聚协议(PDCP)层、无线电链路控制(RLC)层和介质访问控制(MAC)层。控制器/处理器775提供与系统信息(例如，MIB、SIB)的广播、RRC连接控制(例如，RRC连接寻呼、RRC连接建立、RRC连接修改和RRC连接释放)、无线电接入技术(RAT)间移动性和用于UE测量报告的测量配置相关联的RRC层功能；与报头压缩/解压缩、安全性(加密、解密、完整性保护、完整性验证)和切换支持功能相关联的PDCP层功能；与上层分组数据单元(PDU)的传输、通过ARQ的纠错、RLC服务数据单元(SDU)的级联、分段和重组、RLC数据PDU的重新分段以及RLC数据PDU的重新排序相关联的RLC层功能；以及与逻辑信道和传输信道之间的映射、MAC SDU到传输块(TB)上的复用、MAC SDU从TB的解复用、调度信息报告、通过HARQ的纠错、优先级处理和逻辑信道优先级排序相关联的MAC层功能。
发送(TX)处理器716和接收(RX)处理器770实现与各种信号处理功能相关联的层1功能。包括物理(PHY)层的层1可以包括传输信道上的错误检测、传输信道的前向纠错(FEC)编码/解码、交织、速率匹配、到物理信道上的映射、物理信道的调制/解调以及MIMO天线处理。TX处理器716基于各种调制方案(例如，二进制相移键控(BPSK)、正交相移键控(QPSK)、M相移键控(M-PSK)、M正交幅度调制(M-QAM))处理到信号星座的映射。然后，编码和调制的符号可以被分成并行的流。然后，每个流可以被映射到OFDM子载波，在时域和/或频域中与参考信号(例如，导频)复用，然后使用快速傅里叶逆变换(IFFT)组合在一起，以产生携带时域OFDM符号流的物理信道。OFDM流被空间预译码以产生多个空间流。来自信道估计器774的信道估计可以用于确定译码和调制方案，以及用于空间处理。信道估计可以从UE 750发送的参考信号和/或信道条件反馈中推导。然后，每个空间流可以经由单独的发送器718TX被提供给不同的天线720。每个发送器718TX可以用相应的空间流来调制RF载波以进行发送。
在UE 750处，每个接收器754RX通过其相应的天线752接收信号。每个接收器754RX恢复调制到RF载波上的信息，并且将该信息提供给接收(RX)处理器756。TX处理器768和RX处理器756实现与各种信号处理功能相关联的层1功能。RX处理器756可以对该信息执行空间处理，以恢复去往UE 750的任何空间流。如果多个空间流去往UE 750，则它们可以由RX处理器756组合成单个OFDM符号流。然后，RX处理器756使用快速傅里叶变换(FFT)将OFDM符号流从时域转换到频域。频域信号包括OFDM信号的每个子载波的单独的OFDM符号流。通过确定基站710发送的最可能的信号星座点，每个子载波上的符号和参考信号被恢复和解调。这些软决策可以基于由信道估计器758计算的信道估计。然后，软决策被解码和解交织，以恢复最初由基站710在物理信道上发送的数据和控制信号。然后，数据和控制信号被提供给控制器/处理器759，控制器/处理器759实现层3和层2功能。
控制器/处理器759可以与存储程序代码和数据的存储器760相关联。存储器760可以称为计算机可读介质。在UL中，控制器/处理器759提供传输信道与逻辑信道之间的解复用、分组重组、解密、报头解压缩和控制信号处理，以恢复来自EPC 160的IP分组。控制器/处理器759还负责使用ACK和/或NACK协议来支持HARQ操作的错误检测。
类似于结合由基站710进行的DL传输描述的功能，控制器/处理器759提供与系统信息(例如，MIB、SIB)获取、RRC连接和测量报告相关联的RRC层功能；与报头压缩/解压缩、安全性(加密、解密、完整性保护、完整性验证)相关联的PDCP层功能；与上层PDU的传输、通过ARQ的纠错、RLC SDU的级联、分段和重组、RLC数据PDU的重新分段以及RLC数据PDU的重新排序相关联的RLC层功能；以及与逻辑信道和传输信道之间的映射、MAC SDU到TB上的复用、MAC SDU从TB的解复用、调度信息报告、通过HARQ的纠错、优先级处理和逻辑信道优先级排序相关联的MAC层功能。
TX处理器768可以使用由信道估计器758从基站710发送的参考信号或反馈中导出的信道估计来选择适当的译码和调制方案，并且促进空间处理。TX处理器768生成的空间流可以经由单独的发送器754TX提供给不同的天线752。每个发送器754TX可以用相应的空间流来调制RF载波以进行发送。
UL传输在基站710处以类似于结合UE 750处的接收器功能所描述的方式被处理。每个接收器718RX通过其相应的天线720接收信号。每个接收器718RX恢复调制到RF载波上的信息，并且将该信息提供给RX处理器770。
控制器/处理器775可以与存储程序代码和数据的存储器776相关联。存储器776可以称为计算机可读介质。在UL中，控制器/处理器775提供传输信道与逻辑信道之间的解复用、分组重组、解密、报头解压缩、控制信号处理，以恢复来自UE 750的IP分组。来自控制器/处理器775的IP分组可以被提供给EPC 160。控制器/处理器775还负责使用ACK和/或NACK协议来支持HARQ操作的错误检测。
TX处理器768、RX处理器756和控制器/处理器759中的至少一个可以被配置为执行与图1的UE波束调向电路198相关的方面。例如，UE 750可以包括UE波束调向电路798(例如，包括巴特勒矩阵、移相器、混合耦合器和/或其他电路)，UE波束调向电路798被配置为执行以上关于图1的UE波束调向电路198描述的操作。
TX处理器716、RX处理器770和控制器/处理器775中的至少一个可以被配置为执行与图1的BS波束调向电路199相关的方面。例如，BS 710可以包括BS波束调向电路799(例如，包括巴特勒矩阵、移相器、混合耦合器和/或其他电路)，BS波束调向电路799被配置为执行以上关于图1的BS波束调向电路199描述的操作。
图8是示出采用处理系统814的示例性设备800的硬件实施方式的示例的框图。例如，如图1、图7、图11或图12中的任何一个或多个所示，设备800可以是UE或基站。设备800可以用包括一个或多个处理器804的处理系统814来实施。处理器804的示例包括微处理器、微控制器、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑器件(PLD)、状态机、门控逻辑、分立硬件电路以及被配置为执行贯穿本公开描述的各种功能的其他合适的硬件。在各种示例中，设备800可以被配置为执行本文描述的任何一个或多个功能。也就是说，如设备800中使用的处理器804可以包括UE波束调向电路198/798或BS波束调向电路199/799，并且用于实施下面描述的以及图9和图10中示出的过程和程序中的任何一个或多个。
在这个示例中，处理系统814可以用总线架构来实施，该总线架构通常由总线802来表示。根据处理系统814的具体应用和总体设计约束，总线802可以包括任何数量的互连总线和桥。总线802将包括一个或多个处理器(通常由处理器804表示)、存储器805和计算机可读介质(通常由计算机可读介质806表示)的各种电路通信地耦合在一起。总线802还可以链接各种其他电路，诸如定时源、外围设备、电压调节器和电源管理电路，这些电路在本领域中是公知的，因此不再进一步描述。总线接口808提供总线802与收发器810之间的接口。收发器810提供用于通过传输介质与各个其他装置通信的通信接口或部件。在一些示例中，收发器810可以包括移相器816，用于经由一个或多个天线阵列830进行数字和/或模拟波束成形。根据装置的性质，还可以提供用户接口812(例如，键盘、显示器、扬声器、麦克风、操纵杆)。当然，这样的用户接口812是可选的，并且在一些示例(诸如基站)中可以被省略。
在本公开的一些方面，处理器804(例如，UE波束调向电路198/798或BS波束调向电路199/799)可以包括切换/使能电路840，切换/使能电路840被配置用于各种功能，包括例如将天线阵列的多个天线元件与巴特勒矩阵的输出端口相关联，其中，切换/使能电路840可配置成用于天线阵列接收信号的接收模式，并且可被配置成用于天线阵列发送信号的发送模式。切换/使能电路840还可以被配置为使能多个移相器分别对从输出端口输出的信号进行相移，和/或禁止多个移相器分别对从输出端口输出的信号进行相移。例如，切换/使能电路840可以被配置为实施以下关于图9(包括例如框902和904)以及关于图10(例如，框1002和1004)描述的功能中的一个或多个。处理器804还可以包括巴特勒矩阵激活电路842，巴特勒矩阵激活电路842被配置用于各个功能，包括例如接收至少一个激活信号，以激活巴特勒矩阵的多个输入端口中的一个或多个输入端口，以及基于一个或多个输入端口的激活从巴特勒矩阵的所有输出端口输出信号，其中，从输出端口输出的信号相对于彼此具有变化的相移。例如，巴特勒矩阵激活电路842可以被配置为实施以下关于图9(例如，包括框906和908)以及关于图10(例如，包括框1006和1008)描述的功能中的一个或多个。处理器804还可以包括相移/混合耦合电路844，相移/混合耦合电路844被配置用于各种功能，包括例如经由分别耦合到输出端口的多个移相器对从输出端口输出的信号进行相移，其中，经相移的信号相对于彼此还具有变化的相移以及在相邻经相移的信号之间还具有相位差(例如，恒定相位差)。相移/混合耦合电路844还可以被配置用于在分别耦合到多个移相器的多个混合耦合器中的每一个处，从相应的移相器接收经相移的信号，以及基于从相应的移相器接收的经相移的信号，从多个混合耦合器的每一个输出两个信号，其中，两个信号彼此之间具有180°相移，并且分别输出到耦合到多个混合耦合器的相应的一个的多个天线元件的两个天线元件。例如，相移/混合耦合电路844可以被配置为实施以下关于图9(例如，包括框910)描述的一个或多个功能，以及关于图10(例如，包括框1010、1012和1014)描述的功能。处理器804还可以包括波束输出电路846，波束输出电路846被配置用于各种功能，包括例如在多个天线元件中的每一个处从相关联的移相器接收经相移的信号，基于从相关联的移相器接收的经相移的信号，从多个天线元件中的每一个输出波束，其中，从多个天线元件输出的波束以相对于彼此不同的波束角输出，并且在相邻波束之间具有相位差(例如，恒定相位差)。波束输出电路846还可以被配置用于在多个天线元件中的每一个处，接收从多个混合耦合器中的相应的一个输出的两个信号中的一个，以及基于从多个混合耦合器中的相应的一个输出的两个信号中的一个，从多个天线元件中的每一个输出波束，其中，从多个天线元件输出的波束以相对于彼此不同的波束角输出，并且在相邻波束之间具有相位差(例如，恒定/相同相位差)。例如，波束输出电路846可以被配置为实施以下关于图9(例如，包括框912和914)以及关于图10(例如，包括框1016和1018)描述的功能中的一个或多个。
处理器804负责管理总线802和一般处理，包括执行存储在计算机可读介质806中的软件。该软件在由处理器804执行时，使处理系统814执行以下针对任何特定装置描述的各种功能。计算机可读介质806和存储器805也可以用于存储数据，该数据由处理器804执行软件时操纵。
处理系统中的一个或多个处理器804可以执行软件。软件应被广义地解释为指指令、指令集、代码、代码段、程序代码、程序、子程序、软件模块、应用程序、软件应用程序、软件包、例程、子程序、对象、可执行程序、执行线程、流程、功能等，无论是指软件、固件、中间件、微码、硬件描述语言还是其他。软件可以位于计算机可读介质806中。计算机可读介质806可以是非暂时性计算机可读介质。举例来说，非暂时性计算机可读介质包括磁存储设备(例如，硬盘、软盘、磁条)、光盘(例如，光盘(CD)或数字多功能盘(DVD))、智能卡、闪存设备(例如，卡、棒或密钥驱动器)、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、可擦除PROM(EPROM)、电可擦除PROM(EEPROM)、寄存器、可移动磁盘以及用于存储可由计算机存取和读取的软件和/或指令的任何其他合适的介质。计算机可读介质806可以位于处理系统814中、在处理系统814外部，或分布在包括处理系统814的多个实体中。计算机可读介质806可以体现在计算机程序产品中。举例来说，计算机程序产品可以包括包装材料中的计算机可读介质。本领域技术人员将认识到如何根据特定的应用和施加在整个系统上的总体设计约束来最好地实施贯穿本公开呈现的描述的功能。
在一个或多个示例中，计算机可读存储介质806可以包括切换/使能指令850，切换/使能指令850被配置用于各种功能，包括例如将天线阵列的多个天线元件与巴特勒矩阵的输出端口相关联，其中，切换/使能指令850可配置成用于天线阵列接收信号的接收模式，并且可被配置成用于天线阵列发送信号的发送模式。切换/使能指令850还可以被配置为使能多个移相器来分别对从输出端口输出的信号进行相移，和/或禁止多个移相器分别对从输出端口输出的信号进行相移。例如，切换/使能指令850可以被配置为实施以下关于图9(例如，包括框902和904)以及关于图10(例如，框1002和1004)描述的功能中的一个或多个。计算机可读存储介质806还可以包括巴特勒矩阵激活指令852，巴特勒矩阵激活指令852被配置用于各种功能，包括例如接收至少一个激活信号，以激活巴特勒矩阵的多个输入端口中的一个或多个输入端口，以及基于一个或多个输入端口的激活从巴特勒矩阵的所有输出端口输出信号，其中，从输出端口输出的信号相对于彼此具有变化的相移。例如，巴特勒矩阵激活指令852可以被配置为实施以下关于图9(例如，包括框906和908)以及关于图10(例如，包括框1006和1008)描述的功能中的一个或多个。计算机可读存储介质806还可以包括相移/混合耦合指令854，相移/混合耦合指令854被配置用于各种功能，包括例如经由分别耦合到输出端口的多个移相器对从输出端口输出的信号进行相移，其中，经相移的信号相对于彼此还具有变化的相移以及在相邻经相移的信号之间还具有相位差(例如，恒定相位差)。相移/混合耦合指令854还可以被配置用于在分别耦合到多个移相器的多个混合耦合器中的每一个处，从相应的移相器接收经相移的信号，以及基于从相应的移相器接收的经相移的信号，从多个混合耦合器中的每个输出两个信号。其中，这两个信号彼此之间具有180°相移，并且分别输出到耦合到多个混合耦合器中相应的一个的多个天线元件中的两个天线元件。例如，相移/混合耦合指令854可以被配置为实施以下关于图9(例如，包括框910)描述的一个或多个功能，以及关于图10(例如，包括框1010、1012和1014)描述的功能。计算机可读存储介质806还可以包括波束输出指令856，波束输出指令856被配置用于各种功能，包括例如在多个天线元件中的每一个处从相关联的移相器接收经相移的信号，基于从相关联的移相器接收的经相移的信号，从多个天线元件中的每一个输出波束，其中，从多个天线元件输出的波束以相对于彼此不同的波束角输出，并且在相邻波束之间具有相位差(例如，恒定相位差)。波束输出指令856还可以被配置用于在多个天线元件中的每一个处，接收从多个混合耦合器中的相应的一个输出的两个信号中的一个，以及基于从多个混合耦合器中的相应的一个输出的两个信号中的一个，从多个混合耦合器中的每一个输出波束，其中，从多个天线元件输出的波束以相对于彼此不同的波束角输出，并且在相邻波束之间具有相位差(例如，恒定相位差)。例如，波束输出指令856可以被配置为实施以下关于图9(例如，包括框912和914)以及关于图10(例如，包括框1016和1018)描述的功能中的一个或多个。
图9是示出了根据本公开的方面的多天线无线通信的示例性过程900的流程图。如以下所描述，在本公开范围内的特定实施方式中，可以省略一些或所有示出的特征，并且一些示出的特征可能不是实施所有方面所必需的。在一些示例中，过程900可以由图8所示的设备800来执行，该设备800可以是如图1、图7、图11或图12中的任何一个或多个所示的UE或基站。在一些示例中，过程900可以由用于执行以下所描述的功能或算法的任何合适的装置或部件来执行。
在框902处，设备可以经由切换/使能电路(例如，切换/使能电路840和/或交换机1192/1292)将天线阵列的多个天线元件(例如，天线514)与巴特勒矩阵(例如，巴特勒矩阵502)的输出端口(例如，输出端口506)相关联。切换电路将该设备配置成用于由天线阵列接收信号的接收模式和用于由天线阵列发送信号的发送模式。在框904处，设备还可以经由切换/使能电路使能多个移相器(例如，移相器510)来分别对从输出端口输出的信号进行相移。如果需要，该设备还可以(经由切换/使能电路)禁止多个移相器分别对从输出端口输出的信号进行相移。
在框906处，设备可以接收至少一个激活信号，以激活巴特勒矩阵的多个输入端口中的一个或多个输入端口(例如，输入端口508)。在一方面，接收至少一个激活信号激活不同的输入端口。
在框908处，设备可以基于一个或多个输入端口的激活，从巴特勒矩阵的所有输出端口输出信号。从输出端口输出的信号相对于彼此具有变化的相移。在一方面，从所有输出端口输出信号包括基于不同输入端口的激活以不同的相位模式输出信号。在另一方面，从输出端口输出的信号在相邻信号之间具有均匀的相位分布和相位差(例如，恒定相位差)。
在框910处，设备可以经由分别耦合到输出端口的多个移相器(例如，移相器510)对从输出端口输出的信号进行相移。经相移的信号相对于彼此还具有变化的相移以及在相邻经相移的信号之间还具有相位差(例如，恒定相位差)。
在一方面，多个移相器中的每一个与天线阵列的多个天线元件中的一个天线元件相关联。因此，在框912处，该设备可以在分别与多个移相器相关联的多个天线元件中的每一个处，从相关联的移相器接收经相移的信号。此外，在框914处，该设备可以基于从相关联的移相器接收的经相移的信号，从多个天线元件中的每一个输出波束。从多个天线元件输出的波束以相对于彼此不同的波束角输出，并且在相邻波束之间具有相位差(例如，恒定相位差)。在一方面，多个天线元件的数量(例如，8个天线元件)等于多个移相器的数量(例如，8个移相器)。
在一种配置中，用于无线通信的设备800包括：用于将用于输出波束的多个天线元件部件(例如，天线514、天线阵列830或天线阵列144)与巴特勒矩阵的输出端口相关联的部件(例如，切换/使能电路840和/或交换机1192/1292)；用于使能多个相移部件的部件/用于禁用多个相移部件，以分别对从输出端口输出的信号进行相移的部件(例如，切换/使能电路840和/或交换机1192/1292)；用于接收至少一个激活信号，以激活巴特勒矩阵的多个输入端口中的一个或多个输入端口的部件(例如巴特勒矩阵502和/或巴特勒矩阵激活电路842)；用于基于一个或多个激活的输入端口从巴特勒矩阵的所有输出端口输出信号的部件(例如巴特勒矩阵502和/或巴特勒矩阵激活电路842)，其中，从输出端口输出的信号相对于彼此具有变化的相移，多个相移部件分别耦合到巴特勒矩阵的输出端口(例如，移相器510、相移/混合耦合电路844和/或移相器816)，用于分别对从输出端口输出的信号进行相移，其中，经相移的信号相对于彼此还具有变化的相移以及在相邻经相移的信号之间还具有相位差(例如，恒定相位差)；用于在多个天线元件部件中的每一个处从相关联的相移部件接收经相移的信号的部件(例如，天线514、天线阵列830、天线阵列144，和/或波束输出电路846)；以及用于基于从相关联的相移部件接收的经相移的信号从多个天线元件部件中的每一个输出波束的部件(例如，天线514、天线阵列830、天线阵列144和/或波束输出电路846)，其中，从多个天线元件部件输出的波束以相对于彼此不同的波束角输出，并且在相邻波束之间具有相位差(例如，恒定相位差)。
在一方面，上述部件可以是图8所示的处理器804，其被配置为执行上述部件所列举的功能。在另一方面，上述部件可以是被配置为执行上述部件所列举的功能的电路或任何装置。当然，在以上示例中，包括在处理器804中的电路仅作为示例提供，并且用于执行描述的功能的其他部件可以包括在本公开的各个方面中，包括但不限于存储在计算机可读存储介质806中的指令，或图1、图7、图11或图12中的任何一个中描述的任何其他合适的装置或部件，并且使用例如本文参考图9描述的过程和/或算法。
图10是示出了根据本公开的方面的多天线无线通信的另一示例性过程1000的流程图。如以下所描述，在本公开范围内的特定实施方式中，可以省略一些或所有示出的特征，并且一些示出的特征可能不是实施所有方面所必需的。在一些示例中，过程1000可以由图8所示的设备800来执行，该设备800可以是如图1、图7、图11或图12中的任何一个或多个所示的UE或基站。在一些示例中，过程1000可以由用于执行以下所描述的功能或算法的任何合适的装置或部件来执行。
在框1002处，设备可以经由切换/使能电路(例如，切换/使能电路840和/或交换机1192/1292)将天线阵列的多个天线元件(例如，天线614)与巴特勒矩阵(例如，巴特勒矩阵602)的输出端口(例如，输出端口606)相关联。切换电路将该设备配置成用于由天线阵列接收信号的接收模式和用于由天线阵列发送信号的发送模式。在框1004处，设备还可以经由切换/使能电路使能多个移相器(例如，移相器610)来分别对从输出端口输出的信号进行相移。如果需要，该设备还可以(经由切换/使能电路)禁止多个移相器分别对从输出端口输出的信号进行相移。
在框1006处，设备可以接收至少一个激活信号，以激活巴特勒矩阵的多个输入端口中的一个或多个输入端口(例如，输入端口608)。在一方面，接收至少一个激活信号激活不同的输入端口。
在框1008处，设备可以基于一个或多个输入端口的激活，从巴特勒矩阵的所有输出端口输出信号。从输出端口输出的信号相对于彼此具有变化的相移。在一方面，从所有输出端口输出信号包括基于不同输入端口的激活以不同的相位模式输出信号。在另一方面，从输出端口输出的信号在相邻信号之间具有均匀的相位分布和相位差(例如，恒定相位差)。
在框1010处，设备可以经由分别耦合到输出端口的多个移相器(例如，移相器610)对从输出端口输出的信号进行相移。经相移的信号相对于彼此还具有变化的相移以及在相邻经相移的信号之间还具有相位差(例如，恒定相位差)。
在一方面，多个混合耦合器(例如，180°混合耦合器604)分别耦合到多个移相器。每个混合耦合器还可以耦合到多个天线元件中的两个天线元件(例如，天线614)。因此，在框1012处，设备可以在多个混合耦合器中的每一个处从相应的移相器接收经相移的信号。此外，在框1014处，该设备可以基于从相应的移相器接收的经相移的信号，从多个混合耦合器中的每一个输出两个信号。这两个信号彼此之间具有180°相移，并且分别输出到耦合到多个混合耦合器中相应的一个的多个天线元件中的两个天线元件。在框1016处，设备可以在多个天线元件中的每一个处，接收从多个混合耦合器中的相应的一个输出的两个信号中的一个。在框1018处，该设备可以基于从多个混合耦合器中的相应的一个输出的两个信号中的一个，从多个天线元件中的每一个输出波束。从多个天线元件输出的波束以相对于彼此不同的波束角输出，并且在相邻波束之间具有相位差(例如，恒定相位差)。在一方面，多个天线元件的数量(例如，16个天线元件)是多个移相器的数量(例如，8个移相器)的两倍。
在一种配置中，用于无线通信的设备800包括：用于将用于输出波束的多个天线元件部件(例如，天线614、天线阵列830或天线阵列144)与巴特勒矩阵的输出端口相关联的部件(例如，切换/使能电路840和/或交换机1192/1292)；用于使能多个相移部件的部件/用于禁用多个相移部件，以分别对从输出端口输出的信号进行相移的部件(例如，切换/使能电路840和/或交换机1192/1292)；用于接收至少一个激活信号，以激活巴特勒矩阵的多个输入端口中的一个或多个输入端口的部件(例如巴特勒矩阵602和/或巴特勒矩阵激活电路842)；用于基于一个或多个激活的输入端口从巴特勒矩阵的所有输出端口输出信号的部件(例如巴特勒矩阵602和/或巴特勒矩阵激活电路842)，其中，从输出端口输出的信号相对于彼此具有变化的相移，多个相移部件分别耦合到巴特勒矩阵的输出端口(例如，移相器610、相移/混合耦合电路844和/或移相器816)，用于分别对从输出端口输出的信号进行相移，其中，经相移的信号相对于彼此还具有变化的相移以及在相邻经相移的信号之间具有相位差(例如，恒定相位差)；用于在多个混合耦合部件中的每一个处从相应的相移部件接收经相移的信号的部件(例如，180°混合耦合器604、相移/混合耦合电路844和/或移相器816)；用于基于从相应的相移部件接收的经相移的信号从多个混合耦合部件中的每一个输出两个信号的部件(例如，180°混合耦合器604、相移/混合耦合电路844和/或移相器816)，其中，两个信号彼此之间具有180°相移，并且分别输出到多个天线元件部件中的两个天线元件部件；用于在多个天线单元部件的每一个处接收从多个混合耦合部件中的相应的一个输出的两个信号中的一个的部件(例如，天线614、天线阵列830、天线阵列144和/或波束输出电路846)；以及用于基于从多个混合耦合部件中的相应的一个输出的两个信号中的一个，从多个天线元件部件的每一个输出波束的部件(例如，天线614、天线阵列830、天线阵列144和/或波束输出电路840)，其中，从多个天线元件部件输出的波束以相对于彼此不同的波束角输出，并且在相邻波束之间具有相位差(例如，恒定相位差)。
在一方面，上述部件可以是图8所示的处理器804，其被配置为执行上述部件所列举的功能。在另一方面，上述部件可以是被配置为执行上述部件所列举的功能的电路或任何装置。当然，在以上示例中，包括在处理器804中的电路仅作为示例提供，并且用于执行描述的功能的其他部件可以包括在本公开的各个方面中，包括但不限于存储在计算机可读存储介质806中的指令，或图1、图7、图11或图12中的任何一个中描述的任何其他合适的装置或部件，并且使用例如本文参考图10描述的过程和/或算法。
图11示出了UE 104的一种示例实施方式，该UE 104可以包括各种组件，其中一些组件已经在上文中进行了描述，并且将在本文中进一步描述，这些组件包括经由一个或多个总线1144进行通信的诸如一个或多个处理器1112、存储器1116和收发器1102的组件，这些组件可以与调制解调器140、天线阵列144和/或波束调向电路198结合操作，以实现本文中描述的与多天线无线通信中的波束调向相关的一个或多个功能。在图11中，如以上所描述，包括例如巴特勒矩阵、移相器和/或混合耦合器的波束调向电路198被配置和布置为将天线阵列144与UE 104的RF前端1188耦合。然而，本方面不限于此。例如，在替代方面中，波束调向电路198可以被配置和布置为将RF前端1188与收发器1102耦合。
在一方面，一个或多个处理器1112可以包括调制解调器140和/或可以是使用一个或多个调制解调器处理器的调制解调器140的一部分。因此，本文参考波束形成描述的各种功能可以包括在调制解调器140和/或处理器1112中，并且在一方面，可以由单个处理器来执行，而在其他方面，不同的功能可以由两个或多个不同处理器的组合来执行。例如，在一方面，一个或多个处理器1112可以包括调制解调器处理器、基带处理器、数字信号处理器、发送处理器、接收器处理器或与收发器1102相关联的收发器处理器中的任何一个或任何组合。在其他方面，本文参考波束成形描述的一个或多个处理器1112和/或调制解调器140的一些特征可以由收发器1102来执行。
此外，存储器1116可以被配置为存储本文所使用的数据和/或由至少一个处理器1112执行的应用1175的本地版本。存储器1116可以包括可由计算机或至少一个处理器1112使用的任何类型的计算机可读介质，诸如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、磁带、磁盘、光盘、易失性存储器、非易失性存储器及其任何组合。例如，在一方面，当UE 104操作至少一个处理器1112来执行本文所描述的波束成形功能时，存储器1116可以是存储一个或多个计算机可执行代码和/或与其相关联的数据的非暂时性计算机可读存储介质。
收发器1102可以包括至少一个接收器1106和至少一个发送器1108。接收器1106可以包括可由处理器执行的用于接收数据的硬件、固件和/或软件代码，该代码包括指令并且存储在存储器(例如，计算机可读介质)中。例如，接收器1106可以是射频(RF)接收器。在一方面，接收器1106可以接收由至少一个基站102发送的信号。附加地，接收器1106可以处理这样的接收信号，并且还可以获取信号的测量值，诸如但不限于Ec/Io、信噪比(SNR)、参考信号接收功率(RSRP)、接收信号强度指示符(RSSI)等。发送器1108可以包括可由处理器执行的用于发送数据的硬件、固件和/或软件代码，该代码包括指令并且存储在存储器(例如，计算机可读介质)中。发送器1108的合适示例可以包括但不限于RF发送器。
此外，在一方面，UE 104可以包括RF前端288，RF前端288可以与波束调向电路198、一个或多个天线144和收发器1102进行通信，以接收和发送无线电传输，例如，由至少一个基站102发送的无线通信或由UE 104发送的无线传输。RF前端1188可以经由波束调向电路198连接到一个或多个天线144，并且可以包括一个或多个低噪声放大器(LNA)1190、一个或多个交换机1192、一个或多个功率放大器(PA)1198以及一个或多个滤波器1196，用于发送和接收RF信号。
在一方面，LNA1190可以以期望的输出电平放大接收信号。在一方面，每个LNA1190可以具有指定的最小和最大增益值。在一方面，RF前端1188可以使用一个或多个交换机1192来基于特定应用的期望的增益值来选择特定的LNA 1190及其指定的增益值。
此外，例如，RF前端1188可以使用一个或多个PA 1198来以期望的输出功率电平放大RF输出的信号。在一方面，每个PA 1198可以具有指定的最小和最大增益值。在一方面，RF前端1188可以使用一个或多个交换机1192来基于特定应用的期望的增益值来选择特定的PA 1198及其指定的增益值。
此外，例如，RF前端1188可以使用一个或多个滤波器1196来对接收信号进行滤波，以获取输入RF信号。类似地，在一方面，例如，相应的滤波器1196可以用于对来自相应的PA1198的输出进行滤波，以产生用于发送的输出信号。在一方面，每个滤波器1196可以连接到特定的LNA 1190和/或PA 1198。在一方面，基于收发器1102和/或处理器1112指定的配置，RF前端1188可以使用一个或多个交换机1192来选择使用指定的滤波器1196、LNA 1190和/或PA 1198的发送路径或接收路径。
因此，收发器1102可以被配置为经由波束调向电路198和RF前端1188通过一个或多个天线144发送和接收无线信号。在一方面，收发器1102可以被调谐为在指定的频率下操作，使得UE 104可以与例如一个或多个基站102或与一个或多个基站102相关联的一个或多个小区进行通信。例如，在一方面，调制解调器140可以基于UE 104的UE配置和调制解调器140所使用的通信协议，将收发器1102配置为在指定的频率和功率电平下操作。
在一方面，调制解调器140可以是多频带多模式调制解调器，其可以处理数字数据并且与收发器1102通信，使得数字数据使用收发器1102发送和接收。在一方面，调制解调器140可以是多频带的，并且可以被配置为支持用于特定通信协议的多个频带。在一方面，调制解调器140可以是多模的，并且被配置为支持多种操作网络和通信协议。在一方面，调制解调器140可以控制UE 104的一个或多个组件(例如，RF前端1188、收发器1102、波束调向电路198)，以基于指定的调制解调器配置实现来自网络的信号的发送和/或接收。在一方面，调制解调器配置可以基于调制解调器的模式和使用的频带。在另一方面，调制解调器配置可以基于在小区选择和/或小区重选期间由网络提供的与UE 104相关联的UE配置信息。
在一方面，处理器1112可以对应于以上结合图7中的UE 750和/或图8中的设备800描述的一个或多个处理器。类似地，存储器1116可以对应于以上结合图7中的UE 750和/或图8中的设备800描述的存储器。
在一种配置中，UE 104、UE 750或设备800可以是用于多天线无线通信的装置，包括用于由UE执行多天线无线通信的任何所附权利要求的部件。上述部件可以是UE 104的上述组件中的一个或多个和/或UE 104的处理器1112，处理器1112被配置为执行上述部件所列举的功能。如以上所描述，处理器1112可以包括上面参考图7描述的UE 750的TX处理器768、RX处理器756和控制器/处理器759。这样，在一种配置中，上述部件可以是TX处理器768、RX处理器756和控制器/处理器759，它们被配置为执行上述部件所列举的功能。
图12示出了基站102的一种示例实施方式，该基站102可以包括各种组件，其中一些组件已经在上文中进行了描述，并且将在本文中进一步描述，这些组件包括经由一个或多个总线1244进行通信的诸如一个或多个处理器1212、存储器1216和收发器1202的组件，这些组件可以与调制解调器140、天线阵列144和/或波束调向电路199结合操作，以实现本文中描述的与多天线无线通信中的波束成形相关的一个或多个功能。在图12中，如以上所描述，包括例如巴特勒矩阵、移相器和/或混合耦合器的波束调向电路199被配置和布置为将天线阵列144与基站102的RF前端1288耦合。然而，本方面不限于此。例如，在替代方面中，波束调向电路199可以被配置和布置为将RF前端1288与收发器1202耦合。
在一方面，一个或多个处理器1212可以包括调制解调器140和/或可以是使用一个或多个调制解调器处理器的调制解调器140的一部分。因此，本文参考波束成形描述的各种功能可以包括在调制解调器140和/或处理器1212中，并且在一方面，可以由单个处理器来执行，而在其他方面，不同的功能可以由两个或多个不同处理器的组合来执行。例如，在一方面，一个或多个处理器1212可以包括调制解调器处理器、基带处理器、数字信号处理器、发送处理器、接收器处理器或与收发器1202相关联的收发器处理器中的任何一个或任何组合。在其他方面，本文参考波束成形描述的一个或多个处理器1212和/或调制解调器140的一些特征可以由收发器1202来执行。
此外，存储器1216可以被配置为存储本文所使用的数据和/或由至少一个处理器1212执行的应用1275的本地版本。存储器1216可以包括可由计算机或至少一个处理器1212使用的任何类型的计算机可读介质，诸如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、磁带、磁盘、光盘、易失性存储器、非易失性存储器及其任何组合。例如，在一方面，当基站102操作至少一个处理器1212来执行本文所描述的波束成形功能时，存储器1216可以是存储一个或多个计算机可执行代码和/或与其相关联的数据的非暂时性计算机可读存储介质。
收发器1202可以包括至少一个接收器1206和至少一个发送器1208。接收器1206可以包括能够由处理器执行的用于接收数据的硬件、固件和/或软件代码，该代码包括指令并且存储在存储器(例如，计算机可读介质)中。例如，接收器1206可以是射频(RF)接收器。在一方面，接收器1206可以接收由至少一个UE 104发送的信号。附加地，接收器1206可以处理这样的接收信号，并且还可以获取信号的测量值，诸如但不限于Ec/Io、信噪比(SNR)、参考信号接收功率(RSRP)、接收信号强度指示符(RSSI)等。发送器1208可以包括可由处理器执行的用于发送数据的硬件、固件和/或软件代码，该代码包括指令并且存储在存储器(例如，计算机可读介质)中。发送器1208的合适示例可以包括但不限于RF发送器。
此外，在一方面，基站102可以包括RF前端1288，RF前端1288可以与波束调向电路199、一个或多个天线144以及收发器1202进行通信，以接收和发送无线电传输，例如，由其他基站102发送的无线通信或由UE 104发送的无线传输。RF前端1288可以经由波束调向电路199连接到一个或多个天线144，并且可以包括一个或多个低噪声放大器(LNA)1290、一个或多个交换机1292、一个或多个功率放大器(PA)1298以及一个或多个滤波器1296，用于发送和接收RF信号。
在一方面，LNA 1290可以以期望的输出电平放大接收信号。在一方面，每个LNA1290可以具有指定的最小和最大增益值。在一方面，RF前端1288可以使用一个或多个交换机1292来基于特定应用的期望的增益值来选择特定的LNA 1290及其指定的增益值。
此外，例如，RF前端1288可以使用一个或多个PA 1298来以期望的输出功率电平放大RF输出的信号。在一方面，每个PA 1298可以具有指定的最小和最大增益值。在一方面，RF前端1288可以使用一个或多个交换机1292来基于特定应用的期望的增益值来选择特定的PA 1298及其指定的增益值。
此外，例如，RF前端1288可以使用一个或多个滤波器1296来对接收信号进行滤波，以获取输入RF信号。类似地，在一方面，例如，相应的滤波器1296可以用于对来自相应的PA1298的输出进行滤波，以产生用于发送的输出信号。在一方面，每个滤波器1296可以连接到特定的LNA 1290和/或PA 1298。在一方面，基于收发器1202和/或处理器1212指定的配置，RF前端1288可以使用一个或多个交换机1292来选择使用指定的滤波器1296、LNA 1290和/或PA 1298的发送路径或接收路径。
因此，收发器1202可以被配置为经由波束调向电路199和RF前端1288通过一个或多个天线144发送和接收无线信号。在一方面，收发器1202可以被调谐为在指定的频率下操作，使得基站102可以与例如一个或多个UE 104或与一个或多个其他基站102相关联的一个或多个小区进行通信。例如，在一方面，调制解调器140可以基于基站102的基站配置和调制解调器140所使用的通信协议，将收发器1202配置为在指定的频率和功率电平下操作。
在一方面，调制解调器140可以是多频带多模式调制解调器，其可以处理数字数据并且与收发器1202通信，使得数字数据使用收发器1202发送和接收。在一方面，调制解调器140可以是多频带的，并且可以被配置为支持用于特定通信协议的多个频带。在一方面，调制解调器140可以是多模的，并且被配置为支持多种操作网络和通信协议。在一方面，调制解调器140可以控制基站102的一个或多个组件(例如，RF前端1288、收发器1202、波束调向电路199)，以基于指定的调制解调器配置实现来自网络的信号的发送和/或接收。在一方面，调制解调器配置可以基于调制解调器的模式和使用的频带。在另一方面，调制解调器配置可以基于与基站102相关联的基站配置信息。
在一方面，处理器1212可以对应于以上结合图7中的基站710和/或图8中的设备800描述的一个或多个处理器。类似地，存储器1216可以对应于以上结合图7中的基站710和/或图8中的设备800描述的存储器。
在一种配置中，基站102、基站1110或设备800可以是用于多天线无线通信的装置，包括用于由基站执行多天线无线通信的任何所附权利要求的部件。上述部件可以是基站102的上述组件中的一个或多个和/或基站102的处理器1212，处理器1212被配置为执行上述部件所列举的功能。如以上所描述，处理器1212可以包括上面参考图7描述的基站1110的TX处理器716、RX处理器770和控制器/处理器775。这样，在一种配置中，上述部件可以是TX处理器716、RX处理器770和控制器/处理器775，它们被配置为执行上述部件所列举的功能。
已经参考示例性实施方式呈现了无线通信网络的几个方面。如本领域技术人员将容易理解的，贯穿本公开描述的各个方面可以扩展到其他电信系统、网络架构和通信标准。
举例来说，各个方面可以在由3GPP定义的其他系统内实施，诸如长期演进(LTE)、演进分组系统(EPS)、通用移动电信系统(UMTS)和/或全球移动通信系统(GSM)。各个方面也可以扩展到由第三代合作伙伴计划2(3GPP2)定义的系统，诸如CDMA2000和/或演进数据优化(EV-DO)。其他示例可以在采用IEEE 802.11(Wi-Fi)、IEEE 802.16(WiMAX)、IEEE802.20、超宽带(UWB)、蓝牙和/或其他合适系统的系统中实施。所采用的实际电信标准、网络架构和/或通信标准将取决于具体应用和对系统施加的总体设计约束。
在本公开中，词语“示例性”用于表示“用作示例、实例或说明”。本文描述为“示例性”的任何实施方式或方面不一定被解释为比本公开的其他方面更优选或更有利。同样，术语“方面”不要求本公开的所有方面都包括所讨论的特征、优点或操作模式。术语“耦合”在本文用来指两个物体之间的直接或间接耦合。例如，如果对象A物理接触对象B，而对象B接触对象C，则即使对象A和C没有直接物理接触，也可以被认为是彼此耦合的。例如，即使第一对象从未与第二对象直接物理接触，第一对象也可以耦合到第二对象。术语“电路”和“电路系统”被广义地使用，并且旨在包括电气设备和导体的硬件实施方式以及信息和指令的软件实施方式，当电气设备和导体被连接和配置时，使得能够执行本公开中描述的功能，而不限制电子电路的类型，当信息和指令由处理器执行时，使得能够执行本公开中描述的功能。
图1至图12中示出的组件、步骤、特征和/或功能中的一个或多个可以被重新排列和/或组合成单个组件、步骤、特征或功能，或体现在几个组件、步骤或功能中。在不脱离本文公开的新颖特征的情况下，还可以添加附加的元件、组件、步骤和/或功能。图1至图12中示出的装置、设备和/或组件可以被配置为执行本文描述的方法、特征或步骤中的一个或多个。本文描述的新算法也可以有效地以软件实施和/或以硬件体现。
应当理解，所公开的方法中步骤的特定顺序或层次是示例性过程的说明。基于设计偏好，应当理解，方法中步骤的特定顺序或层次可以重新排列。所附的方法权利要求以示例性顺序呈现各个步骤的元素，并且除非在其中特别陈述，否则不意味着被限制于所呈现的特定顺序或层次。
以下提供了本公开的方面的概述：
方面1：一种多天线无线通信的方法，包括：接收至少一个激活信号，以激活巴特勒矩阵的多个输入端口中的一个或多个输入端口；基于一个或多个输入端口的激活，从巴特勒矩阵的所有输出端口输出信号，其中，从输出端口输出的信号相对于彼此具有变化的相移；以及经由分别耦合到输出端口的多个移相器对从输出端口输出的信号进行相移，其中，经相移的信号相对于彼此还具有变化的相移以及在相邻经相移的信号之间还具有相位差。
方面2：根据方面1的方法，其中：接收至少一个激活信号激活不同的输入端口；以及从所有输出端口输出信号包括基于不同输入端口的激活以不同的相位模式输出信号。
方面3：根据方面1或2的方法，其中，从输出端口输出的信号具有均匀的相位分布和相邻信号之间的相位差。
方面4：根据方面1至3中任一方面的方法，还包括：在分别与多个移相器相关联的多个天线元件中的每一个处，从相关联的移相器接收经相移的信号；以及基于从相关联的移相器接收的经相移的信号，从多个天线元件中的每一个输出波束，其中，从多个天线元件输出的波束以相对于彼此不同的波束角输出，并且在相邻波束之间具有相位差。
方面5：根据方面1至4中任一方面的方法，其中，多个天线元件的数量等于多个移相器的数量。
方面6：根据方面1至3中任一方面的方法，还包括：在分别耦合到多个移相器的多个混合耦合器中的每一个处，从相应的移相器接收经相移的信号；基于从相应的移相器接收的经相移的信号，从多个混合耦合器的每一个输出两个信号，其中，两个信号彼此之间具有180°相移，并且分别输出到耦合到多个混合耦合器的相应的一个的多个天线元件的两个天线元件；在多个天线元件中的每一个处，接收从多个混合耦合器中的相应的一个输出的两个信号中的一个；以及基于从多个混合耦合器中的相应的一个输出的两个信号中的一个，从多个天线元件中的每一个输出波束，其中，从多个天线元件输出的波束以相对于彼此不同的波束角输出，并且在相邻波束之间具有相位差。
方面7：根据方面1至3和6中任一方面的方法，其中，多个天线元件的数量是多个移相器的数量的两倍。
方面8：根据方面1至7中任一方面的方法，还包括：使能多个移相器分别对从输出端口输出的信号进行相移；或禁止多个移相器分别对从输出端口输出的信号进行相移。
方面9：根据方面1至8中任一方面的方法，还包括：通过切换电路将多个天线元件与巴特勒矩阵的输出端口相关联，其中，切换电路可配置成用于由天线阵列接收信号的接收模式，并且可配置成用于由天线阵列发送信号的发送模式。
方面10：一种UE或基站，包括：至少一个处理器和耦合到至少一个处理器的存储器，该至少一个处理器和存储器被配置为执行根据方面1至9中任一方面的方法。
方面11：一种UE或基站，包括用于执行根据方面1至9中任一方面的方法的至少一个部件。
方面12：一种在UE或基站处存储代码的非暂时性计算机可读介质，该代码包括能够由处理器执行以执行根据示例1至9中任一项的方法的指令。

Claims (30)

1.一种用于多天线无线通信的装置，包括：
巴特勒矩阵，其包括输入端口和输出端口，其中，所述巴特勒矩阵被配置为：
接收至少一个激活信号，以激活所述输入端口中的一个或多个，以及
基于一个或多个激活的输入端口从所有输出端口输出信号，其中，从所述输出端口输出的所述信号相对于彼此具有变化的相移；以及
多个移相器，其分别耦合到所述巴特勒矩阵的所述输出端口，并且被配置为分别对从所述输出端口输出的所述信号进行相移，其中，经相移的信号被配置为相对于彼此还具有变化的相移以及在相邻经相移的信号之间还具有相位差。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述巴特勒矩阵还被配置为：
接收所述至少一个激活信号，以激活不同的输入端口；以及
基于不同的激活的输入端口以不同的相位模式从所有输出端口输出所述信号。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，从所述输出端口输出的所述信号具有均匀的相位分布和相邻信号之间的相位差。
4.根据权利要求1所述的装置，还包括：
收发器；以及
包括多个天线元件的天线阵列，
其中，所述多个天线元件中的每一个与所述多个移相器中的一个移相器相关联。
5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述多个天线元件中的每一个被配置为：
从相关联的移相器接收经相移的信号；以及
基于从相关联的移相器接收的所述经相移的信号输出波束，
其中，从所述多个天线元件输出的波束以相对于彼此不同的波束角输出，并且在相邻波束之间具有相位差。
6.根据权利要求4所述的装置，其中，所述多个天线元件的数量等于所述多个移相器的数量。
7.根据权利要求4所述的装置，其中，所述多个天线元件的数量是所述多个移相器的数量的两倍，所述装置还包括：
分别耦合到所述多个移相器的多个混合耦合器，每个混合耦合器还耦合到所述多个天线元件中的两个天线元件，其中，所述多个混合耦合器中的每一个被配置为：
从相应的移相器接收经相移的信号，以及
基于从所述相应的移相器接收的所述经相移的信号输出两个信号，其中，所述两个信号彼此之间具有180°相移，并且分别输出到所述两个天线元件，
其中，所述多个天线元件中的每一个被配置为：
接收从耦合的混合耦合器输出的所述两个信号中的一个，以及
基于从所述耦合的混合耦合器输出的所述两个信号中的所述一个输出波束，
其中，从所述多个天线元件输出的波束以相对于彼此不同的波束角输出，并且在相邻波束之间具有相位差。
8.根据权利要求4所述的装置，还包括：
切换电路，被配置为将所述多个天线元件与所述巴特勒矩阵的所述输出端口相关联，
其中，所述切换电路能够配置成用于由所述天线阵列进行信号接收的接收模式，并且能够配置成用于由所述天线阵列进行信号发送的发送模式。
9.根据权利要求1所述的装置，还包括使能电路，所述使能电路被配置为：
使所述多个移相器能够分别对从所述输出端口输出的所述信号进行相移；以及
禁止所述多个移相器分别对从所述输出端口输出的所述信号进行相移。
10.一种多天线无线通信的方法，包括：
接收至少一个激活信号，以激活巴特勒矩阵的多个输入端口中的一个或多个输入端口；
基于所述一个或多个输入端口的激活，从所述巴特勒矩阵的所有输出端口输出信号，其中，从所述输出端口输出的所述信号相对于彼此具有变化的相移；以及
经由分别耦合到所述输出端口的多个移相器对从所述输出端口输出的所述信号进行相移，其中，经相移的信号相对于彼此还具有变化的相移以及在相邻经相移的信号之间还具有相位差。
11.根据权利要求10所述的方法，其中：
接收所述至少一个激活信号激活不同的输入端口；以及
从所有输出端口输出所述信号包括基于所述不同输入端口的激活以不同的相位模式输出所述信号。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，从所述输出端口输出的所述信号具有均匀的相位分布和相邻信号之间的相位差。
13.根据权利要求10所述的方法，还包括：
在分别与所述多个移相器相关联的多个天线元件中的每一个处，从相关联的移相器接收经相移的信号；以及
基于从所述相关联的移相器接收的所述经相移的信号，从所述多个天线元件中的每一个输出波束，
其中，从所述多个天线元件输出的波束以相对于彼此不同的波束角输出，并且在相邻波束之间具有相位差。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述多个天线元件的数量等于所述多个移相器的数量。
15.根据权利要求10所述的方法，还包括：
在分别耦合到所述多个移相器的多个混合耦合器中的每一个处，从相应的移相器接收经相移的信号；以及
基于从所述相应的移相器接收的所述经相移的信号，从所述多个混合耦合器的每一个输出两个信号，其中，所述两个信号彼此之间具有180°相移，并且分别输出到耦合到所述多个混合耦合器的相应的一个的多个天线元件中的两个天线元件；
在所述多个天线元件中的每一个处，接收从所述多个混合耦合器中的所述相应的一个输出的所述两个信号中的一个；以及
基于从所述多个混合耦合器中的所述相应的一个输出的所述两个信号中的所述一个，从所述多个天线元件中的每一个输出波束，
其中，从所述多个天线元件输出的波束以相对于彼此不同的波束角输出，并且在相邻波束之间具有相位差。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述多个天线元件的数量是所述多个移相器的数量的两倍。
17.根据权利要求10所述的方法，还包括：
使所述多个移相器能够分别对从所述输出端口输出的所述信号进行相移；或
禁止所述多个移相器分别对从所述输出端口输出的所述信号进行相移。
18.一种用于多天线无线通信的装置，包括：
用于接收至少一个激活信号以激活巴特勒矩阵的多个输入端口中的一个或多个输入端口的部件；
用于基于一个或多个激活的输入端口从所述巴特勒矩阵的所有输出端口输出信号的部件，其中，从所述输出端口输出的所述信号相对于彼此具有变化的相移；以及
多个相移部件，分别耦合到所述巴特勒矩阵的所述输出端口，用于分别对从所述输出端口输出的所述信号进行相移，其中，经相移的信号被配置为相对于彼此还具有变化的相移以及在相邻经相移的信号之间还具有相位差。
19.根据权利要求18所述的装置，其中：
用于接收所述至少一个激活信号的所述部件被配置为激活不同的输入端口；以及
用于输出所述信号的所述部件被配置为基于不同的激活的输入端口以不同的相位模式从所有输出端口输出所述信号。
20.根据权利要求18所述的装置，其中，从所述输出端口输出的所述信号具有均匀的相位分布和相邻信号之间的相位差。
21.根据权利要求18所述的装置，其中，所述多个相移部件中的每一个与用于输出波束的多个天线元件部件中的一个天线元件部件相关联，所述装置还包括：
用于在所述多个天线元件部件中的每一个处从相关联的相移部件接收经相移的信号的部件；以及
用于基于从所述相关联的相移部件接收的所述经相移的信号从所述多个天线元件部件中的每一个输出波束的部件，
其中，从所述多个天线元件部件输出的波束以相对于彼此不同的波束角输出，并且在相邻波束之间具有相位差。
22.根据权利要求21所述的装置，其中，所述多个天线元件部件的数量等于所述多个相移部件的数量。
23.根据权利要求18所述的装置，其中，多个混合耦合部件分别耦合到所述多个相移部件，每个混合耦合部件还耦合到多个天线元件部件中的两个天线元件部件用于输出波束，所述装置还包括：
用于在所述多个混合耦合部件中的每一个处从相应的相移部件接收经相移的信号的部件；以及
用于基于从所述相应的相移部件接收的所述经相移的信号从所述多个混合耦合部件中的每一个输出两个信号的部件，其中，所述两个信号彼此之间具有180°相移，并且分别输出到所述两个天线元件部件；
用于在所述多个天线元件部件中的每一个处接收从所述多个混合耦合部件中的所述相应的一个输出的所述两个信号中的一个的部件；以及
用于基于从所述多个混合耦合部件中的所述相应的一个输出的所述两个信号中的所述一个从所述多个天线元件部件中的每一个输出波束的部件，
其中，从所述多个天线元件部件输出的波束以相对于彼此不同的波束角输出，并且在相邻波束之间具有相位差。
24.根据权利要求23所述的装置，其中，所述多个天线元件部件的数量是所述多个相移部件的数量的两倍。
25.根据权利要求18所述的装置，还包括：
用于使所述多个相移部件能够分别对从所述输出端口输出的所述信号进行相移的部件；或
用于禁止所述多个相移部件分别对从所述输出端口输出的所述信号进行相移的部件。
26.一种存储代码的非暂时性计算机可读介质，所述代码包括指令，所述指令能够由处理器执行，以执行以下操作：
接收至少一个激活信号，以激活巴特勒矩阵的多个输入端口中的一个或多个输入端口；
基于一个或多个激活的输入端口从所述巴特勒矩阵的所有输出端口输出信号，其中，从所述输出端口输出的所述信号相对于彼此具有变化的相移；以及
经由分别耦合到所述输出端口的多个移相器对从所述输出端口输出的所述信号进行相移，其中，经相移的信号被配置为相对于彼此还具有变化的相移以及在相邻经相移的信号之间还具有相位差。
27.根据权利要求26所述的非暂时性计算机可读介质，其中：
能够由所述处理器执行以接收至少一个激活信号的所述指令激活不同的输入端口；以及
能够由所述处理器执行以输出所述信号的所述指令基于不同的激活的输入端口以不同的相位模式从所有输出端口输出所述信号。
28.根据权利要求26所述的非暂时性计算机可读介质，其中，从所述输出端口输出的所述信号具有均匀的相位分布和相邻信号之间的相位差。
29.根据权利要求26所述的非暂时性计算机可读介质，还包括代码，所述代码包括指令，所述指令能够由处理器执行，以执行以下操作：
在分别与所述多个移相器相关联的多个天线元件中的每一个处，从相关联的移相器接收经相移的信号；以及
基于从所述相关联的移相器接收的所述经相移的信号，从所述多个天线元件中的每一个输出波束，
其中，从所述多个天线元件输出的波束以相对于彼此不同的波束角输出，并且在相邻波束之间具有相位差。
30.根据权利要求26所述的非暂时性计算机可读介质，还包括代码，所述代码包括指令，所述指令能够由处理器执行，以执行以下操作：
在分别耦合到所述多个移相器的多个混合耦合器中的每一个处，从相应的移相器接收经相移的信号；
基于从所述相应的移相器接收的所述经相移的信号，从所述多个混合耦合器中的每一个输出两个信号，其中，所述两个信号彼此之间具有180°相移，并且分别输出到耦合到所述多个混合耦合器的相应的一个的多个天线元件中的两个天线元件；
在所述多个天线元件中的每一个处，接收从所述多个混合耦合器中的所述相应的一个输出的所述两个信号中的一个；以及
基于从所述混合耦合器中的所述相应的一个输出的所述两个信号中的所述一个，从所述多个天线元件中的每一个输出波束，
其中，从所述多个天线元件输出的波束以相对于彼此不同的波束角输出，并且在相邻波束之间具有相位差。
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