CN102132504A - 通过扇区扫描进行波束成形 - Google Patents

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Abstract

一种用于通信系统中的波束成形的方法，包括：经由多个天线接收第一多个训练数据单元；当接收每个训练数据单元时，基于接收到的第一多个训练数据单元生成第一多个质量指示符，从而使得第一多个质量指示符中的每一个对应于接收到的第一多个训练数据单元中相应的一个；以及基于不同的导向矢量和第一多个质量指示符选择导向矢量。

Description

通过扇区扫描进行波束成形
相关申请的交叉引用
本申请要求以下申请的权益：2008年8月26提交的名称为“Beamforming by Sector Sweeping”的美国临时专利申请No.61/091,914、名称均为“Beamforming by Receiver Sector Sweeping”的2009年2月3日提交的美国临时专利申请No.61/149,441以及2009年2月4日提交的美国临时专利申请No.61/149,819。在此通过引用的方式明确地包含所有上述临时专利申请。
技术领域
本公开一般地涉及设备使用多个天线发送和接收数据的通信系统，并且更特别地涉及在这种通信系统中通过扇区扫描来进行波束成形。
背景技术
在过去数年中，已经可获得数量不断增长的相对便宜的、低功率无线数据通信服务、网络和设备，有望接近有线速度传输和可靠性。802IEEE标准中详细描述了各种无线技术，802IEEE标准包括例如IEEE标准802.11a(1999)及其更新和修改，以及IEEE标准802.15.3和802.15.3a，在此完全通过引用的方式共同地包含所有这些标准。
作为一个示例，一类称为无线个人区域网络(WPAN)的无线网络涉及如下设备的互连，与诸如遵循IEEE标准802.11a的WLAN之类的无线局域网(WLAN)相比，这些设备通常但并非必须在物理上更为紧密地位于一起。近来，针对这种网络中的特别高的数据速率(例如超过1Gbps)的兴趣和需求显著增加。一种在WPAN中实现高数据速率的方法是使用数百MHz或者甚至若干GHz的带宽。例如，未签发牌照的60GHz频带提供了一个这种可能的操作范围。
一般而言，在60GHz附近或以上的频率处，天线以及相应地相关联的高效无线信道是具有高度方向性的。当在发射机、接收机或者这两者处有多个天线可用时，由此重要的是向天线应用高效的波束图案，以更好地利用对应的无线信道的空间选择性。一般来说，波束成形或波束导向创建了空间增益图案，该空间增益图案在一个或多个特定方向上具有一个或多个高增益波瓣或波束(与由全方位天线获得的增益相比)，在其他方向上具有减小的增益。如果针对多个发射天线的增益图案例如配置为在接收机方向上产生高增益波瓣，则能够获得比利用全方位传输获得的更好的传输可靠性。
发明内容
在一个实施方式中，一种用于通信系统中的波束成形的方法包括：经由多个天线接收第一多个训练数据单元；当接收每个训练数据单元时，应用不同的导向矢量；基于接收到的第一多个训练数据单元生成第一多个质量指示符，从而使得第一多个质量指示符中的每一个对应于接收到的第一多个训练数据单元中相应的一个；以及基于该不同的导向矢量和第一多个质量指示符选择导向矢量。
在另一实施方式中，一种装置包括：波束成形网络；波束成形控制器，用以将波束成形网络配置为当经由多个天线接收第一多个训练数据单元时，应用第一多个导向矢量；质量评估单元，用以生成第一多个质量指示符，从而使得第一多个质量指示符中的每一个对应于第一多个训练数据单元中相应的一个；以及导向矢量选择单元，用以基于第一多个质量指示符选择导向矢量。
在另一实施方式中，一种方法包括：接收第一多个训练数据单元；基于接收到的第一多个训练数据单元生成第一多个质量指示符，从而使得每个质量指示符对应于接收到的第一多个训练数据单元中相应的一个；基于该多个质量指示符并根据选择规则从接收到的第一多个训练数据单元中选择一个或多个训练数据单元；以及发送所选择的一个或多个训练数据单元的一个或多个指示符。
附图说明
图1A示出了包括具有多个天线的发射机和具有单一天线的接收机的通信系统；
图1B示出了包括具有单一天线的发射机和具有多个天线的接收机的通信系统；
图1C示出了包括具有多个天线的发射机和具有多个天线的接收机的通信系统；
图2是示出使用接收机扇区扫描来选择接收导向矢量的时序图；
图3是配置为基于扇区扫描来选择接收导向矢量的示例性接收机的框图；
图4是示出在站点之间交换信息以实现基于扇区扫描导向矢量选择的示例的消息序列图；以及
图5和图6是示出在站点之间交换信息以实现基于扇区扫描导向矢量选择的其他示例的消息序列图。
具体实施方式
图1A-图1C是示出通信系统的若干示例的框图，该通信系统可以使用在此讨论的扇区扫描，来识别用于经由无线信道发送和接收数据的高效增益图案。特别地，图1A示出了无线通信系统10，其中发射设备12通过无线通信信道向接收设备14发送信息。例如，设备12和14中的每一个可以是基站或移动台。在图1A的示例中，发射设备12配备有限定天线阵列17的两个或更多天线16，而接收设备14配备有单一天线18。由此，无线通信系统10是多输入单输出(MISO)系统。出于简化和简洁的目的，将发射设备12示出为仅具有两个天线16A和16B。然而，应当注意，发射设备12一般地可以具有任何期望数目的天线。
在传输期间，发射设备12可以控制每个天线16A和16B处的信号的相位和/或幅度，以限定辐射或增益图案19。具体针对相位的控制，发射设备12可以选择规定一组相移角的导向矢量(或“相量”)，并且向天线阵列17应用该导向矢量以由此限定已定相的天线阵列。例如，导向矢量可以针对天线16A规定0°的相移，并且针对天线16B规定35°的相移。以这种方式，导向矢量限定了天线阵列17的发送和接收的方向，可以称为“扇区”。
类似地，图1B所示的无线通信系统20是单输入多输出(SIMO)系统，其包括发射机22和接收机24，其中发射机22具有单一天线26，并且接收机24具有布置在天线阵列29中的多个天线28。发射机22可以经由单一天线26向接收机24发送信号，并且接收机24可以通过使用对应的导向矢量控制天线28A-28B处的相移角，从而限定增益图案30。
同时，图1C所示的无线通信系统30是多输入多输出(MIMO)系统，其中发射机32和接收机34中的每一个配备有多个天线(分别地，36A-36C限定了天线阵列37，38A-38C限定了天线阵列39)。发射机32和接收机34中的每一个可以向相应的天线阵列37或39应用导向矢量以限定增益图案40。
配备有多个天线并操作于MIMO环境中(或者在MIMO的一种退化形式，诸如SIMO或MISO中)的站点可以使用发送导向矢量uTX来限定发送带外数据时的增益图案，以及使用接收导向矢量uRX来限定接收带外数据时的增益图案。通过扩展，当成对多天线(multi-antenna)设备(例如设备32和34)双向交换数据时，这些设备可以限定导向矢量uTX 1，uRX 1，uTX 2和uRX 2。另外，天线阵列有时可以操作于全方位(omni)接收图案模式或者准全方位接收图案模式(即非常接近于全方位模式)omniRX，其中天线阵列不会增强或抑制任何特定方向上的发射信号功率。出于简洁的目的，全方位模式和准全方位模式在以下称为“全方位”模式。
一般而言，其中至少一个站点具有多个天线的任何成对通信站点都能够通过扇区扫描来实现波束成形，正如在此所讨论的那样。将参考图2来描述结合多天线站点50(Rx)和另一站点60(Tx)的通过扇区扫描进行波束成形的一个示例。图2是示出站点50与站点60之间发送的数据的时序图。站点50包括两个或更多天线，而站点60可以包括一个或多个天线。为了识别高效(或者至少相对较好的)接收导向矢量uRX，多天线站点50可以迭代地向站点的天线阵列应用一系列的接收导向矢量u1，u2，...un，并且在天线阵列处针对接收导向矢量u1，u2，...un中的某些或全部接收训练数据单元(例如分组、帧，等等)d1，d2，...dn中的全部或某些。从这种意义上说，每个接收导向矢量u1，u2，...un对应于训练数据单元d1，d2，...dn之一(例如，u1对应于d1，u2对应于d2，等等)，尽管数据单元d1，d2，...dn中的某些不能总是到达站点50。站点50可以通过使用任意期望的技术来评估每个所接收数据单元d1，d2，...dn的质量。优选地，对等站点60使用同一发送导向矢量来发送训练数据单元d1，d2，...dn(或者全方位或准全方位发送图案模式、单一天线，等等)，以便使得接收站点50可以鉴于仅接收天线阵列的参数来评估接收到的数据单元d1，d2，...dn的质量。然后，基于接收到的数据单元的相对质量，站点50可以从该组导向矢量u1，u2，...un中或者基于该一组导向矢量u1，u2，...un选择接收导向矢量uRX。以这种方式，站点50通过进行扇区扫描来执行带内方向上的波束成形(Rx波束成形)。
在某些实施方式中，接收导向矢量uRX不需要与导向矢量u1，u2，...un中的任何一个精确地匹配，并且站点50可以使用与接收到的数据单元序列d1，d2，...dn相关联的质量度量，来推测期望的接收导向矢量uRX。在其他实施方式中，站点50可以对若干导向矢量u(例如前两个、前三个，等等)求平均以确定接收导向矢量uRX。一般而言，可以应用任何合适的算法，基于对应于该组导向矢量u1，u2，...un(或者其子集)的所评估的数据单元质量，而生成接收导向矢量uRX。
站点50可以使用任何期望的技术来评估接收到的训练数据单元d的质量。例如，站点50可以测量接收信号的强度，计算与训练数据单元d相关联的信号的信噪比(SNR)，评估数据单元d中的数据的误码率(BER)，等等。一般而言，在此讨论的波束成形技术可以与用于测量无线接收质量的任何方法一起使用。
在某些实施方式中，站点60可以使用设置为对站点50和站点60可用的最可靠的调制编码方案(MCS)，来发送训练数据单元d1，d2，...dn。换言之，站点60可以选择最慢的数据速率，并且在某些情况下，选择由站点50和站点60所支持的无线标准(IEEE标准802.15)限定的最长前导码。由此，站点50和站点60可以提高训练数据单元d从站点60成功传播到站点50的概率。然而，应当注意，在此讨论的波束成形技术并不要求任何特定的调制方案或编码速率。
继续参考图2，站点50可以向站点60发送请求消息62，以请求对等站点60开始发送一系列的数据单元d1，d2，...dn。在某些实施方式中，请求消息62可以包括计数64，该计数64规定了序列d1，d2，...dn中的数据单元的数目N。在其他实施方式中，数目N可以：由站点50和站点60共享的通信协议来规定，由网络控制器(未示出)预先设置，在另一协议阶段由站点50和站点60协商，或者由站点50和站点60以别的方式达成一致。在又一实施方式中，对等站点60可以在序列d1，d2，...dn中的每个训练单元d中包括倒计数指示符66(C)，以指示多少训练数据单元被调度为跟随训练数据单元d。作为另一备选，站点50可能并不知道多少数据单元形成序列d1，d2，...dn，并且可以响应于检测到另一状况而停止处理训练数据单元，该另一状况诸如识别出充分可接受的导向矢量u，一旦定时器到期，在经由所设置数目的不同导向矢量u等接收数据单元之后，等等。
在站点50和站点60操作于其中的网络的信标阶段或关联期间，站点50可以发送请求消息62。例如，站点50和站点60可以操作于微微网中，在微微网中，网络控制器可以调度用于网络成形的各个阶段的时隙，以及用于Rx和/或Tx方向上的波束成形的时隙。在至少某些实施方式中，站点50和站点60可以经由网络控制器发起和/或协商波束成形过程。特别地，站点50可以向网络控制器发送用以发起Rx波束成形的请求，并且规定站点60应当向站点50发送的训练数据单元的数目。该请求可以被调度，在特定阶段由通信协议委派(mandate)，或者在ad hoc(自组网)基础上发起。
如果希望，则站点50和站点60可以在同一时隙中执行波束成形，其中站点50向站点60发送请求消息62。在WPAN的特定上下文中，例如，请求消息62以及Rx和/或Tx波束成形所发生于的时隙可以称为信道分配时隙(CTA)。作为备选，响应于接收到请求消息62，网络控制器可以分配一个或多个时隙，在这些时隙期间可以发送规定数目的训练单元，并且网络控制器可以向站点50和站点60传达调度信息。作为补充或者备选，网络控制器可以在一个或两个方向上调度Rx和Tx波束成形(即站点50处的Rx和Tx波束成形以及站点60处的Rx和Tx波束成形)。
如图2所示，站点50可以在接收到训练数据单元d1之前初始地向其天线阵列应用导向矢量u1，并且在接收到训练数据单元d1之后、但在训练数据单元d2的预期到达之前的任何时间，将导向矢量从u1切换到u2。优选地，训练数据单元d1，d2，...dn长度相等并且由恒定的间隔t分隔，从而使得即使一个或多个训练数据单元d丢失，站点50也能够正确地切换导向矢量u。
一般而言，多天线站点(例如站点50)可以使用扇区扫描在带内(Rx)和带外方向(Tx)两者中进行波束成形。特别地，站点可以通过向对等站点发送一系列的训练数据单元d1，d2，...dn，来识别高效的发送导向矢量uTX，同时针对每个所发送的数据单元向站点的天线阵列应用不同的导向矢量u’1，u’2，...u’n。如果配备有多个天线，则对等站点(例如站点60)在通过扇区扫描进行Tx波束成形期间，优选地向对等站点的天线阵列应用同一导向矢量。对等站点可以评估在该对等站点处实际接收到的数据单元d1，d2，...dn中的每一个的相对质量，并且一旦接收到或者没有接收到最后一个数据单元d’n，便向进行Tx波束成形的多天线站点传达与已接收系列中的最佳质量度量相关联的数据单元的标识。作为备选，对等站点可以传达与最佳质量度量相对应的某个数目(例如前两个、前三个，等等)的数据单元的标识。一般而言，对等站点可以向接收到的数据单元应用任何合适的选择标准。作为又一备选，对等站点可以向多天线站点传达在该对等站点处接收到的全部训练数据单元d’的质量度量。然后，多天线站点可以鉴于来自对等站点的反馈来选择发送导向矢量uTX。
如果希望，站点50和站点60可以通过在一个或两个方向上结合Rx扇区扫描与Tx扇区扫描来执行波束成形。正如以下更详细讨论的那样，例如，波束成形协议可以在Tx扇区扫描之后委派Rx扇区扫描。然而，还应当注意，对于某些校准良好的多天线站点50和60而言，高效无线信道H在正向方向和反向方向上是互为倒数的(即
Figure BPA00001317726100081
)，并且站点50和站点60的发送和接收性质可以是对称的。在这些情况下，站点50和站点60可以仅在一个方向上使用扇区扫描来实现双向波束成形。作为一个示例，站点50可以如上所述地使用通过扇区扫描的波束成形来确定接收导向矢量uRX，然后将其发送导向矢量uTX设置为uRX。作为另一示例，站点50可以使用上述技术来确定发送导向矢量uTX，然后将其接收导向矢量uRX设置为uTX。
接下来，图3示出了站点100的示例性接收机体系结构，该站点100包括天线阵列102、模拟/数字接收机数据路径104、波束成形控制器106、质量评估单元108以及矢量选择单元110。天线阵列102具有n个天线，包括耦合到相应的延迟线130、132和134的天线120、122和124，延迟线130、132和134可以是以数字方式可控的，并且限定了波束成形网络135。延迟线130、132和134中的每一个可以将从对应的天线120、122或124接收到的信号偏移相移角θ。天线阵列102以及延迟线130、132和134共同限定了站点100的已定相阵列。在Rx波束成形过程期间，波束成形控制器106可以通过以上参考图2而讨论的导向矢量序列u1，u2，...un来迭代地步进，并且根据矢量u的当前值向以数字方式可控的延迟线130、132和134应用相移角θ1，θ2，...θn。接收到的经相移的信号共同限定了接收信号矢量
Figure BPA00001317726100082
如图3所示，天线120-124可以共享公共模拟/数字接收数据路径以降低站点100的实现成本。为此，加法器140可以使用任何合适的技术来合并来自天线120-124的、偏移了相应角度θ1，θ2，...θn的信号，之后将合并后的接收信号矢量v提供给共享模拟/数字接收数据路径104。在其他实施方式中，天线120-124中的每一个和对应的延迟线130-134可以耦合到分立的数据路径。正如公知的那样，模拟/数字接收数据路径104可以包括以下某些或全部组件，诸如均衡器、解码器、解交织器、解调器、A/D转换器、快速傅里叶变换(FFT)处理块，等等。
模拟/数字接收机数据路径104可以附加地将合并后的接收信号矢量v(可选地经接收数据路径104中的一个或多个组件处理)提供给质量评估单元108。如上所述，质量评估单元108可以使用任何期望的技术来生成针对信号矢量v的质量指示符或度量。然后，质量评估单元108可以向矢量选择单元110提供每个计算出的质量指示符。作为备选，质量评估单元108可以仅向矢量选择单元110提供某些质量指示符(例如超出特定阈值的质量指示符)，矢量选择单元110接着可以与波束成形控制器106通信，以确定导向矢量u’1，u’2，...u’n中的哪一个产生了该一个或多个所选择的质量指示符。
一般地，针对图3所示的接收机体系结构，应当注意，各个模块104、106、108、110可以使用硬件、可由处理器执行的软件指令、固件或者其组合来实现。另外，例如，某些模块104、106、108、110可以是由例如电气总线可通信地耦合的定制集成电路、专用集成电路(ASIC)，等等。另外，延迟线130-134可以是以数字方式可控的或模拟可控的。
接下来，图4-图6是对应于若干示例方法的消息序列图，成对通信设备(诸如图1A的12和14、图1B的22和24以及图1C的32和34)可以利用这些示例方法来支持以上参考图2和图3而讨论的技术。参考图4-图6而讨论的方法可以实现为用于WPAN、WLAN和其他类型的网络的通用波束成形协议。就这一点而言，应当注意，依赖于该成对通信设备中的每一个处的多个天线的可用性、期望的鲁棒性级别、计算复杂度、信道对称性等，可以省略这些方法的某些消息或步骤。
参考图4，方法150提供了用于Tx和Rx波束成形的联合双向Tx和Rx扇区扫描。如果由成对多天线设备32和34来实现，例如，具有左边示出的时间线的站点2可以对应于设备34，具有右边示出的时间线的站点1可以对应于设备32。然而，应当理解，术语“发射机”/“发射设备”以及“接收机”/“接收设备”仅仅指代物理设备的操作状态，并非旨在将这些设备始终限制为仅在相应的通信网络中进行接收或发送。例如，在操作期间的某个点处，图1C中的设备34可以操作为发射机，设备32可以操作为接收机。
在状态152处，站点2将天线阵列设置为全方位接收图案模式omniRX，以便准备好进行针对Tx波束成形的扇区扫描过程，其中站点1开始确定发送导向矢量uTX 1。如上所述，站点1和站点2可能已经提前协商了用于Tx波束成形过程的时隙，或者作为另一示例，网络控制器可能已经分配了用于方法150的某些或全部消息交换的一个或多个时隙。站点1发送训练数据单元序列156，其可以类似于参考图2而讨论的数据单元d1，d2，...dn。例如，序列156可以包括大小相等、以相等间隔隔开并且具有诸如序列号之类的标识符的数据单元。站点1利用不同的导向矢量u来发送序列156中的每个训练数据单元。
站点2可以接收整个或部分(例如由于丢失、拒绝等而减少的)序列156，并且评估序列156中的每个数据单元的质量，正如以上参考图2而讨论的那样。在状态158处或者在状态158之前，站点2可以评价接收到的数据单元的质量。由于站点2使用全方位接收图案来接收序列156，因此每个接收到的数据单元的质量主要取决于站点1用来发送数据单元的导向矢量u。在识别出接收到的最佳数据单元(即对应于最佳评价质量的)后，在转移到状态164之前，站点2可以向站点1发送反馈消息160。相应地，反馈消息160可以包括接收到的最佳数据单元中所包括的标识符。
在其他实施方式中，站点2可以在消息160中向站点1报告多个标识符。例如，站点2可以报告作为序列156的一部分而接收的“前三个”数据单元、接收到的最佳和最差的数据单元的标识符，以使得站点1评估发送质量的分布、接收到的全部数据单元的标识符以及对应的质量度量，或者与序列156相关的任何其他期望的报告。
可选地，消息160可以包括用以在站点2处发起Rx扇区扫描过程的请求。在图4的示例中，站点2包括该请求以及信息单元(IE)，IE标识在Rx扇区扫描过程期间将要向站点2发送的训练单元的数目N2。一旦接收到消息160，站点1可以将消息160中所报告的一个或多个标识符与用于发送训练数据单元序列156的导向矢量序列相比较，并且向一个或多个标识符应用任何期望的选择算法以选择发送导向矢量uTX 1。作为一个示例，站点1可以简单地将用于发送所识别的最佳训练数据单元的导向矢量选择为uTX 1。
在状态162中或紧邻于状态162之前，站点1可以向其天线阵列应用发送导向矢量uTX 1。应当注意，在状态162中，站点1可能已经确定哪个导向矢量产生向站点2发送数据时的(至少相对)高效的增益图案。当然，信道H可能随时间演变，站点1可能需要在后续的时间重新评价发送导向矢量uTX 1。然而，在这一示例中，站点1可以假定：使用序列156的Tx扇区扫描至少在方法150的持续期间提供了可接受的发送导向矢量。然后，站点1可以前进以优选地使用导向矢量uTX 1向站点2发送N2个训练数据单元(序列166)。
类似于站点1的Tx扇区扫描过程，站点2可以接收整个或部分序列166，并且使用任何期望的技术来评估序列166中的每个数据单元的质量。站点2可以针对作为序列166的一部分而接收的每个训练数据单元，而向其天线阵列应用不同的导向矢量u。一旦接收到整个序列166(或者指示站点1已经完成对序列166的传输的本地超时事件)，站点2可以选择最佳的一个或多个导向矢量，并且使用该选择来确定接收导向矢量uRX 2。这一过程类似于以上参考图2而讨论的技术。
如果站点1和站点2是校准良好的，则没有必要对方法150的其余消息进行交换。相反，站点1可以简单地指定uRX 1＝uTX 1，站点2可以简单地指定uTX 2＝uRX 2。
然而，如果站点1和站点2不能假定足够的相互作用(reciprocity)以推测其余的导向矢量，则在状态170处，站点1可以将其天线阵列设置为全方位接收图案模式omniRX，站点2可以发送训练数据单元序列172，而一旦发送序列172中的每个训练数据单元则切换导向矢量u。类似于站点1，站点2可以在每个训练数据单元中包括序列数目或其他类型的标识符，从而使得站点1可以利用消息174中最佳的一个或多个标识符来应答。同样类似于上述消息160，站点1可以发送用以在站点1处发起Rx扇区扫描过程的请求、以及在Rx扇区扫描过程期间将要向站点1发送的训练单元数目N1。一旦接收到消息174，站点2可以识别发送导向矢量uTX 2，向其天线阵列应用导向矢量uTX 2，并且开始向站点1发送N1个训练数据单元以作为序列178。使用上述技术并且基于N1个训练数据单元中的某些或全部，站点1从而可以确定接收导向矢量uRX 1。
在某些实施方式中，用于确定相应矢量uRX 1，uRX 2，uTX 2或uTX 1的每个过程可以占用分立的时隙，从而使得方法150在缺少对站点1和站点2的足够好的校准的情况下占用四个时隙。在其他实施方式中，方法150的整个双向Tx和Rx扫描过程可以在单一时隙中实现，由网络控制器预先分配或者由于站点中的一个或两者协商。另外，应当注意，参考图4而讨论的某些消息可能是分立的。例如，站点1和站点2可以与请求Rx扇区扫描分立地报告与Tx扇区扫描相关联的反馈。
另外，针对图4，例如，通过控制消息160或174中的参数，其中仅有一个设备配备有多个天线的成对设备(例如图1A的发射机12和接收机14)可以容易地绕过方法150的某些阶段或步骤。特别地，为了向站点1和站点2指示站点2不需要Rx扇区扫描过程(因为站点2仅具有一个天线)，站点2可以将IE设置为规定N2为零。另外，站点1可以针对方法150的期间保持这一信息，以便省略站点2处的Rx扇区扫描和站点2处的Tx扇区扫描两者(序列172)。当然，当多个天线可用但不期望有扇区扫描过程时，站点1和站点2还可以选择将N1或N2设置为零。
图5示出了方法200，方法200在很大程度上类似于方法150，只不过在实现方法200时站点1和站点2使用扇区扫描来进行波束成形的多次迭代(或“扫描”)。由此，扫描1可以包括与方法150的整个过程相同的状态和消息交换。然而，方法200的扫描1可以包括更少数目的扇区(即矢量u和对应地训练数据单元d)。从这种意义上说，扫描1可以是方法200的“粗略”扫描或迭代。在下一次扫描中，站点1和/或站点2可以鉴于前一次迭代而细化扇区范围。例如，站点1可以使用第一扫描的结果来计算其中随后的一次或多次扫描应当发生的近似范围。以这种方式，站点1和站点2可以逐步地得到用于发送和接收导向矢量的高效值。还应当注意，方法200的迭代扫描可以在一个时隙中或在跨时段的多个时隙上进行。
图6示出了用于联合双向Tx和Rx扇区扫描的另一方法250。在状态252中，站点2可以将其天线阵列设置为全方位接收图案模式omniRX，以便准备好通过扇区扫描过程来进行Tx波束成形，其中站点1开始确定发送导向矢量uTX 1。然后，站点1可以发送训练数据单元序列256，其可以类似于以上参考图4而讨论的序列156。序列256可以包括大小相等、以相等间隔隔开并且具有诸如序列号之类的标识符的数据单元，并且站点1在发送序列256中的每个训练数据单元之后切换导向矢量u。然而，与序列156不同，序列256中的每个训练数据单元可以包括IE，该IE标识用以在站点1处发起Rx扫描过程的请求，并且规定在该过程期间要发送的训练数据单元的数目。
接下来，站点1可以在状态258中或紧紧邻于状态258之前将其天线阵列设置为全方位接收图案模式。与以上参考图4而讨论的形成对照，站点2可以通过发送训练数据单元序列262来发起Tx扫描过程(同时迭代地切换导向矢量u)，序列262包括规定了对站点1的Tx扇区扫描过程的反馈的IE(例如，接收到的最佳数据单元的标识符)，以及指示站点2处的Rx扇区扫描请求、可能规定了所请求的Rx扇区扫描过程中的期望训练数据单元数目的附加IE。
在处理序列262后，站点1可以利用反馈消息266来对站点2进行响应，该消息266携带了针对站点2处的Tx扇区扫描过程的反馈。站点1还可以选择发送导向矢量并向其天线阵列应用该发送导向矢量。此外，反馈消息266可以包括指示对来自站点2的Rx扫描请求的确认的IE。该确认IE可以规定站点1计划向站点2发送的训练数据单元的数目。容易想到，在大多数情形中，确认IE中的数目将与序列262中的数据单元的数目相匹配。以这种方式，站点2接收对Rx扫描请求的明确确认，并且能够进一步依靠反馈消息266来同步随后的Rx扇区扫描训练数据单元的定时。
站点2可以在进行Tx扇区扫描过程之后将其天线阵列设置为全方位接收图案模式。类似地，一旦发送反馈消息266，站点1可以向其天线阵列应用全方位接收图案模式。一旦处理反馈消息266，站点2可以利用类似的反馈消息268来应答，以与来自站点1的Rx扫描请求同步。然而，应当注意，消息266和消息268是可选的。
在状态270中，站点1可以向其天线阵列应用所选择的Tx发送导向矢量，并且发送训练数据单元系列274。类似于可选的消息266和消息268，站点1和站点2可以交换可选的消息276和序列278，以确认站点1将向站点2发送的分组的数目(消息276)，并且确认站点1已经准备好作为站点1处的Rx扇区扫描过程的一部分而接收训练数据单元(消息278)。如上所述，这些可选的消息使得站点1和站点2同步以准备用于扇区扫描过程。应当意识到，在从发送模式切换到接收模式时(例如相对比较耗费时间)或者在站点1或站点2处存在时钟漂移的危险时，这一同步尤其重要。另外，如果站点1和站点2不使用消息266和268或者276和278，则Tx/Rx和Rx/Tx转变时间(即站点在发送模式和接收模式之间切换所耗费的时间)可能需要在站点1和站点2两者处固定，以及让相应的另一站点知晓。
在另一实施方式中，消息266可以附加地包括来自站点1的Rx扇区扫描请求。在此情况下，消息268可以相应地包括对Rx扇区扫描请求的确认，然而序列256不需要包括Rx扇区扫描请求。应当注意，这一实现将有效地减少规定Rx扇区扫描请求的数据单元的数目。
上述各种块、操作和技术中的至少某些可以利用硬件、执行固件指令的处理器、执行软件指令的处理器或者其任何组合来实现。当利用执行软件或固件指令的处理器来实现时，该软件或固件指令可以存储于任何计算机可读存储器，诸如在磁盘、光盘、其他存储介质上，在RAM、ROM或闪存、处理器、硬盘驱动器、光盘驱动器、磁带驱动器中，等等。与此类似，该软件或固件指令可以经由任何已知或期望的递送方法而被递送给用户或系统，该递送方法包括例如在计算机可读磁盘或其他可移动计算机存储机构上或者经由通信介质。通信介质典型地体现了计算机可读指令、数据结构、程序模块或调制数据信号形式的其他数据，诸如载波或其他传输机制。术语“调制数据信号”意指如下信号，该信号具有以在该信号中编码信息的方式设置或改变的一个或多个其特性。以示例而非限制的方式，通信介质包括有线介质，诸如有线网络或直接连线的连接，以及无线介质，诸如声学、射频、红外或其他无线介质。由此，该软件或固件指令可以经由通信信道被递送给用户或系统(其被视为与经由可移动存储介质而提供这种软件相同或者可互换)，该通信信道诸如电话线路、DSL线路、有线电视线路、光纤线路、无线通信信道、因特网，等等。该软件或固件指令可以包括机器可读指令，当由处理器执行时，该机器可读指令使得该处理器执行各种动作。
当以硬件实现时，该硬件可以包括离散组件、集成电路、专用集成电路(ASIC)等中的一个或多个。
尽管前述文本阐述了对大量实施方式的详细描述，但是应当理解，本专利的范围由本专利所附权利要求书的内容来限定。该详细描述应当被解读为仅为示例性的，其并未描述每个可能的实施方式，其原因在于描述每个可能的实施方式既不可能，也将是不切实际的。使用当前的技术或在本公开的申请日之后开发的技术，可以实现大量备选的实施方式，其仍将落入权利要求书的范围内。

Claims (20)

1.一种用于通信系统中的波束成形的方法，包括：
经由多个天线接收第一多个训练数据单元；
当接收每个训练数据单元时，应用不同的导向矢量；
基于接收到的第一多个训练数据单元生成第一多个质量指示符，其中所述第一多个质量指示符中的每一个对应于接收到的所述第一多个训练数据单元中相应的一个；以及
基于所述不同的导向矢量和所述第一多个质量指示符选择导向矢量。
2.根据权利要求1的方法，进一步包括：
发送针对待发送的所述第一多个训练数据单元的请求。
3.根据权利要求2的方法，其中所述请求包括待发送的训练数据单元的数目的指示。
4.根据权利要求1的方法，其中在由所述通信系统的网络控制器分配的时隙中接收所述第一多个训练数据单元。
5.根据权利要求1的方法，其中所述第一多个训练数据单元中的每对相邻的训练数据单元以恒定的时间间隔分隔。
6.根据权利要求1的方法，进一步包括：
经由所述多个天线接收第二多个训练数据单元；
当接收所述第二多个训练数据单元中的所有训练数据单元时，应用单一接收天线配置；
基于接收到的所述第二多个训练数据单元生成第二多个质量指示符，其中所述第二多个质量指示符中的每一个对应于所述第二多个训练数据单元中相应的一个；
基于所述第二多个质量指示符，从所述第二多个训练数据单元中选择一个或多个训练数据单元；以及
发送从所述第二多个训练数据单元中选择的所述一个或多个训练数据单元的一个或多个指示符。
7.根据权利要求1的方法，进一步包括：
使用针对所述第二多个训练数据单元中每一个的不同导向矢量来发送第二多个训练数据单元；
接收根据选择标准从所述第二多个训练数据单元中选择的训练数据单元的一个或多个指示；以及
基于用于发送所述第二多个训练数据单元的所述不同导向矢量，并且基于所选择的训练数据单元的所述一个或多个指示，来选择发送导向矢量。
8.根据权利要求1的方法，进一步包括：
基于所选择的导向矢量来选择发送导向矢量；
其中所述所选择的导向矢量与经由所述多个天线接收数据相关联，并且所述发送导向矢量与经由所述多个天线发送数据相关联。
9.根据权利要求1的方法，进一步包括：
使用针对第二多个训练数据单元中每一个的不同导向矢量，来接收第二多个训练数据单元，并且基于接收到的第二多个训练数据单元生成第二多个质量指示符；
其中用于接收所述多个训练数据单元的所述不同导向矢量不同于用于接收所述第二多个训练数据单元的所述不同导向矢量。
10.一种装置，包括：
波束成形网络；
波束成形控制器，用以将所述波束成形网络配置为用于，当经由多个天线接收第一多个训练数据单元时，应用第一多个导向矢量；
质量评估单元，用以生成第一多个质量指示符，其中所述第一多个质量指示符中的每一个对应于所述第一多个训练数据单元中相应的一个；以及
导向矢量选择单元，用以基于所述第一多个质量指示符选择导向矢量。
11.根据权利要求10的装置，其中所述波束成形网络包括多个延迟线，每个延迟线用以从相应天线接收相应信号，其中所述多个延迟线中的每一个应用可控的相移；以及
其中所述波束成形控制器将所述波束成形网络配置为用于，通过控制所述相移来应用所述导向矢量。
12.根据权利要求11的装置，其中所述第一多个导向矢量中的每一个分别针对所述多个天线规定了多个相移角。
13.根据权利要求10的装置，其中所述波束成形控制器适于进一步将所述波束成形网络配置为用于，当经由所述多个天线接收第二多个训练数据单元时，应用单一导向矢量；
其中所述质量评估单元适于进一步生成第二多个质量指示符；
其中所述第二多个质量指示符中的每一个对应于所述第二多个训练数据单元中相应的一个；其中所述导向矢量选择单元进一步适于基于所述第二多个质量指示符而从所述第二多个训练数据单元中选择一个或多个训练数据单元；以及
其中所述装置适于发送从所述第二多个训练数据单元中选择的所述一个或多个训练数据单元的一个或多个指示符。
14.根据权利要求10的装置，其中所述波束成形控制器进一步适于，将所述波束成形网络配置为用于，当经由所述多个天线接收第二多个训练数据单元时，应用第二多个导向矢量；
其中所述装置适于接收基于一个或多个质量度量而从所述第二多个训练数据单元中选择的训练数据单元的一个或多个指示；以及
其中所述导向矢量选择单元进一步适于，基于接收到的所述一个或多个指示来选择发送导向矢量。
15.根据权利要求10的装置，其中所述波束成形控制器进一步适于，基于所选择的导向矢量来选择发送导向矢量；
其中所述所选择的导向矢量与经由所述多个天线接收数据相关联，并且所述发送导向矢量与经由所述多个天线发送数据相关联。
16.根据权利要求10的装置，其中所述波束成形控制器进一步适于，使用针对所述第二多个训练数据单元中每一个的不同导向矢量来接收所述第二多个训练数据单元；
其中所述质量评估单元进一步适于，基于接收到的第二多个训练数据单元生成第二多个质量指示符；以及
其中用于接收所述第一多个训练数据单元的所述不同导向矢量不同于用于接收所述第二多个训练数据单元的所述不同导向矢量。
17.一种方法，包括：
接收第一多个训练数据单元；
基于接收到的第一多个训练数据单元生成多个质量指示符，其中每个质量指示符对应于接收到的所述第一多个训练数据单元中相应的一个；
基于所述多个质量指示符并根据选择规则，从接收到的所述第一多个训练数据单元中选择一个或多个训练数据单元；以及
发送所选择的一个或多个训练数据单元的一个或多个指示符。
18.根据权利要求17的方法，进一步包括：
接收针对发送第二多个训练数据单元的请求；
响应于所述请求而发送所述第二多个训练数据单元。
19.根据权利要求18的方法，其中所述请求包括待发送的训练数据单元的数目的指示。
20.根据权利要求18的方法，进一步包括：当发送所述第二多个训练数据单元中的每一个时，应用不同的导向矢量。
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