基于UE的方向性的波束成形调度的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求享有于2014年6月16日提交的、题目为“beamformschedulingbasedonthedirectionalityofues”的美国专利申请no.14/306,120的优先权，通过引用的方式明确地将其全部内容并入本文。

一般而言，本公开内容涉及通信系统，具体而言，涉及对带宽进行划分以及对通信波束宽度进行调整以提高带宽效率并在相同的时间间隔期间高效地调度与多个ue的通信。

背景技术：

无线通信系统被广泛地部署用于提供各种电信服务，诸如电话、视频、数据、消息发送和广播。典型的无线通信系统可以利用能够通过共享可用系统资源(例如，带宽、发射功率)来支持与多个用户的通信的多址技术。这样的多址技术的例子包括码分多址(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。

这些多址技术已经被用于各种电信标准中以提供使不同无线设备在城市、国家、地区甚至全球水平上能够通信的公共协议。新兴电信标准的一个示例是长期演进(lte)。lte是第三代合作伙伴项目(3gpp)发布的对通用移动电信系统(umts)移动标准的一组增强。lte被设计为通过使用下行链路(dl)上的ofdma、上行链路(ul)上的sc-fdma、以及多输入多输出(mimo)天线技术来提高频谱效率、降低成本、改善服务、利用新频谱、以及更好地结合其它开放标准，从而更好地支持移动宽带互联网接入。然而，随着对移动宽带接入的需求不断增大，需要对lte技术进一步改进。优选地，这些改进应该可应用于采用这些技术的其它多址技术和电信标准。

技术实现要素：

在公开内容的一个方面，提供了用于在通信系统中进行波束成形的方法、计算机程序产品、和装置。所述装置确定至少两个用户设备(ue)的波束成形方向和信噪比(snr)，并且基于该至少两个ue的波束成形方向和snr来确定是否调度经由单个通信波束在相同的时间间隔期间与至少两个ue的通信。当调度了经由单个通信波束在相同的时间间隔期间与至少两个ue的所述通信时，所述装置在所述至少两个ue当中相应分配带宽资源，将单个通信波束的宽度改变大小(size)以涵盖(encompass)所述至少两个ue的波束成形方向，以及使用经过改变大小的单个通信波束经由相应分配的带宽资源在相同时间间隔期间与所述至少两个ue中的一个ue或多个ue的通信。

附图说明

图1是示出网络架构的例子的框图。

图2是示出接入网的例子的框图。

图3是示出接入网中的演进节点b和用户设备的例子的框图。

图4a到图4c是示出结合lte系统使用的mmw系统的示例性部署的框图。

图5a和图5b是示出连接点和ue之间进行的经波束成形的信号的传输的例子的框图。

图6是示出时分多址(tdma)调度的框图。

图7是示出使用固定波束宽度的用于多个ue的频分多址(fdma)调度的框图。

图8是示出使用自适应波束宽度的用于多个ue的fdma调度的框图。

图9是无线通信系统中进行波束成形的流程图。

图10是示出示例性装置中的不同模块/单元/组件之间的数据流的数据流框图。

图11是示出用于采用了处理系统的装置的硬件实现方案的示例的框图。

具体实施方式

下面结合附图给出的具体实施方式旨在对各种配置进行描述，而不旨在表示可以实践本文所描述的概念的唯一配置。出于提供对各种概念的彻底理解的目的，具体实施方式包括具体细节。但是，对于本领域技术人员来说将显而易见地是，可以在没有这些具体细节的情况下实践这些概念。在一些实例中，以框图的形式示出了公知的结构和组件以避免对这些概念造成模糊。

本申请将参照多种装置和方法来对电信系统的多个方面进行示出。这些装置和方法将在以下具体实施方式中进行描述，并通过多种部件、模块、组件、电路、步骤、进程、算法等等(统称为“元件”)进行示出。这些元件可以利用电子硬件、计算机软件或者二者的任意组合来实现。至于这些元件是实现为硬件还是软件，取决于特定的应用和对整个系统所施加的设计约束。

例如，元件、或元件的任何部分或元件的任意组合可以用包括一个或多个处理器的“处理系统”实现。处理器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)、可编程逻辑设备(pld)、状态机、门控逻辑、离散硬件电路和被配置为执行贯穿本公开内容描述的各种功能的其它适用的硬件。该处理系统中的一个或多个处理器可以执行软件。软件应该广义地解释为意指指令、指令集合、代码、代码段、程序代码、程序、子程序、软件模块、应用、软件应用、软件包、例程、子例程、对象、可执行程序、运行中的线程、过程、函数等，而无论被称为软件、固件、中间件、微代码、硬件描述语言等等。

相应地，在一个或多个示例性的实施例中，所描述的功能可以用硬件、软件、固件或其任意组合来实现。当用软件实现时，可以将这些功能存储在计算机可读介质上或者编码为计算机可读介质上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。存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质。通过示例的方式而非限制，这种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)、电子可擦除可编程rom(eeprom)、压缩盘rom(cd-rom)或其它光盘存储、磁盘存储介质或其它磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有可以被计算机存取的指令或数据结构形式的期望程序代码的任何其它介质。以上的任意组合也应当包括在计算机可读介质的范围之内。

图1是示出了网络架构(例如，lte网络架构)100的框图。网络架构100可以称为演进型分组系统(eps)100。eps100可以包括一个或多个用户设备(ue)102、演进型umts陆地无线接入网(e-utran)104、演进型分组核心(epc)110和运营商的互联网协议(ip)服务122。eps可以与其它接入网互连，但是为了简化起见，没有示出那些实体/接口。如图所示，eps提供分组交换服务，但是，如本领域技术人员所容易了解地，贯穿本公开内容给出的各种概念可以被扩展到提供电路交换服务的网络。

e-utran包括演进型节点b(enb)106和其它enb108，并且可以包括多播协调实体(mce)128。enb106提供到ue102的用户和控制平面协议终止。enb106可以经由回程(例如，x2接口)连接到其它enb108。mce128分配用于演进型多媒体广播多播服务(mbms)(embms)的时间/频率无线资源，并且确定用于embms的无线配置(例如，调制和编码机制(mcs))。mce128可以是独立实体或enb106的一部分。enb106还可以被称为基站、节点b、接入点、基础收发机站、无线电基站、无线电收发机、收发机功能体、基本服务集(bss)、扩展服务集(ess)、或者一些其它适当术语。enb106向ue102提供到epc110的接入点。ue102的示例包括蜂窝电话、智能电话、会话发起协议(sip)电话、膝上型计算机、个人数字助理(pda)、卫星无线电设备、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)、摄像机、游戏控制台、平板电脑、或者任何其它类似功能的设备。本领域普通技术人员还可以将ue102称为移动站、用户站、移动单元、用户单元、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、移动用户站、接入终端、移动终端、无线终端、远程终端、手持装置、用户代理、移动客户端、客户端、或者一些其它适当术语。

enb106连接到epc110。epc110可以包括移动管理实体(mme)112、归属用户服务器(hss)120、其它mme114、服务网关116、多媒体广播多播服务(mbms)网关124、广播多播服务中心(bm-sc)126和分组数据网络(pdn)网关118。mme112是处理ue102与epc110之间的信令的控制节点。通常，mme112提供承载和连接管理。所有用户ip分组通过服务网关116来传送，服务网关116本身连接到pdn网关118。pdn网关118提供ueip地址分配以及其它功能。pdn网关118和bm-sc126被连接到ip服务122。ip服务122可以包括互联网、内联网、ip多媒体子系统(ims)、以及ps流式传送服务(pss)和/或其它ip服务。bm-sc126可以提供用于mbms用户服务设定和递送的功能。bm-sc126可以作为内容提供商mbms传输的进入点，可以被用以授权和启动plmn内的mbms承载服务，并且可以被用以调度和递送mbms传输。mbms网关124可以被用以将mbms业务分发给属于广播了特定服务的多播广播单频网络(mbsfn)区域的enb(例如106、108)，并且可以负责会话管理(开始/结束)以及收集embms相关的收费信息。

在一个方面，ue102能够经由lte网络和毫米波(mmw)系统来传送信号。因此，ue102可以通过lte链路与enb106和/或其它enb108通信。另外，ue102可以通过mmw链路与连接点(cp)或基站(bs)130(能够进行mmw系统通信)通信。

在另一个方面，其它enb108中的至少一个enb108可以能够经由lte网络和mmw系统来传送信号。于是，enb108可以称为lte+mmwenb。在另一个方面，cp/bs130可以能够经由lte网络和mmw系统来传送信号。于是，cp/bs130可以称为lte+mmwcp/bs。ue102可以通过lte链路还有mmw链路与其它enb108通信。

在又一个方面，其它enb108可以能够经由lte网络和mmw系统来传送信号，而cp/bs130仅能够经由mmw系统来传送信号。因此，不能够经由lte网络向其它enb108发送信号的cp/bs130可以通过mmw回程链路与其它enb108通信。以下详细讨论了诸如ue102和cp130之间的eps100的定向无线网络中的发现技术。

图2是示出网络架构(例如，lte网络架构)中的接入网200的例子的框图。在这个例子中，接入网200被划分为大量蜂窝区域(小区)202。一个或多个较低功率等级的enb208可以具有与小区202中的一个或多个小区重叠的蜂窝区域210。较低功率等级的enb208可以是毫微微小区(例如，归属enb(henb))、微微小区、微小区或远程无线电头端(rrh)。宏enb204中的每一个都被分配给相应的小区202并且被配置以为小区202中的所有ue206提供到epc110的接入点。在接入网200的这个例子中没有集中控制器，但是在其它配置中可以使用集中控制器。enb204负责所有无线电相关的功能，包括无线电承载控制、准入控制、移动性控制、调度、安全和到服务网关116的连接性。enb可以支持一个或多个(例如，3个)小区(也称为扇区)。术语“小区”可以指enb的最小覆盖区域和/或服务特定覆盖区域的enb子系统。另外，在本文中，“enb”、“基站”和“小区”可以互换使用。

在一个方面，ue206可以经由lte网络和毫米波(mmw)系统来传送信号。因此，ue206可以通过lte链路与enb204通信以及通过mmw链路与连接点(cp)或基站(bs)212(能够进行mmw系统通信)通信。在另一个方面，enb204和cp/bs212可以经由lte网络和mmw系统来传送信号。于是，ue206可以(当enb204能够进行mmw系统通信时)通过lte链路和mmw链路与enb204通信，或(当cp/bs212能够进行lte网络通信时)通过mmw链路和lte链路与cp/bs212通信。在另一个方面，enb204经由lte网络和mmw系统来传送信号，而cp/bs212仅经由mmw系统来传送信号。因此，不能够经由lte网络向enb204发送信号的cp/bs212可以通过mmw回程链路与enb204通信。

此外，接入网200所采用的调制和多址方案可以根据被部署的特定电信标准而变化。在lte应用中，在dl上使用ofdm而在ul上使用sc-fdma以同时支持频分双工(fdd)和时分双工(tdd)。如本领域的技术人员根据以下具体实施方式将容易理解地，本申请中给出的各种概念非常适合lte应用。然而，这些概念可以容易地扩展到采用了其它调制和多址技术的其它电信标准。举例来讲，这些概念可以扩展到演进数据优化(ev-do)或超移动宽带(umb)。ev-do和umb是第三代合作伙伴计划2(3gpp2)所发布的作为cdma2000标准家族的一部分的空中接口标准，并且采用cdma以提供到移动站的宽带互联网接入。这些概念还可以被扩展到采用宽带cdma(w-cdma)和cdma的其它变体(诸如，td-scdma)的通用陆地无线电接入(utra)；采用tdma的全球移动通信系统(gsm)；以及采用ofdma的演进型utra(e-utra)、ieee802.11(wi-fi)、ieee802.16(wimax)、ieee802.20、以及flash-ofdm。utra、e-utra、umts、lte以及gsm是在来自3gpp组织的文件中描述的。cdma2000和umb是在来自3gpp2组织的文件中描述的。所采用的实际无线通信标准和多址技术将取决于具体应用和施加到系统上的整体设计约束。

enb204可以有支持mimo技术的多个天线。mimo技术的使用使得enb204能够利用空间域以支持空间复用、波束成形和发射分集。空间复用可以被用以在相同频率上同时发送不同的数据流。可以将数据流发送给单个ue206以提高数据速率或者发送给多个ue206以提高总体系统容量。这是通过对每个数据流进行空间预编码(例如，应用对振幅和相位的缩放)以及随后通过dl上的多个发射天线对每个经空间预编码的流进行发送来实现的。具有不同空间签名的经空间预编码的数据流到达ue206，这使得每个ue206能够恢复去往该ue206的一个或多个数据流。在ul上，每个ue206发送经空间预编码的数据流，这使得enb204能够识别每个经空间预编码的数据流的源。

当信道状况良好时，通常使用空间复用。当信道状况较差时，可以使用波束成形将发射能量集中在一个或多个方向上。这是通过对通过多个天线传输的数据进行空间预编码来实现的。为了在小区边沿获得良好的覆盖，可以结合发射分集来使用单个流波束成形发射。

在以下的具体实施方式中，将参照在dl上支持ofdm的mimo系统对接入网的各个方面进行描述。ofdm是在ofdm符号内的大量子载波上调制数据的扩频技术。子载波是以精确的频率间隔开的。所述间隔提供了使得接收机能够从子载波中恢复出数据的“正交性”。在时间域内，可以将保护间隔(例如，循环前缀)添加到每个ofdm符号以抑制ofdm符号间干扰。ul可以以dft-扩展ofdm信号的形式使用sc-fdma以补偿高峰均功率比(papr)。

图3是接入网中与ue350进行通信的基站310的框图。基站310可以是例如lte系统的enb、毫米波(mmw)系统的连接点(cp)/接入点/基站、能够经由lte系统和mmw系统来传送信号的enb、能够经由lte系统和mmw系统来传送信号的连接点(cp)/接入点/基站。ue350可以能够经由lte系统和/或mmw系统来传送信号。在dl中，将来自核心网的上层分组提供给控制器/处理器375。在dl中，控制器/处理器375提供报头压缩、加密、分组分段和重排、逻辑信道和传输信道之间的复用、以及基于各种优先级对ue350进行的无线电资源分配。控制器/处理器375还负责harq操作、丢失分组的重传、以及向ue350发送信号。

发射(tx)处理器316实现各种信号处理功能。信号处理功能包括便于在ue350处实现前向纠错(fec)的编码和交织、以及基于各种调制方案(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))对信号星座图的映射。经编码和调制的符号可以分成平行流。每个流随后映射到ofdm子载波，与参考信号(例如，导频)进行时域和/或频域复用，并且随后使用逆快速傅里叶变换(ifft)结合到一起以产生携带有时域ofdm符号流的物理信道。对ofdm流进行空间预编码以产生多个空间流。可以使用来自信道估计器374的信道估计以确定编码和调制方案以及空间处理。信道估计可以来源于ue650发送的参考信号和/或信道状况反馈。然后经由单独的发射机318tx可以将每个空间流提供给不同的天线320。每个发射机318tx可以利用用于传输的相应空间流对rf载波进行调制。

在ue350处，每个接收机354rx通过其相应的天线352接收信号。每个接收机354rx将调制到rf载波上的信息恢复出来并且将所述信息提供给接收(rx)处理器356。rx处理器356实现各种信号处理功能。rx处理器356可以对所述信息执行空间处理以恢复去往ue350的任何空间流。如果有多个空间流去往ue350，rx处理器356可以将这些空间流组合到单个ofdm符号流内。rx处理器356随后使用快速傅里叶变换(fft)将ofdm符号流从时域转换到频域。频域信号包括用于ofdm信号的每个子载波的独立的ofdm符号流。可以通过判断由基站310所发送的最可能的信号星座点来恢复和解调每个子载波上的符号和参考信号。这些软判决可以是基于由信道估计器358所计算的信道估计的。软判决随后被解码和解交织以恢复原本由基站310在物理信道上发送的数据信号和控制信号。随后将所述数据信号和控制信号提供给控制器/处理器359。

控制器/处理器359可以与存储了程序代码和数据的存储器360相关联。存储器360可以称作计算机可读介质。在ul中，控制器/处理器359提供传输信道和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，以将上层分组从核心网中恢复出来。随后将上层分组提供给数据宿362。还可以将各种控制信号提供给数据宿362，用于处理。控制器/处理器359还负责使用确认(ack)和/或否定确认(nack)协议来进行差错检测，以支持harq操作。

在ul中，使用数据源367以向控制器/处理器359提供上层分组。类似于结合通过基站310进行的dl传输来描述的功能性，控制器/处理器359提供报头压缩、加密、分组分段和重排以及基于通过基站310进行的无线资源分配的对逻辑信道和传输信道之间的复用。控制器/处理器359还负责harq操作、丢失分组的重传、以及向基站310发送信号。

tx处理器368可以使用由信道估计器358根据基站310所发送的参考信号或反馈而导出的信道估计来选择合适的编码和调制方案，从而便于空间处理。可以将tx处理器368所产生的空间流经由分开的发射机354tx提供给不同的天线352。每个发射机354tx可以利用相应的空间流来调制rf载波，用于传输。

ul传输是在基站310处以类似于关于ue350处的接收机功能所描述的方式的方式来处理的。每个接收机318rx通过其相应的天线320接收信号。每个接收机318rx将调制到rf上的信息恢复出来，并且将所述信息提供给rx处理器370。

控制器/处理器375可以与存储程序代码和数据的376相关联。存储器376可以被称作计算机可读介质。在ul中，控制器/处理器375提供传输信道和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，以将上层分组从ue350中恢复出。可以将来自控制器/处理器375的上层分组提供给核心网。控制器/处理器375还负责使用ack和/或nack协议来进行差错检测，以支持harq操作。

lte的动机是要增加用于移动数据需求的蜂窝网络带宽。随着移动数据需求的增加，可以利用各种其它技术以满足该需求。例如，可以使用毫米波(mmw)信道递送高速移动数据。

可以将mmw链路定义为基带符号从能够进行mmw波束成形的发射机到能够进行mmw波束成形的接收机的递送。mmw源单元可以包括波束宽度、波速方向和时隙的特定组合。所述时隙可以是lte子帧的一部分并且可以与lte物理下行链路控制信道(pdcch)帧定时对齐。为了有效地提高接收mmw信号强度而不用增加发射机处的传输功率，可以应用波束成形。通过减少发射机和接收机中的一者或两者的mmw波束宽度，可以提高接收机增益。例如，通过对天线阵应用相移，可以改变波束宽度。

mmw通信系统可以运行在非常高的频带(例如，10ghz到300ghz)上。这样高的载波频率允许使用较大的带宽。例如，60ghz的mmw无线网络在大约60ghz的频带处提供了较大的带宽并且具有支持非常高数据速率(例如，高达6.7gbps)的能力。非常高的频带可以用于例如回程通信或者用于网络接入(例如，ue接入网)。mmw系统所支持的应用可以包括例如未经压缩的视频流式传送、快速同步转发(sync-n-go)文件传输、视频游戏以及到无线显示的投影(projectionstowirelessdisplays)。

mmw系统可以在多个天线和波束成形的帮助下运行以克服具有低增益的信道。例如，高载波频带处的严重衰减可以将发送的信号的范围限制到几米(例如1个到3米)。此外，障碍物(例如，墙、家具、人等等)的存在可以阻塞高频毫米波的传播。于是，高载波频率处的传播特性使得波束成形成为必需以克服损耗。经由合作以将高频信号在特定方向上波束成形到接收设备的天线阵(例如，相控阵)可以实现波束成形，并从而扩展信号的范围。虽然mmw系统可以独立模式运行，但是mmw系统可以结合较成熟但是较低频(以及较低带宽)的系统(诸如lte)来实现。

在一个方面，本公开内容可以提供lte系统和mmw系统之间的合作技术。例如，本公开内容可以利用一个较健壮的系统来帮助进行波束成形、同步、或基站的发现。可以通过以下各项来促使mmw系统和较低频率系统(例如，lte)之间的合作：1)可以通过不同的较低频率的健壮载波来发送对mmw信道上的发现、同步或结合支持的信令的类型；2)在mmw信道和较低频率载波(例如，lte)之间发送发现和同步信令的次序；3)现有连接性的开发；4)被基站(bs)/用户设备(ue)包括在发送消息中的信息；以及5)要被包括在lte信令中的信息。

在一个方面，具有mmw能力的连接点(cp)或基站(bs)(用于具有mmw能力的设备的网络接入点)可以安装在电线杆、建筑物的两侧和/或与城域小区(metrocell)搭配使用。可以通过沿着视线(los)或障碍物附近的主要反射路径或折射路径进行波束成形来形成mmw链路。对具有mmw能力的设备的挑战是找到用于波束成形的合适的los或反射路径。

图4a到图4c是示出结合lte系统使用的mmw系统的示例性部署的框图。在图4a中，框图400示出了在其中lte系统独立于mmw系统运行的部署并与mmw系统并行地运行的部署。如在图4a所示出地，ue402能够经由lte系统和mmw系统来传送信号。因此，ue402可以通过lte链路410与enb404通信。与lte链路410并行地，ue402还可以通过第一mmw链路412与第一bs406通信以及通过第二mmw链路414与第二bs408通信。

在图4b中，框图430示出了在其中lte系统和mmw系统搭配使用的部署。如图4b所示，ue432能够经由lte系统和mmw系统来传送信号。在一个方面，bs434可以是能够经由lte系统和mmw系统来传送信号的lteenb。于是，bs434可以称为lte+mmwenb。在另一个方面，bs434可以是能够经由lte系统和mmw系统来传送信号的mmwcp。于是，bs434可以称为lte+mmwbs。ue432可以通过lte链路436与bs434通信。同时，ue432还可以通过mmw链路438与bs434通信。

在图4c中，图470示出了在其中能够经由lte系统和mmw系统(lte+mmw基站)来传送信号的bs与仅能够经由mmw系统来传送信号的bs一起存在的部署。如在图4c中所示，ue472可以通过lte链路480与lte+mmwbs474通信。lte+mmwbs474可以是lte+mmwenb。与lte链路480并行地，ue472还可以通过第一mmw链路482与第二bs476通信以及通过第二mmw链路484与第三bs478通信。第二bs476还可以通过第一mmw回程链路484与lte+mmwbs474通信。第三bs478还可以通过第二mmw回程链路486与lte+mmwbs474通信。

图5a和图5b是示出了cp和ue之间的经波束成形的信号的传输的例子的框图。cp可以被实施为mmw系统中的bs(mmwbs)。参照图5a，框图500示出了在不同发射方向(例如方向a、b、c和d)上发送经波束成形的信号506(例如，同步信号或发现信号)的mmw系统的cp504。在一个例子中，cp504可以按照a-b-c-d的顺序扫过发射方向。在另一个例子中，cp504可以根据b-d-a-c的顺序扫过发射方向。虽然参照图5a仅描述了四个发射方向和两个发射顺序，但也考虑任意数量的不同发射方向和发射顺序。

在发送信号之后，cp504可以转换到接收模式。在接收模式中，cp504可以以下面的顺序或图案扫过不同的接收方向：即对应于(映射到)cp504之前在不同发射方向上发送同步/发现信号所用的顺序或图案的顺序或图案。例如，如果cp504先前根据a-b-c-d的顺序在发射方向上发送同步/发现信号，那么cp504可以根据a-b-c-d的顺序扫过接收方向以尝试接收来自ue502的关联信号。在另一个例子中，如果cp504先前根据b-d-a-c的顺序在发射方向上发送同步/发现信号，那么cp504可以根据b-d-a-c的顺序扫过接收方向以尝试接收来自ue502的关联信号。

每个经波束成形的信号上的传播延迟允许ue502执行接收(rx)扫描。接收模式中的ue502可以扫过不同的接收方向以尝试检测同步/发现信号506(见图5b)。可以通过ue502检测同步/发现信号506中的一个或多个。当检测到较强的同步信号/发现信号506时，ue502可以确定对应于较强的同步信号/发现信号的cp504的优选发射方向和ue502的优选接收方向。例如，ue502可以确定较强的同步/发现信号506的初步的天线权重/方向，并且可以进一步确定在其中cp504被预期优选地接收经波束成形的信号的时间和/或资源。ue502随后可以尝试经由经波束成形的信号与cp504进行关联。

参照图5b的框图520，ue502可以在不同接收方向(例如，方向e、f、g和h)上侦听经波束成形的发现信号。在一个例子中，ue502可以根据e-f-g-h的顺序扫过接收方向。在另一个例子中，ue502可以根据f-h-e-j的顺序扫过接收方向。虽然参照图5b只描述了四个接收方向和两个接收顺序，但是也考虑任意数量的不同接收方向和接收顺序。

ue502可以通过在不同发射方向(例如方向e、f、g和h)上发送经波束成形的信号526(例如，关联信号)来尝试进行关联。在一个方面，ue502可以通过沿着ue502的优选接收方向在于其中cp504被预期优选地接收关联信号的时间/资源处进行发送来发送关联信号526。接收模式中的cp504可以扫过不同的接收方向以及在对应于接收方向的一个或多个时隙期间从ue502检测关联信号526。当检测到较强的关联信号526时，cp504可以确定对应于该较强的关联信号的ue502的优选发射方向和cp504的优选接收方向。例如，cp504可以确定较强的关联信号526的初步天线权重/方向，并且可以进一步确定在其中ue502被预期优选地接收经波束成形的信号的时间和/或资源。以上参照图5a和图5b所讨论的处理过程中的任意处理过程都可以随着时间细化或重复，使得ue502和cp504最终得知用于彼此间建立链路的最优选发射方向和接收方向。这样的细化和重复可以称为波束训练(beamtraining)。

在一个方面，cp504可以根据多个波束成形方向来选择用于发送同步/发现信号的顺序或图案。cp504然后可以在长到足以使得ue502扫过多个波束成形方向以尝试检测同步/发现信号的时间量内发送信号。例如，cp波束成形方向可以由n标记，其中n是从0到n的整数，n是发射方向的最大数量。此外，ue波束成形方向可以由k标记，其中k是从0到k的整数，k是接收方向的最大数量。当ue502检测到来自cp504的同步/发现信号时，ue502可以发现当ue502波束成形方向是k＝2并且cp504波束成形方向是n＝3时接收到最强的同步/发现信号。因此，ue502可以使用相同的天线权重/方向用于在对应的响应时隙中对cp504进行响应(发送经波束成形的信号)。也就是说，ue502可以在当cp504被预期在cp504波束成形方向n＝3处执行接收扫描时的时隙期间，使用ue502波束成形方向k＝2，向cp504发送信号。

在mmw通信系统中，mmwcp或mmw基站可以调度资源以与多个ue通信。本公开内容提供了用于划分带宽(例如，涉及fdma和/或ofdma)和调整通信波束宽度以提高带宽效率并在相同时间间隔期间高效地调度与多个ue的通信的自适应方法。

图6是示出时分多址(tdma)调度的框图600。在一个方面，可以使用固定的通信波束宽度，根据图6中示出的tdma结构，在cp和多个设备(ue)之间进行波束成形(根据ieee802.11ad的mac协议的波束成形)。例如，在第一时隙620期间，cp602可以使用具有固定宽度的通信波束650，将整个带宽660用于在上行链路和/或下行链路方向上与ue1604通信。cp602随后可以转换通信波束650的方向以在第二时隙622期间在上行链路和/或下行链路方向上与ue2606通信。cp602可以将整个带宽660用于在第二时隙622期间与ue2606通信。

图7是示出使用固定波束宽度的用于多个ue的频分多址(fdma)调度的框图700。在通信系统中，两个或多个ue可能彼此距离较近和/或具有相同的波束成形方向(例如，ue在居民密集的区域中)。因此，可以使用fdma/ofdma技术来一起调度与具有相同波束成形方向的两个ue的通信，以提高带宽效率。由于彼此距离较近，两个ue受益于这样的事实：即它们受到有限的源自干扰的噪声，并从而可以不由于划分的带宽而丢失大量数据速率。

参照图7，在示例性下行链路操作中，cp702可以意识到用于所有附近ue(例如，ue1704、ue2706、ue3708和ue4710)的有利的波束成形方向。cp702可以将具有类似波束成形方向的ue(例如，ue3708和ue4710)配对。例如，通过确定ue3708的波束成形方向是否在ue4710的波束成形方向的一个波束宽度之内，cp702可以确定ue3708是否与ue4710具有类似的波束成形方向。另外地或可选地，通过确定ue3708的波束成形方向和ue4710的波束成形方向之间的角度小于角度阈值，cp702可以确定ue3708是否与ue4710具有类似的波束成形方向。

一旦cp702确定ue具有类似的波束成形方向并且将ue配对，cp702可以在所配对的ue当中划分带宽资源(例如，使用fdma/ofdma技术)以及在相同的时间间隔期间使用单个通信波束与ue通信。例如，在第一时隙720期间，cp702可以在ue3708和ue4710之间划分带宽760，并使用具有固定宽度的通信波束750将下行链路信号发送到ue3708(经由分配给ue3708的带宽资源)和ue4710(经由分配给ue4710的带宽资源)。因此，通过使用用于多个ue的fdma调度，cp702可以由于在与两个ue通信时不必转换波束方向(不像图6中所描述的tdma操作)，因而节约时间。如果ue的数目很大，那么fdma调度进一步允许cp702节约时间，这是因为经由fdma调度将所有ue调度一轮花费的时间可以比tdma调度少。

仍然参照图7，在第二时隙722期间，cp702可以使用具有固定宽度的通信波束752来将整个带宽760用于在上行链路和/或下行链路方向与ue1704通信。cp702随后可以使用具有固定宽度的通信波束754在第三时隙724期间在上行链路和/或下行链路方向上与ue2706通信。cp702可以将整个带宽760用于在第三时隙724期间与ue2706通信。

图8是示出使用自适应波束宽度的用于多个ue的fdma调度的框图800。在一个方面，一些ue可以在cp(或mmwbs)附近或具有高质量信号路径。因此，ue可以能够具有高信噪比(snr)(例如，snr阈值以上的snr)，使得对应的频谱率可以超过最大频谱效率。因此，使用较强的窄波束来单独调度高-snr的ue可能是浪费。在一个方面，可以使用单个通信波束来一起调度高-snr的ue以提高带宽和调度效率。可以适应性地调整通信波束的宽度以防止ue的波束成形方向不能用窄波束覆盖。

参照图8，在示例性下行链路操作中，cp802可以意识到用于所有附近ue(例如，ue1804、ue2806、ue3808和ue4810)的有利的波束成形方向和snr。cp802可以将具有足够大的snr(例如，阈值以上的snr)并从而不需要太大波束成形增益的ue(例如，ue3808和ue4810)配对。另外地或可选地，cp802可以根据类似的波束成形方向将ue配对。例如，通过确定ue3808的波束成形方向与ue4810的波束成形方向之间的角度是否小于角度阈值，cp802可以确定ue3808和ue4810是否具有类似的波束成形方向。

一旦cp802将ue配对，cp802可以将通信波束850的宽度调整(改变大小)以覆盖ue3808和ue4810的波束成形方向。cp802然后可以在所配对的ue当中划分带宽资源(例如，使用fdma/ofdma技术)并使用具有经调整的宽度的通信波束850与ue通信。例如，在第一时隙820期间，cp802在ue3808和ue4810之间划分带宽860，并使用具有经调整的宽度的通信波束850向ue3808(经由分配给ue3808的带宽资源)和ue4810(经由分配给ue4810的带宽资源)发送下行链路信号。

仍然参照图8，在第二时隙822期间，cp802可以使用具有固定宽度的通信波束852来将整个带宽860用于在上行链路和/或下行链路方向上与ue1804通信。cp802随后可以使用具有固定宽度的通信波束854在第三时隙824期间在上行链路和/或下行链路方向上与ue2806通信。cp802可以将整个带宽860用于在第三时隙824期间与ue2806通信。

在示例性下行链路操作中，两个ue可以彼此距离较近，例如，两个ue的波束成形方向之间的角度可以小于阈值。因此，cp可以在不同时隙中调度与两个ue的通信(例如，tdma调度)。cp可以将第一时隙的全部带宽资源用于第一ue并将第二时隙的全部带宽资源用于第二ue。snr1可以是第一ue的snr，snr2可以是第二ue的snr。因此，如果cp使用tdma调度算法，那么总的频谱效率可以由以下方程式(1)来提供：

方程(1)：

总的频谱效率＝log2(1+snr1)+log2(1+snr2)

然而，由于波束成形cp和tdma调度处的相位转换，可以导致产生时延。此外，如果snr极大，那么cp处的snr计算可以考虑(例如，涉及自噪声的)其它变量。在一个例子中，如果最大的snr(snrmax)等于30db，那么用于计算频谱效率的有用snr(snrtrue)可以由以下方程(2)提供：

方程(2)：

因此，经调整的频谱效率可以由以下方程(3)来提供：

方程(3)：

频谱效率＝log2(1+f(snr1))+log2(1+f(snr2))

在一个方面，cp可以在相同时隙中一起调度与两个ue的通信(例如，fdma调度)，用于下行链路操作。如果x是分配给第一ue的功率的比例而y是分配给第一ue的带宽的比例，那么用于fdma调度的总的数据速率可以由以下方程(4)来提供：

方程(4)：

为了调度与两个ue的通信，cp可以加宽通信波束宽度以涵盖两个ue的波束成形方向。波束宽度的加宽可以减少阵列增益但是可以提高频谱效率。在一个例子中，l可以是由于通信波束宽度的加宽所导致的阵列增益的损失。相应地，频谱效率可以由以下方程(5)提供：

方程(5)：

在一个方面，用于加宽通信波束以涵盖所述两个ue的波束成形方向的条件是：两个ue是否都将增加频谱效率。可以观测到两个ue的snr值和由于波束加宽而导致的阵列增益的损失(l)，以确定波束加宽是否恰当。在示例性场景中，ue1的snr1＝50db，ue2的snr2＝-5db，以及l＝1.5。因此，ue1可以是带宽受限的(band-limited)，其中可以调度较少功率而不会丢失太多数据速率(带宽越大越好)，以及ue2可以是功率受限的，其中可以调度较少带宽而不会丢失太多数据速率(功率越大越好)。因此，在某些情况下(例如，具有对应于特定损失(l)值的特定snr值的两个ue)，加宽波束宽度以经由fdma调度与两个ue通信是适当的，这是因为波束加宽为两个ue都产生频谱效率增益。

在一个方面，波束加宽的程度可以是受限的。随着波束宽度增加，阵列增益的损失(l)也增加。在一个例子中，l＝2，以及针对ue2的频谱效率可以由以下方程(6)来近似：

方程6：

如果f是线性的，那么使用fdma调度的ue2的频谱效率是(1-y)snr2，该频谱效率不比使用tdma调度的ue2的频谱效率高。于是，将波束宽度加宽到当阵列增益的损失为l＝2时对ue2是不合适的，这是因为这样的加宽没有提高ue2的频谱效率。值得注意的是，当l＝2时，ue1的频谱效率可以提高。

在示例性上行链路操作中，cp可以控制用于两个ue的带宽资源的划分。使用tdma调度的频谱效率可以上面的方程(3)来提供。使用fdma调度的频谱效率可以由以下方程(7)来提供：

方程(7)：

如同下行链路操作一样，对于上行链路操作的某些情况(例如，具有对应于特定损失(l)值的特定snr值的两个ue)，加宽波束宽度以经由fdma调度在上行链路中与两个ue通信是合适的，这是因为波束加宽为两个ue都产生了频谱效率增益。在一个方面，当两个ue都是功率受限的时，在上行链路中在两个ue当中划分带宽资源将不会对ue造成太大影响，这是因为针对两个ue的snr值都将同频谱效率一样增加。

图9是无线通信系统中的波束成形的流程图900。方法可以由cp(例如，cp702或cp802)来执行。在步骤902处，cp确定至少两个用户设备(ue)(例如，ue3708和ue4710；或ue3808和ue4810)的波束成形方向和信噪比(snr)。

在步骤904处，基于至少两个ue的波束成形方向和snr，cp确定是否调度经由单个通信波束在相同时间间隔期间与至少两个ue的通信。在一个方面，通过测量第一ue的波束成形方向与第二ue的波束成形方向之间的角度以及通过将第一ue的第一snr和第二ue的第二snr与snr阈值相比较，cp确定是否调度与至少两个ue的通信。相应地，当第一snr和第二snr大于snr阈值并且所测得的角度小于角度阈值时，cp确定调度经由单个通信波束在相同时间间隔期间与第一ue和第二ue的通信。

在另一个方面，通过测量第一ue的波束成形方向和第二ue的波束成形方向之间的角度，cp确定是否调度与至少两个ue的通信。当所测得的角度小于角度阈值时，如果第一ue和第二ue被调度用于经由不同的通信波束在不同时间间隔期间通信，那么cp先确定第一ue的第一频谱效率和第二ue的第二频谱效率。第一频谱效率可以基于第一ue的snr来确定，以及第二频谱效率可以基于第二ue的snr来确定。

如果第一ue和第二ue被调度用于经由单个通信波束在相同时间间隔期间的通信，那么cp随后确定第一ue的第三频谱效率和第二ue的第四频谱效率。第三频谱效率可以基于以下各项来确定：第一ue的snr、分配给第一ue的功率的比例、分配给第一ue的带宽资源的比例和/或由于单个通信波束的宽度所导致的第一ue的阵列增益的损失。第四频谱效率可以基于以下各项来确定：第二ue的snr、分配给第二ue的功率的比例、分配给第二ue的带宽资源的比例和/或由于单个通信波束的宽度所导致的第二ue的阵列增益的损失。此后，当第一ue的第三频谱效率大于第一ue的第一频谱效率并且第二ue的第四频谱效率大于第二ue的第二频谱效率时，cp确定调度经由单个通信波束在相同时间间隔期间与第一ue和第二ue的通信。

当调度了经由单个通信波束在相同时间间隔期间与至少两个ue的通信时，操作进行到步骤906。在步骤906处，cp在至少两个ue当中相应分配带宽资源。在步骤908处，cp将单个通信波束的宽度改变大小(调整)以涵盖至少两个ue的波束成形方向。在一个方面，将单个通信波束的宽度改变大小以促使第三频谱效率大于第一ue的第一频谱效率且第四频谱效率大于第二ue的第二频谱效率。

在步骤910处，cp使用所述改变大小的单个通信波束，经由相应分配的带宽资源在相同时间间隔期间，与至少两个ue中的一个ue或多个ue通信。该通信可以包括向至少两个ue中的一个ue或多个ue发送下行链路信号或从至少两个ue中的一个ue或多个ue接收上行链路信号。

图10是示出示例性装置1002中的不同模块/单元/组件之间的数据流的概念性数据流框图1000。该装置可以是cp(例如，cp702或cp802)。该装置包括接收模块1004、波束成形方向确定模块1006、snr确定模块1008、调度模块1010、资源分配模块1012、通信模块1014和发送模块1016。

波束成形方向确定模块1006确定至少两个用户设备(ue)(例如，第一ue1050和第二ue1060)的波束成形方向。snr确定模块1008确定至少两个ue的信噪比(snr)。基于至少两个ue的波束成形方向和snr，调度模块1010确定是否调度经由单个通信波束在相同时间间隔期间与至少两个ue的通信。

在一个方面，通过测量第一ue1050的波束成形方向与第二ue1060的波束成形方向之间的角度，并通过将第一ue1050的第一snr和第二ue1060的第二snr与snr阈值相比较，调度模块1010确定是否调度与至少两个ue的通信。相应地，当第一snr和第二snr大于snr阈值并且所测量的角度小于角度阈值时，调度模块1010确定调度经由单个通信波束在相同时间间隔期间与第一ue1050和第二ue1060的通信。

在另一个方面，通过测量第一ue1050的波束成形方向和第二ue1060的波束成形方向之间的角度，调度模块1010确定是否调度与至少两个ue的通信。当所测得的角度小于角度阈值时，如果第一ue1050和第二ue1060被调度用于经由不同的通信波束在不同时间间隔期间的通信，那么调度模块1010先确定第一ue1050的第一频谱效率和第二ue1060的第二频谱效率。第一频谱效率可以基于第一ue1050的snr来确定，以及第二频谱效率可以基于第二ue1060的snr来确定。

如果第一ue1050和第二ue1060被调度用于经由单个通信波束在相同时间间隔期间的通信，那么调度模块1010随后确定第一ue1050的第三频谱效率和第二ue1060的第四频谱效率。第三频谱效率可以基于以下各项来确定：第一ue1050的snr、分配给第一ue1050的功率的比例、分配给第一ue1050的带宽资源的比例和/或由于单个通信波束的宽度所导致第一ue1050的阵列增益的损失。第四频谱效率可以基于以下各项来确定：第二ue1060的snr、分配给第二ue1060的功率的比例、分配给第二ue1060的带宽资源的比例和/或由于单个通信波束的宽度所导致第二ue1060的阵列增益的损失。此后，当第一ue1050的第三频谱效率大于第一ue1050的第一频谱效率并且第二ue1060的第四频谱效率大于第二ue1060的第二频谱效率时，cp确定调度经由单个通信波束在相同时间间隔期间与第一ue1050和第二ue1060的通信。

当调度了经由单个通信波束在相同时间间隔期间与至少两个ue的通信时，资源分配模块1012在至少两个ue当中相应分配带宽资源。通信模块1014然后将单个通信波束的宽度改变大小(调整)以涵盖至少两个ue的波束成形方向。在一个方面，将单个通信波束的宽度改变大小以促使第一ue1050的第三频谱效率大于第一ue1050的第一频谱效率以及第二ue1060的第四频谱效率大于第二ue1060的第二频谱效率。

此后，通信模块1014使用所述改变大小的单个通信波束，经由相应分配的带宽资源在相同时间间隔期间与至少两个ue中的一个ue或多个ue通信(经由资源模块1004和/或发送模块1016)。该通信可以包括向至少两个ue中的一个ue或多个ue发送下行链路信号或从至少两个ue中的一个ue或多个ue接收上行链路信号。

所述装置可以包括执行图9的前述流程图中的算法的每一步的额外模块。于是，图9的前述流程图中的每一步都可以由模块来执行并且所述装置可以包括那些模块中的一个模块或多个模块。所述模块可以是一个或多个硬件组件，其被专门配置以执行上述过程/算法、由配置以执行上述过程/算法的处理器实现、被存储在用于通过处理器来实现的计算机可读介质内、或上述的某一组合。

图11是示出用于采用了处理系统1114的装置1002’的硬件实现方案的例子的框图1100。可以利用总线架构(通常由总线1124来表示)来实现处理系统1114。总线1124可以包括任意数量的互连总线和桥，这取决于处理系统1114的具体应用和总体设计约束。总线1124将包括一个或多个处理器和/或硬件模块(由处理器1104、模块1004、1006、1008、1010、1012、1014、1016和计算机可读介质/存储器1106表示)的多个电路链接在一起。总线1124还可以链接各种其它电路，诸如定时源、外围设备、电压调节器和电源管理电路，这些是本领域所公知的，因此不再做进一步的描述。

处理系统1114可以耦合到收发机1110。收发机1110耦合到一个或多个天线1120。收发机1110提供了用于通过传输介质与各种其它装置通信的单元。收发机1110从一个或多个天线1120接收信号，从接收到的信号中提取信息，然后将提取到的信息提供给处理系统1114(具体来说，给接收模块1004)。此外，收发机1110从处理系统1114(具体来说，从发送模块1016)接收信息，并且基于所接收到的信息来生成要应用于一个或多个天线1120的信号。处理系统1114包括耦合到计算机可读介质/存储器1106的处理器1104。处理器1104负责通用处理，包括存储在计算机可读介质/存储器1106上的软件的执行。当由处理器1104执行时，所述软件促使处理系统1114执行前面针对任意特定装置所描述的各种功能。计算机可读介质/存储器1106还可以用于存储在执行软件时由处理器1104所操纵的数据。处理系统还包括模块1004、1006、1008、1010、1012、1014和1016中的至少一个模块。所述模块可是运行在处理器1104中、驻留/存储在计算机可读介质/存储器1106中的软件模块，耦合到处理器1104的一个或多个硬件模块，或上述的组合。处理系统1114可以是基站310的组件，并且可以包括存储器376和/或tx处理器316、rx处理器370和控制器/处理器375中的至少一个。

在一种配置中，用于在无线通信系统中进行波束成形的装置1002/1002’包括：用于确定至少两个用户设备(ue)的波束成形方向和信噪比(snr)的单元，用于基于所述至少两个ue的所述波束成形方向和所述snr确定是否调度经由单个通信波束在相同的时间间隔期间与所述至少两个ue的通信的单元，用于在所述至少两个ue当中相应分配带宽资源的单元，用于将所述单个通信波束的宽度改变大小以涵盖所述至少两个ue的所述波束成形方向的单元，以及用于使用所述改变大小的单个通信波束经由相应分配的带宽资源在所述相同的时间间隔期间与所述至少两个ue中的一个ue或多个ue通信的单元。

前述单元可以是被配置以执行由前述单元所记载的功能的装置1002的前述模块中的一个模块或多个模块和/或装置1002’的处理系统1114。如前所描述地，处理系统1114可以包括tx处理器316、rx处理器370和控制器/处理器375。于是，在一种配置中，前述单元可以是被配置以执行由前述单元所记载的功能的tx处理器316、rx处理器370和控制器/处理器375。

将明白地是，所公开的处理过程/流程图中的步骤的具体顺序或层级是对示例性方法的图示。根据设计偏好，应该理解地是，所述处理过程/流程图中的步骤的具体顺序或层级可以被重新布置。此外，一些步骤可以被合并或省略。所附的方法权利要求以示例性顺序给出各个步骤的元素，并且不意在限制于给出的具体顺序或层级。

为使本领域技术人员能够实践在本文描述的多个方面，提供了先前的描述。对于本领域技术人员来说，对于这些方面的各种修改都是显而易见的，并且，在本文定义的总体原理也可以被应用于其它方面。因此，权利要求书并不是要限于在本文示出的方面，而是要与权利要求书的语言一致的全部范围相符合，其中，除非特别说明，以单数形式提到元件并不是意为“一个且只有一个”，而是意为“一个或多个”。词语“示例性”在本文被用以意指“用作例子、实例或图示”。在本文被描述为“示例性”的任何方面不必被解释为比其它方面优选或有益。除非特别说明，否则术语“一些”指的是一个或多个。诸如“a、b或c中的至少一个”、“a、b和c中的至少一个”、“a、b、c或其组合”的组合包括a、b和/或c的任何组合，并且可以包括多个a、多个b或多个c。具体而言，诸如“a、b或c中的至少一个”、“a、b和c中的至少一个”、“a、b、c或其组合”的组合可以是仅a、仅b、仅c、a和b、a和c、b和c或a和b和c，其中，任何这种组合可以包含a、b或c中的一个或多个成员。对于本领域一般技术人员已知的或稍后将会知道的、贯穿本公开内容所描述的各个方面的元素的所有结构性和功能性等价物，被明确地以引用的形式并入本文，并且意在由权利要求书涵盖。此外，本文中公开的内容都不是要奉献给公众的，而无论这种公开内容是否在权利要求中有明确记载。没有权利要求的元素是要被解释为功能模块(meansplusfunction)的，除非该元素是使用短语“用于…的单元”明确记载的。