用于高频率无线网络的高效波束扫描的制作方法

本公开涉及无线网络中的波束扫描。

背景技术：

在智能电话的普及中的爆发性上升已大大增加了对普适的移动数据服务的需求。为应对移动数据业务中的指数式增长，预期将来将需要比现在可用于移动通信的那些无线电频谱有着实质上更大的带宽的新无线电频谱。因此，能够实现在其中有大量未充分利用的频谱可用的高频带（例如，毫米波（mmw）带）上进行无线通信的技术近来收到了很大的关注。

在诸如mmw带的高频带上进行无线通信并非没有挑战。在此类带上传送的无线电信号一般比在当前蜂窝通信中使用的较低频带上传送的那些无线电信号遭受更高的路径损耗。在未经许可的60千兆赫（ghz）带中该问题被进一步加剧，在该带中，无线电信号由于氧气和雨水吸收而遭受另外的损耗。

为克服导致的紧张链路预算，在高频带上的无线通信必须依赖于通过使用例如自适应可操纵天线阵列形成无线电信号的窄波束而达到的大定向增益。幸运的是，高频带中缩短的波长使得对于具有合理大小的诸如接入节点（an）或用户设备（ue）的装置被配备相对大数量的天线以用于窄波束成形是可能的。大量的天线为通信装置提供高空间分辨率的接入。然而，高空间分辨率也诱发高空间不确定性。由于窄波束成形所产生的高空间选择性，在波束方向的选择上的微小误差能够导致信噪比（snr）中的急剧减小。照此，存在对于有效的波束查找规程的需要，以便无线通信装置（例如，an或ue）识别适当的波束方向以与其伙伴进行通信。

技术实现要素：

公开了与无线网络中的非自适应波束扫描有关的系统和方法。在一些实施例中，提供了一种操作传送节点对于所述传送节点的传送波束图案执行非自适应波束扫描的方法，所述传送波束图案将所述传送节点的服务覆盖区域分割成传送分割小区。操作所述传送节点的所述方法包括在非重叠无线电资源隙上使用用于多个波束扫描阶段的每个波束扫描阶段的多个扫描波束图案的每个扫描波束图案来传送已知信号。用于波束扫描阶段的扫描波束图案使得扫描波束图案的每个独特组合对应于所述传送节点的不同传送波束图案，其中所述扫描波束图案的每个独特组合由来自所述波束扫描阶段中的每个波束扫描阶段的一个扫描波束图案组成。此多阶段波束扫描方案与常规有序波束略扫（sbs）方案相比，提供了用于波束扫描的指数式更加高效的过程。

在一些实施例中，对于每个波束扫描阶段，用于波束扫描阶段的扫描波束图案将传送节点的服务覆盖区域分割成用于该波束扫描阶段的扫描分割小区的集合，使得用于该波束扫描阶段的扫描分割小区的集合中每对扫描分割小区不相交，并且用于该波束扫描阶段的扫描分割小区的集合中扫描分割小区的合集覆盖传送节点的整个服务覆盖区域。用于所述波束扫描阶段的扫描波束图案使得对于由来自所述波束扫描阶段的每个波束扫描阶段的一个扫描分割小区组成的扫描分割小区的每个独特组合，扫描分割小区的该独特组合的交集对应于传送节点的服务覆盖区域的传送分割小区中的不同一个以及因此对应于传送节点的传送波束图案的不同传送波束图案。

在一些实施例中，所述操作传送节点的方法还包括从接收节点接收用于所述波束扫描阶段的每个波束扫描阶段的优选扫描波束图案的指示，以及将对应于由接收节点指示的优选扫描波束图案的组合的传送波束图案之一选择为用于从传送节点到接收节点的传送的传送波束图案。

在一些实施例中，在非重叠无线电资源隙上使用用于所述波束扫描阶段的每个波束扫描阶段的所述扫描波束图案中的每个扫描波束图案来传送已知信号包括：在非重叠无线电资源隙上使用用于第一波束扫描阶段的扫描波束图案中的每个扫描波束图案来传送已知信号，在非重叠无线电资源隙上使用用于第二波束扫描阶段的扫描波束图案中的每个扫描波束图案来传送已知信号。在一些实施例中，用于第一波束扫描阶段的非重叠无线电资源隙包括由以下项组成的编组中的至少一项：非重叠时间资源、非重叠频率资源、以及非重叠代码资源。

在一些实施例中，传送节点包括多个天线，并且每个波束扫描阶段使用天线的不同子集。

在一些实施例中，非重叠无线电资源隙包括非重叠时间资源、非重叠频率资源、和/或非重叠代码资源。

还公开了一种传送节点的实施例，所述传送节点被使得能够对于所述传送节点的多个传送波束图案执行非自适应波束扫描，所述多个传送波束图案将所述传送节点的服务覆盖区域分割成多个传送分割小区。在一些实施例中，传送节点包括含有耦合到多个天线的射频传送器和射频接收器的射频收发器和至少一个处理器，所述至少一个处理器配置成经由射频传送器，在非重叠无线电资源隙上使用用于多个波束扫描阶段的每个波束扫描阶段的多个扫描波束图案的每个扫描波束图案来传送已知信号。用于波束扫描阶段的扫描波束图案使得扫描波束图案的每个独特组合对应于传送节点的不同传送波束图案，其中扫描波束图案的每个独特组合由来自所述波束扫描阶段中的每个波束扫描阶段的一个扫描波束图案组成。

公开了操作接收节点提供反馈以帮助传送节点进行非自适应波束扫描和选择，以便从所述传送节点的多个传送波束图案选择传送波束图案的方法的实施例，所述多个传送波束图案将所述传送节点的服务覆盖区域分割成多个传送分割小区。在一些实施例中，操作接收节点的方法包括从用于多个波束扫描阶段的每个波束扫描阶段的多个扫描波束图案确定优选扫描波束图案并向传送节点发送用于所述波束扫描阶段的每个波束扫描阶段的优选扫描波束图案的指示。

在一些实施例中，用于波束扫描阶段的扫描波束图案使得扫描波束图案的每个独特组合对应于传送节点的传送波束图案中的不同传送波束图案，扫描波束图案的每个独特组合由来自所述波束扫描阶段的每个波束扫描阶段的一个扫描波束图案组成。

在一些实施例中，确定用于所述波束扫描阶段的每个波束扫描阶段的优选扫描波束图案，对于每个波束扫描阶段包括：有序地对使用用于该波束扫描阶段的所述扫描波束图案中的每个扫描波束图案进行的已知信号的传送而由所述传送节点所使用的非重叠无线电资源隙进行观察，直至对用于该波束扫描阶段的所述扫描波束图案之一，用于所述已知信号的信号质量度量值满足预定义质量阈值；以及将对于所述已知信号的所述信号质量度量值满足所述预定义质量阈值的用于该波束扫描阶段的所述扫描波束图案的所述之一选择为用于该波束扫描阶段的所述优选扫描波束图案。

在一些实施例中，确定用于所述波束扫描阶段的每个波束扫描阶段的优选扫描波束图案，对于每个波束扫描阶段包括：有序地对使用用于该波束扫描阶段的所述扫描波束图案中的每个扫描波束图案进行的已知信号的传送而由所述传送节点所使用的非重叠无线电资源隙进行观察，以由此确定对用于该波束扫描阶段的所述多个扫描波束图案中的每个扫描波束图案，用于所述已知信号的质量度量值；以及基于对用于该波束扫描阶段的所述波束扫描图案的所述已知信号的所述信号质量度量值，将用于该波束扫描阶段的所述扫描波束图案之一选择为用于该波束扫描阶段的所述优选扫描波束图案。此外，在一些实施例中，将所述扫描波束图案的所述之一选择为用于该波束扫描阶段的所述优选扫描波束图案包括选择具有最佳信号质量度量，用于该波束扫描阶段的所述扫描波束图案中的扫描波束图案。

在一些实施例中，非重叠无线电资源隙包括非重叠时间资源、非重叠频率资源、和/或非重叠代码资源。

在其它实施例中，操作接收节点提供反馈以帮助传送节点进行非自适应波束扫描和选择，以便从所述传送节点的多个传送波束图案（其将所述传送节点的服务覆盖区域分割成多个传送分割小区）选择传送波束图案的方法包括，从用于多个波束扫描阶段的每个波束扫描阶段的多个扫描波束图案确定优选扫描波束图案。用于波束扫描阶段的扫描波束图案使得扫描波束图案的每个独特组合对应于传送节点的不同传送波束图案，其中扫描波束图案的每个独特组合由来自所述波束扫描阶段中的每个波束扫描阶段的一个扫描波束图案组成。所述方法还包括将对应于用于所述波束扫描阶段的优选扫描波束图案的组合的用于所述传送节点的所述传送波束图案之一选择为用于从所述传送节点到所述接收节点的传送的被选择的传送波束图案，以及向所述传送节点传送所选择的传送波束图案的指示。

公开了一种接收节点的实施例，所述接收节点被使得能够提供反馈以帮助传送节点进行非自适应波束扫描，以便从所述传送节点的多个传送波束图案（其将所述传送节点的服务覆盖区域分割成多个传送分割小区）选择传送波束图案。在一些实施例中，所述接收节点包括含有耦合到多个天线的射频传送器和射频接收器的射频收发器和至少一个处理器，所述至少一个处理器配置成从用于多个波束扫描阶段的每个波束扫描阶段的多个扫描波束图案确定优选扫描波束图案，并经由射频传送器，向所述传送节点发送用于所述波束扫描阶段的每个波束扫描阶段的优选扫描波束图案的指示。

在一些实施例中，用于波束扫描阶段的扫描波束图案使得扫描波束图案的每个独特组合对应于所述传送节点的传送波束图案中的不同传送波束图案，扫描波束图案的所述每个独特组合由来自所述波束扫描阶段的每个波束扫描阶段的一个扫描波束图案组成。

在一些实施例中，为确定用于所述波束扫描阶段的每个波束扫描阶段的所述优选扫描波束图案，所述至少一个处理器还配置成对于每个波束扫描阶段：经由所述射频接收器，有序地对使用用于该波束扫描阶段的所述扫描波束图案中的每个扫描波束图案进行的已知信号的传送而由所述传送节点所使用的非重叠无线电资源隙进行观察，直至对用于该波束扫描阶段的所述扫描波束图案之一，用于所述已知信号的信号质量度量值满足预定义质量阈值。所述接收节点配置成将对于所述已知信号的所述信号质量度量值满足所述预定义质量度量的用于该波束扫描阶段的所述扫描波束图案的所述之一选择为用于该波束扫描阶段的所述优选扫描波束图案。

在一些实施例中，为确定用于所述波束扫描阶段的每个波束扫描阶段的所述优选扫描波束图案，所述至少一个处理器还配置成对于每个波束扫描阶段，经由所述射频接收器，对使用用于该波束扫描阶段的所述扫描波束图案中的每个扫描波束图案进行的已知信号的传送而由所述传送节点所使用的非重叠无线电资源隙进行观察，以由此确定对用于该波束扫描阶段的所述扫描波束图案中的每个扫描波束图案，用于所述已知信号的质量度量值。基于对用于该波束扫描阶段的所述波束扫描图案的所述已知信号的所述信号质量度量值，来将用于该波束扫描阶段的所述扫描波束图案之一选择为用于该波束扫描阶段的所述优选扫描波束图案。在一些实施例中，被选择为用于该波束扫描阶段的所述优选扫描波束图案的用于该波束扫描阶段的所述扫描波束图案中的所述之一是具有最佳信号质量度量，用于该波束扫描阶段的波束扫描图案。

在一些实施例中，非重叠无线电资源隙包括非重叠时间资源、非重叠频率资源、和/或非重叠代码资源。

公开了一种系统的实施例，所述系统能够实现对于传送节点的多个传送波束图案执行非自适应波束扫描，所述多个传送波束图案将所述传送节点的服务覆盖区域分割成多个传送分割小区。所述系统包括传送节点和接收节点。在一些实施例中，所述传送节点配置成在非重叠无线电资源隙上，使用用于多个波束扫描阶段的每个波束扫描阶段的多个扫描波束图案中的每个扫描波束图案来传送已知信号。用于所述波束扫描阶段的所述扫描波束图案使得扫描波束图案的每个独特组合对应于所述传送节点的不同传送波束图案，其中扫描波束图案的每个独特组合由来自所述波束扫描阶段的每个波束扫描阶段的一个扫描波束图案组成。在一些实施例中，所述接收节点配置成基于使用用于所述扫描阶段的每个扫描阶段的所述扫描波束图案进行的所述已知信号的所述传送，确定用于所述波束扫描阶段的每个波束扫描阶段的优选扫描波束图案。

在一些实施例中，所述接收节点还配置成向传送节点发送用于所述多个波束扫描阶段的每个波束扫描阶段的优选扫描波束图案的指示。

在其它实施例中，所述接收节点还配置成将与用于所述波束扫描阶段的优选扫描波束图案的组合相对应的，用于所述传送节点的传送波束图案之一选择为用于从所述传送节点到所述接收节点的传送的被选择的传送波束图案，以及向所述传送节点传送所选择的传送波束图案的指示。

本领域中的那些技术人员在阅读了与附随的绘制图相关联的实施例的以下详细描述后，将领会本公开的范围，并意识到其的另外方面。

附图说明

被并入该说明书中并形成其一部分的附随的绘制图示出本公开的若干方面，并且与描述一起用于解释本公开的原理。

图1示出根据本公开的实施例包括传送节点的系统，该传送节点进行操作以执行多阶段波束扫描规程，以便为从传送节点到接收节点的传送选择波束图案或波束方向；

图2是有序波束略扫(sbs)波束扫描方案的图示；

图3a到3g示出对于包括8个传送波束图案的传送波束图案的集合的一个示例而言，用于多阶段波束扫描规程的扫描波束图案的集合的一个示例；

图4a到4c示出用于多阶段波束扫描规程的扫描波束图案的集合的另一示例；

图5是示出根据本公开的一个实施例，用来执行多阶段波束扫描过程的图1的传送节点的操作的流程图；

图6示出根据本公开的一个实施例的图1的传送节点和接收节点二者的操作；

图7示出根据本公开的一个实施例，用来选择用于波束扫描阶段的优选扫描波束图案的接收节点的操作；

图8示出根据本公开的另一实施例，用来选择用于波束扫描阶段的优选扫描波束图案的接收节点的操作；

图9示出根据其中非重叠无线电资源隙是非重叠时隙的一个示例的传送节点和接收节点的操作；

图10示出根据本公开的另一实施例的传送节点和接收节点的操作；

图11比较常规sbs方案和多阶段波束扫描方案的一个实施例的性能；

图12示出与图11的比较相类似的比较，但该比较基于数据吞吐量而不是信噪比（snr）；

图13示出其中传送节点和接收节点在蜂窝通信网络中被实现的一个实施例；

图14是根据本公开的一个实施例的传送节点的框图；

图15是根据本公开的一个实施例的接收节点的框图；

图16是根据本公开的另一实施例的传送节点的框图；以及

图17是根据本公开的另一实施例的接收节点的框图。

具体实施方式

下面所陈述的实施例表示用来使本领域中的那些技术人员能够实践实施例的信息，并且示出实践实施例的最佳模式。在按照附随的绘制图来阅读以下描述时，本领域中的那些技术人员将理解本公开的概念，并且将认识到本文中未特别提出的这些概念的应用。应理解，这些概念和应用落入本公开和附随权利要求书的范围之内。

本文中公开了用于识别用于从传送节点到接收节点的传送的传送波束方向或传送波束图案，优化在传送节点与接收节点之间链路的质量的系统和方法的实施例。这是在两个装置尝试在高频（例如，毫米波（mmw））带中建立可靠通信链路时的关键性问题，因为传送装置最初不知道传送波束应在哪个方向上被形成以便确保（沿此类波束发送的）其信号由其预期的接收器可靠接收。

本文中公开了利用导频辅助规程以便传送节点识别用于与接收节点进行通信的适当传送波束方向或图案的实施例。传送节点以非自适应（并且优选但不一定是非接收器特定的）方式使用不同波束方向发送导频信号。在一些实施例中，传送节点随后基于来自该接收节点的反馈，确定用来到达特定接收器的优选波束方向。在本文中使用时，“非自适应”波束扫描规程是其中用于波束扫描的波束方向独立于在波束扫描规程期间来自接收节点的反馈的波束扫描规程。然而，注意由于例如接入节点的重定位，或用户业务中的更改，引起在预期覆盖区域中的对应更改的原因，波束扫描方向或图案可随时间而更改。此外，在一些实施例中，波束扫描规程是非接收器特定的，因为被执行的波束扫描规程独立于在尝试与传送节点建立连接的接收节点的数量。由于用于波束扫描的公用无线电资源能够服务于所有潜在接收器，因此，在传送节点需要查找用于大量接收节点的适当传送波束方向时，非接收器特定以及非自适应规程是最高效的。不同于其中根据来自接收器的反馈而自适应更改用于波束扫描的波束图案的一些现有波束扫描规程（例如，见s.hur等人所著“multilevelmillimeterwavebeamformingforwirelessbackhaul”，2011ieeeglobecomworkshops，december5-9,2011，pages253-257（下文称为“hur”）），非自适应规程降低了在传送节点与每个其接收节点之间用来建立可靠通信所需要的来回握手。在传送节点甚至不知道接收节点的存在时，它对于设定初始连接是特别有吸引力的。

图1示出根据本公开的实施例包括传送节点12的系统10，传送节点12进行操作以提供非接收器特定和非自适应波束扫描规程，以便为从传送节点12到接收节点（诸如例如接收节点14）的传送选择波束图案或波束方向。注意，虽然本文中描述的实施例一般涉及非接收器特定波束扫描规程，但本文中公开的实施例也可用于接收器特定实现。在一些实施例中，传送节点12是无线通信系统中的接入节点，诸如例如在蜂窝通信系统（例如，第三代合作伙伴项目（3gpp）长期演进（lte）蜂窝通信系统）的无线电接入网络中的无线电接入节点（例如，基站、远程无线电头端或诸如此类），并且接收节点14是经由接入节点接入无线通信系统的无线装置（例如，用户设备（ue））。

在此示例中，传送节点12使用将传送节点12的服务覆盖区域18分割成多个传送分割小区20-1到20-8（本文中通常统称为传送分割小区20以及单独称为传送分割小区20）的多个传送波束图案16-1到16-8（本文中通常统称为传送波束图案16以及单独称为传送波束图案16）进行传送。注意，虽然在此示例中传送波束图案16的数量以及因而的传送分割小区20的数量为8个，但传送波束图案16和传送分割小区20的数量（n）可以是大于2个的任何数量。在许多实现中，数量（n）能够是大数量（例如，16、64、128或更大）。

在操作中，传送节点12执行多阶段波束扫描规程以便识别用于到传送节点12的服务覆盖区域18中的接收节点（诸如接收节点14）的传送的最佳传送波束图案16（或等效地最佳传送波束方向）。多阶段波束扫描规程是非自适应性的，并且优选但不必需是非接收器特定的。

在讨论多阶段波束扫描规程前，应注意的是，对于传送波束识别问题的一个简单且通常使用的方案是让传送节点12定期从可能波束方向的有限集合以循环的方式一次选择一个波束方向，并且在该选择的方向上传送导频信号（例如见l.zhou等人所著“efficientcodebook-basedmimobeamformingformillimeter-wavewlans”，2012ieee23^rdinternationalsymposiumonpersonalindoorandmobileradiocommunications，september9-12，2012，pages1885-1889（下文称为“zhou”））。使用此方案，传送节点12实际上以非接收器特定和非自适应方式扫描在波束方向的预确定有限集合中的所有可能波束方向或传送波束图案16。接收节点14观察在每个时隙的导频信号质量，并且往回向传送节点12报告在循环内的产生最佳接收导频信号质量的无线电资源（时间或频率）隙的索引。最佳资源隙索引实际上指示哪个波束方向或哪个传送波束图案16最适合传送节点12使用以便到达接收节点14。对于总共个不同的可能传送波束图案16，此方案要求总共个资源隙（例如，以时分或频分方式）来经历个不同传送波束图案16。此方案在本文中称为有序波束略扫（sbs）。图2中示出了sbs方案。在图2中，每个传送波束图案16具有对应的二进制码。

sbs的主要问题是对于接收节点14用来确定资源隙的索引或等效地传送波束图案16的索引所需要的平均和最差的时间量分别是n/2和n-1，而与接收节点14相对于传送节点12定位的靠近程度无关。即使接收节点14非常靠近传送节点12定位，并且因此实现非常高的信噪比（snr）的情况下，在接收节点14能够识别需要的信息以识别适当传送波束图案16前，接收节点14可仍然必须等待几乎是n-1个时隙的接近完全的循环。对于具有低snr的接收节点14，例如，远离传送节点12定位的那些接收节点，由于这些低snr接收节点14无论如何均需要等待许多时隙，以便累积足够量的接收能量用来在噪声存在的情况下正确地检测到最佳传送波束图案16，因此，这不是问题。然而，对于具有高snr的接收节点14，例如定位相对靠近传送节点12的那些接收节点，对波束扫描过程的更加复杂设计可大幅降低用于这些接收节点14来识别最佳波束方向的一般而言的无线电资源的量或资源隙的数量。

查看sbs的一种方式是，如图2中所示，实际上通过相互正交的代码的集合，将通过其中传送波束图案16被用于发送导频信号的时隙而被传递到接收节点14的传送波束图案16或波束方向的索引（或简单地波束索引）进行编码。然而，正交代码的此类集合的使用对用来确保波束索引的独特的可识别性而言不是必需的，并且事实上是非常低效率的，因为如图2中所示，总共n个比特被用于只表示n个相异的可能性，而n个比特能够用于表示2ⁿ个相异的可能性。

为克服这些问题，传送节点12利用多阶段波束扫描规程，而非使用sbs方案。如下面详细讨论的，多阶段波束扫描规程对于多个波束扫描阶段使用多个扫描波束图案，传送已知（例如，导频）信号。通过使用多个波束扫描阶段和用于每个波束扫描阶段的扫描波束图案的不同集合，能够实现对用于到每个特定接收节点（例如，接收节点14）的传送的优选波束图案的更加高效的识别。关于常规sbs方案，相同的波束扫描过程被用于支持用于任何数量的接收节点14的波束查找，并且在所有波束扫描阶段中使用的波束图案它们不依赖于来自接收节点14的任何反馈，从这个意义上来说，它们是非自适应的。

在每个波束扫描阶段，接收节点14观察用于传送对用于该波束扫描阶段的扫描波束图案的已知（例如，导频）信号的无线电资源隙，以确定在那些无线电资源隙中的每个无线电资源隙的已知信号的质量。与对其的已知信号具有最佳信号质量的无线电资源隙相对应的扫描波束图案被识别或选择为用于该阶段的优选扫描波束图案。很明显，接收节点14在一些实施例中可不具有使用的扫描波束图案的知识，在此情况下，接收节点14识别具有用于已知信号的最佳信号质量的无线电资源隙。对于每个波束扫描阶段，对具有用于已知信号的最佳信号质量的无线电资源隙的指示（例如，索引）作为对用于该波束扫描阶段的优选扫描波束图案的指示被返回到传送节点12。对用于波束扫描阶段的优选扫描波束图案的指示可为每个阶段（例如，在每个波束扫描阶段）单独被返回，或者例如在所有波束扫描阶段完成后作为单个报告被返回。用于波束扫描阶段的扫描波束图案的集合以某种方式被设计，使得传送节点12能够基于由接收节点14报告的优选扫描波束图案，独特地识别用来与接收节点14进行通信的最佳波束图案。此外，在一些实施例中，如以上所讨论的，可将优选扫描波束图案报告为无线电资源隙索引。被选择用于到接收节点14的传送的最佳波束图案也可在本文中称作为传送波束图案以便区分此波束图案与用于不同波束扫描阶段的扫描波束图案。实际上，本文中公开的多阶段波束扫描方案使用可不正交但比正交集合指数式更加高效的代码的集合来表示波束索引，使得在snr足够高时，需要少得多的数量的信道使用（例如，无线电资源隙），以便用于接收节点14独特地识别指向接收节点14的期望波束的索引。

在详细讨论多阶段波束扫描过程前，有关一般波束查找问题、传送波束查找问题和sbs方案的讨论是有益的。

波束查找的一般问题

设和分别标识在传送器的传送天线的数量和在接收器的接收天线的数量。设为乘矩阵，其在第行和第列中的元素是从传送器的第个传送天线到接收器的第个接收天线的复值信道响应。对于任何给定传送波束成形（bf）权重向量和接收bf权重向量，可将在接收器接收的信号简单地建模为

其中，标识对信道使用的索引，标识对传送器和接收器均已知的导频信号，以及标识潜在的噪声加干扰。很明显，bf权重向量的使用形成指定在每个方向发射多少传送功率的对应波束成形图案。因此，bf权重向量或简单地bf向量也在本文中被称作为波束成形图案。目标是要在不知道信道矩阵的情况下，识别使得由确定性函数所测量的在传送器与接收器之间的链路质量最大化的在传送器的最佳传送bf向量和在接收器的最佳接收bf向量。换言之，我们对通过一系列的对已知信号的传送的探测（称作为波束扫描，如下面所描述的）来查找

感兴趣，其中，和分别标识最佳传送和接收bf向量，并且和分别标识在考虑中的准许的传送和接收bf向量的集合。

链路质量函数的示例是

其中，是某一单调非递减实函数。在此情况下，如果为传送器和/或接收器所知，则最佳传送和接收bf向量和只是的左和右奇异向量。然而，一般既不为传送器所知，也不为接收器所知，因此，必须在不知道的情况下找到最佳bf向量和。

传送波束查找问题

本文中提出的传送波束查找问题是在假设使用某个（例如，最佳）接收bf向量的情况下，查找最佳传送bf向量。（在无关重要的情况下，向量可只包含一个非零元素，导致只使用单个天线元件的全向接收。）在此情况下，在等式（2）中我们的目标降低到

其中，可由下式给出：

其假设使用了最佳对应接收bf向量。

为使传送器在无的先验知识的情况下查找，通常在个不同无线电资源隙（例如，时间、频率和/或代码）上使用bf向量的对应集合，将测试波束的序列传送到接收器。在接收和测量在这些资源隙上接收到的信号时，接收器随后向传送器反馈某些测量报告。基于测量报告，传送器确定要用于随后通信的最佳传送bf向量。在接收器可知道或可不知道这些测试波束和关联的测试bf向量。在第资源隙上所接收的信号能够被建模为

对于，并且，其中标识在ns个资源隙的每个资源隙内碎片（或信道使用）的数量，标识在第隙中传送的导频信号，以及标识在第隙中的噪声加干扰。基于接收的信号，接收器构建某个波束测量报告（bmr）以发送回传送器，使得传送器能够确定最佳传送bf向量。关键的问题是能够是多小以便确保传送器能够确定什么样的最佳bf向量来自接收器的反馈。

如果对允许用于bmr的反馈量无限制，则接收器能够在原则上反馈接收到的信号（或此类信号的任意准确的近似值）到传送器。在此情况下，对于传送器计算最佳传送bf向量只需要个测试波束。例如，能够将测试bf向量选择为跨维复向量空间的基矢的任何集合，并且能够以矩阵形式将接收到的信号表述为

其中，是块对角矩阵，其中是第对角块。传送器能够简单地通过估计信道响应，从中等式（3）的解，最佳传送bf向量能够被计算出，且与准许的集合是多大无关。因此，由于，故对于存在平凡上界（trivialupperbound）。然而，如果传送天线的数量大，则设置将导致不可接受的开销量。此外，支持此类大bmr所需要的链路能力经常是过高的，特别是在传送器必须支持多个接收器时。实际上，从接收器到传送器被分配用于bmr的反馈量能够是相当受限的。

为最小化用于传送器确定最佳传送bf向量以便与接收器进行通信所要求的反馈量，我们考虑在准许的bf向量的集合是有限时的情况，使得传送器只需要确定中最佳bf向量的索引。

注意，除具有有限大小外，可进一步限定集合以满足由于硬件限制带来的某些约束。例如，如果传送器采用模拟bf前端，则每个天线权重能够对通过每个天线传送的信号只应用相移。换言之，向量的每个元素必须具有恒定模数（例如，在复平面的单位圆上）。在此情况下，集合可按照给出，其中，，

，

对于标识无线电信号的波长，标识第天线的三维坐标向量，并且和分别标识相对于与第个bf向量关联的天线阵列的方位角和仰角，以及

是指向方位角和仰角的单位法向方向向量。换言之，将bf向量的集合选择成与用于波束成形的方位角和仰角对的预确定集合相匹配。

有序波束略扫

比如，通过常规sbs（例如见zhou），传送器使用在第资源隙的第个bf向量，传送导频信号。接收器只需要向传送器反馈对应于在中最优选波束的最佳资源隙的索引，比如。最优选波束可以是例如在最高信号强度、最高snr或最小信道估计误差方面产生最佳信号质量的波束。备选的是，最优选波束可以是在第一资源隙中被使用的产生超过预定义阈值的接收的信号质量的波束。在任一情况下，基于此索引，传送器知道到达接收器的最佳bf向量，因为在中波束索引与隙索引之间存在一对一的对应关系。对于sbs所需要的反馈量因此是个比特。

为提供在sbs与下面描述的多阶段波束扫描方案之间的更好比较，设标识在其中接收器将在隙中使用的传送波束选择为优选的传送器的覆盖区域的部分或分割小区。集合因此形成覆盖区域的分割（除了对于带有零体积的位置的集合）。每个在本文中指覆盖区域的分割小区，并且集合在本文中指覆盖区域的分割小区的集合。例如，如果在与其它波束的比较中选择了优选波束，则可被定义为

其中，标识在传送器与位于点的接收器之间的信道响应，或者如果将优选波束选择成第一足够好的波束，则

并且

其中，标识预定义阈值。通过常规sbs，在任何给定隙，仅位于分割小区的接收器能够从传送器收集显著的信号能量。

然而，常规sbs的主要问题是其低的信令效率。在任何给定时间，整个覆盖的仅一小部分能够接收来自传送器的有意义的信号。因此，在每个资源隙上平均输送关于波束方向的仅少量的信息，个比特，并且对于传送器确定用来传送到接收器的适当波束方向所需要的资源隙的数量与成比例（即，）。

多阶段（树）波束扫描

根据本文中公开的实施例，传送节点12利用在基本相同的反馈要求的情况下，以比sbs实质上更小数量的资源隙来允许传送节点12查找适当波束图案或波束方向的多阶段波束扫描方案。具体而言，使用多阶段波束扫描方案从个可能波束图案或波束方向识别出一个可能波束图案或波束方向所需要的资源隙的数量与成比例（即，）。

设是到个整数的因式分解，每个整数大于一。多阶段波束扫描过程使用个阶段来选择用于从传送节点12到例如接收节点14的传送的个传送波束图案或传送波束方向中的最佳传送波束图案或传送波束方向。在第阶段，在来自按阶段的扫描波束图案集合的个扫描波束图案的集合上执行波束扫描（例如，sbs），其中。对于多阶段波束扫描方案所要求的资源隙的总数因此是。由于个数字之和能够实质上小于它们的乘积，因此，能够显著小于。在被最小化为2时，差达到最大，并且因此阶段的数量达到最大。例如，在对于所有，时，则，并且。

在一些实施例中，对于多阶段波束扫描过程的第阶段，接收节点14将该阶段中带有中最优选扫描波束图案的资源隙的索引发送到传送节点12。注意，该阶段中带有在中最优选波束图案的资源隙的索引只是示例。中最优选扫描波束图案的任何适合指示可被反馈到传送节点12。反馈无需在每个阶段后立即进行，而是能够在观察所有个波束扫描阶段后进行。最优选扫描波束图案可由在该阶段期间产生最佳链路质量的扫描波束图案确定，或者由产生超过预确定阈值的链路质量的第一扫描波束图案确定。需要的反馈的总量因此为个比特，这基本上与常规sbs的所需反馈的总量相同，其中，标识上取整函数（即，不小于的最小整数）。不同于其中根据来自接收器的反馈，从一个阶段到另一阶段自适应更改使用的波束图案的一些现有波束扫描方法（例如，见hur），多阶段波束扫描规程是非自适应的，并且因此避免了在传送器与每个其接收器之间的用于建立对于自适应方案所要求的可靠通信而需要的来回握手。

为第阶段选择的不同扫描波束图案以及因而的最优选隙索引的不同可能值实际上以某种方式将传送节点12的服务覆盖区域分割成分割小区的集合，使得的任何对不接合，所有的合集等于传送节点12的覆盖区域，且是在中接收节点14落入的最可能分割小区。分割小区的集合在本文中指对于第阶段的扫描分割小区的集合，并且要区别于由传送波束图案诱导的分割小区的集合。由传送波束图案诱导的分割小区的集合在本文中指传送分割小区的集合。例如，如果在与其它扫描波束图案的比较中选择了优选扫描波束图案，则可被定义为

其中，对于所有，，或者如果将优选扫描波束图案选择成第一足够好的扫描波束图案，则

且

其中，标识预定义阈值。

不同扫描分割小区的集经构建，使得个扫描分割小区（每个从扫描分割小区的集合之一被选择）的每个组合的交集对应于在由本文中也被称作为传送波束图案的集合的传送bf向量的集合所诱导的传送分割小区的集合中的传送分割小区。更精确地说，对于每个优选波束图案或无线电资源隙索引，存在索引的独特向量，使得

其中，标识除可忽略体积（即，测量零）的子集合外两个集合的等同性，和。换言之，来自所有个阶段的索引共同指定在接收节点14位于其中的传送分割小区的集合中的传送分割小区以及因而的要用于到达该接收节点14的最优选传送波束图案。每个索引提供一些信息，但没有一个索引提供有关优选传送波束图案的完全信息。事实上，每个索引提供有关索引的个比特，因此在第阶段的每个无线电资源隙平均输送实质上能够大于的关于优选波束方向的个比特的信息，因为对于的情况是单调递减函数。

按阶段波束图案集合的构建

给定准许的传送波束图案的集合，可通过中一个或更多传送波束图案的特定（线性）组合，构建对于第阶段的每个扫描波束图案。相同波束扫描阶段内或来自不同波束扫描阶段的不同扫描波束图案能够由中传送波束图案的不同组合形成。得到的扫描波束图案以某种方式被设计，使得扫描分割小区的诱导集合满足等式（4），并且能够在传送节点12的硬件约束下实现。

图3a到3g示出用于一个示例的扫描波束图案，其中，传送波束图案的集合包括图3a中示出的8个波束图案。传送波束图案诱导传送分割小区的集合，在此示例中包括传送分割小区s1到s8。在此示例中，有三个波束扫描阶段（即，m=3），并且在每个波束扫描阶段中扫描波束图案的数量是2（即，n1=n2=n3=2）。图3b和3c示出用于第一波束扫描阶段的在扫描波束图案的集合中的扫描波束图案。如图3b中所示，用于第一波束扫描阶段的第一扫描波束图案是传送波束图案1、2、3和4的组合或合集。用于第一波束扫描阶段的第一波束扫描图案对应于用于第一波束扫描阶段的扫描分割小区的集合中的第一扫描分割小区。如图3c中所示，用于第一波束扫描阶段的第二扫描波束图案是传送波束图案5、6、7和8的组合或合集。用于第一波束扫描阶段的第二波束扫描图案对应于用于第一波束扫描阶段的扫描分割小区的集合中的第二扫描分割小区。在一个实施例中，如果用于第一波束扫描阶段的优选扫描波束图案是用于第一波束扫描阶段的第一波束扫描图案，则索引被设置成0，并且如果用于第一波束扫描阶段的优选扫描波束图案是用于第一波束扫描阶段的第二波束扫描图案，则索引被设置成1。

图3d和3e示出用于第二波束扫描阶段的扫描波束图案的集合中的扫描波束图案。如图3d中所示，用于第二波束扫描阶段的第一扫描波束图案是传送波束图案1、2、5和6的组合或合集。用于第二波束扫描阶段的第一波束扫描图案对应于用于第二波束扫描阶段的扫描分割小区的集合中的第一扫描分割小区。如图3e中所示，用于第二波束扫描阶段的第二扫描波束图案是传送波束图案3、4、7和8的组合或合集。用于第二波束扫描阶段的第二波束扫描图案对应于用于第二波束扫描阶段的扫描分割小区的集合中的第二扫描分割小区。在一个实施例中，如果用于第二波束扫描阶段的优选扫描波束图案是用于第二波束扫描阶段的第一波束扫描图案，则索引被设置成0，并且如果用于第二波束扫描阶段的优选扫描波束图案是用于第二波束扫描阶段的第二波束扫描图案，则索引被设置成1。

图3f和3g示出用于第三波束扫描阶段的扫描波束图案的集合中的扫描波束图案。如图3f中所示，用于第三波束扫描阶段的第一扫描波束图案是传送波束图案1、3、5和7的组合或合集。用于第三波束扫描阶段的第一波束扫描图案对应于用于第三波束扫描阶段的扫描分割小区的集合中的第一扫描分割小区。如图3g中所示，用于第三阶段的第二扫描波束图案是传送波束图案2、4、6和8的组合或合集。用于第三阶段的第二波束扫描图对应于用于第三波束扫描阶段的扫描分割小区的集合中的第二扫描分割小区。在一个实施例中，如果用于第三波束扫描阶段的优选扫描波束图案是用于第三波束扫描阶段的第一波束扫描图案，则索引被设置成0，并且如果用于第三波束扫描阶段的优选扫描波束图案是用于第三波束扫描阶段的第二波束扫描图案，则索引被设置成1。

使用图3a到3g的示例，能够基于由用于所述三个波束扫描阶段的接收节点基于下面的表1所报告的索引，来确定用于到接收节点（例如，接收节点14）的传送的优选或最佳传送波束图案。

表1

图3a到3g的示例只是一个示例。图4a到4c示出对于多个波束扫描阶段的扫描波束图案的另一示例。此示例示出对于带有均匀间隔天线元件的二维天线阵列的多阶段波束扫描方案的每个阶段的扫描波束图案的集合。设，其中，和分别标识沿两个维度的用于在方位角中和在仰角中进行操纵的天线元件的数量。在此示例中，在任何给定波束扫描阶段在任何无线电资源隙中将只激活在所述两个维度的每个维度中天线的子集合，但在不同波束扫描阶段激活不同子集合。具体而言，激活个天线的子阵列，其中，假设被可除尽，并且假设被可除尽。在不同波束扫描阶段，这些个被激活的天线被不同地间隔开。在第一波束扫描阶段，这些天线可彼此相邻，并且因此形成宽波束图案。

图4a示出在8x8天线阵列中被激活的天线的示例和得到的扫描波束图案。在相同阶段中的不同扫描波束图案只是指向不同方向的相同扫描波束图案。在第二波束扫描阶段，被激活的天线可以相隔两个天线间距，正如图4b中所示的对于8x8阵列，其中形成了带有更窄波束宽度的目的光栅波瓣。此外，在此示例中，在相同阶段中的不同扫描波束图案是指向不同方向的相同扫描波束图案。类似地，在第三波束扫描阶段，被激活的天线可以相隔四个天线间距，正如图4c中所示的其中形成了带有甚至更窄波束宽度的目的光栅波瓣。

在此示例中，在波束扫描的每个阶段中可存在4x4=16个扫描波束图案，以便提供用于波束查找的足够的空间分辨率。因此，对于波束扫描的三个阶段，只需要总共48个资源隙用于识别总共=16x16=256个可能波束方向。相比之下，常规sbs方案将要求256个资源隙以便识别相同数量的波束。

注意，由于在任何给定资源隙中，只激活所有天线元件的一小部分，因此，如果在频率域中划分每个阶段中的不同资源隙，可使用天线的不同集合来形成指向对应的期望方向的波束图案。在其中每个天线具有其自己的功率放大器的典型情况中，这能够允许更多天线贡献功率到总体传送。

图5是示出根据本公开的一个实施例，用来执行如以上所描述的多阶段波束扫描过程的传送节点12的操作的流程图。用于一个阶段的扫描波束图案不依赖于对于之前阶段的来自接收节点14的反馈，从这个意义上来说，多阶段波束扫描过程是非自适应的。在一些实施例中，多阶段波束扫描过程还是非接收器特定的，因为相同传送能够用于识别对于所有接收节点的最佳传送波束图案，并且不限于任何特定接收节点。

如所示出的，传送节点12在非重叠无线电资源隙上使用对于m个波束扫描阶段中的每个波束扫描阶段的扫描波束图案，传送已知（例如，导频）信号（步骤100）。在本文中使用时，无线电资源隙可以是基于时间的无线电资源隙、基于频率的无线电资源隙、基于代码的无线电资源隙或其任何组合。如以上所讨论的，对于m个波束扫描阶段的波束扫描图案被定义，使得由来自m个波束扫描阶段中的每个波束扫描阶段的一个扫描波束图案所组成的扫描波束图案的每个独特组合对应于传送节点12的n个传送波束图案中的不同一个。更具体地说，对于每个波束扫描阶段，用于该波束扫描阶段的扫描波束图案将传送节点12的服务覆盖区域18分割成用于该波束扫描阶段的扫描分割小区的集合。在用于该波束扫描阶段的扫描分割小区的集合中的每对扫描分割小区不相交，并且用于该波束扫描阶段的扫描分割小区的合集覆盖传送节点12的整个服务覆盖区域18。用于波束扫描阶段的波束扫描图案使得对于由来自每个波束扫描阶段的一个扫描分割小区所组成的扫描分割小区的每个独特组合，扫描分割小区的该独特组合的交集对应于服务覆盖区域18的传送分割小区20之一以及因而对应于传送节点12的传送波束图案16之一。注意，传送波束图案的数量n、波束扫描阶段的数量m和用于波束扫描阶段的扫描波束图案的不同集合可例如由传送节点12预定义、以编程方式确定，或其某一组合。

对于m个波束扫描阶段的每个波束扫描阶段，传送节点12接收来自接收节点14，对用于该波束扫描阶段的优选扫描波束图案的指示（步骤102）。如以上所讨论的，在一些实施例中，用于第m波束扫描阶段的优选扫描波束的指示是与用于第m波束扫描阶段的优选扫描波束图案相对应的无线电资源隙的索引。在每个波束扫描阶段后，可将优选扫描波束图案的指示单独反馈到传送节点12。备选的是，在最后一个（即，第m个）波束扫描阶段后，可将用于m个波束扫描阶段的优选扫描波束图案的指示一起反馈或报告到传送节点12。

传送节点12将与用于m个波束扫描阶段的优选扫描波束图案的组合相对应的传送节点12的传送波束图案选择为用于从传送节点12到接收节点14的传送的传送波束图案（步骤104）。更具体地说，在一些实施例中，将优选扫描波束图案的指示表示为索引的集合，并且将索引的该集合经由例如预定义查找表，映射到对应的传送波束图案。

图5示出传送节点12的操作，而图6示出根据本公开的一个实施例，传送节点12和接收节点14两者的操作。如所示出的，传送节点12在非重叠无线电资源隙上使用用于m个波束扫描阶段中的每个波束扫描阶段的扫描波束图案，传送已知（例如，导频）信号（步骤200），正如以上相对于图5的步骤100所讨论的那样。对于每个波束扫描阶段，接收节点14确定优选扫描波束图案（步骤202）。更具体地说，如下所讨论的，接收节点14对于用于每个波束扫描阶段的至少一些无线电资源隙，观察用于由传送节点12进行的已知信号的传送的无线电资源隙，以由此确定用于链路质量度量的对应值（诸如但不限于snr）。对于每个波束扫描阶段，优选扫描波束图案是对应于具有例如在用于该波束扫描阶段的所有无线电资源隙中最佳链路质量或者具有用于该波束扫描阶段，比预定义阈值更佳的用于链路质量度量的值的无线电资源隙的扫描波束图案。

接收节点14向传送节点12传送用于每个波束扫描阶段的优选扫描波束图案的指示（步骤204）。如以上所讨论的，用于第m波束扫描阶段的优选扫描波束图案的指示可表示为与用于第m波束扫描阶段的优选扫描波束图案相对应的无线电资源隙的索引。在每个波束扫描阶段后，可将优选扫描波束图案的指示单独反馈到传送节点12。备选的是，在第m波束扫描阶段后，可将用于m个波束扫描阶段的优选扫描波束图案的指示一起反馈或报告到传送节点12。

如以上相对于图5的步骤104所讨论的那样，传送节点12将与用于m个波束扫描阶段的优选扫描波束图案的组合相对应的传送节点12的传送波束图案选择为用于从传送节点12到接收节点14的传送的传送波束图案（步骤206）。更具体地说，在一些实施例中，将优选扫描波束图案的指示表示为索引的集合，并且将索引的该集合经由例如预定义查找表，映射到对应的传送波束图案。

图7根据本公开的一个实施例，更详细地示出了图6的步骤202。如所示出的，接收节点14观察传送节点12在使用用于波束扫描阶段之一的扫描波束图案的情况下用来传送已知信号所使用的非重叠无线电资源隙，以由此确定对于用于该波束扫描阶段的扫描波束图案而言，用于已知信号的信号质量度量值（步骤300）。更具体地说，对于用于该波束扫描阶段的每个扫描波束图案，接收节点14对于用于该波束扫描阶段的该扫描波束图案，观察传送节点12用来传送已知信号所使用的无线电资源隙，以由此确定对应信号质量度量值。信号质量度量例如可以是snr，并且信号质量度量值是snr值。然而，可使用不同于snr的信号质量度量。以同样方式，接收节点14获得用于该波束扫描阶段的每个扫描波束图案，用于已知信号的信号质量度量值。

接收节点14随后基于信号质量度量值，选择用于波束扫描阶段的优选扫描波束图案（步骤302）。在一个实施例中，接收节点14将对应于最佳信号质量度量值的扫描波束图案选择为用于该波束扫描阶段的优选扫描波束图案。很明显，如以上所讨论的，接收节点14不需要具有使用的扫描波束图案的知识。比如，如以上所讨论的，接收节点14选择对应于最佳信号质量度量值的无线电资源隙的索引。随后，可向传送节点12报告此索引，作为用于该波束扫描阶段的优选波束扫描图案的指示。此过程对其余的波束扫描阶段重复进行（步骤304）。注意，虽然本文中相对于图7（和其它流程图）引用“步骤”，但可以任何适合的顺序或甚至同时来执行所述“步骤”。例如，如果非重叠无线电资源隙是频率隙或代码隙，则对于所有波束扫描阶段可并行执行步骤300和302。

图8根据本公开的一个实施例，更详细地示出图6的步骤202。如所示出的，接收节点14有序地观察传送节点12在使用用于波束扫描阶段之一的扫描波束图案的情况下用来传送已知信号而使用的非重叠无线电资源隙，直至对于用于该波束扫描阶段的扫描波束图案之一而言，用于已知信号的信号质量度量满足预定义阈值（步骤400）。更具体地说，接收节点14观察对于用于该波束扫描阶段的第一扫描波束图案的无线电资源隙，以确定用于已知信号的信号质量度量值（例如，snr值）。接收节点14比较信号质量度量值和预定义阈值。如果信号质量度量值优于预定义阈值，则观察结束。然而，如果信号质量度量值不优于预定义阈值，则接收节点14对用于该波束扫描阶段的下一扫描波束图案的无线电资源隙重复该过程。

一旦观察完成，接收节点14将通过步骤400的观察而识别的扫描波束图案选择为用于该波束扫描阶段的优选扫描波束图案（步骤402）。如以上所讨论的，接收节点14不需要具有使用的扫描波束图案的知识。比如，如以上所讨论的，接收节点14选择对应于优于预定义阈值的第一信号质量度量值的无线电资源隙的索引。随后，可向传送节点12报告此索引，作为用于该波束扫描阶段的优选波束扫描图案的指示。步骤400和402的过程对其余的波束扫描阶段重复进行（步骤404）。

如以上所讨论的，对于用于波束扫描阶段的扫描波束图案，用于已知信号的传送的无线电资源隙是非重叠无线电资源隙。图9示出其中非重叠无线电资源隙是非重叠时隙的一个示例。然而，这只是示例。非重叠无线电资源隙可以是非重叠时隙、非重叠频率隙、非重叠代码（本文中称作为代码隙）或其任何组合。此外，可使用非重叠无线电资源隙类型的某一混合。例如，不同时隙可用于不同阶段，但不同频率隙可用于相同阶段内的不同扫描波束图案。

如图9中所示，在此示例中，传送节点12在非重叠无线电资源隙上使用用于第一波束扫描阶段的扫描波束图案，传送已知（例如，导频）信号（步骤500）。在一个实施例中，非重叠无线电资源隙是非重叠时隙，并且传送节点12以有序的顺序在非重叠时隙上使用用于第一波束扫描阶段的扫描波束图案，传送已知信号。这在本文中称作为按阶段sbs。

接收节点14确定用于第一波束扫描阶段的优选扫描波束图案（步骤502）。更具体地说，如以上所讨论的，接收节点14对于用于波束扫描阶段的至少一些扫描波束图案，观察用于由传送节点12所进行的已知信号的传送的无线电资源隙，以由此确定用于链路质量度量（诸如但不限于snr）的对应值。在一个实施例中，用于第一波束扫描阶段的优选扫描波束图案是对应于具有用于第一波束扫描阶段的所有无线电资源隙中最佳链路质量的无线电资源隙的扫描波束图案。在另一实施例中，用于第一波束扫描阶段的优选扫描波束图案是对应于具有优于预定义阈值的信号或链路质量的用于第一阶段的第一无线电资源隙的扫描波束图案。

以同样的方式，传送节点12在非重叠无线电资源隙上使用用于第二波束扫描阶段的扫描波束图案，传送已知（例如，导频）信号（步骤504）。接收节点14确定用于第二波束扫描阶段的优选扫描波束图案（步骤506）。此过程一直持续，直至传送节点12在非重叠无线电资源隙上使用用于第m波束扫描阶段的扫描波束图案，传送已知（例如，导频）信号（步骤508），并且接收节点14确定用于第m波束扫描阶段的优选扫描波束图案（步骤510）。

如以上所讨论的，用于m个波束扫描阶段的扫描波束图案被定义，使得由来自m个波束扫描阶段中的每个波束扫描阶段的一个扫描波束图案所组成的扫描波束图案的每个独特组合对应于传送节点12的不同传送波束图案。更具体地说，对于每个波束扫描阶段，用于该波束扫描阶段的扫描波束图案将传送节点12的服务覆盖区域18分割成用于该波束扫描阶段的扫描分割小区的集合。用于该波束扫描阶段的扫描分割小区的集合中的每对扫描分割小区不相交，并且用于该波束扫描阶段的分割小区的合集覆盖传送节点12的整个服务覆盖区域18。用于波束扫描阶段的扫描波束图案使得对于由来自每个波束扫描阶段的一个扫描分割小区所组成的扫描分割小区的每个独特组合，扫描分割小区的该独特组合的交集对应于服务覆盖区域18的传送分割小区20之一以及因而对应于传送节点12的传送波束图案16之一。

在此实施例中，在接收节点14已选择用于所有m个波束扫描阶段的优选扫描波束图案后，接收节点14向传送节点12传送包括用于每个波束扫描阶段的优选扫描波束图案的指示的报告（步骤512）。如以上所讨论的，用于第m波束扫描阶段的优选扫描波束的指示可表示为对应于用于第m波束扫描阶段的优选扫描波束图案的无线电资源隙的索引。备选的是，在第m波束扫描阶段后，可将用于波束扫描m个阶段的优选扫描波束图案的指示一起反馈或报告到传送节点12。

如以上相对于图5的步骤104所讨论的，传送节点12将与用于m个波束扫描阶段的优选波束扫描图案的组合相对应的传送节点12的传送波束图案选择为用于从传送节点12到接收节点14的传送的传送波束图案（步骤514）。更具体地说，在一些实施例中，将优选扫描波束图案的指示表示为索引的集合，并且将索引的该集合经由例如预定义查找表，映射到对应的传送波束图案。

在迄今描述的实施例中，接收节点14提供反馈到传送节点12，并且传送节点12随后基于来自接收节点14的反馈，选择最佳传送波束图案16。然而，在一些实施例中，接收节点14可具有传送波束图案16的知识，并且基于用于m个波束扫描阶段的优选扫描波束图案，选择最佳或优选传送波束图案16。在此方面，图10示出根据本公开的另一实施例的传送节点12和接收节点14两者的操作。如所示出的，传送节点12在非重叠无线电资源隙上使用用于m个波束扫描阶段中的每个波束扫描阶段的扫描波束图案，传送已知（例如，导频）信号（步骤600），正如以上相对于图5的步骤100所讨论的那样。对于每个波束扫描阶段，如以上所讨论的，接收节点14确定优选扫描波束图案（步骤602）。然而，在此实施例中，接收节点根据用于波束扫描阶段的优选扫描波束图案，选择用于从传送节点12到接收节点14的传送的传送波束图案16（步骤604）。更具体地说，在一些实施例中，优选扫描波束图案的指示被表示为索引的集合，并且索引的该集合经由例如在接收节点14存储的预定义查找表，被映射到对应的传送波束图案。此查找表可在接收节点14被预配置或者由例如传送节点12或无线网络配置。接收节点14向传送节点12传送用于每个波束扫描阶段的被选择的扫描波束图案的指示（步骤606）。

本文中描述的多阶段波束扫描方案在基本上相同的反馈要求的情况下，提供了用于非装置特定的波束查找，比常规sbs方案指数上更加高效的方法。具体而言，对于总共个可能的波束方向，其中，能够被因式分解为，多阶段波束扫描方案只要求个资源隙用于传送导频信号，相比之下sbs要求个资源隙。

图11比较常规sbs和本文中公开的多阶段波束扫描方案的一个实施例的性能。曲线图上的每个点对应于基于在室内楼层平面图中射线追踪模型而生成的信道响应的随机实现。每个点的x坐标表示假设在传送器有信道响应的极佳知识的情况下，使用从传送器到接收器的本征波束成形可实现的理想snr级别，而y坐标表示使用由对应波束扫描方法所发现的波束可实现的实际snr级别。示出的曲线对应于具有2分贝（db）框宽（bin-width）的点的直方图。如图11中所示，多阶段波束扫描方案尽管使用少得多的无线电资源，但表现不亚于常规sbs。

图12示出基于数据吞吐量而不是snr的类似比较。在此绘图中，y坐标表示由使用对应的波束扫描方案发现的波束可实现的实际吞吐量与假设在传送器有信道知识的情况下由本征波束成形可实现的理想吞吐量之间的比。如图12中所示，多阶段波束扫描方案尽管使用少得多的无线电资源，但表现不亚于常规sbs。

上面的讨论已集中于可在任何类型的无线通信系统中实现的传送节点12和接收节点14之上。图13示出其中传送节点12和接收节点14在蜂窝通信网络22中实现的一个特定实施例。在此特定实施例中，传送节点12是蜂窝通信网络22的无线电接入网络（ran）中的基站24，并且接收节点14是无线装置26。注意，基站24只是传送节点12的示例。传送节点12可在另一类型的无线电接入节点（例如，远程无线电头端（rrh））中实现，或者在无线装置中实现。同样地，无线装置26只是接收节点14的示例。接收节点14可在例如无线接入节点中实现，其中传送节点12则在无线装置中实现。在图13的示例中，基站24利用以上描述的多阶段波束扫描方案来识别用于到无线装置26的传送的最佳或优选波束图案。然而，以相同方式，无线装置26可按照传送节点12进行操作，并执行多阶段波束扫描规程，以识别用于到基站24的传送的最佳或优选波束图案。

图14是根据本公开的一个实施例的传送节点12的框图。如以上所讨论的，在一个实施例中，传送节点12是蜂窝通信网络22中的基站24或类似的无线电接入节点。如所示出的，传送节点12包括一个或更多处理器28（例如，中央处理单元（cpu））、存储器30、一个或更多信号处理器32、包括了耦合到多个天线40的传送器36和接收器38的无线收发器34。信号处理器32包括编码器41、调制器42和预编码器44。编码器41执行对信号处理器32的输入信号的编码（例如，将信息比特编码成用于例如防错的编码比特）。调制器42调制编码的信号（例如，执行正交频分复用（ofdm）或类似调制）以提供调制的信号。预编码器44进行操作以通过对来自调制器42的调制信号应用波束成形向量，来执行波束成形。波束成形向量也可称作为预编码矩阵。传送器36随后处理来自信号处理器32的输出信号（例如，升频，放大和过滤调制的信号），以由此输出适当的传送信号到天线40。关于接收路径，信号处理器32包括解调器46，并且在一些实施例中包括解码器48。

在操作中，在一些实施例中处理器28通过控制信号处理器32如以上所描述地使用用于m个波束扫描阶段的扫描波束图案来传送导频信号的方式，执行以上所描述的多阶段波束扫描规程。这可通过配置预编码器44，并且提供期望的导频信号的基带表示到信号处理器32的输入来完成。此外，在一些实施例中，信号处理器32经由接收器38和信号处理器32，从接收节点14接收用于每个波束扫描阶段的优选扫描波束图案的指示。信号处理器32随后能够如上所述，基于来自接收节点14的反馈，选择用于到接收节点14的传送的最佳或优选传送波束图案。

在一些实施例中，传送节点12的功能性在软件中实现并且被存储在存储器30中以便由处理器28执行。通过执行此软件，传送节点12根据以上所描述的任何实施例进行操作。

在一些实施例中，提供了一种包括指令的计算机程序，所述指令在被至少一个处理器（例如，处理器28）执行时，促使所述至少一个处理器实行根据本文中描述的任何一个实施例的传送节点12的功能性。在一个实施例中，提供了一种包含上面提及的计算机程序产品的载体。该载体是电子信号、光信号、无线电信号或计算机可读存储介质（例如，非暂态计算机可读介质，诸如存储器30）之一。

图15是根据本公开的一个实施例的接收节点14的框图。如以上所讨论的，在一个实施例中，接收节点14是蜂窝通信网络22中的无线装置26。如所示出的，接收节点14包括一个或更多处理器50（例如，cpu）、存储器52、一个或更多信号处理器54、包括耦合到一个或更多天线62的接收器58和传送器60的无线收发器56。对于接收路径，接收器58处理接收到的信号（例如，放大、降频、滤波以及模拟-数字转换）以提供所接收的信号的数字表示。信号处理器54包括解调器64，并且在一些实施例中包括解码器66。解调器64进行操作，以解调接收到的信号的数字表示（例如，执行ofdm解调）。解码器66例如可进行操作，以在其中多个秩或传送流由传送节点12进行传送的情况下将解调的信号解码。传送路径包括编码器67、调制器68、预编码器70（可选）及传送器60。

在操作中，在一些实施例中，处理器50观察在用于波束扫描阶段的扫描波束图案的无线电资源隙期间的接收信号的基带表示，以由此确定或选择用于每个阶段的优选扫描波束图案。在一些实施例中，处理器50经由信号处理器54和传送器60，向传送节点12反馈用于波束扫描阶段的优选扫描波束图案的指示。在其它实施例中，处理器50基于用于波束扫描阶段的优选扫描波束图案，选择最佳或优选传送波束图案16，并且经由信号处理器54和传送器60，将选择的传送波束图案的指示传送到传送节点12。

在一些实施例中，接收节点14的功能性在软件中实现并被存储在存储器52中以便由处理器50执行。通过执行此软件，接收节点14根据以上所描述的任何实施例进行操作。

在一些实施例中，提供了一种包括指令的计算机程序，所述指令在被至少一个处理器（例如，处理器50）执行时，促使所述至少一个处理器实行根据本文中描述的任何一个实施例的接收节点14的功能性。在一个实施例中，提供了一种包含上面提及的计算机程序产品的载体。该载体是电子信号、光信号、无线电信号或计算机可读存储介质（例如，非暂态计算机可读介质，诸如存储器52）之一。

图16示出根据本公开的另一实施例的传送节点12。在此实施例中，传送模式12包括波束扫描传送模块72，并且在一些实施例中，包括接收模块74和传送波束图案选择模块76，所述模块的每个在软件中实现。扫描波束传送模块72进行操作，以促使经由关联传送器，使用波束扫描阶段的扫描波束图案传送已知信号（例如，导频信号）。在一些实施例中，接收模块74进行操作，以经由关联接收器从接收节点14接收用于波束扫描阶段的优选扫描波束图案的指示。传送波束选择模块76根据传送节点12所指示的用于波束扫描阶段的优选扫描波束图案，选择最佳或优选传送波束图案16（正如以上所讨论的那样）。在其它实施例中，接收模块74经由关联接收器，从接收节点14接收最佳或优选传送波束图案的指示。

图17示出根据本公开的另一实施例的接收节点14。在此实施例中，接收节点14包括优选扫描波束图案确定模块78、报告模块80，并且在一些实施例中，包括选择模块80，所述模块的每个在软件中实现。优选扫描波束图案确定模块78进行操作，对使用用于波束扫描阶段的扫描波束图案而进行的已知信号的传送所使用的无线电资源隙进行观察，以确定用于每个波束扫描阶段的优选扫描波束图案（正如以上所描述的那样）。在一些实施例中，报告模块80报告用于每个波束扫描阶段的优选扫描波束图案的指示。在其它实施例中，选择模块82根据用于波束扫描阶段的优选扫描波束图案，选择最佳或优选传送波束，在此情况下，报告模块80随后报告所选择的传送波束图案的指示。

本公开通篇使用了以下首字母缩略词。

•3gpp第三代合作伙伴项目

•an接入节点

•bf波束成形

•bmr波束测量报告

•cpu中央处理单元

•db分贝

•ghz千兆赫

•lte长期演进

•mmw毫米波

•ofdm正交频分复用

•ran无线电接入网络

•rrh远程无线电头端

•sbs有序波束略扫

•snr信噪比

•ue用户设备

本领域中的那些技术人员将认识到对本公开的实施例的改进和修改。所有此类改进和修改被视为在本文中公开的概念和跟随的权利要求的范围之内。