ЭФФЕКТИВНОЕ СКАНИРОВАНИЕ ЛУЧА ДЛЯ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ БЕСПРОВОДНЫХ СЕТЕЙ
EFFECTIVE SCANNING OF BEAM FOR HIGH-FREQUENCY WIRELESS NETWORKS

Область техники, к которой относится изобретение
[0001] Настоящее раскрытие относится к сканированию луча в беспроводной сети.
Уровень техники
[0002] Взрывной рост популярности смартфонов резко увеличил спрос на повсеместные услуги мобильных данных. Чтобы справиться с экспоненциальным ростом трафика мобильных данных, предполагается, что новые радиоспектры с существенно большими полосами пропускания, чем те, которые доступны сегодня для мобильной связи, понадобятся в будущем. В результате, технологии, которые делают возможной беспроводную связь через высокочастотные диапазоны (например, диапазоны миллиметровых волн (ММВ)), где доступны большие количества данных недоиспользованного спектра, недавно получили много внимания.
[0003] Обмен данными беспроводным образом через высокочастотные диапазоны, такие как диапазоны ммВ, осуществляется не без проблем. Радиосигналы, передаваемые через такие диапазоны, как правило, страдают от более высоких потерь в тракте передачи, чем те, которые переданы через диапазоны с более низкой частотой, которые в настоящее время используются в сотовой связи. Проблема дополнительно усугубляется в нелицензированном диапазоне 60 Гигагерц (ГГц), где радиосигналы испытывают дополнительные потери из-за поглощения кислородом и дождем.
[0004] Чтобы преодолеть результирующий сжатый энергетический потенциал линии связи, беспроводная связь через высокочастотные диапазоны должна полагаться на большой коэффициент направленного действия, достигаемый путем формирования узких лучей радиосигналов с помощью, например, адаптивно управляемой антенной решетки. К счастью, укороченные длины волн в высокочастотных диапазонах делают возможным для устройства, такого как Узел Доступа (AN) или Пользовательское Оборудование (UE) приемлемого размера, быть оснащенными относительном большим количеством антенн для формирования узкого луча. Большое количество антенн предоставляют устройству связи доступ к высокому пространственному разрешению. Однако, высокое пространственное разрешение также включает в себя большую пространственную неопределенность. Из-за высокой пространственной избирательности, являющейся результатом формирования узкого луча, небольшая ошибка в выборе направления луча может привести к резкому снижению Соотношения Сигнал-Шум (SNR). Таким образом, существует потребность в эффективной процедуре поиска луча для того, чтобы устройство беспроводной связи (например, AN или UE) идентифицировало подходящее направление луча для обмена данными со своим партнером.
Сущность изобретения
[0005] Раскрыты системы и способы, относящиеся к неадаптивному сканированию луча в беспроводной сети. В некоторых вариантах осуществления предоставлен способ работы узла передачи для выполнения неадаптивного сканирования луча для диаграмм направленностей передающего луча узла передачи, которые разделяют зону действия узла передачи на ячейки разделения передачи. Способ работы узла передачи содержит этапы, на которых передают известный сигнал с помощью каждой из нескольких диаграмм направленностей сканирующего луча для каждого из нескольких этапов сканирования луча через неперекрывающиеся слоты радиоресурсов. Диаграммы направленности сканирующего луча для этапов сканирования луча таковы, что каждая уникальная комбинация диаграмм направленностей сканирующего луча, состоящая из одной диаграммы направленности сканирующего луча из каждого из этапов сканирования луча, соответствует другой диаграмме направленности передающего луча узла передачи. Этот подход многоэтапного сканирования луча обеспечивает экспоненциально более эффективный процесс для сканирования луча, чем обычный подход Последовательного Качания Луча (SBS).
[0006] В некоторых вариантах осуществления для каждого этапа сканирования луча диаграммы направленности сканирующего луча для этапа сканирования луча разделяют зону действия узла передачи на набор ячеек разделения сканирования для этапа сканирования луча так, что каждая пара ячеек разделения сканирования в наборе ячеек разделения сканирования для этапа сканирования луча, разъединена, и объединение ячеек разделения сканирования в наборе ячеек разделения сканирования для этапа сканирования луча покрывает всю зону действия узла передачи. Диаграммы направленности сканирующего луча для этапов сканирования луча таковы, что для каждой уникальной комбинации ячеек разделения сканирования, состоящей из одной ячейки разделения сканирования из каждого из этапов сканирования луча, пересечение уникальной комбинации ячеек разделения сканирования соответствует различной ячейке разделения передачи зоны действия узла передачи, и, таким образом, другой диаграмме направленности передающего луча из диаграмм направленностей передающего луча узла передачи.
[0007] В некоторых вариантах осуществления, способ работы узла передачи дополнительно содержит этапы, на которых принимают, из узла приема, указание предпочтительной диаграммы направленности сканирующего луча для каждого из этапов сканирования луча и выбирают одну из диаграмм направленностей передающего луча, которая соответствует комбинации предпочтительных диаграмм направленностей сканирующего луча, указанной узлом приема в качестве диаграммы направленности передающего луча для передачи из узла передачи в узел приема.
[0008] В некоторых вариантах осуществления, передача известного сигнала с помощью каждой из диаграмм направленностей сканирующего луча для каждого из этапов сканирования луча через неперекрывающиеся слоты радиоресурсов содержит этапы, на которых передают известный сигнал с помощью каждой из диаграмм направленностей сканирующего луча для ы через неперекрывающиеся слоты радиоресурсов, передающие известный сигнал с помощью каждой из диаграмм направленностей сканирующего луча для второго этапа сканирования луча через неперекрывающиеся слоты радиоресурсов. В некоторых вариантах осуществления, неперекрывающиеся слоты радиоресурсов для первого этапа сканирования луча содержат по меньшей мере одно из группы, состоящей из: неперекрывающихся временных ресурсов, неперекрывающихся частотных ресурсов, и неперекрывающихся кодовых ресурсов.
[0009] В некоторых вариантах осуществления, узел передачи содержит несколько антенн, и каждый этап сканирования луча использует различное подмножество антенн.
[0010] В некоторых вариантах осуществления, неперекрывающиеся слоты радиоресурсов содержат неперекрывающиеся временные ресурсы, неперекрывающиеся частотные ресурсы, и/или неперекрывающиеся кодовые ресурсы.
[0011] Также раскрыты варианты осуществления узла передачи, способного выполнять неадаптивное сканирование луча для нескольких диаграмм направленностей передающего луча узла передачи, которые разделяют зону действия узла передачи на несколько ячеек разделения передачи. В некоторых вариантах осуществления, узел передачи содержит радиочастотный приемопередатчик, содержащий радиочастотный передатчик и радиочастотный приемник, соединенные со множеством антенн, и по меньшей мере один процессор, выполненный с возможностью передачи, через радиочастотный передатчик, известного сигнала с помощью каждой из нескольких диаграмм направленностей сканирующего луча для каждого из нескольких этапов сканирования луча через неперекрывающиеся слоты радиоресурсов. Диаграммы направленности сканирующего луча для этапов сканирования луча таковы, что каждая уникальная комбинация диаграмм направленностей сканирующего луча, состоящая из одной диаграммы направленности сканирующего луча из каждого из этапов сканирования луча, соответствует другой диаграмме направленности передающего луча узла передачи.
[0012] Раскрыты варианты осуществления способа работы узла приема для предоставления обратной связи для оказания помощи в неадаптивном сканировании луча и выборе, посредством узла передачи, чтобы выбрать диаграмму направленности передающего луча из нескольких диаграмм направленностей передающего луча узла передачи, которые разделяют зону действия узла передачи на несколько ячеек разделения передачи. В некоторых вариантах осуществления, способ работы узла приема содержит этапы, на которых определяют предпочтительную диаграмму направленности сканирующего луча из нескольких диаграмм направленностей сканирующего луча для каждого из нескольких этапов сканирования луча и отправляют в узел передачи указание предпочтительной диаграммы направленности сканирующего луча для каждого из этапов сканирования луча.
[0013] В некоторых вариантах осуществления, диаграммы направленности сканирующего луча для этапов сканирования луча таковы, что каждая уникальная комбинация диаграмм направленностей сканирующего луча, состоящая из одной диаграммы направленности сканирующего луча из каждого из этапов сканирования луча, соответствует другой диаграмме направленности передающего луча из диаграмм направленностей передающего луча узла передачи.
[0014] В некоторых вариантах осуществления, определение предпочтительной диаграммы направленности сканирующего луча для каждого из этапов сканирования луча содержит этапы, на которых для каждого этапа сканирования луча последовательно наблюдают неперекрывающиеся слоты радиоресурсов, используемые узлом передачи для передачи известного сигнала с помощью каждой из диаграмм направленностей сканирующего луча для этапа сканирования луча, до тех пор, пока значение метрики качества сигнала для известного сигнала для одной из диаграмм направленностей сканирующего луча для этапа сканирования луча не будет удовлетворять предварительно определенному порогу качества, и выбирают одну из диаграмм направленностей сканирующего луча для этапа сканирования луча, для которой значение метрики качества сигнала известного сигнала удовлетворяет предварительно определенному порогу качества, в качестве диаграммы направленности сканирующего луча для этапа сканирования луча.
[0015] В некоторых вариантах осуществления, определение предпочтительной диаграммы направленности сканирующего луча для каждого из этапов сканирования луча содержит этапы, на которых для каждого этапа сканирования луча наблюдают неперекрывающиеся слоты радиоресурсов, используемые узлом передачи для передачи известного сигнала с помощью каждой из диаграмм направленностей сканирующего луча для этапа сканирования луча, чтобы тем самым определить значение метрики качества сигнала для известного сигнала для каждой из множества диаграмм направленностей сканирующего луча для этапа сканирования луча, и выбирают одну из диаграмм направленностей сканирующего луча для этапа сканирования луча на основе значений метрики качества сигнала известного сигнала для диаграмм направленностей сканирующего луча этапа сканирования луча в качестве предпочтительной диаграммы направленности сканирующего луча для этапа сканирования луча. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления, выбор одной из диаграмм направленностей сканирующего луча в качестве предпочтительной диаграммы направленности сканирующего луча для этапа сканирования луча содержит этапы, на которых выбирают одну из диаграмм направленностей сканирующего луча для этапа сканирования луча, имеющий наилучшую метрику качества сигнала.
[0016] В некоторых вариантах осуществления, неперекрывающиеся слоты радиоресурсов содержат неперекрывающиеся временные ресурсы, неперекрывающиеся частотные ресурсы, и/или неперекрывающиеся кодовые ресурсы.
[0017] В других вариантах осуществления, способ работы узла приема для предоставления обратной связи для оказания помощи в неадаптивном сканировании луча и выборе, посредством узла передачи, чтобы выбрать диаграмму направленности передающего луча из нескольких диаграмм направленностей передающего луча узла передачи, которые разделяют зону действия узла передачи на несколько ячеек разделения передачи, содержит этапы, на которых определяют предпочтительную диаграмму направленности сканирующего луча из нескольких диаграмм направленностей сканирующего луча для каждого из нескольких этапов сканирования луча. Диаграммы направленности сканирующего луча для этапов сканирования луча таковы, что каждая уникальная комбинация диаграмм направленностей сканирующего луча, состоящая из одной диаграммы направленности сканирующего луча из каждого из этапов сканирования луча, соответствует другой диаграмме направленности передающего луча узла передачи. Способ дополнительно содержит этапы, на которых выбирают одну из диаграмм направленностей передающего луча для узла передачи, которая соответствует комбинации предпочтительных диаграмм направленностей сканирующего луча для этапов сканирования луча, в качестве выбранной диаграммы направленности передающего луча для передачи из узла передачи в узел приема, и передают указание выбранной диаграммы направленности передающего луча в узел передачи.
[0018] Раскрыты варианты осуществления узла приема, способного предоставлять обратную связь для оказания помощи в неадаптивном сканировании луча посредством узла передачи для выбора диаграммы направленности передающего луча из нескольких диаграмм направленностей передающего луча узла передачи, которые разделяют зону действия узла передачи на несколько ячеек разделения передачи. В некоторых вариантах осуществления, узел приема содержит радиочастотный приемопередатчик, содержащий радиочастотный передатчик и радиочастотный приемник, соединенные со множеством антенн, и по меньшей мере один процессор, выполненный с возможностью определения предпочтительной диаграммы направленности сканирующего луча из нескольких диаграмм направленностей сканирующего луча для каждого из нескольких этапов сканирования луча и отправки в узел передачи через радиочастотный передатчик указания предпочтительной диаграммы направленности сканирующего луча для каждого из этапов сканирования луча.
[0019] В некоторых вариантах осуществления, диаграммы направленности сканирующего луча для этапов сканирования луча таковы, что каждая уникальная комбинация диаграмм направленностей сканирующего луча, состоящая из одной диаграммы направленности сканирующего луча из каждого из этапов сканирования луча, соответствует другой диаграмме направленности передающего луча из диаграмм направленностей передающего луча узла передачи.
[0020] В некоторых вариантах осуществления, чтобы определить предпочтительную диаграмму направленности сканирующего луча для каждого из этапов сканирования луча, по меньшей мере один процессор дополнительно выполнен с возможностью, для каждого этапа сканирования луча, последовательно наблюдать, через радиочастотный приемник, неперекрывающиеся слоты радиоресурсов, используемые узлом передачи для передачи известного сигнала с помощью каждой из диаграмм направленностей сканирующего луча для этапа сканирования луча, до тех пор, пока значение метрики качества сигнала для известного сигнала для одной из диаграмм направленностей сканирующего луча для этапа сканирования луча не будет удовлетворять предварительно определенному порогу качества. Узел приема выполнен с возможностью выбора одной из диаграмм направленностей сканирующего луча для этапа сканирования луча, для которой значение метрики качества сигнала известного сигнала удовлетворяет предварительно определенной метрике качества, в качестве предпочтительной диаграммы направленности сканирующего луча для этапа сканирования луча.
[0021] В некоторых вариантах осуществления, чтобы определить предпочтительную диаграмму направленности сканирующего луча для каждого из этапов сканирования луча, по меньшей мере один процессор дополнительно выполнен с возможностью, для каждого этапа сканирования луча, наблюдать, через радиочастотный приемник, неперекрывающиеся слоты радиоресурсов, используемые узлом передачи для передачи известного сигнала с помощью каждой из диаграмм направленностей сканирующего луча для этапа сканирования луча, чтобы тем самым определить значение метрики качества для известного сигнала для каждой из диаграмм направленностей сканирующего луча для этапа сканирования луча. Одна из диаграмм направленностей сканирующего луча для этапа сканирования луча выбирается на основе значений метрики качества сигнала известного сигнала для диаграмм направленностей сканирующего луча для этапа сканирования луча в качестве предпочтительной диаграммы направленности сканирующего луча для этапа сканирования луча. В некоторых вариантах осуществления, одна из диаграмм направленностей сканирующего луча для этапа сканирования луча, выбранный в качестве предпочтительной диаграммы направленности сканирующего луча для этапа сканирования луча, является диаграммой направленности сканирующего луча для этапа сканирования луча, имеющим наилучшую метрику качества сигнала.
[0022] В некоторых вариантах осуществления, неперекрывающиеся слоты радиоресурсов содержат неперекрывающиеся временные ресурсы, неперекрывающиеся частотные ресурсы, и/или неперекрывающиеся кодовые ресурсы.
[0023] Раскрыты варианты осуществления системы, позволяющей выполнять неадаптивное сканирование луча для нескольких диаграмм направленностей передающего луча узла передачи, которые разделяют зону действия узла передачи на несколько ячеек разделения передачи. Система содержит узел передачи и узел приема. В некоторых вариантах осуществления, узел передачи выполнен с возможностью передачи известного сигнала с помощью каждой из нескольких диаграмм направленностей сканирующего луча для каждого из нескольких этапов сканирования луча через неперекрывающиеся слоты радиоресурсов. Диаграммы направленности сканирующего луча для этапов сканирования луча таковы, что каждая уникальная комбинация диаграмм направленностей сканирующего луча, состоящая из одной диаграммы направленности сканирующего луча из каждого из этапов сканирования луча, соответствует другой диаграмме направленности передающего луча узла передачи. В некоторых вариантах осуществления, узел приема выполнен с возможностью определения предпочтительной диаграммы направленности сканирующего луча для каждого из этапов сканирования луча на основе передачи известного сигнала с помощью диаграмм направленностей сканирующего луча для каждого из этапов сканирования луча.
[0024] В некоторых вариантах осуществления, узел приема дополнительно выполнен с возможностью отправки, в узел передачи, указания предпочтительной диаграммы направленности сканирующего луча для каждого из множества этапов сканирования луча.
[0025] В других вариантах осуществления, узел приема дополнительно выполнен с возможностью выбора одной из диаграмм направленностей передающего луча для узла передачи, которая соответствует комбинации предпочтительных диаграмм направленностей сканирующего луча для этапов сканирования луча, в качестве выбранной диаграммы направленности передающего луча для передачи из узла передачи в узел приема, и передачи указания выбранной диаграммы направленности передающего луча в узел передачи.
[0026] Специалисты в данной области техники оценят объем настоящего раскрытия и осознают дополнительные его аспекты после прочтения следующего подробного описания вариантов осуществления в связи с прилагаемыми фигурами.
Краткое Описание Фигур
[0027] Прилагаемые фигуры, включенные в состав и образующие часть этого описания изобретения, иллюстрируют несколько аспектов раскрытия и, вместе с описанием, служат для разъяснения принципов раскрытия.
[0028] Фигура 1 иллюстрирует систему, включающую в себя узел передачи, который работает для выполнения процедуры многоэтапного сканирования луча, чтобы выбрать диаграммы направленности луча, или направления луча, для передачи из узла передачи в узел приема в соответствии с вариантами осуществления настоящего раскрытия;
[0029] Фигура 2 представляет собой графическую иллюстрацию подхода сканирования луча Последовательное Качание Луча (SBS);
[0030] Фигуры с 3A по 3G иллюстрируют один пример множества диаграмм направленностей сканирующего луча для процедуры многоэтапного сканирования луча для одного из примеров множества диаграмм направленностей передающего луча, которое включает в себя восемь диаграмм направленностей передающего луча;
[0031] Фигуры с 4A по 4C иллюстрируют другой пример множества диаграмм направленностей сканирующего луча для процедуры многоэтапного сканирования луча;
[0032] Фигура 5 представляет собой блок-схему последовательности операций, которая иллюстрирует работу узла передачи Фигуры 1 для выполнения процесса многоэтапного сканирования луча в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего раскрытия;
[0033] Фигура 6 иллюстрирует работу как узла передачи, так и узла приема Фигуры 1 в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего раскрытия;
[0034] Фигура 7 иллюстрирует работу узла приема по выбору предпочтительной диаграммы направленности сканирующего луча для этапа сканирования луча в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего раскрытия;
[0035] Фигура 8 иллюстрирует работу узла приема по выбору предпочтительной диаграммы направленности сканирующего луча для этапа сканирования луча в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего раскрытия;
[0036] Фигура 9 иллюстрирует работу узла передачи и узла приема в соответствии с одним из примеров, в котором неперекрывающиеся слоты радиоресурсов представляют собой неперекрывающиеся временные слоты;
[0037] Фигура 10 иллюстрирует работу узла передачи и узла приема в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего раскрытия;
[0038] Фигура 11 сравнивает производительность обычного подхода SBS и одного из вариантов осуществления подхода многоэтапного сканирования луча;
[0039] Фигура 12 иллюстрирует сравнение, подобное сравнению на Фигуре 11, но основанное на пропускной способности данных вместо Соотношения Сигнал-Шум (SNR);
[0040] Фигура 13 иллюстрирует один из вариантов осуществления, в котором узел передачи и узел приема реализованы в сети сотовой связи;
[0041] Фигура 14 представляет собой структурную схему узла передачи в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего раскрытия;
[0042] Фигура 15 представляет собой структурную схему узла приема в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего раскрытия;
[0043] Фигура 16 представляет собой структурную схему узла передачи в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего раскрытия; и
[0044] Фигура 17 представляет собой структурную схему узла приема в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего раскрытия.
Подробное Описание
[0045] Варианты осуществления, изложенные ниже, представляют информацию для того, чтобы дать возможностью специалистам в данной области техники применить на практике варианты осуществления и проиллюстрировать оптимальный режим применения на практике вариантов осуществления. После прочтения следующего описания с учетом прилагаемых фигур, специалисты в данной области техники поймут концепции раскрытия и распознают применения этих концепций, конкретно не рассмотренных в материалах настоящей заявки. Следует понимать, что эти концепции и применения подпадают под объем раскрытия и прилагаемую формулу изобретения.
[0046] Варианты осуществления систем и способов для идентификации направления передающего луча, или диаграммы направленности передающего луча, для передачи от узла передачи к узлу приема, которые оптимизируют(-ует) качество связи между узлом передачи и узлом приема, раскрыты в материалах настоящей заявки. Это является серьезной проблемой, когда два устройства пытаются установить надежные каналы связи в высокочастотных (например, миллиметровая волна (ММВ)) диапазонах, поскольку передающее устройство изначально не знает, в каком направлении передающий луч должен быть сформирован, чтобы обеспечить надежный прием его сигнала (отправленного вместе с лучом) его предполагаемым приемником.
[0047] В материалах настоящей заявки раскрыты варианты осуществления, которые используют процедуру при содействии пилот-сигнала для того, чтобы идентифицировать подходящее направление передающего луча, или диаграмму направленности, чтобы использовать для обмена данными с узлом приема. Узел передачи отправляет пилот-сигналы, используя различные направления луча, неадаптивным (и предпочтительно, но не обязательно, не зависящим от приемника) способом. В некоторых вариантах осуществления, узел передачи затем определяет предпочтительное направление луча, чтобы достичь конкретного приемника, на основе обратной связи от этого узла приема. Как используется в материалах настоящей заявки, «неадаптивная» процедура сканирования луча представляет собой процедуру сканирования луча, в которой направления луча, используемые для сканирования луча, являются независимыми от обратной связи от узла приема в ходе процедуры сканирования луча. Следует отметить, однако, что направления сканирования луча, или диаграммы направленности, могут меняться с течением времени из-за, например, перемещения узлов доступа или изменения в пользовательском трафике, вызывающем соответствующие изменения в зоне предполагаемого охвата. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления, процедура сканирования луча является не зависящей от приемника в том, что процесс сканирования луча является независимым от того, сколько узлов приема пытаются установить соединение с узлом передачи. Не зависящая от приемника и неадаптивная процедура является наиболее эффективной, когда узлу передачи необходимо найти подходящие направления передающего луча для большого количества узлов приема, поскольку общие радиоресурсы, используемые для сканирования луча, могут обслуживать все потенциальные приемники. В отличие от некоторых существующих процедур сканирования луча, где диаграммы направленности луча, используемые для сканирования луча, адаптивно меняются в соответствии с обратной связью от приемника (смотри, например, S. Hur и другие, «Многоуровневое Формирование Луча Миллиметровой Волны для Беспроводного Обратного соединения», 2011, Семинары IEEE GLOBECOM, 5-9 Декабря, 2011, страницы 253-257 (далее «Hur»)), неадаптивная процедура уменьшает возвратно-поступательное рукопожатие между узлом передачи и каждым из его узлов приема, чтобы установить надежную связь. Это является особенно привлекательным для настройки начального подключения, когда узел передачи даже не знает о существовании узла приема.
[0048] Фигура 1 иллюстрирует систему 10, включающую в себя узел 12 передачи, который работает для предоставления не зависящей от приемника и неадаптивной процедуры сканирования луча, чтобы выбрать диаграммы направленности луча, или направления луча, для передачи из узла 12 передачи в узлы приема, например, в узел 14 приема, в соответствии с вариантами осуществления настоящего раскрытия. Следует отметить, что хотя варианты осуществления, описанные в материалах настоящей заявки, как правило, относятся к не зависящей от приемника процедуре сканирования луча, варианты осуществления, раскрытые в материалах настоящей заявки, могут также использоваться для зависящих от приемника реализаций. В некоторых вариантах осуществления, узел 12 передачи представляет собой узел доступа в беспроводной системе связи, такой как, например, узел радиодоступа (например, базовая станция, удаленный радиоузел, или тому подобное) в сети радиодоступа системы сотовой связи (например, системы сотовой связи Долгосрочного Развития (LTE) Программы Партнерства 3-го Поколения (3GPP)), и узел 14 приема представляет собой беспроводное устройство (например, Пользовательское Оборудование (UE)), которое осуществляет доступ к системе беспроводной связи через узел доступа.
[0049] В этом примере, узел 12 передачи передает с использованием ряда диаграмм направленностей с 16-1 по 16-8 передающего луча (как правило, называемые в материалах настоящей заявки вместе как диаграммы направленности 16 передающего луча, и отдельно как диаграмма направленности 16 передающего луча), которые разделяют зону 18 действия узла 12 передачи на ряд ячеек с 20-1 по 20-8 разделения передачи (как правило, называемые в материалах настоящей заявки вместе как ячейки 20 разделения передачи, и отдельно как ячейка 20 разделения передачи). Следует отметить, что хотя в этом примере количество диаграмм направленностей 16 передающего луча и, таким образом, количество ячеек 20 разделения передачи равно восьми, количество (N) диаграмм направленностей 16 передающего луча и ячеек 20 разделения передачи может быть любым числом, большим, чем 2. Во многих реализациях, число (N) может быть больше (например, 16, 64, 128 или больше).
[0050] В работе, узел 12 передачи выполняет процедуру многоэтапного сканирования луча, чтобы идентифицировать наилучшую диаграмму направленности 16 передающего луча (или эквивалентно наилучшее направление передающего луча) для передачи в узлы приема, такие как узел 14 приема, в зоне 18 действия узла 12 передачи. Процедура многоэтапного сканирования является неадаптивной и предпочтительно, но не обязательно, не зависящей от приемника.
[0051] Перед описанием процедуры многоэтапного сканирования луча, следует отметить, что один простой и часто используемый подход к проблеме идентификации передающего луча заключается в том, чтобы заставить узел 12 передачи периодически выбирать одно направление луча за один раз циклическим образом из конечного набора возможных направлений луча и передавать пилот-сигнал в выбранном направлении (смотри, например, L. Zhou и другие, «Эффективное Формирование Луча MIMO, Основанное на Шифровальной Книге для WLAN Миллиметровой Волны», 2012 IEEE 23-й Международный Симпозиум по Личным Находящимся в Помещении и Мобильным Радиосвязям, 9-12 Сентября, 2012, страницы 1885-1889 (далее «Zhou»)). Используя этот подход, узел 12 передачи в сущности сканирует все возможные направления луча или передает диаграммы направленности 16 передающего луча в предварительно определенном конечном наборе направлений луча не зависящим от приемника и неадаптивным способом. Узел 14 приема наблюдает качество пилот-сигнала в каждом временном слоте и сообщает обратно в узел 12 передачи индекс слота радиоресурса (временного или частотного) внутри цикла, который дает наилучшее качество принятого пилот-сигнала. Индекс наилучшего слота ресурса в сущности указывает, какое направление луча, или какая диаграмма направленности 16 передающего луча является наиболее подходящей для узла 12 передачи для использования для того, чтобы достичь узла 14 приема. Для общего числа из  различных возможных диаграмм направленностей 16 передачи, этот подход требует общего числа  слотов ресурсов (например, способами временного разделения или частотного разделения), чтобы пройти через  различных диаграмм направленностей 16 передающего луча. Этот подход называется в материалах настоящей заявки как Последовательное Качание Луча (SBS). Подход SBS проиллюстрирован на Фигуре 2. На Фигуре 2, каждая диаграмма направленности 16 передающего луча имеет соответствующий двоичный код.
[0052] Основная проблема SBS заключает в том, что среднее и худшее количество времени, требуемое для того, чтобы узел 14 приема определил индекс слота ресурса, или эквивалентно индекс диаграммы направленности 16 передающего луча, равно N/2 и N-1, соответственно, вне зависимости от того, как близко узел 14 приема расположен по отношению к узлу 12 передачи. Даже если узел 14 приема расположен очень близко к узлу 12 передачи, и, следовательно, достигает очень высокого Соотношения Сигнал-Шум (SNR), узлу 14 приема по-прежнему придется ждать почти полный цикл из N-1 временных слотов, прежде чем узел 14 приема сможет идентифицировать информацию, необходимую для идентификации подходящей диаграммы направленности 16 передающего луча. Для узлов 14 приема с низким SNR, например, тех, которые расположены далеко от узла 12 передачи, это не является проблемой, поскольку этим узлам 14 приема с низкой SNR в любом случае необходимо ждать много временных слотов, чтобы накопить достаточное количество принятой энергии, чтобы корректно определить наилучшую диаграмму направленности 16 передающего луча в присутствии шума. Однако, для узлов 14 приема с высоким SNR, например, тех, которые расположены относительно близко к узлу 12 передачи, более сложное исполнение процесса сканирования луча может значительно уменьшить количество слотов ресурсов, или количество радиоресурсов в общем, для того чтобы эти узлы 14 приема идентифицировали наилучшее направление луча.
N
[0053] Один из способов просмотра SBS заключает в том, что в сущности индекс направления луча или диаграмма направленности 16 передающего луча (или просто индекс луча), как передается в узел 14 приема через временной слот, в котором диаграмма направленности 16 передающего луча используется для отправки пилот-сигнала, закодирован набором взаимно ортогональных кодов, как проиллюстрировано на Фигуре 2. Однако, использование такого набора ортогональных кодов не является необходимым для обеспечения уникальной идентифицируемости индекса луча и на самом деле является очень неэффективным, поскольку общее число в N бит, как проиллюстрировано на Фигуре 2, используется для представления только N различных возможностей, тогда как N бит могут быть использованы для представления 2 различных возможностей.
[0054] Чтобы преодолеть эти проблемы, вместо использования подхода SBS, узел 12 передачи использует процедуру многоэтапного сканирования луча. Как подробно обсуждается ниже, процедура многоэтапного сканирования луча передает известный (например, пилотный) сигнал с помощью нескольких диаграмм направленностей сканирующего луча для нескольких этапов сканирования луча. С помощью нескольких этапов сканирования луча и различных наборов диаграмм направленностей сканирующего луча для каждого из этапов сканирования луча, может быть достигнута более эффективная идентификация предпочтительной диаграммы направленности луча для передачи в каждый конкретный узел приема (например, узел 14 приема). Как и с обычным подходом SBS, такой же процесс сканирования луча используется для поддержки поиска луча для любого количества узлов 14 приема, и диаграммы направленности луча, используемые на всех этапах сканирования луча, являются неадаптивными в том смысле, что они не зависят от какой-либо обратной связи из узла(-ов) 14 приема.
[0055] На каждом этапе сканирования луча, узел 14 приема наблюдает слоты радиоресурсов, используемые для передачи известного (например, пилотного) сигнала для диаграмм направленностей сканирующего луча для этого этапа сканирования луча, чтобы определить качество известного сигнала в каждом из этих слотов радиоресурсов. Диаграмма направленности сканирующего луча, которая соответствует слоту радиоресурса, для которой известный сигнал имеет наилучшее качество сигнала, идентифицируется, или выбирается, в качестве предпочтительной диаграммы направленности сканирующего луча для этого этапа. В частности, узел 14 приема может, в некоторых вариантах осуществления, не иметь сведений об используемых диаграммах направленности сканирующего луча, и в этом случае узел 14 приема идентифицирует слот радиоресурса, имеющий наилучшее качество сигнала для известного сигнала. Для каждого этапа сканирования луча указание (например, индекс) слота радиоресурса, имеющего наилучшее качество сигнала для известного сигнала, возвращается в узел 12 передачи в качестве указания предпочтительной диаграммы направленности сканирующего луча для этого этапа сканирования луча. Указание предпочтительной диаграммы направленности сканирующего луча для этапов сканирования луча может возвращаться отдельно для каждого этапа (например, на каждом этапе сканирования луча) или, например, в качестве отдельного отчета после того, как все этапы сканирования луча завершены. Наборы диаграмм направленностей сканирующего луча для этапов сканирования луча разработаны таким образом, что узел 12 передачи может уникально идентифицировать наилучшие диаграммы направленности луча для обмена данными с узлом 14 приема на основе предпочтительных диаграмм направленностей сканирующего луча, сообщенных узлом 14 приема. Опять же, предпочтительные диаграммы направленности сканирующего луча могут, в некоторых вариантах осуществления, быть сообщены как индексы слотов радиоресурсов, как обсуждалось выше. Наилучшие диаграммы направленности луча, выбранные для передачи в узел 14 приема, могут также называться в материалах настоящей заявки как диаграмма направленности передающего луча, чтобы отличить эту диаграмму направленности луча от диаграмм направленностей сканирующего луча, используемых для различных этапов сканирования луча. В сущности, подход многоэтапного сканирования луча, раскрытый в материалах настоящей заявки, использует набор кодов, которые могут не быть ортогональными, но является экспоненциально более эффективным, чем ортогональный набор, чтобы представлять индекс луча так, что гораздо меньшее количество использований канала (например, слотов радиоресурсов) необходимо для того, чтобы узел 14 приема уникально идентифицировал индекс желаемого луча, который указывает на узел 14 приема, когда SNR достаточно высоко.
[0056] Перед обсуждением процесс многоэтапного сканирования луча в деталях, обсуждение общей проблемы поиска луча, проблемы поиска передающего луча и подхода SBS являются полезными.
Общая Проблема Поиска Луча
[0057] Пусть  и  обозначают, соответственно, количество передающих антенн на передатчике и количество принимающих антенн на приемнике. Пусть  будет  на  матрицей, чей элемент в -й строке и -м столбце является комлекснозначным ответом канала от -й передающей антенны передатчика -й принимающей антенне приемника. Для любого заданного весового вектора  формирования луча (BF) передачи и весового вектора  BF приема, сигнал, принятый в приемнике, может быть смоделирован просто как
,(1)
где  обозначает индекс для использования канала,  обозначает пилот-сигнал, известный как передатчику, так и приемнику, и  обозначает лежащий в основе шум-плюс-помехи. В частности, использование весового вектора BF формирует соответствующая диаграмма направленности формирования луча, который диктует, сколько мощности передачи испускается в каждом направлении. Следовательно, весовые факторы BF, или просто векторы BF, также называются в материалах настоящей заявки как диаграммы направленности формирования луча. Цель заключается в том, чтобы идентифицировать, не зная матрицу  канала, наилучший вектор BF передачи в передатчике и наилучший вектор  BF приема в приемнике, которые максимизируют качество связи между передатчиком и приемником, как измерено с помощью определенной функции . Другими словами, мы заинтересованы в нахождении
,(2)
через последовательность зондирующих передач известных сигналов, называемых сканированиями луча, как описано ниже, где  и  обозначают наилучшие векторы BF передачи и приема, соответственно, а  и  обозначают наборы рассматриваемых допустимых векторов BF передачи и приема, соответственно.
[0058] Примером функции качества связи является
,
где  представляет собой некоторую монотонно неубывающую вещественную функцию. В этом случае, если  было известно передатчику и/или приемнику, наилучшие векторы BF передачи и приема,  и , являются просто левыми и правыми сингулярными векторами . Однако,  в целом не известно ни передатчику, ни приемнику, поэтому наилучшие векторы BF  и  должны быть найдены без знания .
Проблема Поиска Передающего Луча
[0059] Проблема поиска передающего луча, рассматриваемая в материалах настоящей заявки, состоит в поиске наилучшего вектора  BF передачи, предполагая, что используется определенный (например, наилучший) вектор  BF приема. (В тривиальном случае, вектор  может содержать только один ненулевой элемент, приводящий к всенаправленному приему с использованием только одного антенного элемента). В этом случае, наша цель в Уравнении (2) сводится к
,(3)
где  может быть задано как
,
что предполагает, что используется наилучший соответствующий вектор BF приема.
[0060] Чтобы передатчик мог найти  без априорного знания , как правило, передается последовательность тестовых лучей с использованием соответствующего набора векторов  BF, через  различных слотов радиоресурсов (например, временных, частотных и/или кодовых) в приемник. После приема и измерения сигналов, принятых через эти слоты ресурсов, приемник затем возвращает в передатчик определенные отчеты об измерениях. На основе отчетов об измерениях, передатчик определяет наилучший вектор BF передачи, который будет использоваться для последующего обмена данными. Эти тестовые лучи и связанные векторы  BF могут быть или могут не быть известными в приемнике. Принятый сигнал  через -й слот ресурса может быть смоделирован как
для  и , где  обозначает количество элементов (или использований каналов) в каждом из  слотов ресурсов,  обозначает пилот-сигнал, переданный в -м слоте, и  обозначает шум-плюс-помехи в -м слоте. На основании принятых сигналов , приемник строит определенный Отчет об Измерении Луча (BMR), чтобы отправить обратно в передатчик, чтобы передатчик мог определить наилучший вектор BF передачи. Ключевой вопрос заключается в том, насколько малым может быть , чтобы гарантировать, что передатчик может определить, какой вектор BF является наилучшим, из обратной связи приемника.
[0061] Если нет ограничения на количество обратной связи, разрешенное для BMR, приемник может, в принципе, передавать обратно принятые сигналы (или произвольно точное приближение их) в передатчик. В этом случае, только  тестовых лучей необходимо для того, чтобы передатчик вычислил наилучший вектор BF передачи. Например, тестовые векторы  BF могут быть выбраны как любой набор базисных векторов, которые охватывают  мерное комплексное векторное пространство, и принятые сигналы могут быть выражены в матричной форме как
,
где  представляет собой  блочную диагональную матрицу с , являющимся -м диагональным блоком. Передатчик может просто оценить ответ канала посредством , откуда наилучший вектор  BF передачи, который решает Уравнение (3), может быть вычислен независимо от того, насколько велик допустимый набор . Следовательно, существует тривиальная верхняя граница на  в виде . Однако, если количество передающих антенн  велико, настройка  приведет к недопустимому количеству накладных расходов. Кроме того, пропускная способность канала, необходимая для поддержки таких больших BMR, часто является невозможной, особенно когда передатчик должен поддерживать несколько приемников. На практике, количество обратной связи, выделенное для BMR от приемника к передатчику, может быть довольно ограниченным.
[0062] Чтобы минимизировать количество обратной связи, требуемое для того, чтобы передатчик определил наилучший вектор BF передачи для связи с приемником, рассмотрим случай, когда набор  допустимых векторов BF является конечным, так что передатчику нужно только определить индекс наилучшего вектора BF в .
[0063] Следует отметить, что в дополнение к конечному размеру, набор  может быть дополнительно ограничен для удовлетворения определенных ограничений вследствие аппаратных ограничений. Например, если передатчик использует аналоговый интерфейс BF, вес каждой антенный может только применять фазовый сдвиг к сигналу, переданному через каждую антенну. Иными словами, каждый элемент вектора  должен иметь постоянный модуль (например, на единичной окружности комплексной плоскости). В этом случае, набор  может быть задан посредством , где ,
,
для ,  обозначает длину волы радиосигнала,  обозначает трехмерный координатный вектор -й антенны,  и  представляют, соответственно, азимутальный угол и угол возвышения по отношению к антенной решетке, связанной с -м вектором  BF, и
представляет собой направленный вектор единичной нормы, указывающий на азимутальный угол  и угол  возвышения. Другими словами, набор векторов  BF выбирается так, чтобы соответствовать предварительно определенному набору  пар азимутального угла и угла возвышения для формирования луча.
Последовательное Качание Луча
[0064] Например, в обычному SBS (смотри, например, Zhou), передатчик передает пилот-сигнал с помощью -го вектора  BF в -м слоте ресурса. Приемнику нужно только передать обратно в передатчик индекс, скажем , наилучшего слота ресурса, соответствующего наиболее предпочтительному лучу в . Наиболее предпочтительный луч может быть лучом, обеспечивающим наилучшее качество сигнала, в терминах, например, наивысшего уровня сигнала, наивысшего SNR, или наименьшей ошибки оценки канала. Альтернативно, наиболее предпочтительный луч может быть лучом, который используется в первом слоте ресурса, который дает качество принятого сигнала, превышающее предварительно определенное пороговое значение. В любом случае, на основе этого индекса, передатчик знает наилучший вектор  BF, чтобы достичь приемника, поскольку существует взаимно однозначное соответствие между индексом слота и индексом луча в . Количество обратной связи, необходимое для SBS, следовательно, составляет  бит.
[0065] Чтобы предоставить более хорошее сравнение между SBS и схемой многоэтапного сканирования луча, описанной ниже, пусть  обозначает часть, или ячейку разделения, зоны покрытия передатчика, в которой приемник выбирает передающий луч , используемый в слоте , в качестве предпочтительного. Набор , следовательно, формирует раздел зоны покрытия (за исключением набора мест с нулевым объемом). Каждый  называется в материалах настоящей заявки как ячейка разделения зоны покрытия, и набор  называется в материалах настоящей заявки как ячейки разделения зоны покрытия. Например,  может быть определен как
если предпочтительный луч выбран в сравнении с другими лучами, где  обозначает ответ канала между передатчиком и приемником, расположенным в точке , или
если предпочтительный луч выбран как первый достаточно хороший луч, где  обозначает предварительно определенный порог. В обычном SBS, в любом заданном слоте , только приемники, расположенные в ячейке  разделения, могут собирать значительную энергию сигнала от передатчика.
[0066] Однако, основная проблема обычного SBS заключается в неэффективности передачи сигналов. В любой заданный момент времени, только небольшая часть всего покрытия может принимать значимый сигнал от передатчика. В результате, только небольшое количество информации,  бит, относительно направления луча передается в среднем через каждый слот ресурса, и количество слотов  ресурсов, необходимых для того, чтобы передатчик определил подходящее направление луча для передачи к приемник, пропорционально  (т.е., ).
Многоэтапное (Дерево) Сканирование Луча
[0067] В соответствии с вариантами осуществления, раскрытыми в материалах данной заявки, узел 12 передачи использует подход многоэтапного сканирования луча, который позволяет узлу 12 передачи найти подходящую диаграмму направленности луча, или направление луча, в существенно меньшем количестве слотов ресурсов, чем SBS, по существу, с теми же требованиями к обратной связи. В частности, количество слотов ресурсов, необходимых для идентификации одной из  возможных диаграмм направленностей луча, или направлений луча, при использовании подхода многоэтапного сканирования луча пропорционально  (т.е., ).
[0068] Пусть  будет факторизацией  на  целых чисел, каждое больше единицы. Процесс многоэтапного сканирования луча использует  этапов для выбора наилучшей из  диаграмм направленностей передающего луча, или направлений передающего луча, для передачи из узла 12 передачи в, например, узел 14 приема. На -м этапе, сканирование луча (например, SBS) выполняется по набору  диаграмм направленностей сканирующего луча из набора  диаграмм направленностей сканирующего луча для каждого этапа, где . Общее количество слотов ресурсов, требуемых для подхода многоэтапного сканирования луча, следовательно составляет . Поскольку сумма  чисел может быть значительно меньше, чем их произведение,  может быть значительно меньше, чем . Разница максимизируется, когда  минимизируется до 2, и, следовательно, количество этапов  максимизируется. Например, когда  для всех , тогда  и .
[0069] В некоторых вариантах осуществления для -го этапа процесса многоэтапного сканирования луча узел 14 приема отправляет индекс  слота ресурса на этом этапе с наиболее предпочтительной диаграммой направленности сканирующего луча в  в узел 12 передачи. Следует отметить, что индекс  слота ресурса на этом этапе с наиболее предпочтительной диаграммой направленности луча в  является лишь примером. Любое подходящее указание наиболее предпочтительной диаграммы направленности сканирующего луча в  может быть возвращено в узел 12 передачи. Обратная связь не должна выполняться сразу после каждого этапа, а вместо этого может быть выполнена после наблюдения всех  этапов сканирования луча. Наиболее предпочтительную диаграмму направленности сканирующего луча может быть определена посредством диаграммы направленности сканирующего луча, который дает наилучшее качество связи во время этого этапа, или посредством первой диаграммы направленности сканирующего луча, который дает качество связи, превышающее предварительно определенный порог. Общее количество обратной связи, следовательно, составляет  бит, что, по существу, является таким же, как и в обычном SBS, где  обозначает функцию верхнего предела (т.е., наименьшее целое число, которое не меньше, чем ). В отличие от некоторых существующих методов сканирования, где используемые диаграммы направленности луча адаптивно изменяются от одного этапа к другому в соответствии с обратной связью от приемника (смотри, например, Hur), процедура многоэтапного сканирования луча является неадаптивной, и, следовательно, избегает возвратно-поступательного рукопожатия, необходимого между передатчиком и каждым из его приемников, для установления надежной связи, которое требуется для адаптивного подхода.
[0070] Различные диаграммы направленности сканирующего луча и, таким образом, различные возможные значения наиболее предпочтительного индекса  слота, выбранного для -го этапа, в сущности разделяют зону действия узла 12 передачи на набор ячеек  разделения таким образом, что любая пара  разъединена, объединение всех  равно зоне покрытия узла 12 передачи, и  является наиболее вероятной ячейкой разделения в  под которую подпадает узел 14 приема. Набор ячеек  разделения называется в материалах настоящей заявки набором ячеек разделения сканирования для -го этапа, и их следует отличать от набора ячеек  разделения, порожденных диаграммами направленности передающего луча. Набор ячеек  разделения, порожденных диаграммами направленности передающего луча, называется в материалах настоящей заявки набором ячеек разделения передачи. Например,  может быть определен как
если предпочтительная диаграмма направленности сканирующего луча выбран в сравнении с другими диаграммами направленности сканирующего луча, где  для всех , или
если предпочтительная диаграмма направленности сканирующего луча выбрана как первый достаточного хороший диаграмма направленности сканирующего луча, где  обозначает предварительно определенный порог.
[0071] Совокупность различных ячеек  разделения сканирования построена таким образом, что пересечение каждой комбинации  ячеек разделения сканирования, каждая из которых выбрана из одного из наборов ячеек  разделения сканирования, соответствует ячейке разделения передачи в наборе ячеек  разделения передачи, порожденных набором векторов  BF передачи, который также называется в материалах настоящей заявки набором диаграммой направленности передающего луча. Более точно, для каждой предпочтительной диаграммы направленности луча или индекса  слота радиоресурса, существует уникальный вектор  индексов такой, что
,(4)
где  обозначает равенство двух множеств за исключением подмножества пренебрежимо малого объема (то есть, нулевой меры),  и . Другими словами, индексы  со всех  этапов совместно определяют ячейку разделения передачи в наборе ячеек  разделения передачи, в которой расположен узел 14 приема и, таким образом, наиболее предпочтительную диаграмму направленности  передающего луча, который должен использоваться для достижения этого узла 14 приема. Каждый индекс  предоставляет некоторую информацию, но ни один индекс  не предоставляет полную информацию о предпочтительной диаграмме направленности  передающего луча. Фактически, каждый индекс  предоставляет  бит об индексе , так что каждый слот радиоресурса на -м этапе в среднем передает  бит информации о предпочтительном направлении луча, что может быть существенно больше, чем , поскольку  является монотонно убывающей функцией для .
Построение Поэтапных Наборов диаграмм направленности Луча
[0072] При заданном наборе  допустимых диаграмм направленностей передающего луча, каждая диаграмма направленности  сканирующего луча для -го этапа может быть построен посредством определенной (линейной) комбинации одного или более из диаграмм направленностей передающего луча в . Различные диаграммы направленности сканирующего луча в пределах одного и того же этапа сканирования луча или из различных этапов сканирования луча могут быть сформированы посредством различных комбинаций диаграмм направленностей сканирующего луча в . Результирующие диаграммы направленности сканирующего луча разработаны таким образом, что порожденные наборы ячеек  разделения сканирования удовлетворяют Уравнению (4) и могут быть реализованы под аппаратными ограничениями узла 12 передачи.
[0073] Фигуры с 3A по 3G иллюстрируют диаграммы направленности сканирующего луча для одного примера, в котором набор диаграмм направленностей  передающего луча включает в себя восемь диаграмм направленностей луча, проиллюстрированных на Фигуре 3A. Диаграммы направленности передающего луча порождают набор ячеек  разделения передачи, включающий в себя, в этом примере, ячейки с S1 по S8 разделения передачи. В этом примере есть три этапа (т.е., M=3) сканирования луча, и количество диаграмм направленностей сканирующего луча на каждом из этапов сканирования луча равно двум (т.е., N1=N2=N3=2). Фигуры 3B и 3C иллюстрируют диаграммы направленности сканирующего луча в наборе диаграмм направленностей  сканирующего луча для первого этапа сканирования луча. Как проиллюстрировано на Фигуре 3B, первая диаграмма направленности  сканирующего луча для первого этапа сканирования луча представляет собой комбинацию, или объединение, диаграмм направленностей 1, 2, 3 и 4 передающего луча. Первая диаграмма направленности  сканирования луча для первого этапа сканирования луча соответствует первой ячейке  разделения сканирования в наборе ячеек  разделения сканирования для первого этапа сканирования луча. Как проиллюстрировано на Фигуре 3C, вторая диаграмма направленности  сканирующего луча для первого этапа сканирования луча представляет собой комбинацию, или объединение, диаграмм направленностей 5, 6, 7 и 8 передающего луча. Вторая диаграмма направленности  сканирования луча для первого этапа сканирования луча соответствует второй ячейке  разделения сканирования в наборе ячеек  разделения сканирования для первого этапа сканирования луча. В одном из вариантов осуществления, индекс  устанавливается в 0, если предпочтительная диаграмма направленности сканирующего луча для первого этапа сканирования луча представляет собой первую диаграмму направленности  сканирования луча для первого этапа сканирования луча, и устанавливается в 1, если предпочтительная диаграмма направленности сканирующего луча для первого этапа сканирования луча представляет собой вторую диаграмму направленности  сканирования луча для первого этапа сканирования луча.
[0074] Фигуры 3D и 3E иллюстрируют диаграммы направленности сканирующего луча в наборе диаграмм направленностей  сканирующего луча для второго этапа сканирования луча. Как проиллюстрировано на Фигуре 3D, первая диаграмма направленности  сканирующего луча для второго этапа сканирования луча представляет собой комбинацию, или объединение, диаграмм направленностей 1, 2, 5 и 6 передающего луча. Первая диаграмма направленности  сканирования луча для второго этапа сканирования луча соответствует первой ячейке  разделения сканирования в наборе ячеек  разделения сканирования для второго этапа сканирования луча. Как проиллюстрировано на Фигуре 3E, вторая диаграмма направленности  сканирующего луча для второго этапа сканирования луча представляет собой комбинацию, или объединение, диаграмм направленностей 3, 4, 7 и 8 передающего луча. Вторая диаграмма направленности  сканирования луча для второго этапа сканирования луча соответствует второй ячейке  разделения сканирования в наборе ячеек  разделения сканирования для второго этапа сканирования луча. В одном из вариантов осуществления, индекс  устанавливается в 0, если предпочтительная диаграмма направленности сканирующего луча для второго этапа сканирования луча представляет собой первую диаграмму направленности  сканирования луча для второго этапа сканирования луча, и устанавливается в 1, если предпочтительная диаграмма направленности сканирующего луча для второго этапа сканирования луча представляет собой вторую диаграмму направленности  сканирования луча для второго этапа сканирования луча.
[0075] Фигуры 3F и 3G иллюстрируют диаграммы направленности сканирующего луча в наборе диаграмм направленностей  сканирующего луча для третьего этапа сканирования луча. Как проиллюстрировано на Фигуре 3F, первая диаграмма направленности  сканирующего луча для третьего этапа сканирования луча представляет собой комбинацию, или объединение, диаграмм направленностей 1, 3, 5 и 7 передающего луча. Первая диаграмма направленности  сканирования луча для третьего этапа сканирования луча соответствует первой ячейке  разделения сканирования в наборе ячеек  разделения сканирования для третьего этапа сканирования луча. Как проиллюстрировано на Фигуре 3G, вторая диаграмма направленности  сканирующего луча для третьего этапа представляет собой комбинацию, или объединение, диаграмм направленностей 2, 4, 6 и 8 передающего луча. Вторая диаграмма направленности  сканирования луча для третьего этапа соответствует второй ячейке  разделения сканирования в наборе ячеек  разделения сканирования для третьего этапа сканирования луча. В одном из вариантов осуществления, индекс  устанавливается в 0, если предпочтительная диаграмма направленности сканирующего луча для третьего этапа сканирования луча представляет собой первую диаграмму направленности  сканирования луча для третьего этапа сканирования луча, и устанавливается в 1, если предпочтительная диаграмма направленности сканирующего луча для третьего этапа сканирования луча представляет собой вторую диаграмму направленности  сканирования луча для третьего этапа сканирования луча.
[0076] На примере Фигур с 3A по 3G, предпочтительная или наилучшая диаграмма направленности для передачи в узел приема (например, узел 14 приема) может быть определена на основе индексов , сообщенных узлом приема для трех этапов сканирования луча на основе Таблицы 1 ниже.
Таблица 1
<maths num="243"><img file="00000236.jpg" he="7" wi="17" img-content="undefined" img-format="jpg" /></maths>
Выбранный Передающий Луч
000
1
001
2
010
3
011
4
100
5
101
6
110
7
111
8
[0077] Пример Фигур с 3A по 3G является только одним из примеров. Фигуры с 4A по 4C иллюстрируют другой пример диаграмм направленностей сканирующего луча для нескольких этапов сканирования луча. Этот пример иллюстрирует набор диаграмм направленностей сканирующего луча для каждого этапа схемы многоэтапного сканирования луча для двумерной антенной решетки с равномерно расположенными антенными элементами. Пусть , где  и  обозначают количество антенных элементов вместе с двумя измерениями для управления по азимуту и возвышению, соответственно. В этом примере, только подмножество антенн в каждом из двух измерений будет активировано в любом слоте радиоресурса на любом заданном этапе сканирования луча, но различные подмножества активируются на различных этапах сканирования луча. В частности, подрешетка из  антенн активируется, где предполагается, что  делится без остатка на , и предполагается, что  делится без остатка на . На различных этапах сканирования луча эти  активированных антенн расставлены по-разному. На первом этапе сканирования луча эти антенны могут быть рядом друг с другом и, таким образом, формировать диаграммы направленности широкого луча.
[0078] Фигура 4A иллюстрирует пример активированных антенн в антенной решетке 8×8 и результирующий диаграмма направленности сканирующего луча. Различные диаграммы направленности сканирующего луча на одном и том же этапе представляют собой одну и ту же диаграмму направленности сканирующего луча, указывающую в различных направлениях. На втором этапе сканирования луча, активированные антенны могут быть двумя антенными промежутками, как проиллюстрировано на Фигуре 4B, для решетки 8×8, где сформированы намеренные дифракционные максимумы решетки с более узкой шириной луча. Опять же, различные диаграммы направленности сканирующего луча на одном и том же этапе представляют собой, в этом примере, одну и ту же диаграмму направленности сканирующего луча, указывающую в различных направлениях. Подобным образом, на третьем этапе сканирования луча, активированные антенны представляют собой четыре антенные промежутка, как проиллюстрировано на Фигуре 4C, где сформированы намеренные дифракционные максимумы решетки с еще более узкой шириной луча.
[0079] В этом примере может быть 4×4=16 диаграмм направленностей сканирующего луча на каждом этапе сканирования луча, чтобы предоставить надлежащее пространственное разрешение для поиска луча. Следовательно, для трех этапов сканирования луча, в общей сложности только 48 слотов ресурсов требуется для идентификации общего количества =16×16=256 возможных направлениях луча. Напротив, обычный подход SBS потребовал бы 256 слотов ресурсов, чтобы идентифицировать такое же количество лучей.
[0080] Следует отметить, что поскольку в любом заданном слоте ресурса активирована только небольшая часть всех антенных элементов, другой набор антенн может быть использован для формирования диаграммы направленности луча, указывающего в соответствующем желаемом направлении, если другие слоты ресурсов на каждом этапе разделены в частотной области. В типичной ситуации, где каждая антенна имеет свой собственный усилитель мощности, это могло бы позволить большему количеству антенн внести вклад мощности в общую передачу.
[0081] Фигура 5 представляет собой блок-схему последовательности операций, которая иллюстрирует работу узла 12 передачи для выполнения процесса многоэтапного сканирования луча, описанного выше, в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего раскрытия. Процесс многоэтапного сканирования луча является неадаптивным в том смысле, что диаграммы направленности сканирующего луча для одного этапа не зависят от обратной связи от узла 14 приема для предыдущего этапа(-ов). В некоторых вариантах осуществления, процесс многоэтапного сканирования луча является также не зависящим от приемника в том, что одни и те же передачи могут использоваться для идентификации наилучшей диаграммы направленности передающего луча для всех узлов приема, и не ограничивается каким-либо конкретным узлом приема.
[0082] Как проиллюстрировано, узел 12 передачи передает известный (например, пилотный) сигнал с помощью диаграмм направленностей сканирующего луча для каждого из M этапов сканирования луча через неперекрывающиеся слоты радиоресурсов (шаг 100). Как используется в материалах настоящей заявки, слот радиоресурса может быть основанным на времени слотом радиоресурса, основанным на частоте слотом радиоресурса, основанным на коде слотом радиоресурса или любой их комбинацией. Как обсуждалось выше, диаграммы направленности сканирующего луча для M этапов сканирования луча определены таким образом, что каждая уникальная комбинация диаграмм направленностей сканирующего луча, состоящая из одной диаграммы направленности сканирующего луча из каждого из M этапов сканирования луча, соответствует одной другой из N диаграмм направленностей передающего луча узла 12 передачи. Более конкретно, для каждого этапа сканирования луча, диаграммы направленности сканирующего луча для этапа сканирования луча разделяют зону 18 действия узла 12 передачи на набор ячеек разделения сканирования для этапа сканирования луча. Каждая пара ячеек разделения сканирования в наборе ячеек разделения сканирования для этапа сканирования луча разъединена, и объединение ячеек разделения сканирования для этапа сканирования луча покрывает всю зону 18 действия узла 12 передачи. Диаграммы направленности сканирующего луча для этапов сканирования луча таковы, что для каждой уникальной комбинации ячеек разделения сканирования, состоящей из одной ячейки разделения сканирования из каждого из этапов сканирования луча, пересечение уникальной комбинации ячеек разделения сканирования соответствует одной из ячеек 20 разделения передачи зоны 18 действия, и, таким образом, одной из диаграмм направленностей 16 передающего луча узла 12 передачи. Следует отметить, что количество диаграмм направленностей N передающего луча, количество этапов M сканирования луча и различные наборы диаграмм направленностей сканирующего луча для этапов сканирования луча могут быть, например, предопределены, программно определены узлом 12 передачи или некоторой их комбинацией.
[0083] Узел 12 передачи принимает, для каждого из M этапов сканирования луча, указание от узла 14 приема о предпочтительной диаграмме направленности сканирующего луча для этого этапа сканирования луча (шаг 102). Как обсуждалось выше, в некоторых вариантах осуществления, указание о предпочтительном сканирующем луче для m-го этапа сканирования луча представляет собой индекс  слота радиоресурса, соответствующего предпочтительной диаграмме направленности сканирующего луча для m-го этапа сканирования луча. Указание предпочтительной диаграммы направленности сканирующего луча может быть передано обратно в узел 12 передачи отдельно после каждого этапа сканирования луча. Альтернативно, указания предпочтительных диаграмм направленностей сканирующего луча для M этапов сканирования луча могут быть переданы обратно, или сообщены, в узел 12 передачи вместе после последнего (т.е., M-го) этапа сканирования луча.
[0084] Узел 12 передачи выбирает диаграмму направленности передающего луча узла 12 передачи, которая соответствует комбинации предпочтительных диаграмм направленностей сканирующего луча для M этапов сканирования луча в качестве диаграммы направленности передающего луча для передачи из узла 12 передачи в узел 14 приема (шаг 104). Более конкретно, в некоторых вариантах осуществления, указания предпочтительных диаграмм направленностей сканирующего луча представлены как набор индексов , и набор индексов сопоставляется соответствующей диаграмме направленности передающего луча через, например, предварительно определенную таблицу поиска.
[0085] Тогда как Фигура 5 иллюстрирует работу узла 12 передачи, Фигура 6 иллюстрирует работу как узла 12 передачи, так и узла 14 приема в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего раскрытия. Как проиллюстрировано, узел 12 передачи передает известный (например, пилотный) сигнал с помощью диаграмм направленностей сканирующего луча для каждого из M этапов сканирования луча через неперекрывающиеся слоты радиоресурсов, как обсуждалось выше со ссылкой на шаг 100 Фигуры 5 (шаг 200). Для каждого этапа сканирования луча, узел 14 приема определяет предпочтительную диаграмму направленности сканирующего луча (шаг 202). Более конкретно, как обсуждено ниже, узел 14 приема наблюдает слоты радиоресурсов, используемые для передачи известного сигнала узлом 12 передачи для по меньшей мере некоторых из слотов радиоресурсов для каждого из этапов сканирования луча, чтобы тем самым определить соответствующие значения для метрики качества связи, такой как, но не ограниченной этим, SNR. Для каждого этапа сканирования луча, предпочтительная диаграмма направленности сканирующего луча представляет собой диаграмму направленности сканирующего луча, которая соответствует слоту радиоресурса, имеющему, например, наилучшее качество связи среди всех слотов радиоресурсов для этого этапа сканирования луча, или значение для метрики качества связи для этого этапа сканирования луча, которое лучше, чем предварительно определенный порог.
[0086] Узел 14 приема передает в узел 12 передачи указание предпочтительной диаграммы направленности сканирующего луча для каждого из этапов сканирования луча (шаг 204). Как обсуждалось выше, указание о предпочтительной диаграмме направленности сканирующего луча для m-го этапа сканирования луча может быть представлено как индекс  слота радиоресурса, соответствующего предпочтительной диаграмме направленности сканирующего луча для m-го этапа сканирования луча. Указание предпочтительной диаграммы направленности сканирующего луча может быть передано обратно в узел 12 передачи отдельно после каждого этапа сканирования луча. Альтернативно, указания предпочтительных диаграмм направленностей сканирующего луча для M этапов сканирования луча могут быть переданы обратно, или сообщены, в узел 12 передачи вместе после M-го этапа сканирования луча.
[0087] Узел 12 передачи выбирает диаграмму направленности передающего луча узла 12 передачи, которая соответствует комбинации предпочтительных диаграмм направленностей сканирующего луча для M этапов сканирования луча в качестве диаграммы направленности передающего луча для передачи из узла 12 передачи в узел 14 приема, как обсуждалось выше со ссылкой на шаг 104 Фигуры 5 (шаг 206). Более конкретно, в некоторых вариантах осуществления, указания предпочтительных диаграмм направленностей сканирующего луча представлены как набор индексов , и набор индексов сопоставляется соответствующей диаграмме направленности передающего луча через, например, предварительно определенную таблицу поиска.
[0088] Фигура 7 иллюстрирует шаг 202 Фигуры 6 более подробно в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего раскрытия. Как проиллюстрировано, узел 14 приема наблюдает неперекрывающиеся слоты радиоресурсов, используемые узлом 12 передачи, чтобы передать известный сигнал с помощью диаграмм направленностей сканирующего луча для одного из этапов сканирования луча, чтобы тем самым определить значения метрики качества сигнала для известного сигнала для диаграмм направленностей сканирующего луча для этапа сканирования луча (шаг 300). Более конкретно, для каждой диаграммы направленности сканирующего луча этапа сканирования луча, узел 14 приема наблюдает слот радиоресурса, используемый узлом 12 передачи для передачи известного сигнала для этой диаграммы направленности сканирующего луча для этапа сканирования луча, чтобы тем самым определить соответствующее значение метрики качества сигнала. Метрика качества сигнала может быть, например, SNR, и значение метрики качества сигнала представляет собой значение SNR. Однако, могут использоваться метрики качества сигнала, отличные от SNR. Таким же образом, узел 14 приема получает значения метрики качества сигнала для известного сигнала для каждой из диаграмм направленностей сканирующего луча этапа сканирования луча.
[0089] Узел приема затем выбирает предпочтительную диаграмму направленности сканирующего луча для этапа сканирования луча на основе значений метрики качества сигнала (шаг 302). В одном из вариантов осуществления, узел 14 приема выбирает диаграмму направленности сканирующего луча, соответствующий наилучшему значению метрики качества сигнала, в качестве предпочтительной диаграммы направленности сканирующего луча для этапа сканирования луча. Следует отметить, что, как обсуждалось выше, узлу 14 приема нет необходимости иметь знание об используемых диаграммах направленности сканирующего луча. Например, как обсуждалось выше, узел 14 приема выбирает индекс слота радиоресурса, соответствующий наилучшему значению метрики качества сигнала. Этот индекс может быть затем сообщен в узел 12 передачи в качестве указания предпочтительной диаграммы направленности сканирования луча для этапа сканирования луча. Этот процесс повторяется для оставшихся этапов сканирования луча (шаг 304). Следует отметить, что тогда как «шаги» относятся в материалах настоящей заявки к Фигуре 7 (и другим блок-схемам), «шаги» могут выполняться в любом подходящем порядке или даже в одно и то же время. Например, если неперекрывающиеся слоты радиоресурсов являются частотными слотами или кодовыми слотами, шаги 300 и 302 могут быть выполнены для всех из этапов сканирования луча параллельно.
[0090] Фигура 8 иллюстрирует шаг 202 Фигуры 6 более подробно в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего раскрытия. Как проиллюстрировано, узел 14 приема последовательно наблюдает неперекрывающиеся слоты радиоресурсов, используемые узлом 12 передачи, чтобы передать известный сигнал с помощью диаграмм направленностей сканирующего луча для одного из этапов сканирования луча, до тех пор, пока метрика качества сигнала для известного сигнала для одной из диаграмм направленностей сканирующего луча для этапа сканирования луча не будет удовлетворять предварительно определенному порогу (шаг 400). Более конкретно, узел 14 приема наблюдает слот радиоресурса для первой диаграммы направленности сканирующего луча для этапа сканирования луча, чтобы определить значение метрики качества сигнала (например, значение SNR) для известного сигнала. Узел 14 приема сравнивает значение метрики качества сигнала с предварительно определенным порогом. Если значение метрики качества сигнала лучше, чем предварительно определенный порог, то наблюдение заканчивается. Однако, если значение метрики качества сигнала не лучше, чем предварительно определенный порог, то узел 14 приема повторяет процесс для слота радиоресурса для следующей диаграммы направленности сканирующего луча для этапа сканирования луча.
[0091] Как только наблюдение завершено, узел 14 приема выбирает диаграмму направленности сканирующего луча, идентифицированный наблюдением шага 400, в качестве предпочтительной диаграммы направленности сканирующего луча для этапа сканирования луча (шаг 402). Как обсуждалось выше, узлу 14 приема нет необходимости иметь знание об используемых диаграммах направленности сканирующего луча. Например, как обсуждалось выше, узел 14 приема выбирает индекс слота радиоресурса, соответствующий первому значению метрики качества сигнала, которое лучше, чем предварительно определенный порог. Этот индекс может быть затем сообщен в узел 12 передачи в качестве указания предпочтительной диаграммы направленности сканирования луча для этапа сканирования луча. Процесс шагов 400 и 402 повторяется для оставшихся этапов сканирования луча (шаг 404).
[0092] Как обсуждалось выше, слоты радиоресурсов, используемые для передачи известного сигнала для диаграмм направленностей сканирующего луча для этапов сканирования луча, являются неперекрывающимися слотами радиоресурсов. Фигура 9 иллюстрирует один из примеров, в котором неперекрывающиеся слоты радиоресурсов представляют собой неперекрывающиеся временные слоты. Однако, это является лишь примером. Неперекрывающиеся слоты радиоресурсов могут быть неперекрывающимися временными слотами, неперекрывающимися частотными слотами, неперекрывающимися кодами (называемыми в материалах настоящей заявки кодовыми слотами), или любой их комбинацией. Кроме того, может использоваться некоторая смесь типов неперекрывающихся слотов радиоресурсов. Например, различные временные слоты могут использоваться для различных этапов, но различные частотные слоты могут использоваться для различных диаграмм направленностей сканирующего луча в пределах одного и того же этапа.
[0093] Как проиллюстрировано на Фигуре 9, в этом примере, узел 12 передачи передает известный (например, пилотный) сигнал с помощью диаграмм направленностей сканирующего луча для первого этапа сканирования луча через неперекрывающиеся слоты радиоресурсов (шаг 500). В одном из вариантов осуществления, неперекрывающиеся слоты радиоресурсов представляют собой неперекрывающиеся временные слоты, и узел 12 передачи передает известный сигнал с помощью диаграмм направленностей сканирующего луча для первого этапа сканирования луча через неперекрывающиеся временные слоты в последовательном порядке. Это называется в материалах настоящей заявки поэтапным SBS.
[0094] Узел 14 приема определяет предпочтительную диаграмму направленности сканирующего луча для первого этапа сканирования луча (шаг 502). Более конкретно, как обсуждено выше, узел 14 приема наблюдает слоты радиоресурсов, используемые для передачи известного сигнала узлом 12 передачи для по меньшей мере некоторых из диаграмм направленностей сканирующего луча для этапов сканирования луча, чтобы тем самым определить соответствующие значения для метрики качества связи, такой как, но не ограниченной этим, SNR. В одном из вариантов осуществления, предпочтительная диаграмма направленности сканирующего луча для первого этапа сканирования луча представляет собой диаграмму направленности сканирующего луча, которая соответствует слоту радиоресурса, имеющему наилучшее качество связи среди всех слотов радиоресурсов для первого этапа сканирования луча. В другом варианте осуществления, предпочтительная диаграмма направленности сканирующего луча для первого этапа сканирования луча представляет собой диаграмму направленности сканирующего луча, которая соответствует первому слоту радиоресурса для первого этапа, имеющему качество сигнала или связи, которое лучше, чем предварительно определенный порог.
[0095] Таким же образом, узел 12 передачи передает известный (например, пилотный) сигнал с помощью диаграмм направленностей сканирующего луча для второго этапа сканирования луча через неперекрывающиеся слоты радиоресурсов (шаг 504). Узел 14 приема определяет предпочтительную диаграмму направленности сканирующего луча для второго этапа сканирования луча (шаг 506). Этот процесс продолжается до тех пор, пока узел 12 передачи передает известный (например, пилотный) сигнал с помощью диаграмм направленностей сканирующего луча для M-го этапа сканирования луча через неперекрывающиеся слоты радиоресурсов (шаг 508), и узел 14 приема определяет предпочтительную диаграмму направленности сканирующего луча для M-го этапа сканирования (шаг 510).
[0096] Как обсуждалось выше, диаграммы направленности сканирующего луча для M этапов сканирования луча определены таким образом, что каждая уникальная комбинация диаграмм направленностей сканирующего луча, состоящая из одной диаграммы направленности сканирующего луча из каждого из M этапов сканирования луча, соответствует другой диаграмме направленности передающего луча узла 12 передачи. Более конкретно, для каждого этапа сканирования луча, диаграммы направленности сканирующего луча для этапа сканирования луча разделяют зону 18 действия узла 12 передачи на набор ячеек разделения сканирования для этапа сканирования луча. Каждая пара ячеек разделения сканирования в наборе ячеек разделения сканирования для этапа сканирования луча разъединена, и объединение ячеек разделения для этапа сканирования луча покрывает всю зону 18 действия узла 12 передачи. Диаграммы направленности сканирующего луча для этапов сканирования луча таковы, что для каждой уникальной комбинации ячеек разделения сканирования, состоящей из одной ячейки разделения сканирования из каждого из этапов сканирования луча, пересечение уникальной комбинации ячеек разделения сканирования соответствует одной из ячеек 20 разделения передачи зоны 18 действия, и, таким образом, одной из диаграмм направленностей 16 передающего луча узла 12 передачи.
[0097] В этом варианте осуществления, после того как узел 14 приема выбрал предпочтительные диаграммы направленности сканирующего луча для всех M этапов сканирования луча, узел 14 приема передает, в узел 12 передачи, отчет, включающий в себя указание предпочтительной диаграммы направленности сканирующего луча для каждого из этапов сканирования луча (шаг 512). Как обсуждалось выше, указание о предпочтительном сканирующем луче для m-го этапа сканирования луча может быть представлено как индекс  слота радиоресурса, соответствующего предпочтительной диаграмме направленности сканирующего луча для m-го этапа сканирования луча. Альтернативно, указания предпочтительных диаграмм направленностей сканирующего луча для M этапов сканирования луча могут быть переданы обратно, или сообщены, в узел 12 передачи вместе после M-го этапа сканирования луча.
[0098] Узел 12 передачи выбирает диаграмму направленности передающего луча узла 12 передачи, которая соответствует комбинации предпочтительных диаграмм направленностей сканирующего луча для M этапов сканирования луча в качестве диаграммы направленности передающего луча для передачи из узла 12 передачи в узел 14 приема, как обсуждалось выше со ссылкой на шаг 104 Фигуры 5 (шаг 514). Более конкретно, в некоторых вариантах осуществления, указания предпочтительных диаграмм направленностей сканирующего луча представлены как набор индексов, и набор индексов сопоставляется соответствующей диаграмме направленности передающего луча через, например, предварительно определенную таблицу поиска.
[0099] В вариантах осуществления, описанных до настоящего времени, узел 14 приема предоставляет обратную связь в узел 12 передачи, и узел 12 передачи затем выбирает наилучшую диаграмму направленности 16 передающего луча на основе обратной связи из узла 14 приема. Однако, в некоторых вариантах осуществления, узел 14 приема может иметь знание о диаграммах направленности 16 передающего луча и выбирать наилучшую или предпочтительную диаграмму направленности 16 передающего луча на основе предпочтительных диаграмм направленностей сканирующего луча для M этапов сканирования луча. В этой связи, Фигура 10 иллюстрирует работу как узла 12 передачи, так и узла 14 приема в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего раскрытия. Как проиллюстрировано, узел 12 передачи передает известный (например, пилотный) сигнал с помощью диаграмм направленностей сканирующего луча для каждого из M этапов сканирования луча через неперекрывающиеся слоты радиоресурсов, как обсуждалось выше со ссылкой на шаг 100 Фигуры 5 (шаг 600). Для каждого этапа сканирования луча, узел 14 приема определяет предпочтительную диаграмму направленности сканирующего луча, как обсуждалось выше (шаг 602). Однако, в этом варианте осуществления, узел приема выбирает диаграмму направленности 16 передающего луча для передачи из узла 12 передачи в узел 14 приема в соответствии с предпочтительными диаграммами направленности сканирующего луча для этапов сканирования луча (шаг 604). Более конкретно, в некоторых вариантах осуществления, указания предпочтительных диаграмм направленностей сканирующего луча представлены как набор индексов , и набор индексов сопоставляется соответствующей диаграмме направленности передающего луча через, например, предварительно определенную таблицу поиска, хранящуюся в узле 14 приема. Эта таблица поиска может быть предварительно сконфигурирована в узле 14 приема или сконфигурирована посредством, например, узла 12 передачи или беспроводной сети. Узел 14 приема передает в узел 12 передачи указание выбранной диаграммы направленности сканирующего луча для каждого из этапов сканирования луча (шаг 606).
[00100] Подход многоэтапного сканирования луча, описанный в материалах настоящей заявки, предоставляет экспоненциально более эффективный способ для не зависящего от устройства поиска луча, чем обычный подход SBS, по существу с тем же самым требованием обратной связи. В частности, для общего количества  возможных направлений луча, где  может быть факторизовано как , подход многоэтапного сканирования луча требует только  слотов ресурсов для передачи пилот-сигналов, в отличие от  слотов ресурсов, требуемых SBS.
[00101] Фигура 11 сравнивает производительность обычного SBS и одного из вариантов осуществления подхода многоэтапного сканирования луча, раскрытого в материалах настоящей заявки. Каждая точка на графике соответствует случайной реализации ответа канала, сформированного на основе модели трассировки лучей, на поэтажном плане внутри помещения. Координата x каждой точки представляет идеальный уровень SNR, достижимый с помощью собственного формирования луча от передатчика к приемнику, предполагая идеальное знание ответа канала в передатчике, тогда как координата y представляет фактический уровень SNR, достижимый с помощью луча, найденного соответствующим способом сканирования луча. Показанные кривые соответствуют гистограмме точек с шириной бина 2 децибела (дБ). Как показано на Фигуре 11, подход многоэтапного сканирования луча выполняется аналогично обычному SBS, хотя и с использованием гораздо меньшего количества радиоресурсов.
[00102] Фигура 12 показывает аналогичное сравнение на основе пропускной способности данных вместо SNR. На этом графике координата y представляет соотношение между фактической пропускной способностью, достижимой посредством луча, найденного с помощью соответствующей схемы сканирования луча, и идеальной пропускной способностью, достижимой собственным формированием луча, предполагая знание канала в передатчике. Как показано на Фигуре 12, подход многоэтапного сканирования луча выполняется аналогично обычному SBS, хотя и с использованием гораздо меньшего количества радиоресурсов.
[00103] Обсуждение выше было сосредоточено на узле 12 передачи и узле 14 приема, которые могут быть реализованы в любом типе из систем беспроводной связи. Фигура 13 иллюстрирует один конкретный вариант осуществления, в котором узел 12 передачи и узел 14 приема реализованы в сети 22 сотовой связи. В этом конкретном варианте осуществления, узел 12 передачи представляет собой базовую станцию 24 в Сети Радиодоступа (RAN) сети 22 сотовой связи, а узел 14 приема представляет собой беспроводное устройство 26. Следует отметить, что базовая станция 24 представляет собой лишь пример узла 12 передачи. Узел 12 передачи может быть реализован в другом типе узла радиодоступа (например, Удаленном Радиоузле (RRH)) или реализован в беспроводном устройстве. Подобным образом, беспроводное устройство 26 представляет собой лишь пример узла 14 приема. Узел 14 приема может быть реализован, например, в узле радиодоступа, с узлом 12 передачи затем реализованном в беспроводном устройстве. В примере на Фигуре 13, базовая станция 24 использует подход многоэтапного сканирования луча, описанный выше, для идентификации наилучшей или предпочтительной диаграмм направленностей луча для использования для передачи в беспроводные устройства 26. Однако, таким же образом, беспроводное устройство 26 может работать в качестве узла 12 передачи и выполнять процедуру многоэтапного сканирования луча для идентификации наилучшей или предпочтительной диаграммы направленности луча для использования для передачи на базовую станцию 24.
[00104] Фигура 14 представляет собой структурную схему узла 12 передачи в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего раскрытия. Как обсуждалось выше, в одном из вариантов осуществления, узел 12 передачи представляет собой базовую станцию 24, или подобный узел радиодоступа, в сети 22 сотовой связи. Как проиллюстрировано, узел 12 передачи включает в себя один или более процессоров 28 (например, Центральных Процессоров (CPU)), память 30, один или более сигнальных процессоров 32, беспроводной приемопередатчик 34, включающий в себя передатчик 36 и приемник 38, соединенный с несколькими антеннами. Сигнальный процессор(-ы) 32 включает в себя кодер 41, модулятор 42 и прекодер 44. Кодер 41 выполняет кодирование входного сигнала сигнального процессора(-ов) 32 (например, кодирование информационных битов в закодированные биты для, например, защиты от ошибок). Модулятор 42 модулирует закодированный сигнал (например, выполняет Мультиплексирование с Ортогональным Частотным Разделением Сигналов (OFDM) или подобную модуляцию), чтобы предоставить модулированный сигнал. Прекодер 44 работает для выполнения формирования луча путем применения вектора формирования луча к модулированному сигналу из модулятора 42. Вектор формирования луча может также называться матрицей предварительного кодирования. Передатчик 36 затем обрабатывает выходной сигнал из сигнального процессора(-ов) 32 (например, преобразует с повышением частоты, усиливает и фильтрует модулированный сигнал), чтобы тем самым вывести соответствующие сигналы передачи в антенны 40. Что касается пути приема, сигнальный процессор(-ы) 32 включают в себя демодулятор 46 и, в некоторых вариантах осуществления, декодер 48.
[00105] В работе, в некоторых вариантах осуществления, процессор(-ы) 28 выполняют процедуру многоэтапного сканирования луча, описанную выше, путем управления сигнальным процессором(-ами) 32, чтобы они передавали пилот-сигнал с помощью диаграмм направленностей сканирующего луча для M этапов сканирования луча, как описано выше. Это может быть сделано путем конфигурирования прекодера 44 и предоставления представления базового диапазона частот желаемого пилот-сигнала на вход сигнального процессора(-ов) 32. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления, сигнальный процессор(ы) 32 принимают указание предпочтительной диаграммы направленности сканирующего луча для каждого этапа сканирования луча из узла 14 приема через приемник 38 и сигнальный процессор(-ы) 32. Сигнальный процессор(-ы) 32 могут затем выбрать наилучшую или предпочтительную диаграмму направленности передающего луча для передачи в узел 14 приема на основе обратной связи из узла 14 приема, как описано выше.
[00106] В некоторых вариантах осуществления, функциональность узла 12 передачи реализована в программных средствах и хранится в памяти 30 для выполнения процессором(-ами) 28. Путем выполнения этих программных средств, узел 12 передачи работает в соответствии с любым из вариантов осуществления, описанных выше.
[00107] В некоторых вариантах осуществления, предоставлена компьютерная программа, включающая в себя инструкции, которые, при выполнении по меньшей мере одним процессором (например, процессором(-ами) 28), приводят к тому, что по меньшей мере один процессор выполняет функциональность узла 12 передачи в соответствии с любым одним из вариантов осуществления, описанных в материалах настоящей заявки. В одном из вариантов осуществления, предоставлен носитель, содержащий вышеупомянутый компьютерный программный продукт. Носитель представляет собой один из электронного сигнала, оптического сигнала, радиосигнала, компьютерно-читаемого запоминающего носителя (например, невременный компьютерно-читаемый носитель, такой как память 30).
[00108] Фигура 15 представляет собой структурную схему узла 14 приема в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего раскрытия. Как обсуждалось выше, в одном из вариантов осуществления, узел 14 приема представляет собой беспроводное устройство 26 в сети 22 сотовой связи. Как проиллюстрировано, узел 14 приема включает в себя один или более процессоров 50 (например, CPU), память 52, один или более сигнальных процессоров 54, беспроводной приемопередатчик 56, включающий в себя приемник 58 и передатчик 60, соединенный с одной или более антеннами 62. Для пути приема, приемник 58 обрабатывает принятый сигнал (например, усиливает, преобразует с понижением частоты, фильтрует, преобразует из аналоговой в цифровую форму), чтобы предоставить цифровое представление принятого сигнала. Сигнальный процессор(-ы) 54 включают в себя демодулятор 64 и, в некоторых вариантах осуществления, декодер 66. Демодулятор 64 работает для демодуляции цифрового представления принятого сигнала (например, выполняет демодуляцию OFDM). Декодер 66 может, например, работать, чтобы декодировать демодулированный сигнал в случае, когда несколько линий, или потоков передачи, были переданы узлом 12 передачи. Путь передачи включает в себя кодер 67, модулятор 68, прекодер 70 (необязательно) и передатчик 60.
[00109] В работе, в некоторых вариантах осуществления, процессор(-ы) 50 наблюдают представление базового диапазона частот сигнала приема во время слотов радиоресурсов, используемых для диаграмм направленностей сканирующего луча этапа сканирования луча, чтобы тем самым определить или выбрать предпочтительную диаграмму направленности сканирующего луча для каждого этапа. В некоторых вариантах осуществления, процессор(-ы) 50 передают обратно указание предпочтительных диаграмм направленностей сканирующего луча для этапов сканирования луча в узел 12 передачи через сигнальный процессор(-ы) 54 и передатчик 60. В других вариантах осуществления, процессор(-ы) 50 выбирают наилучшую или предпочтительную диаграмму направленности 16 передающего луча на основе предпочтительных диаграмм направленностей сканирующего луча для этапов сканирования луча, и передает указание выбранной диаграммы направленности передающего луча в узел 12 передачи через сигнальный процессор(-ы) 54 и передатчик 60.
[00110] В некоторых вариантах осуществления, функциональность узла 14 приема реализована в программных средствах и хранится в памяти 52 для выполнения процессором(-ами) 50. Путем выполнения этих программных средств, узел 14 приема работает в соответствии с любым из вариантов осуществления, описанных выше.
[00111] В некоторых вариантах осуществления, предоставлена компьютерная программа, включающая в себя инструкции, которые, при выполнении по меньшей мере одним процессором (например, процессором(-ами) 50), приводят к тому, что по меньшей мере один процессор выполняет функциональность узла 14 приема в соответствии с любым одним из вариантов осуществления, описанных в материалах настоящей заявки. В одном из вариантов осуществления, предоставлен носитель, содержащий вышеупомянутый компьютерный программный продукт. Носитель представляет собой один из электронного сигнала, оптического сигнала, радиосигнала, компьютерно-читаемого запоминающего носителя (например, невременный компьютерно-читаемый носитель, такой как память 52).
[00112] Фигура 16 иллюстрирует узел 12 передачи в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего раскрытия. В этом варианте осуществления, узел 12 передачи включает в себя модуль 72 передачи сканирующего луча и, в некоторых вариантах осуществления, модуль 74 приема и модуль 76 выбора диаграммы направленности передающего луча, каждый из которых реализован в программных средствах. Модуль 72 передачи сканирующего луча работает, чтобы вызвать передачу известного сигнала (например, пилот-сигнала) с помощью диаграмм направленностей сканирующего луча этапов сканирования луча через связанный передатчик. Модуль 74 приема работает, чтобы, в некоторых вариантах осуществления, принять указание предпочтительных диаграмм направленностей сканирующего луча для этапов сканирования луча из узла 14 приема через связанный приемник. Модуль 76 выбора передающего луча выбирает наилучшую или предпочтительную диаграмму направленности 16 передающего луча в соответствии с предпочтительными диаграммами направленности сканирующего луча для этапов сканирования луча, указанный узлом 12 передачи, как обсуждалось выше. В других вариантах осуществления, модуль 74 приема принимает, через связанный приемник, указание наилучшей или предпочтительной диаграммы направленности передающего луча из узла 14 приема.
[00113] Фигура 17 иллюстрирует узел 14 приема в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего раскрытия. В этом варианте осуществления, узел 14 приема включает в себя модуль 78 определения предпочтительной диаграммы направленности сканирующего луча, модуль 80 передачи сообщений, и, в некоторых вариантах осуществления, модуль 82 выбора, каждый из которых реализован в программных средствах. Модуль 78 определения предпочтительной диаграммы направленности сканирующего луча работает, чтобы наблюдать слоты радиоресурсов, используемые для передачи известного сигнала с помощью диаграмм направленностей сканирующего луча для этапов сканирования луча для определения предпочтительной диаграммы направленности сканирующего луча для каждого этапа сканирования луча, как описано выше. В некоторых вариантах осуществления, модуль 80 передачи сообщений сообщает указание предпочтительной диаграммы направленности сканирующего луча для каждого этапа сканирования луча. В других вариантах осуществления, модуль 82 выбора выбирает наилучший или предпочтительный передающий луч в соответствии с предпочтительными диаграммами направленности сканирующего луча для этапов сканирования луча, и в этом случае модуль 80 передачи сообщений затем сообщает указание выбранной диаграммы направленности передающего луча.
[00114] Следующие сокращения используются в настоящем раскрытии.
3GPP Проект Партнерства 3-его Поколения
AN - Узел Доступа
BF - Формирование Луча
BMR - Отчет о Проведении Измерения Параметров Луча
CPU - Центральный Процессор
dB - Децибел
GHz - Гигагерц
LTE - Долгосрочное Развитие
mmW - Миллиметровая Волна
OFDM - Мультиплексирование с Ортогональным Частотным Разделением Каналов
RAN - Сеть Радиодоступа
RRH - Удаленный Радиозуел
SBS - Последовательное Качание Луча
SNR - Соотношение Сигнал-Шум
UE - Пользовательское Оборудование
[00115] Специалисты в данной области техники распознают улучшения и изменения в вариантах осуществления настоящего раскрытия. Все такие улучшения и изменения рассматриваются в рамках концепций, раскрытых в материалах настоящей заявки и формулы изобретения, которая следует.