用於在毫米波接入系統中進行波束跟蹤的非對稱能力驅動方法與流程

2023-06-24 02:54:21 3

本申請要求於2014年7月15日遞交的、標題為「ASYMMETRIC CAPABILITY-DRIVEN METHODS FOR BEAM TRACKING IN MM-WAVE ACCESS SYSTEMS」的美國專利申請第14/332,330號的利益，以引用方式將其全部內容明確地併入本文。

技術領域

概括地說，本公開內容涉及通信系統，並且更具體地涉及用於在毫米波(mmW)接入系統中進行波束跟蹤的非對稱能力驅動方法。

背景技術：

廣泛地部署無線通信系統，以提供各種電信服務，例如，通話、視頻、數據、消息傳送和廣播。典型的無線通信系統可以採用能夠通過共享可用的系統資源(例如，帶寬、發射功率)支持與多個用戶進行通信的多址技術。這樣的多址技術的示例包括碼分多址(CDMA)系統、時分多址(TDMA)系統、頻分多址(FDMA)系統、正交頻分多址(OFDMA)系統、單載波頻分多址(SC-FDMA)系統和時分同步碼分多址(TD-SCDMA)系統。

已經在各種電信標準中採用這些多址技術來提供使得不同的無線設備能夠在城市層面、國家層面、地區層面、並且甚至全球層面進行通信的公共協議。新興的電信標準的示例是長期演進(LTE)。LTE是對由第三代合夥夥伴計劃(3GPP)發布的通用移動電信系統(UMTS)移動標準的增強集。LTE被設計為通過改善頻譜效率、降低成本、改善服務、使用新的頻譜並且與在下行鏈路(DL)上使用OFDMA、在上行鏈路(UL)上使用SC-FDMA和使用多輸入多輸出(MIMO)天線技術的其它開放標準更好地結合來更好地支持移動寬帶網際網路接入。然而，隨著針對移動寬帶接入的需求持續增加，存在著針對LTE技術的進一步改進的需要。更可取地，這些改進應當適用於其它多址技術和採用這些技術的電信標準。

技術實現要素：

在本公開內容的方面中，提供了一種方法、電腦程式產品和裝置。所述裝置基於來自毫米波基站(mmW-BS)的發送波束與mmW-BS建立無線通信鏈路，其中發送波束具有發送波束方向，接收用於指示與mmW-BS相關聯的至少數字的、模擬的或混合的波束成形能力中的一者的波束成形能力信息，以及基于波束成形能力信息和與無線通信鏈路相關聯的發送波束針對UE的M個接收波束方向中的每個接收波束方向掃描來自mmW-BS的N個發送波束。

附圖說明

圖1是示出了網絡架構的示例的圖。

圖2是示出了接入網的示例的圖。

圖3是示出了接入網中的演進型節點B和用戶設備的示例的圖。

圖4是設備到設備通信系統的圖。

圖5是示出了mmW無線通信系統的示例的圖。

圖6是示出了用於UE和mmW-BS的示例性掃描操作的圖。

圖7是示出了用於UE和mmW-BS的示例性掃描操作的圖。

圖8是無線通信的方法的流程圖。

圖9是示出了示例性的裝置中的不同的模塊/單元/組件之間的數據流的數據流程圖。

圖10是示出了針對採用處理系統的裝置的硬體實現方式的示例的圖。

具體實施方式

下文結合附圖闡述的具體實施方式旨在作為對各種配置的描述，並非旨在表示可以實踐本文描述的概念的僅有配置。具體實施方式包括出於提供對各個概念的透徹理解的目的的具體細節。然而，對於本領域技術人員將顯而易見的是，可以在沒有這些具體細節的情況下實踐這些概念。在一些實例中，以框圖形式示出了公知的結構和組件，以便避免使這樣的概念模糊。

現在將參照各個裝置和方法給出電信系統的若干方面。這些裝置和方法將在下面的具體實施方式中描述，並且在附圖中通過各個框、模塊、組件、電路、步驟、過程、算法等(被統稱為「要素」)示出。這些要素可以使用電子硬體、計算機軟體或其任何組合來實現。至於這樣的要素是被實現為硬體還是軟體，取決於特定的應用和對整個系統施加的設計約束。

舉例而言，要素、或要素的任何部分、或要素的任何組合可以利用包括一個或多個處理器的「處理系統」來實現。處理器的示例包括被配置為執行貫穿本公開內容描述的各種功能的微處理器、微控制器、數位訊號處理器(DSP)、現場可編程門陣列(FPGA)、可編程邏輯器件(PLD)、狀態機、門控邏輯器件、分立硬體電路以及其它適合的硬體。處理系統中的一個或多個處理器可以執行軟體。無論是被稱為軟體、固件、中間件、微代碼、硬體描述語言還是其它術語，軟體都應當被廣義地解釋為意指指令、指令集、代碼、代碼段、程序代碼、程序、子程序、軟體模塊、應用、軟體應用、軟體包、例程、子例程、對象，可執行文件、執行的線程、過程、函數等。

因此，在一個或多個示例性實施例中，描述的功能可以用硬體、軟體、固件或其任意組合的方式來實現。如果用軟體的方式來實現，則可以將這些功能存儲在計算機可讀介質上或者被編碼為計算機可讀介質上的一個或多個指令或代碼。計算機可讀介質包括計算機存儲介質。存儲介質可以是能夠由計算機存取的任何可用的介質。通過示例而非限制的方式，這樣的計算機可讀介質可以包括隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、電可擦除可編程ROM(EEPROM)、壓縮光碟ROM(CD-ROM)或其它光碟存儲、磁碟存儲或其它磁存儲設備、或者能夠被用來攜帶或存儲具有指令或數據結構形式的期望的程序代碼並且能夠由計算機存取的任何其它介質。上述的組合也應當被包括在計算機可讀介質的範圍之內。

圖1是示出了LTE網絡架構100的圖。LTE網絡架構100可以被稱為演進型分組系統(EPS)100。EPS 100可以包括一個或多個用戶設備(UE)102、演進型UMTS陸地無線接入網(E-UTRAN)104、演進型分組核心(EPC)110和運營商的網際網路協議(IP)服務122。EPS可以與其它接入網互連，但是為了簡單起見，未示出這些實體/接口。如示出的，EPS提供分組交換服務，然而，如本領域技術人員將容易地意識到的，貫穿本公開內容給出的各個概念可以被擴展到提供電路交換服務的網絡。

E-UTRAN包括演進型節點B(eNB)106和其它eNB 108，並且可以包括多播協調實體(MCE)128。eNB 106朝向UE 102提供用戶和控制平面協議終止。eNB 106可以經由回程(例如，X2接口)被連接到其它eNB 108。MCE 128為演進型多媒體廣播多播服務(MBMS)(eMBMS)分配時間/頻率無線資源，並且確定用於eMBMS的無線配置(例如，調製和編碼方案(MCS))。MCE 128可以是單獨的實體或是eNB 106的一部分。eNB 106還可以被稱為基站、節點B、接入點、基站收發機、無線基站、無線收發機、收發機功能單元、基本服務集(BSS)、擴展服務集(ESS)或某種其它適合的術語。eNB 106為UE 102提供到EPC 110的接入點。UE 102的示例包括蜂窩電話、智慧型電話、會話發起協議(SIP)電話、膝上型計算機、個人數字助理(PDA)、衛星無線設備、全球定位系統、多媒體設備、視頻設備、數字音頻播放器(例如，MP3播放器)、照相機、遊戲控制臺、平板計算機或任何其它類似功能的設備。本領域技術人員還可以將UE 102稱為移動站、用戶站、移動單元、用戶單元、無線單元、遠程單元、行動裝置、無線設備、無線通信設備、遠程設備、移動用戶站、接入終端、移動終端、無線終端、遠程終端、手持機、用戶代理、移動客戶端、客戶端或某種其它適當的術語。

eNB 106被連接到EPC 110。EPC 110可以包括移動性管理實體(MME)112、歸屬用戶伺服器(HSS)120、其它MME 114、服務網關116、多媒體廣播多播服務(MBMS)網關124、廣播多播服務中心(BM-SC)126和分組數據網絡(PDN)網關118。MME 112是用於處理UE 102與EPC 110之間的信令的控制節點。通常，MME 112提供承載和連接管理。所有用戶IP分組是通過服務網關116傳送的，服務網關116自身被連接到PDN網關118。PDN網關118提供UE IP位址分配以及其它功能。PDN網關118和BM-SC 126被連接到IP服務122。IP服務122可以包括網際網路、內聯網、IP多媒體子系統(IMS)、PS流式傳輸服務(PSS)和/或其它IP服務。BM-SC 126可以提供用於MBMS用戶服務提供和傳遞的功能。BM-SC 126可以充當用於內容提供者MBMS傳輸的入口點，可以被用來授權並且在PLMN內發起MBMS承載服務，並且可以被用來調度和傳送MBMS傳輸。MBMS網關124可以被用來將MBMS業務分發給屬於廣播特定服務的多播廣播單頻網(MBSFN)區域的eNB(例如，106、108)，並且可以負責會話管理(開始/停止)並且負責收集eMBMS相關的計費信息。

在方面中，UE 102能夠經由LTE網絡和毫米波(mmW)系統傳送信號。因此，UE 102可以通過LTE鏈路與eNB 106和/或其它eNB 108進行通信。另外，UE 102可以通過mmW鏈路與連接點(CP)或基站(BS)或mmW基站(mmW-BS)130(能夠進行mmW系統通信)進行通信。

在另一方面中，其它eNB 108中的至少一個可能能夠經由LTE網絡和mmW系統傳送信號。這樣，eNB 108可以被稱為LTE+mmW eNB。在另一方面中，CP/BS/mmW-BS 130可能能夠經由LTE網絡和mmW系統傳送信號。這樣，CP/BS/mmW-BS 130可以被稱為LTE+mmW CP/BS。UE 102可以通過LTE鏈路以及通過mmW鏈路與其它eNB 108進行通信。

在另一方面中，其它eNB 108可能能夠經由LTE網絡和mmW系統傳送信號，而CP/BS 130能夠僅經由mmW系統傳送信號。因此，不能夠經由LTE網絡以信號形式向其它eNB 108發送的CP/BS 130可以通過mmW回程鏈路與其它eNB 108進行通信。

圖2是示出了LTE網絡架構中的接入網200的示例的圖。在該示例中，接入網200被劃分成多個蜂窩區域(小區)202。一個或多個較低功率等級的eNB 208可以具有與小區202中的一個或多個小區202重疊的蜂窩區域210。較低功率等級的eNB 208可以是毫微微小區(例如，家庭eNB(HeNB))、微微小區、宏小區或遠程無線頭端(RRH)。宏eNB 204均被指派給相應的小區202，並且被配置為向小區202中的所有UE 206提供到EPC 110的接入點。在接入網200的該示例中不存在集中式控制器，但是可以在替代的配置中使用集中式控制器。eNB 204負責所有無線相關的功能，其包括無線承載控制、準入控制、移動性控制、調度、安全性和到服務網關116的連接性。eNB可以支持一個或多個(例如，三個)小區(還被稱為扇區)。術語「小區」可以指代eNB的最小覆蓋區域，和/或為特定的覆蓋區域服務的eNB子系統。此外，術語「eNB」、「基站」和「小區」在本文可以可互換地使用。

在方面中，UE 206可以經由LTE網絡和毫米波(mmW)系統傳送信號。因此，UE 206可以通過LTE鏈路與eNB 204進行通信，並且通過mmW鏈路與連接點(CP)或基站(BS)212(能夠進行mmW系統通信)進行通信。在另一方面中，eNB 204和CP/BS/mmW-BS 212可以經由LTE網絡和mmW系統傳送信號。這樣，UE 206可以通過LTE鏈路和mmW鏈路與eNB 204進行通信(當eNB 204能夠進行mmW系統通信時)，或者通過mmW鏈路和LTE鏈路與CP/BS 212進行通信(當CP/BS/mmW-BS 212能夠進行LTE網絡通信時)。在又一方面中，eNB 204經由LTE網絡和mmW系統傳送信號，而CP/BS/mmW-BS 212僅經由mmW系統傳送信號。因此，不能夠經由LTE網絡以信號形式向eNB 204發送的CP/BS/mmW-BS 212可以通過mmW回程鏈路與eNB 204進行通信。

由接入網200採用的調製和多址方案可以根據被部署的特定電信標準來改變。在LTE應用中，在DL上使用OFDM並且在UL上使用SC-FDMA，來支持頻分雙工(FDD)和時分雙工(TDD)二者。如本領域技術人員根據下面的具體實施方式將容易地意識到，本文給出的各種概念非常適合於LTE應用。然而，這些概念可以被容易地擴展到採用其它調製和多址技術的其它電信標準。舉例而言，這些概念可以被擴展到演進數據優化(EV-DO)或超移動寬帶(UMB)。EV-DO和UMB是由第三代合作夥伴計劃2(3GPP2)發布的作為CDMA2000標準族的一部分的空中接口標準，並且採用CDMA來向移動站提供寬帶網際網路接入。這些概念還可以被擴展到：採用寬帶CDMA(W-CDMA)和諸如TD-SCDMA之類的CDMA的其它變型的通用陸地無線接入(UTRA)；採用TDMA的全球移動通信系統(GSM)；以及採用OFDMA的演進型UTRA(E-UTRA)、IEEE 802.11(Wi-Fi)、IEEE 802.16(WiMAX)、IEEE 802.20和閃速OFDM。在來自3GPP組織的文檔中描述了UTRA、E-UTRA、UMTS、LTE和GSM。在來自3GPP2組織的文檔中描述了CDMA2000和UMB。採用的實際的無線通信標準和多址技術將取決於具體應用和對系統施加的整體設計約束。

eNB 204可以具有支持MIMO技術的多個天線。對MIMO技術的使用使得eNB 204能夠利用空間域來支持空間復用、波束成形和發送分集。空間復用可以被用來在相同的頻率上同時發送不同的數據流。數據流可以被發送到單個UE 206以增加數據速率，或者被發送到多個UE 206以增加整體系統容量。這是通過對每個數據流進行空間預編碼(即，應用對幅度和相位的縮放)並且隨後在DL上通過多個發送天線發送每個經空間預編碼的流來實現的。經空間預編碼的數據流到達UE 206，具有不同的空間特徵，這使得UE 206中的每個UE 206能夠恢復去往該UE 206的一個或多個數據流。在UL上，每個UE 206發送經空間預編碼的數據流，這使得eNB 204能夠識別每個經空間預編碼的數據流的源。

空間復用通常在信道狀況良好時使用。當信道狀況不太有利時，可以使用波束成形來將傳輸能量集中在一個或多個方向上。這可以通過對用於通過多個天線進行發送的數據進行空間預編碼來實現。為了在小區的邊緣處實現良好的覆蓋，可以結合發送分集來使用單個流波束成形傳輸。

在下面的具體實施方式中，將參考在DL上支持OFDM的MIMO系統來描述接入網的各個方面。OFDM是用於在OFDM符號內將數據調製到多個子載波上的擴頻技術。子載波以精確的頻率間隔開。間隔提供了使得接收機能夠從子載波恢復數據的「正交性」。在時域中，保護間隔(例如，循環前綴)可以被添加到每個OFDM符號，以對抗OFDM符號間幹擾。UL可以使用具有DFT擴展OFDM信號形式的SC-FDMA來補償高峰均功率比(PAPR)。

圖3是在接入網中基站310與UE 350相通信的框圖。基站310可以是例如LTE系統的eNB、毫米波(mmW)系統的連接點(CP)/接入點/基站、能夠經由LTE系統和mmW系統傳送信號的eNB、或者能夠經由LTE系統和mmW系統傳送信號的連接點(CP)/接入點/基站。UE 350可能能夠經由LTE系統和/或mmW系統傳送信號。在DL中，將來自核心網的上層分組提供給控制器/處理器375。在DL中，控制器/處理器375提供報頭壓縮、加密、分組分段和重新排序、邏輯信道與傳輸信道之間的復用以及基於各種優先級度量對UE 350的無線資源分配。控制器/處理器375還負責HARQ操作、丟失分組的重傳和以信號形式向UE 350進行發送。

發送(TX)處理器316實現各種信號處理功能。信號處理功能包括用於有助於UE 350處的前向糾錯(FEC)的編碼和交織、以及基於各種調製方案(例如，二進位相移鍵控(BPSK)、正交相移鍵控(QPSK)、M相移鍵控(M-PSK)、M-正交幅度調製(M-QAM))到信號星座圖的映射。然後，將經編碼和調製的符號分成並行的流。然後，每個流被映射到OFDM子載波，在時域和/或頻域中與參考信號(例如，導頻)復用，並且然後使用快速傅立葉逆變換(IFFT)組合在一起，從而產生攜帶時域OFDM符號流的物理信道。對OFDM流進行空間預編碼，從而產生多個空間流。來自信道估計器374的信道估計可以被用來確定編碼和調製方案以及用於空間處理。信道估計可以從由UE 350發送的參考信號和/或信道狀況反饋導出。然後，可以經由單獨的發射機318TX將每個空間流提供給不同的天線320。每個發射機318TX可以利用相應的空間流來調製RF載波以用於發送。

在UE 350處，每個接收機354RX通過其相應的天線352來接收信號。每個接收機354RX恢復被調製到RF載波上的信息，並且將該信息提供給接收(RX)處理器356。RX處理器356實現各種信號處理功能。RX處理器356可以對該信息執行空間處理，以恢復去往UE 350的任何空間流。如果多個空間流是去往UE 350的，則它們可以由RX處理器356組合成單個OFDM符號流。然後，RX處理器356使用快速傅立葉變換(FFT)將OFDM符號流從時域變換到頻域。頻域信號包括針對OFDM信號的每個子載波的單獨的OFDM符號流。每個子載波上的符號和參考信號是通過確定由基站310發送的最可能的信號星座圖點來恢復和解調。這些軟判決可以是基於由信道估計器358計算的信道估計的。然後，對軟判決進行解碼和解交織，以恢復最初由基站310在物理信道上發送的數據和控制信號。然後，將數據和控制信號提供給控制器/處理器359。

控制器/處理器359可以與用於存儲程序代碼和數據的存儲器360相關聯。存儲器360可以被稱為計算機可讀介質。在DL中，控制器/處理器359提供傳輸信道與邏輯信道之間的解復用、分組重組、解密，報頭解壓縮、控制信號處理，以恢復來自核心網的上層分組。然後，將該上層分組提供給數據宿362。還可以將各種控制信號提供給數據宿362。控制器/處理器359還負責使用確認(ACK)和/或否定確認(NACK)協議進行錯誤檢測，以支持HARQ操作。

在UL中，數據源367被用來將上層分組提供給控制器/處理器359。與結合通過基站310進行的DL傳輸描述的功能類似，控制器/處理器359提供報頭壓縮、加密、分組分段和重新排序、以及基於基站310的無線資源分配來在邏輯信道與傳輸信道之間進行復用。控制器/處理器359還負責HARQ操作、丟失分組的重傳和以信號形式向基站310進行發送。

TX處理器368可以使用由信道估計器358從由基站310發送的參考信號或反饋導出的信道估計，來選擇適當的編碼和調製方案以及有助於空間處理。可以經由單獨的發射機354TX將由TX處理器368生成的空間流提供給不同的天線352。每個發射機354TX可以利用相應的空間流來調製RF載波以用於發送。

以與結合UE 350處的接收機功能描述的方式類似的方式，在基站310處對UL傳輸進行處理。每個接收機318RX通過其相應的天線320來接收信號。每個接收機318RX恢復被調製到RF載波上的信息，並且將該信息提供給RX處理器370。

控制器/處理器375可以與用於存儲程序代碼和數據的存儲器376相關聯。存儲器376可以被稱為計算機可讀介質。在UL中，控制器/處理器375提供傳輸信道與邏輯信道之間的解復用、分組重組、解密、報頭解壓縮、控制信號處理，以恢復來自UE 350的上層分組。可以將來自控制器/處理器375的上層分組提供給核心網。控制器/處理器375還負責使用ACK和/或NACK協議進行錯誤檢測，以支持HARQ操作。

圖4是設備到設備通信系統400的圖。設備到設備通信系統400包括多個無線設備404、406、408、410。設備到設備通信系統400可以與蜂窩通信系統(諸如例如，無線廣域網(WWAN))重疊。無線設備404、406、408、410中的一些無線設備可以在設備到設備通信中使用DL/UL WWAN頻譜一起通信，一些無線設備可以與基站402通信，而一些無線設備可以做這兩者。例如，如圖4中示出的，無線設備408、410處於設備到設備通信，以及無線設備404、406處於設備到設備通信。無線設備404、406還與基站402進行通信。

下文討論的示例性的方法和裝置適用於各種各樣的無線設備到設備通信系統中的任何通信系統，諸如例如，基於FlashLinQ、WiMedia、藍牙、ZigBee的無線設備到設備通信系統，或者基於IEEE 802.11標準的Wi-Fi。為了簡化討論，在LTE的背景下討論示例性的方法和裝置。然而，本領域普通技術人員將理解的是，示例性的方法和裝置更普遍地適用於各種各樣的其它無線設備到設備通信系統。

mmW通信系統可以在載波波長在幾毫米量級的非常高的頻帶(例如，10.0GHz至300.0GHz)處操作。mmW系統可以在多個天線和波束成形的幫助下操作，以克服具有低增益的信道。例如，高載波頻帶處的嚴重衰減會將發送的信號的範圍限制到幾十米(例如，1米至50米)。此外，障礙物(例如，牆壁、家具、人等)的存在會阻擋高頻毫米波的傳播。這樣，高載波頻率的傳播特性使對於mmW-BS與UE之間的定向波束成形的需要成為必需，所述定向波束成形將發送能量集中在與主要空間散射體、反射體和/或衍射路徑相對應的特定空間方向上，以克服損耗。波束成形可以經由協作以沿至接收設備的特定方向對高頻信號進行波束成形的天線陣列(例如，相控陣列)來實現，並且因此擴大了信號的範圍。儘管mmW系統可以以獨立的方式操作，但是mmW系統可以結合多個建立的較低頻率(和較低帶寬)系統(例如，LTE)來實現。

在方面中，在mmW系統中發送的特定波束方向可能需要被可靠地確定並且具有最小時延。此外，隨著UE相對於mmW-BS和主要的散射體移動，可能需要保持和/或跟蹤空間方向。隨著時間的推移，UE的任意旋轉(例如，用戶的手對UE的旋轉)和(例如，由覆蓋UE的部分的用戶的手導致的)UE處的信號阻擋可能需要經由波束成形來重新定向，以避免與mmW-BS的鏈路故障。應當注意到的是，這樣的問題通常不是LTE和其它無線通信標準的事，因為傳播和阻擋損耗是可忽略的，並且性能通常不依賴于波束成形方案(從整個大量天線獲得陣列增益)的成功。在某些方面中，經常使用受益於空間分集的較高等級的方案來使LTE的速率最大化，然而，由於射頻(RF)複雜度和成本約束，這樣的方案難以在mmW系統中實現。

在方面中，mmW系統中的mmW-BS和UE可以具有不同的能力(還被稱為非對稱能力)。例如，mmW-BS和UE可以具有不同數量的天線、不同數量的天線子陣列、不同類型的子陣列(線性的、平面的等)、不同的波束成形器架構類型(例如，數字的、模擬的/RF、混合的)和/或不同的發送功率。如下文討論的，可以利用mmW-BS與UE之間的這樣的能力差異來有效地實現波束跟蹤(還被稱為波束掃描)過程。

在另一方面中，第一UE(例如，無線設備404)和第二UE(例如，無線設備406)可以被配置用於mmW系統中的設備到設備通信，並且可以具有不同的能力。例如，第一UE和第二UE可以具有不同數量的天線、不同數量的天線子陣列、不同類型的子陣列(線性的、平面的等)、不同的波束成形器架構類型(例如，數字的、模擬的/RF、混合的)和/或不同的發送功率。可以利用第一UE與第二UE之間的這樣的能力差異來有效地實現第一UE與第二UE之間的波束跟蹤過程。

圖5是示出了mmW通信系統500的示例的圖。mmW通信系統500包括UE 502和mmW-BS 504。在方面中，UE 502和mmW-BS 504可以執行初始同步和發現以建立通信鏈路。例如，UE 502和mmW-BS 504可以沿著路徑506建立通信鏈路。在執行初始同步和發現之後，UE 502和mmW-BS 504均可以具有與從mmW-BS 504到UE 502的L個主要路徑相對應的L數量的方向(還被稱為波束成形方向或角度)的估計。在方面中，L是大於1的整數(由於分集的原因)。在方面中，mmW-BS 504和/或UE 502可以具有對這些L個主要路徑的相對強度的估計，從而允許對最主要的路徑執行初始波束成形。

在方面中，在UE 502和mmW-BS 504兩者處跟蹤剩餘的L-1個主要路徑，以便如果並且當出現如下需求時，確保從L個主要路徑中的最主要的路徑(例如，路徑506)平滑地切換到剩餘的L-1個其它路徑中的任何路徑(例如，從表面522反射的路徑514)。例如，這樣的從最主要的路徑切換到剩餘的L-1個路徑中的任何路徑的需求可能在最主要的路徑不期望地被障礙物阻擋(由於UE 502的移動性)的情況下，或者如果(反射體和散射體的)材料性質隨著角度的函數變化而出現。

在方面中，UE 502和/或mmW-BS 504可以具有可能有助於跟蹤(還被稱為掃描)先前討論的L-1個主要路徑及其相應的強度的一個或多個波束成形能力。在方面中，波束成形能力可以是mmW通信系統500中的一個設備具有比mmW通信系統500中的另一設備更大數量的天線。例如，mmW-BS 504可以具有比UE 502更大數量的天線。mmW-BS 504與UE 502之間的天線數量的這種差異可以允許mmW-BS 504比UE 502在時隙內掃描通過更多方向和/或扇區，為了得知相應的波束方向。例如，與UE 502能夠在給定的時隙中掃描其可能的波束成形角度(例如，與波束516、518和/或520相對應的角度)中的每個角度相比，mmW-BS 504可以使用其較大數量的天線來更快速地掃描其可能的波束成形角度(例如，與波束508、510和/或512相對應的角度)中的每個角度。

在方面中，波束成形能力可以是模擬波束成形能力。例如，mmW-BS 504可以具有模擬波束成形能力，其可以允許mmW-BS 504每次通過一個可用的RF鏈來發送單個波束(例如，沿著路徑506的波束510)。當提及數據機的發送側時，術語RF鏈指代功率放大器、數模轉換器和混頻器的組合，或者當提及數據機的接收機側時，術語RF鏈指代低噪聲放大器、分離器(demixer)和模數轉換器的組合。在方面中，波束成形能力可以是數字波束成形能力。例如，mmW-BS 504可以具有對應於與天線的數量相同數量的RF鏈的數字波束成形能力，其可以允許mmW-BS 504以峰值增益為代價通過沿多個方向發出電磁能來同時發送多個波束(例如，波束508、510和/或512)。在方面中，波束成形能力可以是混合波束成形能力，其中，RF鏈的數量多於一個並且少於天線的數量。例如，mmW-BS 504可以具有混合波束成形能力，其可以允許mmW-BS 504從mmW-BS 504的RF鏈中的每個RF鏈發送波束。在方面中，波束成形能力可以是多個天線子陣列的可用性。例如，UE 502可以具有多個天線子陣列，其允許UE 502沿不同的方向(例如，波束516、518和520的相應的方向)從天線子陣列中的每個天線子陣列發送波束，以克服RF障礙物，例如，UE的非故意地阻擋波束路徑的用戶的手。

在另一方面中，波束成形能力可以是mmW通信系統500中的一個設備具有比mmW通信系統500中的另一設備更高的天線切換速度。例如，mmW-BS 504可以具有比UE 502更高的天線切換速度。在這樣的示例中，在UE沿固定的方向發送波束時，可以通過將mmW-BS 504配置為掃描不同的方向和/或扇區來利用mmW-BS 504的較高的天線切換速度。在另一示例中，UE 502可以具有比mmW-BS 504更高的天線切換速度。在這樣的示例中，在mmW-BS 504沿固定的方向發送波束時，可以通過將UE 502配置為掃描不同的方向和/或扇區來利用UE 502的更高的天線切換速度。

在初始同步和發現階段之後，通常由UE 502和/或mmW-BS 504來執行波束跟蹤，其中，對波束角度的初始估計已經由UE 502和/或mmW-BS 504獲得。因此，應當注意到的是，初始發現階段以差的信噪比(SNR)狀況為特徵，而波束跟蹤以合理的鏈路餘量/SNR為特徵。

波束跟蹤算法通常將在初始同步和發現期間得知的角度用作初始值(還被稱為種子值)，並且隨後在角度的動態範圍是小的時間段內，在窄的範圍內對這些角度進行微調。例如，如果UE 502正在以100mph行進，並且UE 502與mmW-BS 504之間的距離為100米，則從mmW-BS 504到UE 502的路徑(例如，路徑506)的角度可以以每100.0毫秒(ms)2.5度的量級改變。在這樣的示例中，當UE 502正在沿波束518的方向跟蹤路徑506時，UE 502可以在其初始化的角度周圍在窄的範圍(例如，包括相對於圖5中的波束518的角度的角度θ3和θ4的角度範圍T)內進行搜索，以達到用於跟蹤階段的最佳角度估計。例如，θ3可以是種子值+2.0度，而θ4可以是種子值–2.0度。因此，通過利用mmW-BS 504和UE 502處的非對稱能力，可以顯著地增大跟蹤過程的速度。

在方面中，mmW-BS 504可以具有數字波束成形能力，其具有NK數量的RF鏈，並且UE 502可以具有一個RF鏈(例如，UE 502具有單個模擬或RF波束成形器)或至多兩個RF鏈(例如，UE 502具有混合波束成形器)。多個RF鏈的存在可以將針對波束跟蹤所需的時間減少多個RF鏈的數量的因子，因為可以使用這些RF鏈來同時搜索多個方向。例如，當mmW-BS 504具有數字波束成形能力(其具有至少兩個RF鏈)時，mmW-BS 504可以在一個時隙中沿著第K路徑(例如，路徑506)和第I路徑(例如，路徑514)(其中，K≠I)的初始化方向同時發送波束。UE 502可以將其天線配置為每次一個地循環通過其可能的方向，以確定每對路徑(例如，第K路徑和第I路徑)的最佳路徑。

在方面中，UE 502可以具有多個天線子陣列。UE 502的多個天線子陣列可以確保信令分集，以克服動態信令減損，例如，信號路徑的物理障礙物。例如，這樣的物理障礙物可以是阻擋信號路徑的用戶的手或身體的一部分。在這樣的方面中，在mmW-BS 504沿單個方向進行波束成形的情況下，UE 502可以使用其天線子陣列中的每個子陣列來檢查來自不同方向的接收信號質量，由此使跟蹤過程加速UE 502的可用天線子陣列的數量。例如，當UE 502具有至少兩個天線子陣列時，mmW-BS 504可以將其波束成形器固定到用於第I路徑514的初始化方向的那一個，同時UE 502沿不同的方向(例如，波束516、518和/或520的方向)循環通過其天線子陣列，以相對於UE 502不具有天線子陣列的情況的縮短的跟蹤時間確定用於第I路徑514的最佳方向(例如，波束520的方向)。

在方面中，當mmW-BS 504具有數字波束成形能力並且UE 502具有多個天線子陣列時，mmW-BS 504和UE 502可以同時採用這些能力來顯著地提高由mmW-BS 504和UE 502執行的跟蹤過程的速度。例如，mmW-BS 504可以沿著用於第K路徑和第I路徑(其中，K≠I)的初始化方向發送波束，並且UE 502可以沿不同的方向循環通過其天線子陣列，以縮短的跟蹤時間確定用於任一路徑的最佳方向。在另一方面中，並且如下文關於圖7討論的，當UE 502具有數字或混合波束成形能力時，UE 502可以採用數字或混合波束成形能力來顯著地提高跟蹤過程的速度。

圖6是示出了用於UE 502和mmW-BS 504的掃描操作的示例性幀結構600的圖。在圖6的方面中，UE 502和mmW-BS 504均可以具有單個天線。如圖6中示出的，mmW-BS 504可以在多個時隙(例如，時隙1 602、時隙2 604、時隙U 606)中的每個時隙期間沿單個方向(例如，方向「D1」)發送波束。如在圖6中進一步示出的，UE 502可以在相應的時隙(例如，時隙1 602、時隙2 604、時隙U 606)中的每個時隙期間掃描其U數量的可能方向(例如，方向「D1」至「DU」)中的每個方向，以確定來自mmW-BS 504的波束的最佳路徑。例如，時隙(例如，時隙1 602、時隙2 604、時隙U 606)中的每個時隙可以具有相同的持續時間。在這樣的示例中，圖6中的掃描時段1的持續時間可以等於UE 502掃描其U個方向中的每個方向所需的U個時隙的總和。

隨後，mmW-BS 504可以沿另一方向(例如，方向「D2」)發送波束，同時UE 502掃描其U數量的可能方向中的每個方向，以確定來自mmW-BS 504的波束的最佳路徑。如圖6中示出的，mmW-BS 504可以在多個時隙(例如，時隙1 608、時隙2 610、時隙U 612)中的每個時隙期間沿單個方向(例如，方向「D2」)發送波束。如在圖6中進一步示出的，UE 502可以在相應的時隙(例如，時隙1 608、時隙2 610、時隙U 612)中的每個時隙期間掃描其U數量的可能方向(例如，方向「D1」至「DU」)中的每個方向，以確定來自mmW-BS 504的波束的最佳路徑。例如，時隙(例如，時隙1 608、時隙2 610、時隙U 612)中的每個時隙可以具有相同的持續時間。在這樣的示例中，圖6中的掃描時段2的持續時間可以等於UE 502掃描其U個方向中的每個方向所需的U個時隙的總和。

mmW-BS 504可以以與先前關於圖6中的掃描時段1和2討論的傳輸類似的方式，沿其P數量的可能方向中的最後一個方向發送波束。例如，mmW-BS 504可以在相應的時隙(例如，時隙1 614、時隙2 616、時隙U 618)中的每個時隙期間沿其可能的方向中的最後一個方向(例如，方向「DP」)發送波束。如在圖6中進一步示出的，UE 502可以在相應的時隙(例如，時隙1 614、時隙2 616、時隙U 618)中的每個時隙期間掃描其U數量的可能方向(例如，方向「D1」至「DU」)中的每個方向，以確定來自mmW-BS 504的波束的最佳路徑。例如，時隙(例如，時隙1 614、時隙2 616、時隙U 618)中的每個時隙可以具有相同的持續時間。在這樣的示例中，圖6中的掃描時段P的持續時間可以等於UE 502掃描其U個方向中的每個方向所需的U個時隙的總和。

圖7是示出了用於UE 502和mmW-BS 504的示例性掃描操作的幀結構700。在圖7的配置中，UE 502可以具有多個天線子陣列並且mmW-BS 504可以具有數字波束成形能力。如圖7中示出的，mmW-BS 504可以通過在掃描時段的相應時隙(例如，時隙1 702、時隙2 704、時隙U/2 706)中的每個時隙期間沿兩個不同的方向同時發送兩個波束(例如，沿方向「D1」的第一波束和沿方向「D2」的第二波束)來沿P數量的可能方向(例如，方向「D1」至「DP」)發送波束。如在圖7中進一步示出的，UE 502可以在相應時隙(例如，時隙1 702、時隙2 704、時隙U/2 706)中的每個時隙期間掃描其U數量的可能方向中的兩個不同的方向(例如，在第一時隙中的方向「D1」和方向「D2」，在第二時隙中的方向「D3」和方向「D4」，以此類推)，以確定來自mmW-BS 504的波束的最佳路徑。例如，時隙中的每個時隙可以具有相同的持續時間。在這樣的示例中，圖7中的掃描時段1的持續時間可以等於mmW-BS 504針對其P個方向中的每個方向發送波束所需的U/2個時隙的總和。

如在圖7中進一步示出的，mmW-BS 504可以在相應時隙(例如，時隙1 708、時隙2 710、時隙U/2 712)中的每個時隙期間沿兩個不同的方向同時發送兩個波束(例如，沿方向「D3」的第一波束和沿方向「D4」的第二波束)。如在圖7中進一步示出的，UE 502可以在相應時隙(例如，時隙1 708、時隙2 710、時隙U/2 712)中的每個時隙期間掃描其U數量的可能方向中的兩個不同的方向(例如，在第一時隙中的方向「D1」和方向「D2」，在第二時隙中的方向「D3」和方向「D4」，以此類推)，以確定來自mmW-BS 504的波束的最佳路徑。例如，時隙中的每個時隙可以具有相同的持續時間。在這樣的示例中，圖7中的掃描時段2的持續時間可以等於mmW-BS 504針對其P個方向中的每個方向發送波束所需的U/2個時隙的總和。

如圖7中示出的，mmW-BS 504可以通過在相應時隙(例如，時隙1 714、時隙2 716、時隙U/2 718)中的每個時隙期間沿兩個不同的方向同時發送兩個波束(例如，沿方向「DP-1」的第一波束和沿方向「DP」的第二波束)來沿其P數量的可能方向中的最後兩個方向發送波束。如在圖7中進一步示出的，UE 502可以在相應時隙(例如，時隙1 714、時隙2 716、時隙U/2718)中的每個時隙期間掃描其U數量的可能方向中的兩個不同的方向(例如，在第一時隙中的方向「D1」和方向「D2」，在第二時隙中的方向「D3」和方向「D4」，以此類推)，以確定來自mmW-BS 504的波束的最佳路徑。例如，時隙中的每個時隙可以具有相同的持續時間。在這樣的示例中，圖7中的掃描時段P/2的持續時間可以等於UE 502掃描其U個方向中的每個方向所需的U/2個時隙的總和。

應當理解的是，在圖6的方面中，UE 502和mmW-BS 504被裝備有僅一個天線，並且未利用UE 502和mmW-BS 504的能力。這樣，在一個示例中，當裝備有一個天線的mmW-BS 504沿四個可能的方向(例如，U＝4)發送波束時，將需要四個掃描時段(每個方向一個掃描時段)來覆蓋mmW-BS 504的所有四個方向(例如，方向「D1」至「D4」)。然而，在圖7的方面中，UE 502可以接收與mmW-BS相關聯的波束成形能力信息，並且可以修改掃描操作，以利用在波束成形能力信息中指示的能力中的一個或多個能力。例如，波束成形能力信息可以指示mmW-BS 504具有數字波束成形能力，並且因此可以在單個時隙中沿不同的方向發送兩個或更多波束。因為經由所接收的能力信息向UE 502通知mmW-BS的這樣的數字波束成形能力，所以UE 502可以確定多個波束可以由mmW-BS 504在單個時隙中沿不同的方向來發送。因此，UE 502可以實現其兩個天線子陣列，以在時隙中沿兩個不同的方向同時掃描波束，從而顯著地提高掃描操作的速度。

例如，在圖7的方面中，當mmW-BS 504沿四個可能方向(例如，U＝4)發送波束時，將需要兩個掃描時段(每兩個方向一個掃描時段)來覆蓋mmW-BS 504的所有四個方向(例如，方向「D1」至「D4」)。因此，如果圖6和圖7中的時隙被配置為在持續時間上相等，則圖7的方面中的掃描操作將需要一半數量的掃描時段，其中如圖6的方面中所需的每一掃描時段一半數量的時隙供UE 502掃描mmW-BS 504的所有可能方向。

在方面中，UE 502可以將與UE 502相關聯的波束成形能力信息發送到mmW-BS 504。例如，波束成形能力信息可以指示UE 502具有兩個天線子陣列，並且因此可以在單個時隙中沿兩個不同的方向掃描波束。因此，具有數字波束成形能力的mmW-BS 504可以如圖7中示出的在每個時隙中發送具有不同方向的兩個波束，由此利用數字波束成形能力來顯著地提高掃描操作的速度。

應當理解的是，在mmW-BS 504被配置為發送波束，而UE 502被配置為掃描波束的情況下，圖6和圖7中公開的方面表示示例性配置。在其它方面中，UE 502可以被配置為發送波束，而mmW-BS 504可以被配置為以與上文關於圖6和圖7描述的掃描操作類似的方式掃描波束。

圖8是無線通信的方法的流程圖800。該方法可以由UE(例如，UE 502、裝置902/902')執行。應當注意到的是，在圖8中利用虛線指示的框(例如，框806、框810和框812)表示可選的框。

在框802處，UE基於來自mmW-BS的發送波束與mmW-BS建立無線通信鏈路，發送波束具有發送波束方向。例如，UE 502可以基於沿著路徑506的發送波束510與mmW-BS 504建立無線通信鏈路。

在框804處，UE接收用於指示與mmW-BS相關聯的至少數字的、模擬的或混合的波束成形能力中的一者的波束成形能力信息。在另一方面中，波束成形能力信息指示mmW-BS的天線切換速度。

在框806處，UE將與UE相關聯的波束成形能力信息發送到mmW-BS。在方面中，UE 502可以發送用於指示數字的、模擬的或混合的波束成形能力的波束成形能力信息。在另一方面中，與UE相關聯的波束成形能力信息指示UE包括多個天線子陣列。在另一方面中，與UE相關聯的波束成形能力信息指示UE的天線切換速度。

在框808處，UE基于波束成形能力信息和與無線通信鏈路相關聯的發送波束針對UE的M個接收波束方向中的每個接收波束方向掃描來自mmW-BS的N個發送波束。在方面中，UE通過在單個時隙中使用多個天線子陣列來掃描N個發送波束。在方面中，UE通過為N個發送波束方向配置天線權重和/或相位和幅度來掃描N個發送波束。在方面中，N個發送波束包括在無線通信鏈路的發送波束方向的角度範圍T內的N個發送波束方向。在方面中，掃描進一步基於與UE相關聯的波束成形能力信息。

在框810處，UE從N個發送波束中確定發送波束集中的一個或多個優選的掃描的波束。在方面中，該確定是由UE通過將所掃描的波束的信號質量與門限進行比較並且選擇滿足或超過該門限的一個或多個波束來執行的。

最後，在框812處，UE發送用於指示優選的一個或多個掃描的波束的信息。

圖9是示出了示例性裝置902中的不同的模塊/單元/組件之間的數據流的概念性數據流圖900。該裝置可以是UE。該裝置包括：用於接收用於指示與mmW-BS(例如，mmW-BS 950)相關聯的至少數字的、模擬的或混合的波束成形能力中的一者的波束成形能力信息的模塊904，用於基於來自mmW-BS的發送波束與mmW-BS建立無線通信鏈路的模塊906，其中發送波束具有發送波束方向，用於基于波束成形能力信息和與無線通信鏈路相關聯的發送波束針對UE的M個接收波束方向中的每個接收波束方向掃描來自mmW-BS的N個發送波束的模塊908，用於從N個發送波束中確定發送波束集中的一個或多個優選的掃描的波束的模塊910，用於將與UE相關聯的波束成形能力信息(經由發送模塊914)發送到mmW-BS 950的模塊912，以及用於發送用於指示優選的一個或多個掃描的波束的信息的模塊914。

該裝置可以包括用於執行圖8的前述流程圖中的框中的每個框的另外的模塊。這樣，圖8的前述流程圖中的每個框可以由模塊執行，並且該裝置可以包括這些模塊中的一個或多個模塊。模塊可以是專門被配置為執行所陳述的過程的一個或多個硬體組件、或其某種組合，所陳述的過程由被配置為執行所陳述的過程的處理器來實現、被存儲在用於由處理器實現的計算機可讀介質內。

圖10是示出了針對採用處理系統1014的裝置902'的硬體實現方式的示例的圖1000。處理系統1014可以利用通常用總線1024表示的總線架構來實現。根據處理系統1014的具體應用和整體設計約束，總線1024可以包括任意數量的互連總線和橋接器。總線1024將包括用處理器1004、模塊904、906、908、910、912和914表示的一個或多個處理器和/或硬體模塊、以及計算機可讀介質/存儲器1006的各種電路連結在一起。總線1024還可以連結在本領域中公知的各種其它電路，例如，定時源、外圍設備、電壓調節器和功率管理電路，並且因此，將不再對所述各種其它電路進行進一步地描述。

處理系統1014可以被耦合到收發機1010。收發機1010被耦合到一個或多個天線1020。收發機1010提供用於通過傳輸介質與各種其它裝置進行通信的單元。收發機1010接收來自一個或多個天線1020的信號，從所接收的信號中提取信息，並且將所提取的信息提供給處理系統1014，具體為接收模塊904。另外，收發機1010接收來自處理系統1014(具體為發送模塊914)的信息，並且基於所接收的信息來生成要被應用到一個或多個天線1020的信號。處理系統1014包括被耦合到計算機可讀介質/存儲器1006的處理器1004。處理器1004負責一般的處理，其包括對被存儲在計算機可讀介質/存儲器1006上的軟體的執行。軟體在被處理器1004執行時，使得處理系統1014執行上文針對任何特定裝置描述的各種功能。計算機可讀介質/存儲器1006還可以被用於存儲當執行軟體時被處理器1004操縱的數據。處理系統還包括模塊904、906、908、910、912和914中的至少一個模塊。模塊可以是在處理器1004中運行的、駐留/存儲在計算機可讀介質/存儲器1006中的軟體模塊，被耦合到處理器1004的一個或多個硬體模塊，或其某種組合。處理系統1014可以是UE 350的組件，並且可以包括存儲器360、和/或TX處理器368、RX處理器356和控制器/處理器359中的至少一個。

在一種配置中，用於無線通信的裝置902/902'包括：用於基於來自mmW-BS的發送波束與mmW-BS建立無線通信鏈路的單元，其中發送波束具有發送波束方向，用於接收用於指示與mmW-BS相關聯的至少數字的、模擬的或混合的波束成形能力中的一者的波束成形能力信息的單元，用於基于波束成形能力信息和與無線通信鏈路相關聯的發送波束針對UE的M個接收波束方向中的每個接收波束方向掃描來自mmW-BS的N個發送波束的單元，用於從N個發送波束中確定發送波束集中的一個或多個優選的掃描的波束的單元，用於發送用於指示優選的一個或多個掃描的波束的信息的單元，用於將與UE相關聯的波束成形能力信息發送給mmW-BS的單元。前述單元可以是被配置為執行由前述單元記載的功能的裝置902和/或裝置902'的處理系統1014的前述模塊中的一個或多個模塊。如上所述，處理系統1014可以包括TX處理器368、RX處理器356和控制器/處理器359。這樣，在一種配置中，前述單元可以是被配置為執行由前述單元記載的功能的TX處理器368、RX處理器356和控制器/處理器359。

應當理解的是，公開的過程/流程圖中的框的特定順序或層次是對示例性方法的說明。應當理解的是，基於設計偏好，可以重新排列過程/流程圖中的框的特定順序或層次。此外，一些框可以被組合或省略。所附方法權利要求以作為例子的順序呈現各個框的要素，並非意指被限制到呈現的特定順序或層級。

提供先前描述以使得本領域任何技術人員能夠實踐本文描述的各個方面。對這些方面的各種修改對於本領域技術人員來說將是顯而易見的，並且本文定義的一般原理可以被應用於其它方面。因此，權利要求不旨在被限制到本文示出的方面，而是要被授予與權利要求所表達的內容相一致的全部範圍，其中，除非特別如此聲明，否則以單數形式對要素的提及不旨在意指「一個且僅一個」，而是「一個或多個」。詞語「示例性的」在本文被用來意指「充當示例、實例或說明」。本文被描述為「示例性的」任何方面不必然地被解釋為優選的或比其它方面有優勢。除非另外特別聲明，否則術語「一些」指代一個或多個。諸如「A、B或C中的至少一個」、「A、B和C中的至少一個」和「A、B、C或其任何組合」的組合包括A、B和/或C的任何組合，並且可以包括多個A、多個B或多個C。具體地，諸如「A、B或C中的至少一個」、「A、B和C中的至少一個」和「A、B、C或其任何組合」的組合可以是只有A、只有B、只有C、A和B、A和C、B和C、或者A和B和C，其中任何這樣的組合可以包含A、B或C中的一個成員或多個成員。本領域普通技術人員已知的或稍後漸漸被熟知的、貫穿本公開內容描述的各個方面的要素的所有結構的和功能的等同物通過引用的方式被明確地併入本文，並且旨在被權利要求所涵蓋。此外，本文公開的任何內容都不旨在被奉獻給公眾，而不管這樣的公開內容是否被明確地記載在權利要求中。除非使用短語「用於……的單元」來明確地記載要素，否則任何權利要求的要素都不被解釋為功能單元。