[发明专利]用于控制无线通信系统中的自适应波束成形增益的装置和方法

说明书

提供了用于控制无线通信系统中的波束成形增益的装置和方法。该方法包括：确定是否控制波束成形增益；如果确定控制波束成形增益，则经由波束宽度的改变来控制波束成形增益；以及根据所控制的波束成形增益来发射或接收信号。

技术领域

本发明涉及无线通信系统中的波束成形。

背景技术

无线通信系统的发射端可以生成并使用天线来发射电信号，并且无线通信系统的接收端可以接收由发射端经由无线电信道发射的电信号。作为可以在发射/接收天线处经由波束成形增益而获取的在接收端的接收信号的增益的模型，可以使用Friis公式。

图1图示出根据相关技术的无线通信系统的发射端和接收端。

参考图1，示出了相关技术无线通信系统的发射端110和接收端120。在具有波束成形增益G_t的发射天线和具有波束成形增益G_r的接收天线分开距离d的情况下，通过公式1给出Friis公式。

………………………………………………..公式1

在公式1中，P_r是接收信号的功率、P_t是发射信号Gt的功率，G_t是发射机的天线增益，G_r是接收机的天线增益，λ是波长的长度，并且d是发射机和接收机之间的距离。发射机的天线增益可以被称为发射波束成形增益，并且接收机的天线增益可以被称为接收波束成形增益。

公式1可以适用于自由空间。因此，当其被应用于真实系统时，可以根据无线电信道的特性对公式1给出一些改变。公式1示出在接收机中接收的功率与发射机和接收机的天线的增益值成比例。当经由Friss公式提高发射波束成形和接收波束成形的发射功率和增益值时，可以提高在接收端的接收信号的质量。

图2图示出根据相关技术的无线通信系统中的波束训练。

参考图2，通过G_BS来表示在基站(BS)210的波束成形增益值，并且通过G_MS来表示在移动站(MS)220的波束成形增益值。这里，MS可以被称作用户设备(UE)并且可以是可以访问无线通信系统的任何便携式电子终端。为了提高BS 210和MS 220之间的发射信号和接收信号的效率，需要用于将具有特定方向的BS 210的信号的方向与MS 220的信号的方向匹配的处理。通常，用于匹配信号的方向的处理被称为波束训练。波束训练是通过将发射信号的方向与接收信号的方向精确地匹配来最大化参考图1描述的Friss公式中的接收信号的功率值的过程。

以下参考图2来描述在下行链路的波束训练过程。具有作为固定波束成形增益的G_BS的BS 210以单向传送单一序列。单一序列按照1:1被映射到波束索引，并且MS 220可以区分出从哪个方向接收最好的波束。MS 220可以经由具有相对于BS 210的一个波束索引为固定波束成形增益的G_MS的多个方向来接收波束，并且然后可以确定可以从哪个方向接收具有最高功率的信号。以上过程同样地可以适用于上行链路。在该情况下，发射端变为MS 220，并且接收端变为BS 210。例如，如图2所图示的，在BS 210具有五个波束索引——波束1211、波束2 212、波束3 213、波束4 214和波束5 215——并且MS 220具有三个波束索引——波束1 221、波束2 222和波束3 223——的情况下，因为BS 210的波束3213和MS 220的波束2 222彼此相对，所以BS 210的波束3213和MS 220的波束2 222的组合可以最大化在接收端的接收功率。