用于毫米波接入系统中的波束搜索和跟踪的方法和装置与流程

本申请要求于2014年7月15日递交的、以及名称为“METHODS AND APPARATUS FOR BEAM SEARCH AND TRACKING IN MM-WAVE ACCESS SYSTEMS”的美国专利申请No.14/332,353的权益，以引用方式将上述申请的完整内容明确地并入本文。

技术领域

概括地说，本公开内容涉及通信系统，并且更具体地说，本公开内容涉及用于毫米波(mmW)接入系统中的波束搜索和跟踪的方法和装置。

背景技术：

广泛部署无线通信系统以提供诸如语音、视频、数据、消息传送和广播之类的各种电信服务。典型的无线通信系统可以使用能够通过共享可用的系统资源(例如，带宽、发射功率)来支持与多个用户的通信的多址技术。这些多址技术的例子包括码分多址(CDMA)系统、时分多址(TDMA)系统、频分多址(FDMA)系统、正交频分多址(OFDMA)系统、单载波频分多址(SC-FDMA)系统以及时分同步码分多址(TD-SCDMA)系统。

在各种电信标准中已经采用了这些多址技术来提供使不同的无线设备能够在城市、国家、地区和甚至全球层面上进行通信的公共协议。新兴的电信标准的一个例子是长期演进(LTE)。LTE是由第三代合作伙伴计划(3GPP)发布的、对通用移动电信系统(UMTS)移动标准的增强集。LTE被设计为：通过改善频谱效率，降低成本，改善服务，使用新的频谱，以及在下行链路(DL)上使用OFDMA、在上行链路(UL)上使用SC-FDMA并且使用多输入多输出(MIMO)天线技术来与其它开放标准更好地整合，从而更好地支持移动宽带互联网接入。然而，随着对移动宽带接入的需求持续增加，存在对LTE技术的进一步改进的需求。优选地，这些改进应当适用于其它多址技术和使用这些技术的电信标准。

技术实现要素：

在本公开内容的一方面中，提供了方法、计算机程序产品和装置。所述装置进行以下操作：确定UE和第一毫米波基站(mmW-BS)之间的第一粗略的波束成形路径集合；在第一窄波束成形路径集合上进行接收，所述第一窄波束成形路径集合接近于所述第一粗略的波束成形路径集合内的第一波束成形路径；当所述第一波束成形路径和所述第一窄波束成形路径集合的信号质量小于第一门限时，请求所述第一mmW-BS在第二窄波束成形路径集合上进行发送，所述第二窄波束成形路径集合接近于所述第一粗略的波束成形路径集合内的第二波束成形路径；以及通过以下各项中的一项来进行通信：所述第二波束成形路径、或者所述第二窄波束成形路径集合内的路径。

附图说明

图1是示出网络架构的例子的图。

图2是示出接入网络的例子的图。

图3是示出LTE中的DL帧结构的例子的图。

图4是示出LTE中的UL帧结构的例子的图。

图5是示出用于用户平面和控制平面的无线协议架构的例子的图。

图6是示出接入网络中的演进型节点B和用户设备的例子的图。

图7是一种设备到设备通信系统的图。

图8是示出mmW系统的图。

图9是示出用于UE在不同的mmW-BS之间进行选择以及在UE处的mmW活动的持续时间期间跟踪各个mmW-BS之间的路径的过程的图。

图10是一种无线通信方法的流程图。

图11是示出示例性装置中的不同模块/单元/组件之间的数据流的数据流图。

图12是示出使用处理系统的装置的硬件实现的例子的图。

具体实施方式

在下面结合附图阐述的详细描述旨在作为各种配置的描述，而不是旨在表示可以在其中实现本文所述概念的唯一配置。出于提供对各种概念的透彻理解的目的，详细描述包括特定细节。然而，对于本领域技术人员将显而易见的是，可以在没有这些特定细节的情况下实现这些概念。在一些情况下，以框图的形式示出了公知的结构和组件以便避免模糊这些概念。

现在将参照各种装置和方法来给出电信系统的若干方面。这些装置和方法将在下面的详细描述中进行描述，并且在附图中通过各个框、模块、组件、电路、步骤、过程、算法等(统称为“元素”)来示出。这些元素可以使用电子硬件、计算机软件或其任意组合来实现。至于这些元素是实现为硬件还是软件，取决于具体应用和对整个系统所施加的设计约束。

举例而言，元素或者元素的任何部分或者元素的任意组合可以用包括一个或多个处理器的“处理系统”来实现。处理器的例子包括微处理器、微控制器、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑器件(PLD)、状态机、门控逻辑、分立硬件电路以及被配置为执行贯穿本公开内容描述的各种功能的其它适当的硬件。处理系统中的一个或多个处理器可以执行软件。无论是被称为软件、固件、中间件、微代码、硬件描述语言还是其它名称，软件都应该被广义地解释为意指指令、指令集、代码、代码段、程序代码、程序、子程序、软件模块、应用、软件应用、软件包、例程、子例程、对象、可执行文件、执行线程、过程、函数等。

相应地，在一个或多个示例性实施例中，可以用硬件、软件、固件或者其任意组合来实现所描述的功能。如果用软件来实现，则功能可以存储在计算机可读介质上或者编码成计算机可读介质上的一个或多个指令或代码。计算机可读介质包括计算机存储介质。存储介质可以是可以由计算机访问的任何可用介质。通过举例而非限制的方式，这种计算机可读介质可以包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、压缩光盘ROM(CD-ROM)或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁存储设备、或者可以用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望程序代码并且可以由计算机访问的任何其它介质。上述各项的组合也应当包括在计算机可读介质的范围之内。

图1是示出LTE网络架构100的图。LTE网络架构100可以被称为演进型分组系统(EPS)100。EPS 100可以包括一个或多个用户设备(UE)102、演进型UMTS陆地无线接入网(E-UTRAN)104、演进型分组核心(EPC)110以及运营商的互联网协议(IP)服务122。EPS能够与其它接入网络进行互连，不过为了简单起见，未示出那些实体/接口。如图所示，EPS提供分组交换服务，然而，如本领域技术人员将容易地明白的，可以将贯穿本公开内容所给出的各种概念扩展至提供电路交换服务的网络。

E-UTRAN包括演进型节点B(eNB)106和其它eNB 108，并且可以包括多播协调实体(MCE)128。eNB 106提供面向UE 102的用户平面和控制平面协议终止。eNB 106可以经由回程(例如，X2接口)连接到其它eNB 108。MCE 128为演进型多媒体广播多播服务(MBMS)(eMBMS)分配时间/频率无线资源，并且确定用于eMBMS的无线配置(例如，调制和编码方案(MCS))。MCE 128可以是单独的实体或eNB 106的一部分。eNB 106还可以被称为基站、节点B、接入点、基站收发机、无线基站、无线收发机、收发机功能单元、基本服务集(BSS)、扩展服务集(ESS)或者某个其它适当的术语。eNB 106为UE 102提供到EPC 110的接入点。UE 102的例子包括蜂窝电话、智能电话、会话发起协议(SIP)电话、膝上型计算机、个人数字助理(PDA)、卫星无线电装置、全球定位系统、多媒体设备、视频设备、数字音频播放器(例如，MP3播放器)、照相机、游戏控制台、平板设备或其它任何相似功能的设备。UE 102还可以被本领域技术人员称为移动站、用户站、移动单元、用户单元、无线单元、远程单元、移动设备、无线设备、无线通信设备、远程设备、移动用户站、接入终端、移动终端、无线终端、远程终端、手持设备、用户代理、移动客户端、客户端或者某个其它适当的术语。

eNB 106连接到EPC 110。EPC 110可以包括：移动性管理实体(MME)112、归属用户服务器(HSS)120、其它MME 114、服务网关116、多媒体广播多播服务(MBMS)网关124、广播多播服务中心(BM-SC)126、以及分组数据网络(PDN)网关118。MME 112是处理UE 102和EPC 110之间的信令的控制节点。通常，MME 112提供承载和连接管理。通过服务网关116传输所有的用户IP分组，服务网关116本身连接到PDN网关118。PDN网关118提供UE IP地址分配以及其它功能。PDN网关118和BM-SC 126连接到IP服务122。IP服务122可以包括互联网、内联网、IP多媒体子系统(IMS)、PS流服务(PSS)和/或其它IP服务。BM-SC 126可以提供用于MBMS用户服务供应和传送的功能。BM-SC 126可以用作内容提供商MBMS传输的入口点，可以用于在PLMN中授权和发起MBMS承载服务，并且可以用于调度和传送MBMS传输。MBMS网关124可以用于向属于广播特定服务的多播广播单频网络(MBSFN)区域的eNB(例如，106、108)分发MBMS业务，并且可以负责会话管理(开始/结束)以及负责收集与eMBMS相关的计费信息。

在一个方面中，UE 102能够经由LTE网络和mmW系统来传送信号。因此，UE 102可以通过LTE链路与eNB 106和/或其它eNB 108进行通信。另外，UE 102可以通过mmW链路与连接点(CP)或基站(BS)130(能够进行mmW系统通信)进行通信。

在另一个方面中，其它eNB 108中的至少一个能够经由LTE网络和mmW系统来传送信号。因此，eNB 108可以被称为LTE+mmW eNB。在另一个方面中，CP/BS 130能够经由LTE网络和mmW系统来传送信号。因此，CP/BS 130可以被称为LTE+mmW CP/BS。UE 102可以通过LTE链路以及通过mmW链路与其它eNB 108进行通信。

在又一个方面中，其它eNB 108能够经由LTE网络和mmW系统传送信号，而CP/BS 130仅能够经由mmW系统传送信号。因此，无法经由LTE网络向其它eNB 108发信号的CP/BS 130可以通过mmW回程链路来与其它eNB 108进行通信。

图2是示出LTE网络架构中的接入网络200的例子的图。在该例子中，接入网络200被划分为多个蜂窝区域(小区)202。一个或多个较低功率等级的eNB 208可以具有与小区202中的一个或多个小区重叠的蜂窝区域210。较低功率等级的eNB 208可以是毫微微小区(例如，家庭eNB(HeNB))、微微小区、微小区或远程无线电头端(RRH)。宏eNB 204分别被分配给相应的小区202，并且宏eNB 204被配置为向小区202中的所有UE 206提供到EPC 110的接入点。在接入网络200的该例子中没有集中式控制器，但是可以在替代的配置中使用集中式控制器。eNB 204负责所有无线相关的功能，其包括无线承载控制、准入控制、移动性控制、调度、安全以及到服务网关116的连接。eNB可以支持一个或多个(例如，三个)小区(也被称为扇区)。术语“小区”可以指代eNB的最小覆盖区域和/或为特定覆盖区域服务的eNB子系统。此外，术语“eNB”、“基站”和“小区”可以在本文中互换地使用。

在一个方面中，UE 206可以经由LTE网络和mmW系统来传送信号。因此，UE 206可以通过LTE链路与eNB 204进行通信，并且通过mmW链路与CP或BS 212(能够进行mmW系统通信)进行通信。在另一个方面中，eNB 204和CP/BS 212可以经由LTE网络和mmW系统来传送信号。因此，UE 206可以通过LTE链路和mmW链路(当eNB 204能够进行mmW系统通信时)与eNB 204进行通信，或者通过mmW链路和LTE链路(当CP/BS 212能够进行LTE网络通信时)与CP/BS 212进行通信。在又一个方面中，eNB 204经由LTE网络和mmW系统传送信号，而CP/BS 212仅经由mmW系统传送信号。因此，无法经由LTE网络向eNB 204发信号的CP/BS 212可以通过mmW回程链路与eNB 204进行通信。

接入网络200使用的调制和多址方案可以根据所部署的具体的电信标准而变化。在LTE应用中，在DL上使用OFDM并且在UL上使用SC-FDMA以支持频分双工(FDD)和时分双工(TDD)两者。如本领域技术人员从下面的详细描述将容易明白的，本文所给出的各种概念非常适合于LTE应用。然而，这些概念可以容易地扩展至使用其它调制和多址技术的其它电信标准。举例而言，这些概念可以扩展至演进数据优化(EV-DO)或超移动宽带(UWB)。EV-DO和UWB是由第三代合作伙伴计划2(3GPP2)所发布的、作为CDMA2000标准系列的一部分的空中接口标准，并且其使用CDMA来提供针对移动站的宽带互联网接入。这些概念也可以扩展至：使用宽带CDMA(W-CDMA)和CDMA的其它变型(例如TD-SCDMA)的通用陆地无线接入(UTRA)；使用TDMA的全球移动通信系统(GSM)；以及使用OFDMA的演进型UTRA(E-UTRA)、IEEE 802.11(Wi-Fi)、IEEE 802.16(WiMAX)、IEEE 802.20以及闪速OFDM。在来自3GPP组织的文档中描述了UTRA、E-UTRA、UMTS、LTE和GSM。在来自3GPP2组织的文档中描述了CDMA2000和UMB。所使用的实际无线通信标准和多址技术将取决于具体应用和对系统所施加的总体设计约束。

eNB 204可以具有支持MIMO技术的多个天线。MIMO技术的使用使得eNB 204能够利用空间域来支持空间复用、波束成形以及发射分集。空间复用可以用于在相同频率上同时发送不同的数据流。可以将数据流发送给单个UE 206以增加数据速率，或者发送给多个UE 206以增加总系统容量。这是通过对每个数据流进行空间预编码(即，应用对幅度和相位的缩放)以及然后在DL上通过多个发射天线来发送每个经空间预编码的流来实现的。经空间预编码的数据流到达具有不同空间签名的UE 206处，这使得UE 206中的每一个UE能够恢复出以该UE 206为目的地的一个或多个数据流。在UL上，每个UE 206发送经空间预编码的数据流，这使得eNB 204能够识别出每个经空间预编码的数据流的来源。

当信道状况良好时，通常使用空间复用。当信道状况不佳时，可以使用波束成形来将传输能量集中在一个或多个方向上。这可以通过对通过多个天线传输的数据进行空间预编码来实现。为了在小区的边缘处实现良好的覆盖，可以结合发射分集来使用单个流波束成形传输。

在随后的详细描述中，将参照在DL上支持OFDM的MIMO系统来对接入网络的各个方面进行描述。OFDM是将数据调制到OFDM符号之内的多个子载波上的复用技术。子载波以精确的频率间隔开。该间隔提供了使接收机能够从子载波恢复出数据的“正交性”。在时域中，可以向每个OFDM符号添加保护间隔(例如，循环前缀)来对抗OFDM符号间干扰。UL可以以DFT扩展的OFDM信号形式来使用SC-FDMA，以补偿高峰均功率比(PAPR)。

图3是示出LTE中的DL帧结构的例子的图300。帧(10ms)可以被划分为10个大小相等的子帧。每个子帧可以包括两个连续的时隙。资源栅格可以被用来表示两个时隙，每个时隙包括资源块。资源栅格被划分为多个资源单元。在LTE中，对于普通循环前缀来说，资源块在频域中包含12个连续的子载波，并且在时域中包含7个连续的OFDM符号，总共84个资源单元。对于扩展循环前缀来说，资源块在频域中包含12个连续的子载波，并且在时域中包含6个连续的OFDM符号，总共72个资源单元。资源单元中的一些(被指示为R 302、304)包括DL参考信号(DL-RS)。DL-RS包括小区特定RS(CRS)(有时也被称为公共RS)302和UE特定RS(UE-RS)304。仅在相应的物理DL共享信道(PDSCH)被映射在其上的资源块上发送UE-RS 304。每个资源单元携带的比特数取决于调制方案。因此，UE接收的资源块越多并且调制方案越高，则UE的数据速率就越高。

图4是示出LTE中的UL帧结构的例子的图400。用于UL的可用资源块可以被划分为数据部分和控制部分。控制部分可以在系统带宽的两个边缘处形成，并且可以具有可配置的大小。可以将控制部分中的资源块分配给UE以用于控制信息的传输。数据部分可以包括未包括在控制部分中的所有资源块。该UL帧结构使得数据部分包括连续的子载波，这可以允许将数据部分中的所有的连续子载波分配给单个UE。

可以将控制部分中的资源块410a、410b分配给UE以向eNB发送控制信息。还可以将数据部分中的资源块420a、420b分配给UE以向eNB发送数据。UE可以在控制部分中的所分配的资源块上的物理UL控制信道(PUCCH)中发送控制信息。UE可以在数据部分中的所分配的资源块上的物理UL共享信道(PUSCH)中仅发送数据或者发送数据和控制信息两者。UL传输可以跨越子帧的两个时隙并且可以跨越频率而跳变。

一组资源块可以被用于执行初始系统接入以及在物理随机接入信道(PRACH)430中实现UL同步。PRACH 430携带随机序列，而无法携带任何UL数据/信令。每个随机接入前导码占用与六个连续的资源块相对应的带宽。起始频率由网络指定。即，随机接入前导码的传输被限制在某些时间和频率资源中。针对PRACH而言没有跳频。在单个子帧(1ms)或在几个连续的子帧的序列中进行PRACH尝试，并且UE在每帧(10ms)仅能进行单次PRACH尝试。

图5是示出用于LTE中的用户平面和控制平面的无线协议架构的例子的图500。针对UE和eNB的无线协议架构被示为具有三层：层1、层2和层3。层1(L1层)是最低层，并且实现各种物理层信号处理功能。L1层在本文中将被称为物理层506。层2(L2层)508在物理层506之上，并且负责UE和eNB之间在物理层506上的链路。

在用户平面中，L2层508包括介质访问控制(MAC)子层510、无线链路控制(RLC)子层512以及分组数据汇聚协议(PDCP)514子层，这些子层终止于网络侧的eNB处。尽管没有示出，但是UE可以在L2层508之上具有若干上层，这些上层包括终止于网络侧的PDN网关118处的网络层(例如，IP层)以及终止于连接的另一端(例如，远端UE、服务器等)的应用层。

PDCP子层514提供不同的无线承载和逻辑信道之间的复用。PDCP子层514也为上层数据分组提供报头压缩以减小无线传输开销，通过加密数据分组而提供安全性，以及为UE提供在eNB之间的切换支持。RLC子层512提供对上层数据分组的分段和重组、对丢失数据分组的重传以及对数据分组的重新排序以补偿由于混合自动重传请求(HARQ)导致的乱序接收。MAC子层510提供逻辑信道和传输信道之间的复用。MAC子层510还负责在UE之间分配一个小区中的各种无线资源(例如，资源块)。MAC子层510还负责HARQ操作。

在控制平面中，除了针对控制平面而言没有报头压缩功能以外，针对UE和eNB的无线协议架构对于物理层506和L2层508而言是基本相同的。控制平面在层3(L3层)中还包括无线资源控制(RRC)子层516。RRC子层516负责获取无线资源(例如，无线承载)，并且负责使用eNB和UE之间的RRC信令来配置较低层。

图6是接入网络中基站610与UE 650通信的框图。基站610可以是例如LTE系统中的eNB、mmW系统中的连接点(CP)/接入点/基站、能够经由LTE系统和mmW系统来传送信号的eNB、或者能够经由LTE系统和mmW系统来传送信号的连接点(CP)/接入点/基站。UE 650可以能够经由LTE系统和/或mmW系统来传送信号。在DL中，将来自核心网络的上层分组提供给控制器/处理器675。控制器/处理器675实现L2层的功能。在DL中，控制器/处理器675提供报头压缩、加密、分组分段和重新排序、逻辑信道和传输信道之间的复用以及基于各种优先级度量来向UE 650提供无线资源分配。控制器/处理器675还负责HARQ操作、对丢失分组的重传以及向UE 650发信号。

发送(TX)处理器616实现针对L1层(即，物理层)的各种信号处理功能。这些信号处理功能包括：编码和交织以促进UE 650处的前向纠错(FEC)，以及基于各种调制方案(例如，二进制相移键控(BPSK)、正交相移键控(QPSK)、M相移键控(M-PSK)、M正交幅度调制(M-QAM))映射至信号星座图。然后，将经编码和经调制的符号分成并行的流。然后，将每个流映射至OFDM子载波，在时域和/或频域中与参考信号(例如，导频)进行复用，并且然后使用快速傅立叶逆变换(IFFT)将其组合在一起，以产生携带时域OFDM符号流的物理信道。对OFDM流进行空间预编码来产生多个空间流。来自信道估计器674的信道估计可以被用于确定编码和调制方案以及用于空间处理。信道估计可以从UE 650发送的参考信号和/或信道状况反馈中推导出。然后，每个空间流可以经由各个发射机618TX提供给不同的天线620。每个发射机618TX可以使用相应的空间流来对RF载波进行调制以进行传输。

在UE 650处，每个接收机654RX通过其相应的天线652接收信号。每个接收机654RX对调制到RF载波上的信息进行恢复，并向接收(RX)处理器656提供该信息。RX处理器656实现L1层的各种信号处理功能。RX处理器656可以对信息执行空间处理以恢复出以UE 650为目的地的任何空间流。如果多个空间流是以UE 650为目的地的，那么，RX处理器656可以将它们组合成单个OFDM符号流。然后，RX处理器656使用快速傅立叶变换(FFT)将OFDM符号流从时域变换到频域。频域信号包括针对OFDM信号的每个子载波的单独的OFDM符号流。通过确定基站610发送的最有可能的信号星座图点来对每个子载波上的符号以及参考信号进行恢复和解调。这些软判决可以是基于信道估计器658所计算出的信道估计的。然后，对软判决进行解码和解交织以恢复出由基站610最初在物理信道上发送的数据和控制信号。然后将数据和控制信号提供给控制器/处理器659。

控制器/处理器659实现L2层。控制器/处理器可以与存储程序代码和数据的存储器660相关联。存储器660可以被称为计算机可读介质。在DL中，控制器/处理器659提供传输信道和逻辑信道之间的解复用、分组重组、解密、报头解压缩、控制信号处理，以恢复出来自核心网络的上层分组。然后将上层分组提供给数据宿662，其表示L2层之上的所有协议层。还可以将各种控制信号提供给数据宿662以用于L3处理。控制器/处理器659还负责使用确认(ACK)和/或否定确认(NACK)协议的错误检测以支持HARQ操作。

在UL中，数据源667被用来向控制器/处理器659提供上层分组。数据源667表示L2层之上的所有协议层。与结合基站610所执行的DL传输所描述的功能相似，控制器/处理器659通过提供报头压缩、加密、分组分段和重新排序以及基于基站610的无线资源分配的逻辑信道和传输信道之间的复用，来实现用户平面和控制平面的L2层。控制器/处理器659还负责HARQ操作、对丢失分组的重传以及向基站610发信号。

TX处理器668可以使用由信道估计器658从基站610发送的参考信号或反馈所推导出的信道估计，来选择合适的编码和调制方案，以及来促进空间处理。可以将TX处理器668生成的空间流经由单独的发射机654TX提供给不同的天线652。每个发射机654TX可以使用相应的空间流来对RF载波进行调制以进行传输。

在基站610处，以与结合UE 650处的接收机功能所描述的方式相似的方式对UL传输进行处理。每个接收机618RX通过其相应的天线620接收信号。每个接收机618RX对调制到RF载波上的信息进行恢复，并向RX处理器670提供该信息。RX处理器670可以实现L1层。

控制器/处理器675实现L2层。控制器/处理器675可以与存储程序代码和数据的存储器676相关联。存储器676可以被称为计算机可读介质。在UL中，控制器/处理器675提供传输信道和逻辑信道之间的解复用、分组重组、解密、报头解压缩、控制信号处理，以对来自UE 650的上层分组进行恢复。可以将来自控制器/处理器675的上层分组提供给核心网络。控制器/处理器675还负责使用ACK和/或NACK协议的错误检测，以支持HARQ操作。

图7是一种设备到设备通信系统700的图。设备到设备通信系统700包括多个无线设备704、706、708、710。设备到设备通信系统700可以与蜂窝通信系统(例如，无线广域网(WWAN))重叠。无线设备704、706、708、710中的一些可以使用DL/UL WWAN频谱在设备到设备通信中一起进行通信，一些可以与基站702进行通信，而一些可以进行这两者。例如，如图7中所示，无线设备708、710处于设备到设备通信中，并且无线设备704、706处于设备到设备通信中。无线设备704、706还在与基站702进行通信。

以下讨论的示例性的方法和装置适用于多种无线设备到设备通信系统中的任何一种，例如，基于以下各项的无线设备到设备通信系统：FlashLinQ、WiMedia、蓝牙、ZigBee或者基于IEEE 802.11标准的Wi-Fi。为了简化讨论，在LTE的情况下讨论示例性的方法和装置。然而，本领域技术人员将理解的是，示例性的方法和装置更普遍地适用于各种其它无线设备到设备通信系统。

mmW系统是被设计为在极高频带(例如，使用在10.0GHz至300.0GHz的频率范围内的载波的mmW系统)处进行操作的无线通信系统。这样的高载波频率允许使用大的带宽。虽然这样的频带中的典型用例已经是回程，但是该频谱可以被实现为由UE用来接入网络。

在一个方面中，mmW系统中的链路的任一端处的设备(例如，UE或mmW-BS)可以使用多个天线(也称为相控阵列)来执行波束成形，以便实现更好的链路增益。在高载波频率处的信道特性需要波束成形方法来克服传播损耗。这样的波束成形由于它们的空间和角度分离，从而可以使得网络避免被严重干扰限制，并且可以允许网络支持许多链路的并行调度。

图8是示出mmW系统800的图。如图8中所示，mmW系统800包括mmW-BS 802、804和UE 806、808。在图8的一方面中，mmW-BS 802、804被部署在允许UE 806、808在高带宽、高度波束成形的信道上连接到mmW-BS 802、804的区域中。波束成形是如下的操作：通过该操作，利用不同权重对UE的不同天线进行组合，以便在天线的一个或多个方向上提供更高增益，并且拒绝从其它方向接收的信号。例如，UE 806可以经由mmW链路810与mmW-BS 802进行通信，并且可以经由mmW链路812与mmW-BS 804进行通信。在这样的例子中，UE 808可以经由mmW链路814与mmW-BS 802进行通信，并且可以经由mmW链路816与mmW-BS 804进行通信。在一个方面中，mmW-BS 802、804可以执行类似于eNB或接入点的角色。

在一个方面中，可以通过使波束指向与mmW系统中的设备之间的路径相对应的到达角和/或离开角，来操纵mmW系统中的设备(例如，UE)的天线阵列。例如，方位角中的离开角可以被表示为“φ_T”，而方位角中的到达角可以被表示为“φ_R”，以及仰角中的离开角可以被表示为“θ_T”，而仰角中的到达角可以表示为“θ_R”。波束成形方案可以与以下内容相对应：将天线阵列引导至设备(例如，UE 806)和另一个设备(例如，mmW-BS 802)之间的主要散射路径的子集。因此，mmW-BS和/或UE可以通过具有阵列属性的训练波束成形向量来发送训练符号，并且可以扫过该角域。在一个方面中，mmW-BS和/或UE可以扫过角域的子集。

由于mmW-BS(例如，mmW-BS 802)、散射体和/或UE(例如，UE 806)之间的相对移动性，mmW系统(例如，mmW系统800)中的设备之间的路径的角度和增益(幅度和相位)可能随时间而改变。在一种情况下，这样的相对移动性可以包括用户进行的、UE的角运动(例如，空间旋转)。在另一种情况下，mmW系统中的设备之间的路径可能被障碍物暂时阻挡。在没有任何先前信息的情况下，对mmW系统中的设备之间的不同方向和路径的确定可能是困难的，并且与从初始搜索点出发随着时间跟踪路径相比，可能需要更多的信令和资源。

在一个方面中，可以对关于特定mmW-BS的各种镜面反射分量的行为进行跟踪。在一个方面中，UE(例如，UE 806)或mmW-BS(例如，mmW-BS802)可以跟踪当前使用的主要路径。在另一个方面中，UE或mmW-BS可以切换到更好的路径。假设在某个区域内存在多个mmW-BS，那么，在一个mmW-BS和另一个mmW-BS之间进行切换有时可能优选切换到去往相同mmW-BS的不同路径或子路径。

图9是示出用于UE(例如，UE 806)在不同mmW-BS(例如，mmW-BS802、804)之间进行选择以及在UE处的mmW活动的持续时间期间跟踪各个mmW-BS之间的路径的过程的图900。在一个方面中，UE可以执行初始搜索(也被称为主搜索)，初始搜索用于确定波束的角度并且与具有L条主要路径的mmW-BS(例如，“mmW-BS₁ 802”)进行关联，其中，L条主要路径中的每条主要路径由到达角和离开角的集合来定义。例如，UE 806和mmW-BS 802之间的路径i的到达角和离开角的集合可以被表示为对于每条路径，到达角和离开角的集合中的相应索引i可以是按照主导性的降序排列的从1到L的整数，并且通常，L＝2条路径将在路径/角度分集和波束成形器设计的复杂性之间进行权衡。例如，最主要路径(例如，i＝1)的到达角和离开角的集合可以被表示为

如图9中所示，UE(例如，UE 806)可以发起初始搜索902，并且执行对从mmW-BS接收的训练波束成形向量的集合的粗略角扫描904。在一个方面中，并且如图9中所示，粗略角扫描904可以允许UE确定906第一mmW-BS(例如，mmW-BS₁ 802)和UE之间的路径和角度的数量。在另一个方面中，粗略角扫描904还可以允许UE确定908第二mmW-BS(例如，mmW-BS₂ 804)和UE之间的路径和角度的数量。在一个方面中，可以不发现第三mmW-BS(例如，mmW-BS₃)，但是可以潜在地用于在稍后的时间点进行波束切换。在一个方面中，UE 904可以继续执行粗略角扫描904，只要如箭头905所指示的需要到mmW-BS的连接。

在一个方面中，如果与第二mmW-BS相比，第一mmW-BS提供较高的信号质量和/或较高的波束成形质量，则UE可以与第一mmW-BS进行关联(例如，通过与第一mmW-BS建立通信链路)，而可以不与第二mmW-BS相关联。例如，UE可以识别到不同mmW-BS(例如，mmW-BS₁ 802、mmW-BS₂ 804)的主要路径，并且可以选择与提供具有最高信号质量或具有超过门限的信号质量的主要路径的mmW-BS进行关联。在一个方面中，UE可以确定不同波束之间的信道质量(例如，SINR值)。在这样的方面中，UE可以选择具有最高SINR值的mmW-BS，并且可以建立用于数据传输的通信链路。

在通信链路的持续时间期间，通信链路的路径可能改变，并且UE和第一mmW-BS可能需要跟踪通信链路的路径。例如，由于之前讨论的第一mmW-BS、散射体和UE之间的相对移动性，通信链路的路径可能改变。在一个方面中，UE可以请求对接近通信链路的路径的路径子集的精细搜索910。例如，UE可以通过向第一mmW-BS发送信号来进行请求。UE和第一mmW-BS可以交换特定于对通信链路的路径进行跟踪的信号912。在一个方面中，UE和第一mmW-BS可以发送和接收经波束成形的训练信号，并且更新它们的波束/转向角以跟踪通信链路的路径。如果UE或第一mmW-BS在门限时间段内没有接收到经波束成形的训练信号，则滞后914可以通过请求对经波束成形的训练信号的重传来返回到信令912。在一个方面中，UE和第一mmW-BS可以通过对路径的子集执行精细搜索来执行精细调整910，或者根据所测量的信道质量来执行路径切换或mmW-BS切换。

在一种情况下，UE(例如，UE 906)可以执行粗略角扫描904，并且可以识别多个mmW-BS(例如，mmW-BS₁ 802和mmW-BS₂ 804)的存在。UE可以决定关联于或选择mmW-BS的子集以用于建立通信链路或用于进一步跟踪。在一个方面中，可以基于粗略角扫描904来执行选择。mmW-BS(例如，mmW-BS₁和/或mmW-BS₂)和/或UE可以识别在给定mmW-BS和UE对之间的主要路径。

在另一种情况下，用于连接UE(例如，UE 806)和第一mmW-BS(例如，mmW-BS₁ 802)的主要角集合(例如，))可能离开小的余量。在这样的情况下，可以用波束重新对准阶段(例如，包括围绕在主搜索中发现的相关联的角度的局部波束的分组)来校正和改善(refine)相关联的角度。例如，微调算法可以使用在已知角度附近的K个角度的集合来探测/训练以及使用接收的SNR估计。mmW-BS和UE对可以选择仅对在粗略角扫描904中识别的波束的子集进行改善。例如，微调算法可以是围绕第一mmW-BS处的主要方向的三个间隔小的波束，并通过UE对围绕主要第一mmW-BS方向中的每个方向的每个主要角度的几个方向进行扫描。

在另一种情况下，由于用户在UE(例如，UE 806)处引起的物理旋转，主要路径的接收SINR可能显著下降。在这样的情况下，第一mmW-BS(例如，mmW-BS₁ 802)可以发现主要路径上的SINR的损失，并且请求如上所述的微调算法，并且校正针对主要路径的波束成形。

在替代的情况下，与主要路径相关联的接收SINR可能由于相对移动性或传播动态的变化而显著下降。这样的情况可能例如在路径被障碍物物理阻挡时发生。在这种情况下，第一mmW-BS(例如，mmW-BS₁ 802)和UE(例如，UE 806)之间的通信链路可以切换到下一个最佳主要路径的已知角度(例如，)，或者如在第一种情况中所描述的，发起用于新选择的波束重新对准阶段的微调阶段。

在另一种情况下，与第一mmW-BS(例如，mmW-BS₁ 802)相关联的所有已知的主要路径的接收SINR对于实现UE(例如，UE 806)的数据速率需求来说可能太低。在这样的情况下，针对特定目的(例如，数据速率目的或安全性目的)，UE可以确定第二mmW-BS(例如，mmW-BS₂804)相对于第一mmW-BS可能是优选的。在这样的情况下，UE可以请求第二mmW-BS进行初始角度发现或增量角度学习阶段。例如，尽管UE可能已经具有将UE连接到第二mmW-BS的角度的任何知识，但是UE仍然可以进行请求。可以如上所述地执行UE和第二mmW-BS之间的路径的关联。

在另一种情况下，将第一mmW-BS(例如，mmW-BS₁ 802)和第二mmW-BS(例如，mmW-BS₂804)二者关联的所有已知的主要路径的接收SINR可能无法满足UE(例如，UE 806)的数据速率需求。在这种情况下，UE可以发起初始搜索902(或重新启动过程)，并且寻求可以发现第一mmW-BS、第二mmW-BS或第三mmW-BS的粗略角扫描904。然后，UE可以与所发现的、满足UE的数据速率需求的第一mmW-BS、第二mmW-BS或第三mmW-BS进行关联。

图10是一种无线通信方法的流程图1000。该方法可以由UE(例如，UE 806、装置1102/1102')执行。应当理解的是，在图10中用虚线指示的步骤表示可选的步骤。

在步骤1002处，UE确定UE和第一mmW-BS之间的第一粗略的波束成形路径集合。例如，UE可以从第一mmW-BS接收第一信号，并且可以使用第一信号来确定至少两个波束成形方向对(i_k和j_k，k≥2)，其中，i_k与第一mmW-BS相对应，而j_k与UE相对应。

在步骤1004处，UE在第一粗略的波束成形路径集合内选择至少第一或第二波束成形路径。在一个方面中，UE可以选择具有最高信号质量(例如，最高信号强度)的波束成形路径。例如，如果第一波束成形路径在第一粗略的波束成形路径集合内具有最高信号质量，则UE可以选择第一波束成形路径。

在步骤1006处，UE在第一窄波束成形路径集合上进行接收，第一窄波束成形路径集合接近于第一粗略的波束成形路径集合内的第一波束成形路径。

在步骤1008处，当第一波束成形路径和第一窄波束成形路径集合的信号质量小于第一门限时，UE请求第一mmW-BS在第二窄波束成形路径集合上进行发送，第二窄波束成形路径集合接近于第一粗略的波束成形路径集合内的第二波束成形路径。在一个方面中，UE可以通过向第一mmW-BS发送第二信号来进行该请求，第二信号用于请求对将由第一mm W-BS使用的发射波束成形方向的调整。在一个方面中，UE可以从第一mmW-BS接收第三信号，以根据第三信号的接收信号强度来跟踪所选择的第一波束成形路径。

在步骤1010处，UE发送用于指示以下各项中的一项的至少方向索引或信号强度的消息：第二波束成形路径、或者第二窄波束成形路径集合内的路径。在一个方面中，可以向与其建立了通信链路的mmW-BS发送该消息。

在步骤1012处，UE通过以下各项中的一项来进行通信：第二波束成形路径、或者第二窄波束成形路径集合内的路径。

在步骤1014处，UE确定UE和第二mmW-BS之间的第二粗略的波束成形路径集合。例如，UE可以从第二mmW-BS接收第四信号，并且可以使用第四信号来确定第二mmW-BS和UE之间的至少另外两个波束成形方向对。

在步骤1016处，UE在第二粗略的波束成形路径集合内选择至少第一或第二波束成形路径。在一个方面中，UE通过测量第一和第二波束成形路径的信号强度并且选择具有最高信号强度的波束成形路径(例如，与波束成形路径相对应的波束成形对)，来选择至少第一或第二波束成形路径。

在步骤1018处，当与第一mmW-BS相对应的所有所选择的波束成形路径的信号质量都小于第二门限时，UE请求第二mmW-BS在第一窄波束成形路径集合上进行发送，第一窄波束成形路径集合接近于第二粗略的波束成形路径集合内的第一波束成形路径。

在步骤1020处，UE请求第一mmW-BS避免在任何所选择的波束成形路径上发信号。

在步骤1022处，UE请求第二mmW-BS通过第一窄波束成形路径集合中的一条窄波束成形路径进行通信。

图11是示出示例性装置1102中的不同模块/单元/组件之间的数据流的概念性数据流图1100。该装置可以是UE。该装置包括：模块1104，其在第一窄波束成形路径集合上进行接收，第一窄波束成形路径集合接近于第一粗略的波束成形路径集合内的第一波束成形路径；模块1106，其确定UE和第一mmW-BS(例如，mmW-BS 1150)之间的第一粗略的波束成形路径集合；模块1108，其在第一粗略的波束成形路径集合内选择至少第一或第二波束成形路径；模块1110，其在第一波束成形路径和第一窄波束成形路径集合的信号质量小于第一门限时，请求第一mmW-BS在第二窄波束成形路径集合上进行发送，第二窄波束成形路径集合接近于第一粗略的波束成形路径集合内的第二波束成形路径；模块1112，其确定UE和第二mmW-BS(例如，mmW-BS 1160)之间的第二粗略的波束成形路径集合；模块1114，其在第二粗略的波束成形路径集合内选择至少第一或第二波束成形路径；模块1116，其在与第一mmW-BS相对应的所有所选择的波束成形路径的信号质量都小于第二门限时，请求第二mmW-BS在第一窄波束成形路径集合上进行发送，第一窄波束成形路径集合接近于第二粗略的波束成形路径集合内的第一波束成形路径；模块1118，其请求第一mmW-BS避免在任何所选择的波束成形路径上发信号和/或请求第二mmW-BS通过第一窄波束成形路径集合中的一条窄波束成形路径进行通信；模块1120，其通过以下各项中的一项进行通信：第二波束成形路径、或者第二窄波束成形路径集合内的路径；模块1122，其发送用于指示以下各项中的一项的至少方向索引或信号强度的消息：第二波束成形路径、或者第二窄波束成形路径集合内的路径。

该装置可以包括执行上述图10的流程图中的算法的步骤中的每个步骤的额外模块。因此，图10的上述流程图中的每个步骤可以由模块来执行，并且该装置可以包括那些模块中的一个或多个模块。这些模块可以是被专门配置为执行所述过程/算法的一个或多个硬件组件，由被配置为执行所述过程/算法的处理器来实现，存储在计算机可读介质之内以由处理器实现，或者其某种组合。

图12是示出使用处理系统1214的装置1102'的硬件实现的例子的图1200。处理系统1214可以用通常由总线1224表示的总线架构来实现。总线1224可以包括任何数量的互连总线以及桥接，这取决于处理系统1214的具体应用以及总体设计约束。总线1224将各种电路连接在一起，这些电路包括由处理器1204、模块1104、1106、1108、1110、1112、1114、1116、1118、1120和1122以及计算机可读介质/存储器1206表示的一个或多个处理器和/或硬件模块。总线1224还可以将诸如定时源、外围设备、电压调节器以及功率管理电路之类的各种其它电路连接在一起，这些电路是本领域中公知的，因此将不再进一步描述。

处理系统1214可以耦合到收发机1210。收发机1210耦合一个或多个天线1220。收发机1210提供用于在传输介质上与各种其它装置进行通信的方式。收发机1210从一个或多个天线1220接收信号，从所接收的信号中提取信息，并且向处理系统1214(具体而言，接收模块1104)提供所提取的信息。此外，收发机1210从处理系统1214(具体而言，发送模块1122)接收信息，并且基于所接收的信息来生成要施加于一个或多个天线1220的信号。处理系统1214包括耦合到计算机可读介质/存储器1206的处理器1204。处理器1204负责通用处理，其包括执行计算机可读介质/存储器1206上存储的软件。软件在被处理器1204执行时，使得处理系统1214执行以上针对任何特定的装置描述的各种功能。计算机可读介质/存储器1206还可以用于存储由处理器1204在执行软件时操控的数据。处理系统还包括模块1104、1106、1108、1110、1112、1114、1116、1118、1120和1122中的至少一个模块。这些模块可以是位于/存储在计算机可读介质/存储器1206中、在处理器1204中运行的软件模块、耦合到处理器1204的一个或多个硬件模块、或其某种组合。处理系统1214可以是UE 650的组件并且可以包括存储器660和/或以下各项中的至少一项：TX处理器668、RX处理器656以及控制器/处理器659。

在一种配置中，用于无线通信的装置1102/1102'包括：用于确定UE和第一mmW-BS之间的第一粗略的波束成形路径集合的单元；用于在第一窄波束成形路径集合上进行接收的单元，第一窄波束成形路径集合接近于第一粗略的波束成形路径集合内的第一波束成形路径；用于当第一波束成形路径和第一窄波束成形路径集合的信号质量小于第一门限时，请求第一mmW-BS在第二窄波束成形路径集合上进行发送的单元，第二窄波束成形路径集合接近于第一粗略的波束成形路径集合内的第二波束成形路径；用于通过以下各项中的一项进行通信的单元：第二波束成形路径、或者第二窄波束成形路径集合内的路径；用于确定UE和第二mmW-BS之间的第二粗略的波束成形路径集合的单元；用于当与第一mmW-BS相对应的所有所选择的波束成形路径的信号质量都小于第二门限时，请求第二mmW-BS在第一窄波束成形路径集合上进行发送的单元，第一窄波束成形路径集合接近于第二粗略的波束成形路径集合内的第一波束成形路径；用于请求第一mmW-BS避免在任何所选择的波束成形路径上发信号的单元；用于请求第二mmW-BS通过第一窄波束成形路径集合中的一条窄波束成形路径进行通信的单元；用于在第一粗略的波束成形路径集合内选择至少第一或第二波束成形路径的单元；用于在第二粗略的波束成形路径集合内选择第一或第二波束成形路径的单元；用于发送用于指示以下各项中的一项的至少方向索引或信号强度的消息的单元：第二波束成形路径、或者第二窄波束成形路径集合内的路径。

上述单元可以是装置1102的上述模块中的一个或多个和/或是被配置为执行由上述单元所列举的功能的装置1102'的处理系统1214。如上所述，处理系统1214可以包括TX处理器668、RX处理器656以及控制器/处理器659。因此，在一种配置中，上述单元可以是被配置为执行上述单元所列举的功能的TX处理器668、RX处理器656以及控制器/处理器659。

应当理解的是，所公开的过程/流程图中的步骤的特定次序或层次是对示例性方法的说明。应当理解的是，根据设计偏好，可以重新排列这些过程/流程图中的步骤的特定次序或层次。此外，可以将一些步骤组合或者将其省略。所附的方法权利要求以示例性次序给出了各个步骤的元素，而并不意味着限于所给出的特定次序或层次。

提供了先前描述以使本领域任何技术人员能够实施本文所描述的各个方面。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员将是容易显而易见的，并且本文定义的通用原理可以应用于其它方面。因此，权利要求并不旨在限于本文所示出的方面，而是被赋予与文字权利要求相一致的全部范围，其中，除非明确地声明，否则对单数形式的元素的提及并不旨在意指“一个且仅一个”，而是意指“一个或多个”。本文中使用“示例性的”一词意指“用作例子、实例或说明”。在本文中被描述为“示例性的”的任何方面不一定被解释为比其它方面优选或者有优势。除非另外特别声明，否则术语“一些”指代一个或多个。诸如“A、B或C中的至少一个”、“A、B和C中的至少一个”以及“A、B、C或其任意组合”之类的组合包括A、B和/或C的任意组合，并且可以包括多个A、多个B或多个C。具体而言，诸如“A、B或C中的至少一个”、“A、B和C中的至少一个”以及“A、B、C或其任意组合”之类的组合可以是仅A、仅B、仅C、A和B、A和C、B和C、或者A和B和C，其中，任何这样的组合可以包含A、B或C中的一个或多个成员或一些成员。贯穿本公开内容所描述的各个方面的元素的所有结构和功能等效物都通过引用的方式明确地并入本文，并且旨在被权利要求所包括，这些结构和功能等效物对于本领域技术人员来说是已知的或者将要已知的。此外，本文中没有任何公开内容旨在奉献给公众，无论这样的公开内容是否明确地记载在权利要求中。没有任何权利要求元素要解释为单元加功能，除非该元素是使用短语“用于……的单元”来明确地记载的。