CN113711500A - 通信装置和方法 - Google Patents
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Abstract
一种第一通信装置：其使用多用户多输入多输出MU‑MIMO通信同时向一组两个或更多个第二通信装置发送；通过以下方式与第二通信装置的组中的选择的第二通信装置执行波束成形训练；发送包括一个或多个训练单元的一个或多个发送分组，其中，在一个或多个训练单元上应用适于与选择的第二通信装置进行波束成形训练的模拟波束成形训练矩阵和/或数字波束成形训练矩阵，从选择的第二通信装置接收响应于发送的发送分组的反馈，反馈包括由选择的第二通信装置基于发送分组的接收而确定的波束成形信息，以及基于模拟波束成形训练矩阵和接收到的反馈确定更新的模拟波束成形矩阵和/或基于数字波束成形训练矩阵和/或接收到的反馈确定更新的数字波束成形矩阵，用于向包括所述选择的第二通信装置的一组两个或更多个第二通信装置同时发送数据。
Description
技术领域
本公开涉及通信装置和方法，特别是用于执行多用户多输入多输出(MU-MIMO)通信。
背景技术
为了补偿大路径损耗并减少多个天线之间和/或多个站点(本文也称为通信装置)之间的串扰，毫米波通信(即，30GHz附近和/或以上的通信)中采用了两种波束成形。首先，执行模拟波束成形(ABF)，其包括转向波束，其特性由相控天线阵列(PAA)内移相器的设置给出。这确保了每个用户都有足够的链接预算作为主要目标。其次，执行数字波束成形(DBF)，它对连接到天线的RF链路上的所有发送流应用放大和相位，以限制各种用户装置(也简称为用户)和/或各种流之间的干扰。此外，数字波束成形允许平衡发送功率并增加用户观察到的速率(分别是注入或比特加载)。模拟和数字波束成形的组合通常被称为混合波束成形。
由于多个天线阵列提供了空间分离和/或不同的极化，可以同时为多个用户提供服务，从而提高频谱效率。通过空间或极化分离同时为多个用户提供服务通常称为多用户(MU)多输入多输出(MIMO)发送。在MU MIMO发送中同时服务的一组用户通常称为MU组。
然而，要实现MU MIMO发送有几个障碍。首先，为组中的用户寻找合适的模拟波束是一个耗时的搜索问题。此外，由于在发射机侧需要信道信息，数字波束成形带来额外的复杂性，这通常涉及从对等通信装置获取反馈。众所周知，即使对于简单的信道估计，反馈报告的确定和组装也会导致显着的计算复杂性。此外，如果在OFDM(即频率选择性)情况下使用显式数字波束成形，则需要计算和报告大量子载波的大型波束成形矩阵。
本文提供的“背景”描述是为了总体呈现本公开的上下文。在本背景技术部分中描述的程度上，当前命名的发明人的工作以及在提交时可能不符合现有技术的描述方面既不明确也不隐含地被认为是针对本公开的现有技术。
发明内容
一个目的是通过在MU MIMO通信中使用的通信装置和方法以有效的方式实现波束成形校正，特别是在不中断到MU组的稳定通信装置的传输并且不需要来自MU组的通信装置的大量反馈报告的情况下。另一个目的是提供用于实现通信方法的相应计算机程序和非暂时性计算机可读记录介质。
根据一方面，提供了第一通信装置，其包括被配置为执行以下功能的电路：
使用多用户多输入多输出MU-MIMO通信同时向一组两个或更多个第二通信装置发送；
通过以下方式与第二通信装置的所述组中的选定的第二通信装置执行波束成形训练：
发送包括一个或多个训练单元的一个或多个发送分组，其中，在一个或多个训练单元上应用适于与选择的第二通信装置进行波束成形训练的模拟波束成形训练矩阵和/或数字波束成形训练矩阵，
从选择的第二通信装置接收响应于发送的发送分组的反馈，所述反馈包括由选择的第二通信装置基于发送分组的接收而确定的波束成形信息，以及
基于模拟波束成形训练矩阵和接收到的反馈确定更新的模拟波束成形矩阵和/或基于数字波束成形训练矩阵和/或接收到的反馈确定更新的数字波束成形矩阵，用于向包括所选择的第二通信装置的所述一组两个或更多个第二通信装置同时发送数据。
根据另一方面，提供了一种第二通信装置，包括被配置为执行以下功能的电路：
与第一通信装置通信，该第一通信装置被配置为使用多用户多输入多输出MU-MIMO通信同时向一组两个或更多个第二通信装置发送；
通过以下方式与第一通信装置执行波束成形训练：
接收包括一个或多个训练单元的一个或多个发送分组，其中，由第一通信装置在训练单元上应用适于与第二通信装置进行波束成形训练的模拟波束成形训练矩阵和/或数字波束成形训练矩阵，
基于接收到的发送分组来确定波束成形信息，以及
响应于接收到的发送分组向第一通信装置发送反馈，所述反馈包括所确定的波束成形信息。
根据另一方面，提供了第一通信方法，包括：
使用多用户多输入多输出MU-MIMO通信同时向一组两个或更多个第二通信装置发送；
通过以下方式与第二通信装置的所述组中的选择的第二通信装置执行波束成形训练
-发送包括一个或多个训练单元的一个或多个发送分组，其中，在一个或多个训练单元上应用适于与选择的第二通信装置进行波束成形训练的模拟波束成形训练矩阵和/或数字波束成形训练矩阵，
-从选择的第二通信装置接收响应于发送的发送分组的反馈，所述反馈包括由选择的第二通信装置基于发送分组的接收而确定的波束成形信息，以及
-基于模拟波束成形训练矩阵和接收的反馈确定更新的模拟波束成形矩阵和/或基于数字波束成形训练矩阵和/或接收到的反馈确定更新的数字波束成形矩阵，用于向包括所选择的第二通信装置的一组两个或更多个第二通信装置同时发送数据。
根据另一方面，提供了第二通信方法，包括：
与第一通信装置通信，该第一通信装置被配置为使用多用户多输入多输出MU-MIMO通信同时向一组两个或更多个第二通信装置发送；
通过以下方式与第一通信装置执行波束成形训练：
-接收包括一个或多个训练单元的一个或多个发送分组，其中，由第一通信装置在训练单元上应用适于与第二通信装置进行波束成形训练的模拟波束成形训练矩阵和/或数字波束成形训练矩阵，
-基于接收到的发送分组来确定波束成形信息，以及
-响应于接收到的发送分组向第一通信装置发送反馈，所述反馈包括所确定的波束成形信息。
根据又一方面，提供了：一种计算机程序，包括程序装置，用于当在计算机上执行所述计算机程序时，使计算机执行本文公开的方法的步骤；以及一种非暂时性计算机可读记录介质，其中存储有计算机程序产品的，当由处理器执行时，计算机程序产品促使执行本文公开的方法。
在从属权利要求中定义实施例。应当理解，所公开的通信方法、所公开的计算机程序和所公开的计算机可读记录介质具有与所要求保护的通信装置相似和/或相同的进一步实施例，如从属权利要求中所定义的和/或本文所公开的。
对于毫米波通信，有效信道的相干时间(模拟波束成形后有效)取决于模拟波束的波束宽度和指向方向。因此，处于相对于天线视轴不太有利的角度的用户可能需要更频繁地进行信道估计和波束跟踪。
如果接入点(AP；也称为“第一通信装置”)可以同时通信的MU组中的一个或少量站点(STA；也称为“第二通信装置”)需要在某个时间跟踪，而MU组的其他站点有稳定的信道，可以对模拟和/或数字波束成形矩阵进行校正并仍然保持MU通信。已知技术目前仅允许对单用户毫米波通信进行跟踪，这是通过将未预编码的训练单元附加到分组以允许波束校正来执行的。对于MU MIMO通信，模拟和数字波束成形训练的算法和协议已经开发至今，并在现有标准中进行了定义。然而，MU MIMO通信的数字和模拟波束跟踪尚未定义，将为模拟和数字波束成形训练开发的算法直接应用于多用户波束跟踪将导致大延迟。其原因之一是现有程序需要中断正在进行的数据通信，以允许MIMO组中的STA再次执行模拟波束搜索、收集信道信息、执行数字波束成形矩阵计算并将反馈信息发送到AP。
本公开的一个方面是提出跟踪技术以允许以有效的方式对MU MIMO组内的一个或一组STA执行混合波束成形校正，即在不中断STA的发送的情况下，在MI组内具有良好(在稳定意义上)信道。因此，公开了用于在毫米波MU下行链路MIMO发送期间执行波束成形校正的通信装置和方法。
根据本公开的一个方面，目标是执行模拟波束重新调整和/或数字波束成形重新计算而不中断到参与MU发送的STA组内的稳定STA的发送并且不改变具有稳定信道的用户的波束成形配置。这可以通过将一个或多个使用混合波束成形矩阵调制的训练单元(专门设计用于对稳定的STA产生最小干扰)附加到下行链路发送分组来实现。所公开的解决方案的另一个优点是减小了反馈报告的大小。因此，如果MU组的一个或少量STA同时需要跟踪，则所公开的解决方案特别有效。
在本公开的上下文中，模拟波束成形对应于将一个或多个定向波束物理地引导到优选方向的行为，例如通过模拟移相器或通过改变天线阵列的相位特性。此外，完整的阵列，而不是其每个单独的元件，可以连接到RF链路。除了模拟波束成形之外，还可以应用更精细的数字波束成形。以这种方式可以获得完整的MIMO能力，其中可以同时发送多个流并且可以实现空间复用。数字波束成形对应于更一般的概念，其中可以控制每个发送波束的幅度和相位。在预编码(在发射机端)和解码(在接收机端)之后，波束可以再次分离。
以上段落是作为一般性介绍提供的，并不旨在限制以下权利要求的范围。通过结合附图参考以下详细描述，将最好地理解所描述的实施例以及进一步的优点。
附图说明
当结合附图考虑时，通过参考以下详细描述，将容易获得对本公开及其许多伴随优点的更完整的理解，因为这变得更好理解，其中：
图1示出了根据本公开的通信***的示意图。
图2示出了根据本公开实施例的第一和第二通信装置的配置示意图。
图3示出了根据本公开实施例的通信***的示意图。
图4示出了图示根据本公开的TX混合波束跟踪的实施例的下行链路阶段和上行链路阶段的图。
图5示出了说明图4所示的TX混合波束跟踪的实施例中的AP处的操作的流程图。
图6示出了在图4所示的TX混合波束跟踪的实施例中使用的带有附加训练单元的发送分组(MU PPDU)的格式。
图7示出了图4所示的TX混合波束跟踪的实施例中接收STA处的操作的流程图。
图8示出了根据本公开的AP的实施例的示意图。
图9示出了图示根据本公开的RX混合波束跟踪的实施例的下行链路阶段和上行链路阶段的图。
图10示出了说明图9所示RX混合波束跟踪实施例中STA处的操作的流程图。
图11示出了在图9所示的RX混合波束跟踪的实施例中使用的具有附加训练单元的发送分组(MU PPDU)的格式。
图12是表示使用互易校准的情况下的上行链路相位的图。
图13示出了应用了模拟和数字波束成形的发送分组(PPDU)的格式。
具体实施方式
现在参考附图，其中相同的附图标记在多个视图中表示相同或对应的部分，图1示出了根据本公开的实施例的通信***的示意图。通信***配置有第一通信装置10和多个第二通信装置20。第一和第二通信装置10和20中的每一个都具有无线通信功能。特别地，第一通信装置10具有向一个或多个第二通信装置20发送帧的多用户通信功能。此外，第一通信装置10作为接入点(AP)运行并且第二通信装置20作为站点(STA)运行。为此，在通信***中，可以执行从AP10到多个STA20的多用户通信，即第一通信装置10能够利用使用MU-MIMO通信的一组两个或更多个第二通信装置20同时通信。从AP10到STA20的通信被称为下行链路(DL)，并且从STA20到AP10的通信被称为上行链路(UL)。
为了实现MIMO通信，AP10可以配备多个天线和多个RF链路，允许它同时向多个STA20发送多个流。每个STA20装置可以具有多个天线和多个RF链路以同时从AP10接收多个流或同时向AP10发送多个流。
例如，如图1所示，通信***可以配置有AP10和多个STA20a至20d。AP 10和STA 20a至20d经由无线通信彼此连接并且彼此直接执行帧的发送和接收。例如，AP 10是符合IEEE802.11的通信装置并且发送具有每个STA 20a到20d作为目的地的MU DL PPDU(多用户下行链路PHY协议数据单元)。
图2示出了根据本公开实施例的通信装置30的配置的示意图。通常，每个AP 10和STA 20a至20d可以如图2所示配置，并且可以包括数据处理单元31、无线通信单元32、控制单元33和存储单元34。
作为通信装置30的一部分，数据处理单元31对用于发送和接收的数据执行处理。具体地，数据处理单元31基于来自通信装置30的更高层的数据生成帧，并且将生成的帧提供给无线通信单元32。例如，数据处理单元31通过执行诸如分段、分割、聚合、添加用于媒体访问控制(MAC)的MAC报头、添加检错码等处理，从数据生成帧(特别是MAC帧)。此外，数据处理单元31从接收的帧中提取数据，并将提取的数据提供给通信装置30的更高层。例如，数据处理单元31通过对接收到的帧进行分析MAC报头，检测和纠正代码错误以及执行重发处理等来获取数据。
无线通信单元32具有信号处理功能、无线接口功能等，作为通信单元的一部分。此外，提供波束成形功能。该单元生成并发送PHY层分组(或者，特别是对于WLAN标准，PHY层协议数据单元(PPDU))。
信号处理功能是执行信号处理的功能，例如，帧调制。具体地，无线通信单元32根据由控制单元313设置的编码和调制方案，对从数据处理单元31提供的帧执行编码、交织和调制，添加前导码和PHY报头，并生成PHY层分组。此外，无线通信单元32通过对通过无线接口功能的处理获得的PHY层分组执行解调、解码等来恢复帧，并将获得的帧提供给数据处理单元31或控制单元33。
无线接口功能是经由一个或多个天线发送/接收信号的功能。具体地，无线通信单元32将与通过信号处理功能执行的处理获得的符号流相关的信号转换成模拟信号，放大该信号，过滤该信号，并上变频。接下来，无线通信单元32经由天线发送处理后的信号。此外，在经由天线获得的信号上，无线通信单元32执行与信号发送时的处理相反的处理，例如，频率的下变频或数字信号转换。
波束成形功能执行模拟波束成形和/或数字波束成形。
作为通信单元的一部分，控制单元33(例如，基站点管理实体(SME))控制通信装置30的整个操作。具体地，控制单元33执行诸如功能之间的信息交换、通信参数的设置或数据处理单元31中的帧(或分组)的调度之类的处理。
存储单元34存储用于由数据处理单元31或控制单元33执行的处理的信息。具体地，存储单元34存储在发送帧中存储的信息、从接收帧获取的信息、关于通信参数的信息等。
在替代实施例中，第一和第二通信装置(特别是AP10和STA20中的每一个)可以通过使用实现图2所示的单元和要执行的功能的电路来配置。该电路可以例如由编程的处理器实现。通常，图2所示的第一和第二通信装置以及通信装置30的单元的功能可以用软件、硬件或者软件和硬件的混合来实现。
图3示出了根据本公开实施例的通信***的示意图，包括接入点AP(包括模拟波束成形和数字波束成形电路或块)和多个站点STA1至STAi(仅显示模拟部分)。AP或STA的每个天线元件都连接到移相器，并且多个天线元件物理组合在一个相控天线阵列(PAA)中。当多个PAA可用时，每个PAA进一步连接到专用RF链路。每个RF链路控制它所连接的PAA的移相器设置。第i个PAA的第j个相位设置参数在图3中表示为
且发射机侧的所有移相器设置都可以抽象地表示为矩阵FRF的一部分，如图3所示。发送流通过数字波束成形矩阵FBB映射到RF链路，也在图3中描述。在接收机端，基于其控制模拟接收波束的移相器设置被抽象地分组在矩阵Wi中，并且进一步映射到RF链路，类似于在发射侧。
在数学方面，表示Ns个流(其中，Ns是MU组内所有STA的流的总数)到NRF发送链路的数字波束成形矩阵FBB采用以下形式
并且具有维度NRFxNs。在MU MIMO场景中，第一个N_s1列表示第一个STA的第一个到N_s1个空间流的加权系数。模拟波束成形矩阵FRF可以表示为NTXxNRF矩阵，其可以写成FRF＝[FRF1FRF2…FRF，Nrf]，其中FRF，i，大小等于(子)天线元件总数NTX的第i列。最后，混合波束成形可以表示为矩阵，由模拟波束成形矩阵FRF和数字波束成形矩阵FBB相乘得到。
对于图3中描绘的情况，如果存在与RF链路的连接，则FRF矩阵的每一列由NP单位范数元素组成，表示第n个PAA的移相器设置，否则为零。因此，模拟预编码采用以下形式
FRF，1
其中，
代表第i个PAA的第j个移相器设置，以及NP是第i个PAA的移相器总数。这里，假设每个天线阵列有相同数量的移相器。然而，这只是一个示例，且进一步介绍的方法并不依赖于此。
应当注意，为了简单起见，本公开以部分连接的阵列为例，但是本公开不限于这种特定情况，并且可以推广到完全连接的阵列，其中，RF链路可以连接到所有子天线元件。
在接收机端，每个STA应用模拟接收组合矩阵，对于STAi，进一步表示为Wi。该矩阵表示接收RF链路和接收天线元件之间的映射。Wi可以看作是FRF的接收对应物。
将针对以下情况提出解决方案：(i)当发送(TX)混合波束成形需要校正时，即需要对STA对应的模拟波束成形矩阵和数字波束成形(DBF)矩阵FBB的列进行调整；(ii)当a-接收(RX)模拟波束成形(ABF)需要修正时，即需要对STAi的模拟组合矩阵Wi改变；以及(iii)当模拟波束成形仍然稳定，但信道变化超过某个可接受的阈值时，因此需要调整数字波束成形。
将描述几种情况，即STA在其一侧请求模拟波束重新调整(接收混合波束跟踪)、其中AP需要将其模拟波束重新调整STA(发送混合波束跟踪)，以及其中STA或AP仅请求数字波束跟踪。执行的跟踪类型可以由AP在MU PPDU的报头中指示。此外，将描述确定所需波束跟踪类型的方法。在发送端或接收端的仅模拟波束跟踪的情况可以看作是混合波束成形训练的一个特殊情况。
根据重新调整的类型，一个或多个模拟波束成形用于从AP发送并在STA测试(在混合TX跟踪的情况下)，一个或多个模拟波束用于接收并在STA测试(在RX跟踪的情况下)，或者在选定的STA计算新的信道估计(在数字波束跟踪的情况下)。请求波束成形更新过程或被请求执行波束成形更新过程的一个或多个STA被进一步称为STA、预期STA或选定的STA。作为MU组的一部分但没有专门用于执行波束成形更新的STA还被称为未选择或未跟踪的STA。
为了同时向多个STA发送，可以按如下方式发送MU下行链路(DL)PHY协议数据单元(PPDU)：第一部分(由传统元素(传统前导和报头)组成)，其使用模拟波束成形矩阵和数字波束成形矩阵的第一列进行调制，并通过相关RF链路顺序发送。MU PPDU的第二部分使用混合波束成形矩阵发送，该矩阵由所有天线的模拟波束成形矩阵和数字波束成形矩阵FBB组成。后一个数字波束成形矩阵是在先前的探测(即训练)阶段之后获得的，该阶段已经在模拟波束训练之后或在联合模拟-数字波束成形训练之后执行。在MU PPDU发送之后，每个STA连续发送UL单用户(SU)PPDU(例如，根据MU PPDU的接收状态的确认)作为对单独轮询或触发或初始MU PPDU中包括的调度的回复。
为了允许省力的波束跟踪，一种公开的解决方案涉及将训练单元(TRN)附加到MUDLPPDU，其与模拟波束成形矩阵一起发送。由于该矩阵可能特别适用于对所选STA的跟踪，因此取决于所需的重新调整类型，它可能不同于在MU DLPPDU的发送中使用的模拟波束成形矩阵。因此，这个矩阵又被称为模拟波束成形训练矩阵。此外，对于模拟波束成形间隔不够的情况，除了模拟波束成形矩阵外，还可以应用数字波束成形矩阵(本文也称为数字波束成形训练矩阵)，其用于在预期的STA处进行跟踪操作的降维，且最重要的是用于保持对MU组中其余STA的低干扰或无干扰。由于应用在训练单元上的数字波束成形矩阵专门用于跟踪，如上所述，根据所需的重新调整类型，它可能与用于发送MU DLPPDU的数字波束成形矩阵不同，因此矩阵进一步称为数字波束成形训练矩阵。由于只有一个或有限数量的STA可以通过这种技术同时执行跟踪，因此AP应该在带有TRN的MU PPDU中包含一个或多个STA的指示，这些STA应该基于附加的训练单元重新调整它们的模拟、数字或混合波束，或者应该为附加的训练单元计算和发送反馈。
由预期STA(指已请求波束跟踪或已被AP请求执行波束跟踪的STA；也称为选定STA或目标STA)基于TRN估计有效信道脉冲响应(这是特定波束成形设置的发射器和接收机之间的通道)，其可进一步使用该估计来计算奇异值分解。基于此，可以计算出数字波束成形矩阵的第二部分(也称为数字波束成形反馈矩阵)，并将其反馈给AP。因此，在分解有效信道矩阵(即应用模拟发射和接收波束和发射数字波束成形训练矩阵后估计的信道矩阵)后，AP用于预期STA的最终校正混合波束成形矩阵是AP在传输TRN期间使用的数字波束成形训练矩阵和STA计算的波束成形矩阵(数字波束成形反馈矩阵)的组合。
换句话说，在第n个STA的跟踪回合结束时，该STA的新数字波束成形矩阵是基于稳定STA的信道在发射机处计算的数字波束成形训练矩阵和在STA处基于数字波束成形训练矩阵和一个或多个模拟波束成形组合计算并报告回AP的第二矩阵的函数。其余的数字波束成形保持不变。
没有被跟踪轮瞄准的STA的数字和模拟波束成形保持不变，即，FRF矩阵的列，由主要指向STAj，j≠i的移相器和对应于STAj，j≠i的流的FBB矩阵的列组成。根据所需的重新调整类型，本文公开了有效计算训练单元的数字波束成形的方法。
最后，提出了一种在AP处有效获得信道估计的替代方法，其中，STA有助于在确认相位期间在AP处进行基于互易的估计。
在本公开的上下文中，数字波束成形训练矩阵应理解为由第一通信装置(AP)应用在每个训练单元(对应于一个MIMO模拟波束成形配置)上的数字波束成形矩阵。如本文所提出和公开的，设计标准之一是在应用模拟波束成形矩阵之后最小化或消除稳定的第二通信装置(STA)所经历的干扰。数字波束成形训练矩阵取决于应用于特定MIMO训练单元的模拟波束成形矩阵。
数字波束成形反馈矩阵应被理解为由STA计算的数字波束成形矩阵，其目标是对打算用于其自身的流进行最佳接收。这取决于发送和接收端(即AP和STA)使用的模拟波束成形组合、应用的数字波束成形训练矩阵和估计的信道。与数字波束成形训练矩阵不同，它仅依赖于计算它的STA的信道知识，即AP和STA之间的信道知识，而不依赖于来自/到组中其他STA的信道信息的知识。它的维度可能低于数字波束成形训练矩阵。
更新的数字波束成形矩阵(也称为“完整”或“最终”数字波束成形矩阵)应理解为数字波束成形矩阵，如所公开的，在成功的波束跟踪程序之后，AP将使用该矩阵来传输数据(PHY层)分组。它由用于发送数据分组的数字波束成形矩阵形成，其中与所选STA对应的子矩阵更新如下。对应于所选STA的子矩阵被计算为数字波束成形训练矩阵与数字波束成形反馈矩阵(从所选STA发送的反馈中重建)的乘积。
每当在本公开中使用术语波束成形时，它表示波束成形矩阵或应用波束成形矩阵的物理效果。在此，术语“模拟波束成形矩阵”用于表示一组模拟移相器设置(应用于将辐射波束转向所需方向)，而术语“数字波束成形矩阵”用于表示对应于符号流和RF链之间映射的复权重集。
下面将描述称为混合TX波束跟踪的第一种情况，其中，STA移动或信道波动需要更新AP(在TX)处的模拟和数字波束成形配置。
为了在这种情况下有一个可行的解决方案，AP应该在MU DL发送之前从所有STA获得要测试的波束的CSI信息。该信息可以在波束跟踪之前的波束成形训练和探测期间收集。
在图4中描绘了第一提议的跟踪过程，其示出了图解说明根据本公开的TX混合波束跟踪的下行链路(DL)阶段和上行链路(UL)阶段。在图4和以下等式和描述中，假设STAi是对其请求或假定波束校正的STA，而STAj，j≠i组中的其余STA具有稳定的信道。为了便于暴露，假设STA被索引，使得STAi具有最大索引。如图所示，AP将K个TRN单元(或两个或更多个TRN单元的组)附加到MU DL数据分组，其中，通过改变与主要与STAi(即，在波束训练阶段，来自第i个STAi已指示良好接收的RF链的波束)相关的PAA对应的移相器，每个TRN单元或两个或更多TRN单元的组与一个模拟波束成形矩阵(即模拟波束成形训练矩阵)一起发送，而FRF矩阵的其余部分将保持不变。在发送之前，每个TRN单元首先由数字波束成形训练矩阵Q整形，该矩阵取决于将应用于所述特定TRN单元的模拟波束成形训练矩阵，且其结构将在下面讨论。执行跟踪的STA使用固定的接收模拟波束矩阵Wi来接收每个训练单元或TRN单元组并计算反馈。MU组的每个未选择的STA使用固定的模拟接收波束矩阵并评估干扰度量。
在发送跟踪PPDU之前，AP必须决定模拟并计算将在跟踪过程中使用的相应数字波束成形训练矩阵。该确定所需的过程在图5所示的流程图中示出。为了在这种情况下执行波束跟踪，测试了K个发送波束成形训练矩阵，表示为
索引k介于1和K之间(步骤S10)。由于与向被跟踪的STA辐射的PAA相对应的移相器设置大多会在实际传输过程中被修改，因此第k个模拟波束成形矩阵的模拟波束成形矩阵根据这些模拟波束修改了列
(主要转向STAi)，而其余的列保持不变(即，关于发送MU PPDU中使用的模拟波束成形矩阵)。
对于K个测试的模拟波束组合中的每一个(步骤S11)，构建包含当前波束跟踪操作未针对的STA的模拟波束成形信道的矩阵(步骤S12)：
其中Hj是AP的每个天线元件到STAj的每个天线元件信道，且
表示应用接收模拟波束成形矩阵Wi和发送模拟波束成形训练矩阵FRF后AP和STAj的第p个PAA之间的有效信道。对于OFDM，(3)中的矩阵在频域中，按每个子载波或每个子载波组定义，具有平均信道，而在单载波的情况下，在时域中定义了平均信道或最佳抽头。
在下一步骤(步骤S13)中，等式(3)中定义的矩阵由分离零空间的矩阵分解规则分解。进一步地，选择(3)中有效干扰矩阵的零空间中的Ls个向量，其中Ls至少等于第i个STA的空间流数。这些向量可以通过执行矩阵分解获得，例如通过使用Givens旋转。这是因为已知(3)中的矩阵可以等价地写成
其中St表示与空值对应的列的索引集合，带有ri,j复数值和q1...qN，酉范数向量。
对于每个波束组合，仅修改方程(3)中矩阵的一小部分列(即，仅对应于在一个训练单元期间测试的模拟波束组合的列)，而(3)中的大部分矩阵实际上与之前的训练或跟踪轮次相比没有变化。因此，可以重用大量的Givens旋转矩阵，以获得复合信道矩阵(3)的零空间中的必要向量。
在一个实施例中，可能不需要如(4)中那样执行完全分解，而仅适当地选择所需的列数来清零，例如对应于最指向需要跟踪的STA的角度。
得到零空间ql，l∈Si中的一个或多个向量后，这些被分组在矩阵
中，该矩阵进一步用于对附加在MU PPDU末尾的第k个MIMO训练字段进行预编码。带有附加TRN的MU PPDU的最终格式如图6所示，描绘了用于在图4中描述的波束跟踪过程期间发送PPDU的模拟波束成形(ABF)和数字波束成形(DBF)矩阵，即强调了用于MU PPDU不同部分的不同模拟和数字波束成形配置。
每个数字波束成形矩阵
的列数Ls可以选择为等于第i个STA支持的流数，或者大于但不超过该STA处的接收RF链路的数量。在许多操作中，预计选择Ls＝Ns就足够了。然而，Ls越大，最终的数字预编码器将越好，因为来自零空间的更多信息可用，并因此可以选择更适合第i个STA信道的矩阵。
在接收跟踪的STA处的操作在图7所示的流程图中示出。如图4所示，接收STA在每个数字波束成形MIMOTRN单元的接收期间保持其模拟波束固定(步骤S20)，并在每个训练单元(或训练单元组)上估计有效信道，取决于应用在发射端(模拟和/或数字波束成形训练矩阵)和接收端Wi的波束成形矩阵(步骤S21)。此外，它评估信号强度的度量(RSSI或信噪比(SNR))并确定该值对其最佳的训练单元(步骤S22)。对于已经获得最强值的训练单元，在步骤S21中执行的信道估计被用于执行奇异值分解(SVD)(步骤S23)，基于此计算数字波束成形反馈矩阵(表示为V和相应的包含功率或SNR级别的对角矩阵D)。
然后，第i个STA反馈TRN的索引，为其获得最佳度量，例如，矩阵V和D中的相应功率附加到下一个BAck帧或UL帧。反馈矩阵的格式可以是未压缩的，即每行和每列，或压缩的(例如，通过Givens旋转)，在这种情况下报告角度和功率，或者通过与某些波束成形码本条目的相似性，在这种情况下报告度量。接收到的最强训练单元的信息将反馈给AP，以允许后者确定更新的模拟波束成形矩阵。具体地，用于分组发送的模拟波束成形矩阵将被更新，使得与被跟踪的STA对应的模拟波束成形子矩阵将基于在以最强功率接收的训练单元中使用的模拟波束成形设置而改变。
例如，假设最后两个PAA被导向STAi，只有矩阵
的最后两列在每个训练单元上发生变化。最佳模拟移相器，即应用在训练单元上被所选STA接收得最好的那些，然后在模拟波束成形矩阵的最后两列中被捕获，并且可以表示为
在更新的模拟波束成形矩阵中(将用于后续MU分组)，最后两列被更新，而F_RF的其余列与数据分组发送中使用的相同，如等式(6)所示。
最后，由AP在下一个MU PPDU的发送中使用的数字波束成形矩阵FBB将被更新，从某种意义上说，如果再次需要跟踪，在TXOP时间或下次训练之前，对应于第i个STA的流的列将被新计算的矩阵
替换，并将用于以下零空间计算。然后，更新后的波束成形矩阵具有以下格式：
FBB＝[FBB，1，FBB，2，...，FBB，i-1，Q(i)VD] (5)
在未选择的STA，即没有请求并且没有被指示执行跟踪但为MU组的一部分的STA的操作如下。在每个训练单元期间，这些单元保持用于接收分组的数据部分的模拟接收波束，并评估接收信号强度或干扰的度量。通过在STA的波束成形信道的零空间中选择初始数字波束成形，在理想情况下，对这些STA的干扰应该为零。然而，由于信道信息的不完善或由于信道的错误估计或改变，可能会发生干扰。因此，这些STA还应该有机会指示在跟踪过程中使用的任何数字波束成形训练矩阵或模拟波束成形训练矩阵所经历的干扰水平是否大于给定阈值。如果干扰大于阈值，则受影响的STA应指示超过阈值的MIMOTRN的索引，以及可选的接收的干扰或干扰加噪声的水平或估计的SINR。
基于此信息，AP可以决定保留第i个STA的校正混合波束成形矩阵并相应地更新FRF和FBB矩阵以用于下一个PPDU发送，或请求对第i个STA的新跟踪，或者如果干扰太大则执行某种类型的调度(例如，不服务第n个STA)。
到目前为止，认为Q矩阵有NRF行和Ls列，因此小于前面的FBB矩阵。或者，可以设计用于PPDU的数据部分的类似的跟踪方案，其中用于发送TRN的DBF与FBB具有相同的维度。这可以通过重用与具有稳定链接的用户(用户j≠i)的流对应的FBB矩阵的列并用矩阵
替换与第n个用户对应的列来完成。在后一种情况下，可以稍微修改跟踪轮(j111)未针对的STA的操作，例如，这些可以仅估计干扰(通过查看要跟踪的用户的估计序列)，或估计信号干扰加噪声(SINR)或SINR的函数。
图8示出了根据本公开的第一通信装置10(即AP)的实施例的示意图。与传统的AP一样，它包括每个站点的编码器11、流解析器12和星座映射器13，用于处理要发送到不同STA的数据。不同STA的已处理数据流然后由公共数字波束成形器14使用数字波束成形矩阵FBB进行预编码。此外，提供TRN构建器15以用于构建不同于常规AP的训练单元，然后由数字训练波束成形器16使用数字波束成形训练矩阵Q进行预编码。数字波束成形器14和数字训练波束成形器16的输出然后在获得的RF数据流由NRFPAAS18输出之前由DAC(数模转换器)和模拟处理单元17(包括使用模拟波束成形器进行转向)在各种RF链上进行处理。
对于模拟TX波束跟踪的情况，图4所示的操作简化如下：在每个训练单元或训练单元组的AP侧，k＝1...K，仅应用模拟波束成形训练矩阵
而无需使用数字波束成形训练矩阵Q进一步预编码。假设一些先验知识(位置、位置变化、先前的训练信息)，模拟波束成形矩阵(供AP使用)的决定可以与混合TX的情况类似，例如，最小化(3)中矩阵的元素并增加在所选STA处改善接收的机会。选定的STA保持模拟接收波束，用于接收数据分组的其余部分，并评估信号强度的度量。由于不需要数字波束成形，因此不需要执行全信道估计、信道分解和数字波束成形反馈矩阵的计算(图7中的S23)。在这种情况下，反馈仅包含TRN的索引，在该索引上评估的接收度量给出了最好的结果。基于此，AP根据用于发送指定TRN的移相器设置更新移相器设置(如等式6所示)。
下面将描述称为混合RX波束跟踪的第二种情况，其中STA移动或信道改变需要在STA(在RX)重新调整。在STA侧进行模拟接收波束跟踪时，操作与上述第一种情况类似，但有一些简化。
在这种情况下，在发射机侧，操作如图9所示。与混合TX波束跟踪情况类似，AP附加到MU DL分组、K个训练单元，并在每个单元上应用一个模拟波束成形训练矩阵。作为对前一种情况的简化，对于混合RX波束跟踪，对于应用于K个TRN单元或TRN单元组中的每一个的所选STA，AP重用在MU-DL分组的传输中应用的模拟波束成形矩阵(也作为模拟波束成形训练矩阵)就足够了。模拟波束成形训练矩阵的重复是必要的，以允许接收机端改变其模拟波束成形配置并测量信道。通过在(3)的零空间中找到矩阵，可以像在混合TX波束跟踪情况下一样计算数字波束成形训练矩阵Q(i)。然而，在这种情况下，也可能不需要从零空间重新计算向量以形成Q(i)矩阵，因为数字波束成形矩阵已经用于传输MU DL数据包，特别是对于STAi，实际上是(3)零空间的一部分。然而，如果一些先验知识，例如在AP的STAi移动方向方面是可用的，这可以用于改进Q(i)矩阵的选择(例如，与旋转矩阵相乘保持零空间属性并且可以改进表现)。该操作在图9中描述，其示出了图示根据本公开的RX混合波束跟踪的实施例的下行链路阶段和上行链路阶段的图。图10描述了图9所示的RX混合波束跟踪实施例中STA处的操作流程图。
在所选STA的接收机端，在每个MIMOTRN单元上(步骤S30)测试一个接收波束并评估信号强度的度量(RSSI或信噪比(SNR))并执行信道估计(步骤S31)。将进一步使用已经获得最强度量的接收模拟波束
对于取决于该模拟波束的有效信道(步骤S32)(即
)，执行SVD分解(步骤S33)以计算要用于所选STA的数字波束成形训练矩阵：
其中U和V是酉矩阵分别对应于第二个接收和发送波束成形矩阵，D是对角矩阵，其主对角线值包含潜在流将实现的SNR值。STA然后将数字波束成形反馈矩阵变换为所需格式，例如，由重复应用Givens旋转矩阵或对应于这些矩阵中未压缩条目的实部和虚部产生的一组角度。最后，它反馈矩阵V和D中的相应功率，例如，附加到下一个BAck帧或某个其他UL帧。
对于模拟RX波束跟踪的情况，操作类似于图9和10中描绘的操作，具有以下简化。在AP侧，AP在k个训练单元中的每一个上应用在分组的数据部分的发送中使用的相同模拟波束成形矩阵，而不应用数字波束成形矩阵Q。在选定的接收机端，在每个训练单元或训练单元组k上，STA改变接收模拟波束，并在步骤S31中仅评估接收信号强度的度量，而不是完整的信道估计。此外，步骤S33不是必需的，因为不会进一步应用数字波束成形矩阵。在这种情况下，操作甚至可以在没有反馈到发射机的情况下工作，或者反馈可以是简单的确认。然而，由于MU发送容易受到干扰，只能由PA基于对组中所有STA的准确信道知识进行管理，因此在接收波束之后向AP发送更新的信道信息通常是有益的改变。
AP在下一个DLPPDU的发送中将使用的数字波束成形矩阵也将被更新，从某种意义上说，对应于第i个STA的列将被新计算的矩阵Q(i)V替换。这也将用于以下零空间计算，在TXOP时间内，即在下一次训练之前，应该再次需要跟踪。FBB矩阵的其余列保持不变，然后具有以下格式：
FRF＝[FRF，1，FRF，2，...，FRF，i] (8)
其中
用于跟踪模式的PPDU发送中使用的模拟和数字波束成形在图11中示出，描绘了在图9中描述的跟踪过程期间用于发送PPDU的模拟BF(ABF)和数字BF(DBF)矩阵。
通过使用来自HiFRF的零空间的向量对TRN执行初始数字波束成形，将要估计的信道维度从NRX×NRF减少到NRX×IS，并将反馈从NRF×Ls×Nf减少到(Ls)×Ns×Nf，其中，Nf表示子载波或子载波组的数量。
一旦Q矩阵可用，图6和图11所示的替代发送方案是引入仅模拟波束成形的MIMOTRN单元或重用前导传输期间使用的ABF和DBF设置；在一个或多个训练单元上，在专门用于跟踪过程的TRN之前，或在用于跟踪并测试新ABF和DBF设置的每个TRN单元或TRN单元组之前。这是为了通过为这些提供干净的参考来简化有效的信道估计。
下面将描述第三种情况，其中仅需要数字波束成形跟踪。如果STAi只需要执行数字BF跟踪，则只需一个MIMO TRN单元就足够了，因为在发送端和接收机端都保持模拟波束成形配置。在这种情况下，应用于MIMO训练单元或训练单元组的模拟波束成形训练矩阵与用于发送MU DL分组的数据部分的该矩阵相同，因为在这种情况下仅重新估计通道可能是必要的。如混合TX波束跟踪案例中所述，在接收端，选定的STA保持与接收MU DL分组相同的接收模拟波束，估计信道并发回数字波束成形反馈矩阵，以允许AP确定更新的数字波束成形矩阵以用于下一个MU DL分组发送。
如果多个STA必须同时执行跟踪，则初始数字波束成形矩阵被扩展为包括所有这些STA的空向量，例如，如果STAi和STAk必须同时执行跟踪，则为所有矩阵构造(3)中的矩阵排除i和k，且选择Ls个空向量，其中Ls大于或等于STAi和STAk处的流总数来构造Q矩阵。然而，在这种情况下，AP可能需要执行额外的对角化以去除2个STAi和k之间可能的干扰。Q矩阵仅保护除i和k之外的STA免受干扰。
对于OFDM操作，(3)中的矩阵以及(4)中的分解优选地为每个频率子载波或子载波组分别创建和计算。在这种情况下，训练序列以OFDM模式发送，并因此可以对每个子载波执行有效信道矩阵的估计。
可以注意到，当STA在空间上很好地分离时，(3)中矩阵内的列自然可以非常小或接近于空。在这种特殊情况下，可以简单地选择qt向量作为单位矩阵的列，这等效地减少了TRN字段的非预编码发送。
对于上述所有涉及数字波束成形矩阵的三种情况，当仅使用Q矩阵作为训练单元的数字波束成形训练矩阵(即数字波束成形训练矩阵)时，发送流的数量会发生突然变化(从数据分组到训练单元)。然而，必须选择MIMO TRN，使得预期的STA以及组中的其余STA能够分别估计信道和干扰。对此的可能的解决方案是，选择TRN单元以对应于先前用于第i个STA的相同流索引，或者可以在标准中预定义它们，例如，使用第一Ls MIMO TRN序列。
另一种方法是发送带有数字波束成形训练矩阵的TRN，其维度与在DL PPDU的数据部分期间使用的维度相同。在这种情况下，Q矩阵将替换对应于第i个用户的FBB矩阵的列，而所有其他列保持不变。这允许在PPDU的数据部分和训练部分之间进行更平滑的转换，但是可能会在接收机处进行更多的处理。在这种情况下，相同的MIMO TRN用于相同的流和用户，而无需额外定义。
当可以在实际MU DL发送和跟踪之前的一个阶段执行校准程序时，为了确保下行链路和上行链路有效信道相似或可以补偿它们之间的差异，通过使用来自上行链路的有效信道信息，可以设计对CSI捕获和混合波束跟踪的简化。
例如，在难以对相同的PPDU执行模拟波束选择和所选波束的足够好的信道估计，即足够好以进一步允许数字波束成形计算情况下，如何在迄今为止提出的混合或模拟波束跟踪协议中使用获得的有效互易性的一种选择是作为在混合TX波束成形跟踪之后获取信道信息的替代方案。为了利用有效的上行链路下行链路互易性，第i个STA将在下一个ULPPDU期间使用所选的模拟波束成形矩阵(用于接收用于跟踪的训练单元的那个，或者导致训练单元最佳接收的那个)进行传输，并且该传输允许AP估计有效下行链路信道并自行完成必要的数字波束成形矩阵。此外，它可以由在TRN发送期间使用数字波束成形训练矩阵接收到干扰的STA使用。通过允许AP从有效上行链路信道中估计有效下行链路信道，可以更新Q矩阵并使用下一个MU PPDU重新尝试跟踪。
为了获得最新的信道信息但避免反馈开销，AP请求特定STA以允许这种估计的方式发送确认或UL PPDU。
通常，仅仅为了确认，STA没有必要在UL中发送多个流。此外，UL中的流数量可能与DL中使用的流数量不同，因此，即使STA发送多个流的确认而没有数字波束成形，UL PPDU中的信道估计字段将小于获得必要信道所需的数量。
因此，为了允许AP获得必要的DL信道估计，STA应发送包含确认的UL PPDU(无论是在没有预编码的MIMO模式下，还是使用与用于接收数据包相同的一组天线和RF链)或STA可以在数字波束成形模式下发送，但随后附加与接收RF链数量相等的MIMO TRN单元数量。
相比之下，对于没有互易性的全信道估计，AP需要附加与传输中使用的所有RF链对应的未预编码的MIMO TRN，并且STA需要组装相对复杂的反馈报告，本公开避免了这种情况。
在图12中描绘了说明在使用互易校准的情况下的上行链路相位的图。如图所示，诸如确认(Ack)或块确认(BAck)帧的UL帧以MIMO模式发送，并且附加了与STA RX使用的天线数量对应的TRN字段。在先前的DL PPDU中，BAck调度包含STA的更新时间，以便考虑STAi的TRN发送。如果干扰水平＝1，则将使用扩展Q矩阵对i和k再次执行跟踪。
在实施例中，可以使用关于链路稳定性的指示。为了向AP提供有关链路的先验信息，该信息可能比其他链路更不稳定，可能的解决方案是在每个STA定义一个基于例如波束宽度、指向AP的角度、运动水平的度量，并在MU DL数据传输开始之前指示此值。这将取决于实现，并将代表准确性和复杂性之间的权衡，因为(i)第F个STA的CSI知识在AP处越准确，STAi预期经历的干扰越少，以及(ii)CSI在AP的准确度越高，就越需要投入更多的精力来估计和汇总反馈。
该度量的值将在波束训练之后被发送到AP，并且可以被更新，例如在跟踪请求期间或在已经执行波束修改之后。对于特定的STA，该度量将与AP处使用的指向角度和波束宽度的信息相关联，以向后者提供有关信道预期稳定性的指示。AP最终可以使用该最终度量为STA先发制人地附加训练序列，其值指示可能更不稳定的链路。
在另一个实施例中，可以应用关于STA如何能够决定是需要模拟波束成形还是混合波束成形的方法。它包括估计非数字波束成形信道，例如在WLAN 60GHz的情况下，基于在PPDU之前发送的传统估计序列，并将它们与基于先前PPDU的这些字段获得的先前估计进行比较。它还包括基于MIMO信道估计序列估计数字波束成形信道，例如在60GHz WLAN的情况下。
如果没有数字波束成形的信道的接收功率相对于先前的分组估计发生显着变化，则可以触发模拟跟踪。如果非数字波束成形的接收功率没有显着变化但MIMO估计发生了变化，或者如果SNR有效或错误率增大，则请求数字跟踪。
图13示出了应用了模拟和数字波束成形的发送分组(PPDU)的格式。
通过评估瞬时有效信道信息的a函数与统计有效信道信息的a函数之间的差值是否高于某个阈值，可以从重传率或SNR/SINR降低或UL信道偏差推断所需的跟踪类型，例如，通过计算距离函数：
其中，d*(.,.)代表选择的距离度量，例如Frobenius范数、黎曼距离，其中，参数可以分别表示瞬时和统计有效信道知识或瞬时和统计有效信道知识的函数。如果不等式不成立，AP需要跟踪STAi。
或者，如果STA处于相干时间变化较快的角度，则AP可以抢占地请求STA执行跟踪。或者，AP可以在MU数据发送期间根据STA的移动性级别(例如由STA通过一些基于IMU的数据指示)抢占地调度对各种STA的跟踪。
用于启用如上所述的跟踪操作的信令内容可以包括在承载所有STA的公共信息的报头(例如报头A)或数据包的控制部分中包括跟踪指示：所有STA都应该知道TRN被附加和预编码，因为通常附加的TRN没有预编码。用于预编码TRN的Q矩阵的维度可以在报头之一中指示。
此外，可以在承载每个STA的特定信息的报头(报头B)内或在数据包的控制部分内提供数字跟踪的指示，以通知特定STA跟踪请求是针对其自身还是针对某个其他STA。如果它是为自己设计的，它应该以AP请求的格式或AP使用的所有预编码器发送回由AP指示的反馈(例如，针对与最佳接收训练单元相对应的模拟和/或数字训练矩阵)。如果跟踪请求不是针对它自己的，它仍然可以估计产生的干扰水平。如果它们中的任何一个提供大于允许的干扰水平，则应在下一次机会时向AP指示。
指示此信息的一种可能方式是使用附加到上行链路中发送的下一个PPDU的控制尾部，例如BAck帧，而控制尾部包含有关特定SNR的信息。应当向AP报告不是跟踪目标的STA是否正在接收高于预定义阈值的干扰的指示(例如附加到确认帧)。为了使STA能够准备反馈报告，AP可以在Ack回合结束时调度来自执行跟踪的STA的Ack响应。
本公开可以提供以下优点中的一个或多个。它可以允许对某些STA进行模拟波束成形重新调整和/或数字波束成形计算，而无需更改具有稳定链路的STA的波束成形配置。可能需要减少反馈开销。STA处的计算效率可因估计维数的减少而增加，而AP处的计算效率可因旋转矩阵的可重用性而增加。
因此，前述讨论仅公开和描述了本公开的示例性实施例。如本领域技术人员将理解的，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其他特定形式实施。因此，本公开的公开旨在是说明性的，而不是限制本公开以及其他权利要求的范围。本公开，包括本文中教导的任何容易识别的变体，部分地限定了前述权利要求术语的范围，使得没有发明主题专门用于公众。
在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，不定冠词“a”或“an”不排除多个。单个元件或其他单元可以实现权利要求中列举的几个项目的功能。在相互不同的从属权利要求中引用某些措施这一事实并不表示不能有利地使用这些措施的组合。
就本公开的实施例已经被描述为至少部分地由软件控制的数据处理装置来实现而言，将会理解，承载这种软件的非暂时性计算机可读介质(例如，光盘、磁盘、半导体存储器等)也被认为表示本公开的实施例。此外，这种软件也可以以其他形式分发，例如，经由互联网或其他有线或无线电信***。
所公开的装置、装置和***的元件可以由相应的硬件和/或软件元件实现，例如，专用电路。电路是包括常规电路元件的电子元件、包括专用集成电路的集成电路、标准集成电路、专用标准产品和现场可编程门阵列的结构集合。此外，电路包括根据软件代码编程或配置的中央处理单元、图形处理单元和微处理器。电路不包括纯软件，尽管电路包括执行软件的上述硬件。
下面是所公开主题的进一步实施例的列表：
1.一种第一通信装置，包括电路，该电路被配置为
使用多用户多输入多输出MU-MIMO通信同时向一组两个或更多个第二通信装置发送；
通过以下方式与第二通信装置的所述组中的选择的第二通信装置执行波束成形训练：
发送包括一个或多个训练单元的一个或多个发送分组，其中，在一个或多个训练单元上应用适于与选择的第二通信装置进行波束成形训练的模拟波束成形训练矩阵和/或数字波束成形训练矩阵，
从选择的第二通信装置接收响应于所发送的发送分组的反馈，所述反馈包括由选择的第二通信装置基于发送分组的接收而确定的波束成形信息，以及
基于模拟波束成形训练矩阵和接收到的反馈确定更新的模拟波束成形矩阵和/或基于数字波束成形训练矩阵和/或接收到的反馈确定更新的数字波束成形矩阵，用于向包括所述选择的第二通信装置的一组两个或更多个第二通信装置同时发送数据。
2.根据实施例1中定义的第一通信装置，
其中，电路被配置为向两个或更多个第二通信装置发送分组，其中，发送分组的第一部分携带用于与两个或更多个第二通信装置进行数据通信的数据，并且发送分组的第二部分携带一个或多个训练单元(用于选定的第二个通信装置)，其中，用初始数字波束成形矩阵和/或初始模拟波束成形矩阵发送该发送分组的第一部分，并且用数字波束成形训练矩阵和/或模拟波束成形训练矩阵发送该发送分组的第二部分。
3.根据实施例2中定义的第一通信装置，
其中，与选择的第二通信装置相对应的模拟波束成形训练矩阵和初始模拟波束成形矩阵的部分不同。
4.根据前述实施例中任一个所定义的第一通信装置，
其中，电路被配置为包括选择的第二通信装置的指示和/或一个或多个数字波束成形训练矩阵和/或模拟波束成形矩阵被应用于一个或多个发送分组中的一个或多个训练单元的指示。
5.根据前述实施例中任一个所定义的第一通信装置，
其中，电路被配置为在一个或多个发送分组中，特别是在一个或多个发送分组的报头中包括对所选择的第二通信装置的指示。
6.根据前述实施例中任一个所定义的第一通信装置，
其中，电路被配置为从所选择的第二通信装置接收包括数字波束成形反馈矩阵的反馈，并从数字波束成形训练矩阵和接收到的数字波束成形反馈矩阵确定更新后的数字波束成形矩阵。
7.根据前述实施例中任一个所定义的第一通信装置，
其中，电路被配置为从选择的第二通信装置接收反馈，该反馈包括指示导致接收度量的最佳值的训练单元的信息和/或数字波束成形反馈信息，该信息包括以下一个或多个：
每个流的信噪比信息，
每个训练单元或训练单元组的信噪比信息，
未压缩形式的数字波束成形反馈矩阵的元素，
与借助于Givens旋转压缩的数字波束成形矩阵对应的一组角度。
8.根据前述实施例中任一个所定义的第一通信装置，
其中，电路被配置为接收反馈，包括指示导致接收度量的最佳值的训练单元的信息。
9.根据前述实施例中任一个所定义的第一通信装置，
其中，电路被配置为从所述组中的不同于选择的第二通信装置的一个或多个未选择的第二通信装置接收干扰反馈，所述干扰反馈指示训练单元对一个或多个未选择的第二通信装置造成干扰，并且可选地指示干扰水平或允许导出由训练单元引起的干扰的干扰水平的措施。
10.根据前述实施例中任一个所定义的第一通信装置，
其中，电路被配置为通过以下方式计算数字波束成形训练矩阵：
选择一个或多个模拟波束组合；
对于每个模拟波束组合，基于来自先前波束成形训练的信道状态信息计算干扰矩阵，并通过选择旋转矩阵和/或计算空向量来计算数字波束成形训练矩阵，使得在未选择的第二通信装置的干扰最小化或为空。
11.根据实施例2中定义的第一通信装置，
其中，电路被配置为，通过利用将数字波束成形训练矩阵与从接收到的反馈中包括的波束成形信息获得的未压缩的第二数字波束成形矩阵相乘而获得的矩阵、在用于数据通信的初始数字波束成形矩阵中更新与选择的第二通信装置相对应的行和/或列，来计算更新的数字波束成形矩阵。
12.根据前述实施例中任一个所定义的第一通信装置，
其中，电路被配置为发送一个或多个发送分组，每个分组包括多个训练单元，其中，应用于每个训练单元或一组训练单元的模拟波束成形训练矩阵和/或数字波束成形训练矩阵从训练单元到训练单元或从一组训练单元到一组训练单元发送改变，并且不同于用于发送分组的数据部分的初始模拟波束成形矩阵和/或初始数字波束成形矩阵。
13.根据前述实施例中任一个所定义的第一通信装置，
其中，电路被配置为在一个或多个训练单元上应用与用于发送该发送分组的数据部分的初始模拟波束成形矩阵相同的模拟波束成形训练矩阵和/或数字波束成形训练矩阵，以使用选择的第二通讯装置进行训练。
14.根据前述实施例中任一个所定义的第一通信装置，
其中，电路被配置为从所选择的第二通信装置接收包括一个或多个训练单元的发送分组并且基于接收到的训练单元估计信道。
15.根据前述实施例中任一个所定义的第一通信装置，
其中，电路被配置为从所述组的一个或多个第二通信装置接收指示相应的稳定和/或不稳定信道的信道状态信息，并使用接收到的信道状态信息抢先使用发送了指示与所述第一通信装置的信道不稳定的信道状态信息的第二通信装置执行波束成形训练。
16.根据前述实施例中任一个所定义的第一通信装置，
其中，电路被配置为在以下情况下用选择的第二通信装置启动波束成形训练：
-第二个通信装置请求波束成形训练，和/或
-第二通信装置请求的重传率超过阈值，和/或
-一个或多个信道估计表明信道不稳定，或
-模拟波束成形信道和/或数字波束成形信道的变化超过阈值，和/或
-第二通信装置的移动性超过阈值或大于其他第二通信装置的移动性，和/或
第二通信装置的位置已经改变了大于阈值的程度或变到导致其相干时间比以前更快或比阈值更快的波束角度变化的位置。
17.根据前述实施例中任一个所定义的第一通信装置，
其中，电路被配置为在一个或多个发送分组中，特别是一个或多个发送分组的报头中包括由数字波束成形训练矩阵预编码一个或多个训练单元和/或一个或多个训练单元如何被数字波束成形训练矩阵预编码的指示。
18.根据前述实施例中任一个所定义的第一通信装置，
其中，电路被配置为使用更新的模拟波束成形矩阵和/或更新的数字波束成形矩阵与两个或更多个第二通信装置通信。
19.根据前述实施例中任一个所定义的第一通信装置，
其中，数字波束成形训练矩阵被设计为针对对应于模拟波束成形训练矩阵的一个或多个模拟波束组合，最小化对一个或多个未选择的第二通信装置的干扰。
20.根据前述实施例中任一个所定义的第一通信装置，
其中，模拟波束成形训练矩阵被设计为最大化由所选择的第二通信装置以大于阈值的信号强度接收的概率。
21.根据前述实施例中任一个所定义的第一通信装置，
其中，模拟波束成形训练矩阵被设计为通过设置移相器使产生的模拟波束覆盖与用于通信的扇区相邻的扇区，或通过将模拟波束转向朝向选定的第二通信装置的替代强路径的方向，或者通过将模拟波束转向基于由所选第二通信装置在前一传输阶段指示的位置或运动信息确定的角度来最大化接收概率。
22.根据前述实施例中任一个所定义的第一通信装置，
其中，电路被配置为基于包括在从所选择的第二通信装置接收的反馈中的最佳接收训练单元的指示和/或基于在从所选通信装置接收的反馈中指示的训练单元上应用的模拟波束成形训练矩阵来确定更新的模拟波束成形矩阵。
23.根据前述实施例中任一个所定义的第一通信装置，
其中，在训练单元上应用的数字波束成形训练矩阵比在数据分组发送期间应用的数字波束成形矩阵具有更低的维度。
24.一种第二通信装置，包括电路，该电路被配置为：
与第一通信装置通信，该第一通信装置被配置为使用多用户多输入多输出MU-MIMO通信同时向一组两个或更多个第二通信装置发送；
通过以下方式与第一通信装置执行波束成形训练：
接收包括一个或多个训练单元的一个或多个发送分组，其中，由第一通信装置在训练单元上应用适于与第二通信装置进行波束成形训练的模拟波束成形训练矩阵和/或数字波束成形训练矩阵，
基于接收到的发送分组来确定波束成形信息，以及
响应于接收到的发送分组向第一通信装置发送反馈，所述反馈包括所确定的波束成形信息。
25.根据实施例24中定义的第二通信装置，
其中，电路被配置为使用固定的接收模拟波束成形矩阵来接收包括一个或多个训练单元的一个或多个发送分组。
26.根据实施例24或25中所定义的第二通信装置，其中，电路被配置为在接收包括在一个或多个发送分组中的每个训练单元或每组训练单元的期间改变接收模拟波束成形矩阵。
27.根据19至26中任一项所定义的第二通信装置，
其中，电路被配置为向第一通信装置发送波束成形反馈信息，包括以下一个或多个：
-产生最佳接收度量的训练单元的指示，
-产生最佳接收度量的训练单元的信道质量或接收信号强度或信噪比的指示，
-为以最佳度量接收的训练单元计算的数字波束成形反馈矩阵的元素，以及
-为以最佳度量接收的所述训练单元计算的数字波束成形矩阵的Givens旋转矩阵的压缩对应的一组角度。
28.根据24至27中任一项所定义的第二通信装置，
其中，电路被配置为如果第二通信装置未被选择用于执行波束成形训练，则向第一通信装置提供干扰反馈，所述干扰反馈指示训练单元对第二通信装置造成干扰并且可选地指示干扰水平或允许导出由训练单元引起的干扰的干扰水平的措施。
29.根据24至27中任一项所定义的第二通信装置，其中，电路被配置为发送包括一个或多个训练单元的分组，使第一通信装置能够估计或导出信道信息。
30.根据24至27中任一项所定义的第二通信装置，
其中，电路被配置为向第一通信装置发送指示稳定和/或不稳定信道的信道状态信息。
31.根据24至29中任一项所定义的第二通信装置，
其中，电路被配置为基于由第一通信装置用于发送发送分组的模拟波束成形矩阵和由第二通信单元用于以最强功率接收发送分组的模拟波束成形矩阵来计算数字波束成形反馈矩阵。
32.根据24至31中任一项所定义的第二通信装置，
其中，电路被配置为评估最佳接收训练单元并将最佳接收训练单元的指示发送回第一通信装置。
33.根据实施例32中定义的第二通信装置，
其中，电路被配置为根据在最佳训练单元的接收中使用的模拟接收波束成形配置来确定更新的模拟接收波束成形矩阵。
34.根据24至33中任一项所定义的第二通信装置，
其中，电路被配置为使用至少与在与第一通信装置的通信中使用的接收RF链路一样多的训练单元来发送分组，以使得第一通信装置能够从第一通信装置向第二通信装置导出有效的信道信息。
35.一种第一通信方法，包括：
使用多用户多输入多输出MU-MIMO通信同时向一组两个或更多个第二通信装置发送；
通过以下方式与第二通信装置的所述组中的选择的第二通信装置执行波束成形训练：
发送包括一个或多个训练单元的一个或多个发送分组，其中，在一个或多个训练单元上应用适于与选择的第二通信装置进行波束成形训练的模拟波束成形训练矩阵和/或数字波束成形训练矩阵，
从选择的第二通信装置接收响应于发送的发送分组的反馈，所述反馈包括由选择的第二通信装置基于发送分组的接收而确定的波束成形信息，以及
基于模拟波束成形训练矩阵和接收的反馈确定更新的模拟波束成形矩阵和/或基于数字波束成形训练矩阵和/或接收到的反馈确定更新的数字波束成形矩阵，用于向包括所述选择的第二通信装置的一组两个或更多个第二通信装置同时发送数据。
36.一种第二通信方法，包括：
与第一通信装置通信，该第一通信装置被配置为使用多用户多输入多输出MU-MIMO通信同时向一组两个或更多个第二通信装置发送；
通过以下方式与第一通信装置执行波束成形训练：
接收包括一个或多个训练单元的一个或多个发送分组，其中，由第一通信装置在训练单元上应用适于与第二通信装置进行波束成形训练的模拟波束成形训练矩阵和/或数字波束成形训练矩阵，
基于接收到的发送分组来确定波束成形信息，以及
响应于接收到的发送分组向第一通信装置发送反馈，所述反馈包括所确定的波束成形信息。
37.一种非暂时性计算机可读记录介质，其中存储有计算机程序产品，当由处理器执行时，计算机程序产品促使执行根据实施例35或36的步骤。
38.一种计算机程序，包括程序代码方法，用于当在所述计算机上执行计算机程序时使计算机执行根据示例35或36的所述方法的步骤。
39.一种第一通信装置，包括电路，该电路被配置为：
使用多用户多输入多输出MU-MIMO通信同时向一组两个或更多个第二通信装置发送；
通过以下方式与第二通信装置的所述组中的至少一个选择的第二通信装置执行波束成形校正训练(但不适用于所述组的所有第二通信装置)：
将包括一个或多个训练单元的一个或多个发送分组发送到第二通信装置组，其中，在一个或多个训练单元上应用适于与选择的第二通信装置进行波束成形训练的模拟波束成形训练矩阵和/或数字波束成形训练矩阵，
从选择的第二通信装置接收响应于发送的发送分组的反馈，所述反馈包括由选择的第二通信装置基于发送分组的接收而确定的波束成形信息，以及
基于模拟波束成形训练矩阵和接收到的反馈确定更新的模拟波束成形矩阵和/或基于数字波束成形训练矩阵和/或接收到的反馈确定更新的数字波束成形矩阵，用于向包括所述选择的第二通信装置的一组两个或更多个第二通信装置同时发送数据。
Claims (20)
1.一种第一通信装置，包括电路，所述电路被配置为：
使用多用户多输入多输出MU-MIMO通信同时向一组两个或更多个第二通信装置发送；
通过以下方式与第二通信装置的所述组中的选择的第二通信装置执行波束成形训练：
-发送包括一个或多个训练单元的一个或多个发送分组，其中，在所述一个或多个训练单元上应用适于与所述选择的第二通信装置进行波束成形训练的模拟波束成形训练矩阵和/或数字波束成形训练矩阵，
-从所述选择的第二通信装置接收响应于所发送的发送分组的反馈，所述反馈包括由所述选择的第二通信装置基于所述发送分组的接收而确定的波束成形信息，以及
-基于所述模拟波束成形训练矩阵和接收到的所述反馈确定更新的模拟波束成形矩阵和/或基于所述数字波束成形训练矩阵和/或接收到的所述反馈确定更新的数字波束成形矩阵，用于向包括所述选择的第二通信装置的所述一组两个或更多个第二通信装置同时发送数据。
2.根据权利要求1所述的第一通信装置，
其中，所述电路被配置为向所述两个或更多个第二通信装置发送分组，其中，发送分组的第一部分携带用于与所述两个或更多个第二通信装置进行数据通信的数据，并且所述发送分组的第二部分携带所述一个或多个训练单元，其中，用初始数字波束成形矩阵和/或初始模拟波束成形矩阵发送所述发送分组的所述第一部分，并且用数字波束成形训练矩阵和/或模拟波束成形训练矩阵发送所述发送分组的所述第二部分。
3.根据权利要求2所述的第一通信装置，
其中，与所述选择的第二通信装置相对应的所述模拟波束成形训练矩阵和所述初始模拟波束成形矩阵的部分不同。
4.根据权利要求1所述的第一通信装置，
其中，所述电路被配置为包括所述选择的第二通信装置的指示和/或一个或多个数字波束成形训练矩阵和/或模拟波束成形矩阵被应用于所述一个或多个发送分组中的一个或多个训练单元的指示。
5.根据权利要求1所述的第一通信装置，
其中，所述电路被配置为从所述选择的第二通信装置接收反馈，该反馈包括指示导致接收度量的最佳值的所述训练单元的信息和/或数字波束成形反馈信息，该信息包括以下一个或多个：
-每个流的信噪比信息，
-每个训练单元或训练单元组的信噪比信息，
-未压缩形式的数字波束成形反馈矩阵的元素，
-与借助于Givens旋转压缩的数字波束成形矩阵相对应的一组角度。
6.根据权利要求1所述的第一通信装置，
其中，所述电路被配置为从所述组中的不同于所述选择的第二通信装置的一个或多个未选择的第二通信装置接收干扰反馈，所述干扰反馈指示所述训练单元对所述一个或多个未选择的第二通信装置造成干扰，并且可选地指示干扰水平或允许导出由所述训练单元引起的所述干扰的所述干扰水平的措施。
7.根据权利要求1所述的第一通信装置，
其中，所述电路被配置为通过以下方式计算所述数字波束成形训练矩阵：
-选择一个或多个模拟波束组合；
-对于每个模拟波束组合，基于来自先前波束成形训练的信道状态信息计算干扰矩阵，并通过选择旋转矩阵和/或计算空向量来计算数字波束成形训练矩阵，使得在未选择的第二通信装置的干扰最小化或为空。
8.根据权利要求2所述的第一通信装置，
其中，所述电路被配置为，通过利用将数字波束成形训练矩阵与从接收到的所述反馈中包括的波束成形信息获得的未压缩的第二数字波束成形矩阵相乘而获得的矩阵、在用于数据通信的所述初始数字波束成形矩阵中更新与所述选择的第二通信装置相对应的行和/或列，来计算所述更新的数字波束成形矩阵。
9.根据权利要求1所述的第一通信装置，
其中，所述电路被配置为发送一个或多个发送分组，每个分组包括多个训练单元，其中，应用于每个训练单元或每组训练单元的所述模拟波束成形训练矩阵和/或所述数字波束成形训练矩阵从训练单元到训练单元或从一组训练单元到一组训练单元发生改变，并且不同于用于发送所述分组的数据部分的初始模拟波束成形矩阵和/或初始数字波束成形矩阵。
10.根据权利要求1所述的第一通信装置，
其中，所述电路被配置为在一个或多个训练单元上应用与用于发送所述发送分组的所述数据部分的初始模拟波束成形矩阵相同的模拟波束成形训练矩阵和/或数字波束成形训练矩阵，以使用所述选择的第二通讯装置进行训练。
11.根据权利要求1所述的第一通信装置，
其中，所述电路被配置为：从所述选择的第二通信装置接收包括一个或多个训练单元的发送分组并基于接收到的训练单元估计信道，和/或从所述组的一个或多个第二通信装置接收指示相应的稳定和/或不稳定信道的信道状态信息，并使用接收到的所述信道状态信息抢先使用发送了指示与所述第一通信装置的信道不稳定的信道状态信息的所述第二通信装置执行波束成形训练。
12.一种第二通信装置，包括电路，所述电路被配置为：
与第一通信装置通信，所述第一通信装置被配置为使用多用户多输入多输出MU-MIMO通信同时向一组两个或更多个第二通信装置发送；
通过以下方式与所述第一通信装置执行波束成形训练：
-接收包括一个或多个训练单元的一个或多个发送分组，其中，由所述第一通信装置在所述训练单元上应用适于与所述第二通信装置进行波束成形训练的模拟波束成形训练矩阵和/或数字波束成形训练矩阵，
-基于接收到的所述发送分组来确定波束成形信息，以及
-响应于接收到的所述发送分组向所述第一通信装置发送反馈，所述反馈包括所确定的所述波束成形信息。
13.根据权利要求12所述的第二通信装置，
其中，所述电路被配置为使用固定的接收模拟波束成形矩阵来接收包括一个或多个训练单元的所述一个或多个发送分组。
14.根据权利要求12所述的第二通信装置，
其中，所述电路被配置为在接收包括在所述一个或多个发送分组中的每个训练单元或每组训练单元期间改变接收模拟波束成形矩阵。
15.根据权利要求12所述的第二通信装置，
其中，所述电路被配置为向所述第一通信装置发送波束成形反馈信息，包括以下一个或多个：
-产生最佳接收度量的所述训练单元的指示，
-产生所述最佳接收度量的所述训练单元的信道质量或接收信号强度或信噪比的指示，
-为以最佳度量接收的所述训练单元计算的数字波束成形反馈矩阵的元素，以及
-为以最佳度量接收的所述训练单元计算的数字波束成形矩阵的Givens旋转矩阵的压缩对应的一组角度。
16.根据权利要求12所述的第二通信装置，
其中，所述电路被配置为发送以下中一个或多个：
-如果所述第二通信装置未被选择用于执行波束成形训练，则向所述第一通信装置提供干扰反馈，所述干扰反馈指示所述训练单元对所述第二通信装置造成干扰并且可选地指示干扰水平或允许导出由所述训练单元引起的所述干扰的所述干扰水平的措施；
-包括一个或多个训练单元的发送分组，使所述第一通信装置能够估计信道；以及
-指示稳定和/或不稳定的信道的到所述第一通信装置的信道状态信息。
17.根据权利要求12所述的第二通信装置，
其中，所述电路被配置为基于由所述第一通信装置用于发送所述发送分组的模拟波束成形矩阵和由所述第二通信单元用于以最强功率接收所述发送分组的模拟波束成形矩阵来计算所述数字波束成形反馈矩阵。
18.一种第一通信方法，包括：
使用多用户多输入多输出MU-MIMO通信同时向一组两个或更多个第二通信装置发送；
通过以下方式与第二通信装置的所述组中的选择的第二通信装置执行波束成形训练：
-发送包括一个或多个训练单元的一个或多个发送分组，其中，在所述一个或多个训练单元上应用适于与所述选择的第二通信装置进行波束成形训练的模拟波束成形训练矩阵和/或数字波束成形训练矩阵，
-从所述选择的第二通信装置接收响应于所发送的发送分组的反馈，所述反馈包括由所述选择的第二通信装置基于所述发送分组的接收而确定的波束成形信息，以及
-基于所述模拟波束成形训练矩阵和接收的所述反馈确定更新的模拟波束成形矩阵和/或基于所述数字波束成形训练矩阵和/或接收到的所述反馈确定更新的数字波束成形矩阵，用于向包括所述选择的第二通信装置的一组两个或更多个第二通信装置同时发送数据。
19.一种第二通信方法，包括：
与第一通信装置通信，所述第一通信装置被配置为使用多用户多输入多输出MU-MIMO通信同时向一组两个或更多个第二通信装置发送；
通过以下方式与所述第一通信装置执行波束成形训练：
-接收包括一个或多个训练单元的一个或多个发送分组，其中，由所述第一通信装置在所述训练单元上应用适于与所述第二通信装置进行波束成形训练的模拟波束成形训练矩阵和/或数字波束成形训练矩阵，
-基于接收到的所述发送分组来确定波束成形信息，以及
-响应于接收到的所述发送分组向所述第一通信装置发送反馈，所述反馈包括所确定的所述波束成形信息。
20.一种非暂时性计算机可读记录介质，其中存储有计算机程序产品，当由处理器执行时，所述计算机程序产品促使执行根据权利要求18或19的方法。
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