提供并发的波束选择、自动增益控制(AGC)和自动频率校正(AFC)的交织的多波束获取波形

摘要

提供了用于交织的多波束获取波形的系统、方法、装置和计算机程序产品，该交织的多波束获取波形提供并发的波束选择、自动增益控制(AGC)和自动频率校正(AFC)。接入点(AP)可以在多个波束上发送获取波形，随后在多个波束上返回并且重新传送AFC，因此将波束切换与获取和频率校正波形进行交织。依赖于发射器可以使用衰减的多波束之一在近距离被检测的事实，AGC校正能够被延期直至结束。

权利要求

1.一种用于通信的方法，包括：

由毫米波(mmWave)系统中的接入点传送包括在具有已定义的天线波束图的不同天线波束上重复的第一突发类型的第一多波束序列；

在自动频率校正(AFC)间隔之后，传送包括在具有所述已定义的天线波束图的所述不同天线波束上重复的第二突发类型的第二多波束序列，其中所述第一多波束序列与所述第二多波束序列不同。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一多波束序列包括多波束获取序列，并且所述第一突发类型包括获取突发。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二多波束序列包括多波束AFC序列，并且所述第二突发类型包括AFC突发。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述AFC间隔包括在所述第一多波束序列中传送的最后一个符号与所述第二多波束序列的第一个符号之间的固定数目的符号数目。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述AFC间隔是在所述第一多波束序列中传送的最后一个符号与所述第二多波束序列的第一个符号之间的预定时间间隔。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一突发类型和所述第二突发类型相同。

7.根据权利要求1所述的方法，进一步包括等待传送所述第二多波束序列，直至所述多波束获取序列之后的一个AFC间隔已经开始。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一多波束序列持续时间为一个AFC间隔的长度。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述AFC间隔被选择为允许频率偏移的估计达到预定的最大值。

10.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在所述多波束图并不被所述接入点和用户设备预先已知的情况下对所述多波束图进行传输。

11.根据权利要求1所述的方法，进一步包括重复所述多波束获取序列以允许自动增益控制(AGC)调节。

12.根据权利要求1所述的方法，进一步包括重复所述多波束自动频率校正(AFC)序列以允许自动增益控制(AGC)调节。

13.一种用于通信的装置，包括：

至少一个处理器；和

包括计算机程序代码的至少一个存储器，

其中所述至少一个存储器和所述计算机程序代码被配置为与所述至少一个处理器一起使得所述装置至少：传送包括在具有已定义的天线波束图的不同天线波束上重复的第一突发类型的第一多波束序列；

在自动频率校正(AFC)间隔之后，传送包括在具有所述已定义的天线波束图的所述不同天线波束上重复的第二突发类型的第二多波束序列，其中所述第一多波束序列与所述第二多波束序列不同。

14.根据权利要求13所述的装置，其中所述第一多波束序列包括多波束获取序列，并且所述第一突发类型包括获取突发。

15.根据权利要求13所述的装置，其中所述第二多波束序列包括多波束AFC序列，并且所述第二突发类型包括AFC突发。

16.根据权利要求13所述的装置，其中所述AFC间隔包括在所述第一多波束序列中传送的最后一个符号与所述第二多波束序列的第一个符号之间的固定数目的符号数目。

17.根据权利要求13所述的装置，其中所述AFC间隔是在所述第一多波束序列中传送的最后一个符号与所述第二多波束序列的第一个符号之间的预定时间间隔。

18.根据权利要求13所述的装置，其中所述第一突发类型和所述第二突发类型相同。

19.根据权利要求13所述的装置，其中所述至少一个存储器和所述计算机程序代码被进一步配置为与所述至少一个处理器一起使得所述装置至少等待传送所述第二多波束序列，直至所述多波束获取序列之后的一个AFC间隔已经开始。

20.根据权利要求13所述的装置，其中所述第一多波束序列持续时间为一个AFC间隔的长度。

21.根据权利要求13所述的装置，其中所述AFC间隔被选择为允许频率偏移的估计达到预定的最大值。

22.根据权利要求13所述的装置，其中所述装置包括毫米波(mmWave)系统中的接入点。

23.根据权利要求22所述的装置，其中所述至少一个存储器和所述计算机程序代码被进一步配置为与所述至少一个处理器一起使得所述装置至少在所述多波束图并不被所述接入点和用户设备预先已知的情况下对所述多波束图进行传输。

24.根据权利要求13所述的装置，其中所述至少一个存储器和所述计算机程序代码被进一步配置为与所述至少一个处理器一起使得所述装置至少重复所述多波束获取序列以允许自动增益控制(AGC)调节。

25.根据权利要求13所述的装置，其中所述至少一个存储器和所述计算机程序代码被进一步配置为与所述至少一个处理器一起使得所述装置至少重复所述多波束自动频率校正(AFC)序列以允许自动增益控制(AGC)调节。

26.一种用于通信的方法，包括：

由用户设备将所述用户设备的接收器中的自动增益控制(AGC)设置为大增益；

检测多波束获取序列中的至少一个获取突发，所述多波束获取序列包括在具有已定义的天线波束图的不同天线波束上重复的第一突发类型；以及检测在一个自动频率校正(AFC)间隔之后的多波束AFC序列中的至少一个相应的AFC突发，所述多波束AFC序列包括在具有所述已定义的天线波束图的所述不同天线波束上重复的第二突发类型，其中所述多波束获取序列与所述多波束AFC序列不同。

27.根据权利要求26所述的方法，其中所述AGC的所述大增益为最大增益。

28.根据权利要求26所述的方法，进一步包括基于所检测到的至少一个获取突发和所检测到的至少一个相应的自动频率校正(AFC)突发来计算频率偏移。

29.根据权利要求26所述的方法，进一步包括在多波束图在所述用户设备处并未被预先已知的情况下接收对所述多波束图的传输。

30.根据权利要求26所述的方法，进一步包括减小自动增益控制(AGC)设置以确定是否检测到具有较强信号的波束。

31.根据权利要求26所述的方法，进一步包括根据所述多波束获取序列确定初始定时同步点。

32.根据权利要求26所述的方法，进一步包括根据所述多波束获取序列确定最强的波束并且向接入点报告所述最强的波束。

33.一种用于通信的装置，包括：

至少一个处理器；和

包括计算机程序代码的至少一个存储器，

其中所述至少一个存储器和所述计算机程序代码被配置为与所述至少一个处理器一起使得所述装置至少：将用户设备的接收器中的自动增益控制(AGC)设置为大增益；

检测多波束获取序列中的至少一个获取突发，所述多波束获取序列包括在具有已定义的天线波束图的不同天线波束上重复的第一突发类型；以及检测在一个自动频率校正(AFC)间隔之后的多波束AFC序列中的至少一个相应的AFC突发，所述多波束AFC序列包括在具有所述已定义的天线波束图的所述不同天线波束上重复的第二突发类型，其中所述多波束获取序列与所述多波束AFC序列不同。

34.根据权利要求33所述的装置，其中所述AGC的所述大增益为最大增益。

35.根据权利要求33所述的装置，其中所述至少一个存储器和所述计算机程序代码被进一步配置为与所述至少一个处理器一起使得所述装置至少基于所检测到的至少一个获取突发和所检测到的至少一个相应的自动频率校正(AFC)突发来计算频率偏移。

36.根据权利要求33所述的装置，其中所述装置包括毫米波(mmWave)系统中的用户设备。

37.根据权利要求36所述的装置，其中所述至少一个存储器和所述计算机程序代码被进一步配置为与所述至少一个处理器一起使得所述装置至少在多波束图在所述用户设备处并未被预先已知的情况下接收对所述多波束图的传输。

38.根据权利要求33所述的装置，其中所述至少一个存储器和所述计算机程序代码被进一步配置为与所述至少一个处理器一起使得所述装置至少减小自动增益控制(AGC)设置以确定是否检测到具有较强信号的波束。

39.根据权利要求33所述的装置，进一步包括根据所述多波束获取序列确定初始定时同步点。

40.根据权利要求33所述的装置，进一步包括根据所述多波束获取序列确定最强的波束并且向接入点报告所述最强的波束。

说明书

提供并发的波束选择、自动增益控制(AGC)和自动频率校正

(AFC)的交织的多波束获取波形

[0001] 相关申请的交叉引用

[0002] 本申请要求于2013年10月15日提交的美国申请第14/054,065号的优先权。该在先提交的申请的全部内容通过引用而结合于此。

技术领域

[0003] 某些实施例总体上涉及通信系统，并且特别可以涉及毫米波(mmWave)通信。

背景技术

[0004] 面向无线载波的全球带宽短缺已经促使考虑将未被利用的毫米波(mmWave)频谱用于未来的宽带蜂窝通信网络。mmWave(或极高频)通常是指30到300GHz之间的频率范围。这是今天实际使用时钟的最高无线电频带。这个频带中的无线电波具有从10到1毫米的波长，这使得其被称之为毫米带或毫米波。

[0005] mmWave系统的特征在于比低频率更高的传播损耗。为了应对这种较高的损耗，mmWave系统将尤其在接入点采用具有大量元件的天线阵列。该大型阵列通过使用窄波束将能量集中于针对移动的最佳方向而克服了较高的传播损耗。由于mmWave系统的特征在于高带宽，所以模数转换器(ADC)和数模转换器(DAC)将会使用极大量的功率。为了使得功耗最小化，通常仅针对一个阵列中的所有天线使用单个ADC和DAC，这意味着波束形成将需要以无线电频率(RF)来完成。除了数据传输之外，这些窄的波束可能需要被用于其它传输，诸如用于定时和频率的初始获取。在RF使用这些窄波束使得现有获取方法的使用变得困难且低效，因此需要一种针对mmWave通信的初始获取的有效方法。

发明内容

[0006] 一个实施例针对一种方法，该方法包括由毫米波(mmWave)系统中的接入点传送包括在已定义的天线波束图上重复的第一突发类型的第一多波束序列。该方法可以进一步包括在自动频率校正(AFC)间隔之后，传送包括在所述已定义的天线波束图上重复的第二突发类型的第二多波束序列。

[0007] 另一个实施例针对一种装置，该装置包括至少一个处理器和包括计算机程序代码的至少一个存储器。该至少一个存储器和计算机程序代码可以被配置为与该至少一个处理器一起使得该装置至少传送包括在已定义的天线波束图上重复的第一突发类型的第一多波束序列，并且在自动频率校正(AFC)间隔之后，传送包括在所述已定义的天线波束图上重复的第二突发类型的第二多波束序列。

[0008] 另一个实施例针对一种装置，该装置可以包括用于在毫米波(mmWave)系统中传送包括在已定义的天线波束图上重复的第一突发类型的第一多波束序列的装置，和用于在自动频率校正(AFC)间隔之后传送包括在所述已定义的天线波束图上重复的第二突发类型的第二多波束序列的装置。

[0009] 另一个实施例针对一种体现于计算机可读介质上的计算机程序。该计算机程序可以被配置为控制处理器以执行过程，该过程包括由毫米波(mmWave)系统中的接入点传送包括在已定义的天线波束图上重复的第一突发类型的第一多波束序列。该过程可以进一步包括在自动频率校正(AFC)间隔之后，传送包括在所述已定义的天线波束图上重复的第二突发类型的第二多波束序列。

[0010] 另一个实施例针对一种方法，该方法包括由用户设备将该用户设备的接收器中的自动增益控制(AGC)设置为大增益。该方法可以进一步包括检测多波束获取序列中的至少一个获取突发，并且检测在一个自动频率校正(AFC)间隔之后的多波束AFC序列中的至少一个相应的AFC突发。

[0011] 另一个实施例针对一种装置，该装置包括至少一个处理器和至少一个包括计算机程序代码的存储器。该至少一个存储器和计算机程序代码可以被配置为与该至少一个处理器一起使得该装置至少将用户设备的接收器中的自动增益控制(AGC)设置为大增益，检测多波束获取序列中的至少一个获取突发，并且检测在一个自动频率校正(AFC)间隔之后的多波束AFC序列中的至少一个相应的AFC突发。

[0012] 另一个实施例针对一种装置，该装置可以包括用于将用户设备的接收器中的自动增益控制(AGC)设置为大增益的装置，用于检测多波束获取序列中的至少一个获取突发的装置，以及用于检测在一个自动频率校正(AFC)间隔之后的多波束AFC序列中的至少一个相应的AFC突发的装置。

[0013] 另一个实施例针对一种体现于计算机可读介质上的计算机程序。该计算机程序可以被配置为控制处理器以执行过程，该过程包括将用户设备的接收器中的自动增益控制(AGC)设置为大增益。该过程可以进一步包括检测多波束获取序列中的至少一个获取突发，并且检测在一个自动频率校正(AFC)间隔之后的多波束AFC序列中的至少一个相应的AFC突发。

附图说明

[0014] 为了适当理解本发明，应当对附图加以参考，其中：

[0015] 图1图示了扇区级别扫频(sector level sweep)分组序列的示例；

[0016] 图2图示了示例扇区扫频帧格式；

[0017] 图3图示了根据一个实施例的包括AP和UD的mmWave系统的示例；

[0018] 图4图示了根据实施例的利用指向不同方向的多个不同偏振的阵列进行设置的AP天线的一个示例；

[0019] 图5图示了根据实施例的具有两个mmWave 2×2天线阵列的UD的示例；

[0020] 图6图示了根据一个实施例的在偏振角方向和垂直方向二者上具有0.5波长间隔的4×4阵列的示例波束；

[0021] 图7图示了根据一个实施例的UD接收器的示例框图；

[0022] 图8图示了根据实施例的帧结构的示例；

[0023] 图9a图示了根据一个实施例的装置；

[0024] 图9b图示了根据另一个实施例的装置；

[0025] 图10图示了根据一个实施例的方法的流程图的示例；和

[0026] 图11图示了根据另一个实施例的方法的流程图的示例。

具体实施方式

[0027] 将会容易理解的是，如在这里的附图中总体上描述并图示的本发明的组成部分可以以各种不同配置进行部署和设计。因此，以下对如附图中所表示的用于提供并发波束选择、自动增益控制(AGC)和自动频率校正(AFC)的交织多波束获取波形的系统、方法、装置和计算机程序产品的实施例的详细描述并非意在对本发明的范围加以限制，而仅是表示本发明的所选择实施例。

[0028] 贯穿该说明书所描述的本发明的特征、结构或特性在一个或多个实施例中可以以任意适当方式与进行组合。例如，贯穿该说明书对短语“某些实施例”、“一些实施例”或其它类型语句的使用是指结合该实施例所描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，贯穿该说明书在各处出现的短语“在某些实施例中”、“在一些实施例中”、“在其它实施例中”或其它类似语句并非必然全部指代相同的实施例群组，并且所描述的特征、结构或特性可以在一个或多个实施例中以任意适当方式进行组合。此外，如果期望，以下所讨论的不同功能可以以不同顺序执行和/或互相并发执行。此外，如果期望，以上所描述的一种或多种功能可以是可选的或者可以进行组合。这样，以下描述应当仅被视为对本发明的原则、教导和实施例的说明而并非作为其限制。

[0029] mmWave通信的特征通常在于视线链路或单跳反射链路。为了实现这些窄链路，通信系统的至少一端应当具有相对大的天线阵列(通常>＝16个天线)。针对mmWave无线电通常考虑两种应用：回程和接入。在mmWave回程中，链路的两端都可能具有大的天线阵列，因为功耗与接入通信中的用户设备(UD)端相比将不太成为问题。在mmWave接入中，最可能将仅在链路的一端——接入点(AP)——具有大的天线阵列，并且UD将具有小的阵列以保持低功耗。在回程情形中，链路的两端可能具有用于两种不同偏振的阵列并且甚至可以具有指向不同方向的多个阵列(例如，如果使用贴片天线，则因为贴片天线的特征在于在偏振角和垂直方向具有大约60度波束宽度的方向元件)。然而，在接入情形中，由于功耗问题，UD可能仅具有单个偏振的阵列。

[0030] IEEE 802.11ad定义了用于使用多个波束的两个站点的同步方法。该方法的描述在文献IEEE 802.11-10/0430r1中被最佳描述，其描述了如图1所示的扇区级别扫频，该扇区级别扫频在每个波束传送包括倒计时功能和扇区标识符的分组。图1中的每个框表示整个分组。图2中图示了分组格式的细节，其提供了物理层的帧格式。每个帧包含PHY前导码和PHY帧格式，其将被用于自动增益控制(AGC)和自动频率校正(AFC)。

[0031] 在能够建立高容量链路之前，两端的天线阵列将需要具有指向正确方向的波束并且甚至需要选择最佳偏振。然而，由于波束形成在RF/模拟处进行(意味着每个阵列仅有单个收发器(或DAC/ADC))，针对给定偏振仅有单个波束能够在特定时间指向给定方向。例如，图4图示了AP的可能天线布局，在该示例中，具有8个阵列，它们具有指向相同方向的阵列配对，但是配对中的每个阵列包含不同偏振的天线。对于该AP，将仅有8个收发器并且仅有一个收发器连接至每个阵列。注意，图4仅图示出了一种可能部署形式，并且根据其它实施例可能有其它部署形式。

[0032] 波束对准问题由常规通信系统中频率校准和增益控制的挑战组成。在同步之前，AP和UD在指定公差内将具有不同的频率基准并且UD将使得其频率偏移得到校正。此外，UD针对其模数转换器(ADC)将具有有限的输入功率范围，并且因此必须调节模拟输入级的增益以确保期望信号处于正确范围内。然而，信号功率将被天线波束图和潜在的路径损耗所影响。

[0033] 本发明的某些实施例通过并发地执行波束选择、自动增益控制(AGC)和自动频率校正(AFC)而大幅减少了例如第五代(5G)mmWave系统的系统获取时间。此外，初始定时同步(即，确定帧的开始或超级帧的边界)能够与AGC和AFC并发进行。实际上，实施例将波束切换与AFC和AGC的处理进行交织。一些实施例提出了AP在多个波束上发送获取波形，随后在该多个波束上返回和重新传送AFC，因此将波束切换与获取和频率校正波形进行交织。最后，依赖于发射器可以使用衰减的多波束之一在近距离被检测的事实，实施例将AGC校正延期直至结束。

[0034] 如以上所提到的，某些实施例针对一种交织的多波束获取和频率校正波形，其提供了并发的波束选择、自动增益控制(AGC)和自动频率校正(AFC)。例如，在一个实施例中，AP可以被配置为传送包括在所定义的天线波束图上重复的短的获取突发的多波束获取序列，传送包括在相同的所定义天线波束图上重复的短的AFC突发并且在该多波束获取序列之后开始固定的“AFC间隔”的多波束AFC序列。可选地，AP可以被配置为在多波束图并不被AP和UD预先已知的情况下对其进行传输。此外，AP可以被配置为重复该多波束获取序列以及可能的多波束AFC序列以允许AGC调节。

[0035] 相应地，在一个实施例中，UD可以被配置为将接收器中的AGC设置为最大增益(而使得噪声基准处于ADC范围的底部)，检测多波束获取序列中的一个或多个获取突发，并且检测一个AFC间隔之后的多波束AFC序列中的相应AFC突发。此外，UD可以进一步被配置为基于所检测到的获取突发和AFC突发计算频率偏移，在多波束图并非事先已知的情况下接收其传输，并且减小AGC增益设置以查看是否可能检测到具有较强信号的波束。

[0036] 如本领域技术人员将会理解的，为了以低的信噪比准确测量频率偏移，在两个基准符号之间必须过去足够的时间，而使得频率漂移在基准符号中形成可以在高于噪声基准的情况下检测到的足够大的选择。被认为足够的时间量取决于发射器和接收器之间的相对频率偏移，其在这里被称作“AFC间隔”。而且，如本领域技术人员将会理解的，为了准确检测获取信号，AGC将被设置为满足最强信号而关于最弱信号并不被设置为过高。在一些情况下，发送前导码而使得AGC算法能够在检测到波形之前对增益设置进行适配。

[0037] 常规地，AGC和AFC在每个所选择波束上独立运行。作为结果，在每个个体波束上所过去的持续时间会十分长。通过多个波束的步进(例如，32、64或128)因此会耗用非常长的时间并且形成明显的系统开销。诸如以上所讨论的802.11ad的现有技术的系统还将在每个波束上传送控制信息，这将进一步延长每个波束所耗费的时间。

[0038] 然而，本发明的实施例能够通过并发地执行波束选择、自动增益控制和自动频率校正而大幅减少系统获取时间。实际上，某些实施例将波束切换与AFC和AGC的处理进行交织。一个实施例提供了AP在多个波束上发送获取波形，随后在该多个波束上返回和重新传送AFC，因此将波束切换与获取和频率校正波形进行交织。最后，依赖于发射器可以使用衰减的多波束之一在近距离被检测的事实，实施例将AGC校正延期直至结束。

[0039] 在每个波束的停驻(dwell)由AFC间隔TAFC进行管理的情况下，某些实施例能够将总获取开销减小40倍。考虑其中对128个波束进行评估的情形，利用现有技术，用来评估所有波束所需的时间长度将是128×TAFC。然而，本发明的实施例将仅需要3×TAFC来完成获取过程。如果仅评估32个波束，则实施例可以至少提供10倍的节省。

[0040] 本发明的某些实施例的一种示例使用情形例如是5G蜂窝系统，其采用mmWave频率在增强本地接入环境中进行通信。然而，根据一些实施例也能够应用其它使用情形。图3图示了具有4个AP和3个UD的mmWave系统的示例。例如，每个AP具有由4个面板所组成的天线整理，其中每个面板具有16个元件。例如，UD被图示为具有两个较小天线阵列面板，每个面板有四个元件。应当注意的是，本发明的实施例并不局限于图3所描绘的配置。换句话说，AP和UD及其面板/元件的数目以及它们的位置仅是示例性的，因为其它配置能够在本发明的实施例中得到预期。

[0041] 在mmWave通信中，所预期的AP将可能并不像非mmWave频率的情形中那样仅是单个阵列，而是可以包含被配置为指向不同方向的有所变化的偏振的多个天线阵列。如以上所提到的，图4图示了mmWave AP的天线阵列设计的示例可能性。例如，AP可以由几个自身作为贴片天线的大型天线阵列所组成。贴片天线的特征在于本质上是非常有方向性的(即，它们最多具有90度的波束宽度，其中60-70度是更为常见的)，并且因此为了均匀覆盖，这些阵列中的多个可能需要被部署在设备周围。由于阵列中的给定部件将具有唯一偏振，所以用于波束形成目的的阵列将由给定偏振的元件所组成。

[0042] 在图4的示例中，存在指向给定方向的给定偏振的两个4×4阵列，其用来以偏振角得到均匀覆盖，其中AP周围部署有四个阵列。在这种情况下，贴片天线的3dB波束宽度将大约为60度。对于AP而言，由于功耗不太成为问题而重要的是覆盖，所以在每个阵列之后可以有基带处理单元(即，收发器)。因此，对于图4的AP，可以有总共8个收发器。特别地，在该示例中，16个元件的每个阵列或者立方体的每个侧面2个元件的每个阵列可以有一个收发器。

[0043] 相比而言，UD将可能需要使得阵列的数目最小化从而使得功耗和成本最小化。作为结果，如图5的示例所示，可以仅提供两个阵列，其中每一个为单一偏振。同样，可以使用贴片天线，但是波束宽度将由于必须在所有方向都具有覆盖而大于接入情形(大约为90度)。UD还可以仅具有单个收发器，这会使得两个阵列之间的切换成为必需的，基于上述切换，一方具有最佳信号强度。

[0044] 如以上所提到的，AP处可能需要大型阵列以在mmWave系统中提供覆盖(例如，使用反射路径的情况下达100m)并且还用于获得峰值数据速率(高达10Gbps)。然而，使用大型阵列则意味着形成相对窄的波束(也称作铅笔波束)，这会在与系统同步时导致问题并且还使得链路建立复杂化，原因在于波束需要在可能进行通信之前首先被对齐。图6中图示了4×4天线阵列所创建的窄波束的示例，其在偏振角和垂直方向都具有0.5波长间隔(注意，该附图以dB为刻度)。该系统使用这些波束来覆盖扇区，因此最大增益仅在通往UD的路径与波束中心完全对齐时出现。例如，如果系统使用这些波束中的16个(在偏振角和垂直方向对扇区进行均匀采样)，则从来自最大增益的最差情形的损耗将为大约7.4dB。将数目增加至36个波束，最差情形的损耗下降至大约3.0dB，并且进一步增加至64个波束，将使得最差情形的损耗下降至大约1.2dB。显然，波束数目的增加会要求更为复杂的波束对齐过程。

[0045] 注意，当波束并未对齐时，UD将接收衰减的信号。在图6的具有4×4阵列的示例中，能够看到从最大增益到最小增益的30dB的衰减。并未对齐时的衰减可以在UD接近AP并且路径损耗低时被用来缓解过高的AGC设置。

[0046] 图7图示了根据一个实施例的示例UD接收器的框图。在该实施例中，该接收器可以包括mmWave收发器800，其对信号进行解调并且随后在其利用模数转换器(ADC)810被转换为数字表示之前将其通过模拟增益级进行发送。mmWave收发器能够采用直接转换接收器或外差接收器结构。在数字IF或基带820，模拟信号能够以中频(IF)进行采样，或者首先被转换为同相(I)和正交(Q)基础信号并且随后进行单独采样。所产生的数字信号将在基带使用数字信号处理器830进行解调。

[0047] 基带处理可以确定用于模拟AGC的增益设置以及用于AFC的频率偏移。如果增益被设置过高，则输入波形将被ADC削波(clip)并失真。如果增益被设置过低，则模拟波形将不会被ADC检测到。频率偏移在对任何数据进行解调之前得到校正。如图7的示例所示，该频率通过调节mmWave收发器中的基准时钟而在模拟域中进行校正。然而，AFC也可以在数字信号处理器830内在数字域中直接应用。收发器阵容(lineup)——ADC之前——中的各个点处的电平检测在图7中被示为用于增益调节的多个点，包括数字域中的反馈和ADC之后的调节。使得接收器阵容中的多个点能够用于电平超范围检测提供了最大可能AGC动态范围的灵活性，同时仍然对接收器噪声分布进行管理和控制；使数字基带中的增益增大的机会还提出了一种对RF前端中的增益下降进行补偿的方法。由于这些元件全部处于数字信号处理控制之下，所以还能够从时间/相位延迟的角度管理它们。

[0048] 图8图示了具有提供并发的波束选择、AGC和AFC的经交织的多波束获取和频率校正波形的示例帧结构。在该实施例中，每个超级帧传送一次获取波形。多波束获取波形包括在18个不同波束上传送的两个连续的导频块，其中导频块可以包含AP和UD二者所已知的符号。使用两个重复的导频块可以使得能够使用简单的初始定时获取算法以及非常粗糙的频率校正。导频块可以是空循环前缀(NullCP)单载波导频块或者任意其它调制导频块，如正交频分复用(OFDM)导频块。多波束获取波形后跟有在相同的18个波束上再次传送的多波束AFC波形，其中每个波束传送两个块。在该示例中，一个符号块是AFC导频而另一符号块则是携带控制信息的控制块。在两种波形中，符号块被示为包含Mdata个QAM符号，后跟有空或空白数据的MCP个QAM符号周期。该空周期可以被用作波束之前的切换周期。在其它实施例中，符号块可以是常规循环前缀块(例如，OFDM符号块)，其中数据符号的群组具有所附接的循环前缀(循环前缀是在符号块的最后NCP个符号的符号块的开头的重复形式)。

[0049] 多波束AFC波形在发送多波束获取波形的最后一个符号之后的某个时间间隔(被称作AFC间隔)被传送。该AFC间隔可以被实施为如下时钟：在多波束获取波形的最后一个符号被发送时开始并且随后在如AFC间隔所指定的预定的固定时间期满。当该时钟期满时，多波束AFC波形将被发送。AFC间隔还可以是特定数目的符号，从而多波束AFC波形的第一个符号在发送多波束获取波形的最后一个符号之后被发送预定的固定数目的符号数(或次数)，该预定的固定数目由AFC间隔指定。

[0050] 该AFC间隔的长度将期望通过由UD进行估计的最大频率偏移进行管理。最大偏移的确切数值将取决于UD中的各种因素，诸如时钟准确性、本地振荡器等。例如，如果UD和AP之间的最大频率偏移可能为10kHz，则频率偏移的范围可以从-10kHz到+10kHz。随后使用本领域已知的奈奎斯特采样定理，AFC间隔将必须不大于1/(20kHz)＝50·s。

[0051] 所要注意的是，可能进行多于一次的频率校正。例如，能够利用多波束获取波形和多波束AFC波形之间较小的AFC间隔进行粗糙的频率校正。随后，能够利用两个波形之间较大的AFC间隔进行精细频率校正。

[0052] 所要注意的是，在一个实施例中，多波束AFC波形和多波束获取波形从所有可能的波束来传送导频块。然而，在其它实施例中，多波束获取波形和/或多波束AFC波形可以仅从所有可能波束的子集传送导频块。一个示例是仅从几个波束进行传送而使得AFC间隔能够非常短，因此使得能够估计较大的频率偏移。另一个示例是限制用于保持总传输时间为低的波束数目，因此提高mmWave系统的效率。

[0053] 图9a图示了根据一个实施例的装置10。在一个实施例中，装置10可以是UD或移动设备。例如，装置10可以是如以上所讨论的图3或5中所示的设备。另外，应当注意的是，本领域技术人员将会理解的是，装置10可以包括图9a中并未示出的组件。图9a中仅描绘了阐述发明所必需的那些组件或特征。

[0054] 如图9a所示，装置10可以包括用于处理信息并且执行指令或运算的处理器22。处理器22可以是任意类型的通用或专用处理器。虽然图9a中示出了单个处理器22，但是根据其它实施例可以采用多个处理器。实际上，作为示例，处理器22还可以包括通用计算机、专用计算机、微处理器、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、应用特定集成电路(ASIC)以及基于多核处理器架构的处理器中的一项或多项。

[0055] 装置10进一步包括可以耦合至处理器22的存储器14，用于存储信息和可以由处理器22执行的指令。存储器14可以是一个或多个存储器并且为适用于本地应用环境的任意类型，并且可以使用任意适当的易失性或非易失性数据存储技术来实施，诸如基于半导体的存储器设备、磁性存储器设备和系统、光学存储器设备和系统、固定存储器和可移除存储器。例如，存储器14可以由随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、诸如磁盘或光盘的静态存储或者任意其它类型的非瞬态机器或计算机可读媒体的任意组合所组成。存储器14中所存储的指令可以包括程序指令或计算机程序代码，当被处理器22所执行时，其使得装置10能够执行如这里所描述的任务。

[0056] 装置10还可以包括用于往来于装置10传送和接收信号和/或数据的一个或多个天线25。装置10可以进一步包括被配置为传送和接收信息的收发器28。例如，收发器28可以被配置为将信息调制到载波波形上以便由天线25进行传输，并且对经由天线25接收的信息进行解调以便由装置10的其它部件所处理。在其它示例中，收发器28能够直接传送和接收信号或数据。

[0057] 处理器22可以执行与装置10的操作相关联的多种功能，包括但并不局限于天线增益/相位参数的预编码、形成通信消息的个体数位的编码和解码、信息的格式化，以及装置10的整体控制，包括涉及到通信资源管理的过程。

[0058] 在一个实施例中，存储器14存储在被处理器22执行时提供功能的软件模块。该模块可以包括为装置10提供操作系统功能的操作系统。该存储器还可以存储诸如应用或程序的一个或多个功能模块以便为装置10提供附加功能。装置10的组件可以以硬件实施，或者被实施为硬件和软件的任意适当组合。

[0059] 在一个实施例中，装置10可以是mmWave系统中的UD或移动设备。在该实施例中，装置10可以由存储器14和处理器22进行控制以将接收器中的AGC设置为最大增益(而使得噪声基准处于ADC范围的底部)，检测多波束获取序列中的一个或多个获取突发，并且检测在一个AFC间隔之后的多波束AFC序列中相应的AFC突发。此外，装置10可以由存储器14和处理器22进行控制以基于所检测到的获取突发和AFC突发计算频率偏移，在多波束图事先未知的情况下接收对该多波束图的传输，并且减小AGC增益设置以查看是否可能检测到具有较强信号的波束。

[0060] 图9b图示了根据另一个实施例的装置20的示例。在一个实施例中，装置20可以是诸如mmWave系统的通信网络中的AP。应当注意的是，本领域技术人员将会理解的是，装置20可以包括图9b中并未示出的组件。图9b中仅描绘了阐述发明所必需的那些组件或特征。

[0061] 如图9b所示，装置20包括用于处理信息并且执行指令或运算的处理器32。处理器32可以是任意类型的通用或专用处理器。虽然图9b中示出了单个处理器32，但是根据其它实施例可以采用多个处理器。实际上，作为示例，处理器32还可以包括通用计算机、专用计算机、微处理器、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、应用特定集成电路(ASIC)以及基于多核处理器架构的处理器中的一种或多种。

[0062] 装置20进一步包括可以耦合至处理器32的存储器34，用于存储信息和可以由处理器32执行的指令。存储器34可以是一个或多个存储器并且为适用于本地应用环境的任意类型，并且可以使用任意适当的易失性或非易失性数据存储技术来实施，诸如基于半导体的存储器设备、磁性存储器设备和系统、光学存储器设备和系统、固定存储器和可移除存储器。例如，存储器34可以由随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、诸如磁盘或光盘的静态存储或者任意其它类型的非瞬态机器或计算机可读媒体的任意组合所组成。存储器34中所存储的指令可以包括程序指令或计算机程序代码，当被处理器32所执行时，其使得装置20能够执行如这里所描述的任务。

[0063] 装置20还可以包括用于往来于装置20传送和接收信号和/或数据的一个或多个天线35。装置20可以进一步包括被配置为传送和接收信息的收发器38。例如，收发器38可以被配置为将信息调制到载波上以便由天线35进行传输，并且对经由天线35天线所接收的信息进行解调以便由装置20的其它部件所处理。在其它示例中，收发器38能够直接传送和接收信号或数据。

[0064] 处理器32可以执行与装置20的操作相关联的功能，包括但并不局限于天线增益/相位参数的预编码、形成通信消息的个体数位的编码和解码、信息的格式化，以及装置20的整体控制，包括涉及到通信资源管理的过程。

[0065] 在一个实施例中，存储器34存储在被处理器32执行时提供功能的软件模块。该模块例如可以包括为装置20提供操作系统功能的操作系统。该存储器还可以存储诸如应用或程序的一个或多个功能模块以便为装置20提供附加功能。装置20的组件可以以硬件实施，或者被实施为硬件和软件的任意适当组合。

[0066] 如以上所提到的，根据一个实施例，装置20可以是mmWave系统中的AP。在该实施例中，装置20可以被存储器34和处理器32进行控制以传送包括在所定义的天线波束图上重复的短获取突发的多波束获取序列，并且传送包括在相同的所定义的天线波束图上重复的短AFC突发并且在该多波束获取序列之后开始固定“AFC间隔”的多波束AFC序列。可选地，装置20可以被存储器34和处理器32进行控制以在多波束图并不被AP和UD预先已知的情况下对其进行传输。此外，装置20可以被存储器34和处理器32进行控制以重复多波束获取序列以及可能地多波束AFC序列从而允许AGC调节。

[0067] 图10图示了根据实施例的方法的流程图的示例。在该实施例中，该方法可以由以上所描述的AP来执行。该方法可以包括在900由该AP传送多波束获取序列，其包括在已定义的天线波束图上重复的短的获取突发。在905，该方法可以包括在该多波束获取序列之后开始固定的AFC间隔，并且在910传送包括在所述已定义的天线波束图上重复的短的AFC突发的多波束AFC序列。

[0068] 在一些实施例中，该方法可选地可以包括在915处在多波束图并不被AP和UD预先已知的情况下对其进行传输。在920，该方法可以包括重复该多波束获取序列以允许AGC调节和/或重复该多波束AFC序列以允许AFC调节。

[0069] 图11图示了根据另一个实施例的方法的流程图的示例。在该实施例中，该方法可以由以上所描述的UD来执行。该方法可以包括在930由该UD将其接收器中的AGC设置为最大增益(或者可替换地，该UD能够将该AGC设置为特定的大增益而并非必然是最大增益)。在935，该方法可以包括检测多波束获取序列中的至少一个获取突发，并且在940检测一个AFC间隔之后的多波束AFC序列中的至少一个相应的AFC突发。该方法可以进一步包括在945基于所检测到的至少一个获取突发和所检测到的至少一个相应的AFC突发而计算频率偏移。
在一个实施例中，该方法可以包括在950处在多波束图在用户设备处并未被预先已知的情况下接收对该多波束图的传输。在955，该方法可以进一步包括减小AGC设置以确定是否检测到具有较强信号的波束。在另一个实施例中，该UD可以进一步向AP传输最佳波束(即，其获取和/或AFC导频传输以最高增益被接收的波束)。

[0070] 在一些实施例中，这里所描述的任何方法(诸如图11和12中的方法)的功能可以由存储在存储器或其它计算机可读或有形介质中所存储并且由处理器执行的软件和/或计算机程序代码来实施。在其它实施例中，该功能可以由硬件来执行，例如通过使用应用特定集成电路(ASIC)、可编程门阵列(PGA)、现场可编程门阵列(FPGA)执行，或者由硬件和软件的任意其它组合来执行。

[0071] 本领域技术人员将会容易理解的是，以上所讨论的发明可以利用不同顺序的步骤和/或利用配置与所公开的有所不同的硬件部件进行实践。因此，虽然已经基于这些优选实施例对本发明进行了描述，但是对于本领域技术人员将会显而易见的是，某些修改、变化和替换构造将会是显而易见的，并发仍然处于本发明的精神和范围之内。因此，为了确定本发明的范围和界限，应当参考所附的权利要求。