CN108632835A - 用于无线通信的电子设备和方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了用于无线通信的电子设备和方法，该电子设备包括：处理电路，被配置为：基于对从远端无线通信设备发送的第一信号的接收，从预定波束的组中选择一个或多个候选波束；以及基于一个或多个候选波束获取最优波束对，最优波束对是使得信道增益最大的波束对。

Description

用于无线通信的电子设备和方法

技术领域

本发明的实施例总体上涉及无线通信领域，具体地涉及无线通信中的波束管理，更具体地涉及能够提供一种优化的波束管理方案的用于无线通信的电子设备和方法。

背景技术

为了满足未来移动通信的要求，大规模天线是提高频谱效率以及提升通信容量的关键技术之一。此外，由于在毫米波(mmWave)频段有大量的可利用的频谱资源，因此，mmWave蜂窝系统成为未来通信的重要研究方向之一。在mmWave频段，为了对抗大幅的衰减和支持更高的移动性，系统需要大量增加基站和用户端的天线阵子密度。然而，考虑到模拟电路成本太高以及纯数字处理复杂度太大的因素，数字-模拟混合的波束赋形天线结构将成为未来通信系统的关键技术。

因此，高效、鲁棒的波束管理策略是未来通信中要解决的重要问题之一。

发明内容

在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

根据本申请的一个方面，提供了一种用于无线通信的电子设备，包括：处理电路，被配置为：基于对从远端无线通信设备发送的第一信号的接收，从预定波束的组中选择一个或多个候选波束；以及基于一个或多个候选波束获取最优波束对，最优波束对是使得信道增益最大的波束对。

根据本申请的另一个方面，提供了一种用于无线通信的电子设备，包括：处理电路，被配置为：生成向远端无线通信设备发送的第一信号；以及基于远端无线通信设备利用根据第一信号选择的一个或多个候选波束中的每一个候选波束发送的第二信号，从预定波束的组中选择一个或多个第二候选波束，以确定使得信道增益最大的最优波束对，最优波束对包括候选波束之一和第二候选波束之一。

根据本申请的一个方面，提供了一种用于无线通信的方法，包括：基于对从远端无线通信设备发送的第一信号的接收，从预定波束的组中选择一个或多个候选波束；以及基于一个或多个候选波束获取最优波束对，最优波束对是使得信道增益最大的波束对。

根据本申请的另一个方面，提供了一种用于无线通信的电子设备，包括：生成向远端无线通信设备发送的第一信号；以及基于远端无线通信设备利用根据第一信号选择的一个或多个候选波束中的每一个候选波束发送的第二信号，从预定波束的组中选择一个或多个第二候选波束，以确定使得信道增益最大的最优波束对，最优波束对包括候选波束之一和第二候选波束之一。

依据本发明的其它方面，还提供了用于电子设备的方法的计算机程序代码和计算机程序产品以及其上记录有该用于实现这些方法的计算机程序代码的计算机可读存储介质。

根据本申请的实施例的电子设备和方法通过进行候选波束的选择来缩小波束扫描范围，能够高效、快速、精准地确定最优波束对。

通过以下结合附图对本发明的优选实施例的详细说明，本发明的上述以及其他优点将更加明显。

附图说明

为了进一步阐述本发明的以上和其它优点和特征，下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。所述附图连同下面的详细说明一起包含在本说明书中并且形成本说明书的一部分。具有相同的功能和结构的元件用相同的参考标号表示。应当理解，这些附图仅描述本发明的典型示例，而不应看作是对本发明的范围的限定。在附图中：

图1示出了数字-模拟混合波束赋形天线结构的一个示例；

图2示出了一种用于下行链路的现有技术的波束扫描方案；

图3示出了一种用于上行链路的现有技术的波束扫描方案

图4是示出了根据本申请的一个实施例的用于无线通信的电子设备的功能模块框图；

图5示意性地示出了无线通信设备之间全向信号的发送；

图6示出了选择2个候选波束的示意性示例；

图7示出了利用所选择的候选波束进行第二信号的发送的示意图；

图8示出了远端无线通信设备进行第二候选波束的选择的示意图；

图9示出了远端无线通信设备针对候选波束对进行分时测量以确定最优波束对的示意图；

图10是示出了根据本申请的一个实施例的用于无线通信的电子设备的功能模块框图；

图11示出了方位角和俯仰角的示意图；

图12是示出了根据本申请的一个实施例的用于无线通信的电子设备的功能模块框图；

图13是示出了根据本申请的另一个实施例的用于无线通信的电子设备的功能模块框图；

图14是示出了根据本申请的另一个实施例的用于无线通信的电子设备的功能模块框图；

图15是示出了根据本申请的另一个实施例的用于无线通信的电子设备的功能模块框图；

图16示出了根据本申请的实施例的波束管理方案的信息流程的示意图；

图17是示出了根据本申请的一个实施例的用于无线通信的方法的流程图；

图18是示出了根据本申请的一个实施例的用于无线通信的方法的流程图；

图19是示出可以应用本公开内容的技术的eNB的示意性配置的第一示例的框图；

图20是示出可以应用本公开内容的技术的eNB的示意性配置的第二示例的框图；

图21是示出可以应用本公开内容的技术的智能电话的示意性配置的示例的框图；

图22是示出可以应用本公开内容的技术的汽车导航设备的示意性配置的示例的框图；以及

图23是其中可以实现根据本发明的实施例的方法和/或装置和/或系统的通用个人计算机的示例性结构的框图。

具体实施方式

在下文中将结合附图对本发明的示范性实施例进行描述。为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实际实施例的过程中必须做出很多特定于实施方式的决定，以便实现开发人员的具体目标，例如，符合与系统及业务相关的那些限制条件，并且这些限制条件可能会随着实施方式的不同而有所改变。此外，还应该了解，虽然开发工作有可能是非常复杂和费时的，但对得益于本公开内容的本领域技术人员来说，这种开发工作仅仅是例行的任务。

在此，还需要说明的一点是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的设备结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。

<第一实施例>

如前所述，在毫米波通信中可以使用数字-模拟混合波束赋形的天线结构。当然，也可以使用单纯的数字波束赋形或单纯的模拟波束赋形。其中，数字波束赋形可通过数字预编码器实现，编码后的数据经由并行配置的K个射频(Radio Frequency，RF)链路连接到天线以实现朝向特定方向的波束传输。在模拟波束赋形中，波束赋形能力也称为天线定向能力，即，向特定方向传输波束的能力。例如，将射频链路连接多个移相器及天线而利用少至一条射频链路形成具有指向性的波束，从而实现模拟波束赋形方案。

在数字-模拟混合波束赋形结构中，结合使用数字波束赋形和模拟波束赋形。图1示出了数字-模拟混合波束赋形天线结构的一个示例。其中，采用了M×N的均匀矩形天线阵(Uniform Rectangular Array,URA)，RF链路数目K小于天线阵的大小M×N。

由于模拟波束赋形中存在不灵活的角度，因此通常采用基于多波束的波束扫描技术来确定初始接入的最优波束对。图2示出了一种用于下行链路的现有技术的波束扫描方案。当基站下行发送信号时，为了确定最优的发射波束方向，在一个时隙单位中，基站分时地遍历模拟域波束码本中不同单个窄波束发送信号给用户；接着，通过波束测量和上报波束信息确定最优波束方向。同样，如图3所示，上行链路的最优波束确定也是利用分时的遍历全部波束的波束扫描策略来实现，每个用户都要分别遍历所有波束以得到各自的最优波束。

可以看出，以上利用分时的波束扫描策略得到最优波束，需要付出高昂的时间代价。另外，当波束链路中断或阻塞时，上述方法需要再一次遍历波束，通过波束扫描、波束测量以及波束信息上报来得到次优波束，时间代价极大。例如，假设基站端有8个水平波束、3个垂直波束，可构成24个模拟域波束，用户有5个水平波束、2个垂直波束，可构成10个模拟域波束，则共需要240个时隙才能完成收发波束的扫描。

鉴于此，期望提供一种能够快速确定最优波束对的技术。应该理解，以上虽然以毫米波通信作为应用背景进行了描述，但是，本申请提出的技术并不限于此，也可以应用于其他波段比如微波波段或者比毫米波波长更短的波段，更一般地，本申请提出的技术可以适当地应用于任何需要确定最优波束对的无线通信的场景。并且，本申请的技术可以适当地应用于各种具有波束赋形能力的天线结构。

图4示出了根据本申请的实施例的用于无线通信的电子设备100的功能模块框图，如图4所示，电子设备100包括：选择单元101，被配置为基于对从远端无线通信设备发送的第一信号的接收，从预定波束的组中选择一个或多个候选波束；以及获取单元102，被配置为基于一个或多个候选波束来获取最优波束对，最优波束对是使得信道增益最大的波束对。

其中，选择单元101和获取单元102例如可以由一个或多个处理电路实现，该处理电路例如可以实现为芯片。

在本申请中，无线通信设备广泛地指代可以实现无线通信功能的设备，例如无线通信的收发双方，远端无线通信设备例如为与本地无线通信设备进行无线通信的设备。例如，无线通信设备可以是网络控制端，也可以是网络节点。其中，网络控制端指的是通信系统中用于实现通信活动的相关设置、控制、通信资源分配等功能的实体，比如蜂窝通信系统中的基站，C-RAN(Cloud-RAN/Centralized-RAN)结构下(可能不存在小区概念)的基带云设备，例如C-RAN架构下的彼此高速连通的BBU池中的任一BBU等。网络节点指的是通信系统中使用通信资源以实现其通信目的的实体，比如各种用户设备(诸如具有蜂窝通信能力的移动终端、智能车辆、智能穿戴设备等)或者网络基础设施比如小小区基站等。

其中，作为收发双方的无线通信设备可以均具有波束赋形能力。可以理解，在波束具有指向性的情况下，需要发送方的波束方向与接收方的天线方向的匹配以获得最大的信道增益，其中，接收方的天线方向对应于波束的方向，因此也称为接收方的波束方向，并将匹配最佳的发送方波束与接收方波束(实际是接收方的天线方向)称为最优波束对。与其他波束对相比，该最优波束对可以实现最高的信道增益，从而使用该最优波束对进行通信可以提高通信质量。

在本实施例中，与采用波束扫描的传统方式不同，首先由选择单元101进行候选波束的选择以缩小最优波束对的可能范围，从而提高最优波束对的确定效率。具体地，选择单元101基于对来自远端无线通信设备的第一信号的接收来进行候选波束的选择。该第一信号可以是全向信号、即信号能量均匀分布在所有方向上的信号，也可以是定向信号、即信号能量集中在某一方向上的信号。通过对第一信号的接收，可以大致确定远端无线通信设备使用哪些方向上的波束来进行通信会获得较高的信道增益，并且将这些方向上的波束作为候选波束。其中，预定波束的组是分别对应预定天线方向的波束的组，例如可以是模拟波束码本或其一部分。

随后，将所选择出的候选波束进一步用于确定最优波束对。由于候选波束的数量小于所有可能波束的数量，因此仅基于候选波束来确定最优波束对可以加快确定的速度并且提高确定的精度。其中，最优波束对的确定可以由电子设备100所在的本地无线通信设备来进行，也可以由远端无线通信设备来进行，这取决于实际应用以及确定最优波束对的方式。

在远端无线通信设备进行最优波束对的确定的情况下，获取单元102从该远端无线通信设备获取最优波束对的信息。在一个示例中，获取单元102被配置为利用每一个候选波束生成发送至远端无线通信设备的第二信号，以使得远端无线通信设备基于第二信号进行最优波束对的确定。例如，远端无线通信设备分别针对每一个第二信号确定与该第二信号对应的最强能量波束，并分别测量由其波束码本中方向接近于这些最强能量波束的波束与第二信号对应的候选波束组成的各个候选波束对的信道增益，选取其中信道增益最大的候选波束对作为最优波束对。

例如，选择单元101可以如下选择候选波束：基于第一信号进行到达角(DirectionOf Arrival，DOA)估计，以获得多个波束；以及从预定波束的组中选择与能量最大的波束在方向上最接近的一个或多个波束作为候选波束。

第一信号可以为全向信号，图5示意性地示出了无线通信设备之间全向信号的发送，其中，远端无线通信设备例如可以为基站，本地无线通信设备例如为用户设备(UE)。选择单元101在进行DOA估计之后，可以获得多个波束以及每个波束的能量，其中，具有最大能量的波束所对应的方向表示初步估计的收发方天线匹配的方向。但是，由于该方向的波束并不一定包含在预定波束的组中，因此可以从预定波束的组比如模拟波束码本中选择其方向与该方向接近的P个波束作为候选波束。P可以为1或更大，例如，P可以为2。图6示出了选择2个候选波束的示意性示例，其中黑色波束代表具有最大能量的波束，两个灰色的波束代表所选择的候选波束。图7示出了利用所选择的候选波束进行第二信号的发送的示意图，应该注意，这里虽然同时示出了两个候选波束，但是在候选波束有多个的情况下，依次发送候选波束而不是同时发送。

P越大，则进行最优波束确定的时间代价越高。这是因为，远端无线通信设备在接收到第二信号之后，基于该第二信号进行远端无线通信设备侧的候选波束(称为第二候选波束，例如每一个候选波束对应Q个第二候选波束)的选择，并将第二信号对应的候选波束与所选择的第二候选波束组成候选波束对，对所有的候选波束对进行分时测量以获得信道增益，将信道增益最高的候选波束对作为最优波束对。在每一个候选波束对应Q个第二候选波束的情况下，候选波束对的个数为P×Q个，因此，候选波束和/或第二候选波束的数目越大，候选波束对的数目越大，所需要花费的时间越多。

图8示出了远端无线通信设备进行第二候选波束的选择的示意图，其中，类似地，黑色波束代表具有最大能量的波束，将其映射到波束码本中得到候选波束，灰色波束代表所选择的第二候选波束。例如，远端无线通信设备可以类似地通过进行DOA估计来获得本地无线通信设备发送的第二信号对应的多个波束方向，得到DOA估计的能量最大波束，并从波束码本中选择与该方向最接近的方向对应的波束作为第二候选波束。

图9示出了远端无线通信设备针对候选波束对进行分时测量以确定最优波束对的示意图。具体地，本地无线通信设备分时发送候选波束的每一个，远端无线通信设备利用对应的第二候选波束的天线方向分别进行接收，并根据测量得到该候选波束对的信道增益。在完成所有测量后，选择信道增益最高的候选波束对作为最优波束对。

此外，如图10所示，电子设备100还可以包括：存储器103，被配置为存储以上DOA估计的结果，例如，可以按能量降序存储所获得的各个波束的方向或者将各个波束的方向与该波束的能量关联地存储。此外，存储器103还可以存储针对所有候选波束对的测量结果，例如按信道增益降序存储各个候选波束对或者将各个候选波束对与对应的信道增益关联地存储。这些结果例如可以用于后续通信中发生波束质量下降甚至波束链路中断或阻塞等问题时进行波束切换的参考。

在一个示例中，选择单元101可以进行三维DOA估计以获得波束的方向。在三维DOA估计中，例如可以确定波束的方位角和俯仰角，从而确定波束的方向。图11示出了方位角和俯仰角的示意图。本实施例还提供了一种有效的三维DOA估计的方式，此方式适用于数字-模拟混合天线结构。

具体地，选择单元101被配置为：选择天线阵列的一个维度上的多个连续的天线单元连接到射频链路来配置天线结构，对通过该天线结构接收到的第一信号应用到达角估计算法以获得波束的方位角；以及选择天线阵列的另一个维度上的多个连续的天线单元连接到射频链路来配置天线结构，对通过该天线结构接收到的第一信号应用到达角估计算法以获得波束的俯仰角。

例如，以图1所示的包括M×N天线阵列的天线结构为例，在第一个时隙，选择单元101选择天线阵列的任一行中的K个连续天线构成均匀线阵(Uniform Linear Array，ULA)，将该ULA连接到K个RF链路，利用DOA算法估计得到方位角θ；在第二个时隙，获取单元102选择M×N天线阵列的任一列中的K个连续天线构成ULA，将该ULA连接到K个RF链路，利用DOA算法估计得到俯仰角φ。其中，可以使用如下中的至少一种DOA算法来进行到达角估计：MUSIC算法、ESPRIT算法和Capon算法。本实施例的三维DOA估计算法的精度可以达到现有均匀线阵的DOA估计算法的最高精度，并且对于方位角和俯仰角的角度估计灵活简单。但是，应该理解，确定单元102也可以采用其他三维DOA估计的算法或采用二维DOA估计的算法，这并不是限制性的。

一般地，本地无线通信设备利用最优波束对进行通信，但是，如果在通信中发生最优波束对质量下降、链路中断或阻塞的情况，通信双方可以丢弃质量下降的波束对，并进行波束的切换。

如图12所示，电子设备100还可以包括：切换单元104，被配置为在通信质量下降到预定程度以下时将通信切换至次优波束对。此外，虽然图12中未示出，但是图12也可以包括存储单元103。

其中，次优波束对可以为远端通信设备基于第二信号确定的候选波束对中除最优波束对外信道增益最大的波束对。在这种情况下，切换可以非常迅速，并且不需要额外的测量或计算。

在另一个示例中，选择单元101从预定波束的组中选择与第二大能量的波束在方向上最接近的一个或多个波束作为次优候选波束，并利用该次优候选波束生成第二信号，以使得远端无线通信设备进行次优波束对的确定。换言之，针对第二大能量的波束进行候选波束的选择以及第二信号的发送，并且远端通信设备针对该第二信号重复上述最优波束对的选择的处理，但是这时确定的最优波束对对于收发双方而言实际上为次优波束对。

例如，选择单元101可以参照存储单元103所存储的信息进行波束的选择，或者有关波束与对应能量的信息也可以从远端无线通信设备获得。

此外，虽然图中未示出，但是本申请的电子设备100还可以包括：通信单元，被配置为与远端无线通信设备进行通信，以交换各种信息。这里的通信单元可以包括上述天线结构以及相关的硬件电路和/或软件程序。通信单元例如执行如下中的至少之一：第一信号的接收、第二信号的发送、DOA估计结果的接收、候选波束对测量结果的接收、等等。

综上所述，根据本申请的实施例的电子设备100通过进行候选波束的选择来缩小波束扫描范围，能够高效、快速、精准地确定最优波束对，并且能够在出现波束质量下降、链路中断或阻塞情况时实现快速的波束切换，从而实现快速、精准、鲁棒以及灵活的波束管理方案。

<第二实施例>

在本实施例中，预定波束的组例如为波束码本的一部分。其中，可以将本地无线通信设备和远端无线通信设备的波束码本进行分组，选择单元101在进行候选波束的选择时基于这些分组来进行。

例如，选择单元101可以基于接收的第一信号的参考信号接收功率(ReferenceSignal Receiving Power，RSRP)进行候选波束的选择，并且获取单元102基于RSRP进行最优波束对的确定。

具体地，远端无线通信设备向本地无线通信设备发送第一信号，其中，第一信号使用远端无线通信设备的S个波束组的每一个组中的一个波束发送，即发送S次，并且本地无线通信设备选择本地无线通信设备的L个波束组的每一个组中的一个波束接收，即针对每一个发送波束接收L次，因此，这些波束构成S×L个波束对，总共需要占用S×L个时隙。

选择单元101从分别来自L个波束组的L个波束组成的组中，基于RSRP来选择可能的候选波束，该候选波束指的是本地无线通信设备进行接收时的天线方向对应的波束，例如选择接收的第一信号的RSRP最大的天线方向对应的波束作为候选波束，该波束与获得第一信号的最大RSRP的发送方向对应的波束构成候选波束对。获取单元102基于该候选波束对的RSRP结果判断是否满足通信需求，如果满足，则将该候选波束对确定为最优波束对。否则，进一步对该候选波束对分别对应的远端无线通信设备的波束组和本地无线通信设备的波束组进行划分，以在划分得到的子组中重复寻找能够满足通信需求的最优波束对。

即，选择单元102选择RSRP最大的波束对作为候选波束对，该候选波束对包括候选波束与第一信号对应的波束，并且获取单元102在该候选波束对满足通信需求时将其确定为最优波束对。

作为示例，第一信号对应的波束选自远端无线通信设备侧每一个预先划分的波束组中位于中间位置的波束，候选波束选自本无线通信设备侧预先划分的波束组中位于中间位置的波束。

为了便于理解，以下以基站和UE作为应用场景给出一个具体示例。其中，假设基站有24个模拟域波束，用户有10个模拟域波束，首先将基站的波束按波束信息分为4组(Z1，Z2，Z3，Z4)，角度接近的波束为一组，同样，用户的波束分为2组(U1，U2)。然后，基站选取每组中较为中间值的一个波束发送参考信号给用户，需要4个时隙，用户分别用两组中的最接近中间值的波束接收，需要2个时隙，从而构成4×2个波束对，需要占用4×2个时隙。接着，根据RSRP信息排序得到最优的一对(例如，(Z2，U1))作为候选波束对，并记录测量结果。此时，根据RSRP结果判断该候选波束对是否能够满足通信需求，如果可以，则中止并使用该候选波束对作为最优波束对进行通信，否则继续如下的操作。

基站的Z2组中有6个波束，将其均匀分为两个波束子组(Z21，Z22)，分别从中选取最中间的波束给用户发送参考信号，用户的U1组中的波束同样分为两组(U11，U12)，利用两组中最中间的波束接收，构成2×2组波束对，需要占用2×2个时隙。然后，类似地利用RSRP信息排序得到候选波束对，并进行是否满足通信需求的判断，直到找到能满足通信条件的最优波束对为止。

在该示例中，本地无线通信设备(例如UE)利用所获得的最优波束对进行通信，电子设备100还可以包括切换单元104，被配置为在通信质量下降到预定程度以下时将通信切换到次优波束对，其中，次优波束对是候选波束对中除最优波束对外RSRP最大的候选波束对。例如，电子设备100中还可以包括存储器103，被配置为存储候选波束对和对应的RSRP信息。

这样，当通信中波束质量下降、链路中断或阻塞时，可以快速搜索记录的RSRP信息及对应的波束信息，实现快速切换。此外，以上虽然将每次搜索中RSRP最大的波束对作为候选波束对，但是并不限于此，也可以例如将RSRP超过某一水平的波束对作为候选波束对，并且获取单元102根据候选波束对的RSRP和是否满足通信需求来确定最优波束对。在这种情况下，存储器103可以存储较多的关于候选波束对的信息，有利于实现更准确的切换。

以上示例中示出的分组仅是一个示例，实际中可以根据需要灵活设置。该实施例的最优波束对的确定方式与传统的波束扫描相比，可以显著地降低时间代价。

相应地，本实施例还提供了一种用于无线通信的电子设备，包括：生成单元，被配置为根据预定波束分组来生成第一信号，该第一信号由远端无线通信设备用来基于其参考信号接收功率进行最优波束对的确定。其中，生成单元例如可以由一个或多个处理电路实现，该处理电路例如可以实现为芯片。

如前所述，预定波束分组可以根据需要灵活设置。

综上所述，根据本实施例的电子设备通过对波束码本进行预先分组，并基于RSRP来进行最优波束对的确定，可以有效地降低时间代价，实现快速、精准、鲁棒以及灵活的波束管理方案。

<第三实施例>

图13示出了根据本申请的另一个实施例的用于无线通信的电子设备200的功能模块框图，如图13所示，电子设备200包括：生成单元201，被配置为生成向远端无线通信设备发送的第一信号；以及确定单元202，被配置为基于远端无线通信设备利用根据第一信号选择的一个或多个候选波束中的每一个候选波束发送的第二信号，从预定波束的组中选择一个或多个第二候选波束，以确定最优波束对，该最优波束对包括候选波束之一和第二候选波束之一。

其中，生成单元201和确定单元202例如可以由一个或多个处理电路实现，该处理电路例如可以实现为芯片。

例如，第一信号可以为全向信号，远端无线通信设备基于对该第一信号的接收获得一个或多个候选波束，其中这些候选波束大致位于远端无线通信设备接收的能量最强波束的附近。然后，远端无线通信设备分别利用每一个候选波束发送第二信号。确定单元202在接收到第二信号后，类似地获得能量最大的波束方向，并从预定波束的组中选择接近该波束方向的波束作为第二候选波束。以上过程在第一实施例中已参照图5至图8进行了描述，其细节在此不再重复。

在一个示例中，确定单元202被配置为：分别基于第二信号进行DOA估计以获得能量最大的波束，并从预定波束的组中选择与能量最大的波束在方向上最接近的一个或多个波束作为第二候选波束；以及分别对由每一个候选波束和对应于该候选波束的第二候选波束中的每一个构成的候选波束对进行波束测量，并选择所测量的信道增益最大的候选波束对作为最优波束对。

其中，确定单元202可以进行三维DOA估计。具体地，确定单元202被配置为：选择天线阵列的一个维度上的多个连续的天线单元连接到射频链路来配置天线结构，对通过该天线结构接收到的第二信号应用到达角估计算法以获得波束的方位角；以及选择天线阵列的另一个维度上的多个连续的天线单元连接到射频链路来配置天线结构，对通过该天线结构接收到的第二信号应用到达角估计算法以获得波束的俯仰角。

例如，可以使用如下中的至少一种到达角估计算法：MUSIC算法、ESPRIT算法和Capon算法。

关于该三维DOA估计的算法的具体描述可以参见第一实施例的记载，在此不再重复。应该理解，确定单元202也可以采用其他三维DOA估计的算法或采用二维DOA估计的算法，这并不是限制性的。

下面通过一个具体示例来进行说明。在该具体示例中，电子设备200所在的无线通信设备为基站，远端无线设备为该基站服务的一个用户设备UE。基站在发出第一信号之后，UE通过三维DOA估计获得P个候选波束，然后使用每一个候选波束分时发送第二信号并上报波束信息。基站在接收到第二信号时进行DOA估计，如果针对每一个第二信号均选择Q个最接近最强波束的第二候选波束，则构成P×Q个候选波束对组合。下表给出了一个示例，其中，UE有P＝2个候选波束，分别为p1和p2，基站对于p1有2个候选波束(q11，q12)，基站对于p2有1个候选波束q21，则共有三个候选波束对，如下表G1～G3所示。

候选波束对	基站侧第二候选波束1	基站侧第二候选波束2
			UE侧候选波束p1	G1(p1,q11)	G2(p1,q12)
UE侧候选波束p2	G3(p2,q21)	无

例如，在第一个时隙，UE用候选波束p1发送第二信号并上报波束角度信息，基站用q11(q11对应的天线方向)接收，基站根据波束测量得到第一组候选波束对G1的信道增益A。

在第二个时隙，UE仍用候选波束p1发送第二信号并上报波束角度信息，基站改用q12(q12对应的天线方向)接收，基站根据波束测量得到第二组候选波束对G2的信道增益B。

在第三个时隙，UE改用候选波束p2发送第二信号并上报波束角度信息，基站改用q21(q21对应的天线方向)接收，基站根据波束测量得到第三组候选波束对G3的信道增益C。

确定单元102比较信道增益A、B和C的大小，若B>A>C，说明G2波束对可以获得最大信道增益，则选择G2(p1，q12)作为最优波束对。

此外，如图14所示，电子设备200还可以包括：存储器203，被配置为存储波束测量的结果。例如，存储器可以存储候选波束对与相应的信道增益。在上述示例中，可以存储如下信息：(G1，A)，(G2，B)，(G3，C)。这些信息可以用于通信中发生波束质量下降、链路中断或阻塞时进行的波束切换。

如图15所示，电子设备200还可以包括切换单元204，通常，在初始接入时，无线通信设备使用最优波束对进行通信，切换单元204被配置为在通信质量下降到预定程度以下时将通信切换到次优波束对。

例如，次优波束对为候选波束对中除最优波束对外信道增益最大的波束对。在上述示例中，次优波束对可以为G1。

此外，次优波束对还可以如下确定：确定单元202基于远端无线通信设备利用根据第一信号选择的一个或多个次优候选波束中的每一个次优候选波束发送的第三信号，从预定波束的组中选择一个或多个第三候选波束，以确定次优波束对，该次优波束对包括次优候选波束之一和第三候选波束之一。

换言之，在要进行波束切换时，远端无线通信设备从根据第一信号获得的多个波束中选择第二大能量的波束，并从预定波束的组中选择与该第二大能量的波束最接近的一个或多个波束作为次优候选波束，分别依次使用次优候选波束向本地无线通信设备发送第三信号，本地无线通信设备对接收到的第三信号进行DOA估计以得到能量最强波束，从预定波束的组中选择方向最接近该最强能量波束的一个或多个波束作为第三候选波束，次优候选波束和相应的第三候选波束共同构成候选波束对。本地无线通信设备针对每一个候选波束对进行信道增益的测量，将信道增益最大的候选波束对作为次优波束对，并切换至该次优波束对。

如上所述，在进行初始接入时，在P个候选波束和针对每个候选波束有Q个第二候选波束的情况下，本申请的最优波束对确定方式的代价为1+P次DOA估计和P×Q次的波束测量，远远小于传统的采用波束扫描的方式的代价。并且，在进行切换时的代价更小，例如仅需要进行查表或者仅需要P-1次DOA估计和(P-1)×Q次的波束测量。因此，实现了一种快速、精准、鲁棒以及灵活的波束管理方案。

此外，虽然图中未示出，但是电子设备200还可以包括通信单元，被配置为与远端无线通信设备进行通信，以交换各种信息。这里的通信单元可以包括上述天线结构以及相关的硬件电路和/或软件程序。通信单元例如执行如下中的至少之一：第一信号的发送、第二信号的接收、DOA估计结果的接收、候选波束对测量结果的发送、等等。

为了便于理解，图16示出了上述根据本申请的波束管理方案的信息流程的示意图。在图16中，以基站和用户设备作为示例进行了图示，但是，应该理解，信息交互的主体并不限于此，而是可以适用于任何具有波束赋形能力的无线通信收发方。

下面参照图16简要描述该信息流程。首先，基站向用户设备UE发送全向信号，UE接收该信号并且进行三维DOA估计以获得多个波束，例如可以采用前述实施例中的方法或任何其他能够进行三维DOA估计的方法，随后，UE获得能量最强的波束并且将DOA估计的结果例如波束和能量的对应关系存储到存储器中。UE将波束码本中最接近能量最强波束的波束作为候选波束P，并且分时地向基站发送具有候选波束P的方向的第二信号。基站在接收到第二信号后，进行三维DOA估计并且获得能量最强的波束，在波束码本中选择最接近能量最强波束的波束作为候选波束Q，其中，候选波束P和候选波束Q构成候选波束对。接下来，要对选择出的候选波束对进行测量。具体地，UE分时发送候选波束P的方向的信号并上报波束信息。基站分时地利用候选波束Q来接收信号。分别对P×Q对候选波束对进行测量，并将信道增益最大的候选波束对作为最优波束对。此外，还可以将候选波束对测量的结果进行存储。

随后，基站和用户设备使用最优波束对进行通信。如果在通信过程中出现波束质量下降、链路中断或阻塞的情况，则可以采用两种波束切换方式之一，分别示出为(1)和(2)。在(1)中，UE参照所存储的DOA估计结果获得次强波束，并重复候选波束P、候选波束Q的选择和最优波束对的确定，此时确定处的最优波束对实质上是次优波束对。在(2)中，基站通过参照存储的候选波束对测量结果来选择次优波束对进行通信。

应该理解，该信息流程仅是示例性的，其中的各个步骤均可以适当地修改、省略或增加。

<第四实施例>

在上文的实施方式中描述电子设备的过程中，显然还公开了一些处理或方法。下文中，在不重复上文中已经讨论的一些细节的情况下给出这些方法的概要，但是应当注意，虽然这些方法在描述用于电子设备的过程中公开，但是这些方法不一定采用所描述的那些部件或不一定由那些部件执行。例如，电子设备的实施方式可以部分地或完全地使用硬件和/或固件来实现，而下面讨论的方法可以完全由计算机可执行的程序来实现，尽管这些方法也可以采用电子设备的硬件和/或固件。

图17示出了根据本申请的一个实施例的用于无线通信的方法的流程图，包括：基于对从远端无线通信设备发送的第一信号的接收，从预定波束的组中选择一个或多个候选波束(S11)；以及基于一个或多个候选波束获取最优波束对，该最优波束对是使得信道增益最大的波束对(S12)。

在一个示例中，在步骤S11中：基于第一信号进行到达角估计，以获得多个波束；以及从预定波束的组中选择与能量最大的波束在方向上最接近的一个或多个波束作为候选波束。此外，虽然图中未示出，上述方法还可以包括存储到达角估计的结果的步骤。

在步骤S12中，利用每一个候选波束生成发送至远端无线通信设备的第二信号，以使得远端无线通信设备基于第二信号进行最优波束对的确定。

例如，在步骤S11中可以如下进行到达角估计：选择天线阵列的一个维度上的多个连续的天线单元连接到射频链路来配置天线结构，对通过该天线结构接收到的第一信号应用到达角估计算法以获得波束的方位角；以及选择天线阵列的另一个维度上的多个连续的天线单元连接到射频链路来配置天线结构，对通过该天线结构接收到的第一信号应用到达角估计算法以获得波束的俯仰角。其中，可以使用如下中的至少一种到达角估计算法：MUSIC算法、ESPRIT算法和Capon算法。

此外，如图17中的虚线框所示，上述方法还包括如下步骤：利用所述最优波束对进行通信(S13)；以及在通信质量下降到预定程度以下时将通信切换至次优波束对(S14)。

例如，次优波束对为远端无线通信设备基于第二信号确定的候选波束对中除最优波束对外信道增益最大的波束对。

此外，次优波束对还可以如下确定：从预定波束的组中选择与第二大能量的波束在方向上最接近的一个或多个波束作为次优候选波束，并利用该次优候选波束生成第二信号，以使得远端无线通信设备进行次优波束对的确定。

在另一个示例中，在步骤S11和S12中基于所接收的所述第一信号的参考信号接收功率分别进行候选波束的选择以及最优波束对的确定。

例如，可以选择参考信号接收功率最大的波束对作为候选波束对，其中，候选波束对包括候选波束和第一信号对应的波束。在这种情况下，在通信质量下降到预定程度以下时将通信切换至次优波束对，其中，次优波束对是候选波束对中除最优波束对外参考信号接收功率最大的候选波束对。

示例性地，第一信号对应的波束选自远端无线通信设备侧每一个预先划分的波束组中位于中间位置的波束，候选波束选自本无线通信设备侧预先划分的波束组中位于中间位置的波束。

图18示出了根据本申请的另一个实施例的用于无线通信的方法的流程图，包括：生成向远端无线通信设备发送的第一信号(S21)；以及基于远端无线通信设备利用根据第一信号选择的一个或多个候选波束中的每一个候选波束发送的第二信号，从预定波束的组中选择一个或多个第二候选波束，以确定使得信道增益最大的最优波束对(S22)，该最优波束对包括候选波束之一和第二候选波束之一。

例如，在步骤S22中：分别基于第二信号进行到达角估计以获得能量最大的波束，并从预定波束的组中选择与能量最大的波束在方向上最接近的一个或多个波束作为第二候选波束；以及分别对由每一个候选波束和对应于该候选波束的第二候选波束中的每一个构成的候选波束对进行波束测量，并选择所测量的信道增益最大的候选波束对作为最优波束对。此外，虽然图中未示出，但是该方法还可以包括存储波束测量的结果的步骤。

此外，如图18中的虚线框所示，上述方法还可以包括：利用最优波束对进行通信(S23)；以及在通信质量下降到预定程度以下时将通信切换至次优波束对(S24)。

例如，次优波束对为候选波束对中除最优波束对外信道增益最大的波束对。

此外，次优波束对还可以如下确定：基于远端无线通信设备利用根据所述第一信号选择的一个或多个次优候选波束中的每一个次优候选波束发送的第三信号，从预定波束的组中选择一个或多个第三候选波束，以确定次优波束对，次优波束对包括次优候选波束之一和第三候选波束之一。

在步骤S22中可以如下进行到达角估计：选择天线阵列的一个维度上的多个连续的天线单元连接到射频链路来配置天线结构，对通过该天线结构接收到的第二信号应用到达角估计算法以获得波束的方位角；以及选择天线阵列的另一个维度上的多个连续的天线单元连接到射频链路来配置天线结构，对通过该天线结构接收到的第二信号应用到达角估计算法以获得波束的俯仰角。其中，可以使用如下中的至少一种到达角估计算法：MUSIC算法、ESPRIT算法和Capon算法。

注意，上述各个方法可以结合或单独使用，其细节在第一至第三实施例中已经进行了详细描述，在此不再重复。

<应用示例>

本公开内容的技术能够应用于各种产品。以上提到的基站可以被实现为任何类型的演进型节点B(eNB)，诸如宏eNB和小eNB。小eNB可以为覆盖比宏小区小的小区的eNB，诸如微微eNB、微eNB和家庭(毫微微)eNB。代替地，基站可以被实现为任何其他类型的基站，诸如NodeB和基站收发台(BTS)。基站可以包括：被配置为控制无线通信的主体(也称为基站设备)；以及设置在与主体不同的地方的一个或多个远程无线头端(RRH)。另外，下面将描述的各种类型的用户设备均可以通过暂时地或半持久性地执行基站功能而作为基站工作。

[关于基站的应用示例]

(第一应用示例)

图19是示出可以应用本公开内容的技术的eNB的示意性配置的第一示例的框图。eNB 800包括一个或多个天线810以及基站设备820。基站设备820和每个天线810可以经由RF线缆彼此连接。

天线810中的每一个均包括单个或多个天线元件(诸如包括在多输入多输出(MIMO)天线中的多个天线元件)，并且用于基站设备820发送和接收无线信号。如图19所示，eNB 800可以包括多个天线810。例如，多个天线810可以与eNB 800使用的多个频带兼容。虽然图19示出其中eNB 800包括多个天线810的示例，但是eNB 800也可以包括单个天线810。

基站设备820包括控制器821、存储器822、网络接口823以及无线通信接口825。

控制器821可以为例如CPU或DSP，并且操作基站设备820的较高层的各种功能。例如，控制器821根据由无线通信接口825处理的信号中的数据来生成数据分组，并经由网络接口823来传递所生成的分组。控制器821可以对来自多个基带处理器的数据进行捆绑以生成捆绑分组，并传递所生成的捆绑分组。控制器821可以具有执行如下控制的逻辑功能：该控制诸如为无线资源控制、无线承载控制、移动性管理、接纳控制和调度。该控制可以结合附近的eNB或核心网节点来执行。存储器822包括RAM和ROM，并且存储由控制器821执行的程序和各种类型的控制数据(诸如终端列表、传输功率数据以及调度数据)。

网络接口823为用于将基站设备820连接至核心网824的通信接口。控制器821可以经由网络接口823而与核心网节点或另外的eNB进行通信。在此情况下，eNB 800与核心网节点或其他eNB可以通过逻辑接口(诸如S1接口和X2接口)而彼此连接。网络接口823还可以为有线通信接口或用于无线回程线路的无线通信接口。如果网络接口823为无线通信接口，则与由无线通信接口825使用的频带相比，网络接口823可以使用较高频带用于无线通信。

无线通信接口825支持任何蜂窝通信方案(诸如长期演进(LTE)和LTE-先进)，并且经由天线810来提供到位于eNB 800的小区中的终端的无线连接。无线通信接口825通常可以包括例如基带(BB)处理器826和RF电路827。BB处理器826可以执行例如编码/解码、调制/解调以及复用/解复用，并且执行层(例如L1、介质访问控制(MAC)、无线链路控制(RLC)和分组数据汇聚协议(PDCP))的各种类型的信号处理。代替控制器821，BB处理器826可以具有上述逻辑功能的一部分或全部。BB处理器826可以为存储通信控制程序的存储器，或者为包括被配置为执行程序的处理器和相关电路的模块。更新程序可以使BB处理器826的功能改变。该模块可以为插入到基站设备820的槽中的卡或刀片。可替代地，该模块也可以为安装在卡或刀片上的芯片。同时，RF电路827可以包括例如混频器、滤波器和放大器，并且经由天线810来传送和接收无线信号。

如图19所示，无线通信接口825可以包括多个BB处理器826。例如，多个BB处理器826可以与eNB 800使用的多个频带兼容。如图19所示，无线通信接口825可以包括多个RF电路827。例如，多个RF电路827可以与多个天线元件兼容。虽然图19示出其中无线通信接口825包括多个BB处理器826和多个RF电路827的示例，但是无线通信接口825也可以包括单个BB处理器826或单个RF电路827。

在图19所示的eNB 800中，通信单元可以由无线通信接口825实现。功能的至少一部分也可以由控制器821实现。例如，控制器821可以通过执行图13所示的生成单元201、确定单元202的功能来执行第一信号的生成和最优波束对的确定，以及通过执行图15所示的切换单元204的功能来执行波束的切换。

(第二应用示例)

图20是示出可以应用本公开内容的技术的eNB的示意性配置的第二示例的框图。eNB 830包括一个或多个天线840、基站设备850和RRH 860。RRH 860和每个天线840可以经由RF线缆而彼此连接。基站设备850和RRH 860可以经由诸如光纤线缆的高速线路而彼此连接。

天线840中的每一个均包括单个或多个天线元件(诸如包括在MIMO天线中的多个天线元件)并且用于RRH 860发送和接收无线信号。如图20所示，eNB 830可以包括多个天线840。例如，多个天线840可以与eNB 830使用的多个频带兼容。虽然图20示出其中eNB 830包括多个天线840的示例，但是eNB 830也可以包括单个天线840。

基站设备850包括控制器851、存储器852、网络接口853、无线通信接口855以及连接接口857。控制器851、存储器852和网络接口853与参照图20描述的控制器821、存储器822和网络接口823相同。

无线通信接口855支持任何蜂窝通信方案(诸如LTE和LTE-先进)，并且经由RRH860和天线840来提供到位于与RRH 860对应的扇区中的终端的无线通信。无线通信接口855通常可以包括例如BB处理器856。除了BB处理器856经由连接接口857连接到RRH 860的RF电路864之外，BB处理器856与参照图20描述的BB处理器826相同。如图20所示，无线通信接口855可以包括多个BB处理器856。例如，多个BB处理器856可以与eNB 830使用的多个频带兼容。虽然图20示出其中无线通信接口855包括多个BB处理器856的示例，但是无线通信接口855也可以包括单个BB处理器856。

连接接口857为用于将基站设备850(无线通信接口855)连接至RRH 860的接口。连接接口857还可以为用于将基站设备850(无线通信接口855)连接至RRH 860的上述高速线路中的通信的通信模块。

RRH 860包括连接接口861和无线通信接口863。

连接接口861为用于将RRH 860(无线通信接口863)连接至基站设备850的接口。连接接口861还可以为用于上述高速线路中的通信的通信模块。

无线通信接口863经由天线840来传送和接收无线信号。无线通信接口863通常可以包括例如RF电路864。RF电路864可以包括例如混频器、滤波器和放大器，并且经由天线840来传送和接收无线信号。如图20所示，无线通信接口863可以包括多个RF电路864。例如，多个RF电路864可以支持多个天线元件。虽然图20示出其中无线通信接口863包括多个RF电路864的示例，但是无线通信接口863也可以包括单个RF电路864。

在图20所示的eNB 830中，通信单元可以由无线通信接口855和/或无线通信接口863实现。功能的至少一部分也可以控制器851实现。例如，控制器851可以通过执行图13所示的生成单元201、确定单元202的功能来执行第一信号的生成和最优波束对的确定，以及通过执行图15所示的切换单元204的功能来执行波束的切换。

[关于用户设备的应用示例]

(第一应用示例)

图21是示出可以应用本公开内容的技术的智能电话900的示意性配置的示例的框图。智能电话900包括处理器901、存储器902、存储装置903、外部连接接口904、摄像装置906、传感器907、麦克风908、输入装置909、显示装置910、扬声器911、无线通信接口912、一个或多个天线开关915、一个或多个天线916、总线917、电池918以及辅助控制器919。

处理器901可以为例如CPU或片上系统(SoC)，并且控制智能电话900的应用层和另外层的功能。存储器902包括RAM和ROM，并且存储数据和由处理器901执行的程序。存储装置903可以包括存储介质，诸如半导体存储器和硬盘。外部连接接口904为用于将外部装置(诸如存储卡和通用串行总线(USB)装置)连接至智能电话900的接口。

摄像装置906包括图像传感器(诸如电荷耦合器件(CCD)和互补金属氧化物半导体(CMOS))，并且生成捕获图像。传感器907可以包括一组传感器，诸如测量传感器、陀螺仪传感器、地磁传感器和加速度传感器。麦克风908将输入到智能电话900的声音转换为音频信号。输入装置909包括例如被配置为检测显示装置910的屏幕上的触摸的触摸传感器、小键盘、键盘、按钮或开关，并且接收从用户输入的操作或信息。显示装置910包括屏幕(诸如液晶显示器(LCD)和有机发光二极管(OLED)显示器)，并且显示智能电话900的输出图像。扬声器911将从智能电话900输出的音频信号转换为声音。

无线通信接口912支持任何蜂窝通信方案(诸如LTE和LTE-先进)，并且执行无线通信。无线通信接口912通常可以包括例如BB处理器913和RF电路914。BB处理器913可以执行例如编码/解码、调制/解调以及复用/解复用，并且执行用于无线通信的各种类型的信号处理。同时，RF电路914可以包括例如混频器、滤波器和放大器，并且经由天线916来传送和接收无线信号。无线通信接口912可以为其上集成有BB处理器913和RF电路914的一个芯片模块。如图21所示，无线通信接口912可以包括多个BB处理器913和多个RF电路914。虽然图21示出其中无线通信接口912包括多个BB处理器913和多个RF电路914的示例，但是无线通信接口912也可以包括单个BB处理器913或单个RF电路914。

此外，除了蜂窝通信方案之外，无线通信接口912可以支持另外类型的无线通信方案，诸如短距离无线通信方案、近场通信方案和无线局域网(LAN)方案。在此情况下，无线通信接口912可以包括针对每种无线通信方案的BB处理器913和RF电路914。

天线开关915中的每一个在包括在无线通信接口912中的多个电路(例如用于不同的无线通信方案的电路)之间切换天线916的连接目的地。

天线916中的每一个均包括单个或多个天线元件(诸如包括在MIMO天线中的多个天线元件)，并且用于无线通信接口912传送和接收无线信号。如图21所示，智能电话900可以包括多个天线916。虽然图21示出其中智能电话900包括多个天线916的示例，但是智能电话900也可以包括单个天线916。

此外，智能电话900可以包括针对每种无线通信方案的天线916。在此情况下，天线开关915可以从智能电话900的配置中省略。

总线917将处理器901、存储器902、存储装置903、外部连接接口904、摄像装置906、传感器907、麦克风908、输入装置909、显示装置910、扬声器911、无线通信接口912以及辅助控制器919彼此连接。电池918经由馈线向图21所示的智能电话900的各个块提供电力，馈线在图中被部分地示为虚线。辅助控制器919例如在睡眠模式下操作智能电话900的最小必需功能。

在图21所示的智能电话900中，通信单元可以由无线通信接口912实现。功能的至少一部分也可以由处理器901或辅助控制器919实现。例如，处理器901或辅助控制器919可以通过执行图4所示的选择单元101和获取单元102的功能来实现候选波束的选择和最优波束对的获取，以及通过执行图12所示的切换单元104的功能来实现波束的切换。

(第二应用示例)

图22是示出可以应用本公开内容的技术的汽车导航设备920的示意性配置的示例的框图。汽车导航设备920包括处理器921、存储器922、全球定位系统(GPS)模块924、传感器925、数据接口926、内容播放器927、存储介质接口928、输入装置929、显示装置930、扬声器931、无线通信接口933、一个或多个天线开关936、一个或多个天线937以及电池938。

处理器921可以为例如CPU或SoC，并且控制汽车导航设备920的导航功能和另外的功能。存储器922包括RAM和ROM，并且存储数据和由处理器921执行的程序。

GPS模块924使用从GPS卫星接收的GPS信号来测量汽车导航设备920的位置(诸如纬度、经度和高度)。传感器925可以包括一组传感器，诸如陀螺仪传感器、地磁传感器和空气压力传感器。数据接口926经由未示出的终端而连接到例如车载网络941，并且获取由车辆生成的数据(诸如车速数据)。

内容播放器927再现存储在存储介质(诸如CD和DVD)中的内容，该存储介质被插入到存储介质接口928中。输入装置929包括例如被配置为检测显示装置930的屏幕上的触摸的触摸传感器、按钮或开关，并且接收从用户输入的操作或信息。显示装置930包括诸如LCD或OLED显示器的屏幕，并且显示导航功能的图像或再现的内容。扬声器931输出导航功能的声音或再现的内容。

无线通信接口933支持任何蜂窝通信方案(诸如LTE和LTE-先进)，并且执行无线通信。无线通信接口933通常可以包括例如BB处理器934和RF电路935。BB处理器934可以执行例如编码/解码、调制/解调以及复用/解复用，并且执行用于无线通信的各种类型的信号处理。同时，RF电路935可以包括例如混频器、滤波器和放大器，并且经由天线937来传送和接收无线信号。无线通信接口933还可以为其上集成有BB处理器934和RF电路935的一个芯片模块。如图22所示，无线通信接口933可以包括多个BB处理器934和多个RF电路935。虽然图22示出其中无线通信接口933包括多个BB处理器934和多个RF电路935的示例，但是无线通信接口933也可以包括单个BB处理器934或单个RF电路935。

此外，除了蜂窝通信方案之外，无线通信接口933可以支持另外类型的无线通信方案，诸如短距离无线通信方案、近场通信方案和无线LAN方案。在此情况下，针对每种无线通信方案，无线通信接口933可以包括BB处理器934和RF电路935。

天线开关936中的每一个在包括在无线通信接口933中的多个电路(诸如用于不同的无线通信方案的电路)之间切换天线937的连接目的地。

天线937中的每一个均包括单个或多个天线元件(诸如包括在MIMO天线中的多个天线元件)，并且用于无线通信接口933传送和接收无线信号。如图22所示，汽车导航设备920可以包括多个天线937。虽然图22示出其中汽车导航设备920包括多个天线937的示例，但是汽车导航设备920也可以包括单个天线937。

此外，汽车导航设备920可以包括针对每种无线通信方案的天线937。在此情况下，天线开关936可以从汽车导航设备920的配置中省略。

电池938经由馈线向图22所示的汽车导航设备920的各个块提供电力，馈线在图中被部分地示为虚线。电池938累积从车辆提供的电力。

在图22示出的汽车导航设备920中，通信单元可以由无线通信接口933实现。功能的至少一部分也可以由处理器921实现。例如，处理器921可以通过执行图4所示的选择单元101和获取单元102的功能来实现候选波束的选择和最优波束对的获取，以及通过执行图12所示的切换单元104的功能来实现波束的切换。

本公开内容的技术也可以被实现为包括汽车导航设备920、车载网络941以及车辆模块942中的一个或多个块的车载系统(或车辆)940。车辆模块942生成车辆数据(诸如车速、发动机速度和故障信息)，并且将所生成的数据输出至车载网络941。

以上结合具体实施例描述了本发明的基本原理，但是，需要指出的是，对本领域的技术人员而言，能够理解本发明的方法和装置的全部或者任何步骤或部件，可以在任何计算装置(包括处理器、存储介质等)或者计算装置的网络中，以硬件、固件、软件或者其组合的形式实现，这是本领域的技术人员在阅读了本发明的描述的情况下利用其基本电路设计知识或者基本编程技能就能实现的。

而且，本发明还提出了一种存储有机器可读取的指令代码的程序产品。所述指令代码由机器读取并执行时，可执行上述根据本发明实施例的方法。

相应地，用于承载上述存储有机器可读取的指令代码的程序产品的存储介质也包括在本发明的公开中。所述存储介质包括但不限于软盘、光盘、磁光盘、存储卡、存储棒等等。

在通过软件或固件实现本发明的情况下，从存储介质或网络向具有专用硬件结构的计算机(例如图23所示的通用计算机2300)安装构成该软件的程序，该计算机在安装有各种程序时，能够执行各种功能等。

在图23中，中央处理单元(CPU)2301根据只读存储器(ROM)2302中存储的程序或从存储部分2308加载到随机存取存储器(RAM)2303的程序执行各种处理。在RAM 2303中，也根据需要存储当CPU 2301执行各种处理等等时所需的数据。CPU 2301、ROM 2302和RAM 2303经由总线2304彼此连接。输入/输出接口2305也连接到总线2304。

下述部件连接到输入/输出接口2305：输入部分2306(包括键盘、鼠标等等)、输出部分2307(包括显示器，比如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)等，和扬声器等)、存储部分2308(包括硬盘等)、通信部分2309(包括网络接口卡比如LAN卡、调制解调器等)。通信部分2309经由网络比如因特网执行通信处理。根据需要，驱动器2310也可连接到输入/输出接口2305。可移除介质2311比如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等根据需要被安装在驱动器2310上，使得从中读出的计算机程序根据需要被安装到存储部分2308中。

在通过软件实现上述系列处理的情况下，从网络比如因特网或存储介质比如可移除介质2311安装构成软件的程序。

本领域的技术人员应当理解，这种存储介质不局限于图23所示的其中存储有程序、与设备相分离地分发以向用户提供程序的可移除介质2311。可移除介质2311的例子包含磁盘(包含软盘(注册商标))、光盘(包含光盘只读存储器(CD-ROM)和数字通用盘(DVD))、磁光盘(包含迷你盘(MD)(注册商标))和半导体存储器。或者，存储介质可以是ROM 2302、存储部分2308中包含的硬盘等等，其中存有程序，并且与包含它们的设备一起被分发给用户。

还需要指出的是，在本发明的装置、方法和系统中，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应该视为本发明的等效方案。并且，执行上述系列处理的步骤可以自然地按照说明的顺序按时间顺序执行，但是并不需要一定按时间顺序执行。某些步骤可以并行或彼此独立地执行。

最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。此外，在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上虽然结合附图详细描述了本发明的实施例，但是应当明白，上面所描述的实施方式只是用于说明本发明，而并不构成对本发明的限制。对于本领域的技术人员来说，可以对上述实施方式作出各种修改和变更而没有背离本发明的实质和范围。因此，本发明的范围仅由所附的权利要求及其等效含义来限定。

Claims (19)

1.一种用于无线通信的电子设备，包括：

处理电路，被配置为：

基于对从远端无线通信设备发送的第一信号的接收，从预定波束的组中选择一个或多个候选波束；以及

基于所述一个或多个候选波束获取最优波束对，所述最优波束对是使得信道增益最大的波束对。

2.根据权利要求1所述的电子设备，其中，所述处理电路被配置为利用每一个候选波束生成发送至所述远端无线通信设备的第二信号，以使得所述远端无线通信设备基于所述第二信号进行最优波束对的确定。

3.根据权利要求1所述的电子设备，其中，所述处理电路被配置为基于所接收的所述第一信号的参考信号接收功率进行所述候选波束的选择以及所述最优波束对的确定。

4.根据权利要求2所述的电子设备，其中，所述处理电路被配置为：

基于所述第一信号进行到达角估计，以获得多个波束；以及

从所述预定波束的组中选择与能量最大的波束在方向上最接近的一个或多个波束作为所述候选波束。

5.根据权利要求4所述的电子设备，其中，所述处理电路被配置为：

选择天线阵列的一个维度上的多个连续的天线单元连接到射频链路来配置天线结构，对通过所述天线结构接收到的第一信号应用到达角估计算法以获得波束的方位角；以及

选择天线阵列的另一个维度上的多个连续的天线单元连接到射频链路来配置天线结构，对通过所述天线结构接收到的第一信号应用到达角估计算法以获得波束的俯仰角。

6.根据权利要求2所述的电子设备，其中，所述电子设备所在的无线通信设备利用所述最优波束对进行通信，所述处理电路还被配置为在通信质量下降到预定程度以下时将通信切换至次优波束对。

7.根据权利要求6所述的电子设备，其中，所述次优波束对为所述远端无线通信设备基于所述第二信号确定的候选波束对中除所述最优波束对外信道增益最大的波束对。

8.根据权利要求6所述的电子设备，其中，所述处理电路被配置为从所述预定波束的组中选择与第二大能量的波束在方向上最接近的一个或多个波束作为次优候选波束，并利用所述次优候选波束生成第二信号，以使得所述远端无线通信设备进行所述次优波束对的确定。

9.根据权利要求3所述的电子设备，其中，所述处理电路被配置为选择所述参考信号接收功率最大的波束对作为候选波束对，其中，所述候选波束对包括候选波束和所述第一信号对应的波束。

10.根据权利要求9所述的电子设备，其中，所述电子设备所在的无线通信设备与所述远端无线通信设备利用所述最优波束对进行通信，并且所述处理电路还被配置为在通信质量下降到预定程度以下时将通信切换至次优波束对，其中，所述次优波束对是候选波束对中除所述最优波束对外参考信号接收功率最大的候选波束对。

11.根据权利要求3所述的电子设备，其中，所述第一信号对应的波束选自所述远端无线通信设备侧每一个预先划分的波束组中位于中间位置的波束，所述候选波束选自本无线通信设备侧预先划分的波束组中位于中间位置的波束。

12.一种用于无线通信的电子设备，包括：

处理电路，被配置为：

生成向远端无线通信设备发送的第一信号；以及

基于所述远端无线通信设备利用根据所述第一信号选择的一个或多个候选波束中的每一个候选波束发送的第二信号，从预定波束的组中选择一个或多个第二候选波束，以确定使得信道增益最大的最优波束对，所述最优波束对包括候选波束之一和第二候选波束之一。

13.根据权利要求12所述的电子设备，其中，所述处理电路被配置为：

分别基于所述第二信号进行到达角估计以获得能量最大的波束，并从所述预定波束的组中选择与能量最大的波束在方向上最接近的一个或多个波束作为所述第二候选波束；以及

分别对由每一个候选波束和对应于该候选波束的第二候选波束中的每一个构成的候选波束对进行波束测量，并选择所测量的信道增益最大的候选波束对作为所述最优波束对。

14.根据权利要求13所述的电子设备，其中，所述电子设备所在的无线通信设备与所述远端无线通信设备利用所述最优波束对进行通信，所述处理电路被配置为在通信质量下降到预定程度以下时将通信切换至次优波束对。

15.根据权利要求14所述的电子设备，其中，所述次优波束对为所述候选波束对中除所述最优波束对外信道增益最大的波束对。

16.根据权利要求14所述的电子设备，其中，所述处理电路被配置为基于所述远端无线通信设备利用根据所述第一信号选择的一个或多个次优候选波束中的每一个次优候选波束发送的第三信号，从所述预定波束的组中选择一个或多个第三候选波束，以确定次优波束对，所述次优波束对包括所述次优候选波束之一和第三候选波束之一。

17.根据权利要求13所述的电子设备，其中，所述处理电路被配置为：

选择天线阵列的一个维度上的多个连续的天线单元连接到射频链路来配置天线结构，对通过所述天线结构接收到的所述第二信号应用到达角估计算法以获得波束的方位角；以及

选择天线阵列的另一个维度上的多个连续的天线单元连接到射频链路来配置天线结构，对通过所述天线结构接收到的所述第二信号应用到达角估计算法以获得波束的俯仰角。

18.一种用于无线通信的方法，包括：

基于对从远端无线通信设备发送的第一信号的接收，从预定波束的组中选择一个或多个候选波束；以及

基于所述一个或多个候选波束获取最优波束对，所述最优波束对是使得信道增益最大的波束对。

19.一种用于无线通信的方法，包括：

生成向远端无线通信设备发送的第一信号；以及

基于所述远端无线通信设备利用根据所述第一信号选择的一个或多个候选波束中的每一个候选波束发送的第二信号，从预定波束的组中选择一个或多个第二候选波束，以确定使得信道增益最大的最优波束对，所述最优波束对包括候选波束之一和第二候选波束之一。