CN114342280A

CN114342280A - 与通信网络中的无线通信相关的方法、设备和机器可读介质

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Publication number: CN114342280A
Application number: CN201980099761.8A
Authority: CN
Inventors: A·斯塔维迪斯; M·洛佩兹; L·威廉逊
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 2019-06-24
Filing date: 2019-06-24
Publication date: 2022-04-12
Also published as: TWI785344B; CO2022000068A2; EP3987676A1; JP2022539013A; JP7470719B2; BR112021026332A2; US11929780B2; WO2020259798A1; US20220321215A1; TW202105938A

Abstract

提供了用于通信网络中的无线通信的方法、设备和非暂时性机器可读介质，所述通信网络包括无线装置、无线电接入网络节点和无线光通信网络节点。在一个实施例中，方法由无线通信网络（100）的节点（102，104，120）执行，无线通信网络包括无线装置（104）、无线电接入网络节点（102）和一个或多个无线光通信（LC）网络节点（106）。无线装置和无线电接入网络节点中的至少一个包括多个天线元件，所述多个天线元件可配置成提供用于与无线装置和无线电接入网络节点中的另一个通信的传送或接收波束（110，112）。所述方法包括：获得（200）无线LC网络节点（无线装置已经与其建立无线LC连接）的指示；获得（202）针对一个或多个传送或接收波束的一个或多个信号度量，所述一个或多个传送或接收波束被引导朝向所指示的无线LC网络节点的覆盖区域，或者被引导成从所指示的无线LC网络节点的覆盖区域接收传输；以及基于针对传送或接收波束的信号度量与第一阈值之间的比较（204），确定所述一个或多个传送或接收波束中的传送或接收波束是否对应于所述无线电接入网络节点与所述无线装置之间的视线（LoS）。

Description

与通信网络中的无线通信相关的方法、设备和机器可读介质

技术领域

本公开的实施例涉及通信网络中的无线通信，并且特别涉及用于包括无线装置、无线电接入网络节点和无线光通信网络节点的通信网络中的无线通信的方法、设备和机器可读介质。

背景技术

用于无线式无线电通信网络的传输点越来越多地配备具有高级天线系统。这些天线系统通过添加天线阵列来增加现有无线系统的容量和/或覆盖。这使能使用波束成形技术来增加在特定方向上传送的信号和从特定方向接收的信号的接收信号强度。无线装置类似地提供有多天线收发器。因此，它们还能够应用波束成形技术以在针对传送和接收信号两者的特定方向上从波束成形增益获益。

因此，为了从波束成形增益获益，传送装置(无论是接入点(AP)还是无线装置)应该确定适当的传送波束(例如，形状和/或方向)，以便在接收装置的方向上传送具有较高增益的波束。类似地，接收装置(无论是AP还是无线装置)应该确定适当的接收波束(例如，形状和/或方向)，以便在传送装置的方向上接收具有较高增益的波束。

这种结果通常通过称为波束扫描的过程来实现，其中传送装置在所有预定义方向上，例如在突发中和/或以规则间隔传送波束。接收装置使用所有其接收波束对那些波束执行测量，并且向传送装置报告测量，使得可以确定适当的传送-接收波束对。为了确定选择了最适当的波束对，对所有可能的传送-接收波束对执行传输和对应的测量。

(到达的)角度和范围测量也可以是先前选择过程的一部分。注意，范围和角度测量取决于在传送和接收装置之间是否存在视线LoS。在存在LoS的情况下，由于在LoS情况下范围和角度测量的相对高的准确性，用于确定范围和角度的过程可以被认为是相对直观的。然而，在例如由于传送和接收装置之间的LoS中的阻塞而不存在LoS的情况下，可以使用相对更复杂但没那么准确的过程以用于范围和角度测量。因此，确定是否存在LoS提供了应该实现哪个过程的指示。进一步地，潜在感兴趣的一个新兴概念是在哪里接收装置可以从传送波束收获能量。在存在LoS的场景中，此类能量收获可更有效。

确定是否存在LoS被认为是有挑战性的问题。

用于确定是否存在LoS的一种方法涉及实现二元假设测试。在此类测试中，一个假设对应于存在LoS的场景，并且另一假设对应于不存在LoS的场景。在此类假设测试中，执行大量的信道测量，这要求宝贵的时间和频率资源，并且涉及使用要求附加硬件电路的专用信道探测器。此外，在在传送和接收装置的相对定位方面存在移动性的场景中，假设测试的准确性与不存在移动性的场景相比可降低。

用于确定是否存在LoS的备选方法涉及使用超宽带信号来测量接收信号的延迟扩展或另一范围量。然而，超宽带信令的使用取决于传送和接收装置是否具有用于处置超宽带信号的相关电路。成本约束和/或通信标准的设置可对具有此类能力的通信基础设施的部署施加限制。

在IEEE 802.11ay标准化任务组中已经讨论的备选方法依赖于传播RF信号的物理属性。例如，在大约60GHz的频带中的毫米波通信中，无论何时发生反射，传播的RF信号经历极化改变。相应地，在LoS传播路径中，没有极化改变发生。当通过已知的不同极化状态传送多个冗余参考信号时，可以利用RF信号的这种反射相关极化特性来确定是否存在LoS。然而，这种方法涉及使用附加电路和时间资源以用于传输具有不同极化状态的RF信号，以及用于分析RF接收信号。

因此，用于确定是否存在LoS的现有方法可涉及使用附加电路和/或占用无线电资源。如果可以简化用于确定是否存在LoS的过程，则可以释放宝贵的资源以用于其它任务和/或可以减少基础设施部署的成本。

发明内容

本公开的实施例寻求解决这些和其它问题。

在一个方面，提供有一种由无线通信网络的节点执行的方法，所述无线通信网络包括无线装置、无线电接入网络节点和一个或多个无线光通信LC网络节点。所述无线装置和所述无线电接入网络节点中的至少一个包括多个天线元件，所述多个天线元件可配置成提供用于与所述无线装置和所述无线电接入网络节点中的另一个通信的传送或接收波束。所述方法包括：获得无线LC网络节点的指示，所述无线装置已经与所述无线LC网络节点建立无线LC连接。所述方法进一步包括获得针对一个或多个传送或接收波束的一个或多个信号度量，所述一个或多个传送或接收波束被引导朝向所指示的无线LC网络节点的覆盖区域，或者被引导成从所指示的无线LC网络节点的所述覆盖区域接收传输。所述方法进一步包括基于针对所述传送或接收波束的所述信号度量与第一阈值之间的比较，确定所述一个或多个传送或接收波束中的传送或接收波束是否对应于所述无线电接入网络节点与所述无线装置之间的视线LoS。

还提供了用于执行上面阐述的方法的设备和非暂时性机器可读介质。例如在一个方面，提供了节点，所述节点配置成执行所述方法(以及本文阐述的其它方法)。在另一方面，提供有无线通信网络的节点。所述无线通信网络包括无线装置、无线电接入网络节点和一个或多个无线光通信LC网络节点。所述无线装置和所述无线电接入网络节点中的至少一个可以包括多个天线元件，所述多个天线元件可配置成提供用于与所述无线装置和所述无线电接入网络节点中的另一个通信的传送或接收波束。所述节点包括处理电路、非暂时性机器可读介质和多个天线元件，所述多个天线元件可配置成提供多个传送或接收波束。所述非暂时性机器可读介质存储指令，所述指令当由所述处理电路执行时，使所述节点：获得无线LC网络节点的指示，所述无线装置已经与所述无线LC网络节点建立无线LC连接；获得针对一个或多个传送或接收波束的一个或多个信号度量，所述一个或多个传送或接收波束被引导朝向所指示的无线LC网络节点的覆盖区域，或者被引导成从所指示的无线LC网络节点的所述覆盖区域接收传输；以及基于针对所述传送或接收波束的所述信号度量与第一阈值之间的比较，确定所述一个或多个传送或接收波束中的传送或接收波束是否对应于所述无线电接入网络节点与所述无线装置之间的视线LoS。

附图说明

为了更好地理解本公开的示例，并且为了更清楚地示出可以如何实现示例，现在将仅通过示例的方式对以下附图进行参考，在附图中：

图1a和1b是示出根据本公开的实施例的通信网络中的波束成形的示意图；

图2是根据本公开的实施例的由节点执行的方法的流程图；以及

图3和图4是根据本公开的实施例的节点的示意图。

具体实施方式

本公开的实施例描述了利用所获得的关于通信网络内的无线光通信LC连接的信息来简化通信网络中的射频RF传送和接收装置之间是否存在视线LoS的确定的方法、设备和机器可读介质。此类通信网络的示例在图1a到1b中描绘，并在下面更详细地描述。

图1a是示出根据本公开的实施例的通信网络100的示意图。所述说明示出了网络100部署在室内(其中地板在页面的底部并且天花板在顶部)的示例；然而，本领域技术人员将意识到，本文公开的概念可适用于室内和室外环境。

网络100包括无线电接入网络节点102和无线装置104。

无线电接入网络节点102配置成向实现任何适合的无线电电信标准的无线装置104提供无线式无线电接入。例如，无线电接入网络节点102可以形成蜂窝网络的一部分，并且提供符合蜂窝网络无线电标准的无线电接入，所述蜂窝网络无线电标准诸如是由第3代合作伙伴计划(3GPP)产生的那些标准，例如全球移动通信系统(GSM)、通用分组无线电服务(GPRS)、增强数据速率GSM演进(EDGE)、通用移动电信系统(UMTS)、长期演进(LTE)、高级LTE和称为新空口(NR)的5G标准。备选地，无线电接入网络节点102可以形成无线局域网络(WLAN)的一部分，并且提供符合例如IEEE 802.11标准的无线电接入。在该后一示例中，无线电接入节点可以被称为接入点(AP)。本文对“无线电接入网络节点”的参考至少包括蜂窝无线电接入网络节点和WLAN接入点。在示出的实施例中，无线电接入网络节点102位于天花板上；然而，将理解到，无线电接入网络节点102可以位于任何定位。

无线装置104配置成与无线电接入网络节点102无线地通信，并且因此还实现与无线电接入网络节点102相同的标准。例如，无线装置102可以备选地称为用户设备(UE)或移动站(STA)。

在示出的实施例中，无线电接入网络节点102和无线装置104各自包括用于无线电信号的传输和/或接收的多个天线或天线元件(例如天线阵列或类似布置)。通过应用波束成形技术，无线电接入网络节点102和无线装置104两者因此能够在特定方向上传送具有更大强度的无线电信号和/或接收具有更高灵敏度的无线电信号。例如，一个或多个相应权重或相移可以被应用于提供到每个天线元件的信号或从每个天线元件接收的信号，使得来自或到特定方向的信号经历相长干涉，而来自其它方向的那些信号经历相消干涉。本领域技术人员将良好地知道波束成形技术的原理。

在示出的示例中示出了各种波束。由无线电接入网络节点102使用的那些波束被给出参考标号110，而由无线装置104使用的那些波束被给出参考标号112。天线元件可以可配置成提供多个预定义波束110、112。将理解，波束110、112可以用于无线式无线电信号的传输或接收。例如，在一个实施例中，无线电接入网络节点102是传送装置，并且无线装置104是接收装置；在此示例中，波束110因此是传送波束，而波束112是接收波束。在另一示例中，无线装置104是传送装置，并且无线电接入网络节点102是接收装置；在此示例中，波束112因此是传送波束，并且波束110是接收波束。在涉及无线式无线电信号的传输的情况下，传送装置可以指RF传送装置，并且接收装置可以指RF接收装置。

在另外的示例中，传送或接收波束可以仅由无线电接入网络节点102和无线装置104中的一个利用，而无线电接入网络节点102和无线装置104中的另一个全向地传送或接收无线电信号。因此，无线电接入网络节点102和无线装置104中的一个可以使用定向波束来传送无线电信号，而无线电接入网络节点102和无线装置104中的另一个在不使用波束成形的情况下接收无线电信号。类似地，无线电接入网络节点102和无线装置104中的一个可以在不使用波束成形的情况下传送无线电信号，而无线电接入网络节点102和无线装置104中的另一个使用接收波束接收无线电信号。下面的描述假定针对无线电接入网络节点102和无线装置104确定传送-接收波束对。然而，将理解，本公开的实施例还涉及仅针对无线电接入网络节点102和无线装置104中的一个确定传送或接收波束。

如上面提及的，为了从波束成形增益获益，传送装置应该确定适当的传送波束(例如，形状和/或方向)，以便在接收装置的方向上传送具有较高增益的波束。类似地，接收装置(无论是接入点还是无线装置)应该确定适当的接收波束(例如，形状和/或方向)，以便在传送装置的方向上接收具有较高增益的波束。此类装置通常将使用称为波束扫描的过程，其中传送装置在所有预定义方向上传送波束，例如，在突发中和/或以规则间隔。接收装置使用所有其接收波束对那些波束执行测量，并且向传送装置报告测量，使得可以确定适当的传送-接收波束对。为了确定选择了最适当的波束对，对所有可能的传送-接收波束对执行传输和对应的测量。此过程是耗时的，并且利用了显著的功率和无线电资源。

本公开的实施例利用备选无线通信技术来通过合理的准确度确定接收装置(无论是无线电接入网络节点102还是无线装置104)的位置。因此，可以减少作为波束扫描过程的一部分测试的传送和/或接收波束的数量，以便以接收装置的已知或近似位置为目标。

特别地，本公开的实施例利用无线光通信(有时称为“LiFi”)，并且因此网络100还包括多个无线光通信网络节点106a、106b、106c、106d(统称为106)。

来自工业的早期原型和学术界中的最近研究已经示出：可见光通信(VLC)具有变成无线通信的新方式的潜力。对于一般光通信(LC)也是这种情况，所述一般光通信(LC)部署不属于可见光谱的频率，例如红外光。特别地，从利用光谱以用于通信目的的无线通信系统中预期每秒几千兆比特(Gb/s)。

LC背后的主要概念是要使用快速变化的光强度级别来传递二进制数据。更详细地，在传送源中部署一个或多个发光二极管(LED)，以便以不同的发射光强度级别调制二进制数据。所部署的LED以由人眼不可察觉的速率改变发射光强度的级别。因此，在照明系统中结合LC不影响照明质量。接收装置使用例如光电检测器(PD)来检测发射光强度的改变。以这种方式，接收装置能够检测所传送的数据。

因此，无线LC网络节点106中的每个包括用于传输光的一个或多个光源(例如LED)。光可以具有在谱的可见光部分中或与其相邻(例如，红外或紫外)的波长。光经受通过一个或多个数据源的调制，使得光的强度以可以由接收装置检测和解码的方式随时间变化。由此光覆盖的视线区域(例如，“覆盖区域”)由虚线107示出。因此，无线装置104包括用于检测由无线LC网络节点106传送的调制光的一个或多个光电检测器，并且以这种方式，通信可以在从无线LC网络节点106到无线装置104的下行链路中发生。无线装置104还可以包括一个或多个光源(例如LED)，并且无线LC网络节点106可以包括一个或多个光电检测器，使得通信也可以在从无线装置104到LC网络节点106的上行链路中发生。

下面的附录A描述了LC信道如何由传送器(例如，LC节点106)和接收器(例如，无线装置104)之间的视线分量主导。当在传送器和接收器之间不再存在视线时，LC通信链路的SINR显著降低，使得传送器和接收器之间的连接几乎总是不再可行。因此，如果连接在LC传送器与LC接收器之间是操作的，则通过非常高的确定度知道LC接收器的位置；它必须在LC传送器的视线内。在图1的上下文中，如果在无线LC节点106和无线装置104之间存在LC连接，则无线装置104必须在所传送的光107的边界内。此区域本文被称为“LC小区”107。

无线LC网络节点106可以彼此独立，以相似于单独的无线电基站的方式向无线装置提供独立服务。例如，每个无线LC网络节点106可以实现其自己的相应软件协议栈。备选地，无线LC网络节点106可以以相似于无线电基站的不同传输-接收点的方式形成更大实体的一部分。例如，每个无线LC网络节点106可以实现协议栈的一个或多个较低层，其中单独的网络实体实现多个无线LC网络节点106的较高层。

将进一步注意到，无线LC节点106经由回程连接108通信地耦合到无线电接入网络节点102。回程连接108将通常是有线连接，例如以太网连接(例如，有源以太网(power overEthernet))或其它分组数据连接，尽管在某些实施例中，连接108可以备选地是无线的。

通信网络100进一步包括通信网络节点120，其经由回程连接108通信地耦合到通信网络100中的其它节点102、106。通信网络节点120可以体现在独立服务器、云实现的服务器、分布式服务器的硬件和/或软件中，或者体现为服务器农场中的处理资源。通信网络节点120可以在服务提供商的所有权或控制之下，或者可以由服务提供商或代表服务提供商来操作。

无线电接入网络节点102获得识别无线装置104所连接到的LC小区107或无线LC网络节点106的信息。基于该信息，无线电接入网络节点102能够选择它能够产生的波束110的子集，并且仅使用该波束子集来发起波束扫描过程以选择用于与无线装置104通信的传送或接收波束。类似地，无线装置104连接到LC小区107或无线LC网络节点106，并且基于LC小区或无线LC网络节点106，识别其能够产生的传送或接收波束的子集，并且使用波束的子集来执行波束扫描过程，以选择用于与无线电接入网络节点102通信的传送或接收波束。

图1b示出了一旦已经发生了传送或接收波束的子集的选择的上面描述的网络100。在此示例中，无线装置104建立与无线LC节点106c的连接。信息(识别无线LC网络节点106c或由其形成的LC小区107)被提供到无线电接入网络节点102(例如，经由回程连接108，或从通过无线装置104自身的通信)，并且无线电接入网络节点因此识别仅以小区107为目标的波束114(波束110的子集)。类似地，无线装置104识别以来自所识别的小区107的无线电接入网络节点102为目标的波束116(波束112的子集)。仅使用这些波束子集114、116的波束扫描过程可以涉及较少的时间和资源来完成。

如先前所提及的，在图1b的上下文中，如果已经在无线LC节点106和无线装置104之间建立了无线LC连接，则无线装置104被确定成在LC小区107的边界内。相应地，确定无线装置104相对于无线电接入网络节点102的近似位置是可能的。基于关于近似位置的这种知识，简化在RF传送装置(例如，无线电接入网络节点102和无线装置104中的一个)与RF接收装置(例如，无线电接入网络节点102和无线装置104中的另一个)之间是否存在LoS的确定可以是可能的。

如果无线LC网络节点106具有可预测的移动性，或者具有非常低的移动性或没有移动性，则可以确定它们的位置，使得可以基于无线装置104所连接到的相应无线LC网络节点106的已知或建立的位置来确定无线装置104的近似位置。

可以通过选择以无线装置104在小区107内的所确定的近似位置为目标的波束114(例如，波束110的子集)来简化用于识别传送或接收波束110、112的子集的过程。类似地，无线装置104可以识别以来自所识别的小区107的无线电接入网络节点102为目标的波束116(例如，波束112的子集)。

可以识别从对应于传送装置和接收装置之间的LoS的所识别的波束子集114、116中选择的一个或多个候选传送或接收波束110、112。可以执行确定针对所识别的候选传送或接收波束110、112的信号度量的测量。然后，可以将此信号度量与阈值进行比较，以确定是否存在LoS。

如果做出存在LoS的确定，则在传送和接收装置之间执行(到达的)角度和范围测量作为建立RF通信的过程的一部分是可能的。另一方面，如果做出不存在LoS，或者非LoS(NLoS)传送或接收波束110、112是主导的确定，则在确定是否可以经由NLoS传送或接收波束110、112建立RF通信之前可以进行进一步的分析。不存在的LoS或主导NLoS传送或接收波束110、112可以指示在传送和接收装置之间的LoS路径中存在阻塞或者无线装置104的取向对于支持LoS传送或接收波束110、112不是最佳的。一旦已经建立了是否存在LoS，或者至少是LoS还是NLoS传送或接收波束110、112为主导的，可以识别用于建立RF通信的最适合的过程。现在在下面更详细地描述这些过程。

图2是根据本公开的实施例的方法的流程图。所述方法可以由诸如由图1a和1b所描绘的无线通信网络(100)的节点来执行。节点可以包括上面相对于图1a和1b描述的无线电接入网络节点102、无线装置104和/或通信网络节点120。因此，对由节点执行的方法的任何参考可以指由节点102、104、120中的任何一个执行的方法。

所述方法包括(在框200)获得无线LC网络节点106(无线装置104已经与其建立了无线LC连接)的指示。如果确定在无线装置104和无线LC网络节点106之间当前建立了无线LC连接或先前已经建立了无线LC连接，则可以获得此类指示。可以由提供无线LC连接的任何节点(即，无线装置104或无线电接入网络节点102)或通信地耦合到其的任何节点(例如，通信网络节点120)来进行无线LC连接已经建立的此确定。

可以以各种方式获得指示。例如，可以通过从无线装置104接收包括无线LC网络节点106的指示的消息，和/或通过从无线LC网络节点106接收包括无线装置104的身份的指示的消息，来获得指示。如果由无线装置104和无线电接入网络节点102中的一个提供的指示包括无线装置104和无线电接入网络节点102中的另一个的身份或关于无线装置104和无线电接入网络节点102中的另一个的任何其它信息，则这可以指示这些节点使用无线LC连接彼此通信地耦合或使用无线LC连接已经彼此通信地耦合。

所述方法进一步包括(在框202)获得针对一个或多个候选传送或接收波束110、112的一个或多个信号度量(在图中“传送或接收”被表示为“Tx/Rx”)，所述一个或多个候选传送或接收波束被引导朝向所指示的无线LC网络节点106的覆盖区域，或者被引导成从所指示的无线LC网络节点106的覆盖区域接收传输。被引导朝向所指示的无线LC网络节点106的覆盖区域或被引导成从所述覆盖区域接收传输的传送或接收波束110、112可以被认为是传送和接收装置之间的LoS传送或接收波束110、112的潜在候选波束。

获得一个或多个信号度量可以包括对使用一个或多个传送或接收波束110、112传送或接收的信号执行测量，以获得针对一个或多个传送或接收波束110、112中的每个的信号度量的相应值。信号度量可以包括以下中的一个或多个：接收信号强度；接收信号功率；接收信号质量；信噪比；以及信号与噪声加干扰比。

如上面提及的，多个传送或接收波束110、112的子集可以被识别为潜在地以在小区107内的无线装置104的所确定的近似位置为目标，或者以来自所识别的小区107的无线电接入网络节点102为目标。例如，可以获得针对多个预定义的传送或接收波束110、112的子集的一个或多个信号度量。例如，预定义的传送或接收波束的子集可以对应于被引导朝向所指示的无线LC网络节点的覆盖区域的那些传送波束，或者被引导成从所指示的无线LC网络节点106的覆盖区域接收传输的那些接收波束。

多个传送或接收波束110、112可以由以下中的一个或多个来定义：多个模拟波束成形器；多个模拟组合器；波束成形器的数字码本；以及组合器的数字码本。这些概念下面在附录A中更详细地讨论。

所述方法进一步包括基于针对传送或接收波束110、112的信号度量与第一阈值之间的比较(在框204)，确定一个或多个传送或接收波束110、112中的传送或接收波束是否对应于无线电接入网络节点102与无线装置104之间的LoS。取决于获得的针对候选LoS传送或接收波束110、112的一个或多个信号度量如何与第一阈值进行比较，可以进行关于是否存在LoS的确定。例如，在信号度量随着信号的强度或质量(例如，信噪比、接收信号强度或功率等)而正向变化并且信号度量被确定成高于第一阈值的情况下，这可以指示LoS的存在。

当建立第一阈值时，可以对各种因素进行考虑。例如，无线装置104和无线电接入网络节点102之间的距离(例如，基于无线装置104的近似位置)可以影响从传送装置接收的RF功率。第一阈值可以基于无线装置104和无线电接入网络节点102之间的范围(例如，估计距离)的确定来确定。例如，可以基于无线装置104和无线电接入网络节点102之间的距离以及自由空间中的RF传播等式(即，Friis等式)来计算阈值。如果在无线装置104和无线电接入网络节点102之间存在LoS，则第一阈值可以被设置在刚好低于期望值的值(例如，该期望值的80％或90％)。

第一阈值进一步可以根据无线装置104和无线电接入网络节点102的能力来确定。例如，无线装置104可以具有某些RF功率传输能力(诸如最大传送功率)，这可影响可由无线电接入网络节点102接收到的RF信号功率，并且反之亦然。

第一阈值可以动态地计算(例如，基于Friis等式)，或者使用一个或多个预确定值(例如，在查找表中等等)来计算。在后一情况下，例如，可以针对无线装置104与无线电接入网络节点102之间的特定距离(或范围或距离)预确定特定阈值。

如果在框206建立存在LoS，则可以使用LoS传送或接收波束来执行某些过程。例如，所述方法进一步可以包括(在框208)利用LoS传送或接收波束110、112来执行无线装置104和无线电接入网络节点102之间的飞行时间ToF测量。这些ToF测量可以用于提供无线装置104与无线电接入网络节点102之间的距离的准确确定。

然而，如果建立不存在LoS(例如，没有候选波束具有与第一阈值相比有利的信号度量)，则所述方法可以进行到框210，其中节点获得针对未被引导朝向所指示的无线LC网络节点106的覆盖区域或者引导成从所指示的无线LC网络节点106的覆盖区域接收传输的一个或多个传送或接收波束110、112的一个或多个信号度量。这些波束本文可以被称为非LoS(NLoS)。可以响应于在无线电接入网络节点102和无线装置104之间不存在LoS的确定，来执行所述方法的框210。

在框212，可以将所获得的信号度量(针对候选LoS和NLoS波束两者)与第二阈值进行比较，以确定是否可以使用波束110、112在传送与接收装置之间建立RF通信。取决于所获得的信号度量如何与第二阈值进行比较，可以进行关于使用相应波束(例如，候选LoS和NLoS传送或接收波束110、112)以用于RF通信是否可能的确定。例如，如果信号度量高于第二阈值，则在框214，可以进行使用相应波束110、112以用于RF通信的确定。另一方面，如果信号度量不高于第二阈值，则在框216，可以进行使用相应波束110、112的RF通信为不可能的确定。

以这种方式，可以选择一个或多个波束以用于无线装置104与无线电接入节点102之间的通信。所述方法进一步可以包括将针对每个波束(候选LoS和NLoS)的信号度量彼此比较以确定哪个波束是主导的(例如哪个波束是最强的)。可以选择此主导波束或特定数量的最强波束以用于无线装置104和无线电接入节点102之间的通信。

第二阈值可以被确定为最小值(RF通信在所述最小值是可能或可靠的)。

因此，本公开的实施例提供了一种用于确定在传送和接收装置之间是否存在障碍物和/或候选传送或接收波束110、112是否可以用于建立RF通信的简化方法。所述方法可以允许进行关于是否存在LoS的确定。

本文描述的实施例可以简化用于建立是否存在LoS的过程，使得可以需要较少的计算资源和/或时间来专用于确定使用哪个传送或接收波束110、112用于RF通信。例如，实施例可以避免或减少对用于确定是否存在LoS的高度准确的统计模型的需要，因为可以经由基于LC网络的定位服务容易地建立关于无线装置104的近似位置的信息。通过确定是否存在LoS，确定主导传送或接收波束的身份(例如，是LoS还是NLoS)也可以是可能的。与用于确定是否存在LoS的一些技术相比，可以减少执行用于确定一个或多个信号度量的测量所要求的硬件和/或软件。

如下面将更详细描述的，本公开的实施例可以可适用于基于码本的传输或基于非码本的传输。

基于码本的传输

在基于码本的传输的情况下，主导LoS传送或接收波束110、112的存在可以促进加速的波束扫描过程。通过使用无线装置104相对于无线电接入网络节点102的近似位置和取向的知识来进行此加速的波束扫描过程。

如上面提及和如附录A中更详细讨论的，无线电接入网络节点102和无线装置104之间的波束扫描过程可以涉及使用传送波束成形器(例如，传送波束)的码本(例如，数字码本)

和接收器组合器(例如，接收波束)的码本(例如，数字码本)

因为可以向无线电接入网络节点102通知无线装置104的近似位置(例如，由于由无线LC接入网络节点106提供的定位服务)，并且无线装置104可以知道其自己的取向(例如，经由诸如陀螺仪、加速度计等的机载传感器)并且可以向其通知无线电接入网络节点102的位置，定义分别对应于传送或接收波束110、112的传送或接收波束的子集114、116(

和

)是可能的，其指向无线装置104和无线电接入网络节点102之间的可能LoS的方向。换句话说，子集114、116可以对应于候选LoS传送或接收波束110、112。

类似地，可以定义NLoS传送波束子集

(即，不在子集

内的那些传送波束)和NLoS接收波束子集

(即，不在子集

内的那些接收波束)。这些子集对应于表示NLoS方向的传送或接收波束110、112。在无线装置104和无线电接入网络节点102之间不存在障碍物的情况下，可以将从

中选择的一个传送波束和从

中选择的一个接收波束识别为对应于主导LoS传送或接收波束110、112。作为用于确定是否存在LoS的过程的一部分，可以使用较小的码本

和

来发起波束扫描过程。在指定

时隙的这个过程期间，针对从子集

中选择的传送波束和从子集

中选择的接收波束的每一个可能对确定感兴趣的度量(例如，一个或多个信号度量)。示例信号度量可以是SNR，在该情况下，第一阈值可以根据公知的Friis等式以及无线装置104和无线电接入网络节点102之间的近似RF传输距离来定义。

如果从最佳传送或接收波束110、112对确定的最佳信号度量(例如，SNR的最大值)高于第一阈值，则可以得出结论：在LoS中没有任何障碍物的情况下，存在主导的LoS传送或接收波束110、112。此外，可以直接从最佳传送和接收波束110、112对的方向获得主导的LoS传送或接收波束110、112的方向。相反，如果在无线装置104和无线电接入网络节点102之间的LoS中存在障碍物，则从子集

和

选择的所有传送或接收波束对之间的信号度量(例如，SNR)可以低于第一阈值。在这种情况下，可以得出结论：不存在主导的LoS传送或接收波束110、112，或者不存在LoS。

如果确定不存在主导的LoS传送或接收波束110、112，或者不存在LoS，则可以执行确定是否存在主导的NLoS传送或接收波束110、112的过程。在这点上，可以执行涉及子集

和

的附加波束扫描过程，以确定是否可以使用NLoS传送或接收波束110、112来建立RF通信。以如关于LoS情况所描述的类似的方式，在

时隙中，对所有可能的传送或接收波束110、112对执行测量，以确定针对可能对中的每个的信号度量(例如，SNR)。如果最佳传送或接收波束110、112对(例如，主导NLoS对)的信号度量高于第二阈值，则使用所识别的NLoS传送或接收波束110、112对来建立RF通信可以是可能的。因此，此过程可以提供NLoS传送或接收波束110、112的方向的估计。此估计的准确性可以取决于子集

和

的粒度。换句话说，如果子集

和

的大小相对较大，则用于确定主导NLoS对的过程可以产生方向估计的相对准确的结果，但是在处理时间方面可付出代价。相反，如果子集

和

的大小相对较小，则可以获得相对没那么准确的结果，但是更快。在来自

和

的最佳对被确定成具有低于第二阈值的信号度量的情况下，则可以得出结论：不存在主导NLoS传送或接收波束110、112，并且相应地使用迄今为止被分析的传送或接收波束110、112来建立RF通信可以是不可能的。

可能存在一些场景，其中存在最佳LoS和NLoS传送或接收波束110、112对，其中NLoS相对于LoS对是主导的。当无线装置104的取向禁止所有其可用接收组合器指向LoS方向时，可发生此类场景。在这种场景中，可以确定针对完整码本

和

的信号度量。可以通过比较来自

和

以及

和

的传送或接收波束对的信号度量来获得最佳传送或接收波束110、112对的识别。从所有测试的传送或接收波束110、112获得的最佳信号度量值(例如，最高SNR)可以指示特定的传送或接收波束110、112是主导的。然后，给定信号度量高于阈值(例如，第一或第二阈值)，则可以建立RF通信。

基于非码本的传输

在基于非码本的传输的情况下，类似的原理可以应用于上面关于基于码本的传输所描述的那些。然而，一个差别在于，传送或接收装置(例如，无线装置104或无线电接入网络节点102)基于基于非码本的方法而不是从预定义码本选择矩阵来设计如附录A中的等式(13)中定义的传送波束成形矩阵P_k和附录A中的等式(14)中的接收组合矩阵W_k。此过程可以使用信道知识的形式在两个通信节点(即，无线装置104和无线电接入网络节点102)中独立地或联合地实现。下面的描述指独立实现的传送波束成形器和接收组合器的设计。然而，对于联合的矩阵的设计，设计过程可以是相同的，但是无线装置104或无线电接入网络节点102之间的协调可比在独立设计的实现中更多地涉及。

使用获得的无线装置104的位置(如先前所描述的)，无线电接入网络节点102可以设计对应于候选LoS方向的基于非码本的波束成形器(例如，传送波束)。使用无线电接入网络节点102相对于其自己近似位置的已知位置和其自己的取向的其知识(例如，经由机载传感器获得的)，无线装置104可以设计对应于候选LoS方向的接收组合器(例如，接收波束)。

在指定时隙期间，通过测量信号度量(例如，SNR)并将其与第一阈值进行比较，无线装置104或无线电接入网络节点102可以确定候选LoS传送或接收波束110、112是否指示LoS中是否存在障碍物和/或是否可以建立RF通信。如果获得主导LoS分量的方向的更准确估计是期望的，则可以针对对应于候选LoS方向的多个不同的基于非码本的设计的传送或接收波束110、112对来重复上面的过程。在这种情况下，获得最佳信号度量值(例如，最高SNR)的传送或接收波束110、112对定义了主导LoS传送或接收波束110、112的方向。

如果初始识别的传送或接收波束110、112对没有产生高于第一阈值的信号度量(例如，不足的SNR)，则可以得出结论：在无线装置104和无线电接入网络节点102之间存在障碍物。可以重复上面过程，直到检查了针对所有候选LoS方向的信号度量。如果存在至少一个传送或接收波束110、112对(其高于第一阈值)，则可以得出结论：这个对是主导的LoS传送或接收波束110、112。所述对可以被识别为满足信号度量(例如，足够高的SNR)的第一对。备选地，为了潜在更大的准确度，可以从如从多个不同的传送或接收波束110、112对识别的具有最佳信号度量值(例如，最高SNR)的传送或接收波束110、112获得主导LoS传送或接收波束110、112的方向。

如果所有候选LoS传送或接收波束110、112具有低于第一阈值的信号度量值，则可以得出结论：不存在主导LoS传送或接收波束110、112，或者不存在LoS。在这种场景中，获得关于NLoS传送或接收波束110、112的信息可以是适当的。可以利用与上面描述的过程类似的过程来设计对应于NLoS方向的基于非码本的传送或接收波束110、112。如果确定对应于NLoS方向的所有传送或接收波束110、112对具有低于第二阈值的信号度量值，则可以得出结论：不能使用迄今为止测试的传送或接收波束110、112建立RF通信。然而，如果针对至少一个对的信号度量值高于第二阈值，则可以建立RF通信。

可存在一种场景，其中LoS和NLoS两者传送或接收波束110、112两者可用，但是NLoS传送或接收波束是主导的。如果无线装置104的码本或其基于非码本的设计的传送或接收波束110、112由于其取向而不能指向LoS方向，则可发生此类场景。在此类情况下，针对NLoS传送或接收波束110、112的信号度量可以被认为相对于从LoS传送或接收波束110、112获得的对应的信号度量是最佳的(例如，NLoS传送或接收波束110、112的SNR可以更高)。为了建立对于基于码本和基于非码本的传输两者哪个对是最佳的，节点可以确定针对对应于LoS和NLoS方向两者的传送或接收波束110、112的所有可能组合的信号度量。此过程可以确定LoS或NLoS传送或接收波束110、112是否是主导的，并且提供主导传送或接收波束110、112的方向的估计。

候选LoS传送或接收波束110、112的识别和评估被描述为在任何NLoS传送或接收波束110、112的识别和评估之前执行。然而，在备选实现中，可以颠倒此顺序，使得在LoS传送或接收波束110、112的识别和评估之前识别和评估NLoS传送或接收波束110、112。此备选顺序在存在LoS不存在的先验知识或者至少LoS传送或接收波束110、112不是主导的场景中可以是有用的。

图3是根据本公开的实施例的节点300的示意图。节点300可以配置成执行上面相对于图2描述的方法。节点300可以是无线装置、无线电接入网络节点或通信网络节点。

节点300包括处理电路302(诸如一个或多个处理器、数字信号处理器、通用处理单元等)、机器可读介质304(例如，诸如只读存储器(ROM)、随机存取存储器、高速缓冲存储器、闪速存储器装置、光存储装置等的存储器)以及一个或多个接口306。一个或多个接口306可以包括可配置成提供多个传送或接收波束的多个天线元件。接口306还可以包括用于回程通信的接口，诸如无线、有线(例如，有源以太网)或光接口。示出组件串联耦合在一起；然而，本领域技术人员将意识到，组件可以以任何适合的方式(例如，经由系统总线等等)耦合在一起。

节点300在包括无线装置、无线电接入网络节点和一个或多个无线光通信(LC)网络节点的无线通信网络中可操作。根据本公开的实施例，机器可读介质304存储指令，所述指令当由处理电路302执行时，使节点300：获得无线LC网络节点(所述无线装置已经与其建立无线LC连接)的指示；获得针对一个或多个传送或接收波束的一个或多个信号度量，所述一个或多个传送或接收波束被引导朝向所指示的无线LC网络节点的覆盖区域，或者被引导成从所指示的无线LC网络节点的覆盖区域接收传输；以及基于针对传送或接收波束的信号度量与第一阈值之间的比较，确定一个或多个传送或接收波束中的传送或接收波束是否对应于无线电接入网络节点与无线装置之间的视线LoS。

在本公开的另外的实施例中，节点300可以包括电源电路(未示出)。电源电路可以包括或耦合到电源管理电路，并配置成为节点300的组件供应功率以用于执行本文所描述的功能性。电源电路可以从电源接收功率。电源和/或电源电路可以配置成以适合用于相应组件的形式(例如，以每个相应组件所需要的电压和电流级别)向节点300的各种组件提供功率。电源可以包括在电源电路和/或节点300中，或者在其外部。例如，节点300可以经由输入电路或接口(诸如，电缆)可连接到外部电源(例如，电插座)，由此外部电源向电源电路供应功率。作为另外的示例，电源可以包括以电池或电池组形式的电源，其连接到电源电路或集成在电源电路中。如果外部电源故障，电池可以提供备用功率。也可以使用其它类型的电源，例如光伏装置。

图4是根据本公开的实施例的节点400的示意图。节点400可以配置成执行上面相对于图2描述的方法。节点400可以是无线装置、无线电接入网络节点或通信网络节点。

节点400包括获得模块402和确定模块404。节点400还可以包括一个或多个接口(未示出)。一个或多个接口可以包括可配置成提供多个传送或接收波束的多个天线元件。接口还可以包括用于回程通信的接口，诸如无线、有线(例如，有源以太网)或光接口。

节点400在包括无线装置、无线电接入网络节点和一个或多个无线光通信(LC)网络节点的无线通信网络中可操作。根据本公开的实施例，获得模块402配置成获得无线LC网络节点(无线装置已经与其建立无线LC连接)的指示。获得模块402进一步配置成获得针对一个或多个传送或接收波束的一个或多个信号度量，所述一个或多个传送或接收波束被引导朝向所指示的无线LC网络节点的覆盖区域，或者被引导成从所指示的无线LC网络节点的覆盖区域接收传输。确定模块404配置成基于针对传送或接收波束的信号度量与第一阈值之间的比较来确定一个或多个传送或接收波束中的传送或接收波束是否对应于无线电接入网络节点与无线装置之间的视线LoS。

应该注意到，上面提到的实施例是示出而不是限制本文公开的概念，并且本领域技术人员将能够在不脱离所附的以下陈述的范围的情况下设计许多备选实施例。词语“包括”不排除除了在陈述中列出的那些元件或步骤之外的元件或步骤的存在，“一(a或an)”不排除多个，并且单个处理器或其它单元可以实现陈述中记载的若干单元的功能。在陈述中的任何参考标记不应当解释成限制它们的范围。

附录A

点对点光通信

来自工业的早期原型和学术界中的最近研究已经示出：可见光通信(VLC)具有变成室内无线通信的新方式的潜力。对于一般光通信(LC)也是这种情况，一般光通信(LC)部署不属于可见光谱的频率，例如红外光。特别地，从利用光谱以用于通信目的的无线通信系统中预期每秒几千兆比特(Gb/s)。

LC背后的主要概念是要使用快速变化的光强度级别来传递二进制数据。更详细地，由传送源部署一个或多个发光二极管(LED)，以便以不同的发射光强度级别调制二进制数据。所部署的LED以由人眼不可察觉的速率改变发射光强度的级别。因此，在照明系统中结合LC不影响照明质量。接收装置使用例如光电检测器(PD)来检测发射光强度的改变，并且以这种方式，接收装置能够检测所传送的二进制数据。如之前所暗示的，由于光信道的性质，使用具有直接检测(DD)的强度调制(IM)被使用(例如，参见Kahn和Barry的论文，“Wireless Infrared Communications”，IEEE会报(Proceedings of IEEE)，第85卷，第265-298页)。这意味着传送/接收的信号必须是实数且严格为正。这在单载波和多载波传输两者中在所部署的通信技术中施加了某些约束。然而，由于与载波波长相比PD的相对大的物理面积，因此多径衰落不存在。因此，LC可以使用没那么复杂的信号处理技术。

假定具有N_t个传送LED和N_r个接收PD的点对点LC系统，在时域中，第i个

和第j个

之间的光信道被给出为：

其中，

表示视线(LoS)分量，而

表示漫射分量。在学术文献中，LoS分量

也被称为直流(DC)分量。漫射分量

是来自周围表面的多个光反射的聚合结果。在(1)中，

表示LOS光增益，其被给出为：

其中，A表示每个PD的面积，并且k是表示方向性顺序的Lambertian因子。Lambertian因子k被给出为：

其中，

是传送器半角。此外，d是第i个PD与第j个LED之间的距离。角度φ_i，j和ψ_i，j分别表示第j个LED到第i个PD的相对于传送器平面的发射角以及来自第j个LED的在第i个PD的光相对于第i个PD的接收器平面的正交向量的入射角。每个PD的视场(FOV)半角表示为

给定LED和PD被放置在三维空间中，则它们的空间定位可以由它们的笛卡尔坐标来描述。因此，角度φ_i，j和ψ_i，j可以计算为：

以及，

在(5)和(4)中，dot(x，y)＝x^Ty表示向量x和y之间的内积。而且，

和

是分别表示第j个

和第i个

的笛卡尔坐标的3×1向量。第j个(j＝1，...，N_t)LED的取向从垂直于LED的平面的3×1正交向量

给出。类似地，垂直于第i个PD的平面的正交向量

表示第i个PD的取向。最后，第i个PD和第j个LED之间的距离d_i，j可以计算为：

在典型的室内LC场景中，大多数光信号能量被包括在LOS分量中。更详细地，LOS分量包括由PD收集的95％的能量。因此，基于实验测量和学术研究，漫射分量

可以被忽略。因此，假定以下是相当合理的：

即使光带宽很大，但是由于商业现货LED的频率选择性性质，LC通信是带宽受限的。更详细地，商业现货LED表现得像具有频率响应H_LED(f)的低通滤波器。LED的频率响应H_LED(f)的特定形式取决于LED的特定类型(蓝色或白色)。因此，期望其以来自其制造商的说明书的形式给出或经由实验测量获得。注意，H_LED(f)不取决于所部署的LED和PD的特定定位。考虑到(7)中的光信道的近似以及LED的频率响应H_LED(f)，包括LED和实际物理光信道两者的复合LC信道被表达(近似)为：

注意，这里，在不失一般性的情况下，间接地假定所有LED属于相同系列并且具有相同的频率响应。如果不是这种情况，则(8)中的附加索引可以用于表示每个所使用的LED系列的不同频率响应。

给定恰当地设置传输速率以避免符号间干扰(ISI)或者ISI可以被忽略，则单载波MIMO LC系统的系统等式表达为：

y＝rH_LED(f)H^LCx+w^LC。 (9)

在(9)中，

接收信号向量表达为y；PD的响应度(以A/W为单位)由r表示；H^LC是表示光物理MIMO信道的

矩阵；H^LC的(i，j)元素(

且

)由(2)给出；x是

所传送的光信号向量；x的元素取决于用于对二进制数据进行光调制的所使用的星座图和所部署的MIMO传输方案；最后，w^LC是表示环境散粒(ambient shot)和热噪声的复合效应的

向量。

由于光信道的性质，基于正交频分复用(OFDM)的通信的形成与射频(RF)通信相比更有挑战性。更详细地，如之前提到的，光信道支持实信号和非负信号的传输。因此，多载波LC的设计涉及先前限制的处理。用于从复信号创建实信号的技术是使用与频域中其Hermitian对称性组合的逆快速傅立叶变换(IFFT)。此技术通过牺牲一半的可用子载波来创建实信号，所述实信号可以是负的或正的。由于所得到的信号仍然是负的或正的(双极的)，因此它们可以以正的形式(单极的)来表示/近似。在文献中，这已经使用不同的方法实现。这导致了过多的基于光OFDM的调制方案(例如，如Tsonev，Sinanovic和Haas的论文“Complete Modeling of Nonlinear Distortion in OFDM-Based Optical WirelessCommunications”，光波技术杂志，第31卷，第3064-3076页中描述的)。一个示例是DCO-OFDM，其简单地将DC偏置引入到与限幅(用于去除大的值)组合的所得到的双极信号。尽管过多的不同的基于OFDM的方案，但是所有方案旨在创建形成平坦传送谱的多个正交子载波。不管所考虑的基于光OFDM的调制方案，在应用IFFT和适当的表示处理之后，第k个子载波在数学上被描述为：

y_k＝rH_LED(f_k)H^LCx_k+w_k (10)，

最后的处理取决于特定的基于光OFDM的方案。这里，

是所创建的子载波的数量。注意，只要忽视任何形式的线性和非线性失真(例如针对DC-OFDM的限幅)，则先前的等式成立。

LC网络中的蜂窝部署

类似于RF通信，LC可以用在蜂窝部署中，其中多个接入点(AP)专用于在室内空间中提供无线覆盖。例如，充当LC AP的多个照明器可以恰当地放置在房间的天花板中，以用于照明和光无线通信的目的。这里，假定所考虑的LC AP使用诸如有源以太网的回程连接互连。蜂窝通信的主要目的是要通过将所考虑的(室内)空间在空间上分开成多个小区来增加服务站(STA)的数量。每个小区被分配了某个数量的STA，所述STA以可用光谱的某个部分服务。每个小区中的谱分配取决于所考虑的策略和频率重用因子。频率重用因子的值确定由每个小区观察到的干扰级别。在极限下，贯穿蜂窝网络使用整个谱，并且观察到最高的干扰级别。此外，每个STA基于某个目标函数与特定AP(小区)关联。例如，一种方法是要将每个STA关联到提供最高信号与噪声加干扰比(SINR)值的AP。备选方法是要将每个STA关联到具有最接近空间接近度的AP。注意，在LC中，由于光无线信道的定向性质，LC蜂窝系统的形成受AP的几何设置以及STA的空间定位和取向严重影响。这通过观察(2)和(8)变得清楚。通过(2)和(8)，可以看出收发器的空间设置的参数连同其光学规范一起确定其光信道的精确值，以及因此其观察到的接收SINR。

LC蜂窝网络中的近似定位

LC的主要特性是其光信道的非常定向的性质，尤其是在使用透镜的情况下。特别地，这可以从(2)和(8)中清楚看出，其中以方便的形式近似光无线信道。更详细地，(2)和(8)示出LC信道由所考虑的收发器的几何设置以及所部署的LED和PD的规范来确定。

在第k个子载波中，LC收发器的实现的接收SINR被给出为：

其中，P_k是第k个子载波中的传送的光功率；N_k是第l个子载波中的高斯噪声和散粒噪声(shoot noise)的方差；并且I_k是第k个子载波中的干扰功率。这里，||·||_F是Frobenius范数。

在未来的蜂窝LC网络中，可以假定由于传送LED的仔细部署规划而将良好地控制干扰。因此，干扰的影响可以被假定为可忽略的(I_k≈0)，或者干扰I_k的值可以被准确地估计或限定到空间中的任何给定定位。特别地，对于每个所考虑的LC小区，可以针对每个小区的覆盖区离线计算最大干扰级别I_max。因此，对于每个LC小区，(11)中的干扰I_k可以被视为已知的确定性量。为了此原因，(2)-(8)和(11)的同时观察示出对于三维空间中的每个定位，可以从(11)准确地估计/限定SINR_k的值。因此，如果由LC蜂窝网络使用的小区关联方法基于(11)中的SINR_k的值，则对于一个、部分或所有可用子载波，可以准确地定义和估计每个小区的覆盖区域。这个结论的直接结果是：当LC接收器与某个小区关联时，网络可以准确地知道这个接收器的近似定位。显然，当小区关联基于LC接收器的空间定位时，这直接成立。

一般地，可以得出结论：由于LC信道的定向性质，可以从网络准确地估计LC小区的覆盖空间。因此，当LC接收器与特定LC小区关联时，其近似定位由网络直接知道。

点对点RF MIMO波束成形

假定基于RF OFDM的通信系统中的多天线收发器，第k个子载波的接收信号被表达为：

这里，

是总RF子载波的数量。在(12)中，对于第k个子载波，y_k表示

接收信号向量；W_k表示

组合器，其中s是从传送器传送到接收器的符号流的数量；

是

RF无线信道；P_k表示传送器中的

波束成形器；

代表s×1信息携带向量；并且

是接收器中的

附加噪声。这里，n_k是表示复高斯噪声的

向量。而且，(·)^H表示Hermitian矩阵。

假定RF多天线收发器具有混合架构。特别地，使用接收组合矩阵以及模拟和数字波束成形两者。在这种情况下，传送波束成形矩阵被表达为：

其中，B和

分别是针对第k个子载波的

模拟波束成形器(例如，对应于传送波束)和t×s数字预编码器。这里，t是传送器中的RF链的数量。类似地，混合组合器W_k被表达为：

其中，R是

模拟组合器(例如，对应于接收波束)，并且

是针对第k个子载波的s×r数字组合器。在所考虑的系统中，从传送器传送到接收器的并行符号流的数量s被给出为s＝min(t，r)。在(13)和(14)中，B和R是应用模拟处理(即相位处理)的矩阵，并且对于所有子载波是相同的。先前的模拟处理可以通过具有有限状态的延迟元件或RF移相器来实现。相反，

和

是应用数字处理(即相位和幅度处理两者)的矩阵。注意，不同的数字波束成形和组合矩阵可以应用在不同的子载波中。

一般地，由于复杂度约束，期望

并且

这意味着传送器处的天线数量显著大于其RF链的数量。类似地，接收器处的天线数量显著高于其RF链的数量。这是相关的，因为RF链昂贵并且涉及庞大的电路。此外，与收发器的其余电路相比，它们的技术改进被认为较慢。在传送器中，每个RF链被供应具有功率放大器(PA)。理解到，传送器中的PA负责总功耗的显著部分。因此，从能耗的观点来看，对减少传送器中的部署的RF链的数量存在兴趣。此外，如下面示出的，收发器中混合处理的使用分别使能预编码和组合矩阵P_k和W_k的快速设计。这在大规模MIMO应用场景中和在mmWave带(其中

和

的值被期望是大的)中特别有用。

用于设计传送预编码器P_k和接收组合器W_k的有效方法可以是将设计过程划分成两个阶段。在第一阶段中，遵循基于码本的方法。因此，模拟波束成形矩阵B从可能的波束成形矩阵的集合

中选择，而模拟组合矩阵R从可能的组合矩阵的集合

中选择。一般地，在实际信息传输之前，经由训练过程分别从

和

选择表示为B_opt和R_opt的最优传送和接收波束对。特别地，在此过程期间，传送器和接收器尝试(例如，扫描)

和

的所有可能组合，以便确定最优传送和接收波束对B_opt和B_opt。最优对的选择可以基于某个选择度量来执行。例如，B_opt和B_opt可以对应于导致最高SINR的传送和接收波束。这个过程被称为波束扫描。波束扫描的过程指定

时隙，以便尝试来自

和

的波束和组合器的所有可能的组合。在基于频分双工(FDD)的通信中，在上行链路(UL)和下行链路(DL)两者中重复波束扫描。而在基于时分双工(TDD)的通信中，可以利用信道互易性以用于执行DL中或UL中的波束扫描。注意，在两种情况下，一旦传送了反馈，则波束扫描的过程结束。在两种情况下，

和

的大小

和

分别确定训练过程的长度。

和

的较大值(

和

中的更多波束)导致较长的波束扫描训练过程。

在第二阶段中，给定模拟处理矩阵B和R从先前阶段可用，对于任何给定的方法，基于所得到的虚拟信道

来设计数字预编码矩阵

和数字组合矩阵

其中

此类方法的示例是迫零(ZF)和线性最小均方误差(LMMSE)方法。而且，这可以在基于码本或非码本的方法中完成。注意，(15)中的

大小是通常显著小于

的大小

的r×t。这是由于假定

和

因此，

的估计比

的估计更简单且更快。此外，对于给定的设计方法，数字处理矩阵

和

的计算也通过考虑

而不是

而被简化。

注意，在实际系统实现中，集合

和

是有限的。这是由于所部署的移相器或延迟元件具有有限状态的事实。

的元素对应于某个方向和形状的模拟传送波束。类似地，

的元素表示具有某个方向和形状的组合/接收模拟波束。

和

中的传送和接收波束的形状分别取决于传送和接收天线面板的几何形状。一般地，天线面板容纳以某个一维、二维或三维结构放置的多个天线元件，其中不同天线元件群组可以具有不同的极化。例如，最近，在第3代合作伙伴计划(3GPP)中，已经将二维矩形面板与交叉极化元件一起使用。此类天线部署能够产生可以在三维空间中的不同方向上聚焦的波束。这意味着所产生的波束在仰角和方位角域中具有不同的取向。一般地，随着传送天线的数量

增加，

中的波束变得更尖锐且更定向。因此，随着传送天线的数量增加，

的大小

也增加，以便覆盖某个3维空间。对于

中的接收波束相同情况成立。随着接收天线数量的增加，接收波束变得更尖锐且更定向。此外，

中的可用波束的数量

也增加。注意，此类部署场景与在mmWave带(其中

和

需要是大的)中操作的通信系统的需要一致。

注意，(12)的系统模型还能够表示：i)模拟收发器，ii)具有模拟传送器和混合接收器的收发器，以及iii)具有混合传送器和模拟接收器的收发器。这通过适当地选择

t、

和r的值来执行。类似地，(12)表示单流收发器(当s＝1时)，以及多流收发器(当s＞1时)。因此，即使上面的描述指混合RF收发器，其提议和结论也直接应用于先前的三种类型的收发器。而且，注意到(12)能够描述基于码本和非码本的传输两者，并且这取决于用于选择/设计(13)中的P_k和(14)中的W_k的方法。

点对点RF数字MIMO波束成形

在纯数字波束成形和组合的场景中，为传送器供应

RF链，而为接收器供应

RF链。在这个场景中并且为了与先前描述的注释一致，假定

且

在这种情况下，考虑先前的假定(13)和(14)，(12)被表达为：

其中，

是

矩阵，而

是

矩阵。在基于码本的数字波束成形和组合系统中，分别从可能的波束成形矩阵集合

和可能的组合矩阵集合

中选择矩阵

和

分别来自

和

的最佳数字波束成形器和组合器的选择过程与先前描述的最佳模拟波束成形和组合矩阵的选择过程相同。特别地，收发器需要扫描来自

的数字波束成形矩阵和来自

的数字组合矩阵的所有可能组合以便选择最佳对。因此，上面呈现的关于针对选择最佳数字处理矩阵对而指定的时隙数量的分析以及此数量受

和

的大小影响的方式直接可适用于由(16)描述的基于码本的收发器。

备选地，可以基于非码本方法来设计(16)中的矩阵

和

通常，这基于可用信道知识来执行。可以存在设计，其中在通信端中的一个中彼此独立地或联合地计算矩阵

和

Claims

1.一种由无线通信网络（100）的节点（102，104，120）执行的方法，所述无线通信网络包括无线装置（104）、无线电接入网络节点（102）和一个或多个无线光通信LC网络节点（106），所述无线装置和所述无线电接入网络节点中的至少一个包括多个天线元件，所述多个天线元件可配置成提供用于与所述无线装置和所述无线电接入网络节点中的另一个通信的传送或接收波束（110，112），所述方法包括：

获得（200）无线LC网络节点的指示，所述无线装置已经与所述无线LC网络节点建立无线LC连接；

获得（202）针对一个或多个传送或接收波束的一个或多个信号度量，所述一个或多个传送或接收波束被引导朝向所指示的无线LC网络节点的覆盖区域，或者被引导成从所指示的无线LC网络节点的所述覆盖区域接收传输；以及

基于针对所述传送或接收波束的所述信号度量与第一阈值之间的比较（204），确定所述一个或多个传送或接收波束中的传送或接收波束是否对应于所述无线电接入网络节点与所述无线装置之间的视线LoS。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一阈值基于所述无线装置（104）与所述无线电接入网络节点（102）之间的估计距离。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述多个天线元件可配置成提供多个预定义的传送或接收波束（110，112），并且其中获得一个或多个信号度量的步骤（202）包括获得针对所述多个预定义的传送或接收波束的子集的信号度量，预定义的传送或接收波束的所述子集对应于被引导朝向所指示的无线LC网络节点的覆盖区域的那些传送波束（110，112）或对应于被引导成从所指示的无线LC网络节点（106）的所述覆盖区域接收传输的那些接收波束（112，110）。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述多个传送或接收波束（110，112）由以下中的一个或多个来定义：多个模拟波束成形器；多个模拟组合器；波束成形器的数字码本；以及组合器的数字码本。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，进一步包括获得（210）针对一个或多个传送或接收波束（110，112）的一个或多个信号度量，所述一个或多个传送或接收波束不被引导朝向所指示的无线LC网络节点（106）的所述覆盖区域或者不被引导成从所指示的无线LC网络节点的所述覆盖区域接收传输。

6.根据权利要求5所述的方法，进一步包括将所获得的一个或多个信号度量与第二阈值进行比较（212），以确定使用不被引导朝向所指示的无线LC网络节点（106）的所述覆盖区域，或者不被引导成从所指示的无线LC网络节点的所述覆盖区域接收传输的所述一个或多个传送或接收波束（110，112）的RF通信是否是可能的。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其中，响应于确定在所述无线电接入网络节点（102）与所述无线装置（104）之间不存在LoS，执行获得针对不被引导朝向所指示的无线LC网络节点（106）的所述覆盖区域或者不被引导成从所指示的无线LC网络节点的所述覆盖区域接收传输的一个或多个传送或接收波束（110，112）的信号度量的步骤（210）。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，获得无线LC网络节点的指示的步骤（200）包括从所述无线装置（104）接收包括所述无线LC网络节点（106）的所述指示的消息。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，获得无线LC网络节点的指示的步骤（200）包括从所述无线LC网络节点（106）接收包括所述无线装置（104）的身份的所述指示的消息。

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，获得信号度量的步骤（202）包括：

对使用所述一个或多个传送或接收波束（110，112）传送或接收的信号执行测量，以获得针对所述一个或多个传送或接收波束中的每个的所述信号度量的相应值。

11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述信号度量包括以下中的一个或多个：接收信号强度；接收信号功率；接收信号质量；信噪比；以及信号与噪声加干扰比。

12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，进一步包括利用LoS传送或接收波束来执行（208）所述无线装置（104）与所述无线电接入网络节点（102）之间的飞行时间测量。

13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述节点是以下中的一个：所述无线装置（104）；所述无线电接入网络节点（102）；以及通信网络节点（120）。

14.一种存储指令的非暂时性机器可读介质，所述指令用于由无线通信网络（100）的节点（102，104，120）的处理电路执行，所述无线通信网络包括无线装置（104）、无线电接入网络节点（102）和一个或多个无线光通信LC网络节点（106），所述无线装置和所述无线电接入网络节点中的至少一个包括多个天线元件，所述多个天线元件可配置成提供用于与所述无线装置和所述无线电接入网络节点中的另一个通信的传送或接收波束（110，112），通过所述处理电路的所述指令的执行使所述节点：

15.一种无线通信网络（100）的节点（102，104，120，300），所述无线通信网络包括无线装置（104）、无线电接入网络节点（102）和一个或多个无线光通信LC网络节点（106），所述无线装置和所述无线电接入网络节点中的至少一个包括多个天线元件，所述多个天线元件可配置成提供用于与所述无线装置和所述无线电接入网络节点中的另一个通信的传送或接收波束（110，112），所述节点包括处理电路（302）和非暂时性机器可读介质（304），所述非暂时性机器可读介质存储指令，所述指令在由所述处理电路执行时使所述节点：

16.根据权利要求15所述的节点，其中，所述第一阈值基于所述无线装置（104）与所述无线电接入网络节点（102）之间的估计距离。

17.根据权利要求15或16所述的节点，其中，所述多个天线元件可配置成提供多个预定义的传送或接收波束（110，112），并且其中使所述节点获得针对所述多个预定义的传送或接收波束的子集的一个或多个信号度量，预定义的传送或接收波束的所述子集对应于被引导朝向所指示的无线LC网络节点的覆盖区域的那些传送波束（110，112）或对应于被引导成从所指示的无线LC网络节点（106）的所述覆盖区域接收传输的那些接收波束（112，110）。

18.根据权利要求17所述的节点，其中，所述多个传送或接收波束（110，112）由以下中的一个或多个来定义：多个模拟波束成形器；多个模拟组合器；波束成形器的数字码本；以及组合器的数字码本。

19.根据权利要求15至18中任一项所述的节点，其中，使节点获得（210）针对一个或多个传送或接收波束（110，112）的一个或多个信号度量，所述一个或多个传送或接收波束不被引导朝向所指示的无线LC网络节点（106）的所述覆盖区域，或者不被引导成从所指示的无线LC网络节点的所述覆盖区域接收传输。

20.根据权利要求19所述的节点，其中，使所述节点将所获得的一个或多个信号度量与第二阈值进行比较（212），以确定使用不被引导朝向所指示的无线LC网络节点（106）的所述覆盖区域，或者不被引导成从所指示的无线LC网络节点的所述覆盖区域接收传输的所述一个或多个传送或接收波束（110，112）的RF通信是否是可能的。

21.根据权利要求19或20所述的节点，其中，使所述节点响应于确定在所述无线电接入网络节点（102）和所述无线装置（104）之间不存在LoS，获得针对不被引导朝向所指示的无线LC网络节点（106）的所述覆盖区域，或者不被引导成从所指示的无线LC网络节点的所述覆盖区域接收传输的一个或多个传送或接收波束（110，112）的信号度量。

22.根据权利要求15至21中任一项所述的节点，其中，使所述节点通过从所述无线装置（104）接收包括无线LC网络节点（106）的指示的消息来获得所述无线LC网络节点的所述指示。

23.根据权利要求15至21中任一项所述的节点，其中，使所述节点通过从无线LC网络节点（106）接收包括所述无线装置（104）的身份的指示的消息来获得所述无线LC网络节点的指示。

24.根据权利要求15至23中任一项所述的节点，其中，使所述节点通过以下动作来获得信号度量：

25.根据权利要求15至24中任一项所述的节点，其中，所述信号度量包括以下中的一个或多个：接收信号强度；接收信号功率；接收信号质量；信噪比；以及信号与噪声加干扰比。

26.根据权利要求15至25中任一项所述的节点，其中，使所述节点利用LoS传送或接收波束来执行（208）所述无线装置（104）与所述无线电接入网络节点（102）之间的飞行时间测量。

27.根据权利要求15至26中任一项所述的节点，其中，所述节点是以下中的一个：所述无线装置（104）；所述无线电接入网络节点（102）；以及通信网络节点（120）。