CN101849367B - 双向波束赋形多输入多输出无线通信 - Google Patents

Abstract

这里提供了对第一和第二无线通信设备进行配置以执行双向波束赋形多输入多输出(MIMO)通信的技术。每个设备使用从另一设备接收到的信号来计算波束赋形权重向量，以应用于要同时在进行了波束赋形的情况下发送到另一设备的多个信号流。

Description

双向波束赋形多输入多输出无线通信

相关申请的交叉引用

本申请要求2007年11月5日提交的美国临时申请No.60/985,405的优先权，该申请通过引用全部结合于此。

技术领域

本公开涉及无线通信技术，尤其涉及多输入多输出(MIMO)无线通信系统。

背景技术

MIMO无线通信系统在通信链路的两端(例如，在基站(BS)和移动台(MS))包括多天线无线通信设备。MIMO无线通信技术可以通过分集增益(diversity gain)和多信号流传输来增强无线电链路可靠性并增大系统容量。

传统的波束赋形MIMO系统是单向的，这是由于多个流的波束赋形发生在从第一设备(例如BS)到第二设备(例如MS)的一个方向上，而不发生在从第二设备到第一设备的另一方向上。希望采用可在两个设备之间的两个方向上获得的关于信道的认识，以在这两个设备之间执行双向波束赋形MIMO通信。

附图说明

图1是在第一和第二无线通信设备之间执行双向波束赋形MIMO通信的无线通信系统的示例。

图2示出第一无线通信设备(例如基站)的框图的示例，其中第一无线通信设备被配置为执行下行链路波束赋形MIMO权重向量计算处理以支持双向波束赋形MIMO通信。

图3示出第二无线通信设备(例如移动台)的框图的示例，其中第二无线通信设备被配置为执行上行链路波束赋形MIMO权重向量计算处理以支持双向波束赋形MIMO通信。

图4和图5是示出从第一设备到第二设备的下行链路波束赋形MIMO发送的示例的框图。

图6是示出从第二设备到第一设备的上行链路波束赋形MIMO发送的示例的框图。

图7是示出第一通信设备所采用的下行链路波束赋形MIMO权重向量计算处理的流程图的示例。

图8是示出第二通信设备所采用的上行链路波束赋形MIMO权重向量计算处理的流程图的示例。

具体实施方式

概述

这里提供了对第一和第二无线通信设备进行配置以执行双向波束赋形多输入多输出(MIMO)通信的技术。每个设备使用从另一设备接收到的信号来计算波束赋形权重向量，以应用于要在进行了波束赋形的情况下同时发送到另一设备的多个信号流。

第一设备包括第一多个天线，第二设备包括第二多个天线。第一和第二设备处的天线数目可以不同。第一设备在第一多个天线处接收多个上行链路信号流，这多个上行链路信号流已被从第二设备向第一设备进行了波束赋形。第一设备计算根据由在第一多个天线处接收已由第二设备进行了波束赋形的多个信号流而产生的信号，来计算多个下行链路波束赋形权重向量。第一设备然后将多个下行链路波束赋形权重向量应用于多个下行链路信号流，以经由第一设备的第一多个天线向第二设备同时进行波束赋形发送。第二设备在第二多个天线处接收已由第一设备向第二设备进行了波束赋形的多个下行链路信号流。第二设备根据由在第二多个天线处接收已由第一设备进行了波束赋形的多个下行链路信号流而产生的信号，来计算多个上行链路波束赋形权重向量。第二设备然后将多个上行链路波束赋形权重向量应用于多个上行链路信号流，以经由第二设备的第二多个天线向第一设备同时进行波束赋形发送。

首先参考图1，无线通信系统的示例用5示出并且包括第一无线通信设备10和第二无线通信设备20。第一设备10例如是基站(BS)，第二设备20例如是移动台(MS)。BS 10可以连接到其他有线数据网络设备(未示出)，并且在该意义上用作网关或接入点，多个MS通过该网关或接入点可接入到那些数据网络设备。为了这里描述的示例，BS 10在与MS20通信，并且为了简单起见未在图1中示出其他MS。然而应当了解，BS10可以与多个MS中的每一个执行这里描述的双向波束赋形MIMO通信技术。

BS 10包括多个天线18(1)-18(M)，MS 20包括多个天线28(1)-28(N)。BS 10可以利用带宽远大于相干频率带宽的宽带无线通信协议来与MS 20无线通信。这种无线通信协议的示例是IEEE 802.16通信标准，商业上也称为WiMAX^TM。无线通信协议的另一示例是IEEE 802.11通信标准，商业上也称为WiFi^TM。

图1示出BS 10与MS 20之间的双向波束赋形MIMO无线通信链路。双向波束赋形MIMO通信链路可在逻辑上划分成两条彼此重叠的单向波束赋形MIMO链路。第一单向波束赋形MIMO链路是从BS 10到MS 20，在此称为下行链路波束赋形MIMO路径或方向。第二波束赋形MIMO链路是从MS 20到BS 10，在此称为上行链路波束赋形MIMO路径或方向。这两条单向波束赋形MIMO链路可通过时分双工(TDD)技术而在同一频道上，或者通过频分双工(FDD)技术而在不同频道上。两条单向波束赋形MIMO路径(BS到MS以及MS到BS)的操作对于信道侦听(channelsounding)而言彼此依赖，其中在链路的两侧根据信道侦听来计算波束赋形权重向量。

BS 10可以包括多个(Mt个)发送器和多个(Mr个)接收器。类似地，MS可以包括多个(Nt个)发送器和多个(Nr)接收器。下行链路路径是从BS 10的Mt个发送器到MS 20的Nr个接收器。上行链路路径是从MS 20的Nt个发送器到BS 10的Mr个接收器。

BS 10的M个天线18(1)-18(M)可以TDD或FDD方式在Mt个发送器和Mr个接收器之间共享。在不丢失一般性的情况下，M＝max(Mt，Mr)，如果Mt＜＝Mr，则Mt个发送器所使用的天线将是Mr个接收器所使用的Mr个天线的子集，反之亦然。没有天线是不用的。

类似地，MS 20的N个天线28(1)-28(N)可以TDD或FDD方式在Nt个发送器和Nr个接收器之间共享。天线数目N＝max(Nt，Nr)，如果Nt＜＝Nr，则Nt个发送器所使用的天线将是Nr个接收器所使用的Nr个天线的子集，反之亦然。没有天线是不用的。

转到图2和图3，现在描述BS 10和MS 20的框图示例。首先参考图2，BS 10包括发送器(块)12(在此也称为第一发送器)、接收器(块)14(在此也称为第一接收器)和控制器16(在此也称为第一控制器)。控制器16向发送器12提供要发送的数据并且处理接收器14所接收的信号。另外，控制器16执行其他发送和接收控制功能。发送器12和接收器14的部分功能可在调制解调器中实现，并且发送器12和接收器14的其他部分可在无线电发送器和无线电收发器电路中实现。应当了解，在各种信号路径中存在模数转换器(ADC)和数模转换器(DAC)以在模拟信号和数字信号之间进行转换。

发送器12可以包括个体发送器电路(例如Mt个发送器电路)，这些发送器电路将各个经过上变频的信号提供给多个天线18(1)-18(M)中的相应天线以用于发送。为了简单起见，这些个体发送器电路未在图2中示出。发送器12包括波束赋形MIMO信号流生成模块50，该模块将各个下行链路波束赋形权重向量应用于多个信号流中的相应信号流，这些相应信号流将经由天线18(1)-18(M)同时在波束赋形的情况下发送。Mt′的含义在以下结合图4和图5描述。

接收器14接收由各个天线18(1)-18(M)检测到的信号，并将相应的特定于天线的接收信号提供给控制器16。接收器14包括多个个体接收器电路(例如Mr个接收器电路)，每个接收器电路输出与由多个天线18(1)-18(M)中的相应一个天线检测到的信号相关联的接收信号。为了简单起见，这些个体接收器电路未在图2中示出。

控制器16包括存储器17或存储用于这里描述的技术的数据的其他数据存储块。存储器17可以与控制器16分离或者是控制器16的一部分。另外，用于执行下行链路波束赋形MIMO权重向量计算处理100的逻辑指令可存储在存储器17中以供控制器16执行。处理100生成下行链路波束赋形权重向量

以供波束赋形MIMO信号流生成模块50在向要发送的下行链路信号流中的相应信号流应用下行链路波束赋形权重向量时使用。

控制器16的功能可由编码在一个或多个有形介质中的逻辑(例如，诸如专用集成电路之类的嵌入式逻辑、数字信号处理器指令、由处理器执行的软件等等)实现，其中存储器17存储用于这里描述的计算的数据(和/或存储被执行来实现这里描述的计算的软件或处理器指令)。因此，处理100可利用固定逻辑或可编程逻辑(例如，由处理器执行的软件/计算机指令)实现。此外，波束赋形MIMO信号流生成模块50的功能和下行链路波束赋形MIMO权重向量计算处理100可由同一逻辑部件(例如控制器16)执行，该逻辑部件还可以执行调制解调器功能。

现在参考图3，与BS 10相似，MS 20包括发送器(块)22(在此也称为第二发送器)、接收器(块)24(在此也称为第二接收器)和控制器26(在此也称为第二控制器)。控制器26向发送器22提供要发送的数据并且处理接收器24所接收的信号。另外，控制器26执行其他发送和接收控制功能。发送器22和接收器24的部分功能可在调制解调器中实现，并且发送器22和接收器24的其他部分可在无线电发送器和无线电收发器电路中实现。

发送器22可以包括个体发送器电路(例如Nt个发送器电路)，这些发送器电路将各个经过上变频的信号提供给多个天线28(1)-28(N)中的相应天线以用于发送。为了简单起见，这些个体发送器电路未在图3中示出。发送器22包括波束赋形MIMO信号流生成模块60，该模块将各个上行链路波束赋形权重向量

应用于将经由天线28(1)-28(N)发送的多个信号流中的相应信号流。Nt′的含义在以下结合图6描述。

接收器24接收由各个天线28(1)-28(N)检测到的信号，并将相应的特定于天线的接收信号提供给控制器26。接收器24包括多个个体接收器电路(例如Nr个接收器电路)，每个接收器电路输出与由多个天线28(1)-28(N)中的相应一个天线检测到的信号相关联的接收信号。为了简单起见，这些个体接收器电路未在图3中示出。

控制器26包括存储器27或其他存储用于这里描述的技术的数据的数据存储块。存储器27可以与控制器26分离或者是控制器26的一部分。用于执行上行链路波束赋形MIMO权重向量计算处理200的逻辑指令可存储在存储器27中以供控制器26执行。处理200生成上行链路波束赋形权重向量

以供波束赋形MIMO信号流生成模块60在向要发送的上行链路信号流中的相应信号流应用上行链路波束赋形权重向量时使用。

控制器26的功能可由编码在一个或多个有形介质中的逻辑(例如，诸如专用集成电路之类的嵌入式逻辑、数字信号处理器指令、由处现器执行的软件等等)实现，其中存储器27存储用于这里描述的计算的数据(和/或存储被执行来实现这里描述的计算的软件或处理器指令)。因此，处理200可利用固定逻辑或可编程逻辑(例如，由处理器执行的软件/计算机指令)实现。此外，波束赋形信号流生成模块60的功能和上行链路波束赋形MIMO权重向量计算处理200可由同一逻辑部件(例如控制器26)执行，该逻辑部件还可以执行调制解调器功能。

现在转到图4和图5，描述了下行链路波束赋形MIMO路径。下行链路波束赋形MIMO路径是从BS 10的Mt个发送路径到MS 20的Nr个接收路径的。BS 10生成与从Mt个发送路径形成的Mt′个波束赋形信号流或下行链路波束相对应的Mt′个虚拟发送器，其中Mt′＜＝Mt。BS 10可同时向MS 20发送的波束赋形信号流的数目取决于BS 10的天线数目M和MS 20的天线数目N，其中一般而言，Mt′＜＝min(M，N)。因此，在一个示例中，Mt′＝Nr，其中Nr在MS 20具有相等数目的接收器和天线的情况下可以等于N。

Mt′个虚拟发送器(下行链路波束)是通过向Mt′个下行链路信号流应用Mt′个下行链路波束赋形权重向量

而形成的。每个下行链路波束赋形权重向量是与BS 10的天线数目相对应的维度M的向量。下行链路波束赋形权重向量

是根据上行链路空间特征(spatial signature){S_U1，S_U2，…，S_UNt}计算出的，其中S_Ui{i＝1，2，...，Nt}是维度Mr的列向量，并且对应于从MS 20的第i个天线发送并在BS 10的各个天线18(1)-18(M)处接收的信号。

本领域中已知有许多用于根据接收到的上行链路信号来计算Mt′个下行链路波束赋形权重向量

的计算技术。例如，可使用以下所述的特征值方案来计算下行链路波束赋形权重向量。

首先，BS 10的控制器16被编程为或者以其它方式配置为计算信号协方差矩阵(covariance matrix)：

$\mathrm{cov}=\underset{i}{\overset{\mathrm{Nt}}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j}{\mathrm{\Σ}}{S}_{\mathrm{ui}}\left(j\right)\·S_{\mathrm{ui}}^H\left(j\right)---\left(1\right)$

其中，对下脚标j求和往往意味着利用所有在诸如时间段(例如符号)和/或频率子载波和/或代码之类的某一范围上接收到的上行链路信号来计算协方差矩阵。可容易地从协方差矩阵(cov)来计算下行链路波束赋形权重向量。例如，可以通过对协方差矩阵的奇异值分解来计算第一Mt′个主导特征向量，其中这Mt′个主导特征向量用作Mt′个下行链路波束赋形权重向量

在式(1)的计算中，第一求和(对i)不必针对MS 20的所有N个天线或者所有Nt个发送器来进行。如以下结合图6所说明的，当MS 20也在执行向BS 10的上行链路波束赋形MIMO发送时，MS 20通过MS 20的N个天线而生成Nt′个上行链路波束。BS 10有效地从MS 20接收Nt′个上行链路波束(波束赋形信号流)。因此，式(1)的求和可如下修改为从1到Nt′：

$\mathrm{cov}=\underset{i}{\overset{{\mathrm{Nt}}^{\′}}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j}{\mathrm{\Σ}}{S}_{\mathrm{ui}}\left(j\right)\·S_{\mathrm{ui}}^H\left(j\right)---\left(2\right)$

在Nt′＝1的极端情况中，上行链路信号是单个波束赋形流(单个波束)。

转到图6，描述了上行链路波束赋形MIMO路径。上行链路波束赋形MIMO路径是从MS 20的Nt个发送路径到BS 10的Mr个接收路径的。MS 20生成与来自Nt个发送路径的Nt′个上行链路波束或波束赋形信号流相对应的Nt′个虚拟发送器，其中Nt′＜＝Nt。与下行链路情况一样，MS 20可向BS 10发送的上行链路波束赋形信号流的数目取决于BS天线的数目和MS天线的数目，以使得Nt′＜＝min(M，N)。在一个示例中，Nt′＝Mr，其中Mr在BS 10具有相等数目的接收器和天线的情况下可以等于M。

Nt′个虚拟发送器(波束赋形信号流)的生成是通过向Nt′个上行链路信号流应用Nt′个上行链路波束赋形权重向量

而形成的。每个上行链路波束赋形权重向量是与MS 20的天线数目相对应的维度N的向量。可以利用与以上结合式(1)和式(2)所示的下行链路波束赋形权重向量的计算而描述的那些技术类似的技术，根据从BS 10接收到的下行链路波束赋形信号来计算上行链路波束赋形权重向量

下行链路有一些独特属性可用来更好地辅助上行链路波束赋形权重向量的计算。除了使用接收到的下行链路波束赋形数据流(按照它们的特性是“单播”的)，MS 20还可以使用接收到的由BS 10发送的广播信号。广播信号是并不特别针对特定目的地设备的信号，并且其意图的覆盖是针对多个MS可以接收到该广播信号的区域。广播信号通常包含系统参数信息并辅助MS在BS的覆盖区域内的系统频率/定时获取。这种广播信号的示例是WiMAX格式的帧中的前导信号和IS95码分多址(CDMA)标准中的导频信号。

因此，MS 20可以使用BS 10特别向其发送的下行链路波束赋形信号或者下行链路广播信号或者这二者，以计算其在返回来对BS 10进行波束赋形MIMO发送时使用的上行链路波束赋形权重向量。

MS使用广播信号进行上行链路波束赋形权重向量计算是具有某些好处的。首先，下行链路广播信号在覆盖区域内连续地(以某一时间间隔)被发送，以使得MS 20可在广播信号随着时间而被接收时连续更新其上行链路波束赋形权重向量。另一好处是BS 10通常向广播信号分配多于流量信号(traffic signal)的功率，这是因为广播消息包含重要系统信息并且其可靠接收需要被确保。这意味着广播信号是更可靠的，并且在许多情况下不那么容易受干扰影响。此外，在一些情形中，广播信号是MS可用于其上行链路波束赋形权重向量计算的仅有信号，尤其是在MS在最初建立与BS的通信并且还未从BS接收到单播波束赋形发送时。

现在转到图7的流程图，描述了下行链路波束赋形权重向量计算处理100的操作。处理100与以下结合图8描述的上行链路波束赋形权重向量计算处理200进行交互并依赖于处理200。在110，BS 10从MS 20接收波束赋形MIMO上行链路信号流的发送。在120，BS 10根据在多个天线18(1)-18(M)处接收由MS 20进行了波束赋形的多个上行链路信号流而产生的信号，来计算下行链路波束赋形权重向量的值或者更新已经计算出的下行链路波束赋形权重向量的值。在120处计算下行链路波束赋形权重向量时可以采用上面描述的使用协方差矩阵和特征向量计算的技术。也就是说，可以根据在BS 10的多个天线18(1)-18(M)处检测多个上行链路信号流而产生的信号来计算信号协方差矩阵。换言之，根据从在BS 10的多个天线18(1)-18(M)处接收到的上行链路波束而得到的上行链路空间特征来计算信号协方差矩阵，所述上行链路波束是通过在MS 20处向多个上行链路信号流应用多个上行链路波束赋形权重向量而形成的(如以下结合图8所描述的)。然后根据信号协方差矩阵来计算多个下行链路波束赋形权重向量。

在130，BS 10判断在其队列中是否具有要发送到MS 20的下行链路信号流。当数据在BS 10处被排成队以供向MS 20发送时，则在140，下行链路信号流和下行链路波束赋形权重向量被提供给BS 10中的发送器，该发送器将多个下行链路波束赋形权重向量应用于多个下行链路信号流，以经由BS 10的多个天线18(1)-18(M)向MS 20进行多个下行链路信号流的同时波束赋形发送。

如图7中的流程图元素“A”所示，每当BS 10从MS 20接收到经波束赋形的MIMO上行链路信号流时(发生在图8的流程图中处理200的250处)发起处理100。同样，在BS 10在140处向MS 20进行了波束赋形MIMO发送之后，这将触发图8中在MS 20处的处理200的某些步骤的执行，如图7中的流程图元素“B”所示。

现在转到图8，现在描述上行链路波束赋形权重向量计算处理200。有两种方式在MS中调用处理200。可在210处当MS 20接收到BS 10所发送的下行链路广播信号时调用处理200。在220，MS 20根据由在MS 20的多个天线28(1)-28(N)处检测下行链路广播信号而产生的信号，来计算上行链路波束赋形权重向量的值或者更新已经计算出的上行链路波束赋形权重向量的值。可在MS 20处接收到广播信号的多种情况中的每种情况下来重复220处的计算。如上所述，使用接收到的下行链路广播信号来计算上行链路波束赋形权重向量的一个优点是：在许多系统实现方式中，下行链路广播信号是利用比发送单播信号所使用的功率(例如，当BS 10向MS20发送多个下行链路信号流时所使用的功率)更高的功率来发送的。

也可在230处当MS 20接收到BS 10所发送的下行链路单播波束赋形MIMO信号流发送时调用处理200。当这种单播发送被MS 20接收到时，则在230，MS 20根据由在MS 20的多个天线28(1)-28(N)处接收经BS 10进行了波束赋形的多个(单播或定向的)下行链路信号流而产生的信号，来计算上行链路波束赋形权重向量的值或者更新已经计算出的上行链路波束赋形权重向量的值。

在240，判断MS 20是否已将上行链路信号流排成队以供发送到BS10。当存在要发送到BS 10的上行链路信号流的足够队列时，则在250，上行链路信号流和上行链路波束赋形权重向量被提供给MS 20中的发送器，该发送器将多个上行链路波束赋形权重向量应用于多个上行链路信号流，以经由MS 20的多个天线28(1)-28(N)向BS 10进行同时波束赋形发送。在进行上行链路发送之后，处理100重新开始，如图8中标有“A”的流程图元素所示。

在220和230处计算上行链路波束赋形权重向量的值时可以采用上面描述的使用协方差矩阵和特征向量计算的技术。也就是说，根据由在MS20的多个天线28(1)-28(N)处接收多个下行链路信号流而产生的信号来计算信号协方差矩阵，并且根据信号协方差矩阵来计算多个上行链路波束赋形权重向量。此外，根据从在MS 20的多个天线28(1)-28(N)处接收到的下行链路波束而得到的下行链路空间特征来计算信号协方差矩阵，其中所述下行链路波束是通过在BS 10处向多个下行链路信号流应用多个下行链路波束赋形权重向量而形成的。

如图7和图8的流程图所示，处理100和200彼此依赖，并且随着设备继续彼此进行波束赋形MIMO传输而继续计算对各个设备中的波束赋形权重向量的更新。因此，设备将根据信道中的改变而继续调节它们的波束赋形权重向量，其中所述改变是由于BS和MS相对于彼此的位置移动、BS与MS之间的障碍物的移动等而发生的。

这里描述的是被配置为允许同时在两个设备之间进行双向波束赋形MIMO通信的系统、处理和设备。一个方向上的波束赋形MIMO链路的操作依赖于并且影响另一方向上的波束赋形MIMO链路的操作。

虽然装置、系统和方法在此被图示并描述为在一个或多个具体示例中实施，但是却不希望限于所示出的细节，这是因为可以在其中作出各种修改和结构改变，而不脱离装置、系统和方法的范围以及权利要求的等同物的范围。因此，宽泛地并且以符合(如所附权利要求给出的)装置、系统和方法的范围的方式来解释所附权利要求是适当的。

Claims (20)

1.一种双向波束赋形多输入多输出无线通信方法，包括：

在包括第一多个天线的第一设备处：

在所述第一多个天线处接收已从第二设备向所述第一设备进行了波束赋形的多个上行链路信号流；

根据由在所述第一多个天线处接收由所述第二设备进行了波束赋形的多个信号流而产生的信号，来计算多个下行链路波束赋形权重向量；

将所述多个下行链路波束赋形权重向量应用于多个下行链路信号流，以经由所述第一设备的第一多个天线向所述第二设备进行同时波束赋形发送；

在包括第二多个天线的所述第二设备处：

在所述第二多个天线处接收已由所述第一设备进行了波束赋形的多个下行链路信号流；

根据由在所述多个第二天线处接收由所述第一设备进行了波束赋形的多个下行链路信号流而产生的信号，来计算多个上行链路波束赋形权重向量；

将所述多个上行链路波束赋形权重向量应用于多个上行链路信号流，以经由所述第二设备的第二多个天线向所述第一设备进行同时波束赋形发送。

2.如权利要求1所述的双向波束赋形多输入多输出无线通信方法，还包括：在所述第一设备处发送下行链路广播信号，以及在所述第二设备处，在所述第二多个天线处接收所述下行链路广播信号，并且其中，计算所述多个上行链路波束赋形权重向量基于通过检测在所述第二设备的第二多个天线处接收到的下行链路广播信号而产生的信号。

3.如权利要求2所述的双向波束赋形多输入多输出无线通信方法，其中，计算所述多个上行链路波束赋形权重向量包括：在接收到下行链路广播信号的多种情况中的每种情况下，计算对所述多个上行链路波束赋形权重向量的更新。

4.如权利要求2所述的双向波束赋形多输入多输出无线通信方法，其中，发送所述下行链路广播信号包括：利用比发送所述多个下行链路信号流所使用的功率更高的功率来发送所述下行链路广播信号。

5.如权利要求1所述的双向波束赋形多输入多输出无线通信方法，其中，计算所述多个下行链路波束赋形权重向量包括：根据由在所述第一设备的第一多个天线处接收所述多个上行链路信号流而产生的信号来计算信号协方差矩阵，并且根据该信号协方差矩阵来计算所述多个下行链路波束赋形权重向量。

6.如权利要求5所述的双向波束赋形多输入多输出无线通信方法，其中，计算所述信号协方差矩阵基于从在所述第一设备的第一多个天线处接收到的上行链路波束而得到的上行链路空间特征，所述上行链路波束是通过在所述第二设备处向所述多个上行链路信号流应用所述多个上行链路波束赋形权重向量而形成的。

7.如权利要求1所述的双向波束赋形多输入多输出无线通信方法，其中，计算所述多个上行链路波束赋形权重向量包括：根据由在所述第二设备的第二多个天线处接收所述多个下行链路信号流而产生的信号来计算信号协方差矩阵，并且根据该信号协方差矩阵来计算所述多个上行链路波束赋形权重向量。

8.如权利要求7所述的双向波束赋形多输入多输出无线通信方法，其中，计算所述信号协方差矩阵基于从在所述第二设备的第二多个天线处接收到的下行链路波束而得到的下行链路空间特征，所述下行链路波束是通过在所述第一设备处向所述多个下行链路信号流应用所述多个下行链路波束赋形权重向量而形成的。

9.一种波束赋形多输入多输出无线通信装置，包括：

多个天线；

发送器，该发送器耦合到所述多个天线，并且被配置为产生各个发送信号以供所述多个天线中的相应天线进行发送；

接收器，该接收器耦合到所述多个天线，并且被配置为根据由所述多个天线中的相应天线接收到的信号来产生各个接收信号；以及

耦合到所述接收器和发送器的控制器，其中，该控制器被配置为：

基于由在所述多个天线处接收广播信号而产生的信号来计算多个波束赋形权重向量；并且

向多个信号流应用所述多个波束赋形权重向量，以经由所述多个天线向另一设备进行同时波束赋形发送。

10.如权利要求9所述的波束赋形多输入多输出无线通信装置，其中，所述控制器被配置为：在接收到广播信号的多种情况中的每种情况下，计算对所述多个波束赋形权重向量的更新。

11.如权利要求9所述的波束赋形多输入多输出无线通信装置，其中，所述控制器被配置为通过以下操作来计算所述多个波束赋形权重向量：根据由在所述多个天线处接收所述多个信号流而产生的信号来计算信号协方差矩阵，并且根据该信号协方差矩阵来计算所述多个波束赋形权重向量。

12.一种波束赋形装置，包括：

用于根据由在多个天线处接收已从另一设备进行了波束赋形的多个信号流而产生的信号，来计算多个波束赋形权重向量的装置；以及

用于向多个信号流应用所述多个波束赋形权重向量，以经由所述多个天线向所述另一设备进行同时波束赋形发送的装置。

13.如权利要求12所述的波束赋形装置，其中，所述用于计算所述多个波束赋形权重向量的装置包括：用于基于由在所述多个天线处接收广播信号而产生的信号来计算所述多个波束赋形权重向量的装置。

14.如权利要求13所述的波束赋形装置，其中，所述用于计算所述多个波束赋形权重向量的装置包括：用于在接收到广播信号的多种情况中的每种情况下，计算对所述多个波束赋形权重向量的更新的装置。

15.如权利要求12所述的波束赋形装置，其中，所述用于计算所述多个波束赋形权重向量的装置包括：用于根据由在所述多个天线处检测所述多个信号流而产生的信号来计算信号协方差矩阵的装置，以及用于根据该信号协方差矩阵来计算所述多个波束赋形权重向量的装置。

16.一种双向波束赋形多输入多输出无线通信系统，包括：第一无线通信设备和第二无线通信设备；

所述第一无线通信设备包括：

第一多个天线；

第一发送器，该第一发送器耦合到所述第一多个天线，并且被配置为产生各个发送信号以供所述第一多个天线中的相应天线进行发送；

第一接收器，该第一接收器耦合到所述第一多个天线，并且被配置为根据由所述第一多个天线中的相应天线检测到的信号来产生各个接收信号；以及

耦合到所述第一接收器和第一发送器的第一控制器，其中，所述第一控制器被配置为：

根据由在所述第一多个天线处接收已由所述第二无线通信设备进行了波束赋形的多个信号流而产生的信号，来计算多个下行链路波束赋形权重向量；并且

向相应的多个下行链路信号流应用所述多个下行链路波束赋形权重向量，以经由所述第一无线通信设备的第一多个天线向所述第二无线通信设备进行同时波束赋形发送；

所述第二无线通信设备包括：

第二多个天线；

第二发送器，该第二发送器耦合到所述第二多个天线，并且被配置为产生各个发送信号以供所述第二多个天线中的相应天线进行发送；

第二接收器，该第二接收器耦合到所述第二多个天线，并且被配置为根据由所述第二多个天线中的相应天线检测到的信号来产生各个接收信号；以及

耦合到所述接收器和发送器的第二控制器，其中，所述第二控制器被配置为：

根据由在所述第二多个天线处接收所述第一无线通信设备发送的多个下行链路信号流而产生的信号，来计算多个上行链路波束赋形权重向量；并且

向相应的多个上行链路信号流应用所述多个上行链路波束赋形权重向量，以经由所述第二无线通信设备的第二多个天线向所述第一无线通信设备进行同时波束赋形发送。

17.如权利要求16所述的双向波束赋形多输入多输出无线通信系统，其中，所述第一控制器被配置为生成经由所述第一发送器发送的下行链路广播信号，并且所述第二控制器被配置为基于通过检测在所述第二无线通信设备的第二多个天线处接收到的所述下行链路广播信号而产生的信号，来计算所述多个上行链路波束赋形权重向量。

18.如权利要求16所述的双向波束赋形多输入多输出无线通信系统，其中，所述第二控制器被配置为：在接收到下行链路广播信号的多种情况中的每种情况下，计算对所述多个上行链路波束赋形权重向量的更新。

19.如权利要求16所述的双向波束赋形多输入多输出无线通信系统，其中，所述第一控制器被配置为通过以下操作来计算所述多个下行链路波束赋形权重向量：根据由在所述第一多个天线处接收所述多个上行链路信号流而产生的信号来计算信号协方差矩阵，并且根据该信号协方差矩阵来计算所述多个下行链路波束赋形权重向量。

20.如权利要求16所述的双向波束赋形多输入多输出无线通信系统，其中，所述第二控制器被配置为通过以下操作来计算所述多个上行链路波束赋形权重向量：根据由在所述第二多个天线处接收所述多个下行链路信号流而产生的信号来计算信号协方差矩阵，并且根据该信号协方差矩阵来计算所述多个上行链路波束赋形权重向量。

Images