CN103931109B - 在无线通信系统中形成虚拟小区的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种装置被配置为执行用于在无线通信系统中形成虚拟小区的方法。一种在无线通信系统中用于形成虚拟小区的基站的方法，所述方法包括：通过与终端的波束训练确定多个波束当中的至少一个波束。该方法还包括对于所确定的波束确认邻近BS的协作波束，以及发送对于终端的虚拟小区形成的请求到终端和与协作波束相应的邻近BS。

Description

在无线通信系统中形成虚拟小区的方法和装置

技术领域

本公开涉及在无线通信系统中形成虚拟小区的方法和装置。更加具体来说，本公开涉及在无线通信系统中形成虚拟小区的方法和装置。

背景技术

在蜂窝通信环境中，当相邻小区使用相同频率时在小区边界区域可能发生严重干扰。因此，蜂窝通信系统可以提供降低小区间干扰同时提高小区边界容量的各种方法。在一种方法中，在蜂窝通信系统中，中央控制器考虑位于小区边界的终端的瞬时信道值和通信量状况利用多个相邻小区构造虚拟小区，并且使构成虚拟小区的多个小区能够协作和通信。例如，如图1中所示，提供了一种方案，其中在一个宏小区100和多个pico小区110-1至110-4同时存在的蜂窝环境下，中央控制器120选择用于位于pico小区110-1和110-2的边界的终端102的、位于邻近于终端102的一个宏小区100和两个pico小区110-1和110-2，并且利用所选择的一个宏小区100和两个pico小区110-1和110-2形成虚拟小区，由此一个宏小区100和两个pico小区110-1和110-2协作和通信。

期待保护宽频带的微波(也即，毫米(mm)波)系统的引入。毫米波系统考虑波束形成技术以克服由高频带所引起的传播路径损失。波束形成技术意指利用通过在基站(BS)与终端之间的波束训练来调解BS和终端之间的波束方向进行通信的技术。

毫米波系统可以利用多个小区形成虚拟小区并且协作通信，以便降低小区间干扰同时提高小区边界的容量。但是，已经基于具有全方向天线的BS提出了根据传统技术形成虚拟小区的方法，因此其可能不适用于利用对其应用了波束形成技术的小区形成虚拟小区。例如，当根据传统方案利用对其应用了波束形成技术的小区形成虚拟小区时，传统方法必须执行由BS执行关于所有波束索引的波束训练以及选择将与终端通信的特定波束索引的过程。因此，存在的缺点是因为浪费能源而导致效率不高以及由波束训练引起的延迟升高。

因此，存在对于提供一种在对其应用了波束形成技术的小区之间有效地形成虚拟小区的方法的需要。

发明内容

为了处理上面讨论的现有技术的缺陷，基本目标是提供一种在无线通信系统中形成虚拟小区的方法和装置。

本公开的另一方面将提供一种在无线通信系统中基于基站(BS)之间的协作波束索引信息形成虚拟小区的方法和装置。

本公开的再一方面将提供一种在无线通信系统中取决于终端的运动感测波束索引的改变以及重新形成虚拟小区的方法和装置。

本公开的又一方面将提供一种在无线通信系统中的方法和装置，其中BS选择将形成虚拟小区的波束索引和使用所选择的波束索引与形成虚拟小区的相邻BS协作通信。

上面的方面通过提供在无线通信系统中形成虚拟小区的方法和装置实现。

根据本公开的一个方面，提供一种在无线通信系统中BS用于形成虚拟小区的方法。所述方法包括：通过与终端的波束训练确定多个波束当中的至少一个波束，以及确认对于所确定的波束的邻近BS的协作波束。所述方法还包括：发送对于终端的虚拟小区形成的请求到终端和与协作波束相应的邻近BS。

根据本公开的另一方面，提供一种在无线通信系统中邻近BS用于形成虚拟小区的方法。所述方法包括：从第一BS接收对于终端的虚拟小区形成的请求，以及确认对于在第一BS中确定的波束的至少一个协作波束。所述方法还包括：基于所确认的至少一个协作波束执行与终端的波束训练，以及选择用于虚拟小区形成的协作波束。

根据本公开的再一方面，提供一种在无线通信系统中终端用于形成虚拟小区的方法。所述方法包括：通过与第一BS的波束训练确定多个波束当中的至少一个波束，从第一BS接收关于将形成虚拟小区的邻近BS的信息，以及通过与所述邻近BS的波束训练确定用于邻近BS的波束。

根据本公开的又一方面，提供一种用于在无线通信系统中形成虚拟小区的BS装置。所述装置包括：波束形成单元，被配置为形成每个具有不同方向的多个波束。所述装置还包括控制器，被配置为控制用于控制所述波束形成单元的功能，执行与终端的波束训练，确定所述多个波束当中的至少一个波束，确认对于所确定的波束的邻近BS的协作波束，以及发送对于终端的虚拟小区形成的请求到终端和与所述协作波束相应的邻近BS。

根据本公开的仍一方面，提供一种用于在无线通信系统中形成虚拟小区的邻近BS装置。所述装置包括：波束形成单元，被配置为形成每个具有不同方向的多个波束。所述装置还包括控制器，被配置为从第一BS接收对于终端的虚拟小区形成的请求，确认对于在第一BS中确定的波束的至少一个协作波束，基于所确认的协作波束控制所述波束形成单元，执行与终端的波束训练，以及选择用于虚拟小区形成的协作波束。

根据本公开的仍一方面，提供一种用于在无线通信系统中形成虚拟小区的终端的装置。所述装置包括：波束形成单元，被配置为形成每个具有不同方向的多个波束。所述装置还包括控制器，被配置为控制用于所述波束形成单元的功能，执行与第一BS的波束训练，确定所述多个波束当中的至少一个波束，从第一BS接收关于将形成虚拟小区的邻近BS的信息，以及通过与所述邻近BS的波束训练确定用于邻近BS的波束。

在着手以下具体实施方式之前，阐述贯穿本文件使用的特定词和短语的定义也许有益：术语“包括”和“包含”以及其衍生词意指没有限制的包括；术语"或者"是包括性的，意指和/或；短语“与…关联”和“与之关联“以及其衍生词，可以意指包括、包括在内、与之互连、包含、包含在内、连接到或者与之连接、耦接到或者与之耦接、可与之通信、与之协作、交织、并置、近似于、绑定到或者与之绑定、具有、具有属性等等之类；以及术语"控制器"意指控制至少一个操作的任何设备、系统或者其部分，这样的设备可以以硬件、固件或者软件或者其中至少两种的组合实施。应当注意，与任意特定控制器关联的功能可以是集中式或者分布式，不论是本地还是远程。提供对于贯穿本文件某些词和短语的定义，本领域普通技术人员应当理解，如果不是多数实例，则在许多实例中，这些定义适用于这些已定义词和短语的在先以及将来的使用。

附图说明

为了更加全面地理解本公开及其好处，现在结合附图参考以下描述，附图中相同的参考数字表示相同的部分：

图1示出根据传统技术的、在无线通信系统中形成虚拟小区的方案；

图2示出根据本公开的、在无线通信系统中形成虚拟小区的方案；

图3A至图3C示出根据本公开的、在无线通信系统中在基站(BS)之间的协作波束索引；

图4A至图4F示出根据本公开的、在无线通信系统中通过波束训练形成虚拟小区的示例；

图5示出根据本公开的、在无线通信系统中根据终端的运动改变的虚拟小区；

图6示出根据本公开的、在无线通信系统中在特定BS的波束训练失败时形成的虚拟小区；

图7示出根据本公开的、在无线通信系统中形成虚拟小区的信号图；

图8A和图8B示出根据本公开的、在无线通信系统中终端已经初始接入到的BS的虚拟小区形成的操作过程；

图9A和图9B示出根据本公开的、在无线通信系统中相邻BS的虚拟小区形成的操作过程；

图10示出根据本公开的、在无线通信系统中终端用于虚拟小区形成的操作过程；

图11示出根据本公开的、在无线通信系统中的BS的结构；以及

图12示出根据本公开的、在无线通信系统中的终端的结构。

具体实施方式

下面讨论的图1到图12以及本专利文件中用于描述本公开的原理的各种实施例，仅是通过图例的方法并且无论如何不应当解释为限制本公开的范围。本领域技术人员将理解，本公开的原理可以在任一适当布置的无线通信系统中实现。下面将参考附图描述本公开的优选实施例。在下面的描述中，因为公知功能或者结构将因为不必要的细节模糊本公开，所以将不对它们进行详细描述。在下面描述的考虑其在本公开中的功能定义的术语，根据用户和操作者的意图或实践可以是不同的。因此，应当贯穿说明书基于本公开定义所述术语。

下面，本公开描述在支持波束形成技术的无线通信系统中形成虚拟小区的方法和装置。

在本公开中，基站(BS)形成各自具有方向的多个波束。这里，多个波束中的每一个可以是由一个天线形成的波束或者可以是通过调整阵列天线的方向而形成的波束。例如，BS具有16个天线，并且BS可以通过每一个天线形成一个波束来形成总共16个波束。另举一例，BS具有由16个天线组成的阵列天线，并且BS可以通过调整包括在阵列天线中的多个天线的方向来形成总共16个波束。因此，每个BS的特定波束的覆盖区域可以与相邻BS的特定波束的覆盖区域重叠。因此，在本公开中，覆盖区域重叠的波束定义为协作波束，并且使用协作波束形成虚拟小区。具体来说，在本公开中，每个BS通过先前存储关于协作波束的信息，也即，关于协作波束索引的信息，来最小化用于形成虚拟小区的波束训练。

图2示出根据本公开的、在无线通信系统中形成虚拟小区的方案。

如图2中所示，在本公开中，终端200的相邻BS选择与终端200具有良好信道状态的波束211至214和221至224并且形成虚拟小区。基于所选择的波束211至214和221至224，相邻BS与终端200协作和通信。具体来说，不是执行关于所有波束的波束训练和选择与终端200具有良好信道状态的波束，而是根据本公开的相邻BS中的每一个基于先前存储的关于与相邻BS的协作波束的信息执行关于部分波束的波束训练，并且选择与终端200具有良好信道状态的波束。这里，协作波束意指具有关于特定BS的至少一个波束的重叠覆盖区域的相邻BS的至少一个波束。在下面详细参考图3A至图3C描述协作波束。

例如，图3A至图3C示出根据本公开的、在无线通信系统中在BS之间的协作波束索引。

如图3A至图3C中所示，每个BS由各自具有方向的多个波束组成。每个BS的特定波束的覆盖区域可以与相邻BS的特定波束的覆盖区域重叠。例如，如图3A中所示，在每个BS由16个波束组成并且每个波束的索引从1到16编号的情况下，BS C的波束当中的波束14可以具有与BS A的波束7,8和9以及BS B的波束3和4的覆盖区域重叠的覆盖范围。因此，BS C的波束14的协作波束是BS A的波束7，8和9以及BS B的波束3和4。类似地，如图3B中所示，BS C的波束当中的波束13的协作波束可以是BS A的波束8和9以及BS B的波束4和5。并且，如图3C中所示，BS C的波束当中用于波束15的协作波束可以是BS A的波束6、7、8和9。

在本公开中，假设每个BS具有先前存储的用于每个波束的协作波束索引信息。协作波束索引信息可以是由设计者先前存储的，或者可以通过从终端反馈的信息改变和存储。例如，如果终端将在特定位置接收信号的每个BS的波束索引信息反馈给BS，则BS可以能够使用反馈信息更新协作波束索引信息。

在下面描述BS使用协作波束索引信息形成虚拟小区的方案。

图4A至图4F示出根据本公开的、在无线通信系统中通过波束训练形成虚拟小区的示例。这里，为了描述的方便起见，假定当初始网络接入时终端选择BS C并且执行到BS C的网络接入来进行描述。

如图4A中所示，首先，终端利用用于初始网络接入的BS C通过波束训练来选择特定波束。这里，波束训练意指以下一系列处理：其中，BS和终端通过多个波束发送/接收各自具有不同方向的波束训练参考信号，选择具有最佳通信质量的参考信号，以及交换关于所选择的参考信号的波束信息，也即，波束索引信息。波束训练可以被划分为下行链路和上行链路。也就是说，波束训练可以被划分为下行链路波束训练和上行链路波束训练。在下行链路波束训练中，当BS发送多个波束训练参考信号到终端时，终端选择具有良好信号质量的一个参考信号，在上行链路波束训练中，当终端发送多个波束训练参考信号到BS时，BS选择具有良好信号质量的一个参考信号。在本公开中，该波束训练目的在于降低作为波束训练的目标的波束的数目以及简化整个波束训练过程。

如果终端利用BS C执行波束训练并且通过BS C的波束14接入BS C，如图4B中所示，则BS C确认用于波束14的协作波束是BS A的波束7、8和9以及BS B的波束3和4，并且将终端的信息和表示终端通过其自己的波束14接入到BS C的信号发送到BS A和BS B。

BS B确认将BS C的波束14作为协作波束的自己的波束3和4，并且关于波束3和4与终端执行波束训练。也就是说，当与终端进行波束训练的时候，不是针对所有其自己的波束发送/接收波束训练参考信号，而是BS B仅对于使覆盖区域与BS C的波束14重叠的协作波束发送/接收参考信号。当选择了BS B的波束3作为BS B与终端之间波束训练的结果时，如图4C中所示，BS B发送表示已经选择其自己的波束3的信号到BS A和BS C，如图4D中所示。

如果这样，则BS A确认将BS C的波束14和BS B的波束3作为协作波束的其自己的波束是波束9，关于波束9与终端执行波束训练并且选择波束9，以及发送表示已经选择了其自己的波束9的信号到BS B和BS C，如图4E中所示。

根据前述的过程，如图4F中所示，BS C、BS B和BS A使用各个波束14、3和9形成用于终端的虚拟小区，并且彼此协作地执行通信。

已经进行了前述的描述，其中，在具有针对BS C的波束14的协作波束的BS B和BSA当中，BS B首先执行波束训练。因为BS B具有较少数目的针对BS C的波束14的协作波束，所以这将获得的效果是当BS B在BS A之前执行波束训练时简化实行以形成虚拟小区的整个波束训练过程。相反，具有许多协作波束的BS可以首先根据设计方案执行波束训练。对此，BS C调度BS B和BS A的波束训练的次序，并且将调度信息发送到BS B和BS A。另举一例，可以基于波束的强度确定执行波束训练的BS的次序。波束的强度可以在小区计划步骤中通过终端的反馈确定。例如，在小区计划步骤中，终端在特定位置接收波束，测量接收到的波束的强度，并且将测量的强度报告给BS，由此BS能够通过终端的位置获取并且存储波束强度信息。在一个实施例中，基于获取的强度信息，BS能够确定执行波束训练的BS的次序。对于每个BS的波束的强度信息可以通过终端的反馈更新。再举一例，能够基于每个BS的负载确定执行波束训练的BS的次序。这里，每个BS的负载信息能够通过回程(backhaul)在BS之间交换和存储。再举一例，可以使用协作波束的数目、波束的强度和负载中的两个或多个确定执行负载训练的BS的次序。

而且，本公开在形成虚拟小区之后终端移动时重新形成虚拟小区，如上面参考图4A至图4F所述。

图5示出根据本公开的、在无线通信系统中根据终端的移动改变的虚拟小区。也就是说，如图5中所示，当通过在特定位置500形成的虚拟小区通信的过程中终端移动到不同位置502时，BS C或者BS A通过波束跟踪改变用于终端的波束，并且使用与改变后的波束相应的协作波束的波束索引信息重新形成虚拟小区。

已经假定当每个BS与终端执行波束训练时波束训练成功来进行前述的描述。但是，根据信道状况波束训练可能失败。

图6示出根据本公开的、在无线通信系统中在特定BS的波束训练失败时形成的虚拟小区。

如图6所示，假定BS C和BS A成功地执行波束训练并且分别选择波束1和波束6，BSD能够关于将BS C的波束1和BS A的波束6作为协作波束的波束11与终端执行波束训练。

这里，在BS D已经发送了用于波束11的参考信号到终端但是因为与终端的信道状态或者参考信号的接收质量弱而造成终端没有接收到参考信号的情况下，终端和BS D可以确定波束训练失败。在该状况下，BS D可以能够在逝去预定时间之后重新尝试关于波束11的波束训练，或者关于其它候选协作波束执行波束训练，或者放弃对于终端的虚拟小区形成。也就是说，BS D可以通过利用BS C的波束1和BS A的波束6形成的虚拟小区，使用在激活模式下发送/接收数据之后终端进入从模式的时间点重新尝试关于波束11的波束训练。而且，BS D可以能够执行关于将BS C的波束1和BS A的波束6其中任意一个作为协作波束的其自己的波束执行波束训练。例如，BS D可以能够执行关于将BS C的波束1作为协作波束的其自己的波束12执行波束训练。

在下面描述用于基于前述描述的形成虚拟小区的无线通信系统的详细操作和装置。

图7示出根据本公开的、在无线通信系统中形成虚拟小区的信号图。

参考图7，在块710中，终端700和第一BS702彼此发送/接收波束训练信号(或者波束训练参考信号)，并且在多个上行链路波束和多个下行链路波束当中选择一个上行链路波束和一个下行链路波束。在块712中，终端700和第一BS702执行对于终端700的网络接入处理。也就是说，为了选择下行链路波束，如果第一BS702通过多个波束发送各自具有不同方向的波束训练参考信号到终端，则终端700测量接收到的参考信号的信号质量并且选择与具有最佳质量的参考信号对应的波束。相反，为了选择上行链路波束，如果终端700发送各自具有不同方向的波束训练参考信号到第一BS702，则第一BS702测量接收到的参考信号的信号质量并且选择与具有最佳质量的参考信号对应的波束。这里，由第一BS702发送的波束训练参考信号可以包括小区构造所必要的信息。这里，已经对在执行波束训练之后终端700和第一BS702执行终端700的网络接入的过程做出了描述。但是，可以根据设计方案对其进行改变。例如，终端700和第一BS702能够在终端700的网络接入过程执行波束训练，或者终端700和第一BS702可以能够在执行网络接入过程之后执行波束训练。而且，关于在终端700和第一BS702中的每一个中选择的参考信号的波束信息可以根据设计方案通过块710和块712的任意一个处理而交换。这里，波束信息包括相应波束的索引。

在那之后，在块714中，第一BS702确认关于与由终端700选择的参考信号相应的下行链路波束的协作波束信息(例如，协作波束索引信息)。接下来，在块716中，第一BS702发送关于终端的信息和下行链路波束信息(例如，与参考信号相应的下行链路波束索引信息)到具有协作波束的第二BS704和第三BS706。在那之后，在块718中，第一BS702发送关于协作波束的信息(或者作为协作BS的第二BS704和第三BS706的信息)到终端700。在实施例中，第一BS702可以调度第二BS704和第三BS706的调度波束训练运行时间点，并且将调度信息发送到第二BS704、第三BS706和终端700。在实施例中，第一BS702可以能够从第二BS704和第三BS706中的每一个接收对于波束训练运行时间点的请求，并且根据所请求的波束训练运行时间点和协作波束的数目执行调度。这里，假定第一BS702执行调度以使得第三BS706在第二BS704执行波束训练之后执行波束训练来做出描述。

接下来，在块720中，终端700和第二BS704彼此发送/接收波束训练信号并且选择上行链路波束和下行链路波束。接下来，在块722中，终端700和第二BS704交换关于所选择的波束信息，并且基于交换的信息设置用于通信的链路。在实施例中，不是关于第二BS704支持的所有波束执行波束训练，而是第二BS704确定其自己支持的所有波束当中将第一BS702的下行链路波束作为协作波束的波束作为候选波束，并且执行关于该候选波束的波束训练。接下来，在块724中，第二BS704发送关于由终端700选择的第二BS704的下行链路波束的信息到第一BS702和第三BS706。

在那之后，在块726中，终端700和第三BS706彼此发送/接收波束训练信号并且选择上行链路波束和下行链路波束。接下来，在块728中，终端700和第三BS706交换关于所选择的波束的信息，基于交换的信息设置用于通信的链路。在实施例中，不是关于第三BS706支持的所有波束执行波束训练，而是第三BS706确定其支持的所有波束当中将第一BS702的下行链路波束和第二BS704的下行链路波束作为协作波束的波束作为候选波束，并且执行关于候选波束的波束训练。接下来，在块730中，第三BS706发送关于由终端700选择的第三BS706的下行链路波束的信息到第一BS702。

在那之后，在块732中，第一BS702、第二BS704和第三BS706使用通过波束训练确定的波束来形成用于终端700的虚拟小区，从而与终端700互相协作地通信。

图8A和图8B示出根据本公开的、在无线通信系统中终端已经初始接入到的BS的虚拟小区形成的操作过程。

参考图8A和图8B，在块801中，BS与终端发送/接收波束训练信号，确定上行链路波束和下行链路波束，与终端交换关于所确定的波束的信息。在那之后，BS前进到块803并且执行对于终端的网络接入过程。这里，BS通过BS支持的多个波束发送各自具有不同方向的波束训练参考信号到终端，然后接收关于终端已经选择的BS的下行链路波束的信息，也即波束索引信息。而且，BS接收由终端发送的波束训练参考信号，选择最佳信号质量的上行链路波束，并且发送关于所选择的上行链路波束的索引信息到终端。在实施例中，从BS发送到终端的波束训练参考信号可以包括关于相应波束的索引信息和用于小区构造必要的信息。

接下来，BS前进到块805并且确定用于BS的下行链路波束的协作波束是否存在。也就是说，BS先前已经将关于具有关于BS支持的多个波束重叠覆盖的邻近BS的波束的索引信息作为协作波束索引信息存储。因此，通过先前存储的协作波束索引信息，BS能够得知用于BS的下行链路波束的协作波束是否存在。

当在块805中确定用于BS的下行链路波束的协作波束不存在时，BS识别这是不能够形成虚拟小区的情况并且前进到块835，并且将资源分配给终端，并且执行与终端的通信。在那之后，在块837中，BS确定终端是否移动以及是否根据波束跟踪改变波束。例如，当与终端的信道环境条件在通过下行链路波束通信期间变得小于阈值条件时，BS能够再次执行对于终端的波束训练并且执行波束跟踪以便重新确定波束。在实施例中，当用于终端的下行链路波束改变时，BS能够识别下行链路波束由于终端的移动而改变。当在块837中确定根据波束跟踪改变波束时，终端返回到块805。当在块837中确定不根据波束跟踪改变波束时，终端返回到块835并且继续执行与终端的通信。

相反，当在块805中确定对于BS的下行链路波束的协作波束存在时，BS前进到块807并且发出对于虚拟小区形成的协作请求到与协作波束相应的协作BS。在实施例中，BS发送终端的信息和在块801中确定的其自己的下行链路波束的索引信息到协作BS。

接下来，在块809中，BS从协作BS接收用于波束训练的调度信息。这里，用于波束训练的调度信息表示关于当协作BS与终端进行波束训练的时候该协作BS使用的资源的信息。

在块811中，BS发出对于接收到的调度信息的响应消息到协作BS，并且发送关于协作BS的信息和调度信息到终端。在实施例中，基于从每个协作BS接收到的调度信息，BS能够调度各个协作BS将使用以执行与终端的波束训练的资源，然后将调度的资源信息发送到协作BS和终端。这里，考虑到各个协作BS所具有用于在块801中确定的下行链路波束的协作波束的数目，BS能够调度各个协作BS将使用以执行与终端的波束训练的资源。而且，当从多个协作BS接收到的调度信息指示相同资源时，BS可以发出仅支持非确认(NACK)信息的响应消息到多个协作BS，该NACK信息指示相应调度不能被允许。在该情况下，块809和块811将重复执行直到BS允许多个协作BS的调度信息。

接下来，在块813中，BS从协作BS接收关于与终端的链路的信息。在实施例中，关于与终端的链路的信息包括已经在协作BS与终端之间形成链路的上行链路波束信息和下行链路波束信息。在那之后，在块815中，BS确定其是否已经从所有协作BS接收到关于与终端的链路的信息。当在块815中确定没有从所有协作BS接收到关于与终端的链路的信息时，BS返回到块813并且等待从协作BS接收关于与终端的链路的信息。

相反，当在块815中确定从所有协作BS接收到关于与终端的链路的信息时，BS基于从协作BS接收到的波束信息形成对于终端的虚拟小区。接下来，在块817中，BS考虑形成虚拟小区的波束的信道状态和BS负载确定对于虚拟小区的主BS。这里，主BS意指为了提高终端的通信质量起见扮演控制构成虚拟小区的其它BS的角色的BS。

接下来，在块819中，BS确定其是否已经被确定为主BS。如果在块819中确定BS自己已经被确定为主BS，则BS前进到块821并且控制构成虚拟小区的其它协作BS并执行与终端的通信。接下来，BS前进到块823，并确定终端是否移动以及是否根据波束跟踪改变波束。当在块823中确定根据波束跟踪改变波束时，BS返回到块805并再次执行随后的块。当在块823中确定不根据波束跟踪改变波束时，BS返回到块821并控制协作BS以及继续执行与终端的通信。

相反，当在块819中确定BS尚未被确定为主BS时，BS前进到块825并请求被确定作为主BS的协作BS作为主BS操作。接下来，BS前进到块827并变换为从BS模式，然后从主BS接收控制信息。这里，控制信息表示用于与终端通信的调度信息。

接下来，在块829中，BS确定BS自己是否需要将资源分配到终端，也就是说，是否需要根据控制信息调度用于通信的资源。这里，当在块829中确定BS不需要根据控制信息执行对于终端的调度时，BS返回到块827并再次执行随后的块。相反，当在块829中确定BS需要根据控制信息执行对于终端的调度时，BS前进到块831并将资源分配给终端，并且与终端通信。接下来，在块833中，BS确定终端是否移动以及是否根据波束跟踪改变波束。当在块833中确定根据波束跟踪改变波束时，BS返回到块805并再次执行随后的块。相反，当在块833中确定没有根据波束跟踪改变波束时，BS返回到块827并再次执行随后的块。

图9A和图9B示出根据本公开的、在无线通信系统中相邻BS的虚拟小区形成的操作过程。

参考图9A和图9B，在块901中，邻近BS从另一邻近BS接收表示对于虚拟小区形成的协作请求的信号。在实施例中，对于虚拟小区形成的协作请求信号包括关于在协作BS与终端之间的下行链路波束索引信息和关于终端的信息。下面，为了描述的方便起见，发出对于虚拟小区形成的协作请求的邻近BS被称作协作请求BS。

接下来，在块903中，邻近BS创建用于与终端的波束训练的调度信息，并且将创建的调度信息发送到协作请求BS。这里，用于波束训练的调度信息表示关于邻近BS意欲在与终端的波束训练的时候使用的资源的信息。

在那之后，在块905中，邻近BS从协作请求BS接收对于调度信息的响应消息，并且前进到块907并且确定协作请求BS是否允许调度。当在块907中确定协作请求BS不允许调度时，邻近BS返回到块903并且重新调度邻近BS意欲用于波束训练的资源，发送重新调度信息到协作请求BS，并且再次执行随后的块。

相反，当在块907中确定协作请求BS允许调度时，邻近BS前进到块909并且与终端发送/接收波束训练信号并且确定上行链路波束和下行链路波束。在实施例中，不是执行关于邻近BS支持的所有波束的波束训练，而是邻近BS确定将协作请求BS的下行链路波束作为协作波束的波束作为候选波束，执行关于候选波束的波束训练，并且确定上行链路波束和下行链路波束。在那之后，在块911中，邻近BS将关于确定的上行链路波束和下行链路波束的波束索引信息与终端交换，基于交换的信息设置用于与终端通信的链路。

接下来，邻近BS前进到块913并且发送关于与终端的链路的信息到协作请求BS。在实施例中，关于链路的信息可以包括关于邻近BS与终端之间的链路的下行链路波束索引信息、关于链路连接的时间信息、邻近BS的信息和认证信息等等。在实施例中，邻近BS可以根据协作请求BS的控制发送关于与终端的链路的信息到至少一个不同的邻近BS。在实施例中，不同邻近BS表示具有协作请求BS的下行链路波束作为协作波束的BS。

接下来，邻近BS前进到块915并且确定是否从协作请求BS接收到请求主BS操作的信号。当在块915中确定没有接收到请求主BS操作的信号时，邻近BS前进到块917并且从针对终端的虚拟小区的主BS接收控制信息。接下来，邻近BS前进到块919并且确定邻近BS自己是否有分配资源到终端的需要，也就是说，是否有需要根据控制信息调度用于通信的资源。这里，当在块919中确定没有根据控制信息对终端调度的需要时，邻近BS返回到块917并且再次执行随后的块。相反，当在块919中确定存在根据控制信息执行对于终端的调度时，在块921中，邻近BS将资源分配给终端，并且与终端通信。接下来，在块923中，邻近BS确定终端是否移动以及是否根据波束跟踪改变波束。当在块923中确定根据波束跟踪改变波束时，邻近BS前进到图8的块805并且再次执行图8的随后块。当在块923中确定不根据波束跟踪改变波束时，邻近BS返回到块917并且再次执行随后的块。

相反，当在块915中确定接收到请求主BS操作的信号时，邻近BS前进到块925并且控制构成虚拟小区的其它协作BS并执行与终端的通信。接下来，邻近BS前进到块927，并确定终端是否移动以及是否根据波束跟踪改变波束。当在块927中确定根据波束跟踪改变波束时，邻近BS前进到图8的块805并且再次执行图8的随后块。当在块927中确定不根据波束跟踪改变波束时，邻近BS返回到块925并且控制协作BS并继续执行与终端的通信。

图10示出根据本公开的、在无线通信系统中终端用于虚拟小区形成的操作过程。

参考图10，在块1001中，终端与BS发送/接收波束训练信号，确定上行链路波束和下行链路波束，并且与BS交换关于所确定的波束的索引信息。在那之后，终端前进到块1003并且执行网络接入过程。这里，终端通过BS支持的多个波束接收各自具有不同方向的波束训练参考信号，测量每个参考信号的信号质量，并且选择具有最佳信号质量的参考信号。而且，终端可以通过包括在终端中的多个波束发送各自具有不同方向的波束训练参考信号。在实施例中，每个波束训练参考信号可以包括用于相应波束的小区构造和索引信息必要的信息。

在那之后，在块1005中，终端从BS接收协作BS信息和调度信息。也就是说，终端从BS接收关于将终端在块1001已经选择的BS的下行链路波束作为协作波束的协作BS的信息以及用于与协作BS的波束训练的调度信息。

接下来，在块1007中，终端分析从BS接收到的协作BS信息并且确定是否存在协作BS。当在块1007中确定从BS接收到的协作BS信息指示协作BS不存在时，终端前进到块1021并且从BS接收资源的分配并与BS通信。接下来，终端前进到块1023并感测是否根据波束跟踪改变波束。当在块1023中确定没有感测到波束的改变时，终端返回到块1021并再次执行随后的块。相反，当在块1023中确定感测到波束的改变时，终端前进到块1005并再次执行随后的块。

相反，当在块1007中确定从BS接收到的协作BS信息指示协作BS存在时，终端前进到块1009并根据调度信息与协作BS发送/接收波束训练信号，并且确定上行链路波束和下行链路波束。接下来，终端前进到块1011并且与协作BS交换关于所确定的上行链路波束和下行链路波束的索引信息，基于交换的信息设置用于通信的链路。在实施例中，不是执行关于协作BS的所有波束的波束训练，而是终端仅发送/接收关于部分波束的波束训练信号，也即，协作BS的波束当中被确定为候选的波束。

接下来，在块1013中，终端确定是否已经执行对于所有协作BS的波束训练。当在块1013中确定尚未执行对于所有协作BS的波束训练时，终端返回到块1009并再次执行随后的块。

相反，当在块1013中确定已经执行对于所有协作BS的波束训练时，终端前进到块1015并且从主BS或者从BS接收调度信息。接下来，在块1017中，终端根据接收到的调度信息与主BS或者从BS通信。在那之后，终端前进到块1019并感测是否根据波束跟踪改变波束。当在块1019中确定没有感测到波束的改变时，终端返回到块1015并再次执行随后的块。相反，当在块1019中确定感测到波束的改变时，终端返回到块1005并再次执行随后的块。

图11是示出根据本公开的、在无线通信系统中的BS的结构的框图。

参考图11，BS包括控制器1100、存储单元1110、通信模块1120和波束形成单元1130。

控制器1100控制并且处理BS的基本操作，并且通过根据本公开的包括虚拟小区形成控制器1102，控制和处理用于形成针对终端的虚拟小区的功能。具体来说，虚拟小区形成控制器1102通过存储在存储单元1110的协作波束数据库(DB)1112中的协作波束信息，控制并且处理用于执行波束训练的功能。换句话说，在与终端发送/接收波束训练信号并且确定了用于终端的初始接入的下行链路波束和上行链路波束之后，为了形成针对终端的虚拟小区，虚拟小区形成控制器1102控制和处理用于如下的功能：搜索针对关于所确定的下行链路波束的协作波束信息的协作波束DB1112，并且发送对于虚拟小区形成的请求到与搜索到的协作波束信息相应的协作BS。在实施例中，虚拟小区形成控制器1102控制并且处理用于在BS自己与协作BS之间的波束训练的调度资源的功能。而且，虚拟小区形成控制器1102控制并且处理用于当从邻近BS接收到对于虚拟小区形成的请求时确认从已经请求了虚拟小区形成的邻近BS接收到的下行链路波束信息、搜索针对将经确认的下行链路波束作为协作波束的波束的协作波束DB1112、确定搜索到的波束作为候选波束以及基于候选波束的波束索引执行与终端的波束训练的功能。在实施例中，虚拟小区形成控制器1102可以发送表示与终端执行波束训练的资源的调度信息到已经请求了虚拟小区形成的邻近BS。而且，当关于特定候选波束的波束训练失败时，虚拟小区形成控制器1102可以能够选择除了特定候选波束之外的候选波束并且执行关于所选择的候选波束的波束训练，或者可以能够在等待预定时间之后重新尝试关于特定候选波束的波束训练，或者可以能够放弃虚拟小区形成。

而且，虚拟小区形成控制器1102控制并且处理用于当根据正在通信的终端的运动当前选择的波束的信道状态小于阈值条件时运行波束跟踪并且改变波束以及根据波束改变重新形成虚拟小区的功能。

虚拟小区形成控制器1102控制并且处理用于当通过波束训练选择了将用于与终端通信的波束时控制波束形成单元1130并且通过所选择的波束与终端通信的功能。

存储单元1110存储用于BS的操作所必要的各种程序和数据。具体来说，存储单元1110包括已经存储了用于BS支持的多个波束中的每一个的邻近BS的协作波束信息，也即，协作波束索引信息的协作波束DB1112。协作波束DB1112可以在设计时预先存储或者可以通过终端的反馈信息更新。

通信模块1120根据系统的物理层标准将发送比特流变换为基带信号或者将基带信号变换为接收比特流。通信模块1120可以执行信道编码和解码、数据调制和解调、对于多个天线映射的预编码、后编码、模数转换器(ADC)、数模转换器(DAC)、快速傅立叶变换(FFT)、快速傅立叶逆变换(IFFT)、数字波束形成等等的功能。例如，根据正交频分复用(OFDM)方案，在数据发送侧，通信模块1120通过对发送比特流编码和调制创建复合码元，将复合码元映射到副载波，并且通过IFFT运算和循环前缀(CP)插入构造OFDM码元。

波束形成单元1130包括多个构成元件，并且每个构成元件调整在每个天线路径上的信号的相位及其幅度。也就是说，波束形成单元1130根据通过从控制器1100提供的天线的信号的相位和幅度值，通过调整通过每个天线路径发送的信号的相位和幅度执行波束形成。例如，波束形成单元1130可以形成各个具有不同方向的多个波束以便根据虚拟小区形成控制器1102的控制执行波束训练。在图11中，与每个天线相应的路径被图示为一个，并且在每个天线上波束形成单元1130的构成元件也图示为每个天线一个。根据本公开的另一实施例，可以分别关于每个天线构造发送路径和接收路径。在该情况下，波束形成单元1130的构成元件可以每个天线有两个。

在图11中，通过举例示出通过模拟波束形成支持多个波束的BS的块结构。根据本公开的BS可以能够使用数字波束形成、物理上移动天线的波束形成、相应于各个波束方向的预定义天线、天线束或者天线阵列至少其中之一支持多个波束。这里，在数字波束形成的实施例中，波束形成单元1130可以略去。控制器1100可以通过将发送信号乘以码本并且执行波束形成来支持多个波束。也就是说，根据本公开的波束可以是通过物理上区分一个天线而形成的波束，或者可以是基于诸如数字波束形成、模拟波束形成方案等等之类的各种方案使用多个天线形成的波束。

图12是示出根据本公开的、在无线通信系统中的终端的结构的框图。

参考图12，终端包括控制器1200、存储单元1210、通信模块1220和波束形成单元1230。

控制器1200控制并且处理终端的基本操作，并且控制和处理用于根据本公开与BS执行波束训练的功能。具体来说，控制器1200控制和处理用于根据BS的调度信息与BS执行波束训练、选择下行链路波束和发送所选择的下行链路波束的索引信息到BS的功能以及用于从BS接收上行链路波束的索引信息的功能。而且，控制器1200控制和处理用于当通过波束训练选择将用于与BS通信的波束时控制波束形成单元1230以及通过所选择的波束与终端通信的功能。

存储单元1210存储用于终端的操作所必要的的各种程序和数据。

通信模块1220根据系统的物理层标准将发送比特流变换为基带信号或者将基带信号变换为接收比特流。通信模块1220可以执行信道编码和解码、数据调制和解调、对于多个天线映射的预编码、后编码、ADC、DAC、FFT、IFFT、数字波束形成等等的功能。例如，根据OFDM方案，在数据发送侧，通信模块1220通过对发送比特流编码和调制创建复合码元，将复合码元映射到副载波，并且通过IFFT运算和CP插入构造OFDM码元。

波束形成单元1230包括多个构成元件，并且每个构成元件调整在每个天线路径上的信号的相位及其振幅。也就是说，波束形成单元1230根据通过从控制器1200提供的天线的信号的相位和幅度值，通过调整通过每个天线路径发送的信号的相位和幅度执行波束形成。例如，波束形成单元1230可以形成各个具有不同方向的多个波束以便根据控制器1200的控制执行波束训练。在图12中，与每个天线相应的路径被图示为一个，并且甚至在每个天线上波束形成单元1230的构成元件也图示为每个天线一个。根据本公开的另一实施例，可以分别关于每个天线构造发送路径和接收路径。在该情况下，波束形成单元1230的构成元件可以每个天线有两个。

在图12中，通过举例示出通过模拟波束形成支持多个波束的BS的块结构。根据本公开的BS可以能够使用数字波束形成、物理上移动天线的波束形成、相应于各个波束方向的预定义天线、天线束或者天线阵列至少其中之一支持多个波束。这里，在数字波束形成的实施例中，波束形成单元1230可以略去。控制器1200可以通过将发送信号乘以码本并且执行波束形成来支持多个波束。也就是说，根据本公开的波束可以不仅包括通过物理上区分一个天线而形成的波束，而且包括基于诸如数字波束形成、模拟波束形成方案等等之类的各种方案使用多个天线形成的波束。

如上所述，通过基于BS之间的协作波束索引信息形成虚拟小区，本公开的实施例能够在无线通信系统中依赖于波束训练在短时间内形成虚拟小区并且降低能量消耗和延迟。

虽然已经参考本公开的特定优选实施例示出和描述了本公开，但是本领域技术人员将理解，可以在此进行形式和细节上的各种改变而不脱离如所附权利要求所定义的本公开的精神和范围。

Claims (20)

1.一种用于在无线通信系统中操作形成虚拟小区的基站(BS)的方法，所述方法包括：

通过与终端的波束训练确定BS的多个波束当中的波束；

向邻近BS发送用于被确定的波束的信息和用于终端的信息；以及

向终端发送用于邻近BS的协作波束的信息，该协作波束对应于该被确定的波束。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述BS预先存储具有关于BS支持的每一个波束的重叠覆盖区域的邻近BS的波束信息作为协作波束信息，以及

其中所述协作波束信息可通过终端的反馈信息改变。

3.如权利要求1所述的方法，还包括：

从邻近BS接收用于与终端的链路的协作波束信息；以及

其中，通过形成对于终端的虚拟小区将所述被确定的波束和协作波束用于与终端通信。

4.如权利要求1所述的方法，还包括：

当存在具有对应于所确定的波束的协作波束的多个邻近BS时，从该多个邻近BS接收表示用于与终端的波束训练的资源的调度信息；

基于调度信息、所述多个邻近BS中的每一个的协作波束数目、所述多个邻近BS中的每一个的波束强度和所述多个邻近BS中的每一个的负载信息至少其中之一调度用于所述多个邻近BS的波束训练的资源；以及

发送用于BS的调度的信息到终端和所述多个邻近BS。

5.一种用于在无线通信系统中操作与第一BS形成虚拟小区的邻近基站(BS)的方法，所述方法包括：

从第一BS接收用于第一BS的波束的信息和用于终端的信息；

基于用于第一BS的波束的信息和用于终端的信息确认与第一BS的波束对应的至少一个协作波束；以及

通过使用所确认的至少一个协作波束执行与终端的波束训练来选择用于虚拟小区形成的协作波束。

6.如权利要求5所述的方法，其中，所述邻近BS预先存储具有关于所述邻近BS支持的每一个波束的重叠覆盖区域的第一BS的波束信息作为协作波束信息，以及

其中所述协作波束信息可通过终端的反馈信息改变。

7.如权利要求5所述的方法，还包括：

发送用于所选择的协作波束的信息到第一BS；

其中第一BS的波束和所选择的协作波束通过形成对于终端的虚拟小区被用于与终端通信。

8.如权利要求5所述的方法，还包括：

发送表示用于与终端的波束训练的资源的调度信息到第一BS；以及

从第一BS接收对于调度信息的响应。

9.一种用于在无线通信系统中操作形成虚拟小区的终端的方法，所述方法包括：

与第一基站(BS)执行第一波束训练；

基于第一波束训练从第一BS接收用于将形成虚拟小区的邻近BS的至少一个协作波束的信息；

针对所述至少一个协作波束与邻近BS执行第二波束训练；以及

基于第二波束训练确认对于所述邻近BS的协作波束。

10.如权利要求9所述的方法，还包括：

从第一BS接收表示用于第二波束训练的资源的调度信息；

其中所述第二波束训练基于所述调度信息被执行。

11.一种用于在无线通信系统中形成虚拟小区的基站(BS)的装置，所述装置包括：

波束形成单元，被配置为形成每个具有不同方向的多个波束；以及

控制器，被配置为：

通过与终端的波束训练确定所述多个波束当中的波束；

向邻近BS发出用于所确定的波束的信息和用于终端的信息；以及

向终端发送用于邻近BS的协作波束的信息，该协作波束对应于该被确定的波束。

12.如权利要求11所述的装置，还包括：

存储单元，被配置为预先存储具有关于BS支持的每一个波束的重叠覆盖区域的邻近BS的波束信息作为协作波束信息，以及

其中所述协作波束信息可通过终端的反馈信息改变。

13.如权利要求11所述的装置，其中所述控制器被配置为从邻近BS接收用于与终端的链路的协作波束信息；以及

其中，通过形成对于终端的虚拟小区将所述被确定的波束和协作波束用于与终端通信。

14.如权利要求11所述的装置，其中所述控制器被配置为：

当存在具有对应于所确定的波束的协作波束的多个邻近BS时，从该多个邻近BS接收表示用于与终端的波束训练的资源的调度信息；

基于调度信息、所述多个邻近BS中的每一个的协作波束数目、所述多个邻近BS中的每一个的波束强度和所述多个邻近BS中的每一个的负载信息至少其中之一调度用于所述多个邻近BS的波束训练的资源；以及

发送用于BS的调度的信息到终端和所述多个邻近BS。

15.一种用于在无线通信系统中与第一BS形成虚拟小区的邻近基站(BS)的装置，所述装置包括：

波束形成单元，被配置为形成每个具有不同方向的多个波束；以及

控制器，被配置为：

从第一BS接收用于第一BS的波束的信息和用于终端的信息；

基于用于第一BS的波束的信息和用于终端的信息确认与第一BS的波束对应的至少一个协作波束；

通过使用所确认的所述至少一个协作波束执行与所述终端的波束训练来选择用于形成虚拟小区的协作波束。

16.如权利要求15所述的装置，还包括：

存储单元，被配置为预先存储具有关于所述邻近BS支持的每一个波束的重叠覆盖区域的第一BS的波束信息作为协作波束信息，以及

其中所述协作波束信息可通过终端的反馈信息改变。

17.如权利要求15所述的装置，其中所述控制器被配置为发送用于所选择的协作波束的信息到第一BS，

其中第一BS的波束和所选择的协作波束通过形成对于终端的虚拟小区被用于与终端通信。

18.如权利要求15所述的装置，其中所述控制器被配置为：

发送表示用于与终端的波束训练的资源的调度信息到第一BS；以及

从第一BS接收对于调度信息的响应。

19.一种用于在无线通信系统中形成虚拟小区的终端的装置，所述装置包括控制器，该控制器被配置为：

与第一基站(BS)执行第一波束训练；

基于第一波束训练从第一BS接收用于将形成虚拟小区的邻近BS的至少一个协作波束的信息；

针对所述至少一个协作波束与邻近BS执行第二波束训练；以及

基于第二波束训练确认对于所述邻近BS的协作波束。

20.如权利要求19所述的装置，其中，所述控制器被配置为从第一BS接收表示用于第二波束训练的资源的调度信息，

其中所述第二波束训练基于所述调度信息被执行。