CN105122900B - 在基于波束成形的无线通信系统中的上行链路功率控制方法和装置 - Google Patents

在基于波束成形的无线通信系统中的上行链路功率控制方法和装置 Download PDF

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Abstract

一种用于无线通信系统中操作移动站(MS)以进行上行链路(UL)功率控制的方法。该方法包括；确定针对基站(BS)的下行链路(DL)发送(Tx)波束和UL接收(Rx)波束之间的增益差值被补偿的UL发送(Tx)功率值；以及基于所确定的UL Tx功率值来发送UL信号。

Description

在基于波束成形的无线通信系统中的上行链路功率控制方法 和装置
技术领域
本公开涉及无线通信系统，并且具体地，涉及基于波束成形操作的无线通信系统。
背景技术
为了满足不断增长的无线数据流量需求，无线通信系统已被开发以支持更高的数据速率。对于数据速率的增加，无线通信系统已演进以基于诸如正交频分多址(OFDMA)和多输入多输出(MIMO)的通信技术来改善频谱效率。
最近，对于智能电话和平板型计算机的需求增加和需要大量流量的应用的数目的爆炸性增长加速了对数据流量的需求。然而，对无线数据流量的惊人需求可能无法只通过频谱效率的改善来满足。因此，对于使用毫米波频带的无线通信系统的兴趣日益增加。
支持使用毫米波频带的无线通信的系统可能遭受由于毫米波频带的频率特性而导致的传播损耗(诸如路径损耗和回波损耗)上的增加。因为传播损耗上的增加，无线电波的到达距离减小，这导致了覆盖的减少。因此，已考虑通过使用波束成形(beamforming)技术来实施使用毫米波频带的无线通信系统。当使用波束成形技术时，能够通过减轻无线电波的路径损耗来增加无线电波的到达距离以及覆盖。换言之，毫米波的无线移动通信系统需要使用波束成形技术，以便减轻毫米波频带中的高传播损耗。而且，波束成形技术需要被应用于所有情况，以便减少数据信号和控制信号之间的失配。
电气与电子工程师协会(IEEE)802.11ad：“非常高的吞吐量60GHz”所建议的波束形成技术包括两个阶段：扇区级扫描(Sector Level Sweep，SLS)和波束精化协议(BeamRefine Protocol，BRP)。IEEE 802.11ad是无线局域网(WLAN)标准，其在60GHz毫米波频带中提供半径为10至20米的很小的服务区域。为了克服毫米波频带所遭遇的波传播问题，使用了波束成形。
在SLS阶段期间，将执行波束成形的站(station，STA)在不同方向上反复地发送相同的扇区帧，并且对等STA通过准全向天线接收扇区帧以及发送关于具有最高敏感度(sensitivity)的方向的反馈。因此，该STA可以通过从对等STA获得关于具有最高灵敏度的方向的信息来执行波束成形。在BRP阶段期间，在SLS阶段之后两个STA之间的Tx和Rx波束方向被精细地调整，从而增加Tx和Rx的波束成形增益。一般地，在SLS阶段期间在两个STA检测到最佳Tx波束之后，它们在BRP阶段期间搜索与最佳Tx波束匹配的最佳Rx波束。
与毫米波无线通信系统相比，现有第二代(2G)到第四代(4G)蜂窝通信系统被设计成在低于1GHz(sub-1GHz)或1至3GHz频带中、以等向或全向的方式来发送和接收控制信道和数据。然而，一些资源通过数字波束成形、可选择地分配给满足特定信道条件的用户。已进行研究以在现有蜂窝系统中通过利用信道的多径传播特性以及基于多发送和接收天线(诸如多输入多输出(MIMO))的Tx/Rx分集，来达到额外的性能增益。
同时，由于上述信道特征以及在极高的频带(如毫米波频带)中的发送/接收波束成形的使用，导致信道的多径传播被减轻。因此，可以实现波束成形增益，但难以支持Tx/Rx分集。相应地，之前的研究受限于波束成形权重系数的确定，该系数通过最大化波束成形期间的波束成形增益来最优化诸如信噪比(SNR)的性能指标。
使用上述波束成形技术的无线通信系统可以通过最大化波束成形增益来最优化诸如SNR的性能指标。然而，使用波束成形技术的无线通信系统几乎不能获得分集增益，因为多径传播的特征被减少了。此外，使用波束成形技术的无线通信系统可能因为移动站的移动性或信道状态以及由于波束测量/选择之后实际分配的延迟所导致的波束信息失配，而变得在功能上对波束成形敏感。使用波束成形的无线移动通信系统，由于应用波束成形而导致的强方向性，而对信道衰落和障碍物变得敏感。因此，使用波束成形技术的无线移动通信系统可以考虑信道状态或可用资源的特性，而不同地使用具有不同波束宽度以及波束增益的一个或多个波束图案(beam pattern)。
不支持MIMO的无线千兆(WiGig)是基于基本上在一个RF路径或RF链中的、通过多个射频(RF)/天线元件的模拟阵列的波束成形来实现的。对于波束成形，发送器在多个方向上扫描(sweep)特定波束图案的波束，并且接收器选择具有最高信号强度的波束并向发送器发送关于所选择的波束的反馈。这个技术一般可以用于在几米的短距离中具有视距(LOS)信道路径、无需移动性的室内环境。在特征在于每小时数万公里的移动性、快速终端切换、障碍物引起的非视距(NLOS)路径特性、或者信道衰落所导致的迅速改变的信道状态的室外无线移动通信环境中，形成具有方向性的狭窄波束、在特定方向上最大化波束增益的波束成形只能够增加由于归因于用户环境的性能退化所导致的敏感度。因此，可以设计如下系统，其中，考虑信道状态或可用资源的特性而不同地使用具有不同波束宽度以及波束增益的一个或多个波束图案。
然而，在使用具有不同波束宽度以及波束增益的一个或多个波束图案的情况下，由于根据相应波束图案在波束宽度和波束增益之间的折中，波束之间的增益差在特定方向上发生。因此，需要考虑如下操作：在实际链路适配或上行链路功率控制中，根据波束图案之间的差异而对波束增益差进行补偿。
发明内容
解决问题的方案
为了克服以上讨论的缺陷，一主要方面将提供基于波束成形的无线通信系统中的UL功率控制方法和装置。
本公开的另一方面将提供，用于在使用具有不同波束宽度和波束增益的一个或多个波束图案执行关于上行链路和下行链路的发送和接收的基于波束成形的无线通信系统中，考虑到根据不同的Tx/Rx波束图案的使用所致的波束增益差，有效地执行功率控制的方法和装置。
根据本公开的一方面，一种用于在无线通信系统中操作移动站(MS)的方法包括：确定针对基站(BS)的下行链路(DL)发送(Tx)波束和上行链路(UL)接收(Rx)之间的增益差值被补偿的UL发送(Tx)功率值；以及基于所确定的UL Tx功率值来发送UL信号。
根据本公开的另一方面，一种无线通信系统中的移动站(MS)装置包括：功率控制单元，用于确定针对基站(BS)的下行链路(DL)发送(Tx)波束和上行链路(UL)接收(Rx)之间的增益差异值被补偿的UL发送(Tx)功率值；以及发送单元，用于基于所确定的UL Tx功率值来发送UL信号。
根据本公开的另一方面，一种用于在无线通信系统中操作基站(BS)的方法包括：发送关于BS的下行链路(DL)发送(Tx)波束和下行链路(DL)接收(Rx)波束之间增益差值的信息；以及接收由MS基于针对DL Tx波束和UL Rx波束之间的增益差值被补偿的UL Tx功率值而发送的UL信号。
根据本公开的另一方面，一种无线通信系统中的基站(BS)装置包括：发送单元，发送关于该BS的下行链路(DL)发送(Tx)波束和上行链路(UL)接收(Rx)波束之间的增益差值的信息；以及接收单元，用于接收由MS基于针对DL Tx波束和UL Rx波束之间的增益差值被补偿的UL Tx功率值而发送的UL信号。
根据本公开的另一方面，一种无线通信系统中用于操作移动站(MS)的方法包括：确定针对MS的下行链路(DL)接收(Rx)波束和上行链路(UL)发送(Tx)波束之间的增益差值被补偿的UL发送功率值；以及基于所确定的UL Tx功率值来发送UL信号。
根据本公开的另一方面，一种无线通信系统中的移动站(MS)装置包括：功率控制单元，被配置为确定针对MS的下行链路(DL)接收(Rx)波束和上行链路(UL)发送(Tx)波束之间的增益差值被补偿的UL发送功率值；以及发送单元，被配置为基于所确定的UL Tx功率值来发送UL信号。
根据本公开的另一方面，一种用于在无线通信系统中操作基站(BS)的方法包括：接收基于针对移动站(MS)的下行链路(DL)接收(Rx)波束和上行链路(UL)发送(Tx)波束的增益差值被补偿的UL Tx功率值而发送的UL信号。
根据本公开的另一方面，一种无线通信系统中的基站(BS)装置包括：接收单元，被配置为，接收由MS基于针对下行链路(DL)发送(Tx)波束和上行链路(UL)接收(Rx)波束之间的增益差值被补偿的UL Tx功率值而发送的UL信号。
在对下面的具体实施方式进行描述之前，对贯穿本专利文件中所使用的某些词和短语的定义进行阐明是有利的：术语“包括(include)”和“包含(comprise)”以及其派生词意味着包括而不是限制；术语“或”是包含性的，意味着和/或；短语“与……相关联”和“与其相关联”以及派生词可以意味着包括、被包括在内、与……互连，包含，被包含在内、连接到或与……连接、耦合到或与……耦合、可与……通信、与……合作、交错(interleave)、并列(juxtapose)、接近于…、绑定到或与……绑定、具有、具有…属性等；并且术语“控制器”指的是控制至少一个操作的任一设备、系统或其部分，这种设备可以实现在可由硬件、固件或软件、或者硬件、固件或软件中的至少两个的一些组合实现中。应该注意到，与任一特定控制器相关联的功能可以本地地或远程地集中或分布。提供特定词汇和短语的定义以用于本专利文件的通篇文档，本领域普通技术人员应当理解，即便不是在大多数情况下，那么在许多情况下，这些定义也适用于现有的以及将来的对这些所定义词汇和短语的使用。
附图说明
为了更全面地理解本公开及其优点，现提供结合附图的以下描述，附图中相同的附图标记代表相同的部件：
图1示出了本公开的实施例所适用的支持波束成形的BS发送器的配置；
图2a和图2b示出使用多个Tx/Rx波束的BS和支持一个BS扇区之内的多个Rx/Tx波束的MS之间的通信场景的示例；
图3a示出在如图1所示的混合波束成形结构中，形成如图2a中所示的将被用于发送/接收参考信号的、具有窄宽度的多个波束的示例；
图3b示出在如图1所示的混合波束成形结构中，形成如图2b中所示的将被用于发送/接收数据的、具有宽宽度的波束的示例；
图4示出了本公开的实施例所适用的BS的配置；
图5示出了本公开的实施例所适用的MS的配置；
图6a是示出根据本公开的实施例的MS的Tx功率控制操作的流程图；
图6b是示出根据本公开的另一实施例的MS的Tx功率控制操作的流程图；
图7a是示出根据本公开的实施例的MS的参考信号接收和Tx功率控制操作的流程图；
图7b是示出根据本公开的另一实施例的MS的参考信号接收和Tx功率控制操作的流程图；
图8a和图8b示出根据本公开的实施例的用于功率控制操作的BS和MS之间的处理流程；以及
图9a至图9d示出根据本公开的实施例的、用于各个扇区的所发送信号的帧结构的示例，以及在相关帧结构中对于UL和DL使用不同的BS和MS的Tx/Rx波束图案的示例。
具体实施方式
下面讨论的图1到图9d以及在本专利文件中用来描述本公开原理的各种实施例仅仅是示例性的，不应以限制本公开范围的方式进行解释。本领域普通技术人员将理解，本公开的原理可以在任何适当布置的系统或者设备中实现。本文中下面将参照附图描述本公开的示例性实施例。以下描述包括许多具体细节，以便提供本公开的透彻的理解。然而，对本领域技术人员显而易见的是，本公开能够在没有具体细节的情况下被实施。在一些描述中，公知的方法、过程、组件、电路和网络不会详细描述。
以下将描述的本公开的实施例提供了，在对于上行链路/下行链路使用包括具有方向性的一个或多个波束图案的波束的、基于波束成形的无线移动通信系统中，用于执行波束成形的方法和装置。在此处，波束图案是指使得波束在特定方向具有特定波束宽度和特定的波束形成增益的图案。具体而言，本公开的实施例提供了，通过对由于波束图案的改变而导致的参考信号和控制/数据信道之间的波束增益差或者下行链路(DL)发送(Tx)/接收(Rx)波束和上行链路(UL)Tx/Rx波束之间的增益差进行补偿，来执行有效的上行链路功率控制的方法和装置。以下将首先描述本公开的实施例适用的波束成形技术，以及支持波束成形的无线通信系统的配置的示例。随后，将描述本公开的实施例。
基于波束成形的无线通信系统可以支持发送波束成形和接收波束成形。发送波束成形一般是通过使用多个天线将无线电波的到达区域集中在特定方向来增加方向性的方法。多个天线的集合被称为天线阵列，并且该天线阵列中包括的每个天线被称为阵列元素。天线阵列可以具有多种类型，包括线型阵列和平面阵列。通过发送波束成形的使用，由于信号的方向性的增加而导致发送距离可以增加，并且在除了特定方向之外的方向上不发送信号，因此，对于除了与特定方向相关联的用户之外的用户的信号干扰可以显著地减少。
接收波束成形一般是使用Rx天线阵列对接收信号执行波束成形的方法。接收波束成形可以通过在特定方向上集中接收到的无线电波来增加在特定方向上接收的信号的敏感度，并且通过从接收到的信号中排出在除了特定方向之外的方向上接收到的信号来阻止干扰信号。
从支持波束成形的基站(BS)向移动站(MS)的信号发送如以下所述地被执行。BS通过扫描信号同时或连续地发送多个波束成形的信号。依赖于终端实施方式，终端可以支持全向发送而不支持接收波束成形、可以在发送期间一次只应用特定波束成形图案之一并同时支持接收波束成形、或者可以在不同方向同时供应多个发送波束成形图案并同时支持接收波束成形。对于不支持接收波束成形的MS，MS针对分别用于BS的多个Tx波束的参考信号来测量信道质量，并且向BS报告该信道质量以使基站能够在Tx波束当中选择对于MS最佳的波束。在MS支持接收波束成形的情况下，MS针对Rx波束图案测量BS的多个Tx波束的信道质量，并且向BS报告BS Tx-MS Rx波束对的全部或一些排序高的测量，以使BS能够基于该测量来向MS分配适当的Tx波束。当MS可以同时接收若干BS的Tx波束或者支持多个BS Tx-MS Rx波束对时，BS可以考虑到通过重复发送或同时发送的分集发送来执行波束选择。
图1示出支持波束成形的BS发送器的配置，其中该BS发送器的物理(PHY)层的框图作为示例被示出。一般地，支持波束成形的无线移动通信系统可以通过模拟波束成形、数字波束成形或作为它们的组合的混合波束成形来使用具有一个或多个波束图案的Tx波束或Rx波束。图1示出同时应用模拟波束成形和数字波束成形的混合结构作为示例。
参照图1，发送器包括多个信道编码器111至119、多个调制器121至129、MIMO编码器130、预编码器140、多个射频(RF)路径150-1至150-Nf、模拟波束成形块160和天线阵列170。多个信道编码器111至119编码要发送的信号，并且多个调制器121至129调制由多个信道编码器111至119编码的信号。MIMO编码器130编码从多个调制器121至129提供的已调制信号，并输出多个流(例如，其数目为MT)。预编码器140使用用于数字波束成形的预编码来编码从MIMO编码器130提供的多个流并输出多个(如Nf)已编码的流。
多个RF路径150-1至150-Nf根据预定发送方法(如，正交频分多址(OFDMA))来各自处理从预编码器140提供的流，并输出用于发送的RF信号。第一RF路径150-1包括逆快速傅立叶变换(IFFT)运算器151、并行到串行(P/S)转换器153、循环前缀(CP)加法器155，和数字到模拟转换器(DAC)157。IFFT运算器151接收从预编码器140输出的流，并对所述流执行IFFT以输出时域中的并行符号。P/S转换器153将从IFFT运算器151输出的并行符号转换(复用)为时域中的串行信号，并输出该串行信号。CP加法器155对时域中的串行信号添加循环前缀，并输出该串行信号。DAC157将从CP加法器155输出的数字信号转换为模拟信号，并输出该模拟信号。剩余的RF路径150-2至150-Nf具有与第一RF路径150-1相同的配置并以相同的方式来操作。
从多个RF路径150-1至150-Nf输出的模拟信号通过多个信号分频器159-1至159-Nf分别地被划分为多个信号(如Na个)，然后被提供到模拟波束成形块160。在此处，Na为天线元件的数目。模拟波束成形块160被提供有通过多个RF路径150-1至150-Nf的经过信号分频器的多个信号，并且通过对于多个天线元件控制相位和幅度来形成在特定方向上要发送的波束。具体而言，模拟波束成形块160包括：移相器161，用于控制多个天线元件的相位；组合器(combiner)163，其组合已经由移相器161控制相位的各个天线元件的信号；功率放大器PA，用于控制被组合器163组合的多个天线元件的信号强度；以及可变增益放大器(VGA)165。天线阵列170通过对多个天线元件分组来配置。波束成形增益由于上述配置而增加。
如上所述，支持波束成形的BS发送器可以以其中同时应用了模拟波束成形和数字波束成形的混合结构来配置。也就是说，在DAC 157之后，模拟波束成形块160通过多个移相器、功率放大器和可变增益放大器来控制多个天线元件的相位和信号强度，来形成在特定方向上要发送的波束。在此情况下，通过将多个天线元件分组来配置天线阵列170，增加了波束成形增益。另一方面，在DAC 157之前包括多个IFFT 151的RF路径、MIMO编码器130和预编码器140可以不仅被用于额外地提升波束成形增益，而且被用于提供对多个用户的管理、频率选择性分配或多个波束的形成。虽然波束成形结构如图1中所示地被配置，但本公开不限于该配置。波束成形结构可以通过在图1中所示的多个块中的修改和组合，以各种形式来实施。此外，虽然因为只示出了BS发送器的物理层而省略了用于选择和确定Tx波束的波束设置单元、控制单元等，但对本领域技术人员显而易见的是，这些组件是整个Tx波束成形操作所需的。
与图1中所示的BS发送器相对应的MS接收器可以与图1中所示的结构相反地被配置。例如，MS接收器的物理层处理块可以以如下次序来实施：Rx天线阵列、模拟Rx波束成形块、RF接收路径、姿势(pose)解码单元、MIMO解码单元、信道解调器以及信道解码单元。在此情况下，RF接收路径可以包括模拟到数字转换器(ADC)、CP去除器、串行到并行转换器，和快速傅立叶变换(FFT)运算器。
本公开的实施例可以在如图1中所示的具有混合波束成形结构的系统中，使用通过模拟波束成形而不同地具有不同的波束宽度和波束增益的一个或多个波束。具体而言，本公开的实施例可以使用根据参考信号/数据信道/控制信道，考虑到MS的移动性和信道特性，或者根据UL/DL或发送/接收，不同地具有不同的波束宽度和波束增益的一个或多个波束。在以上考虑因素下选择的波束是通过调整波束成形系数以具有特定波束宽度和特定波束增益而产生的。在设置波束以具有相同的天线输入功率的情况下，随着波束的波束宽度变宽，相对于波束的指向性方向的最大波束增益下降了。
图2a和图2b示出使用多个Tx波束的BS和支持一个BS扇区之内的多个Rx波束的MS之间的通信场景的示例。参照图2a，BS通过使用具有窄波束宽度的波束执行扫描来发送参考信号，以便相对于相关MS进行包括调制和编码方案(MCS)等级设置的链路适配以及数据发送和接收的功率控制。另一方面，参照图2b，BS使用具有宽波束宽度的波束从相关MS接收数据和向相关MS发送数据。
图3a示出在如图1所示的混合波束成形结构中，形成如图2a中所示的将被用于发送/接收参考信号的具有窄宽度的多个波束的示例。参照图3a，示出了如下示例，其中，对于如图1中所示的混合波束成形结构中的16x1均匀线型阵列(ULA)，多个基本单位波束被形成使得180度的扇区基于波束系数(诸如离散傅里叶变换(DFT)矩阵)、按照波的编号被均匀地划分为160个部分。在此情况下，各个基本单位波束被生成为在特定方向上具有相同的最大波束增益，并且全部在相同的波束增益范围之内均匀地支持180度的扇区。
图3b示出在如图1所示的混合波束成形结构中，形成如图2b中所示的将被用于发送/接收数据的具有宽宽度的波束的示例。参照图3b，示出了在从参照图3a所述形成的零度方向上的基本单位波束叠加了与该零度方向上的基本单位波束的两侧相邻的两个单位波束的情况下的波束图案的示例。该示例对应于这样的情况，其中根据所叠加的波束的数目对于波束系数应用归一化，从而当所选的波束被叠加时，所有天线的增益在模拟阶段是彼此相等的。根据该归一化，由于单位波束的叠加，在特定方向上的方向性被减弱并且波束宽度增加了。另一方面，在特定方向的最大波束增益被减小。因此，在实际系统中需要考虑到上述折中来确定要叠加的单位波束的数目。此外，需要考虑到被叠加的波束的波束增益的下降来执行诸如MSC设置的链路适配。
图4和图5示出了本公开的实施例所适用的BS和终端的配置。假设BS和终端都支持发送波束成形和接收波束成形。BS和终端通过同时或连续地扫描多个波束成形的信号来发送和接收多个波束成形的信号。
参照图4，BS包括接收单元210、发送单元220、波束选择单元230、CINR估计单元240、以及UL突发(burst)调度器250。作为用于信号接收操作的组件的接收单元210支持接收波束成形。接收单元210可以包括与图1中所示的发送器组件相对应的接收器组件。例如，接收单元210可以通过包括接收天线阵列、模拟接收波束成形块、RF接收路径、MIMO解码单元、信道解调单元和信道解码单元来实现。RF接收路径可以包括模拟数字转换器、CP去除器、串行并行转换器，和快速傅立叶变换(FFT)运算器。作为用于信号发送操作的组件的发送单元220支持发送波束成形并包括如图1中所示的发送器组件。例如，发送单元220可以通过包括信道编码单元、信道调制单元、MIMO编码单元、预编码器、RF发送路径、模拟发送波束成形块和发送天线阵列来实现。
波束选择单元230选择多个发送波束当中的、关于特定方向具有波束宽度和波束成形增益的Tx波束。此外，波束选择单元230选择多个接收波束当中的、关于特定方向具有波束宽度和波束成形增益的Rx波束。在此处，选择特定波束意指如图1中所示的通过调整模拟/数字波束成形系数来产生相关的特定波束。例如，波束选择单元230在发送和接收参考信号的情况下，选择具有相对窄的波束宽度的波束。作为另一示例，波束选择单元230在发送和接收数据的情况下或者在发送同步信道/广播信道情况下，选择具有相对宽的波束宽度的波束。虽然波束选择单元230被示出为，在发送和接收参考信号的情况下选择具有相对窄的波束宽度的波束，并且在发送和接收数据的情况下或者在发送同步信道/广播信道情况下选择具有相对宽的波束宽度的波束，但本公开不限于这些实施例。当终端扫描并发送UL参考信号(例如随机接入信道(RACH))时，波束选择单元230通过使用具有窄波束宽度的接收波束执行扫描来使能UL参考信号的接收。以这种方式，波束选择单元230搜索和选择期望的MS Tx波束和期望的BS接收波束。
CINR估计单元240估计从终端接收到的信号的CINR。例如，当从终端接收到UL参考信号(例如探测信号)时，CINR估计单元240估计由波束选择单元230选择的包括期望的MSTx波束和BS接收波束的波束对的CINR。在此情况下，虽然示出和描述了通过估计包括所选择的MS Rx波束和BS发送波束的波束对的CINR来估计接收信道的质量，但接收信道的质量可以通过估计接收信号强度指示符(RSSI)和与其等效的估计来进行估计。
UL突发调度器250基于CINR估计单元240所估计的结果来执行与UL突发发送相关联的调度操作。例如，UL突发调度器250生成与UL突发发送相关联的分配信息，诸如用于UL突发分配的MCS等级。此外，UL突发调度器250确定将用于UL突发接收的BS Rx波束图案。此外，UL突发调度器250可以确定将被MS用于UL突发发送的MS Tx波束图案。与UL突发发送相关联的分配信息、将被用于UL突发接收的BS Rx波束图案、以及将被MS用于UL突发发送的MSTx波束图案，通过发送单元220被发送给MS。
此外，发送单元220向MS发送关于BS的Tx波束图案和Rx波束图案之间的波束增益差值的信息以及关于BS的Tx波束和Rx波束的各自波束图案的波束增益值的信息。此外，接收单元210从MS接收关于MS的UL Tx和DL Rx波束之间的增益差值的信息或者关于MS的ULTx波束和DL Rx波束的各自波束图案的波束增益值的信息。
根据本公开的实施例，发送单元220向MS发送关于BS的DL Tx波束和UL Rx波束之间的增益差值的信息。接收单元210接收从MS发送的UL信号。在此情况下，UL信号是根据由MS按照UL Tx波束和UL Rx波束之间的增益差值补偿的UL Tx功率值来发送的信号。
在实施例中，DL Tx波束是被BS用于向MS发送参考信号的波束，并且UL Rx波束是被BS用于从MS接收数据突发的波束。
在实施例中，UL发送功率值还可以在MS中按照DL Rx波束和UL Tx波束之间的增益差值来补偿。DL Rx波束是被MS用于从BS接收参考信号的波束并且UL Tx波束是被MS用于向BS发送数据突发的波束。
在实施例中，UL Tx波束和DL Rx波束之间的增益差值是从UL Tx波束和DL Rx波束的各自的波束图案的波束增益值来计算的。
在实施例中，UL发送功率值是基于按照BS中的DL Tx波束和UL Rx波束之间的增益差值补偿的DL路径损耗值来确定的。在此情况下，DL路径损耗值可以由MS基于等效全向辐射功率(EIRP)值和从BS接收到的参考信号的接收信号强度来估计。
参照图5，MS包括接收单元310、发送单元320、波束选择单元330、接收信号强度测量单元340、路径损耗估计单元350和功率控制单元360。作为用于信号接收操作的组件的接收单元310支持接收波束成形。接收单元310可以包括与图1中所示的发送器组件相对应的接收器组件。例如，接收单元310可以通过包括接收天线阵列、模拟接收波束成形块、RF接收路径、MIMO解码单元、信道解调单元和信道解码单元来实现。RF接收路径可以包括模拟数字转换器、CP去除器、串行并行转换器，和快速傅立叶变换(FFT)运算器。作为用于信号发送操作的组件的发送单元320支持发送波束成形并包括如图1中所示的发送器组件。例如，发送单元320可以通过包括信道编码单元、信道调制单元、MIMO编码单元、预编码器、RF发送路径、模拟发送波束成形块和发送天线阵列来实现。
波束选择单元330选择多个发送波束当中的、关于特定方向具有波束宽度和波束成形增益的Tx波束。此外，波束选择单元230选择多个接收波束当中的、关于特定方向具有波束宽度和波束成形增益的Rx波束。在此处，选择特定波束意指如图1中所示通过调整模拟/数字波束成形系数来使能相关的特定波束的产生。例如，波束选择单元330选择发送波束，以便扫描和发送UL参考信号，诸如RACH。作为另一示例，波束选择单元330选择相关Tx波束，以便诸如探测信号的UL参考信号和UL数据通过所选择的发送波束来发送。作为另一示例，波束选择单元330选择接收波束，以便当BS发送参考信号或接收到同步信道/广播信道时，参考信号或同步信道/广播信道通过扫描该接收波束来接收。
接收信号强度测量单元340从BS接收参考信号或同步信道/广播信道，并且测量接收信号值或接收信号强度(RSSI)。路径损耗估计单元350使用所测量的接收信号值来估计BS和MS之间的DL路径损耗值。此外，路径损耗估计单元350按照根据BS的Tx/Rx波束图案之间的差异的波束增益来补偿所估计的路径损耗值。功率控制单元360使用已补偿的路径损耗值来确定Tx功率值，并且根据所确定的Tx功率值来控制UL数据突发的Tx功率。
图4和图5中所示的配置是根据本公开的实施例的BS和MS的配置，它们用于考虑MS的路径损耗估计以及用于UL和DL的BS的Tx/Rx波束之间和MS的Tx/Rx波束之间的增益差值的补偿，来执行UL功率控制操作。BS和MS可以彼此共享关于BS的Tx/Rx波束之间的增益差值的信息以及关于MS的Tx/Rx波束之间的增益差值的信息。为此，接收单元310从BS接收关于BS的DL Tx波束和UL Rx波束之间的增益差值的信息或者关于DL Tx波束和UL Rx波束的各自波束图案的波束增益值的信息。
在实施例中，BS可以向小区/扇区之内的所有MS广播或单播，用于参考信号发送的波束和用于UL数据接收的波束之间的增益差值，其被用于路径损耗估计。
在另一实施例中，BS可以向MS广播或单播，由该BS应用于各个MS的各个Rx波束图案与用于特定BS的参考Tx波束的波束增益差值，或者，MS可以定期/不定期地向BS报告将被应用于UL功率控制的波束图案。
在另一实施例中，BS可以向MS发送包括如下内容的信息：指示BS的Tx波束图案(或类型)和用于每个Tx波束图案的相应波束增益值的表、指示BS的Rx波束图案和用于每个Rx波束图案的相应波束增益值的表、指示Tx波束当中的用于从BS到相应MS的DL链路的索引的Tx波束、以及指示Rx波束当中的用于UL链路的Rx波束的索引的Rx波束。类似地，MS可以向BS发送包括以下内容的信息：指示MS的Tx波束图案(或类型)和用于每个Tx波束图案的相应波束增益值的表、以及指示MS的Rx波束图案和用于每个Rx波束图案的相应波束增益值的表。MS或BS可以选择将被用于MS的UL链路的Tx波束和将被用于MS的DL链路的Rx波束。例如，MS选择将被用于MS的UL链路的Tx波束和将被用于MS的DL链路的Rx波束，并向BS通知关于所选择的Tx波束和Rx波束的信息。再例如，BS基于从MS接收到的信息来调度并选择将被用于MS的UL链路的Tx波束和将被用于MS的DL链路的Rx波束，并向MS通知关于所选择的Tx波束和Rx波束的信息。
表1和表2是可以被包括在报告BS的Rx波束图案相对于从BS发送给MS的特定参考Tx波束的波束增益差值的消息中的信息表的示例。换言之，表1和表2分别代表绝对值形式或相对值形式的BS或MS的Tx/Rx波束之间的波束增益差的示例。
表1
与Beam_Type_1相比的阵列增益差 dB
Beam_Type_2 -4.7712
Beam_Type_3 -6.9897
Beam_Type_4 -8.4510
Beam_Type_5 -9.5424
Beam_Type_6 -10.4139
表1代表各个波束与Beam_Type_1(波束类型1)相比的增益差值。例如，Beam_Type_2(波束类型2)代表与Beam_Type_1的增益差为-4.7712(dB)，Beam_Type_3(波束类型3)代表与Beam_Type_1的增益差为-6.9897(dB)，并且Beam_Type_4(波束类型4)代表与Beam_Type_1的增益差为-8.4510(dB)。
表2
与Beam_Type_(x-1)相比的阵列增益差 dB
Delta_Beam_Type_2 -4.7712
Delta_Beam_Type_3 -2.2185
Delta_Beam_Type_4 -1.4613
Delta_Beam_Type_5 -1.0914
Delta_Beam_Type_6 -0.8715
表2代表相邻波束之间的增益差值。例如，Beam_Type_2代表与Beam_Type_1的增益差为-4.7712(dB)，Beam_Type_3代表与Beam_Type_2的增益差为2.2185(＝6.9897-4.7712)(dB)，并且Beam_Type_4代表与Beam_Type_3的增益差为-1.4613(＝8.4510-6.9897)(dB)。
如上所述，BS可以通过向MS发送关于BS的Tx波束图案和Rx波束图案之间波束增益差值的信息来与MS共享该信息。可替代地，BS可以通过向MS发送BS的Tx波束和Rx波束的各自波束图案的波束增益值来与MS共享该波束增益值。因此，可以计算BS的Tx波束图案和Rx波束图案之间波束增益差值。在此情况下，图5中的接收单元310从BS接收关于BS的Tx波束图案和Rx波束图案之间的波束增益差值的信息或者关于BS的Tx波束和Rx波束的各自波束图案的波束增益值的信息。
此外，MS可以通过向BS发送关于MS的Tx波束图案和Rx波束图案之间波束增益差值的信息来与BS共享该信息。可替代地，MS可以与BS共享MS的Tx波束和Rx波束的各自的波束图案的波束增益值，并且因此，MS的Tx波束图案和Rx波束图案之间的波束增益差值可以被计算。在此情况下，图5中的发送单元320向BS发送关于MS的UL Tx波束和DL Rx波束的增益差值的信息或者关于UL Tx波束和DL Rx波束的各自的波束图案的波束增益值的信息。
根据本公开的实施例的UL Tx功率控制操作是通过以下方式来执行的——即，补偿由于MS和BS的Tx/Rx波束图案之间的差异所致的波束增益，以执行MS的UL功率控制。
一般地，UL Tx功率控制操作是基于路径损耗补偿、外部干扰和噪声补偿、以及目标信号对干扰加噪声比(SINR)或所要求的SINR，来确定的，如等式(1)和(2)中所示。
P(dBm)＝PL+CNR+R+(N+1)+10logl0(BW)+Offset-SS+Offset_BS
.....(1)
P(dBm)＝PL+SINRTarg et+NI+Offset
.....(2)
其中P表示MS的Tx功率，PL表示路径损耗，(N+I)或NI代表外部噪声和干扰，CNR或SINRTarget表示目标信号对干扰加噪声比(SINR)或所要求的SINR，R表示重复因子，并且BW表示总的分配带宽，并且Offset表示偏移值。当MS从BS接收到关于用于DL的等效全向辐射功率(EIRP)值的信息时，路径损耗可以使用通过从BS经由DL发送的参考信号测量的Rx功率值来计算，如等式(3)中所示：
PL＝BSEIRP-RSS
.....(3)
其中BSEIRP表示EIRP值，并且RSS表示通过从BS的经由DL发送的参考信号测量的Rx功率值。
根据本公开的实施例，在基于MS和BS中的发送/接收波束成形来操作的系统中，根据波束成形效果的波束增益被反映到BS的Tx信号和MS的Rx信号。根据被用于路径损耗测量的参考信号的BS Tx波束和MS Rx波束的对子之间的差异以及实际上被用于UL数据发送和接收的BS Rx波束和MS Tx波束的对子之间的差异，相对于所要求的MS的Tx功率值根据Tx/Rx波束之间的增益差来产生一差异。因此，基于波束成形操作的系统需要通过反映根据UL/DL的Tx/Rx波束之间差异的波束增益差来执行UL功率控制。用于反映波束增益差值的根据本公开的实施例的路径损耗的等式可以通过等式(4)至(6)来表达。
在根据本公开的实施例的UL功率控制操作中，路径损耗值从两个方面来补偿。
首先，如等式(5)中所示，路径损耗值是考虑到由BS选择的用于参考信号的发送的DL Tx波束的增益和分配的用于MS将发送的数据突发的接收的UL Rx波束的增益之间的增益差值来进行补偿的。
其次，如等式(6)中所示，路径损耗值是考虑到由MS选择的用于参考信号的接收的DL Rx波束的增益和分配的用于数据突发发送的UL Tx波束的增益之间的增益差值来进行补偿的。
为了进行补偿操作，BS向MS报告如等式(5)中所示的、根据被应用于BS的参考信号的Tx波束的波束图案和将被用于从MS接收UL数据的Rx波束的波束图案之间的差异的、Tx波束增益和Rx波束增益之间的差值。
MS考虑到从BS接收到的BS的Tx/Rx波束之间的增益差值以及根据MS用于接收BS的参考信号的Rx波束和MS用于向UL发送数据的Tx波束之间的波束图案差异的、Tx/Rx波束之间的增益差值来补偿路径损耗值。其后，MS通过使用已补偿的路径损耗值来确定Tx功率值，并根据所确定的Tx功率值来控制UL Tx功率。
本公开的实施例被描述为，同时考虑BS的Tx/Rx波束之间的增益差值以及MS的根据Tx波束的波束图案的差异的、Tx/Rx波束之间增益差值二者来控制ULTx功率。可替代地，可以只考虑BS的Tx/Rx波束之间的增益差值以及MS的根据Tx波束的波束图案之间的差异的、Tx/Rx波束之间增益差值中的一个来控制UL Tx功率。
此外，BS被描述为向MS报告BS的Tx/Rx波束的增益差值。可替代地，当BS向MS报告Tx波束增益值和Rx波束增益值时，MS可以计算BS的Tx/Rx波束之间的波束增益差值。
图6a是示出根据本公开的实施例的MS的Tx功率控制操作的流程图。在步骤611中，MS确定UL Tx功率值，其中BS的DL Tx波束和UL Rx波束之间的增益差值被补偿。作为实施例，可以从BS接收关于BS的DL Tx波束和UL Rx波束之间的增益差值的信息。作为另一实施例，当从BS接收到关于BS的DL Tx波束和UL Rx波束的各自的波束图案的波束增益值的信息时，可以计算DL Tx波束和UL Rx波束之间的增益差值。在步骤613中，MS根据所确定的UL Tx功率值来发送UL信号。
图6b是示出根据本公开的另一实施例的MS的Tx功率控制操作的流程图。在步骤621中，MS确定UL Tx功率值，其中BS的DL Tx波束和UL Rx波束之间的增益差值被补偿。作为实施例，可以从BS接收关于BS的DL Tx波束和UL Rx波束之间的增益差值的信息。作为另一实施例，当从BS接收到关于BS的DL Tx波束和UL Rx波束的各自的波束图案的波束增益值的信息时，可以计算DL Tx波束和UL Rx波束之间的增益差值。在步骤623中，MS基于MS的DL Rx波束和UL Tx波束之间的增益差值来补偿所确定的UL Tx功率值。在步骤625中，MS根据所确定的UL Tx功率值来发送UL信号。
在图6a和图6b中所示的实施例中，与UL Rx波束相比，DL Tx波束具有相对窄的波束宽度。DL Tx波束包括被BS用于向MS发送参考波束的波束。UL Rx波束包括被BS用于从MS接收数据突发的波束。MS可以从BS接收关于DL Tx波束和UL Rx波束之间增益差值的信息。DL Rx波束包括被MS用于接收从BS发送的参考信号的波束。UL Tx波束包括被MS用于向BS发送数据突发的波束。
作为实施例，确定UL Tx功率值的步骤包括，估计BS和MS之间的UL路径损耗、针对增益差值来补偿所估计的路径损耗值、以及使用已补偿的路径损耗值来确定UL Tx功率值。作为另一实施例，确定UL Tx功率值的步骤还可以包括，从BS接收用于DL的EIRP值和测量从BS接收到的参考信号的Rx功率值。确定路径损耗值的步骤，使用EIRP值和Rx功率值来估计路径损耗值。
图7a是示出根据本公开的实施例的MS的参考信号接收和Tx功率控制操作的流程图。在步骤711中，MS从BS接收参考信号。在步骤713，MS测量参考信号的接收信号强度。在步骤715，MS通过使用所测量的接收信号强度来估计BS和MS之间的DL路径损耗值。估计DL路径损耗值的步骤，通过使用从BS接收到的用于DL的EIRP值和所测量的Rx功率值来估计路径损耗值。在步骤717中，MS考虑到由BS选择的用于参考信号的发送的DL Tx波束与分配的用于接收从MS发送的数据突发的UL Rx波束之间的增益差值，来补偿路径损耗值。作为实施例，可以从BS接收关于被选择的用于发送参考信号的DL Tx波束和被分配的用于接收从MS发送的数据突发的UL Rx波束之间的增益差值的信息。作为另一实施例，当从BS接收到关于BS的被选择的用于发送参考信号的DL Tx波束和被分配的用于接收从MS发送的数据突发的ULRx波束的各自的波束图案的波束增益值的信息时，可以计算DL Tx波束和UL Rx波束之间的增益差值。在步骤719中，MS通过使用已补偿的路径损耗值来确定Tx功率值。在步骤721中，MS根据所确定的Tx功率值来发送数据突发。
图7b是示出根据本公开的另一实施例的MS的参考信号接收和Tx功率控制操作的流程图。在步骤731中，MS从BS接收参考信号。在步骤733，MS测量参考信号的接收信号强度。在步骤735，MS通过使用所测量的接收信号强度来估计BS和MS之间的DL路径损耗值。估计DL路径损耗值的步骤包括，通过使用从BS接收到的用于DL的EIRP值和所测量的Rx功率值来确定路径损耗值。在步骤737中，MS考虑到由BS选择的用于参考信号的发送的DL Tx波束与分配的用于接收从MS发送的数据突发的UL Rx波束之间的增益差值，来补偿路径损耗值。作为实施例，可以从BS接收，关于被选择的用于发送参考信号的DL Tx波束和被分配的用于接收从MS发送的数据突发的UL Rx波束之间的增益差值的信息。作为另一实施例，当从BS接收到关于BS的被选择用于发送参考信号的DL Tx波束和被分配用于接收从MS发送的数据突发的UL Rx波束的波束增益值的信息时，可以计算DL Tx波束和UL Rx波束之间的增益差值。在步骤738中，MS考虑到由MS选择的用于参考信号的接收的DL Rx波束与分配的用于发送数据突发的UL Tx波束之间的增益差值，来补偿路径损耗值。在步骤739中，MS通过使用已补偿的路径损耗值来确定Tx功率值。在步骤741中，MS根据所确定的Tx功率值来发送数据突发。
图8a和图8b示出根据本公开的实施例的用于功率控制操作的BS和MS之间的处理流程。图9a至图9d是分别示出根据本公开的实施例的、对于各个扇区所发送的信号的帧结构的示例，以及在相关帧结构中对于UL和DL使用不同的BS和MS的Tx/Rx波束图案的示例的图。这些图示出如下示例，其中帧在BS和MS之间被发送和接收，例如按照图9a、图9b、图9c和图9d的次序。
在图8a的步骤811中，BS广播或单播关于用于DL和UL的发送/接收的不同波束方向上的BS的Tx/Rx波束图案的信息。在此情况下，关于波束图案的信息包括关于波束宽度和波束增益的信息。在步骤813中，BS指示(广播或单播)被用于参考信号(诸如同步信道(SCH)或信道状态信息参考信号(CSI-RS))的Tx波束图案。与步骤811和813的发送操作相关联的所发送的信号的帧可以具有如图9a中所示的结构(如，子帧#M，DL子帧911)。在步骤815中，MS发送UL参考信号，诸如用于波束选择的RACH(如，图9a中的子帧#M，UL子帧913)。在此情况下，MS通过扫描Tx波束来发送UL参考信号。在步骤817中，BS通过具有窄波束宽度的Rx波束的扫描来接收UL参考信号(如图9a中的子帧#M，UL子帧913)，并且搜索和选择优选的MS Tx波束和优选的BS Rx波束。
在步骤819中，BS通过DL突发(如，图9b中的子帧#L，DL子帧915)的发送来指示用于MS中的UL发送的期望的MS Tx波束。在步骤821中，MS通过使用在步骤819中所指示的MS Tx波束(如，图9b中的子帧#L，UL子帧917)，来发送用于波束选择的参考信号，诸如UL探测信号。
在图8b的步骤823中，BS通过使用步骤817中选择的BS Rx波束(如，图9b中的子帧#L，UL子帧917)来接收步骤821中发送的UL参考，并且估计包括所选择的BS Rx波束/MS Tx波束的波束对的信道质量。作为示例，UL信道质量可以通过估计包括所选择的BS Rx波束/MSTx波束的波束对的CINR来进行估计。在步骤825中，BS基于所估计的信道质量来选择和调度用于UL突发的分配的MCS等级。
在步骤827中，BS通过扫描具有相对宽的波束宽度的Tx波束来发送同步信道(如图9c中的子帧#N，UL子帧919)。在图9c中，与DL子帧919相邻的子帧921是广播信道帧。在步骤829中，BS通过扫描具有相对窄的波束宽度的Tx波束来发送参考信道，诸如中间码(如图9c中的子帧#N，DL子帧923)。在步骤831中，BS通过扫描具有相对窄的波束宽度的Tx波束来发送关于UL突发分配的信息，并且指示将被用于UL突发接收的BS Rx波束图案。在步骤831中，BS可以指示将被用于UL突发发送的MS Tx波束图案。
在步骤827中，MS通过Rx波束的扫描来接收在步骤827中发送的同步信道(如，图9c中的子帧#N，DL子帧919)以及在步骤829中发送的参考信号(如图9c中的子帧#N，DL子帧923)。在步骤833中，MS通过使用所接收的同步信道和参考信号来测量接收信号强度，并基于该信号强度来估计路径损耗。在步骤835中，MS确定被补偿了增益差值的UL Tx功率值。确定UL Tx功率值的操作包括：考虑到BS和MS中的Tx和Rx波束之间的增益差值来补偿路径损耗值，如等式(4)至(6)中所示的，以及使用已补偿的路径损耗值来确定Tx功率值。例如，MS考虑到从BS接收到的BS的Tx/Rx波束之间的增益差值以及根据MS用于接收BS的参考信号的Rx波束和MS用于向UL发送数据的Tx波束之间的波束图案差异的、Tx/Rx波束之间的增益差值来补偿路径损耗值。其后，MS通过使用已补偿的路径损耗值来确定Tx功率值，并根据所确定的Tx功率值来控制UL Tx功率。在步骤837中，MS通过使用在步骤831中所指示的具有宽波束宽度的MS Tx波束图案的Tx波束(如图9d中的子帧#(N+1)，UL子帧927)来发送UL突发。在此情况下，Tx功率根据在步骤835中所确定的UL Tx功率值来控制，并且UL突发被发送。其后，BS通过使用具有宽波束宽度的Rx波束来接收UL突发。
如上所述，BS基于由MS根据BS Rx波束和MS Tx波束的对子发送到UL的参考信号(例如，RACH或UL探测信号)(如图9a中的913和图9b中的917)来选择适用于UL发送/接收的BS Rx波束和MS Tx波束，并且向MS反馈相关信息(如图9b的915和图9c的925)。
其后，BS通过关于DL的参考信号，诸如中间码(如图9c的923)，向MS发送被映射到不同方向上的各自具有相对窄的波束宽度的基本单位波束的导频信号。因此，MS可以基于在不同方向上从BS发送的、被映射到不同方向上的各自具有相对窄的波束宽度的基本单位波束的导频信号，来测量特定波束或通过波束的叠加产生的波束的信道质量。基于测量结果，MS可以测量和更新关于信道质量矩阵，诸如用于DL的CINR或RSSI，的即时或瞬时均值/方差/标准差，并执行预测。基于信道质量信息，MS估计从BS发送的用于反馈的BS Rx波束和MS Tx波束的对子当中的、对应于相同方向的MS Tx波束和MS Rx波束的对子的路径损耗值。
其后，BS可以在用于UL数据发送的突发分配时向MS报告在相同的UL Tx/Rx方向中使用的波束图案的改变和应用。MS考虑到根据波束图案的改变的波束增益差来补偿所估计的路径损耗值，根据已补偿的路径损耗值来确定Tx功率值，并根据所确定的Tx功率值来执行UL功率控制。也就是说，能够导出用于UL信号发送中的各个子载波的适当的功率值，以执行UL功率控制。而且，在被用于路径损耗测量的MS的Rx波束图案不同于被用于UL数据发送的Tx波束图案的情况下，MS可以通过根据MS的Tx/Rx波束图案中的差异额外地补偿波束增益值，来执行UL功率控制。
另一方面，虽然BS被描述为基于由MS通过UL发送参考信号来选择适合于UL发送/接收BS Rx波束和MS Tx波束并且向MS发送关于所选择的信息的反馈，但其他实施方式是可能的。作为另一实施方式，MS可以向BS报告关于用于UL发送的在相同方向上的可用的不同Tx波束图案的信息，并且BS可以在UL数据发送的突发分配时考虑该信息而指令MS使用特定的Tx波束图案。
如上所述，本公开的实施例提供了，在使用具有不同波束宽度和波束增益的一个或多个波束图案执行关于上行链路和下行链路的发送和接收的基于波束成形的无线通信系统中，考虑到根据不同的Tx/Rx波束图案的使用所致的波束增益差来控制UL Tx功率控制的方法和装置。能够通过考虑到波束增益差来控制Tx功率，从而改善发送/接收性能并有效地执行波束成形。
尽管已经参照本公开的某些示范性实施方式示出和描述了本公开，但是本领域技术人员将理解，可以在其中进行形式和细节上的各种变化，而没有脱离如权利要求书限定的本公开的精神和范围。例如，虽然本公开的实施例就如下UL Tx功率控制进行了描述，即在使用具有不同波束宽度和波束增益的一个或多个波束图案执行关于上行链路和下行链路的发送和接收的基于波束成形的无线通信系统中考虑到根据不同的Tx/Rx波束图案的使用所致的波束增益差的UL Tx功率控制，但本公开可以适用于考虑到根据不同Tx/Rx波束图案的使用所致的波束增益差的DL Tx功率控制。此外，虽然本公开的实施例被描述为，在发送和接收参考信号的情况下选择具有相对窄的波束宽度的波束而在发送同步信道/广播信道的情况下选择具有相对宽的波束宽度的波束，但本公开不限于此并且可以适用于使用不同Tx/Rx波束图案(波束增益和波束宽度)的情况。此外，根据本公开的实施例的操作可以被记录在计算机可读记录介质上，其包括用于执行由各种类型的计算机实现的操作的程序命令。计算机可读记录介质可以包括程序命令、数据文件、数据结构和它们的组合。程序命令可以专门地设计并被配置用于本公开，或者对本领域技术人员是已知的。计算机可读记录介质的示例可以包括专门被配置以存储和执行程序命令的硬件装置，诸如如硬盘，软盘和磁带的磁介质、如CD-ROM和DVD的光学记录介质、如ROM、RAM和闪速存储器的磁光介质。程序命令的示例包括由编译器制成的机器语言代码，或者使用解释器等由计算机执行的高级语言代码。当在本公开中描述的所有或一些BS和中继通过计算机程序来实现时，存储计算机程序的计算机可读记录介质也被包括在本公开中。尽管已经参照本公开的某些优选实施方式示出和描述了本公开，但是本领域技术人员将理解，可以在其中进行形式和细节上的各种变化，而没有脱离如权利要求书限定的本公开的精神和范围。因此，本公开的范围不是由本公开的详细描述定义的而是由所附权利要求来定义，并且所有该范围内的差异将被视为包含在本公开中。

Claims (50)

1.一种用于在无线通信系统中操作移动站(MS)的方法，所述方法包括：
基于基站(BS)的下行链路(DL)发送(Tx)波束的增益和BS的上行链路(UL)接收(Rx)波束的增益之间的差值来确定UL Tx功率值；以及
基于所确定的UL Tx功率值来发送UL数据，
其中，所述差值用于补偿MS和BS之间的路径损耗，
其中，在BS的多个Tx波束当中识别DL Tx波束用于发送参考信号以测量所述路径损耗，并且
其中，在BS的多个Rx波束当中识别UL Rx波束用于接收UL数据。
2.如权利要求1所述的方法，其中确定UL Tx功率值包括，基于所述差值与MS的DL Rx波束的增益和MS的UL Tx波束的增益之间的另一差值来确定UL Tx功率值。
3.如权利要求2所述的方法，其中，在MS的多个Rx波束当中识别MS的DL Rx波束用于接收参考信号，并且
其中，在MS的多个Tx波束当中识别MS的UL Tx波束用于发送UL数据。
4.如权利要求1所述的方法，还包括：从BS接收用于确定所述差值的信息。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述差值是基于从BS接收到的、包括BS的UL Rx波束的波束图案和BS的DL Rx波束的波束图案的波束图案的波束增益值来计算的。
6.如权利要求2所述的方法，还包括：
向BS发送关于所述另一差值的信息或者关于UL Tx波束和DL Rx波束的波束图案的波束增益值的信息。
7.如权利要求1所述的方法，还包括：
基于从BS接收到的参考信号的接收信号强度来估计BS和MS之间的路径损耗，
其中，DL Tx波束的第一波束宽度不同于UL Rx波束的第二波束宽度，并且
其中，DL Tx波束和UL Rx波束对应于相同的方向。
8.如权利要求1所述的方法，还包括：
从BS接收DL的等效全向辐射功率(EIRP)值；以及
测量参考信号的接收信号强度；以及
基于EIRP值和参考信号的接收信号强度来估计所述路径损耗。
9.一种用于在无线通信系统中操作移动站(MS)的方法，所述方法包括：
基于MS的下行链路(DL)接收(Rx)波束的增益和MS的上行链路(UL)发送(Tx)波束的增益之间的差值来确定UL Tx功率值；以及
基于所确定的UL Tx功率值来发送UL数据，
其中，所述差值用于补偿MS和基站(BS)之间的路径损耗，
其中，在MS的多个Rx波束当中识别DL Rx波束用于接收参考信号以测量所述路径损耗，
其中，在MS的多个Tx波束当中识别UL Tx波束用于发送UL数据，并且
其中，所述UL Tx波束和DL Rx波束之间的差值是基于包括MS的ULTx波束的波束图案和MS的DL Rx波束的波束图案的波束图案的波束增益值来计算的。
10.如权利要求9所述的方法，其中确定UL Tx功率值包括，基于所述差值与BS的DL Tx波束的增益和BS的UL Rx波束的增益之间的另一差值来确定UL Tx功率值。
11.如权利要求10所述的方法，
其中，在BS的多个Tx波束当中识别BS的DL Tx波束用于发送参考信号，并且
其中，在BS的多个Rx波束当中识别BS的UL Rx波束用于接收UL数据。
12.如权利要求11所述的方法，还包括：从BS接收用于确定所述另一差值的信息。
13.如权利要求11所述的方法，其中所述另一差值是基于从BS接收到的、包括BS的ULRx波束的波束图案和BS的DL Tx波束的波束图案的波束图案的波束增益值来计算的。
14.如权利要求9所述的方法，还包括：发送关于UL Tx波束的增益和DL Rx波束的增益之间的差值的信息。
15.如权利要求9所述的方法，还包括：
基于从BS接收到的参考信号的接收信号强度来估计BS和MS之间的路径损耗，
其中，DL Rx波束和UL Tx波束对应于相同的方向。
16.如权利要求15所述的方法，还包括：
从BS接收DL的等效全向辐射功率(EIRP)值；以及
测量参考信号的接收信号强度；以及
基于EIRP值和参考信号的接收信号强度来估计所述路径损耗。
17.一种无线通信系统中的移动站(MS)的装置，所述装置包括：
至少一个处理器，被配置为，基于基站(BS)的下行链路(DL)发送(Tx)波束的增益和BS的上行链路(UL)接收(Rx)波束的增益之间的差值来确定UL Tx功率值；以及
至少一个收发器，被配置为，基于所确定的UL Tx功率值来发送UL数据，
其中，所述差值用于补偿MS和BS之间的路径损耗，
其中，在BS的多个Tx波束当中识别DL Tx波束用于发送参考信号以测量所述路径损耗，并且
其中，在BS的多个Rx波束当中识别UL Rx波束用于接收UL数据。
18.如权利要求17所述的装置，其中，为了确定UL Tx功率值，所述至少一个处理器被配置为，基于所述差值与MS的DL Rx波束的增益和MS的UL Tx波束的增益之间的另一差值来确定UL Tx功率值。
19.如权利要求18所述的装置，其中，在MS的多个Rx波束当中识别MS的DL Rx波束用于接收参考信号，并且
其中，在MS的多个Tx波束当中识别MS的UL Tx波束用于发送UL数据。
20.如权利要求17所述的装置，其中，所述至少一个收发器还被配置为从BS接收用于确定所述差值的信息。
21.如权利要求17所述的装置，其中，所述差值是基于从BS接收到的、包括BS的UL Rx波束的波束图案和BS的DL Tx波束的波束图案的波束图案的波束增益值来计算的。
22.如权利要求18所述的装置，其中，所述至少一个收发器还被配置为，向BS发送关于所述另一差值的信息或者关于UL Tx波束和DL Rx波束的波束图案的波束增益值的信息。
23.如权利要求17所述的装置，其中，所述至少一个处理器还被配置为：
基于从BS接收到的参考信号的接收信号强度来估计BS和MS之间的路径损耗，
其中，DL Tx波束的第一波束宽度不同于UL Rx波束的第二波束宽度，并且
其中，DL Tx波束和UL Rx波束对应于相同的方向。
24.如权利要求17所述的装置，
其中，所述至少一个收发器还被配置为，从BS接收DL的等效全向辐射功率(EIRP)值，以及
其中所述至少一个处理器还被配置为：
测量参考信号的接收信号强度，
基于EIRP值和参考信号的接收信号强度来估计所述路径损耗。
25.一种无线通信系统中的移动站(MS)的装置，所述装置包括：
至少一个处理器，被配置为，基于MS的下行链路(DL)接收(Rx)波束的增益和MS的上行链路(UL)发送(Tx)波束的增益之间的差值来确定UL Tx功率值；以及
至少一个收发器，被配置为，基于所确定的UL Tx功率值来发送UL数据，
其中，所述差值用于补偿MS和基站(BS)之间的路径损耗，
其中，在MS的多个Rx波束当中识别DL Rx波束用于接收参考信号以测量所述路径损耗，
其中，在MS的多个Tx波束当中识别UL Tx波束用于发送UL数据，
其中，所述UL Tx波束和所述DL Rx波束之间的差值是基于包括MS的UL Tx波束的波束图案和MS的DL Rx波束的波束图案的波束图案的波束增益值来计算的。
26.如权利要求25所述的装置，其中，为了确定UL Tx功率值，所述至少一个处理器被配置为，基于所述差值与BS的DL Tx波束的增益和BS的UL Rx波束的增益之间的另一差值来确定UL Tx功率值。
27.如权利要求26所述的装置，
其中，在BS的多个Tx波束当中识别BS的DL Tx波束用于发送参考信号，并且
其中，在BS的多个Rx波束当中识别BS的UL Rx波束用于接收UL数据。
28.如权利要求27所述的装置，其中，所述至少一个收发器还被配置为，从BS接收用于确定所述另一差值的信息。
29.如权利要求27所述的装置，其中，所述另一差值是基于从BS接收到的、包括BS的ULRx波束的波束图案和BS的DL Tx波束的波束图案的波束图案的波束增益值来计算的。
30.如权利要求25所述的装置，其中，所述至少一个收发器还被配置为，发送关于UL Tx波束的增益和DL Rx波束的增益之间的差值的信息。
31.如权利要求25所述的装置，其中所述至少一个收发器还被配置为，基于从BS接收到的参考信号的接收信号强度来估计BS和MS之间的路径损耗，并且
其中，DL Rx波束和UL Tx波束对应于相同的方向。
32.如权利要求31所述的装置，其中所述至少一个收发器还被配置为，从BS接收DL的等效全向辐射功率(EIRP)值，以及
其中所述至少一个处理器被配置为：
测量参考信号的接收信号强度；以及
基于EIRP值和参考信号的接收信号强度来估计所述路径损耗。
33.一种用于在无线通信系统中操作基站(BS)的方法，所述方法包括：
发送关于BS的下行链路(DL)发送(Tx)波束的增益和BS的上行链路(UL)接收(Rx)波束的增益之间的差值的信息；以及
接收基于由所述差值补偿的UL Tx功率值而发送的UL数据，
其中，所述差值用于补偿BS和MS之间的路径损耗，
其中，在BS的多个Tx波束当中识别DL Tx波束用于发送参考信号，并且
其中，在BS的多个Rx波束当中识别UL Rx波束用于接收UL数据。
34.如权利要求33所述的方法，其中，基于所述差值与MS的DL Rx波束的增益和MS的ULTx波束的增益之间的另一差值来确定UL Tx功率值。
35.如权利要求34所述的方法，其中，在MS的多个Rx波束当中识别MS的DL Rx波束用于接收参考信号，并且
其中，在MS的多个Tx波束当中识别MS的UL Tx波束用于发送UL数据。
36.如权利要求34所述的方法，其中，所述另一差值是基于包括MS的UL Tx波束的波束图案和MS的DL Rx波束的波束图案的波束图案的波束增益值来计算的。
37.如权利要求33所述的方法，还包括：
向MS发送DL的等效全向辐射功率(EIRP)值，
其中，所述路径损耗是由MS基于从BS接收到的EIRP值和所述参考信号的接收信号强度来估计的，
其中，DL Tx波束的第一波束宽度不同于UL Rx波束的第二波束宽度，并且
其中，DL Tx波束和UL Rx波束对应于相同的方向。
38.一种用于在无线通信系统中操作基站(BS)的方法，所述方法包括：
接收基于由MS的下行链路(DL)接收(Rx)波束的增益和MS的上行链路(UL)发送(Tx)波束的增益之间的差值补偿的UL Tx功率值而发送的UL数据，
其中，所述差值用于补偿MS和BS之间的路径损耗，
其中，在MS的多个Rx波束当中识别DL Rx波束用于接收参考信号以测量所述路径损耗，
其中，在MS的多个Tx波束当中识别UL Tx波束用于发送UL数据，并且
其中，所述UL Tx波束和所述DL Rx波束之间的差值是基于包括MS的UL Tx波束的波束图案和MS的DL Rx波束的波束图案的波束图案的波束增益值来计算的。
39.如权利要求38所述的方法，还包括：
发送关于BS的DL Tx波束的增益和BS的UL Rx波束的增益之间的另一差值的信息，
其中，基于所述差值和所述另一差值来确定UL Tx功率值。
40.如权利要求39所述的方法，其中，在BS的多个Tx波束当中识别DL Tx波束用于发送参考信号，并且
其中，在BS的多个Rx波束当中识别UL Rx波束用于接收UL数据。
41.如权利要求38所述的方法，还包括：
从BS向MS发送DL的等效全向辐射功率(EIRP)值，
其中，所述路径损耗是由MS基于从BS接收到的EIRP值和所述参考信号的接收信号强度来估计的，并且
其中，DL Rx波束和UL Tx波束对应于相同的方向。
42.一种无线通信系统中的基站(BS)的装置，所述装置包括：
至少一个处理器；以及
可操作地耦合到所述至少一个处理器的至少一个收发器，被配置为：
发送关于BS的下行链路(DL)发送(Tx)波束的增益和BS的上行链路(UL)接收(Rx)波束的增益之间的差值的信息；以及
接收基于由所述差值补偿的UL Tx功率值而发送的UL数据，
其中，所述差值用于补偿BS和MS之间的路径损耗，
其中，在BS的多个Tx波束当中识别DL Tx波束用于发送参考信号，并且
其中，在BS的多个Rx波束当中识别UL Rx波束用于接收UL数据。
43.如权利要求42所述的装置，其中，基于所述差值与MS的DL Rx波束的增益和MS的ULTx波束的增益之间的另一差值来确定UL Tx功率值。
44.如权利要求43所述的装置，其中，在MS的多个Rx波束当中识别MS的DL Rx波束用于接收参考信号，并且
其中，在MS的多个Tx波束当中识别MS的UL Tx波束用于发送UL数据。
45.如权利要求43所述的装置，其中，所述另一差值是基于包括MS的UL Tx波束的波束图案和MS的DL Rx波束的波束图案的波束图案的波束增益值来计算的。
46.如权利要求42所述的装置，其中所述至少一个收发器还被配置为，向MS发送DL的等效全向辐射功率(EIRP)值，
其中，所述路径损耗是由MS基于从BS接收到的EIRP值和所述参考信号的接收信号强度来估计的，
其中，DL Tx波束的第一波束宽度不同于UL Rx波束的第二波束宽度，并且
其中，DL Tx波束和UL Rx波束对应于相同的方向。
47.一种无线通信系统中的基站(BS)装置的装置，所述装置包括：
至少一个处理器；以及
可操作地耦合到所述至少一个处理器的至少一个收发器，被配置为，接收基于由MS的下行链路(DL)接收(Rx)波束的增益和MS的上行链路(UL)发送(Tx)波束的增益之间的差值补偿的UL Tx功率值而发送的UL数据，
其中，所述差值用于补偿MS和BS之间的路径损耗，
其中，在MS的多个Rx波束当中识别DL Rx波束用于接收参考信号以测量所述路径损耗，
其中，在MS的多个Tx波束当中识别UL Tx波束用于发送UL数据，
其中，所述UL Tx波束和所述DL Rx波束之间的差值是基于包括MS的UL Tx波束的波束图案和MS的DL Rx波束的波束图案的波束图案的波束增益值来计算的。
48.如权利要求47所述的装置，其中所述至少一个收发器还被配置为：
发送关于BS的DL Tx波束的增益和BS的UL Rx波束的增益之间的另一差值的信息，并且
其中，基于所述差值和所述另一差值来确定UL Tx功率值。
49.如权利要求48所述的装置，其中，在BS的多个Tx波束当中识别DL Tx波束用于发送参考信号，并且
其中，在BS的多个Rx波束当中识别UL Rx波束用于接收UL数据。
50.如权利要求47所述的装置，其中所述至少一个收发器被配置为：
从BS向MS发送DL的等效全向辐射功率(EIRP)值，以及
其中，所述路径损耗是由MS基于从BS接收到的EIRP值和所述参考信号的接收信号强度来估计的，并且
其中，DL Rx波束和UL Tx波束对应于相同的方向。
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