CN106134236A - 用于在基于波束成形的蜂窝系统中跟踪上行链路波束的方法和装置 - Google Patents

用于在基于波束成形的蜂窝系统中跟踪上行链路波束的方法和装置 Download PDF

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Abstract

公开了用于在基于波束成形的蜂窝系统中跟踪上行链路波束的方法和装置。一种用于终端的方法包括以下步骤：向服务基站发送包含所述服务基站和邻近基站的信号质量的测量报告；从所述服务基站接收至少一个波束跟踪目标基站的上行链路波束跟踪信息；基于所述上行链路波束跟踪信息来发送针对所述波束跟踪目标基站的上行链路波束训练信号；以及从所述服务基站接收关于所述波束跟踪目标基站的最佳终端发送波束的信息，并且存储所接收到的信息。

Description

用于在基于波束成形的蜂窝系统中跟踪上行链路波束的方法 和装置
技术领域
本公开涉及用于在基于波束成形的蜂窝系统中为了高效越区切换而跟踪上行链路波束的方法和装置。
背景技术
为了满足对自第四代(4G)通信系统的商业化以来一直在增加的无线数据业务的需求，已做出努力来发展第五代(5G)或准5G通信系统。这是5G或准5G通信系统被称作超过4G网络通信系统或后长期演进(LTE)系统的原因。
为了实现高数据速率，在毫米波(mmWave)频带(例如，60-GHz频带)中部署5G通信系统值得考虑。为了在mmWave频带中减轻传播路径损耗并且增加传播距离，一直在针对5G通信系统讨论波束成形、大规模多输入多输出(MIMO)、全向MIMO(FD-MIMO)、阵列天线、模拟波束成形以及大规模天线技术。
另外，为了改进系统网络，一直在为5G通信系统开发诸如演进型小小区、高级小小区、云无线接入网(RAN)、超密网络、设备到设备(D2D)通信、无线回程、移动网络、协作式通信、协调多点(CoMP)以及干扰消除的技术。
此外，一直在为5G通信系统开发诸如混合FSK与QAM调制(FQAM)以及滑窗叠加编码(sliding window superposition coding)(SWSC)的高级编码调制(ACM)技术以及诸如滤波器组多载波(FBMC)和非正交多址(NOMA)以及稀疏码多址(SCMA)的高级接入技术。
与无线通信技术的显著发展一起，用户的要求也一直在增加。当用户要求更高容量时，更高质量数据发送和接收、多天线技术已吸引了更多关注。为了使用多个天线来为特定方向或信道实现大增益，特定增益通过每个天线的响应而倍增。这被称作波束成形。基站(BS)可以通过分配给用户的波束来发送指向用户的信号。在多波束技术中，移动台(MS)或BS在多个方向或信道中生成多个波束。BS可以通过分配给用户的至少一个波束来发送指向一个或多个用户的信号。
波束成形提供以下的益处：信号发送/接收功率增加了和波束增益一样多，由于窄波束的使用而导致的信号干扰的减小，以及结果得到的增加的通信性能。BS和UE中的每一个可以生成一个或多个波束，并且可以通过一个阵列天线同时或者逐一地生成所有波束。为了维持最佳通信性能，BS和UE在(Nb x Nm)个下行链路和上行链路波束对当中搜索提供最佳接收信号质量的波束对。然而，由于MS不能一次测量多个波束对的接收信号质量的物理约束，检测最佳波束对需要很长时间。当随着MS从服务小区移动到邻近小区发生越区切换事件时，这个时间延迟可能在MS正在为邻近小区搜索新波束对的同时导致通信中断。
发明内容
技术问题
本公开的一个目的是为了提供一种用于在通信系统中发送和接收信息的方法和装置。
本公开的另一目的是为了提供一种用于使用基于多个天线的波束成形来在移动通信系统中为了高效越区切换而跟踪移动台(MS)的上行链路波束的方法和装置。
本公开的另一目的是为了提供一种用于使得目标基站(BS)能够在基于波束成形的蜂窝系统中跟踪MS的上行链路波束的方法和装置。
本公开的另一目的是为了提供一种用于向目标BS发送在基于波束成形的蜂窝系统中由服务BS跟踪MS的上行链路波束所需要的信息的方法和装置。
技术解决方案
在本发明的一个方面中，一种用于在基于波束成形的蜂窝系统中跟踪上行链路波束的方法包括：向服务基站(BS)发送包括服务BS和邻近BS的信号质量的测量报告；从服务BS接收关于至少一个波束跟踪目标BS的上行链路波束跟踪信息；基于上行链路波束跟踪信息来发送针对所述至少一个波束跟踪目标BS的上行链路波束训练信号；以及从服务BS接收关于所述波束跟踪目标BS的最佳移动台(MS)发送波束的信息，并且存储所接收到的信息。
在本发明的另一方面中，一种用于在基于波束成形的蜂窝系统中跟踪上行链路波束的方法包括：从MS接收包括服务BS和邻近BS的信号质量的测量报告；基于测量报告从邻近BS当中确定被确定为需要上行链路波束跟踪的一个或多个波束跟踪候选BS，并且向所确定的波束跟踪候选BS发送关于MS的周期随机接入信道的信息；从一个或多个波束跟踪候选BS中的至少一个接收上行链路波束跟踪信息；从发送所述上行链路波束跟踪信息的至少一个波束跟踪候选BS当中确定至少一个波束跟踪目标BS，并且向MS发送关于波束跟踪目标BS的上行链路链路波束跟踪信息；向波束跟踪目标BS发送关于所述MS的上行链路波束训练信号的发送的信息；以及从波束跟踪目标BS接收关于为MS确定的最佳MS发送波束的信息，并且将关于最佳MS发送波束的所述信息发送到MS。
在本公开的另一方面中，一种用于在基于波束成形的蜂窝系统中跟踪上行链路波束的方法包括：通过邻近BS从MS的服务BS接收关于由MS周期性地发送的周期随机接入信道的信息；基于关于周期随机接入信道的信息来检测由MS发送的周期随机接入信道的序列，并且向服务BS发送关于邻近BS的上行链路波束跟踪信息；从服务BS接收关于MS的上行链路波束训练信号的发送的信息；通过基于关于上行链路波束训练信号的发送的信息来检测MS的上行链路波束训练信号而为所述MS确定最佳MS发送波束；以及向服务BS发送关于所述最佳MS发送波束的信息。
在本发明的另一方面中，一种支持在基于波束成形的蜂窝系统中跟踪上行链路波束的MS包括：收发器，该收发器用于向服务BS发送包括服务BS和邻近BS的信号质量的测量报告，从服务BS接收关于至少一个波束跟踪目标BS的上行链路波束跟踪信息，并且基于上行链路波束跟踪信息来发送针对至少一个波束跟踪目标BS的上行链路波束训练信号；以及控制器，该控制器用于从服务BS接收关于波束跟踪目标BS的最佳MS发送波束的信息，并且存储所接收到的信息。
在本公开的另一方面中，一种支持在基于波束成形的蜂窝系统中跟踪上行链路波束的BS包括：收发器，该收发器用于从MS接收包括服务BS和邻近BS的信号质量的测量报告，向一个或多个波束跟踪候选BS发送关于所述MS的周期随机接入信道的信息，从一个或多个波束跟踪候选BS中的至少一个接收上行链路波束跟踪信息，向MS发送关于波束跟踪目标BS的上行链路波束跟踪信息，向波束跟踪目标BS发送关于MS的上行链路波束训练信号的发送的信息，从波束跟踪目标BS接收关于为MS确定的最佳MS发送波束的信息，并且将关于所述最佳MS发送波束的信息发送到MS；以及控制器，该控制器用于基于所述测量报告从邻近BS当中确定被确定需要上行链路波束跟踪的一个或多个波束跟踪候选BS，并且从发送上行链路波束跟踪信息的至少一个波束跟踪候选BS当中确定至少一个波束跟踪目标BS。
在本公开的另一方面中，一种支持在基于波束成形的蜂窝系统中跟踪上行链路波束的BS包括：收发器，该收发器用于从MS的服务BS接收关于由MS周期性地发送的周期随机接入信道的信息，基于关于周期随机接入信道的信息来检测由MS发送的周期随机接入信道的序列，并且向服务BS发送关于邻近BS的上行链路波束跟踪信息，从服务BS接收关于MS的上行链路波束训练信号的发送的信息，并且向服务BS发送关于MS的最佳MS发送波束的信息；以及控制器，该控制器用于通过基于关于上行链路波束训练信号的发送的信息来检测MS的上行链路波束训练信号而为MS确定最佳MS发送波束。
附图说明
图1例示了适用本公开的示例性基于波束成形的蜂窝系统。
图2例示了根据本公开的实施例的基于波束成形的蜂窝系统中可用的帧结构。
图3是例示了根据本公开的实施例的用于跟踪邻近基站(BS)的上行链路波束的过程的消息流的图。
图4a至图4i例示了根据本公开的实施例的跟踪邻近BS的上行链路波束的流程。
图5是例示了根据本公开的实施例的移动台(MS)的操作的流程图。
图6是例示了根据本公开的实施例的服务BS的操作的流程图。
图7是例示了根据本公开的实施例的邻近BS的操作的流程图。
图8是例示了根据本公开的实施例的BS的结构的框图。
图9是例示了根据本公开的实施例的BS发送器调制解调器的结构的框图。
图10是例示了根据本公开的实施例的BS接收器调制解调器的结构的框图。
图11是例示了根据本公开的实施例的UE的结构的框图。
图12是例示了根据本公开的实施例的UE发送器调制解调器的结构的框图。
图13是例示了根据本公开的实施例的UE接收器调制解调器的结构的框图。
具体实施方式
将参考附图详细地描述本公开的优选实施例。将省略已知功能或构造的详细描述，以免它将要使本公开的主题混淆。本文中使用的术语是考虑到根据本公开的功能而定义的，并且可以根据用户或运营商的意图或习惯而改变。因此，应该基于本公开的全面内容做出定义。
图1例示了适用本公开的示例性基于波束成形的蜂窝系统。
参考图1，基站(BS)110可以使用被配置成阵列天线的发送天线来为小区内的移动台(MS)120和130服务。BS 110通过针对每个发送天线的方向(或信道)控制增益值来为一个或多个调度的MS 120和130形成波束。在所例示的示例中，MS#1 120可以被分配BS 110的波束#1 112并且形成转向BS 110的波束122。也就是说，即使MS#1 120由于障碍物而不在从BS110起的视线上，BS 110也可以通过波束成形给MS#1 120提供具有MS#1 120所需要的服务质量(QoS)的服务。类似地，MS#2 130可以被分配给BS 110的波束#6 114并且形成转向BS110的波束132。BS 110使用一对波束114和132来与MS#2 130进行通信。
虽然未示出，但是可以独立地配置并形成从BS 110指向MS 120和130的下行链路(DL)的BS-MS波束对以及从MS 120和130指向BS 110的上行链路(UL)的MS-BS波束对。
图2例示了根据本公开的实施例的基于波束成形的蜂窝系统中可用的帧结构。
参考图2，无线帧被划分成多个子帧200。在时分双工(TDD)系统中，每个子帧200被划分成DL周期202和UL周期204。可以将每个子帧200划分成20个时隙，并且可以将每个时隙分配给特定DL或UL信道。
同步/广播信道(SYNC/BCH)时隙212被布置在无线帧中的第一子帧的特定位置处，以用在MS的DL同步和小区搜索。控制时隙210递送诸如在初始随机接入期间定义的随机接入响应(RAR)信息的DL控制信息，或者UL控制信息。波束测量(BM)时隙216承载DL/UL波束训练信号以及UL数据发送所需的信息，该DL/UL波束训练信号用于在估计最佳DL波束对(BS的最佳发送波束和MS的最佳接收波束)、DL信号质量等或者估计最佳UL波束对(BS的最佳接收波束和MS的最佳发送波束)时使用。随机接入信道(RACH)时隙214被用于获取用于MS的初始接入和在MS的接入之后周期UL定时同步的定时提前(TA)信息。数据时隙218承载BS与MS之间的DL数据或UL数据。
因为用于初始接入的SYNC/BCH时隙212、用于在确定最佳DL波束对时使用的DL BM时隙216以及包括小区公共控制信息的DL控制时隙210承载为小区内的所有MS所共有的信号，所以BS在符号、时隙或帧基础上分配发送波束，并且通过改变每个分配单元中的波束来发送信号。类似于BS，MS在符号、时隙或帧基础上分配发送波束，并且针对为初始接入而发送的RACH时隙214、用于在确定最佳UL波束对时使用的UL BM时隙216以及在最佳UL波束对被确定之前承载MS的UL控制信息的UL控制时隙210，通过改变每个分配单元中的波束来发送信号。
DL SYNC/BCH时隙212和UL RACH时隙214可以承载MS应该甚至在网络接入之前接收的公共信号，而DL BM和UL BM时隙216可以承载用于MS的专用信号以估计在网络接入之后BS与MS之间的最佳发送和接收波束。
MS可以使用由服务BS和邻近BS发送的DL波束训练信号来测量DL信号质量，并且基于所测量到的DL信号质量来确定是否执行越区切换。如果由MS从服务BS测量的信号质量是MS并且由MS从邻近BS测量的信号质量是MT，则可以将越区切换条件表示为MT>MS+a，其中a表示预定迟滞。如果MS满足越区切换条件，则MS执行越区切换。
MS搜索邻近BS以得到具有最大DL信号质量MT的目标BS，通过服务BS向目标BS发送越区切换请求消息，并且接收响应于越区切换请求消息的越区切换命令消息。在收到越区切换命令消息时，MS停止来自服务BS的数据接收并且通过在RACH时隙214中发送RACH信号来尝试对目标BS的网络进入。在基于波束成形的蜂窝系统中，当在MS处的发送波束的偏离角等于在BS处的接收波束的到达角时，发送/接收的信号具有最大信号强度。因此，如果MS在发送RACH信号之后未能从目标BS接收到RAR，则MS应该通过改变发送波束来重传RACH信号，并且目标BS应该通过改变接收波束来接收RACH信号。
然后，可以使用MS波束的数量和BS波束的数量的组合来给出RACH发送所花费的最大时间，并且RACH发送至多可能花费Nb*Nb*5ms。一般而言，如果BS接收到具有等于或者大于预定值的信号强度的RACH信号，则BS确定RACH已被检测到。因此，即使MS接收到对RACH的响应(即，RAR)，用于RAR接收的UL波束对也不总是最佳波束对。在这个上下文中，MS应该通过在UL BM时隙中发送UL波束训练信号来确定BS与MS之间的最佳UL波束。在从目标BS收到RAR时，MS停止RACH发送并且发送UL波束训练信号以便估计最佳UL波束。像RACH时隙的发送一样，UL波束训练信号的发送和接收涉及通过改变MS发送波束和BS接收波束来测量所有波束对的信号质量，从而导致大的时间延迟。
然而，一旦越区切换被确定，MS和BS就可能不发送和接收数据，直到在MS发送RACH之后通过UL BM时隙确定了最佳MS发送/接收波束为止。因此，在估计最佳UL波束时涉及的时间延迟中断了BS与MS之间的通信。
为了避免通信中断，有必要将RACH发送到UL波束判定的延迟招致过程简化。在模拟波束成形系统中，由波束切换引起的时间延迟可能波束成形不会物理上被减小。因此，MS在越区切换判定之前初步将目标BS确定为越区切换候选，并且在如下面所描述的本公开的实施例中为目标BS而跟踪并确定UL发送波束。因为MS将为作为越区切换候选的目标BS初步确定UL波束，所以可以使在越区切换期间发送RACH时隙所花费的时间最小化并且可以省略UL波束判定过程。
现在，将参考附图在下面给出本公开的实施例的详细描述。
波束成形是借助于多个天线在朝向服务区域的特定方向上使波集中的技术。波束成形包括几乎不在除预定方向外的任何其它方向上发送信号的发送波束成形以及几乎不从除预定方向外的任何其它方向接收信号的接收波束成形。因此，在波束成形技术中最重要的是从BS与MS之间的多个发送和接收波束对当中检测最佳DL波束对(BS的最佳发送波束和MS的最佳接收波束)以及最佳UL波束对(BS的最佳接收波束和MS的最佳发送波束)。
图3是例示了根据本公开的实施例的用于跟踪邻近BS的UL波束的过程的消息流的图。
参考图3，在操作302中MS可能正在向服务BS发送数据并且从服务BS接收数据。如在操作304中一样，MS可以在数据发送和接收期间周期性地发送RACH。
块306指示包括操作308至314的DL测量过程。
在操作308中，服务BS在每个预定周期和/或资源中发送用于DL测量的信号(参考信号、导频信号、前导码信号、信标信号等)。同样地，在操作310中邻近BS也发送用于DL测量的信号。用于DL测量的信号可以是在前述DL BM时隙中承载的信号。在操作312中，MS使用由BS在DL BM时隙中发送的信号来执行DL信号测量。在另一实施例中，MS可以使用DL BM时隙或DL SYNC/BCH时隙来测量服务BS和邻近BS的DL信号质量。
在操作314中MS确定是否有必要为邻近BS而估计和跟踪UL波束。具体地，MS将从邻近BS测量的信号质量与从服务BS测量的信号质量进行比较。如果邻近BS的信号质量大于(服务BS的信号质量–b)，则MS确定UL波束跟踪是邻近BS所需要的(MT>MS–b，其中b表示波束跟踪的迟滞)。当使用以上UL波束跟踪条件时，可以在非常好的信道上与服务BS进行通信的MS中防止针对邻近BS的UL波束跟踪的不必要的开销。在操作314中，MS可以检测满足UL波束跟踪条件的一个或多个邻近BS并且对所检测到的邻近BS中的每一个执行以下操作。
在操作316中，MS将DL信号测量的结果报告给服务BS。测量报告包括关于在操作314中被检测为满足UL波束跟踪条件的一个或多个邻近BS的信息。可以按DL信号强度的升序报告一个或多个邻近BS的小区标识符(ID)。也就是说，服务BS可以通过从最高有效位(MSB)开始对由MS报告的UL信道进行解码，来按较大DL信号强度的次序确定邻近BS。
在操作318中，服务BS确定MS针对邻近BS的UL波束跟踪。具体地，服务BS基于测量报告消息来选择MS将对其执行UL波束跟踪的一个或多个邻近BS，该测量报告包括关于按较高信号质量的次序排列的邻近BS的信息(即，小区ID)。服务BS可以选择由MS报告的一个或多个邻近BS中的一个或者由MS报告的一个或多个邻近BS的至少一部分作为用于波束跟踪的候选BS。
块320指示针对邻近BS的UL波束跟踪过程，包括操作330至338。
在操作330中，服务BS向在操作318中选择的波束跟踪候选BS发送关于由MS周期性地发送的RACH序列的ID的信息。也就是说，为了从服务BS接收用于UL同步的TA信息，与服务BS进行通信的MS以每隔预定时间间隔发送周期RACH序列。因为周期RACH是以无争用方式而被管理的，所以邻近BS不知道RACH序列ID。然而，服务BS通过向波束跟踪候选BS通知由MS发送的周期RACH序列的ID，使得波束跟踪候选BS能够来检测由MS发送的周期RACH序列。如在操作332和334中一样，服务BS和MS可以甚至在针对邻近BS的UL波束跟踪过程期间也执行数据发送和接收以及周期RACH过程。在获取了关于在周期RACH过程中由MS发送的周期RACH序列的信息(ID)后，波束跟踪候选BS可以检测由MS发送的周期RACH序列。
在操作336中，波束跟踪候选BS中的每一个检测MS的周期RACH序列并且向服务BS发送关于该周期RACH序列的检测的响应消息。响应消息是针对UL波束跟踪的RAR并且包括标识发送该响应消息的BS的小区ID、用于UL同步的TA信息以及要用于MS发送UL波束训练信号的至少一个参数。
即使波束跟踪候选BS已检测到由MS发送的RACH序列，也仍然尚不判定要用于到MS和来自MS的数据发送和接收的最佳波束。一般而言，如果BS接收到具有等于或者大于预定值的信号强度的RACH序列，则BS确定它已检测到RACH，并且因此可以用来接收RACH的UL波束对可用于UL控制信道的发送和接收。然而，这不意味着UL波束对也总是可用于数据发送和接收。因此，MS应该发送UL波束训练信号，使得波束跟踪候选BS可以估计用于数据发送和接收的最佳波束。因为UL波束训练信号是专用信号，所以每个BS可以以不同的方式管理UL波束训练信号。也就是说，因为用于发送UL波束训练信号的参数可以指示用于发送UL波束训练信号的频带、时间或代码索引，所以应该将这些参数发送到MS。
响应于在操作336中接收到的响应消息，服务BS从发送响应消息的BS当中选择最适合MS的一个或多个波束跟踪目标BS。在实施例中，服务BS可以从已发送响应消息的波束跟踪候选BS当中选择具有由MS报告的最佳信号质量的BS作为波束跟踪目标BS。
在操作338中，服务BS将从波束跟踪目标BS接收到的响应消息发送到MS。响应消息包括波束跟踪目标BS的ID、用于UL同步的TA信息以及用于发送UL波束训练信号的参数中的至少一个。如在操作340中一样，服务BS和MS可以甚至在波束跟踪目标BS的确定期间继续数据发送和接收。
块342指示针对波束跟踪目标BS的UL波束跟踪过程，包括操作344至350。
在操作344中，服务BS向波束跟踪目标BS发送关于MS的UL波束训练信号的信息。在操作346中MS基于关于UL波束训练信号的信息在UL BM时隙中发送UL波束训练信号。关于UL波束训练信号的信息可以包括关于发送该UL波束训练信号的时间(即，时隙位置)的信息。
如果MS具有充足的发送功率，则MS可以对针对服务BS和波束跟踪目标BS的UL波束训练信号进行复用并且在UL BM时隙中发送经复用的UL波束训练信号。复用可以是频分复用、时分复用或码分复用。然而，因为MS的发送功率在真实通信环境中是有限的，所以针对服务BS和波束跟踪目标BS的UL BM时隙可以彼此区分开。在实施例中，MS可以在偶数子帧的UL BM时隙中发送针对服务BS的UL波束训练信号，然而MS可以在奇数子帧的UL BM时隙中发送针对波束跟踪目标BS的UL波束训练信号。仅预先确定的BS可以成功地接收被应用有TA的专用UL波束训练信号，并且根据该专用UL波束训练信号估计最佳UL波束对。
在操作348中，波束训练目标BS基于UL波束训练信号的测量结果为MS估计最佳发送和接收波束，并且发送关于波束对的信息。在实施例中，波束跟踪目标BS可以仅向服务BS发送关于为MS估计的最佳UL发送波束的信息。
在操作350中，服务BS向MS发送从波束跟踪目标BS接收到的关于MS的最佳UL发送波束的信息。MS可以通过以上过程在不中断与服务BS的通信的情况下获取关于波束跟踪目标BS的最佳UL发送波束的信息。随后，如在操作352中一样，服务BS和MS可以继续数据发送和接收直到越区切换被确定为止。
MS管理关于波束跟踪目标BS的最佳UL发送波束的信息。MS可以管理一个或多个波束跟踪目标BS的最佳UL发送波束。如果受管理的一个或多个波束跟踪目标BS中的一个成为越区切换目标BS，则MS可以基于关于越区切换目标BS的最佳UL发送波束的信息向越区切换目标BS发送越区切换相关信号。
图4a至图4i例示了根据本公开的实施例的针对邻近BS的UL波束跟踪流程。
参考图4a，MS 400测量从服务BS 410接收到的DL信号的信号质量MS 402以及从邻近BS 412接收到的DL信号的信号质量MT 404。在所例示的示例中，邻近BS 412是邻近BS i并且从邻近BS i测量的信号质量是MT(i)。
参考图4b，MS 400确定UL波束跟踪是否是邻近BS 412所需要的。也就是说，MS确定UL波束跟踪是满足UL波束跟踪条件MT(i)>MS–b的邻近BS i 412所需要的。波束跟踪的迟滞b可以由服务BS预先确定或者发信号通知。
参考图4c，MS 400向服务BS 410发送包括关于满足条件的至少一个邻近BS 412的标识信息和/或信号质量信息的测量报告420。测量报告420可以包括按较高信号质量的次序排列的满足条件的一个或多个邻近BS 412的小区ID。然后，服务BS 410基于测量报告420将具有较高信号质量的一个或多个邻近BS 412确定为波束跟踪候选BS。
在另一实施例中，MS 400可以在测量报告中将所有(或预定数量的)检测到的邻近BS的信号质量发送到服务BS 410，而无需考虑条件，并且服务BS 410可以将具有等于或者高于预定阈值的信号质量的一个或多个邻近BS 412确定为波束跟踪候选BS。
参考图4d，服务BS 410向波束跟踪候选BS 414发送UL波束跟踪-RA通知消息424，该通知消息424包括关于由MS 400周期性地发送的周期RACH的序列ID的信息。MS 400通过在周期RACH的每个发送周期中改变发送波束来发送周期RACH的序列。波束跟踪候选BS 414可以基于包括在UL波束跟踪-RA通知消息424中的信息来检测由MS 400发送的周期RACH的序列。
参考图4e，波束跟踪候选BS 414检测由MS 400发送的周期RACH的序列，并且向服务BS 410发送指示周期RACH的序列的检测的UL波束跟踪-RA响应消息426。UL波束跟踪-RA响应消息426包括关于波束跟踪候选BS 414的TA信息以及用于发送UL波束训练信号的至少一个UL BM参数。该至少一个UL BM参数指示例如用于UL波束训练信号的代码划分的序列ID或用于发送UL波束训练信号的频率/时间资源。服务BS 410从已发送UL波束跟踪-RA响应消息426的一个或多个波束跟踪候选BS 414当中选择一个或多个波束跟踪目标BS。在实施例中，服务BS 410可以基于由图4c中所例示的测量报告所报告的信号质量来选择具有最佳信号质量的至少一个邻近BS作为波束跟踪目标BS。
参考图4f，服务BS 410向MS 400发送UL波束跟踪-RA响应消息428，其包括波束跟踪目标BS 416的小区ID、用于发送UL波束训练信号的参数以及TA信息。
参考图4g，服务BS 410向波束跟踪目标BS 416发送UL波束跟踪通知消息430，该UL波束跟踪通知消息430包括关于承载来自MS 400的UL波束训练信号的UL BM时隙的定时的信息。MS 400可以在一个UL BM时隙中对针对服务BS 410和波束跟踪目标BS 416的UL波束训练信号进行复用并且发送经复用的UL波束训练信号。或者MS 400可以在不同的UL BM时隙中发送针对服务BS 410和波束跟踪目标BS 416的UL波束训练信号。根据关于BS的TA信息，针对BS 410和416中的每一个的UL波束训练信号以提前的定时被发送。波束跟踪目标BS416可以使用从MS 400接收到的波束训练信号来估计最佳BS接收波束和最佳MS发送波束。
参考图4h，波束跟踪目标BS 416通过UL波束跟踪响应消息434来向服务BS 410报告关于为MS 400确定的MS发送波束的信息。
参考图4i，服务BS 410向MS400发送由波束跟踪目标BS 416估计的包括关于MS400的最佳发送波束的信息的UL波束跟踪响应消息436。可以将该信息与作为关于波束跟踪目标BS 416的标识信息的小区ID一起发送到MS 400。MS 400管理波束跟踪目标BS 416的最佳发送波束，以用在可以被稍后执行的越区切换中。
如上所述，MS 400向满足图4b的UL波束跟踪条件的每个波束跟踪目标BS发送UL波束训练信号，并且通过服务BS 410来接收指示波束跟踪目标BS的最佳MS发送波束的响应。
图5是例示了根据本公开的实施例的MS的操作的流程图。
参考图5，MS基于从BS接收到的DL信号来测量服务BS和邻近BS的信号质量，并且向服务BS发送包括所测量到的信号质量的测量报告。在本文中，MS可以在测量报告中仅报告关于满足预定条件的信号质量的信息。预定条件例如是MT(i)>MS-b。
在操作510中，MS从服务BS接收至少一个波束跟踪目标BS的UL波束跟踪信息。波束跟踪目标BS的UL波束跟踪信息可以包括波束跟踪目标BS的小区ID、用于发送UL波束训练信号的参数以及TA信息中的至少一个。
在操作515中，MS基于UL波束跟踪信息发送针对波束跟踪目标BS的UL波束训练信号。在操作520中，MS从服务BS接收关于波束跟踪目标BS的最佳MS发送波束的信息。
图6是例示了根据本公开的实施例的服务BS的操作的流程图。
参考图6，在操作605中服务BS从MS接收包括邻近BS或者被确定为需要UL波束发送的邻近BS的信号质量的测量报告。在操作610中，服务BS从通过测量报告所报告的邻近BS当中确定一个或多个波束跟踪候选BS，并且向所确定的波束跟踪候选BS发送关于MS的周期RACH信息。周期RACH信息意指由MS周期性地发送的RACH序列的ID。
在操作615中，服务BS从所确定的一个或多个波束跟踪候选BS的至少一部分接收发送UL波束训练信号所需的TA信息和UL BM参数。在操作620中，服务BS从已发送UL BM参数的一个或多个波束跟踪候选BS当中确定至少一个波束跟踪目标BS，并且向MS发送与该波束跟踪目标BS有关的TA信息和UL BM参数。
在操作625中，服务BS向波束跟踪目标BS发送关于来自MS的UL波束训练信号的发送的信息。关于UL波束训练信号的发送的信息意指关于MS在其中发送UL波束训练信号的ULBM时隙的定时的信息。服务BS在操作630中接收关于由波束跟踪目标BS所确定的用于MS的最佳MS发送波束的信息，并且在操作635中将关于最佳MS发送波束的信息发送到MS。
图7是例示了根据本公开的实施例的邻近BS的操作的流程图。
参考图7，在操作705中邻近BS从MS的服务BS接收关于由MS周期性地发送的周期RACH序列的信息。邻近BS在操作710中基于该信息检测由MS发送的周期RACH序列，并且在操作715中向服务BS发送关于邻近BS的TA信息以及用于发送UL训练信号的参数。
邻近BS在操作720中从服务BS接收关于MS发送UL波束训练信号的定时的信息，并且在操作725中通过基于定时信息检测MS的UL波束训练信号来为MS确定最佳MS发送波束。在操作730中，邻近BS向服务BS发送关于最佳MS发送波束的信息，使得当MS执行到邻近BS的越区切换时，MS可以使用该信息。
图8是例示了根据本公开的实施例的BS的结构的框图。
参考图8，发送器调制解调器805生成要在控制和数据时隙中发送的信号。所生成的信号通过发送器射频(RF)单元810并且然后通过天线815而被发送。通过天线815接收到的信号通过接收器RF单元820被发送到接收器调制解调器825。控制器830确定是否为控制时隙或数据时隙生成信号，使用由接收器调制解调器825估计的信息来确定发送信号和波束，并且向波束映射器835发送波束信息。波束映射器835控制发送器RF单元810和接收器RF单元820以使用通过控制器830接收到的波束信息来生成适合于发送信号和接收信号的波束。
图9是例示了根据本公开的实施例的BS的发送器调制解调器805的结构的框图。
参考图9，SS/BCH时隙发送器905基于BCH ID和小区ID生成用于MS的DL同步的SS/BCH信号。BM时隙发送器910基于小区ID生成DL BM信号，使得MS可以估计DL波束对并且测量信号质量。控制时隙发送器915响应于对周期RACH序列的检测生成RAR消息，或者生成包括控制比特的控制信号。数据时隙发送器920生成包括数据比特的数据信号。所生成的信号通过发送器RF单元810和天线815在空中辐射。
图10是例示了根据本公开的实施例的BS的接收器调制解调器825的结构的框图。
参考图10，RACH时隙接收器1005检测用于MS的初始BS进入的初始RACH以及该MS的周期RACH。BM时隙接收器1010从接收到的信号中检测UL BM时隙信号，以用于估计UL波束对并且测量MS的信号质量。控制时隙接收器1015从所接收到的信号中检测由MS发送的控制时隙信号，并且数据时隙接收器1020从所接收到的信号中检测由MS发送的数据时隙信号。
图11是例示了根据本公开的实施例的MS的结构的框图。
参考图11，发送器调制解调器1105生成要在控制时隙和数据时隙中发送的信号。所生成的信号通过发送器RF单元1110并且然后通过天线1115而被发送。通过天线1115接收到的信号通过接收器RF单元1120被发送到接收器调制解调器1125。控制器1130确定是否在发送器调制解调器1105中为控制时隙或数据时隙生成信号，使用由接收器调制解调器1125估计的信息来确定发送信号和波束，并且向波束映射器1135发送波束信息。波束映射器1135控制发送器RF单元1110和接收器RF单元1120以使用通过控制器1130接收到的波束信息来生成适合于发送信号和接收信号的波束。
图12是例示了根据本公开的实施例的MS的发送器调制解调器1105的结构的框图。
参考图12，RACH时隙发送器1205生成用于MS的初始BS进入的初始RACH以及该MS的周期RACH。BM时隙发送器1210基于小区ID生成用于UL波束对的估计的UL BM时隙信号以及MS与BS之间的链路质量测量结果。控制时隙发送器1215生成控制时隙信号，并且数据时隙发送器1220发送MS的UL数据。所生成的信号通过发送器RF单元1110和天线1115在空中辐射。
图13是例示了根据本公开的实施例的MS的接收器调制解调器1125的结构的框图。
参考图13，SS/BCH时隙接收器1305从接收到的信号中检测SS/BCH信号，以用于DL同步和小区搜索。BM时隙接收器1310从所接收到的信号中检测DL BM时隙信号，测量DL波束对和信号质量，并且确定最佳BS发送波束和最佳MS接收波束。控制时隙接收器1315从所接收到的信号中检测控制信息，并且数据时隙接收器1320从所接收到的信号中检测由BS发送的数据。
虽然已经参照本公开的特定实施例示出并描述了本公开，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离如由所附权利要求及其等同物限定的本公开的精神和范围的情况下，可以在其中做出形式和细节上的各种改变。

Claims (18)

1.一种用于在基于波束成形的蜂窝系统中跟踪上行链路波束的方法，该方法包括：
向服务基站(BS)发送包括所述服务BS和邻近BS的信号质量的测量报告；
从所述服务BS接收关于至少一个波束跟踪目标BS的上行链路波束跟踪信息；
基于所述上行链路波束跟踪信息来发送针对所述至少一个波束跟踪目标BS的上行链路波束训练信号；以及
从所述服务BS接收关于所述波束跟踪目标BS的最佳移动台(MS)发送波束的信息，并且存储所接收到的信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述测量报告包括关于满足上行链路波束估计条件的一个或多个邻近BS的信号质量的信息。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述测量报告包括关于按升序排列的满足上行链路波束估计条件的一个或多个邻近BS的信号质量的信息。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述上行链路波束跟踪信息包括关于每个波束跟踪目标BS的定时提前信息，以及关于用于所述上行链路波束训练信号的发送的代码、频率资源或时间资源的信息。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个波束跟踪目标BS中的每一个波束跟踪目标BS检测所述MS的周期随机接入信道序列，并且是从向所述服务BS发送随机接入响应的一个或多个邻近BS当中选择的。
6.根据权利要求1所述的方法，其中上行链路波束训练信号的发送包括对针对所述波束跟踪目标BS的上行链路波束训练信号以及针对所述服务BS的上行链路波束训练信号进行复用，并且在一个时隙或多个独立时隙中发送经复用的上行链路波束训练信号。
7.一种用于在基于波束成形的蜂窝系统中跟踪上行链路波束的方法，该方法包括：
从移动台(MS)接收包括服务基站(BS)和邻近BS的信号质量的测量报告；
基于所述测量报告从所述邻近BS当中确定被确定为需要上行链路波束跟踪的一个或多个波束跟踪候选BS，并且向所确定的波束跟踪候选BS发送关于所述MS的周期随机接入信道的信息；
从所述一个或多个波束跟踪候选BS中的至少一个接收上行链路波束跟踪信息；
从发送所述上行链路波束跟踪信息的所述至少一个波束跟踪候选BS当中确定至少一个波束跟踪目标BS，并且向所述MS发送关于所述波束跟踪目标BS的上行链路波束跟踪信息；
向所述波束跟踪目标BS发送关于所述MS的上行链路波束训练信号的发送的信息；以及
从所述波束跟踪目标BS接收关于为所述MS确定的最佳MS发送波束的信息，并且将关于所述最佳MS发送波束的所述信息发送到所述MS。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述测量报告包括关于满足上行链路波束估计条件的一个或多个邻近BS的信号质量的信息。
9.根据权利要求7所述的方法，其中所述测量报告包括关于按升序排列的满足上行链路波束估计条件的一个或多个邻近BS的信号质量的信息。
10.根据权利要求7所述的方法，其中所述上行链路波束跟踪信息包括关于每个波束跟踪候选BS的定时提前信息，以及关于用于所述上行链路波束训练信号的发送的代码、频率资源或时间资源的信息。
11.根据权利要求7所述的方法，其中基于包括在所述测量报告中的关于所述信号质量的信息，具有最高信号质量的至少一个波束跟踪候选BS被确定为所述波束跟踪目标BS。
12.根据权利要求7所述的方法，其中关于所述上行链路波束训练信号的发送的所述信息包括来自所述MS的关于承载所述上行链路波束训练信号的上行链路时隙的定时的信息。
13.一种用于在基于波束成形的蜂窝系统中跟踪上行链路波束的方法，该方法包括：
由邻近BS从移动台(MS)的服务基站(BS)接收关于由所述MS周期性地发送的周期随机接入信道的信息；
基于关于所述周期随机接入信道的所述信息来检测由所述MS发送的所述周期随机接入信道的序列，并且向所述服务BS发送关于所述邻近BS的上行链路波束跟踪信息；
从所述服务BS接收关于所述MS的上行链路波束训练信号的发送的信息；
通过基于关于所述上行链路波束训练信号的发送的所述信息来检测所述MS的所述上行链路波束训练信号而为所述MS确定最佳MS发送波束；以及
向所述服务BS发送关于所述最佳MS发送波束的信息。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述上行链路波束跟踪信息包括关于所述邻近BS的定时提前信息，以及关于用于所述上行链路波束训练信号的发送的代码、频率资源或时间资源的信息。
15.根据权利要求13所述的方法，其中关于所述上行链路波束训练信号的发送的所述信息包括来自所述MS的关于承载所述上行链路波束训练信号的上行链路时隙的定时的信息。
16.一种支持在基于波束成形的蜂窝系统中跟踪上行链路波束的移动台(MS)，该MS包括：
收发器，该收发器用于向服务基站(BS)发送包括所述服务BS和邻近BS的信号质量的测量报告，从所述服务BS接收关于至少一个波束跟踪目标BS的上行链路波束跟踪信息，并且基于所述上行链路波束跟踪信息来发送针对所述至少一个波束跟踪目标BS的上行链路波束训练信号；以及
控制器，该控制器用于从所述服务BS接收关于所述波束跟踪目标BS的最佳MS发送波束的信息，并且存储所接收到的信息。
17.一种支持在基于波束成形的蜂窝系统中跟踪上行链路波束的基站(BS)，该BS包括：
收发器，该收发器用于从移动台(MS)接收包括服务BS和邻近BS的信号质量的测量报告，向一个或多个波束跟踪候选BS发送关于所述MS的周期随机接入信道的信息，从所述一个或多个波束跟踪候选BS中的至少一个接收上行链路波束跟踪信息，向所述MS发送关于波束跟踪目标BS的上行链路波束跟踪信息，向所述波束跟踪目标BS发送关于所述MS的上行链路波束训练信号的发送的信息，从所述波束跟踪目标BS接收关于为所述MS确定的最佳MS发送波束的信息，并且将关于所述最佳MS发送波束的所述信息发送到所述MS；以及
控制器，该控制器用于基于所述测量报告从所述邻近BS当中确定被确定为需要上行链路波束跟踪的所述一个或多个波束跟踪候选BS，并且从发送所述上行链路波束跟踪信息的所述至少一个波束跟踪候选BS当中确定至少一个波束跟踪目标BS。
18.一种支持在基于波束成形的蜂窝系统中跟踪上行链路波束的基站(BS)，该BS包括：
收发器，该收发器用于从移动台(MS)的服务BS接收关于由所述MS周期性地发送的周期随机接入信道的信息，基于关于所述周期随机接入信道的所述信息来检测由所述MS发送的所述周期随机接入信道的序列，向所述服务BS发送关于所述邻近BS的上行链路波束跟踪信息，从所述服务BS接收关于所述MS的上行链路波束训练信号的发送的信息，并且向所述服务BS发送关于所述MS的最佳MS发送波束的信息；以及
控制器，该控制器用于通过基于关于所述上行链路波束训练信号的发送的所述信息来检测所述MS的所述上行链路波束训练信号而为所述MS确定所述最佳MS发送波束。
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