CN106576253B - 波束成形中用于无线通信系统的csi收集的方法及用户设备 - Google Patents

Abstract

提供波束成形系统中提供信道状态信息的方法。参考信号用于信道状态估计。对于具有较小空间覆盖范围的精细解析度专用波束，使用粗糙解析度波束的额外信道监视，其中，额外信道监视用于波束回退。已监视回退波束的集合覆盖范围覆盖期望服务区域。在当前使用专用波束不再适合的情况，对于波束管理需要评估回退波束以及选择使用最优选波束。对于链路自适应，评估以及提供已选择回退波束的至少信道状态给调度器(例如BS)，以用于已选择回退波束的自适应传输。

Description

波束成形中用于无线通信系统的CSI收集的方法及用户设备

相关申请的交叉引用

本申请依据35U.S.C.§119要求2014年9月16日递交的，申请号为62/050,840标题为“具有波束成形的无线通信系统中CSI收集(Channel State Information Collectionfor Wireless Communication System with Beamforming)”美国临时申请案的优先权，上述申请的标的在此合并作为参考。

技术领域

所揭露实施例一般有关于无线通信，以及更具体地有关于毫米波(MillimeterWave，mmW)波束成形(beamforming)系统中信道状态信息(channel state information，CSI)收集(collection)。

背景技术

移动载波所日益经历的频宽短缺已经促进了3G以及300GHz之间，用于下一代宽频蜂窝通信网络的未开发的mmW频谱的开发。mmW频带的可用频谱比传统蜂窝系统大200倍。mmW无线网络使用具有窄波束的定向通信，以及可以支持多吉比特(multi-gigabit)数据率。mmW频谱的未利用频宽具有从1mmm到100mm的波长范围。mmW频谱的很小波长使能了大量微型天线安装在小区域内。这样的微型系统可以产生高波束成形增益，透过电子可转向(steerable)天线产生方向性传输。

随着mmW半导体电路的近来年的发展，mmW无线系统以及成为实际实现的有希望的解决方案。但是对于方向传输的严重依赖以及传播环境的脆弱性，成为mmW网络的特定挑战。一般说来，蜂窝网络系统设计为达成如下目标：1)在很宽动态操作条件下同时服务多个用户；2)对于信道改变(variation)的鲁棒性，流量负载以及不同QoS需求；以及3)资源的有效利用，例如频宽以及功率。波束成形在达成上述目标上增加了困难。

模拟波束成形对于mmW波束成形无线系统中的应用而言是一个好的候选。由于严苛的无线传播环境，以及在多个天线元素之间，在TX/RX侧，移除了用于训练信道响应矩阵的需求，其为补偿严重路径损耗提供了阵列增益(array gain)。不同的波束成型器可以具有不同的空间(spatial)解析度(resolution)。举例说明，透过较宽空间覆盖范围扇区天线可以更短，而可以透过较窄空间覆盖范围波束成形天线而更长。为了提供中等阵列增益，可能需要大量阵列元素(element)。

链路自适应(link adaptation)对于mmW波束成形无线系统的有效(efficient)传输是关键的。对于适当的链路自适应运作，可以收集以及提供相关信道状态信息(ChannelState Information，CSI)给调度器(scheduler)(例如，基站)。但是相关CSI的收集以及提供面临几个问题。第一，信道互易(reciprocity)可以用在TDD系统中。第二，不同的波束成型器观察不同的信道状态。因此对应波束成型器的观察不能用于其他波束成型器。第三，传输路径寿命可能短。在mmW系统中，由于波长差异，期望传输路径寿命为比传统蜂窝频宽更短的量级。由于波长差异。小空间覆盖范围与专用波束的组合，用于专用波束的有效传输路径的数量可能很受限制，因此对于UE移动性以及环境改变更脆弱(vulnerable)。

期待用于mmW波束成形系统中CSI收集的解决办法。

发明内容

本发明提出在波束成形系统中，提供CSI的方法。参考信号(Reference Signal，RS)用于信道状态估计。对于具有较小空间覆盖范围的精确解析度的专用波束，应用粗糙解析度波束的额外信道监视(monitoring)，其中粗糙解析度波束用于波束回退(fallback)。已监视回退波束的联合覆盖范围覆盖了期望服务区域。对于波束管理，在当前使用专用波束不再适合时，回退波束需要评估以及选择使用最优选波束。对于链路自适应，评估以及提供已选择波束回退波束的至少信道状态给调度器(例如，BS)，以用于已选择回退波束的自适应传输。

在一个实施例中，在波束成形网络中UE与基站在专用波束上建立数据连接。专用波束具有较小空间覆盖范围的精细解析度。监视一组回退波束。回退波束具有较大空间覆盖范围的粗糙解析度。UE在每一个回退波束上接收周期性发送的DL-RS。UE为每一回退波束估计CSI。UE发送CSI反馈信息给基站。在一个例子中，回退波束为控制波束，以及控制波束的集合覆盖小区的全部服务区域。

在另一个实施例中，在波束成形网络中基站与UE在一个专用波束上建立数据连接。专用波束具有较小空间覆盖范围的精细解析度。基站监视一组回退波束。每一回退波束具有较大空间覆盖范围的粗糙解析度。在多个回退波束中每一个上，基站接收周期性发送的UL SRS。基站为每一回退波束估计CSI。基站基于CSI，透过波束管理过程(procedure)而决定已选择UI退波束。在一个例子中，回退波束为控制波束，以及控制波束的集合覆盖小区的全部服务区域。

下面详细描述本发明的其他实施例以及有益效果。发明内容不用于限定本发明。本发明保护范围以权利要求为准。

附图说明

附图中，相同数字表示相似元件，用于说明本发明的实施例。

图1为根据本发明的一个新颖方面，波束成形无线通信系统中控制波束以及专用波束的示意图。

图2为实现本发明的实施例，基站以及UE的简化方块示意图。

图3为在波束成形系统中用于回退需求的额外信道监视示意图。

图4为用于基站CSI获取的UL SRS第一实施例的示意图。

图5为使用多个RF链，估计多个波束的信道状态的示意图。

图6为基于SRS的CSI收集第一实施例的信号流程图。

图7为用于BS CSI获取的UL SRS样式的例子示意图。

图8为用于UE CSI获取以及反馈的DL RS的第二实施例的示意图。

图9为基于DL-RS的CSI收集，第二实施例的信号流程示意图。

图10为基于CSI反馈以及基于SRS CSI收集的混合方式(hybrid approach)的优选实施例的示意图。

图11为基于CSI反馈以及基于SRS的CSI获取，混合方式的优选实施例的信号流程示意图。

图12为CSI收集的优选实施例的流程示意图。

图13为根据一个新颖方面，波束成形系统中从UE角度的CSI收集的方法流程图。

图14为根据一个新颖方面，在波束成形系统中从BS角度CSI收集的方法流程示意图。

具体实施方式

下面详细参考本发明的一些实施例，伴随附图介绍本发明的例子。

图1为根据一个新颖方面，mmW蜂窝网络100中控制波束的示意图。波束成形网络100包含基站BS101以及用户设备UE102。mmW蜂窝网络使用具有窄波束的定向通信(directional communication)，以及可以支持多G数据率。定向通信，透过数字以及/或者模拟波束成形而获得，其中使用具有多个集合波束成形权重的多个天线元件，以形成多个波束。为了控制目的，蜂窝系统中基站提供一组粗糙(coarse)TX/RX控制波束。该组控制波束可周期性配置或者无限制出现以及重复，以让UE知道。该组控制波束覆盖具有中等(moderate)波束成形增益的全部小区覆盖范围。每一控制波束广播最小量的与LTE中的MIB或者SIB相似的波束特定(beam-specific)信息。每一波束也承载UE特定控制或者数据流量。每一波束发送一组信号用于初始化时频同步、发送该信号的控制波束的辨识(identification)，以及发送该信号的波束的无线信道品质的测量的目的。

在图1的例子中，BS101定向配置有多个小区，以及每一个小区由一组粗糙TX/RX控制波束所覆盖。在一个实施例中，小区110由8个控制波束CB0到CB7所覆盖。每一控制波束包含一组DL资源区块，一组UL资源区块以及具有中等波束成形增益的一组关联波束成形权重。在图1的例子中，不同控制波束为在时域时分复用(Time Division Multiplexed，TDM)。DL子帧121具有8个DL控制波束。UL子帧122具有8个UL控制波束。一组控制波束为提供低率控制信令的较低水平(lower-level)控制波束，以方便在较高水平上的数据波束上的高率数据通信。举例说明，UE102透过控制波束CB4，而与BS101实施同步，以及透过专用数据波束DB0与BS101交换数据流量(traffic)。控制波束以及数据波束架构提供了鲁棒性控制信令方案，以在mmW蜂窝网络系统中方便波束成形运作。可以定义以及训练具有不同解析度的不同水平专用波束，以用于数据通信。

链路自适应对于mmW波束成形无线系统的有效传输是关键的。对于适当的链路自适应运作，可以收集以及提供相关CSI给调度器(例如BS101)。根据一个新颖方面，参考信号(Reference Signal，RS)用于信道状态估计。不使用非基于RS的链路自适应，因为其通常利用成功/失败封包(packet)传输作为指导。因此，非基于RS的链路自适应，对于信道状态显示出更小收敛速度。只在一个方向发送的RS(或者UL或者DL)可以基于TDD信道互易特性，而用在TDD系统中。

进一步说，对于具有较小空间覆盖范围的精细解析度专用波束，应用粗糙解析度波束的额外信道监视，其中，额外信道监视用于波束回退。已监视回退波束的联合覆盖范围应该覆盖期望服务区域，例如小区/扇区。对于波束管理，例如选择适当的波束用于通信，在当前使用专用波束不再适合的情况下，需要评估回退波束，以及使用选择最优选波束。对于链路自适应，需要估计至少已选择回退波束的信道状态，以及提供给调度器(例如BS)，以及用于回退波束的自适应传输。

图2为实现本发明实施例的，基站以及用户设备的简化方块示意图。BS201具有天线阵列211，其具有发送以及接收无线信号的多个天线元素，一个或者多个RF收发器模块212，耦接到天线阵列，从天线211接收RF信号，将其转换为基频信号以及发送给处理器213。RF收发器212也将从处理器213接收的基频信号转换为RF信号以及发送给天线211。处理器213处理已接收信号以及调用不同功能模块以实施BS201中的功能。存储器214存储程序指令以及数据215以控制BS201的运作。BS201也包含实现根据本发明实施例不同任务的多个功能模块。

相似地，UE202具有天线231，其发送以及接收无线信号。RF收发器模块232耦接到天线，从天线231接收RF信号，将其转换为基频信号以及发送给处理器233。RF收发器232将从处理器233接收的基频信号进行转换，将其转换为RF信号，以及发送给天线231。处理器233处理已接收基频信号以及调用不同功模块以实施UE202中的功能。存储器234存储程序指令以及数据235以控制UE202的运作。UE202也包含多个功能模块以及电路，以根据本发明的实施例实现不同任务。

功能模块可以为硬件、固件、软件以及上述几者组合实现以及配置。例如，BS201包含波束CSI收集器220，其进一步包含波束成形电路221，波束监视器222以及波束CSI估计器223。波束成形电路221可以属于RF链的一部分，其应用各种(various)波束成形权重在天线211的多个天线元素上，以及因此形成各种波束。波束监视器222监视已接收无线信号以及实施各种波束上无线信号测量。基于每一波束上波束监视结果，CSI估计器223估计信道状态。

相似的，UE202包含波束CSI收集器240，其进一步包含波束成形电路241，波束监视器242，以及波束CSI估计器243，以及CSI反馈电路244。波束成形电路241可以属于RF链的一部分，其应用各种波束成形权重在天线211的多个天线元素上，以及因此形成多种波束。波束成形电路241对于UE侧是可选的，因为UE201可以使用全向(omni)波束。波束监视器242监视已接收无线信号以及实施各种波束上的无线信号的测量。CSI估计器243基于每一波束的波束监视结果而估计信道状态。CSI反馈电路244选择已估计CSI的一个子集合，以及然后提供反馈给BS201，以用于回退波束评估。

图3为波束成形系统中，用于回退需求的额外信道监视的示意图。波束成形网络300包含基站BS301以及用户设备UE302。BS301定向配置有多个小区，以及每一个小区被一个粗糙TX/RX控制波束集合而覆盖。在一个实施例中，小区310由四个控制波束CB1到CB4所覆盖。初始，UE302实施扫描，波束选择以及与BS301，使用控制波束的同步。稍后，训练专用波束DB0以及然后用于BS301以及UE302之间的数据通信，如示意图(A)所描述。由于波长差异，在mmW系统中，期望传输路径寿命为比传统蜂窝频带小的一个量级。将具有小空间覆盖范围的专用波束结合，用于专用波束的有效传输路径的数量可能很受限制，因此对于UE移动性以及环境改变更脆弱。不同水平波束引起的不同空间路径引起了不同信道相干时间(coherent time)以及衰落动态(fading dynamics)。因此空间波束的多个选择提供了更多空间分集(diversity)，以在mmW小区中利用。

因此，对于具有较小空间覆盖范围的精细解析度的专用波束，较粗糙解析度波束的额外信道监视用于波束回退目的。如果不同控制波束在时域为TDM，那么控制波束在不同时隙/OFDM符号中监视。如示意图(B)所描述，BS301或者UE302监视控制波束CB1，而在第一时隙维持透过专用波束DB0的数据连接。如示意图(C)所示，BS301或者UE302，监视控制波束CB2，而维持透过专用波束DB0在第二时隙的数据连接。如示意图(D)所示，BS301或者UE302监视控制波束CB3，而维持在第三时隙透过专用波束DB0的数据连接。如示意图(E)所示，BS301或者UE302监视控制波束CB4，而维持第四时隙，透过专用波束DB0的数据连接。控制波束监视被配置为周期性发生，以及优选控制波束在波束管理过程中决定。如果与专用波束DB0关联的信道品质低于阈值，那么BS301可以切换到优选控制波束，以作为回退波束以及继续数据传输。

不同参考信号RS可以用于波束监视以及信道状态估计。一般说来，使用DL参考信号DL RS以及/或者UL探测参考信号UL SRS的几个选项是可用的。第一，纯粹使用BS发送的DL RS用于专用波束以及回退波束监视。这需要用于反馈UE估计信道状态信息以及信道互易的UL反馈信道。第二，纯粹使用UE发送的UL SRS，用于专用波束以及回退波束监视。这不需要UL反馈信道，但是依然需要信道互易。第三，DL RS以及UL SRS传输用于链路监视。DL信道状态在UE侧透过使用BS DL RS传输而监视，以及反馈给BS。UL信道状态在BS侧透过使用UEUL SRS传输而监视。这不需要信道互易。第四，使用基于DL RS以及UL SRS的混合方式。待监视(to-be-monitored)波束的子集合，在BS侧透过使用UE UL SRS传输而监视。剩余待监视波束在UE侧透过使用BS DL RS传输而监视。举例说明，专用波束的信道状态在BS侧透过使用UE UL SRS传输而监视。回退波束的信道状态在UE侧透过使用BS DL RS传输而监视，以及透过UL反馈信道反馈给BS。这需要信道互易。

请注意，对于每一个波束成形信道的信道状态，不估计整个信道响应矩阵H而进行估计。不同波束上承载的参考信号被预编码用于估计CQI。对于UE监视多个波束，其需要分别对应不同波束的CQI。当提供CQI反馈，UE可能需要将额外索引包含其中以提醒哪个CQI对应哪个波束。

图4为波束成形系统中，使用UL SRS用于基站CSI获取的第一实施例的示意图。波束成形网络400包含BS 401以及UE402。BS401为定向配置有多个小区，以及每一个小区由一个集合的粗糙TX/RX控制波束所覆盖。BS401以及UE402也透过一个或者多个已训练专用波束而彼此通信。在图4的实施例中，UE402发送UE特定UL宽频SRS给BS401，用于CSI获取。UL数据信道上的RS也可以用于信道状态估计，虽然更取巧(opportunistically)以及窄频。如果使用窄频SRS传输，那么需要多个传输以完全覆盖期望频宽。为了回退可能性(possibility)，监视多个回退波束信道(例如控制波束)以及专用波束信道。这是因为BS401以及UE402之间，不同波束成型器的信道特性是不同的。每一个独立UE UL SRS传输用于估计对应独立待监视波束的信道状态。这需要UL调度中额外的复杂性，其中上述UL调度用于待监视信道上的SRS传输。在某些情况下，用于UL SRS传输的UE波束由UE指示给BS。如果BS401配置有多个RF收发器链，那么，单一UE UL SRS传输可以用于估计多个波束的信道状态。

图5为使用多个RF链，同时估计信道状态的示意图。虽然定向天线技术，调整复(complex)波束成形权重，然后用到多个天线元素接收的信号上，以聚焦在期望方向的接收辐射功率。波束成形权重可以在模拟域应用到RF链上，或者数字域中应用在基频，如基带处理530。多组复权重可以应用于多个天线元素，形成一次一个波束，或者同时的多个波束。在图5的例子中，使用两个RF链521以及522上应用模拟波束成形应，其中，两组复波束成形权重(例如，波束成形相位偏移器矢量v1以及v2)应用于多个天线元素N_BS 501，同时形成两个波束。所以，单一UL SRS传输可以用于同时估计两个波束的信道状态。图5还包含LNA502、相位移位器504、505、信号合并器503，以及下变频器511以及512。

图6为UE以及BS之间，基于UL SRS的CSI收集第一实施例的信号流程示意图。方块610描述了周期性重复控制波束监视。UE使用已训练UE波束或者全向波束来发送宽频SRS。BS透过控制波束#1,#2,#3以及#4或者一次一个，如果配置有多个RF链或者同时多个波束，而接收SRS。然后BS为每一个控制波束实施CSI估计。基于已估计信道状态，BS可以选择优选控制波束作为回退波束。无论何时需要，优选控制波束也可以用于数据通信。

方块620描述了周期性重复的专用波束监视。UE使用已训练UE波束或者全向波束来发送宽频SRS。BS透过已训练专用波束接收SRS。然后BS在已训练专用波束上实施CSI估计。已训练专用波束用于数据传输。如果已训练专用波束不再适合，然后优选控制波束可以用于回退波束以继续数据传输。请注意，已训练专用波束可以基于波束管理过程而适应，从而用于决定适当的专用波束。只在波束管理过程失败而没有提供适当的专用波束时，以及当满足回退标准时，然后回退波束用于继续数据传输。

图7为波束成形系统中用于BS CSI获取的UL SRS样式的例子示意图。在波束成形系统中与传统的蜂窝式系统(例如LTE)相比，有行为改变。用于发送SRS的UE侧波束成形器可以从BS侧发出指示。例如，当UE侧波束成型器应用时，以及被BS控制。在这样情况下，SRS传输可以受制于不同UE波束成型器。SRS样式可以为稀疏(sparser)，不必然梳状(comb-type)，因为波束成形信道有更少频率选择性。如图7所示，LTE中的SRS样式为梳状，而波束成形系统中新SRS样式遵循时间跳变(time hopping)，如点状方块所示。如图所示，时间1，SRS在实线方形区域发送。时间2中，SRS在点状方形中发送。这对于UL链路预算(budget)点角度也是有利的，因为更多功率可以在SRS稀疏时放在SRS上。在图中SRS的实线/点状面积，其样式也可以改变，依赖于信道如何分散。

控制波束监视周期性，以及专用波束监视不必相同。优选控制波束以及已训练专用波束在波束决定过程中决定。使用UL SRS用于BS CSI获取的好处是，信道状态直接在BS侧估计，因此没必要CSI量化用于反馈。BS的更好波束成型器估计是可能的，以得到优化波束成型器。这是因为BS需要配置有多个收发器链，用于更好的波束成型器估计，以及已估计波束成型器不必限制于UE知道的码书。在DL MU-MIMO场景中尤其是真的，其在mmW系统中是明智的高端传输方法。进一步说，相同UL SRS也可以由UE用于UL功率控制以及如果需要的话用于时序提前(TA)。

图8为波束成形系统中，用于CSI获取以及反馈的DL RS的第二实施例的示意图。波束成形系网络800包含BS 801以及UE 802。BS801定向配置有多个小区，以及每一个小区由一组粗糙TX/RX控制波束所覆盖。BS801以及UE802也彼此透过一个或者多个已训练专用波束而通信。在图8的实施例中，BS801发送DL RS给UE802，用于CSI估计以及上报。DL数据信道中的RS也可以用于CSI估计，虽然更取巧。为了回退可能性，监视多个回退波束信道(例如控制波束信道)以及专用波束信道。这是因为BS801以及UE802之间的用于不同波束成型器的信道特性是不同的。每一个独立DL RS传输需要用于估计对应待监视的独立波束的信道状态。但是，相同DL RS传输可以由不同UE用于CSI估计。用于单独信道的CSI可以聚合，以及在相同UL传输中周期性反馈给BS。CSI反馈可以发送或者专用波束上，或者在联合波束，或者上述两者中。关联波束为控制波束，其与专用波束具有重叠波束覆盖范围。对于回退波束的DL CSI，优选一个子集合的回退波束CSI被反馈。举例说明，具有最好品质的信道，或者品质为至少与关联控制波束可以相比的信道。

图9为基于DL-RS CSI收集的第二实施例的信号流程示意图。方块910描述周期性重复控制波束监视。BS透过控制波束#1,#2,#3以及#4而发送DL RS，以及UE在已训练波束或者全向波束上接收DL RS。UE然后为每一个控制波束实施CSI估计。然后UE将已估计CSI反馈给BS，其中，被BS透过优选控制波束或者已训练专用波束而接收。UE可以选择一个子集合的控制波束用于CSI反馈以减少开销。基于已估计信道状态，BS可以选择优选控制波束作为回退波束。当需要时，优选控制波束也可以用于数据通信。

方块920描述了周期性重复专用波束监视。BS在已训练专用波束上发送DL RS。UE透过已训练RX波束或者全向波束而接收DL RS。然后UE在已训练专用波束上实施CSI估计。UE也将CSI估计反馈给BS，这由BS在优选控制波束上，或者透过已训练专用波束上由BS接收。已训练专用波束用于数据传输。如果已训练专用波束不再适合，那么优选控制波束将用作回退波束以继续数据传输。

用于控制波束监视以及专用波束监视的周期不必相同。用于控制波束以及专用波束的CSI反馈优选合并用于UE功率效率。优选控制波束以及已训练专用波束在波束管理过程中决定。使用DL RS用于CSI获取的好处是，相同DL RS传输可以用于相同小区的波束覆盖范围内所有被服务UE。多个CSI可以在单一反馈传输中聚合。

在第三实施例中，UL SRS以及DL CSI反馈用于链路监视。UE特定UL宽频SRS传输用于UL信道估计。UL数据信道上的RS可以用于信道估计，虽然更取巧以及窄带。如果使用窄带SRS传输，那么需要多个传输以完全覆盖期望频宽。DL RS传输用于DL信道估计以及UL CSI上报给BS用于提供DL信道状态。DL数据信道中的RS可以用于CSI估计，虽然取巧。

为了回退可能性，监视多个回退波束信道(例如控制波束信道)以及专用波束信道。这是因为用于BS以及UE之间不同波束成型器的信道特性是不同的。对于DL，需要每一个单独DL RS传输用于估计信道状态，该信道状态对应待监视的单独波束。但是，相同DL RS传输可以由不同UE用于CSI估计。用于单独信道的CSI可以聚合以及在相同UL传输中周期性反馈给BS。对于回退波束的DL CSI，优选只反馈一个子集合的回退波束CSI。举例说明，具有最好品质的信道，或者品质与关联控制波束至少可以相比的信道。对于UL，每个UE需要多个SRS传输。每一个单独UE UL SRS传输用于估计对应独立待监视波束的信道状态。这需要UL调度中额外复杂性，以用于待监视信道上的SRS传输。但是，如果配置有多个RF收发器链的BS，然后单一UE UL SRS传输可以用于估计多个波束的信道状态。第三实施例的主要优势在于SRS也可以用于UL控制以及LTE中的TA。进一步说，这个实施例在没有交互性假设中可用。

图10为在波束成形系统中，基于CSI反馈以及基于SRS CSI收集的混合方式的优选实施例的示意图。波束成形网络1000包含BS1001以及UE 1002。BS1001定向配置有多个小区，每一个小区由一组粗糙TX/RX控制波束所覆盖。BS1001以及UE1002也彼此透过一个或者多个已训练专用波束进行通信。在图10的实施例中，UL SRS用于全部待监视波束的一个子集合。CSI反馈用于待监视的剩余波束。优选例子使用UL SRS用于专用波束监视，以及CSI反馈用于回退波束监视。在图10的例子中，UE1002在专用波束DB0上发送SRS给BS1001。BS1001估计用于DB0的CSI。BS1001在控制波束1(CB1)发送DL RS1给UE1002，在控制信道2(CB2)上发送DL RS2给UE1002，在控制波束3(CB3)上发送DL RS3给UE1002，以及在控制波束4(CB4)上发送DL RS4给UE 1002。UE1002估计CSI以及为CB提供CSI反馈。

用于专用数据波束监视的SRS传输对于吞吐量是有好处的。BS的更好波束成型器估计对于达成优化波束成型器是可能的。这是因为BS需要配置有多个收发器链，以用于更好波束成型器估计，以及已估计波束成型器不会受到UE知道码书的限制。这尤其在DL MU-MIMO场景中是真的，这在mmW系统中是明智的高端传输方法。进一步说，因为UL SRS只用于专用数据波束监视，可以达成小型额外功耗。

基本传输模式用于CSI反馈。由于CSI量化的吞吐量损失对于基本传输模式是不重要的。对于解析度与控制波束相似的传输，不大可能使用MU-MIMO。因此，没有MU-MIMO用于反馈而使用基线(baseline)传输模式，是更明智的。用于个体信道的CSI反馈可以在相同UL传输中聚合。

图11为基于CSI反馈以及基于SRS的CSI获取的混合方式的优选实施例的信号流程示意图。方块1110描绘了周期性重复控制波束监视。BS透过控制波束#1、#2、#3以及#4发送DL RS，以及UE在已训练UE波束或者全向波束上接收DL RS。然后UE为每一控制波束实施CSI估计。然后UE反馈已估计CSI给BS，其被BS在优选控制波束或者已训练专用波束上接收。UE可以选择控制波束的一个子集合用于CSI反馈以减少开销。举例说明，具有最好品质的信道，或者品质至少与关联控制波束可以相比的信道。基于已估计信道状态，BS可以选择优选控制波束作为回退波束。无论何时需要时，优选控制波束也可以用于数据通信。

方块1120描述了周期性重复专用波束监视。UE透过使用已训练UE波束或者全向波束而发送宽频SRS。BS透过已训练专用波束而接收SRS。然后BS在已训练专用波束上实施CSI估计。已训练专用波束用于数据通信。如果已训练专用波束不再适合，那么优选控制波束将会用作回退波束以继续数据传输。

用于控制波束监视以及专用波束监视的周期不必相同。用于控制波束以及专用波束的CSI反馈优选合并用于UE功率效率。优选控制波束以及已训练专用波束在波束管理过程中决定。混合方式的好处是吞吐量提高，因为信道状态可以直接在BS侧透过UL SRS传输而直接估计，因此不需要CSI量化用于反馈。BS的更好波束成型器估计是可能的，以达到优化波束成型器。这是因为BS需要配置有多个收发器链用于更好波束成型器估计，以及已估计波束成型器可能不受到UE知道的码书的限制。这尤其在DL MU-MIMO场景中是真的，其在mmW系统是明智的高端传输方法。进一步说，如果需要的话相同UL SRS也可以由UE用于UL功率控制以及用于TA。用于UL SRS的额外功耗透过选择小的子集合用于UL SRS传输而最小化。其他信道状态透过DL CSI估计以及反馈而监视。多个CSI在一个小反馈传输中聚合，用于UE功率效率。相同DL RS传输可以用于相同小区的波束覆盖范围中所有服务UE。

图12为在波束成形系统中用于CSI收集的优选实施例的过程示意图。步骤1211中，BS1201以及UE1202在已训练专用数据波束上建立数据连接，其中已训练专用数据波束透过波束管理过程而选择(在实施同步，随机接入以及RRC连接建立之后)。请注意，波束管理过程决定用于通信的适合的BS波束以及UE波束。波束管理是持续进行(ongoing)的进程，在连接尝试在BS以及UE之间尝试建立时开始。在某种移动性以及环境改变限制内，波束管理可以适当运行以及提供成对的BS波束以及UE波束用于通信。在极端情况下，例如，专用波束由波束管理提供的，失败了不能工作——那么可以应用已选择回退波束。

步骤1221中，BS1201在控制波束上发送DL RS，用于回退波束选择。UE1202监视控制波束传输。步骤1231中，UE1202估计用于控制波束信道的CSI。步骤1241中，UE选择待反馈给BS1201的一个子集合CSI。步骤1251中，UE1202在专用数据波束上发送UL SRS。BS1201监视专用波束传输。步骤1261中，BS1201估计用于专用波束信道的CSI。步骤1271中，BS1201为回退波束决定优选控制波束。这里的CSI机制需要确认，在回退情况下，适当的CSI准备好用于，例如链路自适应以及调度。请注意在当前波束不是专用波束情况下，但是与控制波束相同解析度的一个波束情况下，上述方法依然可用，除了不需要专用波束监视。进一步说，已选择回退波束应用于UL以及DL方向，如果使用互易。

图13为根据一个新颖方面，波束成形系统，从UE角度，CSI收集的方法流程图。步骤1301中，UE与基站在波束成形网络中，专用波束上建立数据连接。专用波束具有较小空间覆盖范围的精细解析度。步骤1302中，UE监视一组回退波束。每一回退波束具有较大空间覆盖范围的粗糙解析度。UE在每一回退波束上接收周期性发送的DL-RS。步骤1303中，UE为每一回退波束估计CSI。步骤1304中，UE发送CSI反馈信息给基站。在一个实施例中，回退波束为控制波束，以及控制波束的集合覆盖了基站的一个小区的全部服务区域。当与专用波束关联的信道品质低于阈值时，UE切换到用于数据通信的已选择回退波束。

图14为根据一个新颖方面，波束成形系统中，从BS角度，CSI收集的方法流程图。步骤1401中，在波束成形网络中基站与UE在专用波束上，与UE建立数据连接。专用波束具有较小空间覆盖范围的精细解析度。步骤1402中，基站监视一组回退波束。每一个回退波束具有较大空间覆盖范围的粗糙解析度。基站在每一个回退波束上接收周期性发送的UL SRS。步骤1403中，基站为每一回退波束估计CSI。步骤1404中，基站决定已选择回退波束。在一个实施例中，回退波束为控制波束，以及控制波束的集合覆盖了小区的全部服务区域。当与专用波束关联的信道品质低于阈值时，UE切换到用于数据通信的已选择绘图波束上。

虽然结合特定实施例用于说明目的描述本发明，本发明保护范围不限于此。相应地，所描述实施例的多个特征的各种修改，润饰以及组合，在不脱离本发明精神范围内可以实施，本发明保护范围以权利要求为准。

Claims (14)

1.一种信道状态信息收集方法，包含：

基站与用户设备在专用波束上建立数据连接，其中，该专用波束具有较小角度覆盖范围的精确解析度；

监视一组回退波束，其中每一回退波束具有较大角度覆盖范围的粗糙解析度，以及其中用户设备在该每一回退波束上接收周期性发送的下行链路DL参考信号；

为该每一回退波束估计信道状态信息CSI；以及

发送CSI反馈信息给该基站，其中，该CSI反馈信息包含该组回退波束的一个子集合的已估计CSI。

2.如权利要求1所述的方法，其中该回退波束为控制波束，以及其中该控制波束的集合覆盖小区的全部服务区域。

3.如权利要求1所述的方法，其中当与该专用波束关联的信道品质低于阈值时，该用户设备切换到用于数据通信的已选择回退波束上。

4.如权利要求1所述的方法，进一步包含：

监视该专用波束，其中该用户设备透过该专用波束接收周期性发送的DL参考信号。

5.如权利要求4所述的方法，其中透过该回退波束的该DL参考信号，使用第一周期而发送，以及其中透过该专用波束的该DL参考信号使用第二周期而发送。

6.如权利要求1所述的方法，进一步包含：

透过用于CSI估计的该专用波束，周期性发送上行链路UL探测参考信号SRS给该基站。

7.如权利要求6所述的方法，其中该UL SRS为使用用户设备侧波束成形发送的宽频无线信号。

8.一种用于信道状态信息收集的用户设备，包含：

射频RF收发器，在波束成形网络中发送无线信号给基站/从该基站接收无线信号，其中该用户设备与该基站透过专用波束建立数据连接，以及其中该专用波束具有较窄角度覆盖范围的精细解析度；以及

信道状态信息CSI收集器，监视一组回退波束，其中每一回退波束具有较大角度覆盖范围的粗糙解析度，其中该用户设备透过该每一回退 波束，接收周期性发送的下行链路DL参考信号，其中，该用户设备为该每一回退波束估计信道状态信息，以及其中，该用户设备发送CSI反馈信息给该基站，其中，该CSI反馈信息包含该组回退波束的一个子集合的已估计CSI。

9.如权利要求8所述的用户设备，其中该回退波束为控制波束，以及其中该控制波束的集合覆盖小区的全部服务区域。

10.如权利要求8所述的用户设备，其中该用户设备在与该专用波束关联的信道品质低于阈值时，切换到用于数据通信的已选择回退波束上。

11.如权利要求8所述的用户设备，其中该CSI收集器，包含波束监视器，该波束监视器监视该专用波束，以及其中该用户设备接收透过该专用波束周期性发送的DL参考信号。

12.如权利要求11所述的用户设备，其中透过该回退波束的该DL参考信号以第一周期发送，以及其中透过该专用波束的该DL参考信号使用第二周期发送。

13.如权利要求8所述的用户设备，其中，透过用于CSI估计的该专用波束，该用户设备周期性发送上行链路UL探测参考信号SRS给该基站。

14.如权利要求13所述的用户设备，其中该UL SRS为使用用户设备侧波束成形发送的宽频无线信号。

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