CN106663860B - 用于在无线通信系统中调整接收波束增益的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本公开与用于提供比诸如长期演进(LTE)的第四代(4G)通信系统更高的数据速率的第五代(5G)或准5G通信系统有关。提供了一种用于在无线通信系统中由用户设备(UE)调整接收波束增益的方法。所述方法包括：基于从基站(BS)接收到的参考信号来估计接收信号质量值；向所述BS发送关于所估计的接收信号质量值的信息；将所述接收信号质量值与来自所述BS的数据的成功接收所需要的最小接收信号质量值进行比较；以及基于所述比较的结果通过使为所述UE中包括的天线中的每一个而形成的射频(RF)链接通/断开来调整要用于数据接收的接收波束增益。

Description

用于在无线通信系统中调整接收波束增益的装置和方法
技术领域
本公开涉及用于在无线通信系统中调整接收波束增益的装置和方法。
背景技术
为了满足对于自第四代(4G)通信系统的商业化以来已增加的无线数据业务的需求，正在做出努力来开发高级第五代(5G)或准5G通信系统。因此，5G或准5G通信系统被称作超4G或后长期演进(后LTE)系统。
为了实现高数据速率，正在毫米波(mmV)带(例如，60-GHz带)中考虑5G通信系统的实现。诸如波束形成、大规模多输入多输出(大规模MIMO)、全维MIMO(FD-MIMO)、阵列天线、模拟波束形成以及大规模天线的技术被考虑用于5G通信系统，以减轻波的路径损耗并且增加波在毫米波带中的传播距离。
另外，为了网络改进，正在为5G通信系统开发诸如演进型小小区、高级小小区、云无线电接入网(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，作为高级编码调制(ACM)的混合移频键控(FSK)、宽幅调制(WAM)、频率正交幅度调制(FQAM)和滑窗叠加编码(SWSC)以及作为高级接入技术的滤波器组多载波(FBMC)、非正交多址(NOMA)和稀疏码多址(SCMA)在开发中以用于5G系统。
蜂窝通信系统通常使用10GHz或以下的频带。在蜂窝通信系统中确保宽频带是非常困难的。因此，需要在更高频带中确保宽带频率。然而，随着用于无线通信的频率增加，传播路径损耗也增加。结果，传播距离减小并且服务覆盖范围也减少。为了解决该问题，波束形成最近已作为用于减轻传播路径损耗并且增加传播距离的技术被引入。
基于波束形成的无线通信系统可以在发送信号时使用高频区域并且因此可以在演进型节点B(eNB)和用户设备(UE)中集成多个天线。eNB和UE使用大量的天线来执行波束扫描。换句话说，eNB在所有可能的发送波束方向上发送信号一次或更多次并且UE从所有可能的接收波束方向接收信号。为了增加接收增益，UE可以使用所有它的接收天线来接收信号。然而，尽管接收波束形成增益被最大化，然而UE的功率浪费了。因此，需要用于克服该问题的方法。
上述信息仅作为背景信息被呈现来帮助理解本公开。至于上述中的任一个关于本公开是否可能适用作为现有技术，尚未作出确定，并且未做出断言。
发明内容
问题的解决方案
本公开的各方面在于解决至少以上提及的问题和/或缺点并且提供至少在下面所描述的优点。因此，本公开的一个方面在于提供用于在无线通信系统中调整接收波束形成增益的方法和装置。
本公开的另一方面在于提供用于在无线通信系统中考虑到用户设备(UE)处的接收信号质量来调整接收波束形成增益的方法和装置。
依照本公开的另一个方面，提供了一种用于在无线通信系统中由UE调整接收波束增益的方法。所述方法包括：基于从基站(BS)接收到的参考信号来估计接收信号质量值；向所述BS发送关于所估计的接收信号质量值的信息；将所述接收信号质量值与来自所述BS的数据的成功接收所需要的最小接收信号质量值进行比较；以及基于所述比较的结果通过接通/断开所述UE中包括的天线中的每一个而形成的射频(RF)链，来调整要用于数据接收的接收波束增益。
依照本公开的另一方面，提供了一种用于在无线通信系统中由BS调整接收波束增益的方法。所述方法包括：向UE发送参考信号；从所述UE接收所述参考信号的信道质量指示符(CQI)；基于要应用于数据发送的所述CQI以及作为参考信号发送功率与数据发送功率之间的差的MCS偏移来计算调制与编码方案(MCS)等级；以及向所述UE发送包括所述MCS等级和所述MCS偏移的控制信息。
依照本公开的另一方面，提供了一种用于在无线通信系统中调整接收波束增益的UE。所述UE包括：控制器，该控制器被配置为基于从BS接收到的参考信号来估计接收信号质量值，将所述接收信号质量值与从所述BS成功接收数据的所需要的最小接收信号质量值进行比较，并且基于比较结果通过接通/断开所述UE中包括的天线中的每一个而形成的RF链来调整要用于数据接收的接收波束增益；以及收发器，该收发器被配置为向所述BS发送关于所估计的接收信号质量值的信息。
依照本公开的另一方面，提供了一种用于在无线通信系统中调整接收波束增益的BS。所述BS包括：收发器，该收发器被配置为向UE发送参考信号，从所述UE接收所述参考信号的CQI，并且向所述UE发送包括MCS等级和MCS偏移的控制信息；以及控制器，该控制器被配置为基于要应用于数据发送的所述CQI以及作为参考信号发送功率与数据发送功率之间的差的MCS偏移来计算MCS等级。
本公开的其它方面、优点和突出特征从结合附图进行的以下具体实施例对于本领域的技术人员而言将变得显而易见，具体实施方式公开了本公开的各种实施例。
附图说明
本公开的特定实施例的以上及其它方面、特征和优点从结合附图进行的以下描述将变得显而易见，附图中：
图1是例示了根据本公开的实施例的用于在无线通信系统中调整接收波束增益的用户设备(UE)的操作的流程图；
图2是例示了根据本公开的实施例的用于在无线通信系统中调整UE的接收波束增益的演进型节点B(eNB)的操作的流程图；
图3是例示了根据本公开的实施例的无线通信系统中的接收前端结构中的射频(RF)链的视图；
图4a、图4b和图4c例示了根据本公开的各种实施例的UE在无线通信系统中使RF链接通/断开以调整接收波束增益的示例；
图5例示了根据本公开的实施例的当UE在无线通信系统中调整接收波束增益时UE使用移相器(phase shifter)来调整波束方向的示例；
图6例示了根据本公开的实施例的UE在无线通信系统中通过改变波束类别来调整接收波束增益的示例；
图7是例示了根据本公开的实施例的用于在无线通信系统中调整接收波束增益的过程的信号流的图；
图8是根据本公开的实施例的用于在无线通信系统中调整接收波束增益的UE的框图；
图9是根据本公开的实施例的用于在无线通信系统中调整接收波束增益的eNB的框图；
图10例示了根据本公开的实施例的无线通信系统中的UE的接收波束增益调整的应用示例；
图11例示了根据本公开的实施例的无线通信系统中的UE的接收波束增益调整的另一应用示例；
图12例示了根据本公开的实施例的无线通信系统中的UE的接收波束增益调整的另一应用示例；以及
图13例示了根据本公开的实施例的无线通信系统中的UE的接收波束增益调整的另一应用示例。
遍及附图，相同的附图标记将被理解为指代相同的部分、组件和结构。
具体实施例
参考附图的以下描述被提供来帮助对如由权利要求及其等同物所限定的本公开的各种实施例的全面理解。它包括各种特定细节以帮助该理解，但是这些将被认为是仅示例性的。因此，本领域的普通技术人员将认识到，能够在不脱离本公开的范围和精神的情况下做出本文所描述的各种实施例的各种改变和修改。此外，为了清楚和简明可以省略众所周知的功能和构造的描述。
以下描述和权利要求中使用的术语和单词不限于书目含义，而是仅仅由本发明人使用来使得能实现对本公开的清楚且一致的理解。因此，对于本领域的技术人员而言应该显而易见的是，本公开的各种实施例的以下描述是仅为了例示目的而不是为了限制如由所附权利要求及其等同物所限定的本公开的目的而提供的。
应当理解的是，除非上下文另外清楚地规定，否则单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数对象。因此，例如，对“一组件表面”的参考包括对这些表面中的一个或多个的参考。
通过术语“基本上”意味着不必确切地实现所记载的特性、参数或值，但是可能在不排除特性旨在提供的效果的量方面发生偏差或变化，包括例如公差、测量误差、测量准确度限制以及为本领域的技术人员所知的其它因素。
根据本公开的各种实施例，电子设备是具有通信功能性的设备。例如，电子设备可以是智能电话、平板个人计算机(PC)、移动电话、视频电话、电子书阅读器、台式PC、膝上型PC、笔记本PC、个人数字助理(PDA)、便携式多媒体播放器(PMP)、运动图片专家组阶段1或阶段2(MPEG-1或MPEG-2)音频层3(MP3)播放器、移动医疗设备、相机以及可穿戴设备(例如，头戴式设备(HMD)、电子衣服、电子手镯、电子项链、电子智慧配件、电子文身或智能手表)中的至少一个。
根据本公开的各种实施例，电子设备可以是具有通信功能性的智能家庭器具。例如，智能家庭器具可以是电视(TV)、数字通用盘(DVD)播放器、音频播放器、冰箱、空调器、真空吸尘器、烘炉、微波炉、洗碗机、烘干机、空气净化器、机顶盒、TV盒(例如，SamsungHomeSyncTM、Apple TVTM、Google TVTM等)、游戏控制台、电子词典、摄像机、电子相框等中的至少一个。
根据本公开的各种实施例，电子设备可以是医疗设备(例如，磁共振血管造影(MRA)设备、磁共振成像(MRI)设备、计算机断层摄影(CT)设备、成像设备、超声设备等)、导航设备、全球定位系统(GPS)接收机、事件数据记录器(EDR)、飞行数据记录器(FDR)、汽车信息娱乐设备、海军电子设备(例如，海军导航设备、陀螺仪、罗盘仪等)、航空电子设备、安全设备、工业或消费者机器人等中的至少一个。
根据本公开的各种实施例，电子设备可以是家具、建筑物/结构的一部分、电子板、电子签名接收设备、投影仪以及包括通信功能性的各种测量设备(例如，水、电、气体或电磁波测量设备)中的至少一个。
根据本公开的各种实施例，电子设备可以是上述设备中的两个或更多个中的一个或组合。此外，对于本领域的普通技术人员而言将显而易见的是，根据本公开的电子设备不限于上述设备。
应当理解的是，根据本公开的实施例的方法和装置适用于电气与电子工程师协会(IEEE)802.11通信系统、IEEE 802.16通信系统、用于提供诸如数字多媒体广播(DMB)、手持式数字视频广播(DVP-H)以及移动/手持式高级电视系统委员会(ATSC-M/H)和网际协议(IP)TV服务的移动广播服务的数字视频广播系统以及包括以下各项的各种通信系统：MPEG媒体传输(MMT)系统、演进型分组系统(EPS)、长期演进(LTE)通信系统、LTE-Advanced(LTE-A)通信系统、高速下行链路分组接入(HSDPA)移动通信系统、高速上行链路分组接入(HSUPA)移动通信系统、第三代合作伙伴计划2(3GPP2)高速率分组数据(HRPD)移动通信系统、3GPP2宽带码分多址(WCDMA)移动通信系统、3GPP2CDMA移动通信系统以及移动IP系统。
为了允许用户设备(UE)成功地检测由演进型节点B(eNB)发送的信号或者对其进行解码，UE的接收信号质量值应该大于或者等于阈值。信号在UE处的成功检测或解码意味着信号的检测失败概率或解码错误概率小于或者等于阈值，并且该阈值是成功地检测信号或者对信号进行解码所需要的最小接收信号质量值。UE可以具有由eNB发送的每个信号的阈值的先验知识，从eNB接收阈值，或者自主地计算阈值。
例如，如果eNB发送同步信号，则同步序列的类型被预定义为Zadoff-Chu序列、M序列等。因此，如果eNB按预定发送功率发送同步信号，则同步信号的阈值在eNB的发送功率保持不变的特定时间段期间是恒定的。
在另一示例中，如果eNB在广播信道上发送信号，则信道编码方案、码速率以及多天线发送方案是根据eNB中的天线的数目预定义的。因此，如果eNB按预定发送功率发送同步信号，则同步信号的阈值在eNB的发送功率保持不变的特定时间段期间是恒定的。
关于由eNB发送的信号当中的阈值恒定的信号，如果由UE测量到的信号的接收信号质量值大于阈值，则UE减小UE的接收波束增益。如果由UE测量到的信号的接收信号质量值小于阈值，则UE增加接收波束增益。减小接收波束增益相当于将UE将用来从eNB接收信号的接收波束增益减小以低于在测量接收信号质量值时使用的接收波束增益。增加接收波束增益相当于将UE将用来从eNB接收信号的接收波束增益增加以高于在测量接收信号质量值时使用的接收波束增益。
eNB向UE发送参考信号、同步信号或数据信道信号并且UE使用所接收到的信号来测量接收信号质量值。接收信号质量值包括路径损耗值、信噪比(SNR)、信号与干扰加噪声比(SINR)、信号泄漏噪声比(SLNR)、由参考信号强度指示符(RSSI)指示的值、参考信号接收质量(RSRQ)值以及参考信号接收功率(RSRP)值中的至少一个。接收信号质量值可以是在特定时间点计算出的瞬时值或在特定窗口内的多个时间点计算出的值的加权和值。
图1是例示了根据本公开的实施例的用于在无线通信系统中调整UE处的接收波束增益的操作的流程图。
参考图1，在操作102中UE使用从eNB接收到的信号(例如，参考信号)来估计信道质量值。在操作104中，UE基于所估计的信道质量值来计算信道质量指示符(CQI)并且在操作104中将该CQI报告给eNB。UE向eNB周期性地报告CQI。
在操作106中，UE从eNB接收关于物理下行链路控制信道(PDCCH)或增强型PDCCH(EPDCCH)的控制信息并且从控制信息获取调制与编码方案(MCS)等级和MCS偏移。MCS偏移是通过将eNB已用来发送参考信号的发送功率(即，参考发送功率)减去eNB将用来发送数据的发送功率(即，数据发送功率)来计算出的。MCS偏移是正值、负值和0中的一个。如果MCS偏移是正值，则这暗示eNB将数据发送功率减小至参考发送功率以下。如果MCS偏移是负值，则这暗示eNB将数据发送功率增加至参考发送功率以上。
在操作108中，UE将接收信号质量值与预定阈值进行比较。已经在操作102中估计了接收信号质量值。预定阈值是成功数据接收所需要的最小接收信号质量值。例如，UE可以基于MCS等级来确定阈值。UE可以将阈值确定为与预定MCS等级对应的真实值。预定MCS等级可以例如从等级0到等级15变动。用于表示与MCS等级对应的真实值的单位与用于表示波束增益的单位相同。在另一示例中，在操作102与操作108之间，接收信号质量值可以是使用从eNB接收到的另一参考信号所估计的信道质量值。
在另一示例中，eNB可以基于CQI索引来确定阈值，使得数据接收错误率在接收波束增益的调整期间可能不太大。UE可以将阈值确定为与预定CQI索引对应的真实值。可以基于在特定时间点计算出的瞬时接收信号质量值或通过在特定窗口内的多个时间点计算出的加权求和值所计算出的接收信号质量值来计算与CQI索引对应的真实值。用于表示与CQI索引对应的真实值的单位与用于表示波束增益的单位相同。
在另一示例中，UE可以基于已在操作106中获取的MCS等级和MCS偏移来确定阈值。UE可以将阈值确定为与MCS等级和MCS偏移对应的真实值的和。
如果在操作108中接收信号质量值大于阈值，则在操作110中UE减小要用于从eNB接收数据的接收波束增益。UE将要用于数据接收的接收波束增益设定为低于用于接收参考信号的接收波束增益。另一方面，如果在操作108中接收信号质量值小于阈值，则在操作112中UE增加接收波束增益。UE将要用于数据接收的接收波束增益设定为比用于接收参考信号的接收波束增益高。在本文中，UE可以将接收波束增益减小(接收信号质量值)-(阈值)或者将接收波束增益增加(阈值)-(接收信号质量值)。虽然未示出，但是如果在操作108中接收信号质量值等于阈值，则UE不调整接收波束增益。
在操作114中，UE在物理下行链路共享信道(PDSCH)上从eNB接收数据。
虽然接收波束增益在图1中被示出为根据接收信号质量是否大于或者小于阈值来调整，但是作为示例，在另一示例中UE可以在接收信号质量值大于(阈值+α)的情况下减小接收波束增益并且可以在接收信号质量值小于(阈值-β)的情况下增加接收波束增益。在这种情况下，如果接收信号质量值大于或者等于(阈值-β)并且小于或者等于(阈值+α)，则UE不调整接收波束增益。在本文中，α和β是具有与阈值相同的单位的正数。
在图1中，最小调整值和最大调整值被定义用于调整UE处的接收波束增益。如果接收波束增益的减小小于最小值，则接收波束增益被减小最小值，而如果接收波束增益的增加大于最大值，则接收波束增益被增加最大值。
图2是例示了根据本公开的实施例的用于在无线通信系统中调整UE的接收波束增益的eNB的操作的流程图。
参考图2，在操作202中eNB向UE发送用于每个发送波束的参考信号。在操作204中，eNB从UE接收使用参考信号所计算出的CQI。UE周期性地向eNB报告CQI。
在操作206中，eNB基于由UE报告的CQI来计算用于在数据发送中使用的MCS等级并且考虑到CQI以及要用于数据发送的发送方案和发送功率来计算MCS偏移。eNB通过将用于发送参考信号的参考发送功率减去要用于数据发送的数据发送功率来计算MCS偏移。MCS偏移是正值、负值和0中的一个。如果MCS偏移是正值，则这暗示eNB将数据发送功率减小至参考发送功率以下。如果MCS偏移是负值，则这暗示eNB将数据发送功率增加至参考发送功率以上。另外，在操作206中eNB在PDCCH或EPDCCH上向UE发送包括所计算出的MCS等级和MCS偏移的控制信息。
在操作208中，eNB使用在操作206中计算出的MCS等级来发送数据。在这里，数据在PDSCH上被发送。
图3例示了根据本公开的实施例的无线通信系统中的接收前端结构中的射频(RF)链。
参考图3，所例示的接收前端结构包括多个天线302、多个低噪声放大器(LNA)304以及多个移相器306。移相器306连接到数字路径308。假定了多个天线302被按照均匀天线阵列布置。天线302中的每一个连接到特定LNA和特定移相器，从而形成一个RF链310。和天线302的数目一样多的RF链被形成。
如上所述，UE具有和天线的数目一样多的RF链并且可以通过使RF链接通/断开来调整接收波束增益。在图3的另一示例中，多个天线可以以二维正方形或圆或三维六面体或球体的形式被布置。
在图3中，可以根据针对RF链的天线配置和接通/断开方案以各种方式改变接收波束增益，并且可以通过模拟或者通过实验在理论上确定各种方式，这不改变本公开的主题。
图4a、图4b和图4c例示了根据本公开的各种实施例的UE在无线通信系统中使RF链接通/断开以调整接收波束增益的示例。
参考图4a至图4c，正方形1至16中的每一个表示RF链并且每个RF链包括如参考图3所描述的天线、LNA和移相器。在图4a至图4c中，假定了UE具有16个天线。因此，16个RF链被示出。图4a例示了16个RF链被全部接通的状态，图4b例示了8个RF链被全部接通的状态，并且图4c例示了4个RF链被全部接通的状态。
在图4a至图4c中，假定了16个RF链处于图4a至图4c中所例示的状态。图4b中所例示的状态B具有比图4a中所例示的状态A小的接收波束增益，并且图4c中所例示的状态C具有比图4b中所例示的状态B小的接收波束增益。换句话说，随着RF链的数目增加，接收波束增益增加，并且随着处于接通状态的RF链的数目减小，接收波束增益减小。
例如，如果UE的RF链处于状态A，则UE可以通过使当前接通状态的RF链中的至少一个断开来减小接收波束增益。UE可以像在状态B下一样使6个RF链断开或者像在状态C下一样使12个RF链断开。以这种方式，UE通过选择处于状态B的RF链的接收波束增益以及处于状态C的RF链的接收波束增益中的接近于计划中的接收波束增益的一个来调整接收波束增益。
在另一示例中，如果UE的RF链处于状态C，则UE可以通过使当前接通状态RF链中的至少一个接通来减小接收波束增益。UE可以像在状态B下一样使4个RF链接通或者像在状态A下一样使12个RF链接通。以这种方式，UE通过选择处于状态A的RF链的接收波束增益以及处于状态B的RF链的接收波束增益中的接近于计划中的接收波束增益的一个来调整接收波束增益。
如上所述，UE可以通过使RF链接通/断开来调整接收波束增益。在接收波束增益的调整之后的接收波束方向应该尽可能与在接收波束增益的调整之前的接收波束方向相同。为此目的，UE应该适当地调整包括在接通的RF链中的移相器的相移。
在另一示例中，8个连续的RF链可以处于接通状态，然而剩余的8个RF链在状态B下可以处于断开状态。在状态C下，4个连续的RF链可以处于接通状态，并且剩余的12个RF链可以处于断开状态。
图5例示了根据本公开的实施例的当UE在无线通信系统中调整接收波束增益时UE使用移相器来调整波束方向的示例。
参考图5，假定了UE 500在波束方向501上形成波束1 502、波束2 504和波束3 506并且波束1、波束2和波束3的接收波束增益按照波束1、波束2和波束3的次序变高。波束1502的接收波束增益是最大的并且波束3 506的接收波束增益是最小的。
例如，如果使用波束1 502的UE 500想要将接收波束增益减小为波束2 504的接收波束增益，则UE 500可以通过使当前接通状态的RF链中的至少一个断开来降低接收波束增益。UE通过在接收波束增益的调整之后适当地调整接通状态的RF链中的每一个，来使得在波束增益的调整之前的接收波束方向与在波束增益的调整之后的接收波束方向相匹配。UE适当地调整移相器，使得在波束增益的调整之前作为接收波束的波束1 502的方向与在波束增益的调整之后作为接收波束的波束2 504的方向尽可能多地相匹配。
在另一示例中，如果使用波束3 506的UE 500想要将接收波束增益增加为波束2504的接收波束增益，则UE 500可以通过使当前断开状态的RF链中的至少一个接通来增加接收波束增益。UE通过在接收波束增益的调整之后适当地调整断开状态得RF链中的每一个，来使得在波束增益的调整之前的接收波束方向与在波束增益的调整之后的接收波束方向相匹配。UE适当地调整移相器，使得在波束增益的调整之前作为接收波束的波束3 506的方向与在波束增益的调整之后作为接收波束的波束2 504的方向尽可能多地相匹配。
已经参考图4a至图5通过示例描述了用于通过使RF链接通/断开来调整接收波束增益的UE的操作。另一方面，UE可以在另一方法中通过将接收波束改变为另一预定波束来调整接收波束增益。在这种情况下，基于不同的接收波束增益和不同的接收波束方向的多个波束被以(接收波束增益对接收波束方向)的形式预定义。接通状态的RF链以及这些接通状态RF链的移相器的相移值是针对以(接收波束增益对接收波束方向)的形式存储并且存储在存储设备中的多个波束中的每一个来初步计算出的。
随后，当UE调整接收波束增益时，UE搜索(接收波束增益对接收波束方向)的波束以在尽可能不改变接收波束方向的情况下将该接收波束增益调整为预期的接收波束增益，根据所检测到的(接收波束增益对接收波束方向)的波束从存储设备读取接通状态的RF链以及用于这些接通状态的RF链的移相器的相移值，并且根据接通状态的RF链和相移值来调整接收波束增益。
图6例示了根据本公开的实施例的UE在无线通信系统中通过改变波束类别来调整接收波束增益的示例。
参考图6，UE使用形成在特定波束方向601上的波束类别1 602、波束类别2 604、波束类别3 606和波束类别4 608。假定了接收波束增益按照波束类别1、波束类别2、波束类别3和波束类别4的次序减小。波束类别1 602具有最大的接收波束增益并且波束类别4 608具有最小的接收波束增益。
波束类别针对每个UE被预先确定。UE 600具有UE的波束类别的先验知识并且可以根据信道质量值来改变波束类别。UE可以使用从eNB接收到的参考信号来测量信道质量值(例如，路径损耗值)并且根据测量结果来改变波束类别，如下表1中所例示。
[表1]
路径损耗值(X) 波束类别
X>y1 1
y2<X≤y1 2
y3<X≤y2 3
X≤y3 4
如果测量到的路径损耗值X大于预定阈值y，则UE 600可以将波束类别改变为波束类别1。如果路径损耗值X大于预定阈值y2并且小于或者等于阈值y1，则UE可以将波束类别改变为波束类别2。如果路径损耗值X大于预定阈值y3并且小于或者等于阈值y2，则UE可以将波束类别改变为波束类别3。如果路径损耗值X小于或者等于阈值y3，则UE可以将波束类别改变为波束类别4。
以这种方式，随着路径损耗值增加，UE 600将波束类别改变为具有更高的接收波束增益的波束类别。随着路径损耗值减小，UE将波束类别改变为具有更低的接收波束增益的波束类别。与用于通过使RF链接通/断开来调整接收波束增益的上述方法相比，用于通过改变波束类别来调整接收波束增益的方法花费相对较长的时间。
在从eNB接收到请求波束类别信息的波束类别信息请求消息时，UE 600向eNB发送波束类别信息。波束类别信息包括例如关于由UE 600管理的波束类别的数目、包括在每个波束类别中的接收波束的数目以及波束类别之间的接收波束增益差的信息。波束类别信息对于每个UE来说可以是不同的。
如果UE 600将改变波束类别，则UE 600向eNB发送请求波束类别改变的波束类别改变请求消息并且响应于该波束类别改变请求消息而从eNB接收波束类别响应消息。波束类别改变响应消息包括指示eNB是否接受或者拒绝UE的波束类别改变请求的信息。
在从eNB接收到接受波束类别改变请求的波束类别改变响应消息时，UE 600改变其波束类别。
已经参考图6通过示例描述了用于测量信道质量值(例如，路径损耗值)并且根据测量结果来改变其波束类别的UE的操作。然而，波束类别可以由eNB来改变。eNB可以使用路径损耗值以及从UE接收到的波束类别信息来确定UE的波束类别并且向UE发送指示所确定的波束类别的波束类别索引。在这种情况下，在接收到波束类别索引时，UE将其波束类别改变为由该波束类别索引所指示的波束类别。在此处，假定了UE向eNB周期性地发送路径损耗值或者与该路径损耗值对应的任何其它值(例如，信道质量指示符)。
图7是例示了根据本公开的实施例的用于在无线通信系统中调整接收波束增益的过程的信号流的图。
参考图7，无线通信系统包括UE 700和eNB 710。
在操作701中，eNB 710向UE 700发送参考信号。在操作703中，UE 700基于参考信号来估计信道质量值并且基于所估计的信道质量值来计算CQI。在操作705中，UE 700将所计算出的CQI发送到eNB 710。UE 700向eNB710周期性地报告CQI。
eNB 710基于在操作705中所接收到的CQI来确定用于在数据发送中使用的MCS等级并且在操作707中考虑到CQI以及要用于数据发送的发送方案和发送功率来计算MCS偏移。eNB 710通过将用于发送参考信号的参考发送功率减去用于数据发送的数据发送功率来计算MCS偏移。MCS偏移是正值、负值和0中的一个。如果MCS偏移是正值，则这指示eNB 710将数据发送功率减小至参考发送功率以下。如果MCS偏移是负值，则这指示eNB710将数据发送功率增加至参考发送功率以上。
在操作709中，eNB 710在PDCCH或EPDCCH上向UE 700发送包括所计算出的MCS等级和MCS偏移的控制信息。
在操作711中，UE 700通过将基于参考信号而计算出的接收信号质量值与作为数据的成功接收所需要的最小接收信号质量值的阈值进行比较，来调整接收波束增益。可以考虑到从自eNB 710接收到的控制信息获取的MCS等级或MCS等级和MCS偏移两者或者考虑到在操作703中计算出的CQI来确定阈值。
之前已经参考图1至图6描述了用于通过将接收信号质量值与阈值进行比较来调整接收波束增益的过程，并且因此将在本文中不描述该过程以避免冗余。
随后，在操作713中，eNB 710使用在操作707中计算出的MCS等级向UE发送数据。数据在PDSCH上被发送，并且UE 700使用经调整的接收波束增益来从eNB 710接收数据。
图8是根据本公开的实施例的用于在无线通信系统中调整接收波束增益的UE的框图。
参考图8，UE包括收发器802、基带处理器804、控制器806、波束生成信息存储部808以及波束形成控制器810。
收发器802向eNB发送各种类型的消息并且从eNB接收各种类型的消息。收发器802使用与每个天线对应的RF链来形成接收波束并且使用这些接收波束从eNB接收参考信号和数据。收发器802发送基于信道质量值和波束类别信息而计算出的CQI。
基带处理器804处理来自通过收发器802接收到的参考信号和数据的基带信号。
控制器806向UE提供总体控制。特别地，控制器806执行诸如CQI计算、路径损耗计算等的各种计算操作。此外，控制器806确定UE被假定要将其波束类别改变为的波束类别并且通过将信号质量值与预定阈值进行比较来确定是否调整接收波束增益。
波束生成信息存储部808存储并管理接收波束形成所需要的各种参数，例如，关于根据接收波束增益接通的RF链的信息以及用于RF链的移位器的接收波束方向和相移值。
波束形成控制器810控制收发器802的接收波束形成，从波束生成信息存储部808读取形成特定的接收波束所需要的信息，并且将该信息提供给收发器802。
图9是根据本公开的实施例的用于在无线通信系统中调整接收波束增益的eNB的框图。
参考图9，eNB包括收发器902和控制器904。
收发器902向UE发送各种类型的消息并且从UE接收各种类型的消息。收发器902从UE接收波束类别信息和周期性CQI报告。
控制器904向NB提供总体控制。特别地，控制器904执行诸如MCS等级计算、MCS偏移计算等的各种计算操作。此外，在接收到波束类别改变请求消息时，控制器904确定UE被假定要将其波束类别改变成的波束类别，并且确定是否接受UE的波束类别改变请求。
图10例示了根据本公开的实施例的无线通信系统中的UE的接收波束增益调整的应用示例。
参考图10，1ms帧1000包括下行链路(DL)子帧1010、上行链路(UL)子帧1020以及保护时段符号1015和1025。在图10中所示出的示例中，DL子帧1010包括符号0至33并且UL子帧1020包括符号35至38。UE 1030具有由eNB发送的每个信号的阈值的先验知识。
eNB在符号0和1中发送控制信道信号，在符号2和3中发送同步信道(SCH)信号和广播信道(BCH)信号，并且在符号4至33中发送数据。eNB在符号35中接收控制信道信号并且在符号36、37和38中发送随机接入信道(RACH)信号。
UE 1030将接收信号质量值与已知阈值进行比较。如果接收信号质量大于阈值，则UE 1030将要用于从eNB接收SCH信号和BCH信号的接收波束增益调整为低于用于接收参考信号的接收波束增益。UE 1030在SCH和BCK信号接收周期1040期间通过使接通状态的RF链中的至少一个断开来减小接收波束增益并且按经减小的接收波束增益接收SCH和BCH信号。
图11例示了根据本公开的实施例的无线通信系统中的UE的接收波束增益调整的另一应用示例。
参考图11，1ms帧1100包括DL子帧1110、UL子帧1120以及保护时段符号1115和1125。假定了DL子帧1110包括符号0至33并且UL子帧1120包括符号35至38。
eNB在符号0和1中发送控制信道信号，在符号2和3中发送参考信号，并且在符号4至33中发送数据。eNB在符号35和36中接收控制信道信号，在符号37中接收数据，并且在符号38中接收参考信号。
UE 1130在PDCCH处理周期1135期间从eNB接收控制信道信号并且从所接收到的控制信道信号获取MCS等级和MCS偏移。
UE 1140在测量周期1145期间从eNB接收参考信号并且基于接收到的参考信号来测量CQI。
UE 1150在PDSCH处理周期1155期间从eNB接收数据。UE 1150将要用于数据接收的接收波束增益调整为低于用于接收控制信道信号和参考信号的接收波束增益。UE 1150通过使接通状态的RF链中的至少一个断开来减小接收波束增益并且按经减小的接收波束增益接收数据。
图12例示了根据本公开的实施例的无线通信系统中的UE的接收波束增益调整的另一应用示例。
参考图12，将在假定通过半持久性调度(SPS)调度的资源块(RB)以及使用SPS方案的IP语音电话(VoIP)服务的情况下给出以下描述。
在VoIP服务中，资源被以每个预定间隔分配并且UE在分配的RB中发送数据。eNB在RB 1200中在PDCCH上发送SPS信息并且UE基于SPS信息来检查分配给UE的RB。在图12中所示出的示例中，RB 1205、1210和1215被分配给UE。从RB 1205横跨到RB 1210的周期1225是资源分配周期。
如前所述，UE 1220、1230和1240中的每一个在RB 1205、1210和1215中的每一个中在PDSCH上接收数据，并且用于每个UE接收数据的接收波束增益被以各种方式调整。UE1230将要用于RB 1210中的数据接收的接收波束增益调整为低于用于RB 1205中的数据接收的接收波束增益。UE 1240将要用于RB 1215中的数据接收的接收波束增益调整为低于用于RB 1210中的数据接收的接收波束增益。
图13例示了根据本公开的实施例的无线通信系统中的UE的接收波束增益调整的另一应用示例。
参考图13，1ms帧1300包括DL子帧1310、UL子帧1320以及保护时段符号1315和1325。在图13中所示出的示例中，DL子帧1310包括符号0至33并且UL子帧1320包括符号35至38。
eNB在符号0和1中发送控制信道信号，在符号2和3中发送参考信号，并且在符号4至33中发送数据。eNB在符号35和36中接收控制信道信号，在符号37中接收数据，并且在符号38中接收参考信号。
UE 1330在PDCCH处理周期1335期间从eNB接收控制信道信号并且从所接收到的控制信道信号获取MCS等级和MCS偏移。
UE 1340在PDSCH处理周期1345期间从eNB接收数据。UE 1340将要用于数据接收的接收波束增益调整为高于用于接收控制信道信号的接收波束增益。UE 1340通过使断开状态的RF链中的至少一个接通来增加接收波束增益并且按经增加的接收波束增益接收数据。
如从上述描述显而易见的，本公开能够通过在无线通信系统中根据信道情形来调整接收波束增益而使UE的功耗最小化。
根据本公开的实施例的用于调整接收波束增益的方法和装置可以用硬件、软件或硬件和软件的组合来实现。软件可以例如不管可擦或可写都被存储在易失性或非易失性存储设备中，所述易失性或非易失性存储设备诸如像只读存储器(ROM)一样的存储设备、诸如随机存取存储器(RAM)、存储器芯片或集成电路(IC)的存储器，或者诸如紧致盘(CD)、DVD或磁带的光或磁可写且机器可读(例如，计算机可读)存储介质。根据本公开的用于调整接收波束增益的方法可以被实现在包括控制器和存储器的计算机或便携式终端中。存储器是适合于存储实现本公开的实施例的指令的一个或多个程序的机器可读存储介质的示例。
因此，本公开包括包括有用于实现如权利要求中所公开的装置或方法的代码的程序以及存储该程序的机器(或计算机)可读存储介质。另外，可以通过诸如通过有线或无线连接发送的通信信号的介质来用电子学方法传送这个程序，并且本公开适当地包括其等同物。
根据本公开的实施例，用于调整接收波束增益的装置可以从有线或无线连接的程序提供设备接收程序并且存储该程序。程序提供设备可以包括具有用于通过图形处理设备来实现预定内容保护方法的指令的程序、用于与图形处理设备进行有线或无线通信的通信单元以及用于基于图形处理设备的请求或者自动地将程序发送到发送和接收设备的控制器。
虽然已经参考本公开的各种实施例示出并描述了本公开，但是本领域的技术人员将理解，在不脱离如由所附权利要求及其等同物所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 (11)

1.一种用于在无线通信系统中由用户设备UE调整接收波束增益的方法，该方法包括：
基于从基站BS接收到的参考信号来估计信号质量值；
向所述BS发送与所估计的信号质量值有关的信息；
将信号质量值与数据接收所需要的信号质量阈值进行比较；以及
基于所述比较的结果，相较于用于接收参考信号的第二接收波束增益，通过调整在UE中包括的天线中的要接通的天线的数量来调整要用于数据接收的第一接收波束增益。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一接收波束增益的调整包括：
如果所述信号质量值小于所述信号质量阈值，则接通至少一个天线，以将用于所述数据接收的所述第一接收波束增益增加成高于用于接收所述参考信号的第二接收波束增益；或者
如果所述信号质量值小于第一值，则接通至少一个天线以增加用于数据接收的所述第一接收波束增益，
其中，通过从所述信号质量阈值中减去作为正值的第二值来产生所述第一值，
其中，设置最小调整值以调整所述第一接收波束增益，和
其中，如果所述第一接收波束增益的减小小于该最小调整值，则所述第一接收波束增益减小最小调整值。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一接收波束增益的调整包括：
如果所述信号质量值大于所述信号质量阈值，则断开至少一个天线，以将用于所述数据接收的所述第一接收波束增益减小成低于用于接收所述参考信号的所述第二接收波束增益；或者
如果所述信号质量值大于第一值，则断开至少一个天线以减小用于数据接收的所述第一接收波束增益，
其中，通过从所述信号质量阈值中加上作为正值的第二值来产生所述第一值，
其中，设置最大调整值以调整所述第一接收波束增益，和
其中，如果所述第一接收波束增益的增加大于该最大调整值，则所述第一接收波束增益增加该最大调整值。
4.根据权利要求2所述的方法，
其中为每个天线形成射频RF链以及所述RF链包括：
天线，
低噪声放大器(LNA)，以及
移相器，并且
其中所述方法还包括：
调整包括在要接通的RF链中的移相器的相移值，以使得在所述第一接收波束增益的调整之后的接收波束方向与在所述第一接收波束增益的调整之前的接收波束方向相同。
5.根据权利要求1所述的方法，还包括：
将所述信号质量值与预定阈值进行比较；
在所述信号质量值大于所述预定阈值的情况下，将预定波束类别改变为具有相对较高的接收波束增益的波束类别；
在所述信号质量值小于所述预定阈值的情况下，将所述预定波束类别改变为具有相对较低的接收波束增益的波束类别；以及
将用于所述数据接收的所述第一接收波束增益调整为与改变后的波束类别有关的接收波束增益。
6.根据权利要求1所述的方法，还包括：
向所述BS发送波束类别信息，所述波束类别信息包括与以下至少一项有关的信息：由所述UE管理的波束类别、包括在每个波束类别中的接收波束的数目或波束类别的接收波束增益之间的差。
7.根据权利要求1所述的方法，还包括：
从自所述BS接收到的控制信息获取应用于数据的调制与编码方案MCS等级以及MCS偏移，所述MCS偏移是参考信号发送功率与数据发送功率之间的差；以及
基于所述MCS等级、信道质量指示符(CQI)或所述MCS等级和所述MCS偏移来确定所述信号质量阈值,
其中，所述MCS偏移是如下值中的一个：指示数据发送功率小于参考信号发送功率的值，和指示数据发送功率大于参考信号发送功率的值。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述信号质量值包括路径损耗值、信噪比(SNR)、信号与干扰比(SIR)、信号与干扰加噪声比(SINR)、信号泄漏噪声比(SLNR)、参考信号强度指示符(RSSI)、参考信号接收质量(RSRQ)或参考信号接收功率(RSRP)中的至少一个。
9.一种用于在无线通信系统中调整接收波束增益的用户设备UE，该UE包括：
控制器，该控制器被配置为：
基于从基站BS接收到的参考信号来估计信号质量值；
将信号质量值与数据接收所需要的信号质量阈值进行比较，并且
基于所述比较的结果，相较于用于接收参考信号的第二接收波束增益，通过调整在UE中包括的天线中要接通的天线的数量来调整要用于数据接收的第一接收波束增益；以及
收发器，该收发器被配置为向所述BS发送与所估计的接收信号质量值有关的信息。
10.一种用户设备UE，该用户设备被适配为执行根据权利要求2至8中的一项所述的方法。
11.一种计算机可读存储介质，在其中存储实现根据权利要求1至8中之一所述的方法的程序。
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