CN107005859A - 使用波束成形的通信方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及前第五代(5G)或5G通信系统，其被提供用于支持超越诸如长期演进(LTE)的第四代(4G)通信系统的更高的数据速率。提供了使用波束成形的通信方法和装置。该方法包括获取基站(BS)的发送波束专用测量信息，以及根据发送波束专用测量信息来测量通过BS的发送波束发送的参考信号(RS)。关于每个发送波束的测量信息是根据相应的发送波束的仰角、相应的发送波束的方位角、切换紧急性、关于切换失败的信息、以及关于无线电链路失败(RLF)的信息中的至少一个来确定的。移动站(MS)可以根据测量的结果执行测量报告或切换过程。

Description

使用波束成形的通信方法和装置
技术领域
本公开涉及一种用于在使用波束成形的通信系统中高效地测量从基站(basestation，BS)发送的参考信号(reference signal，RS)的方法和装置。
背景技术
为满足4G(第四代)通信系统的部署以来已经增长的对无线数据业务量的需求，已经做出了努力来开发改进的5G(第五代)或前5G通信系统。为此，5G或前5G通信系统也被称为“超4G网络”或者“后LTE系统”
5G通信系统被认为是在更高频带(毫米波)(例如，60GHz频带)中实施的，以实现更高的数据速率。为了减少无线电波的传播损耗并增加发送距离，波束成形、大规模多入多出(Multiple-Input Multiple-Output，MIMO)、全尺寸多入多出(Full DimensionalMultiple-Input Multiple-Output，FD-MIMO)、阵列天线、模拟波束成形、大规模天线技术在5G通信系统中被讨论。
另外，在5G通信系统中，正在基于高级小小区、云无线接入网络(cloud RadioAccess Network，RAN)、超密集网络、设备到设备(device-to-device，D2D)通信、无线回程、运动网络、协作通信，协作多点(Coordinated Multi-Points，CoMP)，接收端干扰消除等来进行对系统网络改进的开发。
在5G系统中，作为高级编码调制(advanced coding modulation，ACM)的混合FSK和QAM调制(FQAM)以及滑动窗叠加编码(sliding window superposition coding，SWSC)、以及作为高级接入技术的滤波器组多载波(filter bank multi carrier，FBMC)、非正交多址接入(non-orthogonal multiple access，NOMA)以及稀疏码多址接入(sparse codemultiple access，SCMA)已经被开发。
为了满足已经不断增加的对无线数据的业务量需求，无线通信系统已经朝着支持更高数据传输速率的方向发展。当前已经开发的无线通信系统寻求开发主要改进频谱效率以提高数据发送速率的技术。然而，仅仅通过频谱效率的改进难以满足已经急剧增长的对无线数据的业务量需求。
增加对无线数据的业务量需求的其它方法之一是使用非常宽的带宽的频带。在传统移动通信蜂窝系统中使用的频带通常对应于10GHz或更低，从而在保证宽频带方面具有困难。因此，要求在更高的频带中保证宽带频率，以增加数据容量。然而，随着无线通信的频率提高，传播路径损耗增加，因此，传播到达距离变得相对较短，且服务区域(覆盖范围)变得减小。波束成形技术是用于减轻传播路径损耗和解决传播到达距离减小的重要技术之一。
波束成形可被划分为由发送端执行的发送波束成形和由接收端执行的接收波束成形。通常，发送波束成形通过使用多个天线在特定方向上集中传播到达区域来增加方向性。多个天线被布置的形式可以称为天线阵列，并且，包括在阵列中的每个天线可以称为阵元(array element)。天线阵列可被配置成多种类型，诸如线性阵列和平面阵列。当使用发送波束成形时，发送距离通过信号方向性的增加而增加。此外，由于信号几乎不在所指向的方向以外的另一方向上发送，所以对另一接收端的信号干扰显著降低。接收端可以通过使用接收天线阵列对接收到的信号执行波束成形。接收波束成形集中特定方向上的无线电波的接收以增加从相应方向入射的接收信号的灵敏度，并且从接收信号中排除从相应方向以外的方向入射的信号，以提供在阻挡干扰信号的增益。
如上所述，为了保证宽频带，期望引入超高频，即毫米(mm)波系统，在这种情况下，正在考虑用于克服传播路径损耗的波束成形技术。
上述信息仅仅作为背景信息提供，以帮助理解本公开。至于本公开的任何上述内容是否可用作关于本公开的现有技术，没有作出确定，并且没有做出断言。
发明内容
技术问题
本公开的各方面是解决至少上述问题和/或缺点，并提供至少以下描述到的优点。因此，本公开的一方面提供用于在通信系统中发送/接收信息的方法和设备。
本公开的另一方面是提供用于在波束成形通信系统中高效地测量基站(BS)信号的方法和设备。
本公开的另一方面是提供用于在波束成形通信系统中减少切换失败的方法和设备。
本公开的另一方面是提供用于在波束成形通信系统中为发送波束配置测量参数的方法和设备。
技术方案
根据本公开的一方面，提供了使用波束成形的通信方法。该通信方法包括从移动站(MS)接收根据基站(BS)的发送波束专用(transmission beam specific)测量信息生成的测量报告，其中关于每个发送波束的测量信息是根据相应发送波束的仰角、相应发送波束的方位角、切换紧急性、关于切换失败的信息、以及关于无线电链路失败(RLF)的信息中的至少一个确定的。
根据本公开的另一方面，提供了使用波束成形的通信方法。该通信方法包括获取BS的发送波束专用测量信息、以及根据发送波束专用测量信息测量通过BS的发送波束发送的参考信号(RS)，其中关于每个发送波束的测量信息是根据相应发送波束的仰角、相应发送波束的方位角、切换紧急性、关于切换失败的信息、以及关于RLF的信息中的至少一个确定的。
根据本公开的另一方面，提供了用于通过使用波束成形执行通信的BS设备。该BS设备包括从MS接收信号的接收器、以及获取由MS根据BS的发送波束专用测量信息从接收的信号生成的测量报告的控制器，其中关于每个发送波束的测量信息是根据相应发送波束的仰角、相应发送波束的方位角、切换紧急性、关于切换失败的信息、以及关于RLF的信息中的至少一个确定的。
根据本公开的另一方面，提供了用于通过使用波束成形执行通信的MS设备。该MS设备包括接收BS的信号的接收器、以及获取BS的发送波束专用测量信息并根据波束专用测量信息测量通过BS的发送波束发送的RS的控制器，其中关于每个发送波束的测量信息是根据相应发送波束的仰角、相应发送波束的方位角、切换紧急性、关于切换失败的信息、以及关于RLF的信息中的至少一个确定的。
从下面的详细描述中，当结合附图时公开了本公开的各种实施例的本公开的其它的方面、优点、和显着特征对于本领域的技术人员是明显的。
附图说明
从以下结合附图的描述中，本公开的某些实施例的以上和其它的方面、特征、和优点将是更加明显的，其中：
图1示出根据本公开的实施例的基于波束成形的信号发送/接收场景的示例；
图2示出根据本公开的实施例的基站(BS)和移动站(MS)之间的基于波束成形的通信的示例；
图3示出根据本公开的实施例的使用阵列天线提供波束成形的包括BS和MS的移动通信系统的结构；
图4示出根据本公开的实施例的用于RS传输的帧结构的示例；
图5示出根据本公开的实施例的在波束成形通信系统中的发送波束的特性；
图6示出根据本公开的实施例的波束成形通信系统中根据仰角的发送波束的到达范围；
图7示出根据本公开的实施例的安装了宏BS和波束成形BS的示例；
图8示出根据本公开的实施例的支持波束成形通信的BS中的扇区配置的示例；
图9示出根据本公开的实施例的测量参数的示例；
图10示出根据本公开的实施例的测量参数的另一示例；
图11是示出根据本公开的实施例的用于操作波束专用测量参数的方法的消息流图；
图12是示出根据本公开的实施例的BS的操作的流程图；
图13是示出根据本公开的实施例的MS的操作的流程图；
图14是示出根据本公开的实施例的用于报告波束专用能力的操作的消息流图；
图15是示出根据本公开的实施例的用于报告无线电链路失败(RLF)的方法的消息流图；
图16是示出根据本公开的另一实施例的用于报告RLF的方法的消息流图；
图17是示出根据本公开的实施例的MS请求测量参数的改变的操作的消息流图；
图18是示出根据本公开的实施例的BS改变测量参数的方法的流程图；
图19是示出根据本公开的实施例的通过MS改变测量参数的方法的流程图；
图20是示出根据本公开的实施例的BS的配置的框图；以及
图21是示出根据本公开的实施例的MS的配置的框图。
贯穿整个附图，应当注意，相同的参考符号用于描绘相同的或相似的元件、特征、以及结构。
具体实施方式
提供了参考附图的以下描述以帮助由权利要求及其等同物定义的本公开的各种实施例的全面理解。它包括各种具体细节以帮助这种理解，但这些具体细节将仅仅被视为示范性的。因此，本领域普通技术人员将认识到，可以对本文描述的各种实施例做出的各种改变和修改，而不脱离本公开的范围和精神。此外，为清楚和简明，可以省略对众所周知的功能和结构的描述。
以下描述和权利要求书中使用的术语和词语不限于书面意义，而是仅由发明人使用以使得对本公开的理解清楚一致。因此，对本领域技术人员来说应当清楚，对本公开的各种实施例的以下描述仅被提供用于例示的目的，且不是用于限制由所附权利要求及其等同物定义的本公开的目的。
应当明白，单数形式“一”、和“该”包括复数指示物，除非上下文清楚地另有指定。因此，例如，对“组件表面”的引用包括对一个或多个这样的表面的引用。
应当注意，说明书中的技术术语仅用于描述具体实施例，但不限制本公开的范围。此外，说明书中的技术术语应当被解释为本领域技术人员通常理解的含义，除非所述术语被定义为另一含义，并且说明书中的技术术语不应当被解释为过度包含性或者过度排他性的含义。当说明书中使用的技术术语是不准备地表达本公开的思想的不正确的技术术语时，该技术术语应当被用本领域技术人员能够理解的正确的技术术语替代。此外，本公开中使用的一般术语应当根据词典定义在上下文中解释，并且不应当被解释为具有过度限制性的含义。
另外，在说明书中使用的单数表达包括了复数表达，只要它们在上下文中清晰地区分开。在本公开中，术语“包含”或“包括”不应被理解为必须包括本文公开的各种元素或各种步骤的全部，并且应当明白，可以不包括所述元素或步骤中的一些，或者可以进一步包括另外的元素或步骤。
另外，虽然可以使用包括诸如第一、第二等序号的术语来描述各种元件，但是所述元件不应该被该术语限制。该术语仅用于区分元件和其它元件的目的。例如，第一元件可以被命名为第二元件，并且类似地，第二元件可以被命名为第一元件，而不脱离本公开的范围。
在元件被称为“连接”或“接入”到其他元件的情况下，应当明白，不仅该元件被直接连接到或接入到其它元件，而且它们之间也可以存在另一元件。同时，在组件被称为是“直接连接”或“直接接入”到另一组件的情况下，应当明白，在它们之间没有组件。
下文中，将参考附图详细描述本公开的各种实施例，等同或相似的元件被分配相同的参考标号，并且将省略对其的重复的描述。此外，在本公开的以下描述中，当可能造成本公开的主题不清楚时，将省略对并入本文的已知技术的详细描述。此外，应当注意，附图仅仅被意图用于对本公开的技术构想的容易理解，且本公开的精神不应被解释为被附图限制。除了附图之外，本公开的精神应当被解释为覆盖了对附图的全部修改、等同以及替代。
在附图的以下描述中，将使用基站(BS)和移动站(MS)，但是BS可以被称为演进节点B(evolved node B，eNB)，并且MS可以被称为终端、移动设备(mobile equipment，ME)、用户设备(user equipment，UE)、用户终端(user terminal，UT)、用户站(subscriberstation，SS)、无线设备、手持设备或接入终端(access terminal，AT)。此外，MS可以是具有通信功能的设备，诸如蜂窝电话、个人数字助理(personal digital assistant，PDA)、智能电话、无线调制解调器或笔记本计算机。
在超高频带无线通信系统中，波束成形可用于克服由于超高频带的信道传播特性而出现的大的传播损耗和大的穿透损耗。
图1示出根据本公开实施例的基于波束成形的信号发送/接收场景的示例。
参考图1，基站(BS)100具有包括一个小区10和属于小区10的多个扇区20的服务区域。一个小区10中包括的扇区20的数量可以是一个或多个。BS 100可以根据小区10的每个扇区20操作多个波束。为了在获取波束成形增益的同时支持一个或多个MS，当同时或顺序地在不同方向扫描下行链路/上行链路的同时，BS 100可以形成用于所述下行链路/上行链路的一个或多个发送波束/接收波束。
例如，BS100可以同时形成用于N个时隙的指向N个方向的N个发送波束，在另一示例中，BS100顺序地形成用于N个时隙的指向N个方向的N个发送波束。这被称为扫描。具体地，第一发送波束102只在第一时隙中形成，第二发送波束(未示出)只在第二时隙中形成，第i发送波束(未示出)只在第i时隙中形成，且第N发送波束(未示出)只在第N时隙中形成。
由于结构上的限制，MS 110通常可以被实施为与BS 100相比操作支持更小的波束增益的宽波束宽度。在一些实施方式中，MS 110能够支持用于下行链路/上行链路的一个或多个发送波束/接收波束112。
在下行链路中，基于BS的发送波束成形、或BS的发送波束成形与MS的接收波束成形的组合，来执行波束成形。对于下行链路波束成形，应当选择根据MS和BS中的每一个的结构在各个方向上生成的一个或多个BS发送波束和一个或多个MS接收波束中的最佳波束对，然后应当执行其中BS和MS两者都识别关于波束对的信息的下行链路波束跟踪过程。为了在下行链路中选择BS的发送波束与MS的接收波束的最佳波束对，可以使用从BS发送的参考信号(RS)的测量值。
图2示出BS和MS之间的基于波束成形的通信的示例。在用于下行链路(downlink，DL)/上行链路(uplink，UL)的一个扇区内，BS 200可以操作指向不同方向的多个发送/接收波束202，并且根据本公开的实施例，MS 210、220和230中的每一个可以支持一个或多个发送/接收波束。
参考图2，BS 200可以同时在不同方向上发送多个波束成形的信号(即，发送波束)，或者当顺序地扫描所述不同方向时，形成指向不同方向的一个或多个发送波束，以通过如参考标号240指示的发送波束来发送信号。
根据用于在由形式和复杂性引起的限制下保证尽可能高的波束成形增益的实施方式，MS 210、220和230可以：在不支持接收波束成形的同时，支持全向接收；在支持接收波束成形的同时，每次只应用一个特定的波束成形图案(beamforming pattern)；或者在支持接收波束成形的同时，在不同方向上同时地应用多个波束成形图案。
每个MS可以向BS 200反馈基于发送波束专用RS(transmission beam specificRS)的测量结果从BS 200的多个发送波束中选择的最佳发送波束、或所述测量结果，并且BS200可以通过使用所选择的最佳发送波束发送特定信号到每个MS。支持接收波束成形的每个MS根据MS的多个接收波束来测量每个波束对的信道质量，从BS接收波束与MS发送波束的对中选择一个最佳对、若干顶尖对、或者所有对，管理所选择的对，向BS报告所述对，并根据条件通过使用合适的波束对接收信号。
在其中多个MS 210、220以及230接入BS 200的多址接入的情况下，BS 200可以向MS 210、220以及230中的每一个通知用于数据传输的资源分配。指示分配给MS 210、220以及230中每一个的资源的控制信道被称为调度分配信道或物理下行链路控制信道(Physical Downlink Control Channel，PDCCH)。在对应于传输的时间单元的子帧内，调度分配信道和数据可以以时分复用(time division multiplexing，TDM)的类型复用。根据本公开的实施例，子帧可以是等于调度周期单元(scheduling period unit)的传输单元。
图3示出根据本公开实施例的、使用阵列天线提供波束成形的、包括BS和MS的移动通信系统的结构。
参考图3，BS 310可以在每个小区(或扇区)301、303和/或305中通过多个阵列天线改变发送波束311的方向的同时发送信号。此外，MS 330还可以在改变接收波束331的方向的同时从BS 310接收信号。
当在波束成形方案中，能够由BS 310发送的发送波束的数量为N、并且能够由MS330接收的接收波束的数量为M时，选择最佳下行链路发送和接收波束对的简单方法的示例如下所述。也就是说，BS 310发送已经通过N个发送波束被安排至少M次的信号(例如，RS)，且MS 330通过使用M个接收波束来接收通过N个发送波束中的每一个发送波束发送的信号。为了选择最佳发送和接收波束对，BS 310发送RS至少N×M次，MS 330接收RS至少N×M次，并且为每个波束对测量信号强度(或信号质量)。MS 330可以将N×M个测量值中显示最强测量值的发送波束和接收波束确定为最佳发送和接收波束对。
测量时间减少方案可以被应用以减少测量所需的时间。例如，测量时间减少方案可以包括对预定数量的波束进行分组并执行测量的方法。
如上所述，BS在多个传输方向上一次或多次发送信号的过程被称为波束扫描，并且MS选择最佳发送和接收波束方向的过程被称为波束选择。用于选择最佳下行链路发送和接收波束的过程可以应用于MS将信号发送到BS的上行链路。
在通用蜂窝系统中，BS通过使用为同步信道(sync channel，SCH)或RS保留的特定资源来发送下行链路RS。通过使用足够的发送功率来重复发送RS一次或多次，以允许存在于BS的服务区域(覆盖范围)内的所有MS接收RS。为了在使用波束成形方案执行通信的移动通信系统中将RS发送到BS的整个服务区域，RS应该在上述波束成形扫描方案中能够发送RS的所有方向上被发送一次或多次。在波束扫描方案中RS应当被发送的次数可以与能够由BS操作的发送波束的数量成比例。
图4示出根据本公开实施例的用于RS传输的帧结构的示例。
参考图4，预定时间单元(例如，1毫秒(ms))的子帧402包括被指定用于根据每个小区/扇区发送RS 406的下行链路区域404。RS 406包括映射到不同方向上的波束的导频信号。在图4中示出的示例中，RS 406包括四个RS符号RS-1至RS-4，所述RS符号中的每一个包括由频率区分的四个导频信号，且所述导频信号中的每一个被映射到一个波束。也就是说，第四个RS符号包括被映射到b13至b16的导频信号。
MS可以从被映射到每个波束的导频信号测量一个特定波束的信号质量，或者从被映射到波束组的导频信号的组合来测量波束组的信号质量。基于所述测量(或估计)，MS测量、更新以及预测诸如载波与干扰和噪声比(carrier to interference and noiseratio，CINR)、接收信号强度指示器(receive signal strength indicator，RSSI)、接收信号码功率(received signal code power，RSCP)、参考信号接收功率(reference signalreceived power，RSRP)以及参考信号接收质量(reference signal received quality，RSRQ)的信号质量度量的瞬时或时间平均/方差/标准偏差。根据本公开的另一实施例，MS可以基于对RS的测量来估计相对于时间/频率的信道变化，以估计诸如与MS的移动速度成比例的多普勒速度的移动性值，并基于所估计的值来间接预测MS的移动速度和波束的灵敏度增大可能性。
MS可以根据由BS基于信号质量的测量/估计值来设置的触发条件，来确定是否做出测量报告，并且根据确定的结果来向BS反馈信号质量的测量/估计值、或包括与所述测量/估计值相关的信息的测量报告。BS可以根据来自MS的请求和报告，来估计用于MS的波束专用测量值，并且因此确定是执行波束之间的转换(switch)还是BS/扇区之间的切换(handover)。BS可以周期性和/或非周期性地向小区内的MS广播和/或单播测量报告所要求的触发条件、和用于测量报告的参数中的至少一个。
图5示出根据本公开实施例的波束成形通信系统中的发送波束的特性。
参考图5，BS 510被安装在具有与地面稍微分开的高度501的位置，并且可以发送具有预定波束宽度的波束505。BS 510的波束可以由仰角和方位角定义。仰角是指主方向与从起点指向地球的中心的矢量之间的角度。方位角是指指示其中传播发送波束505的水平方向的角度，并且可以包括，例如，发送波束505的主方向在地面上投影的矢量与指向特定方向的直线之间的角度。另外，为了方便，波束角可以以各种其它方法和配置来定义。
图6示出根据本公开实施例的波束成形通信系统中根据仰角的发送波束的到达范围。
参考图6，图6的BS 610被安装在建筑物的屋顶上，在图6中示出的示例中，安装的BS 610的高度为35m(米)，并且BS 610的服务区域的半径为大约200m。
例如，当没有障碍物时，如果仰角是如参考符号601所指示的25°，则BS 610的发送波束在BS 610的服务区域内被发送多达20米(m)的距离；如果仰角是如参考符号603所指示的50°，则被发送多达42m的距离；如果仰角是参考符号605所指示的65°，则被发送多达96m的距离；如果仰角是参考符号607所指示的75°，则被发送多达198m的距离。如图6中所示，随着仰角增大，BS 610的发送波束到达更远的区域，并且发送波束到达得越远，能够接收波束的区域越宽。
图7示出根据本公开实施例的宏BS和波束成形BS被安装的示例。宏BS是指使用具有相对较宽的波束宽度的波束而不使用波束成形的传统BS。
参考图7，宏BS710通常位于建筑物的屋顶或上层，并且通过具有覆盖宽的区域的宽的波束宽度的波束715来处理信号的发送/接收。相反，支持波束成形通信的波束成形BS720被设计成通过具有窄波束宽度的多个波束725形成服务区域。此外，由于根据毫米(mm)波传播特性的BS结构的小型化和BS的数量的增加，BS 720已经越来越多地被安装在建筑物的墙壁或其他结构上、被沿着路边和水道安装，以及被安装在路灯、交通信号灯或其他实用结构上。
如图5的示例中所示，当使用具有窄波束宽度的仰角和方位角的发送波束时，BS内可以存在多个可用的发送波束和接收区域。如图7的示例中所描述的，当安装的BS的高度低、并且BS天线和室外MS之间的距离短时，很可能在与BS物理接近的距离处产生波束转换和/或扇区切换。
图8示出根据本公开实施例的支持波束成形通信的BS中的扇区配置的示例。
参考图8，BS 820可以位于建筑物的角落的墙壁上，但是实施例不限于此。多个扇区构成BS 820的服务区域内的一个小区，并且每个扇区具有波束，所述波束具有多个窄的宽度。在所示示例中，BS 820具有五个扇区802、804、806、808和810，并且被配置为针对每个扇区形成四个方位角波束。在实际应用中，每个扇区包括由方位和仰角确定的多个波束。当MS如箭头800所指示的那样从扇区#1 802经由扇区#2 804移动到扇区#3 806时，可能发生扇区间切换。
mm(毫米)波具有对应于根据MS的移动的信号强度快速变化的特性。因此，在MS从靠近BS 820的区域移动的同时，BS信号，例如扇区#1 802的信号强度可能快速下降。当BS信号的SINR变为等于或小于-10dB时，MS通常可能在从BS接收切换命令方面存在困难。因此，MS进入另一扇区，而不从先前的扇区正常地接收切换命令，从而产生切换失败。
如上所述，为了减少波束成形系统中由于BS信号的测量的误差而生成的无线电链路失败(RLF)或切换失败，要求根据波束特性不同地设置用于测量报告的参数。例如，用于具有频繁的切换失败的波束的测量参数可以被设置为使能与用于其他波束的测量参数相比更快的测量报告。
如上所述，MS测量通过BS的发送波束发送的RS和相邻BS的可检测发送波束的信号强度(即，信号质量)，并将测量结果报告给BS。
MS可以接收测量报告所需的信息，即来自BS的测量信息。测量信息包括一个或多个测量参数，并且可以通过广播消息或专用消息来用信号通知(signal)。根据本公开的另一实施例，当MS被制造或销售时，MS可以预先存储一条或多条测量信息的集合。
MS测量能够基于测量信息被检测的RS。当测量结果满足测量信息内的预定的触发条件时，MS将包括测量结果的测量报告消息报告给BS。根据本公开的另一实施例，当测量结果满足测量信息内的预定的触发条件时，MS可以向源BS通知切换，并且执行到目标BS的切换过程，或者可以直接执行到目标BS的切换过程，而不向源BS通知切换。在这种情况下，触发条件是用于切换的条件，并且可以与用于测量报告的条件不同或相同。
测量信息包括，例如，测量对象信息、报告配置信息、测量标识信息、数量(quantity)配置信息和测量间隔信息，但是实施例不限于此。
测量对象信息是指与MS要测量的目标有关的信息。测量对象包括频率内测量对象和无线接入技术间(radio access technology，RAT)测量对象中的至少一个。例如，频率内测量对象可以指示具有与服务小区的频带相同的频带的相邻小区，频率间测量对象可以指示具有与服务小区的频带不同的频带的相邻小区，以及RAT间测量对象可以指示具有与服务小区的RAT不同的RAT的相邻小区。
报告配置信息是指与指示MS何时报告测量结果的触发条件、以及报告类型有关的信息。触发条件可以包括关于用于触发关于测量结果的报告的事件或周期的信息。报告类型对应于与测量结果被配置的类型有关的信息。
测量标识信息是指与测量标识有关的信息，测量标识用于由MS基于测量对象和报告配置之间的关系来确定测量对象的报告的时间和类型。测量标识可以包括在测量报告消息中，并且可以指示从其生成测量结果的测量对象、以及生成测量报告的报告条件。
数量配置信息是指用于配置测量单元、报告单元、和/或测量结果值的过滤的参数。
测量间隔信息是指与测量间隔有关的信息，测量间隔对应于仅能够用于在不考虑MS与服务小区之间的数据传输的情况下的测量的间隔。
以下的表1示出用于触发测量报告的事件的示例，但实施例不限于此。
[表1]
当MS的测量结果满足表1中设置的事件之一时，MS将测量报告消息发送到BS。
测量报告可以包括相邻小区的测量标识、测量质量和测量结果。测量标识标识其测量报告被触发的测量对象。相邻小区的测量结果可以包括小区标识和相邻小区的测量的质量。测量的质量可以包括CINR、RSSI、RSCP、RSRP、RSRQ中的至少一个。
基于根据本公开的实施例的方法，BS可以根据每个发送波束或每个发送波束组来操作不同的测量参数。
由BS根据每个发送波束(组)提供的测量参数可以包括以下表2中示出的参数中的至少一个，但是实施例不限于此。
[表2]
以下详细描述用于特定事件(例如，事件A3)的测量参数的使用示例。
当事件A3被BS指令时，如果通过从对相邻小区测量的信号强度减去迟滞值而生成的值大于通过将对服务小区测量的信号强度加上A3-偏移而生成的值，则MS触发事件A3。在事件A3在TTT期间被连续触发的状态时，MS将测量报告发送到BS。当满足事件A3的触发条件的同时，MS可以根据预定的测量周期周期性地发送测量报告。相同的A3-偏移和迟滞值可用于离开事件A3。也就是说，当通过将对服务小区测量的信号强度和A3-偏移相加而生成的值大于通过将对相邻小区测量的信号强度和迟滞值相加而生成的值时，MS可以离开事件A3。
被识别为具有更频繁的切换失败或RLF的波束或波束组可以具有比另一波束或波束组的TTT值、A3-偏移值以及迟滞值更低的TTT值、A3偏移值以及迟滞值中的至少一个。
根据本公开的另一实施例，BS可以控制指定触发条件、层1/层2过滤条件以及波束的仰角(和/或方位角)的信息(事件A2或事件A3)中的至少一个，从MS不那么频繁地将测量报告发送到被识别为具有频繁切换失败或频繁切换生成的波束或波束组，并且可以根据每个发送波束(组)向MS提供受控信息。
以下详细描述层1/层2过滤条件。
当执行切换测量时，MS可以在对应于层1的物理层和对应于层2的数据链路层或媒体访问控制(medium access control，MAC)层中执行处理。对于切换测量，MS通常可以确定用于信号的RSRP估计。MS将若干RSRP样本平均，以提高RSRP估计值的可靠性。所述平均在层1中执行，并且通常被称为L1过滤。对于L1过滤，使用L1过滤条件，例如，用于测量RSRP样本的时间间隔(即测量周期)以及将被平均的RSRP样本的数目。例如，当给出200ms的测量周期和40ms的采样周期时，以40ms为单位采样的五个数据被平均。
经L1过滤的测量值可以在每个测量周期被更新，并通过移动平均(movingaverage，MA)过滤器被平均以提高准确度。该平均通常被称为L3过滤。对于L3过滤，使用L3过滤条件，例如，对应于MA过滤器的加权值的L3过滤系数。例如，可以使用下面的等式(1)所示的指数平均公式。
<等式(1)>
Fn＝(1-a)*Fn-1+a*Mn
在等式(1)中，a对应于1/2(k/4)，其中k表示可以由BS给出的过滤器系数。例如，如果k＝4，则a＝0.5。此外，Mn表示从物理层最后测量的测量结果，即经L1过滤的测量值，Fn表示经更新的经过滤的测量结果，Fn-1表示先前过滤的测量结果。
例如，比其它MS的过滤系数更小的L3过滤系数可以用于具有频繁切换的MS。
现在将参考详细示例描述用于根据波束专用特性来配置波束专用测量参数的实施例。
图9示出根据本公开实施例的测量参数的示例。在示出的示例中，用于测量RS的参数是基于BS的发送波束的仰角确定的。
参考图9，BS 900可以操作具有不同仰角的五个发送波束902、904、906、908和910。顺序地，发送波束902具有最小的仰角，并且发送波束910具有最大的仰角。具有小仰角的发送波束902和904形成相对较小的范围的覆盖范围，因此，覆盖范围内的MS很可能移动到另一波束区域。因此，具有小仰角的发送波束902和904具有相对较低的TTT和偏移值，从而防止在覆盖范围内生成切换失败或RLF。相反，具有大仰角的发送波束910具有相对较高的TTT和偏移值。
在所示示例中，具有小仰角的发送波束902和904具有80ms的TTT值和0dB的偏移。具有处于中间范围的仰角的发送波束906和908具有160ms的TTT和1dB的偏移。具有处于高范围的仰角的发送波束910具有480ms的TTT和2dB的偏移。
可以多样地执行发送波束的分类和测量参数的配置。根据本公开的实施例，根据每个发送波束或每个发送波束组配置的测量参数可以包括TTT、偏移、迟滞值、L1测量周期、测量样本的数量、层3(L)权重、和触发条件中的至少一个。
图10示出根据本公开实施例的测量参数的另一示例。在所示示例中，用于测量RS的参数可以基于BS的发送波束的方位角和仰角的范围来确定。
参考图10，覆盖BS的一个扇区的发送波束可以通过方位角和仰角分类。在所示示例中，发送波束具有范围为0度至60度的方位角。此时，具有大仰角(例如，等于或小于预定阈值的仰角)的发送波束具有最低的测量参数集。不具有大仰角的发送波束具有根据方位分类的相对较高的测量参数集。
在所示示例中，BS将80ms的TTT以及事件A2和A3的触发条件应用于具有大仰角的发送波束1002。BS将160ms的TTT以及事件A3的触发条件用到具有中间仰角和小仰角的且包括在扇区的边界中的发送波束1004。例如，当扇区的宽度在0度和60度之间时，包括在两个边界的20％的区域中的发送波束可以被分类为包括在扇区的边界中。BS将480ms的TTT和事件A3的触发条件用于具有中间仰角和小仰角且被包括在扇区的中心的发送波束1006。例如，当扇区的宽度在0度和60度之间时，包括在两个边界的80％的区域中的发送波束可以被分类为包括在扇区的中心。用于每个发送波束的测量参数可以被携带在要广播播的系统信息上，或被携带在要用信号通知的专用消息上。所述专用消息被称为，例如，测量控制消息。
BS可以实验性地为所有可用的发送波束或发送波束组配置测量参数，或从系统运营商接收用于发送波束或发送波束组的测量参数。根据本公开的实施例，BS可以为被确定为具有相对频繁的切换失败的发送波束或发送波束组配置相对较低的测量参数集。根据本公开的另一实施例，BS可以为具有大于预定阈值的仰角的发送波束配置相对较低的测量参数，并且为其它的发送波束配置相对较高的测量参数。根据本公开的另一实施例，与包括在扇区中心的发送波束相比，BS可以为包括在扇区的边缘中的发送波束配置相对较低的测量参数。根据本公开的另一实施例，可以根据特定发送波束的相邻小区的标识来配置测量参数。根据本公开的实施例，可以组合并应用上述测量参数的配置参考中的一个或多个、以及还未提及的另外的配置参考。
图11是示出根据本公开实施例的用于操作波束专用测量参数的方法的消息流程图。
参考图11，在操作1105中，BS将系统信息广播到携带测量信息的MS，该测量信息包含用于能够被发送的发送波束的测量参数，或者BS将专用消息发送到携带测量信息的MS。专用消息可以被称为例如测量控制消息。测量参数的配置参考等同于以上描述。根据本公开的实施例，测量信息包括发送波束或发送波束组的标识，以及关于相应的发送波束或该发送波束的测量参数集的信息。测量信息可以包括用于所有发送波束的测量参数。根据本公开的另一实施例，系统信息可以包括应用于所有发送波束的默认测量参数，并且BS可以通过单独的测量配置消息，来发送没有被应用默认测量参数的至少一个发送波束(或发送波束组)的标识和测量参数集。
在操作1110中，BS通过能够被发送的发送波束来发送RS。例如，如图4示出的示例中，BS通过发送波束来使用不同区域中的时间-频率资源以发送RS。MS可以识别与预先安排的时间-频率资源相对应的发送波束。
MS在操作1115中识别要测量的发送波束，并且在操作1120中参考所接收到的测量信息来获取指定用于发送波束或包括该发送波束的发送波束组的测量参数。在操作1125中，MS接收和测量RS，所述RS是通过使用测量参数通过与发送波束相应的时间-频率资源来发送的。MS通过使用测量参数来确定是否报告测量的结果，并且当确定需要报告时，MS在操作1130中将包括根据测量的结果的信号强度的测量报告消息发送给BS。
图12是示出根据本公开实施例的BS的操作的流程图。在图12中，基本确定的测量参数被首先分配给BS的发送波束，但是至少一个发送波束被确定为要求测量参数的重新配置。
参考图12，在操作1205中，BS在能够被发送的发送波束之中识别要求测量参数的重新配置的至少一个发送波束。例如，BS可以根据仰角和方位角中的至少一个来识别要求测量参数的重新配置的至少一个发送波束。在操作1210中，BS生成包括测量信息的消息，该测量信息包含用于发送波束的测量参数。该消息可以是系统信息或专用消息。根据本公开的可选实施例，该消息可以包括用于包括所识别的发送波束的所有发送波束的测量参数。在操作1215中，BS广播或单播包括测量信息的消息。
图13是示出根据本公开实施例的MS的操作的流程图。
参考图13，在操作1305中，MS从BS接收包括用于BS的至少一个发送波束的测量参数的消息。在操作1310中，MS识别要测量的发送波束。例如，MS在其中RS被发送的资源区域中识别与特定时间-频率资源相对应的发送波束。
在操作1315中，MS从接收到的消息中获取与发送波束对应的测量参数。根据本公开的可选实施例，BS可以从接收到的消息中获取关于BS的特定发送波束的信息，例如仰角和/或方位角，并且从预存的表格中获取与仰角和/或方位角对应的测量参数集。根据本公开的另一可选实施例，MS本身可以从接收到的消息中获取对应于发送波束的TTT、偏移值、迟滞值以及仰角/方位角中的至少一个，并且根据所述仰角/方位角来控制信号强度测量值的过滤条件和/或过滤周期。
在操作1320中，MS通过使用测量参数来接收和测量通过与发送波束相应的时间-频率资源来发送的RS，并且基于测量结果在满足触发条件时发送测量报告。
根据本公开的实施例，MS可以从BS获取发送波束专用切换参数、以及发送波束专用测量参数，并且通过使用所述切换参数来执行切换。
例如，从BS提供给MS的测量控制消息可以包括以下的下述波束配置信息。
波束配置
波束ID：1-10HO紧急性：高
波束ID：11-40HO紧急性：中
波束ID：其它HO紧急性：低
根据波束配置信息，包括发送波束#1至#10的第一波束组具有高切换紧急性，包括发送波束#11至#40的第二波束组具有中切换紧急性，且包括剩余发送波束的第三波束组具有低切换紧急性。响应于波束配置信息，MS本身可以改变用于具有特定切换紧急性的发送波束的测量参数。例如，可以减小用于具有高切换紧急性的发送波束的L1/L3过滤的周期。
在另一示例中，波束配置信息可以具有以下形式。
波束配置
波束ID：1-10L1扫描周期：ms160L3k:1
波束ID：11-40L1扫描周期：ms240L3k:2
波束ID：其它L1扫描周期：ms240L3k:4
根据波束配置信息，包括发送波束#1至#10的第一波束组具有用于L1过滤的160ms的扫描周期(即，测量周期)以及用于L3过滤的过滤器系数k＝1，包括发送波束#11至#40的第二波束组具有用于L1过滤的240ms的扫描周期以及用于L3过滤的过滤器系数k＝2，包括剩余发送波束的第三组具有用于L1过滤的240ms的扫描周期以及用于L3过滤的过滤器系数k＝4。响应于波束配置信息，MS本身改变用于特定发送波束的L1/L3过滤条件。例如，可以减少用于具有高切换紧急性的发送波束的L1/L3过滤的过滤器系数或测量周期。
根据本公开实施例，MS可以将波束专用能力报告给BS，并且如果具有波束特定能力MS要求的话，则BS可以提供波束专用测量参数。
图14是示出根据本公开实施例的用于报告波束专用能力的操作的消息流程图。
参考图14，在操作1405中，MS将包括指示能够执行波束专用测量的信息(capa＝1)的波束专用能力报告消息发送到BS。在操作1410中，如果有必要，BS响应于波束专用能力报告消息而提供包括波束(波束组)专用测量参数的测量控制消息。
根据本公开的实施例，当在MS通过特定发送波束进行通信的同时、发生RLF或切换失败时，MS将关于发送波束的信息报告给BS，并且BS重新配置用于发送波束的测量参数。
图15是示出根据本公开实施例的用于报告RLF的方法的消息流程图。
参考图15，在操作1505中，MS在与源BS通信期间检测RLF的生成。在操作1510中，MS将用于接入重新配置的消息(例如，无线资源控制(radio resource control，RRC)连接重建请求消息)发送到通过切换过程检测到的目标BS。目标BS在操作1515中将RRC连接重建消息发送到MS，并且在操作1520中发送RRC连接重建完成消息。RRC连接重建完成消息包括指示MS能够报告RLF信息的标记。在操作1525中，BS检测该标记，并将MS信息请求消息发送到MS。
在操作1530中，响应于MS信息请求消息的接收，MS将MS信息响应消息发送给BS。MS信息响应消息包括关于具有RLF的波束和RLF的原因(诸如定时器期满、随机接入问题以及超过最大重发次数)的信息。关于发送波束的信息可以是，例如，用于识别发送波束的波束索引或用于识别包括发送波束的波束组的波束组索引。在操作1535中，目标BS将关于具有RLF的发送波束的信息插入到RLF指示消息中，并将RLF指示消息发送到源BS。
在操作1540中，源BS可以确定改变用于具有RLF的发送波束的测量参数。例如，当特定发送波束的RLF的数目大于预定的阈值时，源BS可以改变用于发送波束的测量参数。当测量参数被改变时，在操作1545中，可以发送系统信息、或包括改变后的测量参数的测量控制消息到小区内的MS。
图16是示出根据本公开另一实施例的用于报告RLF的方法的消息流程图。
参考图16，在操作1605中，MS在与源BS通信期间检测RLF的生成。在操作1610中，MS将RRC连接重建请求消息发送给通过切换过程检测到的目标BS。RRC连接重建请求消息包括关于MS先前使用的发送波束的信息以及连接重建的原因，诸如重新配置失败和切换失败。关于发送波束的信息可以是，例如，用于识别发送波束的波束索引或者用于识别包括发送波束的波束组的波束组索引。
目标BS在操作1615中将RRC连接重建消息发送到MS，并且在操作1620中发送RRC连接重建完成消息。RRC连接重建完成消息可以包括指示MS能够报告RLF信息的标记。在操作1625中，BS检测该标记并将MS信息请求消息发送到MS。在操作1630中，响应于MS信息请求消息的接收，MS将MS信息响应消息发送到BS。在操作1635中，目标BS将关于具有RLF的发送波束的信息插入到RLF指示消息中，并将RLF指示消息发送到源BS。
在操作1640中，源BS可以确定改变用于具有RLF的发送波束的测量参数。例如，当用于特定发送波束的RLF或切换失败的数目大于预定阈值时，源BS可以改变用于发送波束的测量参数。当测量参数被改变时，在操作1645中，可以发送系统信息或包括改变后的测量参数的测量控制消息到小区内的MS。
根据本公开的实施例，MS可以根据信号强度来估计信道条件，并且如果有必要，则向BS做出改变波束专用测量参数的请求。例如，当MS确定信号强度严重恶化或切换频繁地生成时，MS可以向BS做出对改变波束专用测量参数的请求，并且从BS接收响应于该请求的包括波束专用测量参数的消息。
图17是示出根据本公开实施例的其中MS请求测量参数的改变的方法的消息流程图。
参考图17，在操作1705中，MS发送用于从BS请求测量参数的改变的配置改变请求消息。配置改变请求消息可以包括关于针对其请求了测量参数的改变的发送波束的信息、和请求类型。关于发送波束的信息可以是，例如，用于识别发送波束的波束索引、或用于识别包括发送波束的波束组的波束组索引。请求类型可以指示，例如，快速切换或慢速切换。
在操作1710中，BS可以响应于请求消息确定改变用于发送波束的测量参数。当测量参数被改变时，在操作1715中，可以将包括系统信息、或包括改变后的测量参数的测量控制消息发送到MS。
图18是示出根据本公开实施例的其中BS改变测量参数的方法的流程图。
参考图18，在操作1805中，BS(诸如演进节点B(evolved node B，eNB))从MS(诸如用户设备(user equipment，UE))接收包括改变波束配置所需的信息的消息。该消息可以是，例如，包含RLF的原因的MS信息响应消息、包含切换失败的原因的RRC连接重建请求消息、或配置改变请求消息。在操作1810中，BS对该消息指示的发送波束应用改变后的测量参数。在操作1815中，通过使用系统信息、测量控制消息、或单独的消息将改变后的参数发送到MS。
根据本公开的实施例，MS可以基于由MS收集的信息直接改变用于特定发送波束的测量参数，而不是从BS接收用于所述特定发送波束的改变后的测量参数。
图19是示出根据本公开实施例的通过MS改变测量参数的方法的流程图。
参考图19，在操作1905中，MS收集改变测量参数所需的信息。例如，MS根据每个发送波束检测切换失败或RLF。在操作1910中，MS确定用于特定发送波束的测量参数的改变被需要。例如，当在预定时间内生成的用于特定发送波束的切换失败的数目大于预定阈值时，或者当RLF的数目大于预定阈值时，MS可以确定用于该发送波束的测量参数的改变被需要。在操作1915中，MS根据预定算法确定用于发送波束的测量参数。例如，MS可以从存储器读取用于快速切换的测量参数集。在操作1920中，MS通过应用所确定的测量参数来测量发送波束。
图20是示出根据本公开实施例的BS的配置的框图。
参考图20，BS包括控制器2010、发送器和天线2020、接收器和天线2030、以及存储器2040，但是实施例不限于此。发送器2020形成一个或多个发送波束，并在控制器2010的控制下通过发送波束中的至少一个发送RS、控制信号、和/或数据信号。控制器2010生成要通过发送器2020发送的信号，并将该生成的信号发送到发送器2020。特别地，控制器2010确定用于每个发送波束的测量参数集，并且通过发送器2020发送包括所述测量参数集的控制信号。接收器2030从小区内的MS接收包括测量报告的控制信号，并且将接收到的控制信号传递给控制器2010。存储器2040存储控制器2010的操作所需要的程序代码和参数。
图21是示出根据本公开实施例的MS的配置的框图。
参考图21，MS包括控制器2110、接收器和天线2120、发送器和天线2130以及存储器2140，但是实施例不限于此。接收器2120在控制器2110的控制下，形成一个或多个接收波束，并通过所述接收波束中的至少一个接收RS、控制信号和/或数据信号。控制器2110解码通过接收器2120接收的信号以获取用于BS的发送波束的测量参数集，并且基于所述测量参数集估计对RS的测量结果。当基于测量结果满足测量报告的触发条件时，控制器2110可以通过发送器2130将测量报告发送到BS。存储器2140存储控制器2110的操作所需的程序代码和参数。
通过如上所述实施的本公开的各种实施例中的至少一个，能够通过在波束成形系统中针对每个发送波束或每个发送波束组配置信道测量参数，来减小切换失败的概率。
虽然已经参考本公开的各种实施例示出和描述了本公开，但是本领域技术人员将会理解，在不脱离由所附权利要求及其等同物定义的本公开的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上对其做出各种改变。

Claims (17)

1.一种使用波束成形的通信方法，所述通信方法包括：
从移动站MS接收根据基站BS的发送波束专用测量信息生成的测量报告，
其中，关于每个发送波束的测量信息是根据以下各项中的至少一个确定的：相应的发送波束的仰角、相应的发送波束的方位角、切换紧急性、关于切换失败的信息、以及关于无线电链路失败RLF的信息。
2.如权利要求1所述的通信方法，其中所述关于每个发送波束的测量信息包括指示以下各项中的至少一个的事件：用于测量报告的发送的触发条件、指示满足用于触发测量报告的发送的事件的条件的时间的触发时间TTT、被应用于服务小区针对所述事件的估计的偏移值、被应用于相邻小区的估计以触发所述测量报告的发送的迟滞值、用于参考信号RS的测量值的第一层和/或第二层过滤条件、用于测量所述RS的第一层测量周期和测量样本的数目、所述发送波束的仰角和/或方位角、以及所述发送波束的切换紧急性。
3.如权利要求1所述的通信方法，进一步包括：
从MS接收用于请求测量信息的改变的消息，
其中用于请求所述测量信息的改变的消息包括以下各项中的至少一个：至少一个发送波束的测量报告能力、关于RLF的信息以及关于切换失败的信息。
4.如权利要求1所述的通信方法，其中，在具有不同的仰角的发送波束当中，与具有等于或小于阈值的仰角的至少一个发送波束相比，具有大于阈值的仰角的至少一个发送波束具有更低的测量参数集。
5.如权利要求1所述的通信方法，其中，在具有不同的仰角的发送波束当中，与包括在扇区的中心中的至少一个发送波束相比，包括在扇区的边界中的至少一个发送波束具有更低的测量参数集。
6.如权利要求1所述的通信方法，进一步包括：生成包括所述发送波束专用测量信息的消息；以及将所述消息发送到MS。
7.如权利要求6所述的通信方法，其中所述消息包括：发送波束或发送波束组的标识、以及指示应用于所述发送波束或所述发送波束组的测量参数集的信息。
8.一种使用波束成形的通信方法，所述通信方法包括：
获取基站BS的发送波束专用测量信息；以及
根据所述发送波束专用测量信息来测量通过所述BS的发送波束发送的参考信号RS，
其中关于每个发送波束的测量信息是根据以下各项中的至少一个来确定的：相应的发送波束的仰角、相应的发送波束的方位角、切换紧急性、关于切换失败的信息、以及关于无线电链路失败RLF的信息。
9.如权利要求8所述的通信方法，其中所述关于每个发送波束的测量信息包括指示以下各项中的至少一个的事件：用于所述测量报告的发送的触发条件、指示满足用于触发所述测量报告的发送的事件的条件的时间的触发时间TTT、被应用于服务小区针对所述事件的估计的偏移值、被应用于相邻小区的估计以触发所述测量报告的发送的迟滞值、用于RS的测量值的第一层和/或第二层过滤条件、用于测量所述RS的第一层测量周期和测量样本的数目、所述发送波束的仰角和/或方位角、以及所述发送波束的切换紧急性。
10.如权利要求8所述的通信方法，进一步包括：
将用于请求测量信息的改变的消息发送到所述BS，
其中所述用于请求测量信息的改变的消息包括以下各项中的至少一个：至少一个发送波束的测量报告能力、关于RLF的信息以及关于切换失败的信息。
11.如权利要求8所述的通信方法，其中，在具有不同的仰角的发送波束当中，与具有等于或小于所述阈值的仰角的至少一个发送波束相比，具有大于阈值的仰角的至少一个发送波束具有更低的测量参数集。
12.如权利要求8所述的通信方法，其中，在具有不同的仰角的发送波束当中，与包括在所述扇区的中心中的至少一个发送波束相比，包括在扇区的边界中的至少一个发送波束具有更低的测量参数集。
13.如权利要求8所述的通信方法，进一步包括从所述BS接收包括所述发送波束专用测量信息的消息。
14.如权利要求13所述的通信方法，其中所述消息包括：发送波束或发送波束组的标识、以及指示应用到所述发送波束或所述发送波束组的测量参数集的信息。
15.如权利要求8所述的通信方法，进一步包括根据所述RS的所述测量的结果执行测量报告或切换过程。
16.一种用于通过使用波束成形执行通信的基站BS装置，所述BS装置被配置为执行权利要求1至7中的一个所述的方法。
17.一种用于通过使用波束成形执行通信的移动站MS装置，所述MS装置被配置为执行权利要求8至15中的一个所述的方法。
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