CN107078782A - 网络辅助的毫米波束同步和对准 - Google Patents

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Abstract

本公开的实施例描述了用于网络辅助的毫米波束同步和对准的装置和方法。各种实施例可以包括演进节点B(eNB)。该eNB可以包括处理电路，该处理电路用于基于用户设备(UE)的位置信息来估计来自eNB的毫米波频率波束相对于UE的方向信息，其中UE的位置信息是基于微波频率带中eNB和UE之间的连接获得的。可以描述和/或要求保护其它实施例。

Description

网络辅助的毫米波束同步和对准
相关申请的交叉引用
本申请要求于2014年12月5日提交的、名称为“″NETWORK ASSISTED MMWAVE BEAMSYNCHRONIZATION AND ALIGNMENT(网络辅助的毫米波束同步和对准)”的美国专利申请No.14/562,592的优先权，该专利申请的全部公开内容为了所有目的通过引用以其整体结合于此，除了与本说明书不一致的那些部分(如果有的话)之外。
技术领域
本公开的实施例总体涉及无线通信领域，并且更具体地，涉及用于网络辅助的毫米波束同步和对准的装置和方法。
背景技术
本文提供的背景技术描述用于大体呈现本公开的上下文。除非本文另有说明，本节中所描述的材料不构成本申请中权利要求的现有技术，并且不因为被包含在本节中而被承认是现有技术或现有技术的教导。
极高频(EHF)是针对电磁频谱中30至300千兆赫兹的无线电频率的频带。该频带中的无线电波的波长为10至1毫米，因此称为毫米频带、毫米波或mmWave。毫米波可能具有较高的大气衰减。例如，毫米波可能被建筑物墙壁阻挡、被建筑物边缘衍射、以及被小金属表面反射。对于超高频(SHF)频带的较高频率，即对于10GHz以上高达30GHz的载波频带，也观测到了类似的特性。
毫米波载波频率处以及与其接近的频率处的通信可以通过非常高的路径损耗衰减来表征，这可能需要大量的天线，因而可能需要大的天线增益，以便抵抗这种高路径损耗。大量天线的存在导致形成指向目标的窄定向波束。这种窄波束形成可能是必要的，以使得毫米波频率信号可以达到与在微波频率处观测到的覆盖水平相同的覆盖水平。然而，这种具有毫米波的新链路范例可能给系统设计带来若干挑战，例如针对基站(BS)和用户设备(UE)之间的初始通信的同步和波束对准。
附图说明
通过以下详细描述，结合附图，将容易理解实施例。为了便于该描述，相似的参考标号指代相似的结构元素。实施例在附图的图示中以示例的方式而非以限制的方式被示出。
图1示意性地示出了根据各种实施例的包括毫米波的无线通信系统。
图2是示出了根据各种实施例的无线通信系统中的演进节点B(eNB)和用户设备(UE)的组件的示意性框图。
图3是示出了根据各种实施例的针对网络辅助的毫米波束同步和对准的过程的流程图。
图4是示出了根据各种实施例的针对网络辅助的毫米波束同步和对准的另一过程的流程图。
图5是示出了根据各种实施例的针对网络辅助的毫米波束同步和对准的另一过程的流程图。
图6是可用于实施本文所描述的各种实施例的示例计算设备的框图。
图7示出了根据各种实施例的具有包含本公开的各方面的编程指令的制品。
具体实施方式
本公开的实施例描述了用于网络辅助的毫米波束同步和对准的装置和方法。在各种实施例中，演进节点B(eNB)可以包括处理电路，该处理电路用于基于用户设备(UE)的位置信息来估计来自eNB的毫米波频率波束相对于UE的方向信息，其中UE的位置信息是基于微波频率带中eNB和UE之间的连接获得的。此外，eNB可以包括耦合到处理电路的收发器电路，该收发器电路用于向UE发送方向信息。下面将更全面地描述本公开的这些方面以及其它方面。
在以下具体实施方式说明中，参考形成本文一部分的附图，其中，在附图中相似的标号贯穿全文指代相似的部分，并且在附图中以示意的方式示出了可以被实现的实施例。应该理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以使用其它实施例并且可以做出结构或逻辑上的改变。
各种操作可以按最有助于理解要求保护的主题的方式被依次描述为多个离散的动作或操作。然而，描述的顺序不应被解释为暗示这些操作一定依赖于顺序。具体地，这些操作可以不按呈现的顺序执行。所描述的操作可以按与所描述的实施例的顺序不同的顺序执行。各种附加操作可以被执行并且/或者所描述的操作可以在附加实施例中省略。
为了本公开的目的，短语“A和/或B”指(A)、(B)或(A和B)。为了本公开的目的，短语“A、B和/或C”指(A)、(B)、(C)、(A和B)、(A和C)、(B和C)或(A，B和C)。说明书可以使用短语“在实施例中”或“在多个实施例中”，其各自可以指代相同或不同实施例中的一个或多个。此外，对于本公开的实施例使用的术语“包含”、“包括”、“具有”等是同义词。
如本文使用的，术语“电路”可以指代或包括以下各项、或可以是以下各项的一部分：专用集成电路(ASIC)、电子电路、运行一个或多个软件或固件程序的处理器(共享处理器、专用处理器、或群组处理器)和/或存储器(共享存储器、专用存储器、或群组存储器)、组合逻辑电路、和/或提供所描述的功能的其它适当的硬件组件。
图1示意性地示出了根据各种实施例的包括毫米波的无线通信系统100。无线通信系统100可以包括以毫米波载波频率以及微波频率进行通信的基站(BS)110和UE 120。
在各种实施例中，无线通信系统100可以包括一个或多个无线电接入网络，例如全球移动通信系统(GSM)、通用分组无线业务(GPRS)、通用移动电信系统(UMTS)、高速分组接入(HSPA)、演进HSPA(E-HSPA)或长期演进(LTE)网络。在一些实施例中，无线电接入网络可以包括GSM增强数据速率GSM演进(EDGE)无线电接入网络(GERAN)、通用陆地无线电接入网络(UTRAN)、或演进UTRAN(E-UTRAN)。在其它实施例中，无线通信系统100可以根据其它网络技术进行操作。
移动通信技术可以依赖各种标准和协议来在基站和无线通信设备之间发送数据。无线通信系统标准和协议可以包括：例如，第三代合作伙伴计划(3GPP)LTE；电气和电子工程师协会(IEEE)802.16标准，其通常被产业集群称为全球微波接入互操作性(WiMAX)；以及通常被称为Wi-Fi的IEEE 802.11标准。在3GPP无线电接入网络(RAN)中，根据LTE，基站110可以被称为演进节点B(也通常表示为eNodeB或eNB)。基站110可以与无线通信设备(例如UE120)进行通信。为了便于说明，本文的各种描述被提供为在通信系统100中符合3GPP；然而，本公开的主题在这方面不受限制，并且本文公开的实施例可以有利地应用于其它有线或无线通信协议或网络。
在各种实施例中，UE 120可以经由无线电链路130、140或150访问基站110。在一些实施例中，无线电链路130可以基于微波频带。在一些实施例中，无线电链路140或150可以基于毫米波频带。下行链路(DL)传输可以是从基站110到UE 120的通信。上行链路(UL)传输可以是从UE 120到基站110的通信。为了便于说明，图1中仅示出了有限数目的UE和基站。然而，当实践本公开的适当实施例时，通信系统100可以包括任意数目的UE、基站或其它服务器。
在一些实施例中，与链路140或150相关联的窄毫米波束可以在所有方向上步进式发送，例如，在给定时间窗口上执行360°方位扫描，以在基站110与UE 120之间进行毫米波频率波束获取以及同步。这样的实施例适用于短距系统(例如无线千兆位联盟(WiGig)系统)，在这些系统中UE可以在统计上位于有限的方位空间内。然而，这样的实施例对于蜂窝系统而言可能并不理想，在蜂窝系统中，UE可能位于整个方位范围上，并且系统中波束和导频获取中的延迟可能导致切换(例如，从微波频带到毫米波频带的切换)失败。
在各种实施例中，无线通信系统100可以具有与微波频率共存的毫米波载波频率。在各种实施例中，无线通信系统100可以具有与以微波频率进行操作的其它蜂窝系统(未示出)共存的毫米波载波频率。诸如3GPP先进(Advanced)长期演进(LTE)之类的微波载波频率可以用于一般控制功能，例如与系统的同步、系统信息获取、小区关联、移动性管理。同时，还可以使用微波载波频率来便于(例如在以微波频率带和毫米波频率带这二者为特征的无线通信系统100中)毫米波频率波束获取和同步。
在各种实施例中，基站110可以向UE 120指示毫米波频率波束指向UE 120的粗略方向。UE 120可以使用这类方向信息来进行毫米波频率波束获取和同步。在一些实施例中，UE 120可能已经在微波频率处与基站110同步，并且无线电链路130已经以微波频率建立。在这种情况下，基站110可以基于微波频率带估计这类方向信息。此外，基站110可以基于微波频率带经由信令机制向UE 120指示这类方向信息。
本文所公开的用于给定连接切换载波频率的装置和方法可以在3GPP先进LTE的上下文中进行描述，但是这样的原理适用于其它蜂窝系统。在关于从微波频率到毫米波频率的切换过程的各种实施例中，基站110可以辅助UE 120进行毫米波束同步和对准。本文的公开内容可能集中在从微波频率切换到毫米波频率作为切换过程的情况，但是这样的原理适用于给定连接切换载波频率的任何情况，例如适用于载波聚合的情况，其中给定无线电链路从主载波频率切换到次载波频率。
在一些实施例中，UE 120可以通过使用3GPP技术(例如3GPP先进LTE)与基站110连接。在该微波频率中，例如基于3GPP LTE定位服务，基站110可以知道UE 120的位置，因而可以知道UE位置的方位角。类似地，UE 120也可以知道与基站110的方位角等等。因此，基站110可以知道UE 120的位置的方位角160。当基站110决定将UE 120切换到毫米波载波频率时，基站110可以通知UE 120的方位角160，该方位角具有一个或多个裕度(margin)角(例如，170或180)，基站110可以按该方位角将毫米波同步信号或导频引导至UE 120。该方向信息和其它相关信息可以被包括在切换准备消息中，并且以现有的载波频率被发送到UE120，以便于以毫米波载波频率进行波束获取和同步。
在各种实施例中，UE 120可以支持多个无线电接入技术(RAT)，例如基于3GPP版本10规范的3GPP先进LTE(LTE A)和以毫米波频率带或者与毫米波频率带接近的频率带(例如，在12GHz、15GHz、24GHz、28GHz或38GHz、或60GHz或73GHz或高于12GHz的任何其它载波频率处)操作的RAT。在微波频率带操作的RAT可以被用作锚系统，锚系统的过程可以辅助UE120与基站110同步，收听来自基站110或另一基站的系统信息，执行初始系统接入，管理移动性与链路建立和维护。
当无线通信系统100决定将UE 120切换到在毫米波频带操作的另一RAT时，基站110可以准备切换准备消息，并向UE 120发送该切换准备消息。切换准备消息可以便于UE120收听在给定方向上所发送的特定于毫米波频带的导频符号。在各种实施例中，切换准备消息可以包括关于针对UE 120收听特定于毫米波频带的导频符号的给定方向的信息。此外，切换准备消息可以包含与毫米波频带导频相关的其它信息，例如导频序列特性、载波频率、频率带、或者发送导频的时间窗口等等。
作为示例，在给定的时刻，UE 120可以经由在微波频率带(或低于10GHz的频率带)操作的RAT与基站110进行通信。为了举例说明的目的，微波频率带是3GPP版本10先进LTE，并且操作频率可以是2GHz。UE 120可以处于无线电资源控制(RRC)已连接模式，并且UE 120发送和接收来自无线通信系统100的控制和数据。在这种情况下，UE 120可以在下行链路和上行链路中都与网络同步。此外，UE 120可能已经获取了所有必要的系统信息。同时，例如，借助于3GPP技术规范(TS)23.032(例如，Rel-12，2014-09-17)、36.305(例如，Rel-12，2014-09-17)、36.355(例如，Rel-12，2014-09-17)、36.455(例如，Rel-12，2014-09-17)中所描述的3GPP定位机制，基站110可能已经了解了UE的位置。即，借助于36.355和36.455中所描述的测量结果，给定UE的位置(或定位)可以在网络上以相当好的精度被知道。
在各种实施例中，基站110可以例如通过将基站110和UE 120的已知位置相结合，来确定UE位置相对于基站110或另一固定参照点的方位角160。可以将入射到天线阵列上的射频波的传播方向作为到达角(AoA)来测量。在3GPP LTE A内，给定UE处的AoA可以在网络上被知道。作为示例，AoA可以与例如3GPP TS 36.455“LTE定位协议(LPP)A”版本11.3.0的第9.2.5节中所规定的增强小区ID(E-CID)的其它测量结果一起被报告。当然，微波频率带处的AoA与毫米波频率处的AoA不一样；然而，微波频率带处的AoA可以在统计上给出关于毫米波频率处的AoA的初始指示。如图1中所示，基站110和/或UE 120可以知道UE 120相对于北极的方位角160。在一些实施例中，在提供通常为30°或更大数量级的波束的天线阵列的帮助下，可以进行3GPP内的下行链路传输，例如在链路130中。
当无线通信系统100决定将UE 120切换到毫米波频带时，基站110可以向UE 120发送切换命令。在一些实施例中，例如3GPP TS 36.331中的RRC消息RRCConnectionReconfiguration(RRC连接重配置)可以用于发送切换命令。可以使用RRC消息中的一个或多个新的信息元素(IE)来指示在空间域中在哪里搜索下行链路毫米波导频符号。作为示例，网络可以向UE 120指示UE的位置到基站110的已知方位角160，以及方位角160周围的裕度角范围170和180。
此外，RRCConnectionReconfiguration消息可以包括与要发送的同步序列或导频相关的信息。在一些实施例中，新的RRCReconfiguration(RRC重配置)IE可以包括原因(例如，移动到毫米波)、到参照点(例如，北极)的微波束角、微波束周围用于发送毫米波束的一个或多个角、毫米波的导频序列结构、或导频序列定时信息。在一些实施例中，新的RRCReconfiguration IE可以包括切换到另一频率的命令(具有关于所指示的频率的信息)、UE到服务基站的方位角、方位角周围要用作针对毫米波束的搜索空间的裕度角空间。在一些实施例中，新的RRCReconfiguration IE可以包括：要用于毫米波的序列的类型，例如Zadoff-Chu、或Gold或Barker；序列参数，例如，根值，身份等(如果为Zadoff-Chu)；UE可以尝试进行同步的定时窗口；同步信号的同步信号(导频)传输频率之间的时间间隔。
在一个实施例中，用于从以微波频率操作的RAT到以毫米波频率操作的RAT的切换的经修改的RRCConnectionReconfiguration消息的内容可以包括以下IE的列表。
信息元素的列表{
现有的IE+
…
切换到毫米波RAT(HandoverTommWaveRAT)
毫米波RAT载波频率(mmWaveRATCarrierFrequency)
当前方位角(currentAzimuthAngle)
角度空间(angleSpace)
同步序列类型(SynchronizationSequenceType)
同步序列特性(SynchronizationSequenceCharacteristics)
根(Root)
移位(Shift)
传输窗口(Transmission Window)
传输持续时间(TransmissionDuration)
传输间隔(Transmissionlnterval)
传输时间段(TransmissionPeriod)
}
在一些实施例中，以微波频率操作的RAT处的数据传输可以持续到UE 120在毫米波频率处被同步并且波束对准为止。在这种情况下，从较低频率RAT到较高频率RAT的切换的过程是软切换过程，例如，新的毫米波RAT承载的建立可以在释放微波频率RAT之前发生。
在一些实施例中，UE 120可以通知网络(例如，向基站110报告)其在毫米波载波频率处的成功同步和波束对准。可以通过使用微波载波频率处的RRC信令来发送这类报告。在一些实施例中，这类报告可以包含毫米波频率带波束的AoA，例如包含在RRC消息中的信息元素中。
网络辅助的毫米波束同步和对准可以减少针对UE 120的毫米波束获取时间。此外，网络辅助的毫米波束同步和对准可以使得基站110和UE 120这二者的能量消耗降低。作为示例，UE 120可以在即将使用毫米波系统之前在毫米波频率带处被同步并且获得波束对准，这使UE 120免于在毫米波频率内维持波束对准，而如果UE 120自身主动获得同步和波束对准，则可能需要维持这种波束对准。作为示例，如果UE 120决定自身主动收听毫米波频率导频符号，则UE 120可能必须在UE 120实际在该频率带处进行通信之前长时间地在毫米波频率内维持波束对准。然而，维持这些窄毫米波频带波束的对准是耗费大量能量的艰巨任务。因此，对于UE 120来说，在即将使用毫米波系统之前依赖网络辅助的毫米波束同步和对准是有利的。
图2是示出了根据各种实施例的无线通信环境中的eNB 210和UE 220的组件的示意性框图。
eNB 210可以与图1的基站110相似并且基本可互换。在实施例中，eNB 210可以包括一个或多个天线218和通信模块212。在各种实施例中，通信模块212内的收发器电路214和处理电路216可以如图所示彼此耦合。类似地，UE 220可以与图1的UE 120类似，并且基本上是可互换的。在实施例中，UE 220可以包括一个或多个天线228和通信模块222。在各种实施例中，通信模块222内的收发器电路224和处理电路226可以如图所示彼此耦合。
收发器电路214可以与天线218耦合以便于信号到/从eNB 210的无线(over-the-air)传送。收发器电路214的操作可以包括但不限于滤波、放大、存储、调制、解调、变换等。在各种实施例中，收发器电路214可以被配置为以适当特性提供对去往天线218信号的各种信号处理操作。在一些实施例中，收发器电路214可以被配置为以微波频率以及毫米波频率与UE 220进行通信。
收发器电路214可以被配置为从天线218接收信号以供传输到eNB 210的其它组件和/或以供由处理电路216进行内部处理。在一些实施例中，处理电路216可以基于UE 220的位置信息来估计来自eNB 210的毫米波(mmWave)频率波束相对于UE 220的方向信息，其中UE 220的位置信息是基于eNB 210和UE 220之间在微波频率带的连接获得的。在一些实施例中，收发器电路214还可以向UE 220发送该方向信息。
处理电路216可以生成给UE 220的配置和控制信息。配置和控制信息可以包括例如下行链路信道信息、下行链路控制信息(DCI)、无线电资源控制(RRC)配置信息等。在一些实施例中，这样的配置和控制信息可以包括给UE 220的切换准备消息，以便于从微波载波频率到毫米波载波频率的切换。在一些实施例中，切换准备消息可以包括毫米波同步序列的信息，该信息将被发送到UE 220以便于UE 220处的毫米波束同步和对准。在一些实施例中，处理电路216可以修改要发送给UE的RRCConnectionReconfiguration消息，以将切换准备消息包括在RRCConnectionReconfiguration消息的一个或多个信息元素中。
与通信模块212类似，通信模块222可以与天线228耦合，以便于UE 220与eNB 210之间或UE 220与另一UE之间的信号的无线传送。例如，收发器电路224可以被配置为以适当特性提供对去往天线228的信号的各种信号处理操作。在各种实施例中，收发器电路224的操作可以包括但不限于滤波、放大、存储、调制、解调、变换等。
收发器电路224可以被配置为从天线218接收信号，然后将信号发送到UE 220的其它组件和/或用于由处理电路226进行内部处理。在一些实施例中，收发器电路224可以从eNB 210接收切换准备消息，用于UE 220从微波频带切换到毫米波频带。在一些实施例中，收发器电路224可以在微波频率带中接收这类切换准备消息，并且切换准备消息可以包括与具有来自eNB 210的毫米波同步信号的毫米波频率波束相关的方向信息。
在一些实施例中，响应于切换准备消息，处理电路226可以基于从eNB 210接收到的切换准备消息，便于与eNB 210在毫米波频率处同步。在一些实施例中，收发器电路224还可以向eNB 210发送无线电资源控制(RRC)消息，以指示是否实现了毫米波频率处的同步和波束对准。
在一些实施例中，UE 220可以包括一个或多个天线228以同时利用多个相应分量载波的无线电资源。例如，UE 220可以被配置为使用正交频分多址(OFDMA)(在例如下行链路通信中)和/或单载波频分多址(SC-FDMA)(在例如上行链路通信中)进行通信。在一些实施例中，UE 220可以使用收发器电路224经由LTE ProSe或LTE Direct与另一UE进行通信。
收发器电路224和/或处理电路226中的一些或全部可以被包括在例如如下面关于图6所述的射频(RF)电路或基带电路中。在各种实施例中，UE 220可以是下述各项、可以包括下述各项、或可以被包括在下述各项中：单个传感器设备、蜂窝电话、个人计算机(PC)、笔记本电脑、超极本、上网本、智能电话、超移动PC(UMPC)、手持移动设备、通用集成电路卡(UICC)、个人数字助理(PDA)、客户端设备(CPE)、平板计算设备或其它消费电子产品，例如MP3播放器、数码相机等等。在一些实施例中，UE可以包括由IEEE 802.16e(2005或802.16m(2009))或IEEE 802.16标准的某些其它版本所定义的移动站、或由3GPP LTE版本8(2008)、版本9(2009)、版本10(2011)、版本12或版本13(正在开发中)或3GPP LTE标准的某些其它修订或发布版本所定义的用户设备。
图3是示出了根据各种实施例的针对网络辅助的毫米波束同步和对准的过程的流程图。过程300可以由基站(例如，图1的基站110)或由eNB(例如，图2的eNB 210)执行。在各种实施例中，过程300可以用于准备具有毫米波频率波束的方向信息的切换准备消息，并向UE发送该切换准备消息。
过程300可以包括：在310处，(例如由图2的eNB 210)基于微波频率带中eNB与UE之间的连接来确定UE的位置信息。
在一些实施例中，eNB可以基于一个或多个3GPP LTE定位服务(例如3GPP技术规范(TS)23.032、36.305、36.355、36.455中所描述的3GPP定位机制)来确定UE的位置信息。在一些实施例中，eNB还可以基于微波频率带中eNB与UE之间的连接来确定UE相对于eNB的方位角。
过程300还可以包括：在320处，(例如由图2的eNB 210)基于位置信息来估计要从eNB发送到UE的毫米波频率波束的方向信息。在一些实施例中，eNB还可以基于UE的方位角来估计裕度角，用于将毫米波频率波束引导至UE。
过程300还可以包括：在330处，(例如由图2的eNB 210)向UE发送切换准备消息。在一些实施例中，切换准备消息可以包括到UE的方向信息，以便于UE从微波频率带到毫米波频率带的切换。在一些实施例中，eNB可以发送经修改的RRCConnectionReconfiguration消息，该消息具有毫米波同步序列的信息用于该切换。在一些实施例中，eNB可以将经选择的与UE的毫米波同步信息报告给相邻eNB，该信息包括一部分方向信息。因此，作为示例，相邻eNB可以避免将毫米波束引导至同一方向。
图4是示出了根据各种实施例的针对网络辅助的毫米波束同步和对准的另一过程的流程图。过程400可以由UE(例如，图1的UE 120或图2的UE 220)执行。在各种实施例中，过程400可以便于UE从主载波频率切换到次载波频率，例如从微波频带切换到毫米波频带。
过程400可以包括：在410处，(例如由图2的UE 220)从eNB接收切换准备消息，用于UE从微波频带切换到毫米波频带。
在一些实施例中，UE可以在具有一个或多个信息元素的RRConnectionReconfiguration消息中接收切换准备消息，该一个或多个信息元素包括关于要发送给UE的毫米波同步序列的信息。在一些实施例中，UE可以从微波频率带中eNB与UE之间的连接接收切换准备消息。在一些实施例中，切换准备消息可以包括具有来自eNB的毫米波同步信号的毫米波频率波束相对于UE和eNB的方向信息。
过程400还可以包括：在420处，(例如由图2的UE 220)基于切换准备消息与eNB在毫米波频率处同步。在一些实施例中，UE可以在释放微波频率带中的连接之前，与eNB在毫米波频率处同步，并且与eNB在波束水平上对准。
在一些实施例中，UE可以基于包含在切换准备消息中的毫米波同步信号的信息来与eNB在毫米波频率处同步。在一些实施例中，毫米波同步信号的信息可以包括UE到eNB的方位角、方位角周围针对毫米波频率波束的搜索空间、同步序列的类型、同步序列的多个序列参数、用于UE与eNB在毫米波频率处同步的时间窗口、毫米波同步信号的时间间隔、以及毫米波同步信号的频率。
过程400还可以包括：在430处，(例如由图2的UE 220和/或eNB 210)向eNB和/或其它相邻eNB报告关于在毫米波频率处同步的信息。在一些实施例中，UE可以向相应的基站通知其实现了同步和波束对准。作为示例，UE可以发送RRC消息，该RRC消息向eNB指示已经实现在毫米波载波频率处的同步和波束对准。此外，UE可以指示毫米波束到eNB的到达角。
在一些实施例中，eNB可以例如经由(一个或多个)毫米波频率带处的窄定向波束来在导频传输上通知相邻基站。作为示例，eNB可以使用如3GPP TS 36.423中规定的X2应用协议(AP)来向相邻基站通知这类信息。例如，X2消息(例如，“负载信息”(3GPP TS 36.423，第8.3.1.2节)或“资源状态请求(和响应)”(在3GPP TS 36.423，第8.3.6.2节))可以用于报告这类信息。在这类报告中，针对毫米波频带同步的序列的信息可以被包括在消息中的一个或多个IE中。在其它实施例中，还可以在报告消息中包括其它信息，例如出发角、毫米波载波频率、毫米波束宽度、导频传输的时间窗口、同步序列特性、同步序列传输模式等等。在各种实施例中，相邻基站可以使用这类报告信息来做出适当的决定。例如，另一个基站可以避免将毫米波同步序列朝与报告消息中指定的方向相同的方向引导。
图5是示出了根据各种实施例的针对网络辅助的毫米波束同步和对准的另一过程500的流程图。过程500可以由UE(例如，图1的UE 120或图2的UE 220)执行。在各种实施例中，通过专注于无线设备操作，过程500可以举例说明3GPP先进LTE中的过程400的实施例。
过程500可以包括：在510处，(例如由图2的UE 220)在微波频率RAT处通过RRC连接建立无线电链路。在一些实施例中，UE可以在以微波载波频率操作的RAT(例如，3GPP先进LTE)中进入RRC连接模式，在该载波频率处已获得同步。
过程500还可以包括：在520处，接收具有信息元素的RRCConnectionReconfiguration，这些信息元素指示到毫米波载波频率的切换。在一些实施例中，UE可以以经修改的RRCConnectionReconfiguration消息的形式接收切换准备消息，该消息指示UE应该尝试在毫米波频率带处同步并且获得波束对准。
过程500还可以包括：在530处，在维持微波处的无线电链路的同时同步到毫米波载波频率。在一些实施例中，UE可以尝试通过遵循包括在经修改的RRCConnectionReconfiguration消息中的指示来获得毫米波频率带处的同步和波束对准。同时，UE可以继续微波频率带处的正常操作。
过程500还可以包括：在540处，确定在预配置的时间窗口内是否已经实现毫米波频带中的同步和波束对准。在一些实施例中，UE可以在接收到的RRCConnectionReconfiguration中的IE中接收关于预配置的时间窗口的信息。在其它实施例中，预配置的时间窗口可以由UE确定。作为示例，UE可以预配置针对毫米波载波频率的同步和波束对准的标准时间窗口。作为另一示例，UE可以基于其在毫米波频率中的同步和波束对准的先前数据来确定预配置的时间窗口。作为另一示例，UE可以询问网络向(例如，经由eNB)查询关于毫米波频带中的同步和波束对准的参数，包括由网络针对完成该过程所建议的时间窗口。
如果在预配置的时间窗口内已经实现了毫米波频带中的同步和波束对准，则过程500还可以包括：在550处，通知基站其实现了同步和波束对准。在一些实施例中，在UE成功地在毫米波载波频率处在波束水平上获得同步和对准的情况下，UE可以发送RRC消息，该RRC消息向网络指示已经实现了毫米波载波频率处的同步和波束对准。此外，UE可以指示毫米波束到网络的到达角。否则，过程500还可以包括：在560处，以微波载波频率继续其操作。
图1的UE 120或图2的UE 220可以使用根据需要配置的任何适当的硬件、固件和/或软件来实现到系统中。图6针对一个实施例示出了示例系统600，该示例系统600包括至少如图所示彼此耦合的射频(RF)电路610、基带电路620、应用电路630、存储器/存储装置640、显示器650、摄像头660、传感器670和输入/输出(I/O)接口680。
应用电路630可以包括诸如但不限于一个或多个单核或多核处理器之类的电路。(一个或多个)处理器可以包括通用处理器和专用处理器(例如，图形处理器、应用处理器等)的任意组合。处理器可以与存储器/存储装置640耦合并且被配置来运行存储器/存储装置640中所存储的指令以使得各种应用和/或操作系统能够在系统600上运行。
基带电路620可以包括诸如但不限于一个或多个单核或多核处理器之类的电路。(一个或多个)处理器可以包括基带处理器。基带电路620可以操纵实现经由RF电路610与一个或多个无线电网络通信的各种无线电控制功能。无线电控制功能可以包括但不限于信号调制、编码、解码、射频移位等。在一些实施例中，基带电路620可以提供与一个或多个无线电技术兼容的通信。例如，在一些实施例中，基带电路620可以支持与E-UTRAN和/或其他无线城域网(WMAN)、无线局域网(WLAN)或无线个域网(WPAN)的通信。
基带电路620被配置为支持多于一个无线协议的无线电通信的实施例可以被称为多模基带电路。
在各种实施例中，基带电路620可以包括用于利用不严格被认为处于基带频率中的信号来进行操作的电路。例如，在一些实施例中，基带电路620可以包括用于利用具有中间频率的信号来进行操作的电路，该中间频率位于基带频率和无线电频率之间。
在一些实施例中，图2的处理电路226可以被体现在应用电路630和/或基带电路620中。
RF电路610可以通过非固体介质使用经调制的电磁辐射实现与无线网络的通信。在各种实施例中，RF电路610可以包括交换机、滤波器、放大器等以便于与无线网络的通信。
在各种实施例中，RF电路610可以包括用于利用不严格被认为处于无线电频率的信号来进行操作的电路。例如，在一些实施例中，RF电路610可以包括利用具有中间频率的信号来进行操作的电路，该中间频率位于基带频率和无线电频率之间。
在一些实施例中，图2的收发器电路244可以被体现在RF电路610中。
在一些实施例中，基带电路620、应用电路630和/或存储器/存储装置640中的一些或全部组成部件可以被一起实施在片上系统(SOC)上。
存储器/存储装置640可以被用来加载和存储针对例如系统600的数据和/或指令。针对一个实施例的存储器/存储装置640可以包括适当的易失性存储器(例如，动态随机存取存储器(DRAM))和/或非易失性存储器(例如，闪存)的任意组合。
在各种实施例中，I/O接口680可以包括用于实现与系统600的用户交互的一个或多个用户接口和/或用于实现与系统600的外设组件交互的外设组件接口。用户接口可以包括但不限于物理键盘或小键盘、触摸板、扬声器、麦克风等。外设组件接口可以包括但不限于非易失性存储器端口、通用串行总线(USB)端口、音频插口和电源接口。
在各种实施例中，传感器670可以包括一个或多个传感设备以确定与系统600相关的环境条件和/或位置信息。在一些实施例中，传感器可以包括但不限于陀螺仪传感器、加速计、邻近传感器、环境光传感器和定位单元。定位单元还可以是基带电路620和/或RF电路610的一部分或与基带电路620和/或RF电路610交互，以与定位网络的组件(例如，全球定位系统(GPS)卫星)通信。
在各种实施例中，显示器650可以包括显示器(例如，液晶显示器、触屏显示器等)。在一些实施例中，摄像头660可以包括以不同的色散和折射率制成的许多模制塑料非球面透镜元件。在一些实施例中，摄像头660可以包括两个或更多个镜头以捕获用于立体摄影的三维图像。
在各种实施例中，系统600可以是移动计算设备，诸如但不限于膝上型计算设备、平板计算设备、上网本、超极本、智能电话等等。在各种实施例中，系统600可具有更多或更少的组件和/或不同架构。
图7示出了根据各种实施例的具有包含本公开的各方面的编程指令的制品710。在各种实施例中，可以采用制品来实现本公开的各种实施例。如图所示，制品710可以包括计算机可读非暂态存储介质720，其中指令730被配置为实现本文所述的任何一个过程的实施例或实施例的各方面。存储介质720可以表示本领域已知的广泛的永久存储介质，包括但不限于闪存、动态随机存取存储器、静态随机存取存储器、光盘、磁盘等。在实施例中，计算机可读存储介质720可以包括一个或多个计算机可读非暂态存储介质。在其它实施例中，计算机可读存储介质720可以是暂态的，诸如用指令730编码的信号。
在各种实施例中，指令730可以使得装置能够响应于指令730由装置运行而执行本文所述的各种操作。作为示例，存储介质720可以包括指令730，该指令730被配置为使得装置(例如，与图2相关联的eNB 210)实现根据本公开的实施例的网络辅助的毫米波束同步和对准(例如，如图3的过程300中所示)的一些方面。作为另一示例，存储介质720可以包括指令730，该指令730被配置为使得装置(例如，与图2相关联的UE 220)实现根据本公开的实施例的网络辅助的毫米波束同步和对准(例如，如图4的过程400中或图5的过程500所示)的一些方面。
以下段落描述了各种实施例的示例。
示例1是一种演进节点B(eNB)。该eNB可以包括：处理电路，该处理电路用于基于用户设备(UE)的位置信息来估计来自eNB的毫米波(mmWave)频率波束相对于UE的方向信息，其中UE的位置信息是基于微波频率带中eNB和UE之间的连接获得的；以及耦合到处理电路的收发器电路，该收发器电路用于向UE发送方向信息。
示例2包括示例1的主题，其中处理电路还用于基于一个或多个第三代合作伙伴计划(3GPP)长期演进(LTE)定位服务来确定UE的位置信息。
示例3包括示例1或2的主题，其中处理电路还用于基于微波频率带中eNB和UE之间的连接来确定UE相对于eNB的方位角。
示例4包括示例3的主题，其中处理电路还用于基于UE的方位角来确定裕度角，用于将毫米波同步信号引导至UE。
示例5包括示例4的主题，其中处理电路还用于生成到UE的、包括方位角和裕度角的切换准备消息，以便于UE毫米波载波频率到的切换。
示例6包括示例5的主题，其中处理电路用于修改要发送到UE的RRCConnectionReconfiguration消息，以将切换准备消息包括在RRCConnectionReconfiguration消息的一个或多个信息元素中，并且其中切换准备消息包括关于要发送给UE的毫米波同步序列的信息。
示例7包括示例1-6中任一项的主题，其中收发器电路还用于向另一eNB发送经选择的、与UE的毫米波同步信息，该信息包括方向信息的至少一部分。
示例8是一种用于网络辅助的毫米波束同步和对准的方法。该方法可以包括：基于微波频率带中eNB和用户设备(UE)之间的连接来确定UE的位置信息；基于位置信息来估计要从eNB发送到UE的毫米波频率波束的方向信息；以及向UE发送包括方向信息的切换准备消息，以便于UE从微波频率带到毫米波频率带的切换。
示例9包括示例8的主题，并且其中确定位置信息包括基于一个或多个3GPP LTE定位服务来确定UE的位置信息。
示例10包括示例8或9的主题，并且其中确定位置信息包括基于微波频率带中eNB与UE之间的连接来确定UE相对于eNB的方位角。
示例11包括示例10的主题，并且其中估计方向信息包括基于UE的方位角来估计裕度角，用于将毫米波频率波束引导至UE。
示例12包括示例8-11中任一项的主题，其中发送切换准备消息包括发送经修改的RRCConnectionReconfiguration消息，该消息具有关于针对切换的毫米波同步序列的信息。
示例13包括示例8-12中任一项的主题，还包括向另一eNB发送经选择的、与UE的毫米波同步信息，该信息包括方向信息的一部分。
示例14是具有指令的至少一种存储介质，该指令被配置为使得装置响应于该装置运行这些指令来实现示例8-12的任何主题。
示例15是一种用于无线通信的设备，其可以包括用于实现示例8-12的任何主题的装置。
示例16是一种用户设备(UE)。该UE可以包括：收发器电路，该收发器电路用于从演进节点B(eNB)接收具有包括毫米波同步信息的一个或多个信息元素的RRCConnectionReconfiguration消息，用于UE从微波频带切换到毫米波频带；以及耦合到收发器电路的处理电路，该处理电路用于基于毫米波同步信息与eNB在毫米波频率处同步。
示例17包括示例16的主题，其中收发器电路用于在RRCConnectionReconfiguration消息中接收切换准备消息，该切换准备消息具有关于要从eNB发送到UE的毫米波频率波束的方向信息。
示例18包括示例17的主题，其中毫米波频率波束包括来自eNB的毫米波同步信号。
示例19包括示例16-18中任一项的主题，其中毫米波同步信息包括下述项中的一项或多项：UE到eNB的方位角、方位角周围针对毫米波频率波束的搜索空间、同步序列的类型、同步序列的多个序列参数、用于UE与eNB在毫米波频率处同步的时间窗口、毫米波同步信号的时间间隔、以及毫米波同步信号的频率。
示例20包括示例16-19中任一项的主题，其中收发器电路用于从微波频率带中eNB和UE之间的连接接收RRCConnectionReconfiguration消息，并且其中处理电路用于在释放微波频率带中的连接之前，与eNB在毫米波频率处同步并且在波束水平上对准eNB。
示例21包括示例16-20中任一项的主题，其中收发器电路还用于向eNB发送无线电资源控制(RRC)消息，该RRC消息指示是否实现了在毫米波频率处的同步和波束对准。
示例22是一种用于网络辅助的毫米波束同步和对准的方法。该方法可以包括：接收具有来自演进节点B(eNB)的毫米波频率波束的方向信息的切换准备消息，用于UE从微波频带切换到毫米波频带；以及基于切换准备信息与eNB在毫米波频率处同步。
示例23包括示例22的主题，并且还可以包括：在具有一个或多个信息元素的RRCConnectionReconfiguration消息中接收切换准备消息，该切换准备消息包括关于要发送到UE的毫米波同步序列的信息。
示例24包括示例22或23的主题，并且还可以包括从微波频率带中eNB和UE之间的连接接收切换准备消息，并且其中切换准备消息包括具有来自eNB的毫米波同步信号的毫米波频率波束相对于UE和eNB的方向信息。
示例25包括示例22-24中任一项的主题，并且还可以包括：基于包含在切换准备消息中的毫米波同步信号的信息，与eNB在毫米波频率处同步，其中，毫米波同步信号的信息包括下述项中的一项或多项：UE到eNB的方位角、方位角周围针对毫米波频率波束的搜索空间、同步序列的类型、同步序列的多个序列参数、用于UE与eNB在毫米波频率处同步的时间窗口、毫米波同步信号的时间间隔、以及毫米波同步信号的频率。
示例26包括示例22-25中任一项的主题，并且还可以包括：在释放微波频率带中的连接之前，与eNB在毫米波频率处同步，并且与eNB在波束水平上对准。
示例27包括示例22-26中任一项的主题，并且还可以包括向eNB发送无线电资源控制(RRC)消息，该RRC消息指示是否实现了在毫米波频率处的同步和波束对准。
示例28是具有指令的至少一种存储介质，该指令被配置为使得装置响应于该装置运行该指令而实现实例22-27中的任何主题。
示例29是一种用于无线通信的设备，其可以包括实现示例22-27中的任何主题的装置。
本文对示出的实现方式的描述(包括摘要中所描述的内容)不应理解为穷尽性的或将本公开限制为所公开的精确形式。相关领域的技术人员会意识到，尽管具体实现方式和示例在本文中是出于示例性目的而描述的，但是在不脱离本公开的范围的情况下，可以根据上述具体实施方式来做出预计实现相同目的的各种替代和/或等效实施例或实现方式。

Claims (25)

1.一种演进节点B(eNB)，包括：
处理电路，所述处理电路用于基于用户设备(UE)的位置信息来估计来自所述eNB的毫米波(mmWave)频率波束相对于所述UE的方向信息，其中所述UE的所述位置信息是基于微波频率带中所述eNB和所述UE之间的连接获得的；以及
耦合到所述处理电路的收发器电路，所述收发器电路用于向所述UE发送所述方向信息。
2.如权利要求1所述的eNB，其中，所述处理电路还用于基于一个或多个第三代合作伙伴计划(3GPP)长期演进(LTE)定位服务来确定所述UE的所述位置信息。
3.如权利要求1所述的eNB，其中，所述处理电路还用于基于所述微波频率带中所述eNB和所述UE之间的连接来确定所述UE相对于所述eNB的方位角。
4.如权利要求3所述的eNB，其中，所述处理电路还用于：基于所述UE的所述方位角来确定裕度角，用于将毫米波同步信号引导至所述UE。
5.如权利要求4所述的eNB，其中，所述处理电路还用于生成到所述UE的切换准备消息，以便于所述UE到毫米波载波频率的切换，所述切换准备消息包括所述方位角和所述裕度角。
6.如权利要求5所述的eNB，其中，所述处理电路还用于修改要发送到所述UE的RRCConnectionReconfiguration消息，以将所述切换准备消息包括在所述RRCConnectionReconfiguration消息的一个或多个信息元素中，并且其中所述切换准备消息包括关于要发送到所述UE的毫米波同步序列的信息。
7.如权利要求1-6中任一项所述的eNB，其中，所述收发器电路还用于向另一eNB发送经选择的与所述UE的毫米波同步信息，该信息包括所述方向信息的至少一部分。
8.一种方法，包括：
基于微波频率带中eNB和用户设备(UE)之间的连接来确定所述UE的位置信息；
基于所述位置信息来估计要从所述eNB发送到所述UE的毫米波频率波束的方向信息；以及
向所述UE发送包括所述方向信息的切换准备消息，以便于UE从所述微波频率带到毫米波频率带的切换。
9.如权利要求8所述的方法，其中，确定位置信息包括基于一个或多个3GPP LTE定位服务来确定所述UE的所述位置信息。
10.如权利要求8所述的方法，其中，确定位置信息包括基于所述微波频率带中所述eNB与所述UE之间的连接来确定所述UE相对于所述eNB的方位角。
11.如权利要求10所述的方法，其中，估计方向信息包括基于所述UE的方位角来估计裕度角，用于将所述毫米波频率波束引导至所述UE。
12.如权利要求8所述的方法，其中，发送切换准备消息包括发送经修改的RRCConnectionReconfiguration消息，所述RRCConnectionReconfiguration消息具有关于针对所述切换的毫米波同步序列的信息。
13.如权利要求8-12中任一项所述的方法，还包括：
向另一eNB发送经选择的与所述UE的毫米波同步信息，该信息包括所述方向信息的一部分。
14.一种用户设备(UE)，包括：
收发器电路，所述收发器电路用于从演进节点B(eNB)接收具有包括毫米波同步信息的一个或多个信息元素的RRCConnectionReconfiguration消息，用于所述UE从微波频带切换到毫米波频带；以及
耦合到所述收发器电路的处理电路，所述处理电路用于基于所述毫米波同步信息与所述eNB在毫米波频率处同步。
15.如权利要求14所述的UE，其中，所述收发器电路用于接收所述RRCConnectionReconfiguration消息中的切换准备消息，所述切换准备消息具有关于要从所述eNB发送到所述UE的毫米波频率波束的方向信息，并且其中，所述毫米波频率波束包括来自所述eNB的毫米波同步信号。
16.如权利要求14所述的UE，其中，所述毫米波同步信息包括下述项中的一项或多项：所述UE到所述eNB的方位角、所述方位角周围针对所述毫米波频率波束的搜索空间、同步序列的类型、所述同步序列的多个序列参数、用于所述UE与所述eNB在所述毫米波频率处同步的时间窗口、所述毫米波同步信号的时间间隔、以及所述毫米波同步信号的频率。
17.如权利要求14所述的UE，其中，所述收发器电路用于从微波频率带中所述eNB和所述UE之间的连接接收所述RRCConnectionReconfiguration消息。
18.如权利要求17所述的UE，其中，所述处理电路用于在释放所述微波频率带中的所述连接之前，与所述eNB在所述毫米波频率处同步并且与所述eNB在波束水平上对准。
19.如权利要求14-18中任一项所述的UE，其中，所述收发器电路还用于向所述eNB发送无线电资源控制(RRC)消息，所述RRC消息指示是否实现了在所述毫米波频率处的同步和波束对准。
20.一种或多种具有指令的非暂态计算机可读介质，所述指令在被运行时使得发送用户设备(UE)执行下述操作：
接收切换准备消息，用于所述UE从微波频带切换到毫米波频带，所述切换准备消息具有来自演进节点B(eNB)的毫米波频率波束的方向信息；以及
基于所述切换准备信息与所述eNB在毫米波频率处同步。
21.如权利要求20所述的一种或多种非暂态计算机可读介质，其中，所述指令在被运行时还使得所述发送UE执行下述操作：
在具有一个或多个信息元素的RRCConnectionReconfiguration消息中接收所述切换准备消息，所述一个或多个信息元素包括关于要发送到所述UE的毫米波同步序列的信息。
22.如权利要求20所述的一种或多种非暂态计算机可读介质，其中，所述指令在被运行时还使得所述发送UE执行下述操作：
从微波频率带中所述eNB和所述UE之间的连接接收所述切换准备消息，并且其中所述切换准备消息包括具有来自所述eNB的毫米波同步信号的毫米波频率波束相对于所述UE和所述eNB的方向信息。
23.如权利要求22所述的一种或多种非暂态计算机可读介质，其中，所述指令在被运行时还使得所述发送UE执行下述操作：
基于包含在所述切换准备消息中的所述毫米波同步信号的信息，与所述eNB在所述毫米波频率处同步，其中，所述毫米波同步信号的信息包括下述项中的一项或多项所述：UE到所述eNB的方位角、所述方位角周围针对所述毫米波频率波束的搜索空间、同步序列的类型、所述同步序列的多个序列参数、用于所述UE与所述eNB在所述毫米波频率处同步的时间窗口、所述毫米波同步信号的时间间隔、以及所述毫米波同步信号的频率。
24.如权利要求22所述的一种或多种非暂态计算机可读介质，其中，所述指令在被运行时还使得所述发送UE执行下述操作：
在释放所述微波频率带中的连接之前，与所述eNB在所述毫米波频率处同步，并且与所述eNB在波束水平上对准。
25.如权利要求20-24中任一项所述的一种或多种非暂态计算机可读介质，其中，所述指令在被运行时还使得所述发送UE执行下述操作：
向所述eNB发送无线电资源控制(RRC)消息，所述RRC消息指示是否实现了在所述毫米波频率处的同步和波束对准。
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