CN107210802A - 有效波束训练方法及通信装置和利用上述的网络控制装置 - Google Patents

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Abstract

网络控制装置包含无线通信模块以及控制器。无线通信模块使用优选发送波束以在对应优选发送波束的一个或者多个DL时机中，与通信装置进行通信。控制器在对应优选发送波束的至少一DL时机中调度要发送的信号或者数据。当调度信号或者数据要发送时，控制器进一步提供至少一训练间隙，其中在对应优选发送波束的DL时机中，控制器不调度任何专用数据给该通信装置。

Description

有效波束训练方法及通信装置和利用上述的网络控制装置
相关申请的交叉引用
本申请为申请中专利申请，2015年5月20日递交申请号为14/717,144以及标题为“有效波束训练方法及通信装置和利用上述的网络控制装置(Methods for efficientbeam training and communications apparatus and Network control deviceutilizing the same)”的部分延续案，上述申请主张2015年5月23日递交，申请号为62/002,217，标题为“用于无线系统的自适应波束训练方法(ADAPTIVE BEAM TRAINING METHODFOR WIRELESS SYSTEMS)”的优先权，上述申请的标的在此合并作为参考。
技术领域
本发明有关于有效(efficient)波束训练(beam training)，且尤其有关于分层(hierarchical)波束训练方法。
背景技术
术语“无线”一般指不需采用“硬连线(hard wired)”连接即可完成的电气或电子运作。“无线通信”是在不需要采用导电体或电线的情况下，将信息传输一定距离。上述距离可以短(如用于电视遥控的几米远)，也可以很长(如用于无线电通信的几千甚至几百万千米)。无线通信最熟知的例子即为移动电话。移动电话使用无线电波以使能运营商，从全世界很多地方发出给另一方的电话呼叫。存在覆盖可发送接收信号的设备的移动电话站点，移动电话可用于任何地方，其中信号经过处理以用于移动电话发送和接收声音和数据。
目前已有多种发展良好、定义明确的移动通信无线电接入技术(Radio AccessTechnology,RAT)。举例来说，全球移动通信系统(Global System for Mobilecommunications,GSM)是一种定义明确并且普遍被采纳的通信系统，其采用时分多址(TimeDivision Multiple Access,TDMA)技术，此技术是用于在移动电话与小区站点之间发送声音、数据以及信令数据(例如拨出的电话号码)的数字无线电多址方案。CDMA2000是一种混合移动通信2.5G/3G的技术标准，其采用码分多址(Code Division Multiple Access,CDMA)技术。通用移动通信系统(Universal Mobile Telecommunications System,UMTS)是一种3G移动通信系统，可比GSM系统提供更大范围的多媒体服务。无线高保真(WirelessFidelity,Wi-Fi)是由802.11工程技术标准定义的一种技术，可用于家庭网络、移动电话及视频游戏，以提供高频无线局域网。长期演进(Long Term Evolution,LTE)以及由LTE演进的先进LTE(LTE-Advanced)为4G移动通信系统，可提供超过2G和3G系统的高速数据传输。
毫米波(millimeter-wave，mmW)频带(band)具有可用频谱，可比微波频带提供明显高级别的吞吐量。由于明显更高的衰减(attenuation)水平和毫米波信号的定向性质，毫米波装置(即站点)通常采用高度定向天线以及波束成形(beamforming)技术用于通信。
波束成形(beamforming)是一种信号处理技术，其允许从多个天线分支接收的信号进行组合，以用于特殊目的，如用于信号干扰噪声比(Signal to Interference andNoise Ratio,SINR)最大化或干扰抑制。
透过模拟波束成形，信号组合在模拟域进行(在ADC之前)，并且通常较不灵活。组合后信号透过ADC，在数字域，只有信号的一个分支(branch)。
对于数字波束成形来说，信号组合在数字域进行。为实现这一目标，从不同天线分支接收的信号各自透过ADC。透过这种方法，由于数字域具有多个信号可用于处理，因此更灵活。然而，为了实现上述目的，需要多个处理链，来将模拟信号转换到数字域。举例来说，需要多个ADC。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种通信装置、网络控制装置和有效波束训练方法。网络控制装置的实施例包含无线通信模块以及控制器。无线通信模块使用优选发送波束与一个通信装置，在对应优选发送波束的一个或者多个DL时机中进行通信。控制器调度在对应优选发送波束的至少一个DL时机中发送的信号或者数据。当调度信号或者数据要发送，控制器进一步提供至少一个训练间隙，其中在对应优选发送波束的DL时机中控制器不给该通信装置调度任何专用数据。
通信装置的示例实施例包含无线通信模块以及控制器。无线通信模块能够支持多个接收波束以及使用优选接收波束，在对应网络控制装置的优选发送波束的一个或者多个DL时机中与网络控制装置进行通信，优选接收波束以及优选发送波束为在前次波束训练进程中决定。在对应优选发送波束的至少一个DL时机中的至少一个训练间隙中，透过使用该优选接收波束之外的至少一个接收波束，以接收网络控制装置透过训练间隙中优选发送波束而发送的信号，该控制器训练该优选接收波束之外的至少一个接收波束。
有效波束训练的方法示例实施例包含，决定网络控制装置的对应优选发送波束的至少一个DL时机中，至少一个训练间隙的位置，其中该优选发送波束为在前次波束训练进程中决定，以及该网络控制装置使用优选发送波束与该通信装置进行通信；以及在该训练间隙中，不调度专用数据传输给该通信装置。
有效波束训练的方法示例实施例包含：透过使用该优选接收波束之外的至少一个接收波束，以接收对应优选发送波束的DL时机中至少一个训练间隙中，接收该网络控制装置发送的信号，在网络控制装置对应发送波束的至少一个DL时机中，训练通信装置的优选接收波束之外的至少一个接收波束，其中，该优选接收波束以及优选发送波束为在前次的波束训练进程中决定；以及使用优选接收波束，在对应该优选发送波束的DL时机中剩余时间中，接收来自该网络控制装置的信号或者专用数据。
如下详述其它实施例以及优势。本部分内容并非对发明作限定，本发明范围由权利要求所限定。
附图说明
透过阅读后续细节描述和示范例，并参考附图，可完全了解本发明。
图1是根据本发明一实施例的无线通信系统的示意图。
图2显示了根据本发明一实施例的服务网络中网络控制装置的简化方块示意图。
图3A是根据本发明一实施例的具有至少一个网络控制装置来支持模拟阵列波束成形的示例无线通信系统的示意图。
图3B是根据本发明另一实施例的网络控制装置和通信装置均支持模拟阵列波束成形的另一示例无线通信系统的示意图。
图4显示了根据本发明一实施例的无线通信模块的示例方块示意图。
图5显示了根据本发明一实施例的由网络控制装置或通信装置发送的多个示例TX波束的示意图。
图6是根据本发明一实施例的多级别波束的树形(tree-like)架构的示意图。
图7是根据本发明一实施例的显示系统假设的示意图。
图8是根据本发明一实施例的网络控制装置的时序调度(timing schedule)的示意图。
图9是根据本发明第一方面的有效波束训练方法的流程图。
图10是根据本发明第一实施例的UE和BS运作的示例流程图。
图11是根据本发明第二实施例的UE和BS运作的示例流程图。
图12是根据本发明第三实施例的UE和BS的运作的示例流程图。
图13是根据本发明第四实施例的UE和BS运作的示例流程图。
图14是根据本发明第二方面的有效波束训练方法的流程图。
图15是根据本发明第五实施例的UE和BS运作的示例流程图。
图16是根据本发明第六实施例的UE和BS运作的示例流程图。
图17是根据本发明第三方面的有效波束训练方法的流程图。
图18A是根据本发明一实施例的网络控制装置和通信装置的示例波束的示意图。
图18B是根据本发明另一实施例的网络控制装置和通信装置的示例波束的示意图。
图18C是根据本发明另一实施例的网络控制装置和通信装置的示例波束的示意图。
图19是根据本发明第四方面的有效波束训练方法的流程图。
图20A是根据本发明一实施例的网络控制装置和通信装置的示例波束的示意图。
图20B是根据本发明另一实施例的网络控制装置和通信装置的示例波束的示意图。
图20C是根据本发明再一实施例的网络控制装置和通信装置的示例波束的示意图。
图21是根据本发明第八实施例的UE和BS运作的示例流程图。
图22为根据本发明第五方面，示例场景示意图。
图23为根据本发明的实施例，网络控制装置的时序调度示意图。
图24为根据本发明的实施例，随机接入(random access，RA)进程(procedure)中消息流示意图。
图25为根据本发明的第五方面，网络控制实体用于有效波束训练的方法流程图。
图26为根据本发明的第五方面，用于通信装置的有效波束训练的方法流程图。
图27为根据本发明的实施例，通信装置训练调度的示意图。
图28为根据本发明的第五方面，另一个示例场景示意图。
图29为根据本发明的实施例，网络控制装置的时序调度示意图。
图30为根据本发明的实施例，根据网络控制装置的时序调度，通信装置的训练调度示意图。
具体实施方式
以下描述系本发明实施的较佳实施例，其为了描述本发明的基本原理，并不作为对本发明的限制。本发明的保护范围由权利要求书作出界定。
图1是根据本发明一实施例的无线通信系统的示意图。在无线通信系统100中，通信装置110无线连接到服务网络，如图1中所示的服务网络120，以获得无线通信服务。无线网络120的运作符合预定义通信协议。服务网络120可包括一个或多个网络控制装置，如网络控制装置130。网络控制装置130提供一个或多个通信装置和核心网之间的接口连接，从而将无线通信服务提供给通信装置100。服务网络120也可包括一个或多个中介(intermediate)控制节点，如图1中所示的网络控制实体150，以控制一个或多个网络控制装置的运作。在本发明的实施例中，网络控制实体可为基站控制器(Base StationController,BSC)，或可在不需中央控制器的情况下以分布式方式(distributed manner)实现，或可为基站功能的一部分等，并可负责激活(activating)/去活(deactivating)、配置其控制下的信令实体(后续段落将进一步讨论)。
此外，根据本发明的一实施例，网络控制装置可为演进节点B(evolved Node B,eNB)、基站(Base Station,BS)、BSC、无线电网络控制器(Radio Network Controller,RNC)，或者类似的。需注意，在本发明的一些实施例中，当网络控制装置为eNB或BS时，服务网络中的网络控制实体可为BSC，其可配置网络控制装置。
根据本发明的一实施例，通信装置110可为无线连接到服务网络的终端节点，如用户设备(User Equipment,UE)。通信装置110可包括至少一个无线通信模块111，用来实现与服务网络120之间的无线传输和接收功能。进一步明确来说，无线通信模块111可包括至少一个基频信号处理装置(图1中未示)以及前端信号处理装置(图1中未示)。基频信号处理装置可包括多个硬件装置，来进行基频信号处理，包括模数转换(Analog-to-DigitalConversion,ADC)/数模转换(Digital-to-Analog Conversion,DAC)、增益调整、调制/解调、编码/解码等。前端信号处理装置可接收RF信号，处理RF信号，以及将RF信号转换为基频信号，以由基频信号处理装置处理，或者从基频信号处理装置接收基频信号，并将接收到的基频信号转换为RF信号，并对其进行处理以进行传输。前端信号处理装置也可包括多个硬件装置来进行射频转换和RF信号处理。举例来说，前端信号处理装置可包括混频器，用来将基频信号乘以在无线通信系统射频上振荡的载波，其中射频取决于采用的RAT。此外，通信装置110可包括控制器112，以控制无线通信模块111和功能组件(图未示)的运作，其中功能组件如用作人机界面(man-machine interface,MMI)的显示单元以及/或者键盘，存储应用或通信协议的数据和程序代码的存储单元等。
需注意，为了明确本发明的理念，图1示出了简化的方块图，其中只显示了与本发明相关的元件。因此，本发明并不限于图1显示的内容。
图2显示了根据本发明一实施例的服务网络中网络控制装置的简化方块示意图。根据本发明的一实施例，网络控制装置可为eNB、BS、BSC、RNC等，并可被视为在服务网络中提供无线通信服务的通信装置。网络控制装置230也可包括至少一个无线通信模块231，用于进行与核心网络以及一个或多个同级(peer)装置(如图1中所示的通信装置110)之间的无线传输与接收。进一步明确来说，无线通信模块231可包括基频信号处理装置(图2中未示)和前端信号处理装置(图2中未示)。基频信号处理装置可包括多个硬件装置，来进行基频信号处理，包括ADC/DAC、增益调整、调制/解调、编码/解码等。前端信号处理装置可接收RF信号，处理RF信号，以及将RF信号转换为基频信号，以由基频信号处理装置处理，或者前端信号处理装置可从基频信号处理装置接收基频信号，并将接收到的基频信号转换为RF信号，并对其进行处理以进行传输。前端信号处理装置也可包括多个硬件装置来进行射频转换。举例来说，前端信号处理装置可包括混频器，用来将基频信号乘以在无线通信系统射频上振荡的载波，其中射频取决于采用的RAT。此外，网络控制装置230可包括控制器232，以控制无线通信模块231和其他功能组件(图未示)的运作，其中功能组件如存储应用或通信协议的数据和程序代码的存储单元等。
需注意，为了明确本发明的理念，图2示出了简化的方块图，其中只显示了与本发明相关的元件。因此，本发明并不限于图2显示的内容。
根据本发明的一实施例，至少一个网络控制装置(如网络控制装置130或230)和通信装置(如通信装置110)可包括一天线阵列，其中天线阵列包括多个天线单元，以支持模拟阵列波束成形(analog-array beamforming)。模拟阵列波束成形有益于无线通信系统中的信号传输以及/或者接收。更明确来说，模拟阵列波束成形可提供阵列增益，用来补偿恶劣无线传播环境造成的严重的路径损耗，并可省去在发送机(TX)/接收机(RX)端的多个天线单元之间训练信道响应矩阵(matrix)的必要。
图3A是根据本发明一实施例的具有至少一个网络控制装置来支持模拟阵列波束成形的示例无线通信系统的示意图。根据图3A，网络控制装置330A可为eNB或BS，并可产生多个具有不同方位以及/或者指向不同方向(角度)的TX波束。通信装置310A和320可为UE，并可分别接收相同或不同的TX波束，以获得用于数据传输的更好的阵列增益。
图3B是根据本发明另一实施例的网络控制装置和通信装置均支持模拟阵列波束成形的另一示例无线通信系统的示意图。如图3B所示，网络控制装置330B可为eNB或BS，并可产生多个具有不同方位以及/或者指向不同方向(角度)的发送波束(transsiting beam，TX beam)。通信装置310B可为UE，并且也可产生多个具有不同方位(orientation)以及/或者指向不同方向(角度)的TX波束。
一般来说，当只有网络控制装置支持模拟阵列波束成形时，则需要网络控制装置的TX波束训练。此外，当网络控制装置和通信装置均支持模拟阵列波束成形时，需要网络控制装置和通信装置各自的TX波束训练和RX波束训练。然而，从较大候选组合中选择合适的发送波束会消耗资源，尤其是采用穷举搜索(exhaustive search)时。当TX波束训练和RX波束训练都需要时，复杂度会进一步提高。因此，以下段落将提出有效波束训练方法。
图4显示了根据本发明一实施例的无线通信模块的示例方块示意图。无线通信模块400可为包含在通信装置以及/或者网络控制装置(需注意，在本发明的实施例中，网络控制装置也可视为提供服务网络中无线通信服务的通信装置)的无线通信模块。无线通信模块400可包括基频信号处理装置401和前端信号处理装置402。如上所述，基频信号处理装置401可包括多个硬件装置，来进行基频信号处理，包括ADC/DAC、增益调整、调制/解调、编码/解码等。根据本发明的一实施例，基频信号处理装置401也可包括处理器(图4中未示)，以控制硬件装置的运作。需注意，在本发明的一些实施例中，进行ADC和DAC的装置也可放到基频信号处理装置401之外，并放置在基频信号处理装置401和前端信号处理装置402之间，或者也可放置到前端信号处理装置402的里面，本发明并不限定于任何特定实现方式。
前端信号处理装置402可包括射频(Radio Frequency,RF)信号处理模块421和相位控制器(phase controller)422。RF信号处理模块421也可包括多个硬件装置来进行射频转换和RF信号处理。举例来说，如图4所示，RF信号处理模块421可包括至少一个混频器和一个振荡器，来进行射频转换。相位控制器422可包括多条路径，每条路径耦接到相应的天线单元，并包括至少一个相位调整器，来调整将被发送的相应RF信号的相位以及/或者调整相应天线单元的相位(或角度)。根据本发明的一实施例，相位调整器可由基频信号处理装置401(如基频信号处理装置401中包括的处理器)控制。需注意在本发明的一些实施例中，RF信号处理模块421也可被设计为包括多个信号处理链路，每个信号处理链路对应于一个收发机链路，并包括多个硬件装置来进行如图4所示的射频转换和RF信号处理。本发明并不限定于任何特定实现方式。
此外，在本发明的一些实施例中，基频信号处理装置中包括的处理器也可控制整个无线通信模块的运作，或者在本发明的一些实施例中，控制器112/232以及控制基频信号处理装置的硬件装置运作的处理器可集成在一起，作为一个控制器或处理器。可能存在多种不同的设计，本发明并不限定于任何特定实现方式。
此外，为了明确本发明的理念，图4示出了简化的方块图，其中只显示了与本发明相关的元件。因此，本发明并不限于图4显示的内容。
图5显示了根据本发明一实施例的由网络控制装置或通信装置发送的多个示例TX波束的示意图。根据本发明的一实施例，支持模拟阵列波束成形的网络控制装置以及/或者通信装置可产生多级别(multi-level)波束。如图5所示，波束501-1～501-3可属于第一波束级别级别1，波束502-1～502-9可属于第二波束级别级别2。需注意，在本发明的一实施例中，对于发送或接收来说，若只有一个RF接收机，一次只形成一个波束。
根据本发明的一实施例，不同波束级别的波束可具有不同的空间解析度(spatialresolutions)，其也被称为波束解析度。此外，不同波束级别的波束也可具有不同的波束宽度(width)。每个波束级别可具有相应的波束解析度。波束解析度可以基于起始波束级别，升序或降序分布。此外，具有更精细(finer)波束解析度的波束可具有较高的阵列增益，具有较粗糙(coarser)解析度的波束可具有较低的阵列增益。举例来说，由于属于第一波束级别级别1的波束501-1～501-3的波束宽度比属于第二波束级别级别2的波束502-1～502-9的波束宽度更宽，波束501-1～501-3的波束解析度比波束502-1～502-9的波束解析度更粗糙，且波束502-1～502-9的阵列增益比波束501-1～501-3的阵列增益更高。
此外，根据本发明的一实施例，波束级别可为分层波束级别。图6是根据本发明一实施例的多级别波束的树形架构的示意图。在图6中，每个圈代表一个波束。图6中显示了三个波束级别，包括级别1、级别2和级别3。波束级别级别1、级别2和级别3为分层波束级别，分层波束级别中波束的波束解析度和阵列增益可从第一波束级别级别1到第三波束级别级别3以升序分布。也就是说，级别2中波束的波束解析度比级别1中波束的波束解析度更精细，级别3中波束的波束解析度比级别2中波束的波束解析度更精细。此外，级别2中波束的阵列增益高于级别1中波束的阵列增益，级别3中波束的阵列增益高于级别2中波束的阵列增益。
此外，根据本发明的一实施例，特定波束级别中的波束与下一级别中的几个波束关联。在这里，术语“关联”表示两个波束之间具有重叠的主波束图样(即波束的主瓣)。举例来说，如图5所示，第一波束级别级别1中的波束501-1与第二波束级别级别2中的波束502-1～502-3关联。波束501-1的角覆盖范围大体覆盖了波束502-1～502-3的角覆盖范围，且波束501-1的主波束图样与波束502-1～502-3的主波束图样重叠。此外，第一波束级别级别1中的波束501-2与第二波束级别级别2中的波束502-4～502-6关联。波束501-2的角覆盖范围大体覆盖了波束502-4～502-6的角覆盖范围，且波束501-2的主波束图样与波束502-4～502-6的主波束图样重叠。此外，第一波束级别级别1中的波束501-3与第二波束级别级别2中的波束502-7～502-9关联。波束501-3的角覆盖范围大体覆盖了波束502-7～502-9的角覆盖范围，且波束501-3的主波束图样与波束502-7～502-9的主波束图样重叠。此外，在本发明的一实施例中，优选第二波束级别级别2中波束的角覆盖范围的总和与第一波束级别级别1中波束的角覆盖范围的总和相同。图6也显示了波束相关特性。
图7是根据本发明一实施例的显示系统假定的示意图。在本发明的实施例中，假定网络控制装置(如eNB、BS等)730并不知道通信装置(如其覆盖范围下采用其服务的UE)的天线阵列能力。网络控制装置730可包括三个扇区(sector)70-1、70-2和70-3。至少一个扇区，如扇区70-1，由可控范围内的控制波束(如图7中所示的控制波束1～控制波束4)服务。网络控制装置730可采用控制波束来发送控制信号、训练序列以及/或者参考信号。因此，控制波束可用来服务网络控制装置730的控制信道。控制信号可包括初始系统访问的基本信息。举例来说，控制信号可包括通信装置用来与网络控制装置730同步和通信的信息。训练序列可用来进行波束训练(后续段落将更详细描述)。
根据本发明的一实施例，控制波束可由网络控制装置730以时分方式采用。图8是根据本发明一实施例的网络控制装置的时序调度的示意图。如图8所示，时段(period)801用于下行链路传输，时段803用于上行链路接收。此外，时段802和804用于专用数据传输。在时段801期间用数字“1”标示的方块代表控制波束1的下行链路时机(downlinkopportunity，DL oportunity)，在时段801期间用数字“2”标示的方块代表控制波束2的下行链路时机，依此类推。类似地，在时段803期间用数字“1”标示的方块代表控制波束1的上行链路时机(uplink opportunity，UL opportunity)，在时段803期间用数字“2”标示的方块代表控制波束2的上行链路时机，依此类推。
需注意，在本发明的实施例中，应用了阵列互易(array reciprocity)。也就是说，网络控制装置的TX波束与网络控制装置的RX波束相同。类似地，通信装置的TX波束与通信装置的RX波束相同。因此，网络控制装置的波束(包括网络控制装置的控制波束)可用于下行链路传输以及上行链路接收，通信装置的波束可用于下行链路接收以及上行链路传输。
此外，在本发明的实施例中，连续的训练序列可在传输中透过逐个传输(transmission by transmission)方式进行发送。此外，在本发明的实施例中，可实现一对多(1-to-many)波束训练，使得网络控制装置能够在一次波束训练进程中训练多个通信装置。
此外，在本发明的实施例中，假定网络控制装置的控制波束为网络控制装置所支持的所有波束中具有最粗糙(coarsest)波束解析度和最宽波束宽度的波束。因此，控制波束在网络控制装置所支持的所有波束中具有最广的角覆盖范围。
在接下来的段落中，将阐述几种有效波束训练的方法。在本发明的实施例中，提出了分层波束训练方法，其中具有较粗糙(coarser)波束解析度的波束首先进行训练。接下来，具有较精细(finer)波束解析度的波束基于先前训练结果选出，并进行训练。训练结果可透过计算检测指标(detection metric)获得。举例来说，受训方可预先储存候选训练序列集合。每个候选训练序列可对应于施训方的特定TX波束。从施训方接收到特定TX波束携带的训练序列后，受训方可计算接收到的训练序列与候选训练序列中每个候选训练序列之间的关联，以产生检测指标。受训方可进一步从检测指标中决定与接收到的训练序列具有最高(并且足够高)相关度的最优候选训练序列，并找出对应于最优候选训练序列的施训方的TX波束。由此，可获得训练结果。波束训练进程可逐个级别连续进行，直到获得满意的阵列增益。
根据本发明的一实施例，若检测指标透过信号发送(signal)给施训方，则需要索引来指示哪个发送波束与透过信号发送的检测指标有关。一般来说，透过信号发送有几种选择：1).透过信号发送优选TX波束。受训方可简单指示索引(因此，波束由受训方选择)。2).透过信号发送几个最强的TX波束以及他们的检测指标。受训方需要透过信号发送检测指标以及这些波束的索引。3).透过信号发送所有的检测指标给施训方，施训方基于反馈(若指标适当配置，只有检测指标有反馈)选择出一个。
需注意，在本发明的实施例中，施训方代表发送训练序列或发送任何训练信号的一方，受训方代表接收训练序列或接收任何训练信号的一方。因此，基于不同的场景，施训方可为eNB/BS或UE，受训方可为UE或eNB/BS。此外，在一些实施例中，受训方也可将检测指标发送给施训方。施训方可根据接收到的检测指标决定最优TX/RX波束。
在本发明的第一方面，假设网络控制装置(如eNB、BS等)并不预先知道通信装置(如其覆盖范围之下的UE)的优选控制波束，因此提出了控制波束选择和UE接收波束训练的联合运作。
图9是根据本发明第一方面的有效波束训练方法的流程图。通信装置可首先从其支持的多个接收波束中选择接收波束第一子集合(步骤S902)。根据本发明的一实施例中，第一子集合中包括的接收波束可具有其支持的多个接收波束中最宽的波束宽度。需注意，第一子集合中包括的接收波束也可具有比最宽波束宽度更窄的波束宽度，本发明并不限于此。
接下来，通信装置可依序采用第一子集合中的接收波束接收网络控制装置发送的信号(步骤S904)。接下来，通信装置可计算第一子集合中的接收波束与控制波束的各个组合的检测指标(步骤S906)。最后，通信装置可根据检测指标决定优选控制波束和优选接收波束(步骤S908)。
根据本发明的第一实施例，通信装置的控制器(如控制器112)可从通信装置的无线通信模块(如无线通信模块111)所支持的多个接收波束中选择接收波束第一子集合。无线通信模块可依序(in turn)采用第一子集合中的接收波束，来接收网络控制装置发送的用于第一阶段的波束训练的信号。如上所述，网络控制装置可依序采用多个控制波束来发送信号。无线通信模块可依序采用第一子集合中的接收波束，在对应于每个控制波束的下行链路时机，接收网络控制装置发送的信号。
接收信号后，控制器可进一步计算第一子集合中的接收波束和控制波束的各个组合的检测指标，并根据检测指标决定优选控制波束和优选接收波束，用于第一阶段的波束训练。决定优选控制波束后，无线通信模块可进一步在与优选控制波束对应的上行链路时机，发送指示信号给网络控制装置，其中指示信号包括有关优选控制波束的信息。需注意，在本发明的实施例中，网络控制装置并不需要知道通信装置的优选接收波束。因此，通信装置不需要把与波束训练进程中决定的优选接收波束有关的信息发送给网络控制装置。
图10是根据本发明第一实施例的UE和BS运作的示例流程图。BS可连续采用控制波束来发送信号。UE可采用RX波束子集合来接收每个控制波束发送的信号，以进行RX波束训练。若子集合中所有的RX波束的训练无法在一轮控制波束传输期间完成，UE需要等待下一轮控制波束传输，来继续RX波束训练。RX波束训练完成后，UE可由子集合决定优选控制波束和优选RX波束，并如上所述，将优选控制波束反馈给UE。
根据本发明的第二实施例，若如上所述的第一阶段波束训练失败，通信装置的控制器可进一步从通信装置的无线通信模块所支持的多个接收波束中选择第二接收波束子集合。无线通信模块可依序采用第二子集合中的接收波束，来接收网络控制装置透过控制波束发送的用于第二阶段波束训练的信号。根据本发明的一实施例，当高路径损耗造成的获得的检测指标中所有的相关度(correlation)都不够高时，波束训练可能会失败。如此一来，控制器可决定开始第二阶段波束训练，以训练第二接收波束子集合。
根据本发明的优选实施例，为了获得更高的阵列增益来克服高路径损耗问题，第二子集合中包括的至少一个接收波束可具有比第一子集合中的至少一个接收波束更窄的波束宽度。因此，当第一子集合中包括的接收波束具有通信装置可支持的多个接收波束中最宽的波束宽度时，第二子集合中包括的至少一个接收波束可具有比最宽波束宽度更窄的波束宽度。
从网络控制装置接收信号后，控制器可进一步计算第二子集合中的接收波束与控制波束的各个组合的检测指标，并根据检测指标决定第二阶段波束训练的优选控制波束和优选接收波束。
图11是根据本发明第二实施例的UE和BS运作的示例流程图。BS可连接采用控制波束来发送信号。UE可采用RX波束第一子集合来接收每个控制波束传输的信号，以进行RX波束训练。若第一子集合中所有RX波束的训练无法在一轮控制波束传输期间完成，UE需要等待下一轮控制波束传输，以继续RX波束训练。如上所述，第一子集合中的RX波束可具有较粗糙的波束解析度。若UE无法由第一子集合决定优选控制波束和优选RX波束，第一阶段波束训练失败。
接下来，UE可采用具有更精细波束解析度的第二RX波束子集合再次进行RX波束训练，以接收每个控制波束发送的信号。RX波束训练完成后，UE可由子集合决定优选控制波束合优选RX波束，并如上所述将优选控制波束反馈给UE。
需注意，在本发明的第二实施例中，分层波束训练在UE端实现。UE可首先从具有最粗糙或较粗糙波束解析度的RX波束开始训练，以减小训练延迟(latency)。若具有最粗糙或较粗糙波束解析度的RX波束的训练失败，UE可选择具有较精细波束解析度的RX波束来增加阵列增益，以补偿路径损耗。波束训练进程可重复进行几轮，直到获得满意的阵列增益以及/或者满意的相关。
根据本发明的第三实施例，当如上所述的第一阶段的波束训练完成后，通信装置的控制器可进一步从通信装置的无线通信模块所支持的多个接收波束中选择第二接收波束子集合。无线通信模块可依序采用第二子集合中的接收波束，接收网络控制装置透过优选控制波束发送的用于第二阶段波束训练的信号。无线通信模块可采用第二子集合中的接收波束，接收网络控制装置在对应于优选控制波束的下行链路时机发送的信号。
在本发明的第三实施例中，第二子集合中包括的至少一个接收波束与第一阶段波束训练中决定的优选接收波束关联。如上所述，“关联”表示两个波束之间的主波束图样(即波束的主瓣)重叠。因此，在本发明的第三实施例中，较优地，第二子集合中包括的接收波束的主波束图样与优选接收波束的主波束图样重叠，较优地，且优选接收波束的角覆盖范围至多覆盖第二子集合中包括的接收波束的角覆盖范围之和。
从网络控制装置接收信号后，控制器可进一步计算第二子集合中的接收波束和优选控制波束的各个组合的检测指标，并根据检测指标从第二子集合的接收波束中决定第二阶段波束训练的优选接收波束。
图12是根据本发明第三实施例的UE和BS的运作的示例流程图。BS可连接采用控制波束来发送信号。UE可采用第一RX波束级别中的一个或多个RX波束接收每个控制波束发送的信号，以进行RX波束训练。当第一波束级别的RX波束训练完成时，UE可决定优选控制波束和第一波束级别的优选RX波束。
根据本发明的一实施例，当第一波束级别的优选RX波束决定后，UE可透过采用优选RX波束，开始与网络控制装置进行数据传输。需注意，由于本发明采用阵列互易，优选RX波束可用于下行链路接收以及上行链路传输。
此外，UE可进一步采用第二波束级别中与先前决定的优选RX波束关联的一个或多个RX波束，接收网络控制装置透过优选控制波束传输的信号，以进行另一RX波束训练。当第二波束级别的RX波束训练完成时，UE可决定第二波束级别的优选RX波束。在本发明的实施例中，UE可进一步决定采用第一波束级别的优选RX波束还是第二波束级别的优选RX波束(还是两个均采用)来进行后续的数据接收。需注意，波束训练进程可进一步进行几轮，用于具有更精细解析度的波束级别中的RX波束，直到获得满意的阵列增益以及/或者满意的相关。
需注意，在本发明的第三实施例中，UE端的分层波束训练基于多级别码本(codebook)实现。在本发明的实施例中，多级别码本可记录多个设定天线阵列的预定义设定，以产生多级别波束图样。因此，多级别码本中的每个设定可对应于一预定TX/RX波束。UE可如上所述，按照波束解析度升序来训练不同波束级别中的RX波束，直到获得满意的阵列增益以及/或者满意的相关。
根据本发明的第四实施例，当如上所述的第一阶段的波束训练完成后，通信装置的控制器可进一步精调(fine-tune)第一阶段波束训练中决定的优选接收波束的方向、角度以及/或者波束宽度，以产生一个或多个调整后(refined)接收波束。无线通信模块可依序采用一个或多个调整后接收波束，来接收网络控制装置透过优选控制波束发送的用于第二阶段波束训练的信号。
从网络控制装置接收信号后，控制器可进一步计算一个或多个调整后接收波束和优选控制波束的各个组合的检测指标，并根据检测指标，从一个或多个调整后接收波束决定第二阶段波束训练的优选接收波束。
在本发明的实施例中，控制器可基于多级别码本或越过多级别码本，精调第一阶段波束训练中决定的优选接收波束的方向、角度以及/或者波束宽度。换句话说，调整后接收波束可以是，也可以不是码本中定义的预定RX波束。
此外，在本发明的一些实施例中，通信装置可开始另一波束训练进程，以检索第二到达角(Angle of Arrival,AoA)，其中先前波束训练进程中(例如如上所述完成第一阶段波束训练时，如上所述的第一阶段波束训练)决定的优选接收波束被视为第一AoA。更明确来说，在本发明的一些实施例中，当如上所述的第一阶段波束训练完成后，控制器可进一步从无线通信模块支持的多个接收波束中选择第二接收波束子集合。无线通信模块可依序采用第二子集合中的接收波束，来接收网络控制装置透过控制波束发送的用于第二阶段波束训练的信号。
从网络控制装置接收信号后，控制器可进一步计算第二子集合中的接收波束和控制波束的各个组合的检测指标，并根据检测指标决定用于第二阶段波束训练的另一优选控制波束和作为第二AoA的另一优选接收波束。在本发明的实施例中，通信装置可进一步发送对应于第一和第二AoA的优选控制波束给网络控制装置，网络控制装置可决定采用哪一个(还是都采用)来用于通信。
图13是根据本发明第四实施例的UE和BS运作的示例流程图。UE可完成第一阶段的波束训练，决定第一阶段波束训练的优选控制波束以及优选接收波束，并将优选控制波束反馈给BS。接下来，在本发明的第四实施例中，UE有三种选择来进一步进行第二阶段波束训练。选择1是UE可选择多级别码本中定义的具有较精细波束解析度的下一波束级别中的波束，以进行第二阶段波束训练。选择2是UE可超越多级别码本，精调第一阶段波束训练中决定的优选RX波束的指向方向，并采用调整后波束进行第二阶段波束训练。选择3是UE可进行第二阶段波束训练，以搜索第二AoA。
需注意，在本发明的第四实施例中，分层波束训练基于或超越多级别码本在UE端实现。UE可如上所述，按照波束解析度升序来训练不同波束级别中的RX波束，或者训练透过精调优选RX波束的指向方向得到的调整后RX波束，或者训练另一AoA，直到获得满意的阵列增益以及/或者满意的相关。
在本发明的第二方面，网络控制装置(如eNB、BS等)也可在接收到通信装置(如其覆盖范围之下的UE)所反馈的优选控制波束后，进行多级别TX/RX波束训练。
图14是根据本发明第二方面的有效波束训练方法的流程图。网络控制装置可首先接收第一指示信号，其中第一指示信号包括有关通信装置决定的第一阶段波束训练的优选控制波束的信息(步骤S1402)。接下来，网络控制装置可根据通信装置决定的优选控制波束，在网络控制装置支持的多个发送波束中选择发送波束第一子集合(步骤S1404)。根据本发明的一实施例，第一子集合中包括的至少一个发送波束与优选控制波束关联。
接下来，网络控制装置可依序采用第一子集合中的发送波束，发送信号给通信装置用于第二阶段波束训练(步骤S1406)。接下来，网络控制装置可接收第二指示信号，其中第二指示信号包括有关通信装置为第一子集合中发送波束计算的一个或多个检测指标的信息(步骤S1408)。最后，网络控制装置可根据从第二指示信号获得的一个或多个检测指标，从第一子集合的发送波束中选择第二阶段波束训练的优选发送波束(步骤S1410)。
根据本发明的第五实施例，接收到包括有关通信装置决定的第一阶段波束训练的优选控制波束的信息的第一指示信号后，网络控制装置的控制器可根据优选控制波束，从网络控制装置的无线通信模块所支持的多个发送波束中，选择发送波束第一子集合。
如上所述，在本发明的优选实施例中，第一子集合中包括的至少一个发送波束与优选控制波束关联。与优选控制波束关联的发送波束可具有与优选控制波束主波束图样重叠的主波束图样。与优选控制波束关联的发送波束的波束宽度可比优选控制波束的波束宽度更窄。需注意，在本发明的一些实施例中，BS也可透过超越多级别码本精调优选控制波束的方向、角度以及/或者波束宽度，以产生一个或多个调整后发送波束作为第一子集合中的发送波束，从而选择发送波束的第一子集合。
无线通信模块可依序采用第一子集合中的发送波束来发送用于第二阶段波束训练的信号给通信装置。无线通信模块可进一步接收第二指示信号，其中第二指示信号包括有关通信装置为第一子集合中发送波束所计算的一个或多个检测指标的信息。控制器可根据从第二指示信号中获得的一个或多个检测指标，从第一子集合的发送波束中选择第二阶段波束训练的第一优选发送波束。决定第一优选发送波束后，控制器可透过第一优选发送波束发送数据给通信装置。
此外，在本发明的一些实施例中，网络控制装置可开始另一波束训练进程，以搜索第二离开角度(Angle of Departure,AoD)，其中先前波束训练进程中决定的优选发送波束被视为第一AoD。更明确来说，在本发明的一些实施例中，当上述第二阶段波束训练完成时，控制器可进一步从无线通信模块所支持的多个发送波束中选择发送波束第二子集合。无线通信模块可依序采用第二子集合中的发送波束发送发送用于第三阶段波束训练的信号给通信装置，并接收第三指示信号，其中第三指示信号包括有关通信装置为第二子集合中的发送波束计算的一个或多个检测指标的信息。
控制器可进一步根据从第三指示信号中获得的一个或多个检测指标，从第二子集合的发送波束中选择第三阶段波束训练的第二优选发送波束，以作为第二AoD。在本发明的实施例中，控制器可进一步决定采用第一优选发送波束还是第二优选发送波束(还是均采用)用于后续的数据发送。
图15是根据本发明第五实施例的UE和BS运作的示例流程图。UE可完成第一阶段波束训练，以决定第一阶段波束训练的控制波束和优选接收波束，并将优选控制波束反馈给BS。接下来，在本发明的第五实施例中，BS可根据优选控制波束，选择发送波束的第一子集合，用于第二阶段波束训练，且BS可采用所选的发送波束进行信号传输。在本发明的实施例中，第一子集合中的所选发送波束所采用的资源(举例来说，时间和频率)可事先透过信号发送给UE(如透过优选控制波束)。因此，UE知道何时以及如何接收所选发送波束发送的信号。
接收所选发送波束发送的信号后，UE可将为发送波束计算的检测指标作为波束选择指示符反馈给BS。BS随后可基于波束选择指示符，选择第二阶段波束训练的优选发送波束。优选训练波束决定后，BS可透过优选发送波束发送数据给UE。需注意，可进一步进行几轮波束训练进程，用于波束级别中具有更精细解析度的TX波束，直到获得满意的阵列增益以及/或者满意的相关。
此外，在本发明的第五实施例中，BS端基于或超越多级别码本实现分层波束训练。BS可如上所述，按照波束解析度升序来训练不同波束级别中的TX波束，或者训练透过精调优选TX波束得到的调整后TX波束，直到获得满意的阵列增益以及/或者满意的相关。
根据本发明的第六实施例，从通信装置接收的用于指示优选控制波束的第一指示信号被网络控制装置用来进行到达方向(Direction of Arrival,DoA)估计。如上所述的第五实施例中的第一子集合中发送波束的选择可由网络控制装置基于DoA估计决定。
更明确来说，在本发明的第六实施例中，控制器可根据从通信装置接收的第一指示信号进行DoA估计，并基于DoA解析度决定合适的波束解析度或者合适的方向、角度调整单元(adjustment unit)。合适的波束解析度以及合适的调整单元用于选择/产生上述第五实施例中提到的第一子集合中的发送波束。在本发明的实施例中，DoA解析度依赖于网络控制装置的无线通信模块中包括的收发机链路的数目。举例来说，假设网络控制装置包括10个收发机链路来覆盖90度的角度，DoA解析度可被决定为9度，且合适的波束解析度或合适的调整单元可被决定为不小于9度。优选地，基于DoA解析度决定的合适的波束解析度比控制波束的波束解析度更精细。
接下来，控制器可根据合适的波束解析度从预定义码本中选择一个或多个发送波束作为第一子集合中的发送波束，或者根据合适的调整单元精调所选发送波束的方向、角度，以产生一个或多个调整后发送波束作为第一子集合中的发送波束，并进一步指导无线通信模块依序采用第一子集合中的发送波束来发送信号给通信装置，用于如上所述第五实施例中提到的第二阶段波束训练。
图16是根据本发明第六实施例的UE和BS运作的示例流程图。UE可完成第一阶段波束训练，以决定第一阶段波束训练的优选控制波束和优选接收波束，并将优选控制波束反馈给BS。接下来，在本发明的第六实施例中，BS可基于从UE接收的反馈进行DoA估计，并基于DoA解析度选择用于第二阶段波束训练的发送波束第一子集合。需注意，在本发明的实施例中，较优地，所选发送波束与优选控制波束关联。
BS可随后采用所选发送波束进行信号传输。在本发明的实施例中，第一子集合中所选发送波束所用的资源(如时间和频率)可预先透过信号发送给UE(如透过优选控制波束)。因此，UE知道何时以及如何接收所选发送波束发送的信号。
接收所选发送波束发送的信号后，UE可将所计算的发送波束的检测指标作为波束选择指示符反馈给BS。BS随后可基于波束选择指示符，选择第二阶段波束训练的优选发送波束。决定优选发送波束后，BS可透过优选发送波束发送数据给UE。需注意，可进一步进行几轮波束训练进程，用于具有更精细解析度的波束级别中的TX波束，直到获得满意的阵列增益以及/或者满意的相关。
此外，在本发明的第六实施例中，分层波束训练可基于或超越多级别码本在BS端实现。BS可如上所述进行DoA评估，并基于DoA解析度选择被训练的TX波束。BS随后可训练所选TX波束，直到获得满意的阵列增益以及/或者满意的相关。
在本发明的第三方面，当优选控制波束和优选接收波束决定后，通信装置(如UE)可透过监测一些其他的波束，进一步进行波束维护(beam maintenance)。若一个波束被检测到显示出比优选控制波束或优选接收波束更好的检测指标，则通信装置可决定改变优选控制波束或优选接收波束。
图17是根据本发明第三方面的有效波束训练方法的流程图。通信装置可首先透过采用一个或多个候选接收波束从网络控制装置接收信号，来监测一个或多个候选接收波束(步骤S1702)。在本发明的实施例中，信号由网络控制装置采用通信装置决定的优选控制波束发送，通信装置采用波束训练进程中决定的优选接收波束来与网络控制装置通信。接下来，通信装置可计算优选接收波束和优选控制波束的检测指标，以及一个或多个候选波束与优选控制波束的各个组合的检测指标(步骤S1704)。接下来，通信装置可根据优选接收波束和优选控制波束的检测指标，以及一个或多个候选接收波束与优选控制波束的各个组合的检测指标，决定是否更改优选接收波束(步骤S1706)。
更明确来说，根据本发明的第七实施例，通信装置的无线通信模块可采用波束训练进程中决定的优选接收波束与网络控制装置通信，并透过采用一个或多个候选接收波束从网络控制装置接收信号，来进一步监测一个或多个候选接收波束。无线通信模块可采用候选接收波束来接收网络控制装置采用波束训练进程中决定的优选控制波束发送的信号。通信装置的控制器可计算优选接收波束和优选控制波束的检测指标，以及一个或多个候选接收波束与优选控制波束的各个组合的检测指标，以根据优选接收波束和优选控制波束的检测指标，以及一个或多个候选接收波束和优选控制波束的各个组合的检测指标，决定是否更改优选接收波束。
根据本发明的一实施例，一个或多个候选接收波束可为优选接收波束的相邻接收波束。此外，在本发明的一些实施例中，一个或多个候选接收波束和优选接收波束可属于同一波束级别。此外，在本发明的另一些实施例中，一个或多个候选接收波束和优选接收波束可具有相同的波束解析度。此外，在本发明的另一些实施例中，一个或多个候选接收波束和优选接收波束可具有相同的波束宽度。
图18A是根据本发明一实施例的网络控制装置和通信装置的示例波束的示意图。如图18A所示，网络控制装置830可为eNB或BS，并可产生具有不同方位以及/或者指向不同方向(角度)的多个波束。通信装置810可为UE，并可监测优选接收波束810-1的相邻波束。
根据本发明的另一实施例，当通信装置检测到当前波束具有下降的信道质量(如下降的SINR)时，通信装置可进一步决定回退(fall back)，采用具有较粗糙波束解析度的波束。采用当前TX(网络控制装置端)和RX(通信装置端)波束获得的当前SINR1可与采用当前TX和回退RX波束获得的SINR2进行比较。由于回退RX波束具有较粗糙的解析度，提供较小的阵列增益，则SINR1>SINR2。若SINR1和SINR2差不多(merely comparable)，可发生回退。
图18B是根据本发明另一实施例的网络控制装置和通信装置的示例波束的示意图。如图18B所示，通信装置810可将优选接收波束810-1更改为具有较粗糙波束解析度的波束810-2。
因此，在本发明的一些实施例中，通信装置监测的一个或多个候选接收波束以及通信装置的优选接收波束可属于不同的波束级别。此外，在本发明的一些实施例中，一个或多个候选接收波束的波束解析度可比优选接收波束的波束解析度更粗糙。此外，在本发明的另一些实施例中，一个或多个候选接收波束的波束宽度可比优选接收波束的波束宽度宽。需注意，在本发明的实施例中，一个或多个候选接收波束并不一定与当前优选接收波束相关。
根据本发明的另一实施例，通信装置可进一步依序采用接收波束子集合接收网络控制装置发送的信号，来监测网络控制装置的多个控制波束。通信装置的控制器可进一步计算子集合中接收波束和控制波束的各个组合的检测指标，并根据子集合中接收波束和控制波束的各个组合的检测指标来决定是否更改优选控制波束。当控制器决定更改优选控制波束时，控制器进一步决定新的优选控制波束，来代替优选控制波束，且无线通信模块进一步在对应于旧的优选控制波束的上行链路时机，发送包括有关新的优选控制波束信息的指示信号给网络控制装置。需注意，在本发明的实施例中，一旦优选控制波束改变，上面在不同实施例中讨论的后续的波束训练也可基于新的优选控制波束，由通信装置和网络控制装置进行。
图18C是根据本发明另一实施例的网络控制装置和通信装置的示例波束的示意图。如图18C所示，通信装置810可保持监测控制波束，并可基于所计算的检测指标揭示的信道质量，决定需要将优选控制波束从控制波束2更改为控制波束4。
在本发明的第四方面，当优选控制波束和优选接收波束决定后，网络控制装置(如eNB、BS等)也可透过继续训练一些其他波束，来进行波束维护。一旦某个波束被检测到显示出比优选控制波束或优选发送波束更好的检测指标，网络控制装置可决定更改优选控制波束或优选发送波束。
图19是根据本发明第四方面的有效波束训练方法的流程图。首先，网络控制装置可采用优选发送波束来与通信装置(如其覆盖范围下的UE)通信(步骤S1902)。接下来，网络控制装置可透过采用一个或多个发送波束发送信号给通信装置，保持训练一个或多个候选发送波束(步骤S1904)。接下来，网络控制装置可接收第一指示信号，其中第一指示信号包括有关通信装置计算的候选发送波束的一个或多个检测指标的信息(步骤S1906)。最后，网络控制装置可根据从第一指示信号中获得的一个或多个检测指标，决定是否更改优选发送波束(步骤S1908)。
根据本发明的一实施例，一个或多个候选发送波束可为优选发送波束的相邻发送波束。此外，在本发明的一些实施例中，一个或多个候选发送波束和优选发送波束可属于同一波束级别。此外，在本发明的另一些实施例中，一个或多个候选发送波束和优选发送波束可具有相同的波束解析度。此外，在本发明的另一些实施例中，一个或多个候选发送波束和优选发送波束可具有相同的波束宽度。
图20A是根据本发明一实施例的网络控制装置和通信装置的示例波束的示意图。如图20A所示，网络控制装置830可为eNB或BS，并可产生具有不同方位以及/或者指向不同方向(角度)的多个波束。网络控制装置830可保持监测优选发送波束830-1的相邻波束，其中优选发送波束830-1目前被用来与通信装置810通信。
图21是根据本发明第八实施例的UE和BS运作的示例流程图。完成第一阶段波束训练后，UE和BS可采用优选波束开始数据传输。接下来，在本发明的第八实施例中，BS可保持训练优选波束的相邻波束。接收到BS透过相邻波束发送的信号后，UE可将为相邻波束计算的检测指标作为波束选择指示符，反馈给BS。BS可在随后基于波束选择指示符选择更好的波束，并应用新选择波束。接下来，UE和BS可采用新选择波束开始数据传输。
根据本发明的另一实施例，当网络控制装置检测到当前波束具有下降的信道质量时，网络控制装置可进一步决定回退，采用具有较粗糙波束解析度的波束进行通信。图20B是根据本发明另一实施例的网络控制装置和通信装置的示例波束的示意图。如图20B所示，网络控制装置830可将优选接收波束830-1回退到具有较粗糙波束解析度的波束830-2。
因此，根据本发明的一些实施例，在本发明的第四方面，一个或多个候选发送波束和优选发送波束可属于不同的波束级别。此外，在本发明的一些实施例中，一个或多个候选发送波束的波束解析度可比优选发送波束的波束解析度更粗糙。此外，在本发明的另一些实施例中，一个或多个候选发送波束的波束宽度可比优选发送波束的波束宽度宽。需注意，在本发明的实施例中，一个或多个候选发送波束并不一定与当前优选发送波束相关。
根据本发明的另一实施例，本发明第四方面的一个或多个候选发送波束也可为控制波束。图20C是根据本发明另一实施例的网络控制装置和通信装置的示例波束的示意图。如图20C所示，通信装置810可保持监测控制波束，并可基于计算出的检测指标揭示的信道质量，将优选控制波束从控制波束2更改为控制波束4。
更明确来说，网络控制装置可透过控制波束持续发送信号。通信装置可如上所述，透过依序采用接收波束子集合接收网络控制装置发送的信号，来监测网络控制装置的控制波束。当如图20C所示，通信装置决定更改优选控制波束时，通信装置可进一步决定新的优选控制波束，来代替优选控制波束，并将新的优选控制波束反馈给网络控制装置。
因此，网络控制装置的无线通信模块可从通信装置接收第二指示信号，其中第二指示信号包括有关新的优选控制波束的信息。网络控制装置的控制器可决定新的优选控制波束是否与通信装置在前次波束训练进程中决定的先前优选控制波束相同。当控制器决定新的优选控制波束与先前优选控制波束不同时，如上面不同实施例中讨论的，控制器可透过从无线通信模块支持的多个发送波束中，选择与新的优选控制波束有关的发送波束子集合，来决定开始新的波束训练进程，并指示无线通信模块依序采用子集合中的发送波束，来发送信号给通信装置，以用于新的波束训练进程。
举例来说，无线通信模块可进一步接收第三指示信号，其中第三指示信号包括有关通信装置为子集合中发送波束计算的一个或多个检测指标的信息。控制器可根据从第三指示信号中获得的一个或多个检测指标，从子集合的发送波束中选择新的优选发送波束。决定新的优选发送波束后，可开始数据传输。
需注意，在本发明的第三和第四方面，波束维护分别在UE和BS端实现。如此一来，UE和BS总能采用合适的波束用于通信。
本发明的上述实施例可在众多方式中进行实施。举例来说，实施例可利用硬件、软件或其联合来实施。执行上面描述功能的任何组件或者组件的组合一般可认为是一个或多个控制上述讨论功能的处理器。一个或多个处理器可在众多方式中实施，例如与专用硬件，或与通用硬件，利用微码(microcode)或软件设计上述通用硬件来执行上面提到的功能。
在第五新颖方面，在前次的波束训练进程中。网络控制装置(例如，ENB，BS或者类似的)可以在对应由通信装置(例如UE)而决定，或者决定用于通信装置(例如UE)的至少一个DL时机中提供至少一个训练间隙(training gap)。请注意，在本发明的实施例中，一个DL时机可以包含多个子帧。图8可以为网络控制装置发送波束的详细示例DL时机的示意图。
因为通信装置可以为便携式电子装置，用于与网络控制装置通信的优选接收波束，可以随时间而改变。因此，在前次的波束训练进程完成之后，通信装置可以依然训练通信装置支持的所有接收波束，所以该通信装置可以为通信而更新优选接收波束。但是，既然网络控制装置可以为通信装置在对应优选发送波束的DL时机中调度专用数据传输，当该通信装置可以透过使用不适合的接收波束而实施训练以接收专用数据时，可能发生不期望的数据丢失(loss)。
图22为根据本发明的第五方面的示例场景。假设网络控制装置830支持8个波束，以及通信装置810支持8个波束。第7波束为前一波束训练进程已决定网络控制装置830的优选发送波束，以及前次波束训练进程通信装置810的已决定优选接收波束为第8波束，在网络控制装置830调度专用数据用于通信装置810时，可能发生不期望的数据丢失。在通信装置驻留在网络控制装置之后，这可能发生，以及网络控制装置知道如何与通信装置建立通信。例如，在通信装置的随机接入进程接入到网络控制装置的网络之后，或者当通信装置进入RRC连接状态时。
为了解决这个问题，网络控制装置可以在对应优选发送波束的至少一个DL时机中提供至少一个训练间隙(gap)。根据本发明的一个实施例，在训练间隙中网络控制装置不为通信装置调度任何专用数据。知道训练间隙，通信装置可以调度波束训练用于任何接收波束，其中该任何接收波束为该通信装置支持，但是不同于该训练间隙中优选接收波束，以避免不期望的数据丢失。
更具体地，当网络控制装置的控制器调度将要在对应用于特定通信装置的优选发送波束的至少一DL时机中发送的信号或者数据，该控制器提供至少一训练间隙，其中在对应优选发送波束的DL时机中，该控制器不调度任何专用数据给该特定通信装置。
有关通信装置，通信装置的控制器可以指导无线通信模块使用除了优选接收波束之外的接收波束，以接收网络控制装置发送的信号，在对应优选发送波束的至少一DL时机的一个训练间隙中，以及指导无线通信模块使用优选接收波束接收信号，或者网络控制装置发送的专用数据，在对应优选发送波束的DL时机的剩余时间中。
图23为根据本发明的一个实施例，网络控制装置的时序调度示意图。如图23所示，时段2301为用于DL传输。标记为序号‘1’的区块，在时段2301中，表示用于发送波束1的DL时机，标记为序号‘2’的区块，在时段2301中表示发送波束2的DL时机，以及等等。
在图23所示的场景中，第5波束为用于第i个通信装置UEi的通信的优选发送波束，以及可以当做是UEi的服务波束。网络控制装置可以为UEi，在第5个波束(用于UEi的服务波束)的DL时机中提供至少一个训练间隙，以及可以在第5波束的DL时机中剩余时间中(如用于UEi的专用数据传输时段)中，为第i个通信装置UEi调度专用数据传输。换言之，UE特定传输不发生在其服务波束的全部时间跨度(span)中，以及只占据其服务波束的部分时间跨度。
请注意虽然图23所示的间隙区间(interval)位于对应优选发送波束的DL时机中前半部分中，本发明不以此为限。所提供间隙区间的位置不限于DL时机的任何特定位置。此外，当在DL时机中提供多于一个间隙区间，多个间隙区间可以为连续或者不连续，以及本发明不以任何特定情况为限制。此外，所提供的具有间隙区间的优选发送波束可以为任何波束级别中的发送波束以及不限于控制波束。
根据本发明的实施例，训练间隙的位置(或者位置以及持续时间)可以联系(linked)，或者映射到通信装置所选择的随机接入资源。在本实施例中，一旦通信装置选择随机接入资源，也决定了训练间隙的位置(或者位置以及持续时间)。以此方式，网络控制装置的控制器以及通信装置的控制器可以获得有关训练间隙的位置(或者位置以及持续时间)的信息，根据通信装置所选择的随机接入资源。根据本发明的实施例，随机接入资源可以包含随机接入前缀以及物理随机接入信道(PRACH)资源。
根据本发明的另一个实施例，在完成通信装置的随机接入进程之后，训练间隙的位置(或者位置以及持续时间)可以联系或者映射到网络控制装置给通信装置分配的识别符(ID)上。在此实施例中，一旦决定通信装置的ID，也决定了训练间隙的位置(或者位置以及持续时间)。在这个情况下，网络控制装置的控制器以及通信装置的控制器可以根据ID而获得有关训练间隙的位置(例如位置以及持续时间)的信息。
图24为根据本发明的实施例，RA进程的消息流示意图。当通信装置决定开始随机接入进程，通信装置可以首先从随机接入资源池中选择一个随机接入前缀以及PRACH资源，然后在已选择PRACH资源中的第一消息MSG_1中发送已选择随机接入前缀。在收到随机接入前缀之后，网络控制装置可以在第二消息MSG_2中发送随机接入响应。然后，通信装置可以在第三消息MSG_3中发送已调度传输。最后，网络控制装置可以在第四消息MSG_4中发送争用解决(contention resolution)，以及可以完成随机接入进程。
根据本发明的另一个实施例，网络控制装置的控制器可以直接决定训练间隙的位置(或者位置以及持续时间)，以及发送信号给通信装置，其中该信号包含有关训练间隙的位置(或者位置以及持续时间)的信息。在收到该信号之后，通信装置的控制器可以获得该训练间隙的位置(或者位置以及持续时间)的有关信息。
图25为根据本发明的第五方面，用于网络控制实体的有效波束训练方法流程图。网络控制实体可以首先在对应优选发送波束的至少一个DL时机中，决定至少一个训练间隙的位置(或者位置以及持续时间)，其中，该优选发送波束被特定通信装置用于通信(步骤S2502)。用于与特定通信装置通信的发送波束可以在前次波束训练进程中决定。该位置(或者位置以及持续时间)可以根据随机接入资源、ID而决定(即，获得)，或者可以由网络控制实体如上讨论而简单地决定。然后，网络控制实体可以避免在训练间隙中调度专用数据传输给该特定通信装置(步骤S2504)。在对应优选发送波束的DL时机中剩余时间中，网络控制实体可以调度专用数据传输给特定通信装置。
图26为根据本发明的第五方面，用于通信装置有效波束训练的方法流程图。通信装置可以利用除了优选发送波束之外的至少一个接收波束已接收网络控制装置在对应优选发送波束的DL时机中至少一个训练间隙中发送的信号，以训练该至少一接收波束(步骤2602)，其中该优选发送波束为该网络控制装置的。优选接收波束以及优选发送波束可以在前次的波束训练进程中决定。然后，在对应优选发送波束的DL时机中剩余时间中，通信装置可以利用优选接收波束接收信号或者来自网络控制装置的专用数据(步骤S2604)。
图27为根据本发明的实施例，通信装置的示例训练调度流程图。在如图27所示场景中，第7波束为用于第i个通信装置UEi的优选控制波束，以及可以被认为是用于UEi的服务波束，以及第5波束为第i个通信装置UEi的优选接收波束。通信装置UEi可以在对应非服务波束的DL时机中，任意训练自己的接收波束。以及只使用间隙区间(interval)(即，DL时机的一部分)以训练对应如图27所示的服务波束的DL时机中的接收波束。
请注意在本发明的实施例中，网络控制装置可以配置有多个收发器以及因此具有同时服务多个用户的能力。当网络控制装置同时服务多个通信装置，本发明第五方面的概念可以依然使用。图28为根据本发明第五方面的另一个示例场景。假设网络控制装置930支持8个波束以及配置有多个收发器，以及因此具有同时服务多个通信装置的能力。网络控制装置930可以使用第2波束服务第一通信装置，使用第4波束服务第二通信装置以及使用第6波束服务第三通信装置。
图29为根据本发明的实施例，网络控制装置的时序调度的示意图。在图29所示场景中，第2波束为第i通信装置UEi的优选发送波束，以及认为是用于UEi的服务波束。网络控制装置可以在第2波束(UEi的服务波束)的DL时机中提供用于UEi的至少一个训练间隙，以及可以为第i个通信装置UEi而调度专用数据传输，在第2波束的DL时机中剩余时间中(如用于UEi的专用数据传输所示)。换言之，UE特定传输不占据其服务波束的全部时间跨度，以及只占据其服务波束的部分时间跨度。
图30为根据本发明的实施例，有关网络控制装置的时序调度，通信装置的训练调度的示意图。在图27所示的场景中，第2波束为用于第i个通信装置UEi的优选发送波束，以及可以认为是用于UEi的服务波束，以及第2波束为第i通信装置UEi的优选接收波束。通信装置UEi可以在对应非服务波束的DL时机中，任意决定自己的接收波束，以及只使用间隙区间(即，DL时机的一部分)以在对应服务波束的DL时机中的训练接收波束，如图30所示。
透过在服务波束的DL时机中提供训练间隙，数据丢失问题，其可能在根据服务波束而训练剩余接收波束时可能发生，可以被避免。
在本发明上述实施例可以以多个方式而实现。例如，多个实施例可以使用硬件、软件或者组合而实现。可以理解，实施上述功能的多个元件的组合或者任意一个，可以通用地被认为是控制上述功能的一个或者多个处理器。一个或者多个处理可以多个方式实现，例如专用硬件，或者使用软件代码或者伪代码而变成实现的通用硬件，以实施上述功能。
像“第一”、“第二”、“第三”等在权利要求书中修饰元件的序词并不意味着自身具有任何优先权、优先级或者一个元件的等级高于另一个元件或者方法执行的时间顺序，而仅仅作为标号用于区分一个具有确切名称的元件与具有相同名称(除了修饰序词)的另一元件。
本发明虽以较佳实施例揭露如上，但是其并非用以限定本发明的范围。本发明所属技术领域中普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的变更和润饰。因此，本发明的范围由权利要求书和等同范围定义保护。

Claims (28)

1.一种网络控制装置，包含：
无线通信模块，使用优选发送波束，在对应该优选发送波束的一个或者多个下行链路时机中，与通信装置进行通信；以及
控制器，调度信号或者数据，以在在对应该优选发送波束的至少一下行链路时机中发送，
其中当调度信号或者数据要发送时，该控制器提供至少一训练间隙，其中该控制器在对应该优选发送波束的下行链路时机中，不调度任何专用数据给该通信装置。
2.如权利要求1所述的网络控制装置，其特征在于，该控制器进一步获得该训练间隙的位置的有关信息，根据该通信装置的已选择随机接入资源。
3.如权利要求1所述的网络控制装置，其特征在于，该控制器进一步获得该训练间隙的位置以及持续时间的有关信息，根据该通信装置的已选择随机接入资源。
4.如权利要求2所述的网络控制装置，其特征在于，该随机接入资源包含随机接入前缀以及物理随机接入信道资源。
5.如权利要求1所述的网络控制装置，其特征在于，该控制器进一步分配一指示符给该通信装置，在该通信装置的随机接入进程完成之后，以及根据分配给该通信装置的该识别符，获得该训练间隙的位置有关信息。
6.如权利要求1所述的网络控制装置，其特征在于，该控制器进一步分配识别符该该通信装置，在该通信装置的随机接入进程结束之后，以及根据分配给该通信装置的该识别符，获得与该训练间隙的位置以及持续时间的有关信息。
7.如权利要求1所述的网络控制装置，其特征在于，该控制器进一步在对应该优选发送波束的下行链路时机中，决定该训练间隙的位置，以及该无线通信模块进一步发送信号，其中该信号包含该通信装置的该训练间隙的位置的有关信息。
8.如权利要求1所述的网络控制装置，其特征在于，该控制器进一步在对应该优选发送波束的下行链路时机中，决定该训练间隙的位置以及持续时间，以及该无线通信模块进一步发送信号，其中该信号包含该通信装置的该训练间隙的位置以及持续时间的有关信息。
9.一种通信装置，包含：
无线通信模块，能支持多个接收波束，以及在对应网络控制装置的该优选发送波束的一个或者多个下行链路时机中，与该网络控制装置使用优选接收波束进行通信，其中该优选接收波束以及该优选发送波束为在前次波束训练进程中决定；以及
控制器，透过使用该优选接收波束之外的该至少一接收波束接收该网络控制装置透过该优选发送波束在该训练间隙中发送的信号，该控制器在对应该优选发送波束的至少一下行链路时机中的至少一训练间隙中，训练该优选接收波束之外的至少一接收波束。
10.如权利要求9所述的通信装置，其特征在于，该控制器指导该无线通信模块使用该优选接收波束之外的至少一接收波束，以在对应该优选发送波束的下行链路时机中的该训练间隙中，该网络控制装置发送的信号，以及指导该无线通信模块使用该优选接收波束接收信号或者专用数据，该网络控制装置在对应该优选发送波束的下行链路时机的剩余时间中发送。
11.如权利要求9所述的通信装置，其特征在于，该控制器进一步根据已选择随机接入资源，获得该训练间隙的位置的有关信息。
12.如权利要求9所述的通信装置，其特征在于，该控制器进一步根据已选择随机接入资源，获得该训练间隙的位置以及持续时间的有关信息。
13.如权利要求11所述的通信装置，其特征在于，该已选择随机接入资源包含随机接入前缀以及物理随机接入信道资源。
14.如权利要求9所述的通信装置，其特征在于，该控制器进一步在随机接入进程完成之后，根据该网络控制装置分配的识别符，获得该训练间隙的位置的有关信息。
15.如权利要求9所述的通信装置，其特征在于，该控制器进一步在随机接入进程完成之后，根据该网络控制装置分配的识别符，而获得该训练间隙的位置的有关信息。
16.如权利要求9所述的通信装置，其特征在于，该控制器进一步从该网络控制装置接收的信号中，获得该训练间隙的位置的有关信息。
17.如权利要求9所述的通信装置，其特征在于，该控制器进一步从该网络控制装置接收的信号中，获得该训练间隙的位置以及持续时间的有关信息。
18.一种有效波束训练方法，包含：
网络控制装置的对应优选发送波束至少一下行链路时机中决定至少一训练间隙的位置，其中该优选发送波束为在前次波束训练进程中决定，以及该网络控制装置使用该优选发送波束与通信装置进行通信；以及
在该训练间隙中不调度专用数据传输给该通信装置。
19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，进一步包含：
在对应该优选发送波束的下行链路时机的剩余时间中，调度专用数据传输给该通信装置。
20.如权利要求18所述的方法，其特征在于，该训练间隙的位置为根据该通信装置的已选择随机接入资源而决定。
21.如权利要求18所述的方法，其特征在于，该随机接入资源包含随机接入前缀以及物理随机接入信道资源。
22.如权利要求18所述的方法，其特征在于，该训练间隙的位置根据分配给该通信装置的识别符而决定。
23.如权利要求18所述的方法，进一步包含：
发送信号给该通信装置，其中该信号包含该训练间隙的位置的有关信息。
24.一种有效波束训练方法，包含：
在网络控制装置的对应优选发送波束的至少一下行链路时机中，训练通信装置的优选接收波束之外的至少一接收波束，透过使用该优选接收波束之外的该至少一接收波束接收该网络控制装置在对应该优选发送波束的下行链路的至少一训练时隙中发送的信号，其中该优选接收波束以及该优选发送波束为在前次波束训练进程中决定；以及
使用该优选接收波束，在对应该优选发送波束的下行链路时机的剩余时间中，从该网络控制装置接收信号或者专用数据。
25.如权利要求24所述的方法，其特征在于，进一步包含：
根据已选择随机接入资源，获得该训练间隙的位置以及/或者持续时间的有关信息。
26.如权利要求25所述的方法，其特征在于，该已选择随机接入资源包含随机接入前缀以及物理随机接入信道资源。
27.如权利要求24所述的方法，其特征在于，进一步包含：
在随机接入进程完成之后，根据该网络控制装置分配给该通信装置的识别符，而获得该训练间隙的位置以及/或者持续时间的有关信息。
28.如权利要求24所述的方法，其特征在于，进一步包含：
从该网络控制装置接收的信号中获得该训练间隙的位置以及/或者持续时间的有关信息。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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Application publication date: 20170926

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